Интегрированный урок-соревнование по теме «Плавание тел» 9 класс
план-конспект урока по физике (9 класс) по теме

Интегрированный урок-соревнование по теме «Плавание тел»

(физика, география, литература, история, биология, экология)

 «Главное очарование моря заключалось в какой-то тайне, которую оно всегда хранило в своих пространствах…»

Валентин Беляев

Цели урока: -обобщить и закрепить знания по теме «Плавание тел»;

                     -способствовать повышению у учащихся интереса к изучению физики, расширению их кругозора;

                     - способствовать развитию лево- и правополушарных способностей учащихся благодаря использованию гуманитарного материала (литература, история) наравне с естественно – математическим материалом.

Формы урока: беседа, ролевая игра.

Предварительная подготовка. Для проведения урока необходимы:

• Географическая карта Юга России;
• Оборудование для демонстраций;
• Диафильмы, слайды, таблицы, рисунки по темам «Плавание судов», «История развития судоходства», «Подводные лодки», «Плавание рыб»;
• Рисунки учеников на тему «Плавание тел».

Ход урока.        

Учитель:

Сегодня на уроке мы отправимся в экспедицию по водной стихии. Начнем наше путешествие из  города Ростова-на-Дону. Этот город живет активной, интересной жизнью, которая неразрывно связана с Доном. В самом названии города отражена эта связь. Его  история так же связанная с рекой. Основан город в 1749 году. К этому времени относится учреждение таможни, что была основана в устье речки Темерник. Несколько позднее, в 60-х годах, неподалеку от урочища Богатый Колодезь построена крепость Дмитрия Ростовского. От Темерницкой таможни, от крепости Дмитрия Ростовского и берет начало Ростов-на-Дону. Город занимает очень выгодное географическое положение. Река Дон судоходная и это открывает большие возможности для экономики, торговли и путешествий. Давайте по карте посмотрим, куда мы отправимся. (На доске карта. Ученики отмечают на ней флажками маршрут- г. Ростов-на-дону- Азовское море- Черное море).

Цель нашей экспедиции- исследование водного мира- почему плавают суда,  рыбы и человек, как устроена подводная лодка, чем опасны экологические катастрофы -мы должны получить ответ на эти и другие вопросы, связанные с плаванием и жизнью в воде.

Экспедиция наша будет состоять из нескольких судов. На каждом судне своя команда. Пусть каждая команда определится в выборе капитана и его помощника, штурмана, кока, рулевого и матросов.

 Итак, у нас пять команд, готовых к плаванию. Но мы не можем начать путешествие, не зная ответа на вопрос – почему плавают суда, ведь они сделаны из железа, а плотность железа больше плотности воды? Какая команда будет первой? (Ответ дает каждая команда. После всех вариантов- демонстрация плавания модели металлического кораблика. Обращаю внимание на пустоты с воздухом в корпусе.) Второй вопрос (вторая демонстрация). Перед вами алюминиевый лист. Бросим его в воду – он утонет. Теперь посмотрите на коробочку из такого же листа. Проверим их массы на весах. Вы видите, что они одинаковы. Опустим коробочку в воду. Почему она плавает? Ведь материал один, массы одинаковы. В чем различие? (В разном объёме вытесненной жидкости. Значит, сила Архимеда, действующая на коробочку, больше действующей на лист).

Вы уже знакомы с понятиями осадки, водоизмещения, грузоподъёмности судна, знаете, что такое ватерлиния. У каждой команды своё судно (модель кораблика, желательно изготовленная самими учениками дома), груз, который нужно перевезти (небольшие предметы), и водный простор (сосуд с водой). Кроме того, вы можете воспользоваться весами и линейкой для того, чтобы определить осадку, водоизмещение и грузоподъемность вашего судна, начертить ватерлинию. Если команда затрудняется сама выполнить эту работу или хочет себя проверить пусть получит инструкции у учителя.

Инструкции к выполнению работы:

№1 (Основная)

• Осадка – глубина погружения судна.
• Ватерлиния – линия, отмечающая наибольшую допустимую осадку.
• Водоизмещение – вес воды, вытесняемый судном при погружении его до ватерлинии.
• Грузоподъёмность – принятый на судно груз при погружении до ватерлинии.

№2 (Пояснительная)

• Нагрузите модель судна так, чтобы она находилось на плаву. Измерьте глубину его погружения – это осадка судна.
• Осторожно добавляйте грузы (небольшие предметы) до тех пор, пока модель не начнет тонуть. Предельную осадку отметьте красной линией – это ватерлиния. Максимальная масса всего груза – грузоподъёмность (измерьте массу всех предметов на весах).
• Вес воды, вытесняемый судном при погружении его до ватерлинии равен силе тяжести, действующей на судно с грузом.

№3 (Пояснительная к 4 заданию)

Чтобы найти силу тяжести, действующую на судно с грузом,  измерьте на весах массу модели судна и массу груза, которой модель можно нагрузить, чтобы она не утонула. Эту величину выразите в килограммах и умножьте на ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Выразите полученное число в Н и кН. Это и будет водоизмещение судна.

По результатам своей работы в своем бортовом журнале (отчетном листе) заполните таблицу:

По таблицам определим, какое судно может перевезти больше всего груза и почему.

Наши команды и суда готовы к отплытию. Занимайте свои места и в путь!

Наше путешествие начнем с экспедиции в историю плавания.

Цель: узнать как много больше об истории развития плавания кораблей и подводных лодок.

Рассказ учителя сопровождается показом слайдов, таблиц, рисунков, диапозитивов.

Какие были первые плавательные средства? (Стволы деревьев, надутые мешки из шкур животных, плоты, лодки). Развитие цивилизации привело к расширению торговли, а это к открытию новых морских путей, к изменению размеров и конструкций плавающих судов. Более 4 тысяч лет назад стали использовать паруса. В 1807 году был построен первый пароход в США., развивающий скорость 9 км/ч. Пароходы быстро вытеснили парусный флот. Вопрос: современные танкеры и крейсеры изготовлены из железа и стали. Почему же они держаться на воде?

Первая подводная лодка была построена в 1620 году в Англии, а в России – спустя сто лет. В чем состоит принцип погружения и всплытия такой лодки?  (На заборе воды из моря в балластные системы и выдавливания воды сжатым воздухом при всплытии. Продемонстрировать модель подводной лодки с помощью дольки шоколада, брошенной в стакан, наполненный газированной водой.) Атомные подводные лодки имеют высоту с пятиэтажный дом и длину более 150 метров, могут обходиться без дозаправки более года. Вопрос: где используются подводные лодки? Используются в основном в военных целях.

Путешествуя по реке Дон, мы попали  в Азовское  море. Осадка наших кораблей изменилась. Почему? (Плотность соленой воды больше, больше стала выталкивающая сила, поэтому осадка судна уменьшилась).

Дальше, из Азовского, через пролив мы вышли в открытое Черное море. Мы плывем по морю и любуемся им.

 Вот как его описывает писатель Валентин Беляев в своей повести «Белеет парус одинокий»:

«Сколько бы ни смотреть на море – оно никогда не надоест. Оно всегда разное, новое, невиданное.

Оно меняется на глазах каждый час.

То оно тихое, светло – голубое, в нескольких местах покрытое почти белыми дорожками штиля. То оно ярко- синее, пламенное, сверкающее. То оно играет барашками. То под свежим ветром становится вдруг темно– индиговым, шерстяным, точно его гладят против ворса… Но главное очарование моря заключалось в какой-то тайне, которую оно всегда хранило в своих пространствах.»

Коснемся этих тайн, постараемся их разгадать.

Давайте  выкупаемся в этом прекрасном море и ответим на вопрос: почему человек может плавать?

   Плавучесть человеку обеспечивает воздух, набираемый им при вдохе в легкие. При полном большом вдохе объем тела  увеличивается, средняя плотность человеческого тела становится меньше плотности воды, и он всплывает, При выдохе объем тела уменьшается (тело теряет -плавучесть) и человеку приходится создавать себе подъемную силу движением рук. Искусство плавания — это прежде всего умение правильно дышать, координируя свои вдохи и выдохи с движениями рук и ног.

 В соленой морской воде человек может свободно держаться на воде, увеличивая объём тела при помощи глубокого вдоха. А в заливе Кара – Богаз- Гол в Каспийском море вообще невозможно утонуть. Можно лечь на воду и читать книгу. Плотность воды в этом заливе на 20% больше, чем у пресной воды.  Так же нельзя утонуть и в Мертвом море, четвертая часть содержимого которого составляют соли, растворенные в его воде. В такой воде не может жить ни одно живое существо. Знойный климат Западной Азии вызывает сильное испарение воды с поверхности моря. А так как испаряется только чистая вода, растворенные соли остаются в море и увеличивают соленость воды.

Вот как комично описывает купание в Мертвом море Марк Твен:

«Это было забавное купание! Мы не могли утонуть. Здесь можно вытянуться на воде во всю длину, лежа на спине и сложив руки на груди, причем большая часть тела будет оставаться над водой. Но плыть на спине нельзя, подвигаясь сколько – нибудь заметно, так как ноги ваши торчат из воды и вам приходится отталкиваться только пятками…»

Хорошо, что мы с вами находимся в Черном море – мы можем еще и нырять. И если это делать с открытыми глазами, можно увидеть много интересного: медуз (принцип плавания – реактивное движение), сказочный лес из стеблей подводных растений (их плотность мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается силой Архимеда, и они не нуждаются в прочных стволах), стайки рыб. А почему плавают рыбы, киты? (За счет плавательного пузыря. Изменяя его объём можно регулировать глубину погружения. Киты изменяют глубину своего погружения за счет уменьшения или увеличения объёма легких).

А интересно вам будет погрузится в глубины моря? Думаю, что да. Тогда давайте так и сделаем. Что нам для этого нужно? (акваланг, водолазный костюм, батискаф). А чего мы должны опасаться? (При глубоком погружении с аквалангом человек должен предохранить себя от кессонной болезни. Она возникает, если аквалангист быстро поднимается с глубины на поверхность. Давление воды резко уменьшается и растворенный в крови воздух расширяется. Образующиеся пузырьки закупоривают кровеносные сосуды, мешая движению крови, и человек может погибнуть. Поэтому аквалангисты всплывают медленно, чтобы кровь успевала уносить образующиеся пузырьки воздуха в легкие. С помощью акваланга можно опуститься на глубину около 100 метров, подводная лодка позволяет достичь глубины до километра, а специальные аппараты- батискафы и батисферы- до глубин нескольких километров, куда уже почти не проникает свет и где царит вечная тьма.)

После плавания на воде и под водой вам легко будет выполнить мое задание. На рисунках, сделанных нерадивым художником, много ошибок. Какая команда найдет больше ошибок и объяснит в чем они заключаются?

(Рисунки раздаются каждой команде).

Хорошо вы потрудились, можно отдохнуть, сделать паузу и вспомнить:

1 команде- песни,

2 команде – пословицы,

3 команде – сказки,

4 команде – загадки,

5 команде – стихи, в которых упоминается вода, море, плавание.

Конкурс проходит в виде выступлений, игры. Ребята в командах поют, разбирают пословицы с точки зрения физики, инсценируют отрывок из сказки, читают выразительно стихи, загадывают загадки.

Много сказано, спето, написано про море. Послушайте теперь мою сказку. Это не просто сказка, а сказка с вопросами. Какая из команд будет сообразительней- первая разгадает эти вопросы.

Итак, слушайте.

Я читаю сказку А.С. Пушкина «О рыбаке и рыбке», вставляя в нее вопросы:

1.  Объясните опыт. Две стеклянные банки- с чистой и соленой водой. В одной картофель тонет, а в другой плавает. Почему.

Ответ: соленая вода имеет большую плотность.

2. Объясните опыт. Яйцо опускаю в стеклянную банку, наполовину заполненную жидкостью. Оно плавает на поверхности. Что будет, если подлить воды? Доливаю осторожно чистую воду  по стенке сосуда, пока он не наполнится. Яйцо остается на прежнем уровне. Почему? Ответ: вначале в банку был налит раствор поваренной соли, на поверхности которого яйцо плавало. Затем подливали воду, плотность которой меньше плотности яйца.

3. Объясните опыт. Свеча с грузом на нижнем конце опускается в воду и плавает как поплавок. Верхний конец с фитилем чуть выступает над водой. Как долго будет гореть свеча?

Ответ: Почти до конца, так как в процессе горения убывает сила тяжести, действующая на свечу. Для ее равновесия выталкивающая сила должна уменьшаться, а это возможно только с подъемом свечи.

4. Объясните опыт. Фарфоровая чашка на поверхности воды плавает. Как изменится уровень воды в сосуде, если её утопить?

Ответ: Плотность фарфора больше плотности воды. Чашка при плавании вытесняет больший объём воды, чем при погружении ее на дно. Уровень воды в сосуде понизится.

5. Могут ли затонувшие суда висеть неподвижно на некоторой глубине, как считал Жюль Верн?

Ответ: вода мало поддается сжатию. Чтобы в ней плавало железо ее надо уплотнить в 8 раз! Между тем, для уплотнения воды лишь вдвое необходимо давление, соответствующее глубине 110 км. А самое глубокое место на Земле- Марианская впадина- имеет глубину «только» 11 км. Поэтому затонувшие суда покоятся на дне океана.

По итогам ответов отмечается лучшая команда.

Наше путешествие продолжается.

Внимание! Внимание! Экологическая катастрофа- потерпел крушение танкер, перевозивший нефть! На воде образовалось огромное масляное пятно.  Чем это опасно для обитателей моря и птиц? Пленка уменьшает газообмен между водой и воздухом- все живое может погибнуть. Нефть смачивает перья водоплавающих птиц- они могут замерзнуть и утонуть.

Как спасти обитателей моря? Один из способов- собрать ее с поверхности воды. Это можно продемонстрировать на опыте: возьмем стакан, наполненный на две трети водой. Выльем в него полпробирки подсолнечного масла. Чтобы собрать масло обратно в пробирку, смажем края пробирки твердым жиром и нальем в нее воды. Потом заткнем ее пальцем, перевернем и опустим в стакан вверх дном. Подведем край пробирки к поверхности воды. Масло, будучи легче воды, всплывая, устремится в пробирку.

Подведение итогов.

Лучшая команда первая достигает места назначения- порта г. Сочи.

Остальные не отставайте!

Человек никогда не утонет, если в его легких воздух. Наберите побольше воздуха – сделайте большой вдох и в путь- по морю загадок и открытий. Я думаю этот урок вам поможет чувствовать себя на этом пути уверенно и держаться на плаву. На этом уроке вы хорошо поработали, можете смело плыть дальше с запасом знаний.

(Награждение лучших команд, активных участников. Выставление оценок. Домашнее задание)

1. Низамов И.М. «Задачи по физике с техническим содержанием», Москва, «Просвещение», 1980 год.
2. Детская энциклопедия «Я познаю мир. Физика», составитель: Леонович А.А., Москва ТКО «АСТ», 1997 год.
3. Билимович Б.Ф. «Физические викторины», Москва «Просвещение», 1997 год.