"Архимедова сила"
план-конспект урока по физике (7 класс) по теме

МБОУ « Волоконовская средняя общеобразовательная школа №2 имени Героя Советского    

  Союза генерал – майора И.С.Лазаренко Волоконовского района Белгородской области »

План – конспект

                                    урока  по  физике

                            в 7 классе

«Архимедова сила»

( урок-исследование)

                                                                            Урок  разработан

                                                                             учителем физики    

                                                                                      Остапенко Н.П.

п. Волоконовка

Класс: 7.

Тема урока: Архимедова сила.

Тип урока: Урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Форма: Урок – исследование.

Оборудование: Стакан с чистой водой, стакан с солёной водой, динамометр, груз массой 100г, мяч, линейка- рычаг, тела одинакового объёма, но разные по массе ( одно из пластилина, другое пластмассовое); тела одинаковые по   массе, но разного объёма (алюминиевый и железный цилиндры), тела одинаковые по   массе, одинакового объёма, но разной формы(из пластилина), прибор «ведерко Архимеда».

Цели:

1. Ориентированные на развитие личности.

1. Создать содержательные и организационные условия для развития умений анализировать понятие архимедова сила, содействовать развитию умений выделять главные параметры, от которых зависит архимедова сила и от которых она не зависит.
2. Содействовать развитию умений использовать научные методы познания: наблюдение, гипотеза, эксперимент при изучении темы: «Архимедова сила».
3. Помочь учащимся осознать практическую значимость темы «Архимедова сила».

2. Предметные цели:

Организовать деятельность учащихся по изучению и первичному закреплению понятия архимедова сила, зависимости архимедовой силы от плотности жидкости и объёма тела, закона Архимеда.

Ход урока.

«Без сомнения, всё наше знание начинается с опыта»

Эммануил Кант

(Немецкий философ 1724 – 1804 гг.)

1. Организационный этап.

Здравствуйте, ребята!  (Слайд)

   2. Актуализация опорных знаний.

Сегодня у нас урок – исследование.

Немецкий философ Эммануил Кант говорил: «Без сомнения, всё наше знание начинается с опыта»

Вы будете в роли физиков – экспериментаторов, будете исследовать действие жидкости на погруженное в неё тело. Предмет нашего исследования для науки не нов, он уже подвергался исследованию, а исследователем действия жидкости на погружённое тело был древнегреческий математик и физик Архимед, живший в 287 г до н.э. Нам предстоит переоткрыть его закон.

  Итак, сегодня на уроке мы должны выяснить, что такое архимедова сила, в результате чего она возникает, от каких физических величин она зависит. А также как формулируется закон Архимеда.

 Прислушаемся к совету Архимеда: «Сперва собирать факты и только после этого связать их  мыслью».

3. Объяснение нового материала.

Первая учебная проблема:

Вспомним лето. Вы у водоема (озеро, река, море). Вы входите в воду, учите плавать своих друзей.

Действует ли жидкость на погруженное в нее тело?

 Легко ли поддерживать на воде тело своего друга?

 Можете ли вы удержать его не в воде, а в воздухе?

Опыт (демонстрирует учитель)

 Погрузим мяч в воду и уберем руку. Мяч выпрыгивает на поверхность.

В беседе с учащимися выясняется существование выталкивающей силы.

Вывод: Значит, в воде на тела действует выталкивающая сила.

Вторая учебная проблема:

Всегда ли жидкость действует на погруженное тело? Опущенный в воду цилиндр из металла тонет. Заметно ли действие воды на это тело?

Опыт (демонстрирует учитель)

 Цилиндр подвешивается к динамометру, и наблюдается растяжение пружины в воздухе, а затем в воде.

Вывод: жидкость действует на любое тело, погруженное в нее.

Исследование

Опыт (проводят учащиеся) Определение выталкивающей силы.

F выт = Р – Р1

Р – вес тела в воздухе

Р1- вес тела в воде

Учащиеся работают в группах. Расчеты записывают в тетрадь. Результаты обсуждаются.

Третья учебная проблема:

F тяж  действует всегда вниз.

• В каком направлении действует жидкость на погруженное в нее тело?

• Опыты показывают, что действие жидкости направлено вверх.

      Вывод: F выт  направлена вверх.

• Сила, характеризующая это действие, получила название силы Архимеда.
• Какова ее величина?
• От чего она зависит?

Выдвижение гипотез.

Ребята, как вы думаете, от каких физических величин зависит выталкивающая сила на тело, погруженное в жидкость? 

Учащиеся предполагают, что выталкивающая сила зависит:

• от объёма погружённого тела,
• его веса (массы),
• плотности жидкости,
• глубины погружения,
• плотности тела,
• формы тела.             (Слайд)

Все гипотезы записываются в тетрадь, и каждая из них нуждается в экспериментальной проверке.

Экспериментальная работа.

(Слайд)

Наш великий соотечественник М.В.Ломоносов говорил: «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением».

 Поэтому подвергнем экспериментальной проверке все наши гипотезы:

1. Проверка зависимости F выт от V тела.  

(Слайд)

Учащиеся подвешивают к рычагу  два тела равной массы, но разного объёма.

 Делают вывод о зависимости F выт от объёма тела, при чём эта зависимость – прямая пропорциональность.

2. Проверка зависимости F выт  от веса (массы) тела.

(Слайд)

Учащиеся подвешивают к рычагу два тела одного объёма, но разной массы.

 Делают вывод о независимости F выт от массы тела.

3. Проверка зависимости F выт  от глубины погружения тела в жидкость.

(Слайд)

Учащиеся подвешивают к рычагу  железный цилиндр и погружают его на разную глубину в воду. Наблюдают, что значение F выт  остаётся постоянной на разной глубине.

Делают вывод о независимости F выт от глубины погружения.

4. Проверка зависимости F выт  от формы тела.

(Слайд)

Учащиеся подвешивают к рычагу  два тела одного объёма, но разной формы ( тела из пластилина).

Делают вывод о независимости F выт от формы тела.

5. Проверка зависимости  F выт от плотности жидкости.

(Слайд)

Учащиеся подвешивают к рычагу  2 железных цилиндр и погружают : 1- в раствор чистой воды, а 2- в раствор солёной воды.

Делают вывод о зависимости F выт от плотности жидкости, при чём эта зависимость – прямая пропорциональность.

6. Проверка зависимости F выт от плотности тела.

(Слайд)

Учащиеся подвешивают к рычагу  два тела одного объёма, но разной массы

Делают вывод о независимости F выт от плотности тела.

Вывод: (Слайд)

Итак, в ходе эксперимента мы выяснили, что выталкивающая сила зависит: от Vт, от плотности жидкости, но не зависит от рода вещества из которого сделано тело, глубины погружения, от формы предмета при равном объёме и массы тела.

Выталкивающая сила равна:

F = pж g Vт                  (Слайд)

Четвертая учебная проблема:

Что такое gρжVт?

По формуле это вес жидкости, вытесненной данным телом. Докажем гипотезу  с помощью опыта (рис).

Опыт проводит учитель.

Опыт с прибором «ведерко Архимеда»

Предлагается план его проведения.

1 . Рассказать о приборе, который носит название «ведерко Архимеда», - пружина с указателем, шкала, ведерко, цилиндр того же объема, отливной сосуд высотой 25 см, стакан.

 2. Ведерко подвешивается к пружине, а к нему – цилиндр, замечается растяжение пружины по указателю.

3. Цилиндр погружается в отливной сосуд, вытесненная вода собирается в стакан, пружина сжимается до новой отметки.

4. Значит, со стороны жидкости действует сила, направленная вверх, - сила Архимеда.

• Чему она равна?
• Как вернуть пружину в прежнее состояние?

5. Вытесненная вода понемногу выливается в ведерко. Пружина возвращается в исходное состояние, если перелита вся вода (ведерко полное).

6. Указывается, что объем воды в ведерке равен объему цилиндра.

7. Делается вывод:

Сила Архимеда равна весу жидкости, вытесненной телом.

4. Закрепление.

•  Мы вместе прошли путь от гипотез, догадок, к подлинно научной теории и «переоткрыли» уже известный и открытый закон Архимеда.
• Все цели нашего исследования достигнуты.
• В организации нашего исследования мы использовали все этапы научного познания: показали себя хорошими, наблюдательными экспериментаторами, способными проводить научное исследование.

                             Итак, мы переоткрыли закон Архимеда и выяснили, что:

FА=ρж g Vт  - закон Архимеда.     (Слайд)

Сила, выталкивающая целиком погружённое в жидкость тело, равна весу жидкости в объёме этого тела.

А теперь попробуем ответить на веселые вопросы Григория Остера из его книги «Физика»:

1) Генерал нырнул в жидкость солдатиком и подвергся действию выталкивающих сил. Можно ли утверждать, что жидкость вытолкала генерала в шею?
2) Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой. Даже стоя по пояс в воде, он легко поднимал одной левой рукой массу в 1000 кг. Правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть правдой эти россказни?
3) Почему в недосоленном супе ощипанная курица тонет, а в пересоленном спасается вплавь?
4) Где больший вес имеют солидные караси, в родном озере или на чужой сковородке?

Ученики отвечают на вопросы. В ходе ответов проводится коррекция.

5. Подведение итогов урока в форме «Что сегодня делали?»

Большое спасибо за совместную работу. Очень надеюсь, что это не последнее наше научное исследование.

6. Домашнее задание: § 48,49, задание 14 (по желанию), подг. к лабор. работе № 7

Учитель разъясняет домашнее задание.

7. Рефлексия. 

(перед вами на столах листочки)

Закончите предложения:

• На занятии для меня самым важным было…
• В нашем общении для меня самым главным было…
• На месте преподавателя я бы…

Задание 14

«Задача Гиерона.»

Одна из легенд рассказывает об открытии Архимедом выталкивающей силы. Царь Гиерон заказал мастеру корону из чистого золота. Когда заказ был выполнен, царь пожелал проверить, не подменил ли мастер часть данного ему золота серебром, и обратился к Архимеду, который в это время был советником царя. Архимед сразу не смог решить поставленную перед ним задачу. Он начал искать путь решения, не переставая думать об этом, даже когда занимался другими делами. Иначе не произошло бы то сказочное событие, которое легло в основу легенды.

Случилось оно, как говорят, в бане. Намылившись золой, Архимед решил погрузиться в ванну. Вода поднималась в ванне по мере того, как Архимед погружался в нее. Если он раньше не обращал на это внимания, то теперь это явление его заинтересовало; он привстал - уровень воды опустился, он снова сел - вода поднялась. «ЭВРИКА! Эврика! Я нашел!». Он выскочил из ванны и побежал за драгоценной короной.

Дано:

Pв воздухе=20Н

P в воде=18,75Н

воды=1000

золота=19320

Найти: венца

Сравнить  венца с золота.

Решение:

Fарх= Pв воздухе- P в воде=1,25Н

Fарх=жVтелаgVтела=== 1, 25 Н/1000кг/м3 * 10Н/кг = 1, 25*10-4  м3

Pв воздухе=mgmвенца==Н/Н/кг=2 кг

m=V венца  венца==104=1, 6*104=16000- это меньше плотности золота. Значит, мастер обманул царя.