Методическая разработка урока по теме " Архимедова сила" в рамках предметной недели ассоциации педагогов Подмосковья.
методическая разработка по физике (7 класс) на тему

Тема:

Тип урока:

Цели урока:

План урока:

Оборудование:

Ход урока:

Имя обвиняемого:

Постоянное место жительства:

Сословие:

Состав преступления (в чем обвиняется):

Время и место совершения первого преступления:

Потерпевший, он же свидетель, он же обвинитель:

Примечание:

Учитель:

Архимедова сила

комбинированный

Образовательные:

-повторить основные элементы физических знаний и умений, изучаемых в данной теме: физических явлений – механизма возникновения выталкивающей силы; физических величин – выталкивающей силы, формулы расчета архимедовой силы.

- закрепить навыки экспериментального определения выталкивающей силы;

- показать влияние физического фактора на развитие и особенности строения водных растений и животных.

Воспитательные:

- показать значение причинно – следственных связей в познавательности явлений природы.

Развивающие:

-продолжить формирование умений сравнивать, обобщать, делать выводы, находить факторы влияния.

1. Организационный момент.
2. Вступительная часть – постановка проблемы.
3. Краткое повторение раннее изученного материала и его систематизация.
4. Выполнение кратковременного фронтального лабораторного эксперимента.
5. Решение задач, предложенных различными группами.
6. Итог урока

.

1. Медиапроектор или графопроектор.
2. Оборудование для фронтального лабораторного эксперимента.
3. Оборудование для демонстрационного эксперимента.

1. Организационный момент.
2. Вступительное слово учителя.

- Мне известно, что многие из вас любят остросюжетные детективы, поэтому я предлагаю вам сегодня разобраться в почти детективной истории под названием «Архимедова сила». У меня в руках папка с уголовным делом за № 48/17. Откроем и ознакомимся с ее  содержимым:

Архимедова сила, она же выталкивающая сила, она же равнодействующая сил давления, она же вес вытесненной жидкости.

Жидкости и газы.

Электромагнитные силы.

В действии на тело, погруженное в жидкость или газ.

III в. до н. э., Древняя Греция, о. Сицилия, г. Сиракузы, баня.

Архимед Сиракузский, знаменитый математик и механик,

Данное дело находится в судопроизводстве с III до н. э. до сегодняшнего дня; до сих пор не закрыто.

Давайте и мы сегодня попробуем внести ясность в эту историю. Для этого побудем в роли криминалистов – экспертов, оценив обвиняемую с точки зрения математики, биологии, литературы, обнаружим ее на опыте, вскроем порочащие ее связи с другими физическими величинами.…А, может быть, выступим в роли адвокатов и защитим несчастную, оценив ее по достоинству.

Итак, как говорил рассказчик из «Снежной королевы» Г.-Х. Андерсена: «…Начнем! Дойдя до конца нашей истории, мы будем знать больше, чем теперь…».

С чего же начнем? Давайте вспомним, как она возникает, и обнаружим ее на опыте.

III. Повторение и систематизация изученного материала

Сообщение  ученика  об  Архимеде.

        Архимед (287 – 212 гг.  до  н. э.), родился  в  Сиракузах  на  о. Сицилия. Отец  Архимеда, астроном  и  математик  Фидий, был  одним  из  приближённых  царя  Сиракуз  Гиерона. Он  дал  сыну  хорошее  образование. Обучаясь  в  научном  и  культурном  центре  -  Александрии  Египетской  он  познакомился  с  видными  учёными  того  времени. Домой  он  возвратился  уже  зрелым  математиком, умеющим  находить  длины  кривых, площади  и  объёмы  посредством  разработанных  им  методов. Это  был  первый  представитель  математической  физики, стремящийся  воплотить  законы  механики  в  действующие  конструкции  машин. Его  достижения  в  физике  не  были  забыты  и  через  много  веков. Самым  выдающимся  достижением  был  закон,  изложенный  в  сочинении «О  плавающих  телах». Есть  легенда  о том, что  Архимед  разгадал  сложную  задачу, тем  самым  доказав  подтверждение  этого  закона. Царь  Гиерон  получил  от  своих  мастеров – ювелиров  заказанную  им  золотую  корону, усомнился  в  их  честности. Гиерон  вызвал  Архимеда  и  поручил  ему  определить, есть  ли  в  золотой  короне  примесь  серебра. Разгадка  произошла  в  бане. Намылившись  золой, Архимед  решил  погрузиться  в  ванну. Вода  в  ванне  поднималась  по  мере  того, как  в  неё  погружался  Архимед. Поднимаясь  и  погружаясь,  несколько  раз  в  ванну  он  понял, что  задача  царя  разрешима. Смерть  Архимеда  была  трагичной. При  осаде  Сиракуз  город  был  открыт  предателями. Архимед, как  гласит  предание, занятый  какими-то  вычислениями, погиб  от  меча  римского  легионера. 

Демонстрация: Всплытие пластмассового кубика в аквариуме с водой.

Ответьте на следующие вопросы:

1. Почему всплыл кубик?
2. Объясните, как возникла выталкивающая сила?
3. Куда она направлена?
4. Чему она равна?
5. Как ее можно рассчитать?
6. Как можно определить ее на опыте?

IV Экспериментальная работа.

А)Ребята давайте, попробуем рассчитать силу Архимеда действующую на данный цилиндр находящийся у вас на столах  , с помощью опыта, о котором говорили ранее.

Ведь М.В. Ломоносов однажды сказал «Один опят я ставлю выше , чем миллион мнений рожденных воображением»

Итак, мы знаем о существовании выталкивающей силы и умеем определять её с помощью динамометра.

Б) От каких величин зависит выталкивающая сила? (Ответы)

                Подвергнем экспериментальной проверке все наши гипотезы. Выводы записываем в таблицу:

Работа в группах:

1) Проверка зависимости Fвыт  от объема

Учащиеся подвешивают к рычагу два тела равной массы, но разного объема (цилиндр из алюминия и картофелина), добиваются его равновесия, а затем погружают тела в воду. Наблюдают нарушение равновесия, делают вывод о зависимости Fвыт от объема тела, причем эта зависимость – прямая пропорциональность. Делают соответствующие записи в тетради.

2) Проверка зависимости Fвыт  от веса,  массы, плотности тела.

Учащиеся подвешивают к рычагу два тела одного объема, но разной массы, добиваются его равновесия, а затем погружают тела в воду. Наблюдают: равновесие не нарушилось, следовательно, выталкивающая сила от массы тела (или его веса) не зависит. Результаты отражают в тетради.

3) Проверка зависимости Fвыт  от глубины погружения тела в жидкость.

Учащиеся подвешивают к рычагу два одинаковых тела, добиваются его равновесия, погружают тела в воду на разную глубину. Наблюдают: равновесие не нарушилось, делают вывод о независимости выталкивающей силы от глубины погружения в жидкость. Делают соответствующие записи в тетради.

4) Проверка зависимости Fвыт  от формы тела.

Учащиеся подвешивают к рычагу два тела одинакового объема, но разной формы, добиваются равновесия и погружают тела в воду. Наблюдают: равновесие не нарушилось. Делают вывод о независимости силы выталкивания от формы тела, делают записи в тетради.

5) Проверка зависимости Fвыт  от плотности жидкости.

Учащиеся подвешивают к рычагу два одинаковых тела, добиваются равновесия и погружают одно тело в чистую воду, а второе - в насыщенный раствор поваренной соли. Наблюдают: нарушение равновесия, в растворе соли тело выталкивается сильнее. Делают вывод о зависимости силы выталкивания от плотности жидкости. Характер зависимости - прямая пропорциональность.

После экспериментальной проверки всех гипотез учащиеся формулируют вывод о зависимости силы выталкивания от плотности жидкости и объема тела.

V. Решение задач, подготовленных группами:

Слово предоставляется экспертам – криминалистам, которые позволят нам оценить архимедову силу с различных точек зрения.

А. Математики

1. Как изменится значение выталкивающей силы, если объем тела увеличится в 5 раз?
2. Что произойдет с выталкивающей силой, если плотность жидкости: а) увеличится в 3 раза; б) уменьшится в 2 раза?
3. Как изменится выталкивающая сила, если объем тела увеличится в 2 раза, а плотность жидкости уменьшится в 2 раза?

Б. Биологи

1. Почему рыба имеет более слабый скелет, чем существа, живущие на суше?
2. Сообщения

1. Водоплавающие птицы. Важным

фактором в жизни водоплавающих

птиц является наличие толстого,

не пропускающего воды слоя перьев

и пуха, в котором содержится

значительное количество воздуха;

благодаря этому своеобразному

воздушному пузырю, окружающему все тело птицы, ее средняя плотность оказывается очень малой. Этим объясняется тот факт, что утки и другие водоплавающие мало погружаются в воду при плавании.

2. Рыбы. Плотность живых организмов, населяющих водную среду, очень мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой.

Интересна роль плавательного пузыря у рыб.

Это единственная часть тела рыбы,

 обладающая заметной сжимаемостью;

 сжимая пузырь усилиями грудных и

брюшных мышц, рыба меняет объем

своего тела и тем самым среднюю

плотность, благодаря чему она может в

 определенных пределах регулировать глубину своего погружения

3. Рыба- фагак. У берегов Египта, водится удивительная рыба фагак. Приближение опасности заставляет фагака быстро
заглатывать воду. При этом в пищеводе рыбы происходит бурное разложение продуктов питания с
выделением значительного количества газов. Газы заполняют не только действующую полость
пищевода, но и имеющийся при ней слепой вырост.
В результате тело фагака сильно раздувается, и, в соответствии с законом Архимеда, он быстро всплывает на поверхность водоема. Здесь он плавает, повиснув вверх брюхом, пока выделившиеся в его организме газы не улетучатся. После этого сила тяжести опускает его на дно водоема, где он укрывается среди придонных водорослей.
Как использует силу Архимеда фагак?

В. Экспериментаторы

Демонстрация опыта с двумя одинаковыми брусками картофеля, помещенными в стаканы с пресной и соленой водой.

-Почему картофельный брусок утонул в пресной воде, а в соленой воде – нет?

Г. Литераторы

1. Беляев . Человек – амфибия

«Ихтиандр протягивает руки вверх и схватывает альбатроса за ноги. Испуганная птица раскрывает свои мощные крылья и поднимается, вытаскивая из воды Ихтиандра . Но на воздухе тело Ихтиандра сразу тяжелеет, и альбатрос вместе с ним грузно падает на волну.»

Почему такое произошло?  

2. Отрывок из книги Жака – Ив Кусто «Могучий властелин морей»: «…на суше перед гигантами вставали неразрешимые проблемы,…дыхание требовало огромных усилий,…на суше скелет не выдерживает веса мышц и жирового слоя, между тем, как в плотной водной среде он отлично служит киту».

3. Отрывок из рассказа А.П. Чехова «Степь»: «Егорушка …разбежался и полетел с полуторасаженной вышины. Описав в воздухе дугу, он упал в воду, глубоко погрузился, но дна не достал, какая – то сила, холодная и приятная на ощупь, подхватила и понесла его обратно наверх».

  -Какая сила «понесла» Егорушку наверх?

Д. Физики – теоретики

Рассмотрите рис. 1-7 и для каждого из них ответьте на один и тот же вопрос:

Одинаковые или различные выталкивающие силы действуют на первое и второе тела, погруженные в жидкости?

Если разные, то какая сила больше и почему?

1.Одинаковые железные шарики

2.Алюминиевый и железный цилиндры одинакового объема

3. Железный (1) и алюминиевый (2) шарики одинаковой массы.

4. Одинаковые железные шарики.

5. Железные кубик и шарик одинакового объёма.

6. Алюминиевые шарики разного объёма.

7. Одинаковые железные шарики, помещённые в воду(7) и керосин(8).

После ответа на вопросы заполняем таблицу до конца:

7.Итог урока

     Итак, из нашей детективной истории, где главным героем является архимедова сила, мы узнали:

1. а) как она возникает;

б) чему она равна, куда направлена и как её можно рассчитать;

в) от каких факторов зависит, от каких не зависит;

г) как её можно определить экспериментально.

      2. С помощью наших знаний сумели:

а) оценить различные ситуации, описанные в художественной литературе;

б) понять значение архимедовой силы для существ, живущих в водной среде.

Таким образом:

Ответьте, пожалуйста, на следующий вопрос:

Такая уж плохая в действительности эта сила, или всё-таки она достойна защиты?

На следующем уроке наши знания пригодятся для выяснения условий плавания тел, судов и воздухоплавание.

Домашнее задание: §48;49 (повтор.); упр. 24 (4).

Задание дополнительное *

А.Р. Беляев . «Человек – амфибия»

«Ихтиандр протягивает руки вверх и схватывает альбатроса за ноги. Испуганная птица раскрывает свои мощные крылья и поднимается, вытаскивая из воды Ихтиандра . Но на воздухе тело Ихтиандра сразу тяжелеет, и альбатрос вместе с ним грузно падает на волну.»

Определите силу, с которой действует альбатрос на Ихтиандра, если тело Ихтиандра показалось из воды ровно на половину?

На три четверти? Массу ихтиандра примите за 60 кг, нго плотность примерно равна плотности воды.

P.S. Любопытно, что история, связанная с короной Гиерона, добавила к прочим заслугам Архимеда почётное звание, по-видимому, первого известного нам учёного-детектива.

тело

Р в воздухе,(Н)

Р в воде, (Н)

Fа, (Н)

цилиндр

Выталкивающая сила зависит

Выталкивающая сила не зависит

Ф.И.

Название работы

Баллы

1    Повторение изученного материала.

2    Экспериментальное  нахождение Fа

3    Исследование Fа

4    Решение задач

Общее количество баллов

Ф.И.

Название работы

Баллы

1    Повторение изученного материала.

2    Экспериментальное  нахождение Fа

3    Исследование Fа

4    Решение задач

Общее количество баллов

Ф.И.

Название работы

Баллы

1    Повторение изученного материала.

2    Экспериментальное  нахождение Fа

3    Исследование Fа

4    Решение задач

Общее количество баллов