Конспект урока по теме: Сила Архимеда

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение  «Чапаевская средняя школа» 

Советского района Республики Крым

Урок физики

Тема: «Выталкивающая сила.  Архимедова сила»

7 класс

                                                                                       Учитель физики:

                                       Смирнова А.А

2017 г.

Урок-исследование по физике "Выталкивающая сила.  Архимедова сила"

  Цель урока: формирование у учащихся понятие «сила Архимеда», добиться усвоения связи между выталкивающей  силой и объемом, плотностью.

Задачи:

·        Образовательная: провести актуализацию знаний по темам: «Давление», «Давление жидкостей», объяснить причину возникновения силы Архимеда, научить применять формулу силы Архимеда.

·        Развивающая: создать условия для развития навыков самостоятельной работы, самоконтроля и самооценки, развития интеллектуальных качеств: внимания, воображения, памяти, умения анализировать, обобщать, выделять главное.

·        Воспитывающая: создать условия для развития познавательного интереса к предмету и уверенности в своих силах, формирования положительного мотива учения.

Организация продуктивной деятельности для достижения учащимися следующих УУД:

Личностных:

Способствовать саморазвитию и самообразованию учащихся на основе мотивации к обучению и познанию, формировать целостную картину мира,

осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, его мнению, умение контролировать процесс и результат деятельности (в частности, за счет рефлексии).

Метапредметных:

Коммуникативные: Организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками.

Познавательные: Выделять существенную информацию, формировать исследовательские действия, применять и преобразовывать знаково - символические средства для решения задач.

Регулятивные: Самостоятельно планировать пути достижения целей, осознано выбирать эффективные способы решения задач, формировать умение работать с  ЭОР.

 Предметных:

Понимать смысл понятия выталкивающая сила, физической величины сила Архимеда,  ее единиц измерения, делать выводы на основе экспериментальных данных, приводить примеры практического применения выталкивающей силы, способов его уменьшения и увеличения, решать задачи на применение силы Архимеда,  использовать приобретенные знания в повседневной деятельности.

Тип урока: урок «открытия» новых знаний и формирования знаний, умений, навыков.

Формы работы учащихся: индивидуальная,  фронтальная, работа в парах.

Методы обучения: эвристический, объяснительно-иллюстративный, проблемный, практические задания, решение задачи физического содержания. 

Межпредметные связи:    техника, математика, история

Техническое оборудование: мультимедийный проектор; набор грузов; динамометр; ведерко Архимеда; отливной стакан; штатив

Лабораторное оборудование для проведения опытов на парте учащихся: динамометр, металлический цилиндры равной массы и объема, равной массы и разного объема, стакан с водой и растительным маслом. .

ХОД УРОКА

1. Вступительное слово учителя (слайд1)

Гуляя в тенистой роще, греческий философ беседовал со своим учеником. «скажи мне, – спросил юноша, – почему тебя часто одолевают сомнения? Ты прожил долгую жизнь, умудрен опытом и учился у великих эллинов. Как же так, что для тебя осталось столь много неясных вопросов?»
В раздумье философ очертил посохом перед собой два круга: маленький и большой. «Твои знания – это маленький круг, а мои – большой. Но все, что осталось вне этих кругов, – неизвестность. Маленький круг мало соприкасается с неизвестностью. Чем шире круг твоих знаний, тем больше его граница с неизвестностью. И впредь, чем больше ты станешь узнавать нового, тем больше будет возникать у тебя неясных вопросов».
Греческий мудрец дал исчерпывающий ответ.

Учитель:  (слайд 2) И вот сегодня мы с вами попытаемся отгадать ещё одну тайну природы. Ребята, пусть вас это не удивляет, но свой урок я хочу начать с отрывка из повести А.П. Чехова «Степь». «Егорушка … разбежался и полетел с полуторасаженной вершины. 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 ...»

        Учитель. Какая же сила,  подхватила Егорушку и понесла вверх? (Ответы учащихся)

        Учитель. Правильно – выталкивающая сила. Давайте с вами повторим все, что мы о ней знаем, потому что она – именинница.

Учитель:  Какая сила подняла Егорушку наверх?

2. Сообщение темы цели урока (слайд 4)

Тема нашего урока: «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело» Мы познакомимся с новым явлением, новой силой. Докажем существование этой силы с помощью опытов, также установим от чего она зависит. Сегодня вы попробуете себя не просто в роли ученика, а в роли ученого исследователя. А с чего начинается любое исследование? Конечно же с опыта. Будьте очень внимательны и не стесняйтесь высказывать свое мнение

 (слайд 5)Вспомним лето. Вы отдыхаете на море, озере или реке входите в воду. Учите плавать своих друзей. Легко ли поддерживать на воде тело своего друга? (легко).
А сможете ли вы его также легко удержать не в воде, а в воздухе? (нет)
Хорошо, продолжаем дальше. Многие из вас купаясь, пытались запихнуть мяч в воду. Ну и как? Получалось у вас это? (нет) В чем же дело? Обратимся к опыту. (слайд 6)

Опыт 1: Опустите шарик в сосуд с водой. Что произошло? (мячик всплывает) Почему шарик всплыл на поверхность воды? На мяч подействовала что? (сила) Совершенно верно, подействовала сила, которая вытолкнула мяч из воды, эта же сила выталкивала из воды и тело вашего друга при обучении плаванию, поэтому как мы её будем называть? (выталкивающей силой)

Ребята, а всегда ли жидкость действует на погруженное в неё тело? Проведем следующий опыт.

Опыт 2. Погрузим в воду подвешенный на нити металлический цилиндр. Тело утонуло. Заметно ли выталкивающее действие воды в этом случае? Чтобы найти ответ на этот вопрос, давайте проведём опыт по описанию задания №1 ваших поурочных тетрадей. 

Фронтальная лабораторная работа.  На каждом столе находится динамометр, цилиндр и стакан с водой. Сначала вам нужно подвесить цилиндр к динамометру, найти его вес в воздухе и записать полученный результат. Следующее задание: погрузите цилиндр в жидкость и найдите его вес в жидкости. Запишите полученный результат. Сравните, пожалуйста, вес цилиндра в воде с весом цилиндра в воздухе и сделайте вывод: действует ли на цилиндр, погруженный в жидкость, выталкивающая сила? (Так как вес цилиндра в жидкости меньше, чем вес цилиндра в воздухе, то на него действует выталкивающая сила) Куда она направлена? (вертикально вверх) А теперь подумайте, как можно найти величину этой силы? Что для этого нужно сделать? (Из веса цилиндра в воздухе надо вычесть вес цилиндра в воде.) Совершенно верно! И мы с вами рассмотрели один из способов нахождения выталкивающей силы.
Запишите, пожалуйста, формулу. Чтобы найти силу Архимеда надо из веса тела в воздухе вычесть вес тела в жидкости, подставьте в неё измеренные вами значения веса цилиндра в воздухе и воде и вычислите архимедову силу.

 Таким образом, мы убедились, что на все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила: и на те которые тонут, и на те которые плавают. Впервые выталкивающую силу рассчитал древнегреческий ученый Архимед. Поэтому эту силу называют Архимедовой силой. (слайд 6)

Учитель: А сейчас установим, от каких величин  зависит Архимедова сила.

Группа 1

Определение архимедовой силы, действующей на тела разного объема.

Оборудование: мензурка с водой, динамометр, два тела разного  объема, но одинаковой массы.

ЦЕЛЬ: Исследовать зависит ли Архимедова сила от объема  тела

Ход работы:

Возьмите гирьки и, начав с наименьшей, измерьте вес каждой из них с помощью динамометра сначала в воздухе, а затем в воде. Сравните выталкивающие силы, действующие на эти гирьки. Зависят ли их значения от объема? Как зависят? На какую гирю действует максимальная выталкивающая сила? Заполните таблицу:

№ опыта	Объем тела	Вес тела в воздухе  Р, Н	Вес тела в воде Р1, Н	Выталкивающая сила F = P1 – P, Н
1	меньший
2	больший

Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от объема тела.

 Группа 2

Определение архимедовой силы, действующей на тело в ЖИДКОСТИ  разной плотности (воде и масле).

ЦЕЛЬ: Исследовать зависит ли Архимедова сила от плотности жидкости

Оборудование: цилиндр на нити, динамометр, сосуды с водой и маслом, фильтровальная бумага.

Ход работы:

Подвесьте к крючку динамометра цилиндр и, заметив, чему равен его вес в воздухе, опустите это тело сначала в сосуд с водой, затем в сосуд с маслом, отмечая каждый раз вес. Определите на сколько уменьшится вес тела в каждой жидкости. Зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости? Как? В какой жидкости на тело действует минимальная выталкивающая сила? Заполните таблицу.

№ опыта	Жидкость	Вес тела в воздухе  Р, Н	Вес тела в воде Р1, Н	Выталкивающая сила F = P1 – P, Н
1	вода (плотность  1000 кг/м3)
2	масло (плотность  900 кг/м3)

Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности жидкости

 Группа 3

Определение архимедовой силы, действующей на тела разной массы, но одинакового объема ( т.е. тела разной плотности)

Цель: Исследовать зависит ли Архимедова сила от плотности тела

Оборудование:

мензурка с водой, динамометр, два тела разной массы, но одинакового объема.

Оборудование: алюминиевый, латунный цилиндры, динамометр, сосуд с водой.

Ход работы:

 Измерьте динамометром вес каждого цилиндра сначала в воздухе, затем опустите поочередно в воду. Вычислите действующие на них выталкивающие силы. Выясните зависят ли выталкивающие силы от плотности тела. Заполните таблицу.

№ опыта	Цилиндр	Вес тела в воздухе  Р, Н	Вес тела в воде Р1, Н	Выталкивающая сила F = P1 – P, Н
1	Алюминиевый
3	Латунный

Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности тела.

 Группа 4

Определение архимедовой силы, действующей на тела неправильной формы.

ЦЕЛЬ: Исследовать зависит ли Архимедова сила от формы тела
Оборудование: мензурка с водой, динамометр, два тела из пластилина разной формы, но одинакового объема.

Ход работы:

Кусочку пластилина придайте сначала форму шарика, затем цилиндра, а затем кубика. Опуская каждую фигуру в воду, с помощью динамометра определите действующую на нее выталкивающую силу, сравните эти выталкивающие силы, выясните, зависят ли они от формы тела. Заполните таблицу.

№ опыта	Форма тела	Вес тела в воздухе  Р, Н	Вес тела в воде Р1, Н	Выталкивающая сила F = P1 – P, Н
1	брусок
2	Шар

Сделайте вывод  о зависимости архимедовой силы от формы тела. 

Группа 5 Определение архимедовой силы, действующей на тело на разной глубине погружения в жидкости.

ЦЕЛЬ: Исследовать зависит ли Архимедова сила от глубины погружения  тела в жидкости.
Оборудование: мензурка, стакан с водой, цилиндр на нити, динамометр, линейка.

Ход работы:

Налейте в мензурку воды до уровня 7 см, опустите в неё цилиндр и определите выталкивающую силу. Затем, подливая воду в мензурку, следите за изменениями показаний динамометра. Сравните выталкивающие силы и выясните, зависят ли они от глубины погружения. Заполните таблицу.

№ опыта	глубина погружения	Вес тела в воздухе  Р, Н	Вес тела в воде Р1, Н	Выталкивающая сила F = P1 – P, Н
1	в нижней части сосуда
2	середина сосуда
3	у поверхности жидкости

Сделайте вывод о зависимости Архимедовой сила от глубины погружения

1. Обобщение.

После выполнения лабораторной работы «старшие» научные сотрудники отчитываются о проделанной работе и сообщают свои выводы.

После совместного обсуждения  представитель от каждой группы   делает  вывод о результатах практической  работы.

Выводы записываются учителем на доску, а учениками в тетрадь в виде схемы:

Составляется схема (учащиеся в тетрадях):  «Отчего зависит и не зависит Архимедова сила?» (слайд)

Опыт 4. «Бермудский треугольник»

Тайна исчезновения кораблей в Бермудском треугольнике уже давно привлекает ученых. За время исследования этого феномена было предложено большое число теорий как научно обоснованных, так и совершенно фантастических.

Одной из самых правдоподобных считается «пузырьковая» гипотеза, согласно которой корабли в Бермудском архипелаге могут тонуть из-за попадания в области, где идет активное выделение метана из подводных газовых месторождений. Ввиду огромного давления на больших глубинах метан находится в твердом состоянии, в виде так называемых гидратов. В случае землетрясений, подводных извержений и т.д. гидраты могут резко переходить в газообразную форму, порождая гигантские "облака" пузырей, поднимающихся к поверхности океана.      

Насколько обоснована эта гипотеза? Каким образом выделение метана может приводить к гибели кораблей? Я предлагаю посмотреть  опыт, чтобы экспериментально исследовать ситуацию, моделирующую условия гибели судов и проверить «пузырьковую» гипотезу.

Для этого в 3-х литровой  банке с водой растворяем соду. Опускаем туда яйцо из «киндерсюрприза», наполненное песком так, чтобы оно держалось на воде. Это – корабль. Добавляем в воду лимонную или уксусную кислоту. Начинается бурная химическая реакция с выделением пузырьков углекислого газа по всему объему банки. Плотность жидкости уменьшается, что приводит к уменьшению силы Архимеда. Мы заметили, что яйцо немедленно тонет. Когда интенсивность выделения пузырьков заметно ослабевает, яйцо вновь всплывает на поверхность. Корабль при погружении, в отличие от яйца, заполняется водой. Поэтому после прекращения выделения пузырьков метана он не всплывет.

Закрепление пройденного материала.

1. Где больший вес имеют солидные караси в родном озере или на чужой сковородке?

2. Почему в недосоленном супе ощипанная курица тонет, а в пересоленном спасается вплавь.

3. Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой.  Он легко поднимал левой рукой массу в 1000 кг, правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть правдой эти россказни?

4. Генерал нырнул в реку солдатиком (и подвергся действию выталкивающих сил). Можно ли утверждать, что жидкость вытолкала генерала в шею?

Рефлексия: Приклеить красный или зеленый кораблик, красный, если урок понравился, зеленый – если нет.