Конспект урока с элементами исследования"Сила Архимеда"

Урок с элементами исследования

«Сила Архимеда»

Задачи:

- образовательная: обеспечить во время урока формирование понятия выталкивающая сила, используя задания исследовательского характера;

- развивающая: развитие познавательного интереса, самостоятельности, умения применять знания по физике, используя проблемные ситуации;

- воспитательная: содействовать профориентации учащихся и умению работы в коллективе.

Оборудование: компьютер, мультимедийная система, документ- камера, сосуды с водой, тела различной формы, массы и объема, динамометры.

Структура урока:

Ход урока:

I. «Ихтиандр протягивает руки вверх и схватывает альбатроса за ноги. Испуганная птица раскрывает свои мощные крылья и поднимается, вытас­кивая из воды Ихтиандра. Но на воздухе Ихтиандр и альбатрос грузно падают на волну...» (А. Р. Беляев. Человек-амфибия). (слайд )

Почему альбатрос упал в воду? (В воде вес Ихтиандра был меньше, чем в воздухе)

Почему вес тела в воде меньше веса тела в воздухе? (Сущест­вует сила, действующая на тело в воде и направленная верти­кально вверх).

Учитель объясняет причину уменьшения веса:

При погружении тела в жидкость на него со всех сторон начинает действовать давление.

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в тело. (слайд)

Силы, действующие на боковые грани тела, попарно равны и уравновешивают друг друга. А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела, неодинаковы. На верхнюю грань с силой F₁ давит столб жидкости высотой h _1. На нижнюю грань тела снизу вверх с силой F₂ давит столб жидкости высотой h _2. Но h ₂ больше h ₁, следовательно, и модуль силы F₂ больше модуля силы F_1.Поэтому тело выталкивается из жидкости с силой F_выт , равной разности F₂ - F_1, т.е.

F_выт = F₂ - F_1.

Если тело в воду бросить

Или просто опустить,

Будет сила Архимеда

Снизу на него давить.

Итак, на тело, погруженное в жидкость, действует сила, выталкивающая это тело из жидкости.

Выталкивающая сила действует и в случае частичного погружения тела в жидкость. Эту силу называют силой Архимеда честь древнегреческого ученого Архимеда, который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение.

А как можно найти величину выталкивающей силы? (слайд)

Так как две силы, действующие на тело в этом случае, направлены в противоположные стороны (сила тяжести вниз, а архимедова сила вверх), то вес тела в жидкости Р₁ будет меньше веса тела в вакууме Р=mg (m- масса тела) на архимедову силу F_А=gm_ж (m_ж –масса жидкости, вытесненной телом), то есть

Р₁= Р- F_А, или

F_а = P_{в возд.} – P_{в жид.}

Из веса тела в воздухе надо вычесть вес тела в воде.

Все тела в воде кажутся более легкими, чем они есть на самом деле. Вода выталкивает и поддерживает их. Без воды тела вновь обретают свой прежний вес, так как вода более не держит их.

II. Давайте убедимся на опыте, что вес тела в воде уменьшается

Учитель объясняет задание: (слайд)

По плану, записанному на экране, каждый ученик приступает к выполне­нию эксперимента:

1. Определите вес данного вам тела в воздухе:. P_{в возд.}

2. Определите вес этого же тела в воде: P_{в возд.}

3. Сравните результаты измерений и сделайте вывод: чему равна сила Архимеда.

Учитель заслушивает результаты.

Есть сила одна, - вот вам ответ, -

Эту силу обнаружил Архимед.

Когда он опустился в воду,

То «Эврика!» - воскликнул он народу.

От чего зависит сила эта?

Нельзя оставить без ответа:

III. От чего же зависит сила Архимеда?

Это придется вам выяснить самостоятельно. Для этого каждой группе учитель предлагает определенное задание. Учащимся необходимо прочитать задание и сформулировать гипотезу исходя из условий. Учитель записывает предложенные гипотезы в презентацию урока, чтобы затем сравнить с выводами.(слайд) После этого учащиеся приступают к выполнения задания.

Задание первой группе

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры одинокого объема, но разной массы из набора тел для калориметра, нить.

1. Определите архимедовы силы, действующие па первое и второе те­ла.

2. Сравните архимедовы силы, действующие на тела разной массы.

3. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от массы тела.

Задание второй группе

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема, но одинаковой массы, ди­намометр, нить.

1. Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел.

2. Сравните эти силы.

3. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Задание третьей группе

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, соленой водой и маслом, алюминиевый цилиндр.

1. Определите архимедовы силы, действующие на тело в воде, соленой воде и масле.

2. Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?

3. Установите зависимость архимедовой силы от рода жидкости.
   Задание четвертой группе

Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить, дина­мометр.

1. Определить архимедовы силы, действующие па тело на глубине h₁; и на глубине h₂ , большей, чем h₁ .

2. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения тела.

Задание пятой группе

Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить, динамометр.

1. Кусочку пластилина придайте форму шара, куба, цилиндра.

2. Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамо­метра определите архимедову силу, действующую на нее.

3. Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

После выполнения задания группы отчитываются о результатах своей работы и сообщают свои выводы. Результаты записываются в виде таблицы с помощью документ камеры. Если сила зависит от величины ставиться «+», если нет «-» (один учащийся из группы подходит к камере и отмечает результат)

Сила

Масса

Объем

Форма

Род жидкости

Глубина погружения

F_а

-

+

-

+

-

Общий вывод: Сила Архимеда зависит от объема тела и рода жидкости.(слайд)

(Обязательно провести сравнение с предложенными гипотезами)

Вопросы учителя для закрепления:

-Теперь вы сможете мне объяснить, почему собака-водолаз легко может тащить человека по воде, но только до берега. (Вес человека в воде уменьшился).

- А масса?(Осталась прежней).

- В какой воде легче научиться плавать, в речной или морской? (В морской, в ней больше выталкивающая сила).