Закон Архимеда

Тип урока: изучение нового материала.

Основные термины: Сила Архимеда, масса, объем, плотность.

Оборудование: интерактивная доска, физическое оборудование по теме «Гидромеханика».

Формы работы: беседа,  проблемно-поисковая, исследовательская, групповая, индивидуальная.

Методические приемы:  поощрение, создание ситуации успеха, проблемно-поисковая учебная деятельность, игра.

Межпредметные связи: физика – математика (использование математических расчётов), физика – история (исторические сведения).

Цель урока:

·         Образовательная: сформировать знания учащихся при изучении закона Архимеда, умение добывать и применять знания, формирование навыков самообразования  при решении проблемных и экспериментальных задач;

·         Развивающая: формирование кругозора учащихся, умение аргументированно объяснять, делать выводы из экспериментов,  приводить примеры, развитие познавательного интереса, активности, памяти, воли и выражение своих мыслей и эмоций;

·         Воспитательная: воспитание культуры речи, формирование коммуникативной культуры учащихся, взаимопомощи.

1. Организация начала урока 

– Здравствуйте ребята! Давайте познакомимся, я учитель физики, меня зовут Гюльназ Лероновна.  А вы, ученики 7 класса, мне хотелось бы узнать с каким настроением вы пришли ко мне на урок. Я надеюсь, что мы с вами с пользой проведем это время. (Учащиеся показывают свое настроение с помощью смайликов, а учитель – свое СЛАЙД 1).
Приветствие, акцентирование внимания учащихся на раздаточный материал и лабораторное оборудование, находящийся на партах. (Три карточки с изображением смайлика: весёлый, недовольный и равнодушный).
Содержание деятельности: организация подготовленности учащихся к уроку. (Учащиеся показывают, с каким настроением они пришли на урок, учитель показывает своё).

2 . Повторение, обобщение понятий и усвоение соответствующей им системы знаний

(7 мин.) Содержание деятельности: определение уровня владения знаниями. Коррекция знаний, умений и навыков.

– Ребята, сейчас мы  с вами сыграем в  игру «Истина – ложь». Я буду вам задавать вопросы, а вы постарайтесь  ответить истина это или ложь. вопросы касаются тех знаний, которые нам понадобятся во время урока. Отвечая на вопрос, вы должны выбрать и записать букву соответствующую вашему ответу. Первое задание сделаем вместе. Итак,  

1)       Вес тела – это сила, с которой тело действует на опору или подвес (Слайд 2)

Истина                                                                   Ложь

А                                                                           Б

2)       Вес покоящегося тела вычисляется по формуле (Слайд 3)

Р =mg

                                 Истина                                                                   Ложь

                                     Р                                                                            С

3)       Давление жидкости на дно сосуда не зависит от глубины жидкости (Слайд 4)

                                    Истина                                                                 Ложь

                                         Ф                                                                        Х

4)       Масса тела вычисляется по  формуле (Слайд 5)

m = ρV

Истина                                                                               Ложь

                                         И                                                                                     Е

5)    По закону Паскаля давление, производимое на жидкость или газ, передается только в сторону действия силы (Слайд 6)

Истина                                                                               Ложь

Н                                                                      М

6)       Атмосферное давление измеряется динамометром (Слайд 7)

Истина                                                                               Ложь

                                  Ё                                                                       Е

7)       На все тела, помещенные в жидкость, действует выталкивающая сила (Слайд 8)

Истина                                                                               Ложь

                                 Д                                                                                         Г

8)       Выталкивающая сила  называется силой Ньютона (Слайд 9)

Истина                                                                               Ложь

                                        ?                                                                                         !

А теперь из выбранных букв, ребята, составьте слово. Что же у вас получилось? Если вы ответили на все вопросы правильно, получается имя великого древнегреческого ученого, изобретателя АРХИМЕДА. Вот мы с вами и подошли к теме нашего урока «Закон Архимеда» (Слайд 10).

3. Изучение нового материала (15 мин.)

С выталкивающей силой вы уже знакомы из прошлых занятий. Вы знаете, что на все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх, против силы тяжести (Слайд 11). Я знаю вы посещаете бассейн и не раз на себе наверно ощущали действие архимедовой силы.

Демонстрация действия выталкивающей силы на мяч и на металлический цилиндр

Мы видим, что мяч, под действием выталкивающей силы, выпрыгивает из воды, а цилиндр тонет. Означает ли это, что на цилиндр не действует выталкивающая сила? Проведем это же опыт с динамометром (Слайд 12).

Вес тела в воздухе: Р = 1Н

Вес тела в воде Р₁ = 0,7 Н

Выталкивающая сила F_выт = Р – Р₁ = 0,3 Н

Мы видим, что, если даже тело тонет, на него действует выталкивающая сила.

Выталкивающую силу по другому называют архимедовой силы, в честь древнегреческого ученого, изобретателя Архимеда. Именно Архимед установил закон, которому подчиняется выталкивающая сила. Как же Архимед пришел к этому закону. Расскажу вам одну легенду.

Закон Архимеда

Жил в Сиракузах мудрец Архимед,
Был другом царя Гиерона.
Какой для царя самый 
Важный предмет?
Вы все догадались – корона!

Захотелось Гиерону
Сделать новую корону.
Золота отмерил строго.
Взял не мало и не много,
Сколько нужно, в самый раз.
Ювелиру дал заказ.

Через месяц Гиерону
Ювелир принес корону.
Взял корону Гиерон,
Оглядел со всех сторон.
Чистым золотом сверкает...
Но ведь всякое бывает,
И добавить серебро
Можно к золоту хитро,
А того и хуже - медь
(Если совесть не иметь)...

И царю узнать охота:
Честно ль сделана работа?
Не желал терпеть урон Гиерон.
И позвал он Архимеда...
Началась у них беседа.

Гиерон. Вот корона, Архимед.
               Золотая или нет?

Архимед. Чистым золотом сверкает...
Гиерон. Но, ты знаешь, все бывает!
И добавить серебро
Можно к золоту хитро.
А того и хуже - медь,
Если совесть не иметь.
Сомневаться стал я что-то.
Честно ль сделана работа?
Можно ль это, ты скажи, 
                           определить?
Но корону не царапать, не пилить...
И задумался ученый:
– Что известно? ВЕС короны.
Ну а как найти ОБЪЕМ?
Думал ночью, думал днем.
И однажды, в ванне моясь,
Погрузился он по пояс.
На пол вылилась вода –
Догадался он тогда,
Как найти ОБЪЕМ короны,
И помчался к Гиерону,
Не обут и не одет...
А народ кричал вослед:
– Что случилось, Архимед?
- Может быть, землетрясенье
Или в городе пожар? 
Всполошился весь базар!
Закрывали лавки даже.
Шум и крики, и смятенье!
Он промчался мимо стражи.
– Эврика! Нашел решенье! –
Во дворец примчался он.
– Я придумал, Гиерон!

(Во дворце.)
Архимед. Эврика! Раскрыл секрет!
Гиерон. Ты оденься, Архимед!
         Вот сандалии, хитон.
         А расскажешь все потом!
Архимед. Пусть весы сюда несут
         И с водой большой сосуд...
         Все доставить Гиерону!..

(Слуги все приносят.)
На весы кладем корону,
И теперь такой же ровно
Ищем слиток золотой...

(Находят кусок золота, по весу равный короне.)
Гиерон. Все понятно!
Архимед. Нет, постой!
      Мы теперь корону нашу
      Опускаем в эту чашу.
       Гиерон! Смотри сюда –
       В чаше поднялась вода!
      Ставлю черточку по краю.
Гиерон. А корону?

Архимед. Вынимаю.
          В воду золото опустим.
Гиерон. В воду – золото? Допустим...
Архимед. Поднялась опять вода,
          Метку ставлю я.
Гиерон. Куда?
Архимед. Ну, конечно же, по краю.
Гиерон. Ничего не понимаю...
         Лишь две черточки я вижу.
         Эта – выше, эта – ниже.
         Но какой же вывод главный?
Архимед. Равный вес.
         Объем не равный!
         Понимаешь, Гиерон,
         Я сейчас открыл закон.
         Тот закон совсем простой.
         Тело вытеснит...
Гиерон. Постой!
         Говоришь, объем не равный? 
         Мастер мой - мошенник
                                    явный!
        За фальшивую корону
        Он ответит по закону!
        А ты за разгадку
        Получишь дары!
        На этом прервалась беседа...
        Немало воды утекло с той поры,
        Но помнят закон Архимеда!

– Для того чтобы сформулировать закон Архимеда нам необходимо провести эксперимент.

2) Экспериментальная проверка закона Архимеда. (Слайд 12)

– Проделаем следующий опыт: пустое ведерко и сплошной цилиндр, имеющий объем, равный вместимости ведерка, подвесим к пружине динамометра. Показания динамометра зафиксируем. Затем опустим цилиндр в отливной сосуд, наполненной водой до уровня отливной трубки. Когда цилиндр полностью погрузится в воду, растяжение пружины уменьшится, а часть воды, объем которой равен объему цилиндра, выльется из отливного сосуда в стакан. Если теперь перелить воду из стакана в ведерко, то пружина динамометра снова растянется до прежней длины. Это означает, что потеря в весе цилиндра в точности равна весу воды в объеме цилиндра. 
Итак, опыт подтвердил, что архимедова сила равна весу жидкости в объеме этого тела, т.е.

Fa = Pж = mg = жgVт

Если подобный опыт провести с газом, то он показал бы, что сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела. 

Итак, первая цель достигнута: мы установили, чему равна архимедова сила. Теперь возникает вопрос: «От чего зависит, архимедова сила?». На этот вопрос вы постараетесь ответить сами. Сейчас вы разделитесь на исследовательские лаборатории. Вы будете решать два типа задачи. Мы с вами недавние болельщики олимпиады в Сочи, поэтому тоже устроим небольшое соревнование на звание «Лучшие экспериментаторы» . На партах вы найдете указания к работе и все необходимые приборы. Распределите в группах обязанности, выберите ведущего. Приступаем к работе, соблюдая технику безопасности, так как вы работаете со стеклом. (Слайд 16).

Задание первой группе.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры одинакового объема, нить.

·         Определить архимедову силу, действующие на первое и вторе тела. Для этого

1)      Определить вес тел Р в воздухе с помощью динамометра, показания записать в таблицу.

2)    Опустив тела в стакан с водой, определить их вес Р₁ в воде, показания записать в таблицу.

3)      Вычислить архимедову силу для каждого тела Fарх.= Р – Р₁.

·         Сравнить плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.

·         Сделайте вывод зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела.

Вывод: архимедова сила не зависит от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

Задание второй группе

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

·         Определить архимедову силу, действующую на каждое из тел.

1)      Определите вес маленького тела Р  в воздухе с помощью динамометра, показания запишите в таблицу.

2) Определите вес большого тела Р в воздухе с помощью динамометра, показания запишите в таблицу.

3)Опустив маленькое тело в стакан с водой, определите  вес тела Р₁ в воде, показания запишите в таблицу.

4)Опустив большое тело в стакан с водой, определите вес тела Р₁ в воде, показания запишите в таблицу.

5)Вычислить архимедову силу для каждого тела Fарх.= Р – Р₁.

·         Сравните эти архимедовы силы, действующие на маленькое тело и большое тело.

·         Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от объема тела.

Задание третьей группе

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

·         Определить архимедову силу, действующую на тело в соленой воде и масле.

1)определите вес тела в воздухе и запишите показание          Р = ______

2)    Опустите тело, подвешенное на динамометре,  в воду,  определите вес тела в воде, показания запишите  Р_вода = ________

3)      Вычислите архимедову силу, действующую на тело в воде

 F_{арх.вода} = Р - Р_вода = _________

4)      Опустите тело, подвешенное на динамометре, в масло. Определите вес тела в масле  Р_масло = __________.

5)      Вычислите архимедову силу, действующую на тело в масле

F_{арх.масло} = Р - Р_масло = __________

6)      Сравните архимедовы силы, действующие в воде и в масле:

                                   F_{арх.вода}      F_{арх.масло}

7)      Сравните плотности воды (1000 кг/м³) и плотность масла (800 кг/м³):

                                     ρ_вода            ρ_масло

8)      Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности жидкости.

Вывод: архимедова сила зависит от плотности жидкости: чем больше плотность жидкости, тем больше архимедова сила.

Задание четвертой группе.

Оборудование: тела разной формы, сосуд с водой, нить, динамометр,

·         Поочередно опуская каждое тело в воду (кусок пластилина в форме шара, куба и цилиндра), с помощью динамометра определить архимедову силу.

·         Сравним эти силы и сделаем вывод о зависимости и независимости архимедовой силы от формы тела.

Вывод: архимедова сила не зависит от формы тела, погруженного в жидкость или газ.

Задание пятой группе.

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

Определю архимедову силу, действующую на тело, погруженное на половину объема и на полный объем.

 1)определите вес тела в воздухе и запишите  Р = ________,

2)Опустите  тело, подвешенного на динамометре,  в воду на половину объема,  определите вес тела в воде, показания запишите  Р_вода1= _______.

3)вычислите архимедовы силы F_арх.1 = Р - Р_вода1=__________

4)погрузите тело полностью в воду, определите вес тела в воде Р_вода2= _______ ,

5) вычислите архимедовы силы F_арх.2 = Р - Р_вода2  =  _________

6) Сравните F_арх.1     F_арх.2.

7) Сделайте вывод.

Вывод: архимедова сила зависит от объема погруженной части:  чем больше объем погруженной части тела, тем больше архимедова сила.

Задание шестой группе.

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

1. Определю силу Архимеда на различной глубине h₁ =  , h₂ =
2. Сделаем вывод о зависимости Архимедовой силы от глубины погружения данного тела.
Вывод: Архимедова сила не зависит от глубины погружения тела.

4. Приведение единых знаний в систему (2 мин.)

Поле получения результатов каждая группа отчитывается устно о своей проделанной работе. Затем учащиеся записывают выводы в виде таблицы, а учитель на доске. (Слайд 17 на презентации).

5. Подведение итогов урока. Рефлексия. (1 мин.)

Что Вы узнали сегодня на уроке? (А как читается закон Архимеда?)
– Чему научились?
– Что для Вас было наиболее сложным?

Ответы учащихся в устной форме. За активное участие оценки.

6. Информация о домашнем задании (1 мин.)

Домашнее задание:

- прочитать параграф –

- подготовить сообщение или презентацию об Архимеде.

С каким настроением вы уходите с урока. Покажите смайлики. Спасибо за внимание, приятно было с вами работать.