Метапредметный урок по теме Архимедова сила ( 7 класс)

Тема. Закон Архимеда. Изучение архимедовой силы.

Цель: 1.Изучить содержание закона Архимеда;

2. обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости;

3. установить, от каких факторов зависит, и от каких — не зависит выталкивающая сила;

4.научиться решать задачи на применение закона Архимеда.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, набор грузов, небольшое тело.

Ход урока.

1. орг. момент.

2. новый материал

3. практическая часть

4.решение качественных и количественных задач.

5.проверка усвоения материала.

6. домашнее задание.

7 итог урока.

Здравствуйте. Присаживайтесь. Тема нашего урока: Закон Архимеда. Изучение архимедовой силы. На уроке мы должны:

1.Изучить содержание закона Архимеда;

2. обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости;

3. установить, от каких факторов зависит, и от каких — не зависит выталкивающая сила;

4.научиться решать задачи на применение закона Архимеда.

Как вы уже догадались, из названия темы, речь сегодня пойдет о великом древнегреческом ученом и его законе … Архимеде.

Немного истории.

Архимед –древнегреческий математик и физик живший в 287-212 гг до н.э.       Родился в г. Сиракузы в Сицилии. Некоторое время учился в Египте, в Александрии. Большую часть жизни провел в родном городе Сиракузы, где и был убит при захвате города воинами Марцелла во время 2-й Пунической войны.

Архимедом были написаны многие работы по механике, но самым знаменитым было открытие. Которое мы изучим сегодня- это теорема о весе тела, погруженного в жидкость (закон Архимеда).

О открытие этого закона, существует легенда: сиракузский царь Гиерон: приказал Архимеду установить действительно ли его корона сделана из чистого золота. Архимед долго не мог найти объем короны, но когда ложился в переполненную ванну и заметил, что часть воды вылилась на пол, сразу же решил задачу Гиерона. На радостях Архимед выбежал обнаженным на улицу с возгласом: “Эврика!” (“Нашел!”). Так был открыт самый знаменитый закон Архимеда. ( текст на слайде - читается, проговаривается, записывается в тетради).

Сейчас мы с вами проведем опыт, подтверждающий закон Архимеда. Возьмем прибор «ведерко Архимеда». К пружине подвешивают небольшое ведерко и тело цилиндрической формы. Растяжение пружины отмечает стрелка на штативе (рис. 1). Она показывает вес тела в воздухе. Приподняв тело, под него подставляют отливной сосуд, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки. После чего тело погружают целиком в жидкость (рис. 2). При этом часть жидкости, объем которой равен объему тела, выливается из отливного сосуда в стакан. Указатель пружины поднимается вверх, пружина сокращается, показывая уменьшение веса тела в жидкости. В данном случае на тело, кроме силы тяжести, действует еще и сила, выталкивающая его из жидкости. Если в ведерко вылить жидкость из стакана (т. е. ту, которую вытеснило тело), то указатель пружины возвратится к своему начальному положению (рис. 3).

Итак, опыт подтвердил, что архимедова (или выталкивающая) сила равна весу жидкости в объеме тела, т. е. F_А = P_ж= m_жg Массу жидкости m_ж, вытесняемую телом, можно выразить через ее плотность (p_ж) и объем тела (V_Т), погруженного в жидкость (так как Vж— объем вытесненной телом жидкости равен Vт, — объему тела, погруженного в жидкость), т. е. m_ж= p_жV_т Тогда получим: F_А =g p_жV_{т .} Это и есть аналитическая форма закона Архимеда. Запомните и запишите ее.

Запомните, что при расчете силы Архимеда понимают только ту часть объема тела, которая полностью находиться в жидкости.

Это может быть и часть объема тела (если оно плавает на поверхности, не полностью погрузившись), и весь объем (если тело утонуло).

А теперь давайте проверим, от чего зависит сила Архимеда?

Для этого разделимся на 4 группы, и выполним задание.

Задание первой группе

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры из набора тел для калориметра, пить.

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

2. Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.

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

Задание второй группе

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина, динамометр, пить.

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. Чем отличаются эти жидкости?

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

4. Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

Задание четвертой группе

Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, пить, 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.

Для выполнения задания у вас есть три минуты.

После получения результатов каждая группа устно отчитывается о своей работе и сообщает свои выводы. Выводы записываются учащимися в тетрадях, а учителем — на доске в виде таблицы:

Архимедова сила

Не зависит от:

Зависит от:

Плотности тела

Объема тела

Формы тела

Плотности жидкости

Итак, мы определили, от чего зависит сила Архимеда, а теперь определим вес тела, погруженного в жидкость (или в газ). 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 мёньше веса тела в вакууме Р= gm (m—. масса тела) на архимедову силу F_А = m_жg (m_ж — масса жидкости (или газа), вытесненной телом), т. е. Р1=Р— F_А. Таким образом, если тело погружено в жидкость (или газ), то оно теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость (или газ). Запомните и запишите последнюю формулу, она вам поможет при ответах на следующие вопросы:

1. В какой воде и почему легче плавать: в морской или речной?

2. К чашкам весов подвешены два одинаковых шарика (рис). Нарушится ли равновесие весов, если шарики одновременно опустить в воду и керосин? Ответ объясните.

3.Откройте учебник на странице 50-51 и ответьте на вопрос: Пользуясь таблицей плотностей, укажите металлы, которые могут плавать в ртути, и металлы, которые тонут в ней. Ответ объясните.(ответ ученика)

Правильно, но подробнее о этом мы поговорим на следующем уроке, а сейчас решим количественную задачу.

Задача: Вычислите архимедову силу, действующую в воде на брусок размером 2 * 5 * 10 см, при его полном погружении в воду.

Запишем условие задачи и решим ее. Вопросы:

1.Что нам дано?

2.Что необходимо найти?

3. как переводим в систему СИ?

4.По какой формуле вычисляется сила Архимеда?

5. По какой формуле вычисляется объем?

6.Чему равна сила Архимеда?

Дано:

СИ

Решение

вычисление

а=2 см

0.02 м

F_А=g p_жV_т

V_т=0.02м*0.05м*0.1м=

0.0001м³

F_А=1000кг/м³ *10 Н/кг*0.0001м³= 1 Н

Ответ: F_А= 1Н

в=5 см

0.05 м

С=10 см

0.1 м

V_т =а в с

Р= 1000кг/м³

F_А - ?

… Н

Определим, как вы усвоили данную тему и проведем самостоятельную работу на компьютере.

Самостоятельная работа по теме «Архимедова сила»

Отметка, выставленная в компьютере – оценка за урок.

Запишем домашнее задание:

& 49 стр 117-120 упр 24 (1.3)

В упражнении решаются задачи так же, как мы решали на уроке.

А теперь подведем итоги урока:

1. Как называют силу, которая выталкивает тела, погруженные в жидкости и газы?

2. Как вычислить архимедову силу?

3. От каких величин зависит архимедова сила? От каких величин она не зависит?

4. Где применяется архимедова сила?

О этом вы напишите свои сообщения и мы поговорим на следующих уроках. Спасибо за урок. До свидания.

Архимед –древнегреческий математик и физик живший в 287-212 гг до н.э.       Родился в г. Сиракузы в Сицилии. Некоторое время учился в Египте, в Александрии. Большую часть жизни провел в родном городе Сиракузы, где и был убит при захвате города воинами Марцелла во время 2-й Пунической войны.

Архимедом были написаны многие работы по механике, но самым знаменитым было открытие. Которое мы изучим сегодня- это теорема о весе тела, погруженного в жидкость (закон Архимеда).

О открытие этого закона, существует легенда: сиракузский царь Гиерон: приказал Архимеду установить действительно ли его корона сделана из чистого золота. Архимед долго не мог найти объем короны, но когда ложился в переполненную ванну и заметил, что часть воды вылилась на пол, сразу же решил задачу Гиерона. На радостях Архимед выбежал обнаженным на улицу с возгласом: “Эврика!” (“Нашел!”). Так был открыт самый знаменитый закон Архимеда.

Задание первой группе

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры из набора тел для калориметра, нить.

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

2. Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.

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

Задание второй группе

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина, 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. Чем отличаются эти жидкости?

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

4. Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

Задание четвертой 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.

Ф.И_____________________________________________________

№ вопроса

1

2

3

4

5

Буква ответа

Правильность выполнения

Оценка _______________________

Алгоритм выполнения работы №1.

1.Определите плотность медного и алюминиевого цилиндра по таблице учебника (стр. 50)

Р меди__________________________

Р алюминия_____________________

2. Определите архимедовы силы (по формуле F_А= P_воздух – P_воде)

F_А меди_{________________________________________________}

F_А алюминия ____________________________

3. Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.

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

Вывод:___________________________________

Алгоритм выполнения работы №2

1. Возьмите тела по мере увеличения объема.

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

F_А 1 ___________________________________

F_А 2____________________________________

F_А 3____________________________________

3. Сравните эти силы.

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

Вывод:___________________________________

Алгоритм выполнения работы №3.

1. Определите плотность воды, соленой воды и подсолнечного масла по таблице учебника (стр. 50)

Р воды _________________

Р соленой воды _____________________

Р масла _________________________

2. Определите архимедовы силы (по формуле F_А= P_воздух – P_воде)

F_А воды ___________________________

F_А солен. воды___________________

F_А масла ___________________________

3. Сравните архимедовы силы, действующие на тело в различных жидкостях.

4. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности жидкости.

Вывод:_________________________________

Алгоритм выполнения работы №4

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

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

F_А шара__________________________

F_А куба _{________________________________________}

F_А цилиндра _______________________

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

Вывод:___________________________________

Техника безопасности при выполнении лабораторной работы.

1. Не трогайте приборы без разрешения учителя.

2. Строго выполняйте работу по заданному алгоритму.

3. Осторожно обращайтесь со стеклом, вы можете пораниться.

4. Не пробуйте реактивы, они могут быть опасными для жизни.

5. После работы сдайте приборы учителю.

Памятка по технике безопасности при работе с компьютером.

1. Включать компьютер и работать с ним можно только под наблюдением преподавателя.

2. Разрешается использовать только те программы, которые использует преподаватель.

3.Если на экране монитора появиться непонятная для вас табличка или иная непонятная информация необходимо позвать преподавателя.

4. При любом сбое в работе компьютера необходимо обратиться к учителю.

5. Запрещается трогать разъемы соединительных кабелей, прикасаться к питающим проводам и устройствам заземления, прикасаться к экрану, тыльной стороне монитора и клавиатуры.

6. Плавно нажимайте на клавиши, не допускайте резких ударов.

Помните: работать нужно на расстоянии 60-70 см. от видеомонитора, соблюдая правильную посадку; учащимся, имеющим очки для постоянного ношения – необходимо работать в очках.

Самостоятельная работа по теме «Архимедова сила»

Вариант 1

1. К одинаковым пружинам подвешены шарики равной массы, но разного объема. Снизу к шарикам подносят сосуд с водой и поднимают его до такого уровня, пока шарики полностью погрузятся в воду (рис. 1). Какая пружина сократится больше?

А. Первая. Б. Вторая. В. Третья.

Рис1 Рис2

2. К коромыслу рычажных весов подвешены два одинаковых груза (рис. 2). Нарушится ли равновесие весов, если одну гирю опустить в воду, а другую в керосин?

А. Не нарушится.

Б. Перетянет гиря, опущенная в воду.

В. Перетянет гиря, опущенная в керосин.

3. Тела опущены в мензурки с водой и уравновешены на рычаге (рис.3). Нарушится ли равновесие весов, если в мензурку б налить столько же воды, сколько ее в мензурке а?

А. Не нарушится.

Б. Перетянет тело, опущенное в мензурку а.

В. Перетянет тело, опущенное в мензурку б.

Рис3

4.Тело объемом 0.000080 м³ погружено в машинное масло (р=900кг/м³). Вычислите архимедову силу, действующую на это тело.

А. 90 Н; Б. 71 Н; В. 720 Н; Г. 0,72 Н; Д. 80 Н.

5. В какой жидкости не утонет лед (р=900кг/м³)?

А. В спирте. (р=800кг/м³)

Б. В нефти. (р=800кг/м³)

В. В воде. (р=1000кг/м³)

Вариант 2

1 . На рычаге уравновешены бруски, разные по объему (рис. 1). Нарушится ли равновесие рычага, если бруски опустить в воду?

А. Не нарушится.

Б. Перетянет больший по объему брусок.

В. Перетянет меньший по объему брусок.

Рис1

2. Одинаковая ли сила нужна для подъема якоря в морской и речной воде?

А. Одинаковая.

Б. Большая в речной воде.

В. Большая в морской воде.

3. Свинцовый шар и мыльный пузырь имеют равные объемы. Равны ли по модулю архимедовы силы, действующие на эти шары в воздухе?

А. Силы равны.

Б. Большая сила действует на мыльный пузырь.

В. Большая сила действует на свинцовый шар.

4. Для определения архимедовой силы, действующей на тело в керосине, был проделан такой опыт. Вначале в отливной стакан налили керосин до уровня отлива. После этого под отливной рожок поставили мензурку и опустили в стакан тело, при этом керосин(р=800кг/м³ ) объемом 0.000090 м³ вытек. Какова архимедова сила, действующая на тело?

А.90 Н; Б. 71 Н; В. 72О Н; Г. 0,72 Н; Д. 80 Н.

5. В какой жидкости будет плавать кусок парафина (р=900кг/м³)?

А. В бензине. (р=710кг/м³ )

Б. В керосине. (р=800кг/м³)

В. В воде. (р=1000кг/м³)

Критерии оценок.

1 балл- 1 2 балла- 2 3балла – 3

4 балла- 4 5баллов – 5.