МУНИЦИПАЛЬНОЕ
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА с.
ТОМИЧИ ФИЛИАЛ УСПЕНОВСКИЙ
Предмет физика
Тема
работы: «Архимедова сила. Плавание тел»
Подготовил:
|
Кушнарёв Евгений Алексеевич
Обучающийся 9 кл.
МОАУ СОШ с. Томичи филиал Успеновский
Ул. Школьная 1
Ул. Школьная 20
89245830843
Нет
Руководитель:
Шульга Ирина Александровна
Учитель
МОАУ СОШ с. Томичи филиал Успеновский
Ул. Школьная 1
89246816796
iria.schuega@yandex.ru
|
с.Успеновка,2021
Содержание:
1. Введение……………………………………………………………… стр.3
2.Циклограмма проектно-исследовательской
работы ……………….стр. 3
Основная часть:
1) Теоретическая
часть
3. Историческая справка о Архимеде
………………………………….стр.4
4. Открытие Архимедом выталкивающей
силы……………………….стр.4 5. Условие плавания тел…………………………………………………стр.5
2) Практическая
часть
6. Опыт №1.«Три тела
из разного вещества»…………………………..стр.5
7. Опыт№2 . «Яйцо в воде»……………………………………………....стр.6
8. Опыт №3: « Опыт
с картофелиной»…………………………………..стр.6
9.Опыт №4 Как
«утопить» картофель?.....................................................стр.7
10.Определение силы Архимеда…………………………………………стр.8
11.Заключение…………………………………………………………… стр.10 12. Литература…………………………………………………………….стр.11
Введение.
Посмотрите внимательно на фотографию. На суше гусь производит
впечатление малоподвижной, неуклюжей птицы. «На красных лапках гусь тяжелый…» -
так писал А.С.Пушкин, применяя очень выразительное слово «тяжелый» для
характеристики птицы. Но вот гусь вошел в воду и поплыл… теперь, мы видим уже
легкую грациозную птицу, движущуюся быстро и свободно.
Возникает много
вопросов ПОЧЕМУ?
- Почему не тонет
гусь?
- Почему маленький
камень, брошенный в воду, тонет, а огромное бревно плавает на поверхности?
- Почему свежее
яйцо тонет в пресной воде, а плавает в солёной воде?
- Почему масло,
образует пленку на поверхности воды?
- Почему говорят,
что учиться плавать лучше на море?
- Почему под водой
мы можем легко поднять камень, который с трудом поднимаем в воздухе?
- Почему
водоплавающие птицы мало погружаются в воду?
На эти и многие
другие вопросы я попытаюсь ответить при реализации своей работы.
Цель:
· проверить
на опытах выполнение закона Архимеда.
· определить
условия плавание тел (проверить практически)
Задачи:
- подобрать и
изучить литературу
- вспомнить историю
открытия закона Архимеда.
- вывести условие
плавания тел.
- провести опыты, доказывающие
гидростатическую силу
Предмет
исследования:физика.
Объект
исследования:«Закон Архимеда». «Условие
плавание тел».
Методы
исследования: 1) Теоретический.
2) Практический.
продукт:
· проекно-исследовательская
работа;
· презентация
(учебное
пособие для проведения уроков физики в 7
классе).
Необходимое оборудование: лабораторное оборудование (мензурка, 3-4 тела, таблица плотностей, 2-3 сосуда
с разными жидкостями: вода (пресная, солёная), масло растительное).
Циклограмма проектно-исследовательской работы
Проектно -
исследовательская работа «Архимедова сила. Плавание тел».
Сентябрь- октябрь
1.Формулировка
совместно с руководителем темы, проблемы, гипотезы работы).
Октябрь
2.Составление
развёрнутого плана работы.
Декабрь, Январь
4.Проведение
исследований.Подготовка чистого варианта составления.
Февраль
5.Подготовка
выступления и электронной презентации на школьную конференцию.
Моря и Пустыни.
Земля и Луна.
И снега лавины…
Природа сложна, но
Природа одна.
Законы Природы
едины.
Вот плот и корабль,
Поплавок рыбака-
Плывут как по небу
Плывут облака.
Но камень в воде не
плывёт как бревно,
И камнем бревно не
уходит на дно.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Теоретическая
часть
Историческая
справка.Великий математик и физик древности Архимед
( 287 - 212 гг до н. э.) родился в городе Сиракузы в Сицилии. Некоторое время
учился в Египте, в Александрии. Большую часть жизни провёл в родном городе
Сиракузы. Где и был убит при захвате города воинами Марцелла во время Второй
Пунической войны.
Несомненно, Архимед
— самый гениальный учёный Древней Греции. Он сделал замечательные открытия в
механике, хорошо знал астрономию, оптику, гидравлику и был поистине легендарной личностью. Сын астронома
Фидия, написавшего сочинение о диаметрах Солнца и Луны. Он был приближён ко
двору царя Гиерона II.
Открытие
Архимедом выталкивающей силы
Хорошо
известна легенда о жертвенном венце Гиерона. Архимеду поручили проверить
честность ювелира и определить, сделан венец из чистого золота или с примесями
других металлов и нет ли внутри него пустот. Однажды, размышляя об этом,
Архимед погрузился в ванну, и заметил, что вытесненная его телом вода пролилась
через край. Гениального учёного тут же осенила яркая идея, и с криком “Эврика,
эврика!” он, как был нагой, бросился проводить эксперимент. Идея Архимеда очень
проста. Тело, погружённое в воду, вытесняет столько жидкости, каков объём
самого тела. Поместив венец в цилиндрический сосуд с водой, можно определить,
какое количество жидкости он вытеснит, т. е. узнать его объём. А, зная объём и
взвесив венец, легко вычислить удельную массу. Это и даст возможность
установить истину: ведь золото — очень тяжёлый металл, а более лёгкие примеси,
и тем более пустоты, уменьшают удельную массу изделия, но Архимед на этом не
остановился. В труде “О плавающих телах” он сформулировал закон, который
гласит: “Тело, погружённое в жидкость, теряет в своём весе столько, каков вес
вытесненной жидкости” . Закон Архимеда является (наряду с другими, позже
открытыми фактами) основой гидравлики — науки, изучающей законы движения и
равновесия жидкостей. Зависимость давления в жидкости или газе от глубины погружения
тела приводит к появлению выталкивающей силы или иначе силы Архимеда,
действующей на любое тело, погруженное в жидкость или газ. Таким образом, лодка
плавает, а заполненный тёплым воздухом шар поднимается вверх.
Формулировка закона Архимеда:на тело,
погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу того
количества жидкости или газа, которое вытеснено погруженной частью тела.
FA = ржg VТ, рж–
плотность жидкости,g – ускорение свободного движения,VТ – объём
тела.
Условие плавания тел
На законе Архимеда основана теория плавания тел в жидкостях и газах.
Открытие основного закона гидростатики – одно из крупнейших завоеваний
античной науки. Этот закон гласит, что на тело, погруженное в жидкость,
действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной этим телом.
На
твердое тело, погруженное в жидкость, действуют архимедова сила FA и
сила тяжести mg. В зависимости от соотношения сил mg и FA тело
может тонуть, плавать и всплывать.
1.а)если mg> FA, тело тонет; б)тело тонет, если рт
> рж;
2.а)если mg = FA, то тело плавает внутри жидкости или на ее
поверхности; б)тело плавает на поверхности, если рж =
рт;
3.а)если mg< FA, то тело всплывает до тех пор, пока
архимедова сила и сила тяжести не сравняются по модулю, б) тело всплывает,
если рт < рж.
Практическая часть
Опыт №1.«Три тела из разного вещества» (Приложение I фото1, 2)
Я взял три шарика одинаковой величины. Один стальной,
другой из парафина, третий из пробки. Взял баночку, налил в нее воды примерно
до половины. Опустил туда все три шарика. Стальной шарик утонул, упал на дно:
сталь ведь тяжелее воды. А парафиновый и пробочный плавали на поверхности.
Затем в баночку долил растительное масло. Масло легче воды и расположится
сверху. Поверхность раздела будет хорошо видна. И на этой поверхности окажется
шарик из парафина. Нижняя часть его будет в воде, верхняя — в масле. Пробковый
находится на поверхности масла. Три шарика занимают три разных «этажа».
Объяснение: Парафиновый шарик не всплывет на самый верх потому,
что парафин хотя и легче воды, но тяжелее масла. А вот пробковый шарик и в
масле плавает.
Опыт№2 . «Яйцо в воде» (Приложение I, фото3,4,5)
Выяснить поведение яйца в зависимости от плотности воды, сравнение силы
тяжести и выталкивающей силы при различных положениях яйца в жидкости
Цель
работы:
·
Исследовать поведение
сырого яйца в жидкостях разной плотности.
·
Доказать зависимость
выталкивающей силы от плотности жидкости.
Ход работы :
1.Взять
сырое яйцо и жидкости разной плотности:
·
чистая вода,
·
насыщенный, соленый
раствор,
2.Определить
силу тяжести, действующую на яйцо в воздухе и в жидкостях разной плотности
поочередно.
Результаты
исследований:
·
Результирующая сила,
действующая на яйцо в воздухе, оказалась больше, чем в жидкости.
·
Результирующая сила,
действующая на яйцо в жидкостях разной плотности, оказалась разной
(чем
больше плотность жидкости, тем результирующая сила меньше)
Я взял две литровые стеклянные банки и одну из них
наполнил чистой водой. Опустил в нее сырое яйцо. Оно утонуло, пошло ко дну. Во
вторую банку налил крепкого раствора поваренной соли. На пол-литра воды
достаточно двух столовых ложек соли, чтобы яйцо плавало.Мне удалось получить
такой раствор, в котором яйцо не всплывало на поверхность, но и ко дну не
пошло. Оно держится посреди раствора, как подвешенное.
Объяснение: В первом случае плотность яйца больше плотности воды и поэтому яйцо
утонуло. Во втором случае плотность солёной воды больше плотности яйца, поэтому
яйцо плавает на поверхности. В третьем случае плотности почти одинаковы,
поэтому яйцо находится внутри жидкости.
Опыт №3: « Опыт с картофелиной»
Вырезать небольшой шарик из мякоти сырой картофелины.
Подливайте в воду понемногу насыщенного раствора чистой поваренной соли и
слегка перемешивайте. Добейтесь сначала того, чтобы шарик держался в равновесии
в середине стакана или пробирки, а затем того, чтобы он всплыл к поверхности
воды.
Цель
работы:
·
Исследовать поведение
картофеля в жидкостях разной плотности.
·
Доказать зависимость
выталкивающей силы от плотности жидкости.
Ход
работы :
1.Взять
картофель и жидкости разной плотности.
·
чистая вода,
·
насыщенный, соленый
раствор,
2.Определить
силу тяжести, действующую в жидкостях разной плотности.
Результаты
исследования:
·
Результирующая сила,
действующая на картофель в воздухе, оказалась больше, чем в жидкости.
·
Результирующая сила,
действующая на картофель в жидкостях разной плотности, оказалась разной
(чем
больше плотность жидкости, тем результирующая сила меньше)
Вывод
На эксперименте показано, что выталкивающая сила
зависит от объёма тела и плотности жидкости. Результирующая сила, которая
определяет поведение тела в жидкости, зависит от массы, объёма тела и плотности
жидкости.
Примечание. Предлагаемый опыт является вариантом известного опыта с куриным
яйцом и имеет перед последним опытом ряд преимуществ (не требует наличия
свежеснесенного куриного яйца, наличия большого высокого сосуда и большого
количества соли).
Опыт №4 Как «утопить» картофель?
Цель работы:
· Исследовать
поведение картофеля в жидкостях разного рода.
· Доказать,
что значение выталкивающей силы зависит от плотности жидкости.
Ход работы :
1.Взять одну
картофелину и жидкости разного рода:
· вода
чистая,
· вода,
насыщенная солью,
·
подсолнечное масло,
2.Определить силу
тяжести, действующую на картофелину в воздухе и в жидкостях разного рода
поочередно.
Результаты
исследований:
· Сила
тяжести, действующая на картофель в воздухе оказалась больше, чем в жидкости.
· Сила
тяжести, действующая на картофель в жидкостях разного рода оказалась разной (чем
больше плотность жидкости, тем сила тяжести меньше)
Название жидкости
|
Плотность
жидкости, кг/м3
|
Сила тяжести,
действующая на тело в воздухе, Н
|
Сила тяжести,
действующая на тело в жидкости, Н
|
Значение
выталкивающей силы, Н
|
Подсолнечное
масло
|
926
|
0,4 Н
|
0,23Н
|
0,17Н
|
Чистая вода
|
1000
|
0,4Н
|
0,18Н
|
0,22Н
|
Соленая вода
|
1030
|
0,4Н
|
0,10Н
|
0,30Н
|
Выводы:
· На
картофель, опущенный в жидкость, кроме силы тяжести действует выталкивающая
сила и поэтому значение силы тяжести, действующей на тело в жидкости становится
меньше.
Значение
выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость зависит от рода
жидкости, т. е. от ее плотности. (Чтобы утопить картофель, необходимо
опустить его в жидкость меньшей плотности)
Общий вывод: 1.тело тонет, если Fтяж. >FА или pт>pж
2.тело плавает, если Fтяж. = FА или pт=pж
3.тело всплывает, если Fтяж. <F А или pт<pж
Определение силы
Архимеда. (Приложение I, фото6,7,8)
Я рассчитывал выталкивающую силу двумя способами: пользуясь расчётной
формулой и динамометром.
1 способ.
Определение силы
Архимеда, пользуясь расчётной формулой : Fа = g ρжVт
Взял два испытуемых тела: одно правильной форы, другое – неправильной.
Объём тела неправильной формы я определил с помощью мерного сосуда. А объём
тела правильной формы, пользуясь формулой объёма прямоугольного
параллелепипеда. Тела погружал в воду (полное погружение).
Объём картофеля =3
мл =0,000028м3
Объем бруса=0,1 *0,047*0,03=0,000141м3
Тело
|
Объем тела,
м3
|
Плотность
жидкости,
кг/м3
|
Сила
Архимеда,
Н
|
1.картофелина
|
0.000028
|
1000
|
0,28
|
2. Брусок
|
0.000141
|
1000
|
1,41
|
2 способ.
Определение силы
Архимеда с помощью динамометра.
Для определения силы Архимеда этим способом я определял вес этих тел в
воздухе, затем в жидкости. Найдя разность между весом тела в воздухе и воде, я
тем самым нашел силу Архимеда.
|
Тело
|
Жидкость
|
Вес тела в
воздухе, P1 ,Н
|
Вес тела в воде,
P2 ,Н
|
Сила Архимеда
Fa = P1 – P2
|
1
|
1.брусок
|
Вода
|
1,8
|
0,3
|
1,5
|
2
|
2. картофелина
|
Вода
|
0,5
|
0,2
|
0,3
|
Вывод: определение силы
Архимеда двумя способами привило практически к одинаковым результатам.
Общий вывод по работе: Итак,
мы знаем, и я проверил на опытах,что на всякое тело, погруженное в жидкость,
действует, Архимедова сила и сила тяжести. Но одни тела плавают в жидкости,
другие тонут, а третьи всплывают на поверхность. Выяснил, почему это происходит. Показал, что силы (FА) зависит от плотности жидкости и объема тела,
погруженного в жидкость, и не зависит от плотности и формы тела.
Заключение
Благодаря
существованию архимедовой силы плавают суда по рекам, озерам, морям и океанам,
летают самолёты. Человек научился использовать полученные знания.
Знания о существовании выталкивающей силы
могут помочь человеку и в экстремальных ситуациях. Например, при тушении
горящего бензина, керосина, нефти нельзя пользоваться водой. Эти нефтепродукты
всегда будут находиться на поверхности воды, так как они легче воды и в
кораблестроении и при приготовлении домашней пищи.
Литература:
1.Архимед. Книги онлайн
2.Внеклассная работа по физике. Автор: И. Я
Ланина.
3.Интернет-ресурсы
4. Физика 7 класс А.В.
Пёрышкин,
Издательство «Дрофа» 2018г
Приложение
I
Опыт №1.Три тела из разного вещества
фото1 фото 2
Опыт №2. Яйцо в воде
фото 3 фото
4 фото 5
Опыт. Определение силы Архимеда
фото 6
фото7 фото 8
Приложение
II
Опыт « Чудо мандарин»
фото
9 фото10
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.