Открытый урок по физике. Тема: "Архимедова сила".

Дата: 14.02.20

Тема урока: Архимедова сила.

Цель урока: формирование у учащихся понятия «Архимедова сила», 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.

Тип урока: комбинированный.

Формы работы учащихся: индивидуальная, фронтальная, групповая.

Мини - модуль: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемный.

Межпредметные связи: техника, математика, история.

Лабораторное оборудование для проведения опытов: динамометр, металли-

ческий цилиндры равной массы и объема, равной массы и разного объема, ста-

кан с водой и растительным маслом.

План урока

1)    Организационный момент (1-2 мин);

2)    Актуализация и проверка знаний (8 мин);

3)    Изучение нового материала (13-15 мин);

4)    Этап исследовательской работы учащихся (7 мин);

5)    Физкультминутка (1 мин);

6)    Этап обобщения и закрепления нового материала (8-10 мин);

7)    Рефлексия (1 мин).

8)    Заключительный этап: итоги урока, домашнее задание (2 мин);

Ход урока

I.                  Организационный момент. Загадка. (2 мин).

                                                 Эта наука не про декаданс

                                                 Это наука про резонанс!

                                                 Про движенье материи (!) - такая вот штука

                                Как называется эта наука? (Ответ: физика)                                                                                      

II. Актуализация и проверка знаний (8 мин). Выполнение заданий на тестовых листочках.

Задание 1. Физический диктант под названием: «Что мы знаем?»

1. Формула для определения давления?
2. Единицы измерения давления?
3. Сколько Па равен 1 мм рт. ст?
4. Чему равно нормальное атмосферное давление?
5. Прибор для измерения атмосферного давления?

Задание 2. Установим соответствие физических величин единицам их измерения:

ρ м

р м²

h Н

F кг/м³

S Па

III. Изучение нового материала (15мин)

  Итак, тема сегодняшнего урока «Архимедова сила».

- Кто же является первооткрывателем данной силы?

- Как возникает данная сила?

- От чего зависит?

   Ответы на данные вопросы мы и будем искать по ходу урока.

Для ответа на первый вопрос нам поможет историческая справка, в которой сказано, что выталкивающая сила была открыта древнегреческим физиком и математиком, Архимедом, который жил в III веке до н.э.

   Для ответа на остальные вопросы, то есть для выявления закономерностей выталкивающей силы (она же – архимедова сила) проведем следующий опыт:

   Определим значение архимедовой силы, используя прибор, который находится перед вами (см. рис.1).

Рис. 1. Опыты с ведёрком Архимеда

    Прибор носит название «ведёрко Архимеда». Это пружина с указателем, шкала, ведёрко, цилиндр того же объёма, отливной сосуд, стакан. Здесь пружина выполняет роль динамометра.

1. Подвесим ведерко к пружине, а к нему цилиндр. Отмечаем растяжение пружины с помощью указателя. Стрелка показывает вес тела в воздухе.

2. Приподняв тело, под него подставляем отливной сосуд. После погружения в отливной сосуд, часть воды выльется в стакан. Указатель пружины поднимется вверх, пружина сокращается, показывая уменьшение веса тела в жидкости.

3. Покажем, что объем ведерка равен объему цилиндра.

4. В отливной сосуд наливаем воду чуть выше уровня отливной трубки. Лишняя вода выльется в стакан. Сливаем воду.

Учитель: Почему пружина сокращается?

Ученик: в данном случае на тело, кроме силы тяжести, действует ещё сила выталкивающая.

Учитель: в какую сторону направлена выталкивающая сила?

Ученик: выталкивающая сила направлена вверх.

5. Перельем воду из стакана в ведерко.

Учитель: обратите внимание на указатель пружины. Где остановился указатель пружины, после того как мы перелили воду из стакана в ведерко?

Ученик: указатель вернулся на прежнее место.

Учитель: почему указатель пружины вернулся в прежнее положение?

Ученик: на пружину кроме силы тяжести и выталкивающей силы действует вес воды в ведерке.

Вес воды равен выталкивающей силе.

Учитель: обратите внимание, сколько вытекло воды?

Ученик: полное ведерко.

Учитель: сравните объем налитой в ведерко воды и объем цилиндра.

Ученик: они одинаковы.

Учитель: правильно. Формулируется закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная по величине весу жидкости, вытесненной телом. 

   На основании этого опыта можно заключить, что сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела.

   Если бы подобный опыт проделать с телом, погруженное в газ, то опыт показал бы, что сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела. Итак, опыт подтвердил, что архимедова (или выталкивающая) сила равна весу жидкости в объеме тела, т.е. F_а = Р_ж = g m _ж.

   Массу жидкости m_ж, вытесняемую телом, можно выразить через её плотность (ρ_ж) и объем тела (V_т) погруженного в жидкость (так как V_ж – объем вытесненной телом жидкости равен V_т – объему тела, погруженного в жидкость, (V_ж = V_т), т.е. m_ж = ρ_жV_т. Тогда получим F_а = gρ_жV_т.

   Как было установлено, архимедова сила зависит от плотности жидкости, в которую погружено тело, и от объема этого тела. Но она не зависит, например, от плотности вещества тела, погружаемого в жидкость, так как эта величина не входит в полученную формулу.

IV. Этап исследовательской работы учащихся. Работа в группах (в парах) (7 мин). Выполнение заданий на тестовых листочках.

Учитель: А теперь, вам самим предстоит выяснить, от каких величин зависит архимедова сила.

Группы получают задания:

Группа 1: исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела, от глубины погружения тела в жидкость.

Оборудование: штатив, стакан с водой, динамометр, 2 цилиндра из алюминия разного объёма).

Группа 2: исследовать зависимость выталкивающей силы от плотности тела, от плотности жидкости.

Оборудование: штатив, стакан с пресной водой, стакан с соленой водой, динамометр, цилиндры из разных материалов одинакового объема).

Учитель: Проведём работу в группах. Каждая группа получает задание и отвечает на поставленный вопрос эксперимента. Выберите капитана группы, распределите роли в своих группах.

А перед началом выполнения заданий хочу вам напомнить технику безопасности на уроке физики при работе со стеклянными приборами.

После получения результатов представители от каждой группы выходят к доске и свои выводы крепят с помощью магнитов на доску к заранее приготовленной схеме.

Архимедова сила
не зависит от:	зависит от:
1) плотности тела 2) глубины погружения	1) объема тела 2) плотности жидкости

Учитель: Молодцы! А теперь после выяснения, от чего же зависит архимедова сила, мы с вами выведем формулу для расчёта этой силы.

Закон Архимеда гласит: Сила, выталкивающая целиком погружённое в жидкость или газ тело, равна весу жидкости в объёме этого тела, т.е.

F_выт = F_а = Р_ж = m_ж g = ρ_ж V_т g

F_а = ρ_ж V_т g – закон Архимеда (выталкивающая сила).

Учащиеся записывают в тетрадь:

ρ_ж =  ,

V_т =  ,

g = .

Применение закона Архимеда (выталкивающей силы):

1. Плавание судов;

2. Водолазы;

3. Рыбы и все морские жители;

4. Воздухоплавание;

5. Птицы

V. Физкультминутка (1 мин).

Учитель: Поднимем теперь все дружненько руки вверх и под считалочку:

Мы читали, мы писали - наши пальчики устали…потрясём ручками.

VI. Этап обобщения и закрепления нового материала (8-10 мин). Для закрепления изученного материала на листочках запишите ответы на следующие вопросы теста:

№	Вопрос		Варианты ответов	Ответ
1	На какое тело действует большая архимедова сила?		А) На первое Б) На второе В) На оба тела одинаковая
2	На какое тело действует меньшая выталкивающая сила?		А) На третье Б) На второе В) На первое
3	На какое тело действует большая архимедова сила?		А) На первое Б) На второе В) На третье
4	К коромыслу весов подвешены два алюминиевых цилиндра одинакового объема. Нарушится ли равновесие весов, если один цилиндр поместить в воду, а другой – в спирт? (плотность воды – 1000 кг/м3, плотность спирта – 800 кг/м3)		А)Перевесит цилиндр в спирте Б) Перевесит цилиндр в воде В) Не нарушится
5	Определите выталкивающую силу, действующую на погруженное в воду тело объемом 0,001м3		А) 10Н Б) 100Н В) 1000Н
6	Архимедова сила определяется формулой:		А) Fа = ρтVжg Б) Fа = ρжVтg В) Fа = ρжVтg

Учитель: А теперь обменяйтесь своими тестами и сделаем взаимопроверку.

VII. Рефлексия (1 мин).

Учитель: Наш урок подходит к завершению. Благодаря методу исследования вы совершили научное открытие. Вы по-другому взглянули на те предметы, которые мы часто используем в жизни. В той атмосфере и обстановке, в которой мы сегодня работали, каждый из вас чувствовал себя по-разному, и сегодня мне бы хотелось, чтобы вы оценили, насколько внутренне комфортно ощущал себя на этом уроке, каждый из вас, все вместе как класс, и понравилось ли то дело, которым мы с вами сегодня занимались.

VIII. Итоги урока (2 мин): 

Итак,

1.     С какой силой мы сегодня познакомились на уроке? (Архимедовой)

2.     Какова формула для расчёта этой силы? (F_а = ρ_жV_тg)

3.     От каких величин она зависит? (плотности жидкости, объёма тела)

Сдайте листы теста на проверку.

Домашнее задание: § 50-51, с.117; упр26 (3, 4).

Спасибо за работу на уроке!

Мне сегодня было очень приятно с вами работать. Урок окончен! До свидания!