План-конспект урока физики в 7 классе "Архимедова сила"

План-конспект
урока физики в 7 классе

Тема:

Архимедова сила.

Методические цели:
	Образовательные:	вызвать объективную необходимость изучения темы: законов, явлений, закономерностей; способствовать овладению знаниями по  теме «Закон Архимеда».
	Развивающие:	содействовать развитию речи, мышления, познавательных и общетрудовых умений; овладению методами научного исследовании: анализа и синтеза.
	Воспитательные:	формировать добросовестное отношение к учебному труду, положительной мотивации к учению, коммуникативных умений; способствовать воспитанию гуманности, дисциплинированности, эстетического восприятия мира.

Тип урока:	Урок изучения нового материала.
Форма проведения:		Исследовательская работа.

Демонстрационный эксперимент:

Демонстрации:	Оборудование:
1.      Демонстрация равновесия на чашках весов двух сосудов с водой, в одном из которых плавает деревянный брусок.	медицинские весы, деревянный брусок, 2 сосуда с пресной водой
2.      Демонстрация равенства объема погруженного тела и объема вытесненной им воды.	стальной цилиндр на нити, ведерко Архимеда, универсальный штатив, отливной сосуд, сосуд с водой
3.      Демонстрация изменения веса тела при погружении в жидкость.	стальной цилиндр на нити,  универсальный штатив, динамометр, сосуд с водой
4.      Демонстрация незави­симости выталкивающей силы от глубины погружения тела.	стальной цилиндр на нити,  универсальный штатив, динамометр, сосуд с водой
5.      Демонстрация незави­симости выталкивающей силы от рода вещества.	стальной цилиндр на нити, латунный цилиндр на нити, универсальный штатив, динамометр, сосуд с водой
6.      Демонстрация зави­симости выталкивающей силы от объема тела, погруженного в жидкость.	стальной цилиндр на нити, стальной цилиндр меньшего объема на нити, универсальный  штатив, динамометр, сосуд с водой
7.      Демонстрация зави­симости выталкивающей силы от плотности жидкости.	стальной цилиндр на нити, универсальный штатив, динамометр, сосуд с пресной  водой, сосуд с соленой водой
8.      Демонстрация закона Архимеда.	универсальный штатив, демонстрационный динамометр, стальной цилиндр, отливной сосуд, ведерко Архимеда, стакан

План занятия:
	I.       Организационный этап.		1 мин.
	II.    Этап постановки целей и задач урока		3 мин.
	III. Этап актуализации опорных знаний.		5 мин.
	IV. Этап усвоения новых знаний.		10 мин.
	V.    Этап закрепления нового материала.		7 мин.
	VI. Рефлексия.		2 мин.
	VII.  Заключительный этап.		2 мин.

Ход урока:

I.      Организационный этап.

Учитель:

Здравствуйте. Девочки,  сели. Мальчики, сели. Прежде чем мы начнем заниматься делом, я хотел бы, чтобы каждый из вас настроился на урок. Просто расслабьтесь и скажите себе: «Я нахожусь сейчас на уроке физики. А обо всем остальном я не буду думать сейчас, я подумаю об этом потом». Прекрасно! А теперь давайте приступим к работе.

II.    Этап постановки целей и задач урока.

	Проблемная ситуация На чашках весов стоят два одинаковых сосуда, до краев наполненные водой. В одном из них плавает кусок дерева. Какой из сосудов перетянет, если чашкам весов дать возможность свободно двигаться? Выслушиваются различные варианты ответов и пояснения к ним, затем догадки проверяются опытом.
Учитель: Ученик: Ученик:	Как видим, на такой, казалось бы простой вопрос, не так то просто дать обоснованный ответ. То есть, очевиден дефицит знаний. Наша цель, очевидно, состоит в том, чтобы ликвидировать этот пробел знаний. Но для этого нам придется решить ряд задач. Какие? Определить, как связан вес жидкости, вытесненной погруженной частью плавающего тела, с весом погруженной части этого тела. Исследовать, от чего зависит выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело.

III.  Этап актуализации опорных знаний.

Учитель:	Так или иначе, но сегодняшнее занятие будет неразрывно связано с именем одного величайшего ученого древности. Я предлагаю с ним немного познакомиться.
Сообщение:		Архимед, величайший древнегреческий ученый, математик, физик, изобретатель, родился в 287 г. до н. э. в Сиракузах, на острове Сицилия. Он прославился многочисленными научными трудами, главным образом в области геометрии и механики. Последние три года жизни Архимеда Сиракузы были осаждены римскими войсками и флотом. По словам историков, Архимед для защиты города изобретал удивительные орудия и приспособле­ния, которые губили римлян и наводили на них суеверный страх. В 212 г. до н. э. Сиракузы были взяты. Римский военачаль­ник приказал не убивать Архимеда. Но Архимед был убит солдатом, не знавшим его в лицо. Рассказывают, что Архимед сидел, задумавшись над чертежом, сделанным на песке, и хотел остановить солдата, крикнув: «Не наступи на мои чертежи...» После Архимеда осталось мало трудов, но каждый из них до сих пор имеет большое практическое значение.
Учитель: Учитель: Ученик: Учитель: Ученик: Учитель:	Однажды царь Гиерон поручил Архимеду проверить честность масте­ра, изготовившего золотую корону. Хотя корона весила столько, сколько было отпущено на нее золота, царь заподозрил, что она изготовлена из сплава золота с дру­гими, более дешевыми металлами. Архимеду было пору­чено узнать, не ломая короны, есть ли в ней примесь. Архимед решил эту задачу. А вы могли бы предложить свое решение? Нужно сравнить плотность металла, из которого изготовлена корона, с плотностью золота. Если их значения совпадут, это будет означать, что корона изготовлена из чистого золота. Что нужно знать, чтобы найти плотность? Чтобы найти плотность нужно знать массу и объем. То есть, Архимеду нужно было взвесить корону и определить ее объем. Взвесить корону было легко, но как найти ее объем? Вот что затрудняло Архимеда, ведь корона была очень сложной формы. Кто-то из вас предложит воспользоваться измерительным сосудом с водой, но во времена Архимеда не было такого физического прибора. И вот однажды Архимед, находясь в бане, погру­зился в наполненную водой ванну, и тут его внезапно осенила мысль, давшая решение задачи. Ликующий и возбуж­денный своим открытием, Архимед воскликнул: «Эврика! Эврика!», что значит: «Нашел! Нашел!».

IV.    Этап усвоения новых знаний.

Учитель:

Так что же «нашел» Архимед? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте займемся немного исследовательской деятельностью. Предлагаю для ускорения нашей деятельности разделиться на шесть групп. Каждая группа получает свое задание, выполняет его, анализирует результаты и делает вывод, который затем доводит до сведения остальных. Результаты нашей деятельности мы будем заносить в таблицу зависимостей.

Работа №1. Оборудование: Стальной цилиндр на нити, ведерко Архимеда, универсальный штатив,                             отливной сосуд, сосуд с водой. Ход выполнения работы: ·         Подвесьте на  универсальном штативе стальной цилиндр на нити; ·         под цилиндром разместите отливной сосуд с водой, наполненный до уровня сливного отверстия. ·         под сливное отверстие поставьте ведерко Архимеда; ·         осторожно опустите цилиндр в воду, часть воды выльется в ведерко Архимеда. ·         сравните объем воды в мен­зурке с объемом цилиндра; ·         сделайте соответствующий вывод об объеме жидкости, вытесненном погруженным в нее телом. Вывод:  тело, погруженное в жидкость, вытесняет объем жидкости,                  равный объему тела.
Работа №2. Оборудование: Стальной цилиндр на нити,  универсальный штатив, динамометр, сосуд с                             водой. Ход выполнения работы: ·         Закрепите на универсальном штативе динамометр; ·         определите вес  цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру); ·         определите вес цилиндра в воде (опустите цилиндр в воду); ·         по результатам наблюдений сделайте вывод: как изменяется вес тела, погруженного в воду, что является причиной такого изменения? Вывод: вес тела, погруженного в жидкость, уменьша­ется. На тело                действует сила, направлен­ная вверх, - выталкивающая сила.
Работа №3. Оборудование: Стальной цилиндр на нити,  универсальный штатив, динамометр, сосуд с                             водой. Ход выполнения работы: ·         Закрепите на универсальном штативе динамометр; ·         определите вес цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру); ·         определите вес цилиндра в воде (опустите цилиндр в воду) на разной глубине; ·         сделайте вывод о зависимости выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость. Вывод: выталкивающая сила не зави­сит от глубины погружения тела.
Работа №4. Оборудование: Стальной цилиндр на нити, латунный цилиндр на нити, универсальный                             штатив, динамометр, сосуд с водой. Ход выполнения работы: ·         Закрепите на универсальном штативе динамометр; ·         определите вес стального цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу; ·         определите вес латунного цилиндра в воздухе, а затем в воде, вычислите выталкивающую силу; ·         сделайте вывод: как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от рода вещества, из которого оно изготовлено? Вывод: выталкивающая сила не зависит от рода вещества.
Работа №5. Оборудование: Стальной цилиндр на нити, стальной цилиндр меньшего объема на нити,                             универсальный  штатив, динамометр, сосуд с водой. Ход выполнения работы: ·         Закрепите на универсальном штативе динамометр; ·         определите вес одного стального цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу; ·         определите вес другого стального цилиндра в воздухе, а затем в воде, вычислите выталкивающую силу; ·         сделайте вывод: как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от его объема? Вывод: чем больше объем тела, погруженного в жидкость, тем боль­ше                выталкивающая сила.
Работа №6. Оборудование: Стальной цилиндр на нити, универсальный штатив, динамометр, сосуд с                            пресной  водой, сосуд с соленой водой. Ход выполнения работы: ·         Закрепите на универсальном штативе динамометр; ·         определите вес стального цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в пресной воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу; ·         определите вес латунного цилиндра в воздухе, а затем в соленой воде, вычислите выталкивающую силу; ·         сделайте вывод: как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от плотности жидкости, в которую оно погружено? Вывод: чем больше плотность жидкости, тем боль­ше выталкивающая                сила.
Действие жидкости на погруженное в нее тело Факты 1.      Тело, погруженное в жидкость, вытесняет объем жидкости, равный объему тела. 2.      Вес тела, погруженного в жидкость, уменьша­ется. На тело действует сила, направлен­ная вверх – выталкивающая сила. Выталкивающая сила Зависит Не зависит 1.      Чем больше объем тела, погруженного в жидкость, тем боль­ше выталкивающая сила. 2.      Чем больше плотность жидкости, тем боль­ше выталкивающая  сила. 1.      Выталкивающая сила не зави­сит от глубины погружения тела. 2.      Выталкивающая сила не зависит от рода вещества.
Учитель: Ученик:	Итак, от чего зависит выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело? От объема погруженного тела и плотности жидкости.
Демонстрационный эксперимент На нижнем стержне демонстрацион­ного динамометра подвесим тело, а на верхнем укрепим столик, на кото­рый поставим стакан. Вращением циферблата установим стрелку динамометра на нулевую метку шкалы (рис. а). Медленно погрузим тело в отливной сосуд, наполненный водой до сливного отверстия. Вода постепенно выливается в стакан, и одновременно изменяется положение стрелки динамо­метра. Когда тело полностью погрузится в воду, стрелка динамометра остановится (рис. б). По шкале определим значение выталкивающей силы. Затем вытесненную телом воду из нижнего стакана выливаем в тот, что стоит на столике динамометра, при этом стрелка снова возвращается на нулевую отметку шкалы (рис. в). Вывод: сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело (ее                назвали силой Архимеда), равна весу жидкости в объеме этого               тела. ,
где		­ ‑ выталкивающая сила (сила Архимеда), [Н];  ‑ плотность жидкости, [кг/м3];  - объем тела, погруженного в жидкость, [м3].  = 9,81 м/с2.
Учитель: Ученик:	Архимед взвесил корону сначала в воздухе, затем в воде. По разнице в весе он рассчитал выталкивающую силу, равную весу воды в объеме короны. Определив затем объем короны, он смог уже вычислить ее плотность, а, зная плотность, ответить на вопрос царя: нет ли при­месей дешевых металлов в золотой короне? Легенда говорит, что плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота. Тем самым мастер был изобличен в обмане, а наука обогатилась замечательным открытием. Я думаю, теперь стоит вернуться к эксперименту, который мы с вами проводили в начале урока, и дать наблюдаемому явлению теперь уже экспертное объяснение. Оба сосуда имеют одинаковый вес, так как вес вытесненной воды равен весу плавающего бруска.

V.      Этап закрепления нового материала.

Индивидуальная работа в группах, с последующим синтезом общего ответа группы.
Учитель:		У каждого из вас на столе лежит конверт с заданием для закрепления изученного материала. Вы должны сначала ответить на вопросы  индивидуально, а затем представить общий ответ на суд аудитории.
	Рис. 1		1.      К чашкам весов подвешены два одинаковых железных шарика (рис. 1). Нарушится ли равновесие, если шарики опустить в жидкости? 2.      В сосуд погружены три железных шарика равных объемов (рис. 2).  Одинаковы ли силы, выталкивающие шарики? (Плотность жидкости считать одинаковой) 3.      В сосуде с водой (при комнатной температуре) плавает пробирка (рис. 3). Останется ли пробирка на такой же глубине, если воду слегка подогреть (охладить)? 4.      В воду опустили две одинаковые бутылки: одну пустую, а другую с водой. Равны ли по модулю архимедовы силы, действующие на них? 5.      Масса пробкового спасательного круга равна 4,8 кг. Определите подъемную силу этого круга в пресной воде.
	Рис. 2
	Рис. 3

VI.    Рефлексия.

Учитель:

Что ж, наш урок подходит к завершению. В той атмосфере и обстановке, в которой мы сегодня работали, каждый из вас чувствовал себя по-разному. И сейчас мне бы хотелось, чтобы вы оценили, насколько внутренне комфортно ощущал себя на этом уроке, каждый из вас, все вместе как класс, и понравилось ли вам то дело, которым мы с вами сегодня занимались. Перед каждым из вас находится рисунок, на котором изображен сосуд с водой. Нарисуйте в нем, пожалуйста, шарик на той глубине, которая соответствовала бы глубине вашего погружения в сегодняшний урок.

VII.  Заключительный этап.

Учитель:

Решать загадки можно вечно. Вселенная ведь бесконечна. Спасибо всем нам за урок, А главное, чтоб был он впрок! Мне очень понравилось с вами работать. А теперь давайте вместе оценим вашу работу на сегодняшнем уроке. Каждый из вас во время урока находился в составе той или иной рабочей группы, и лучше вас никто не знает, какой вклад внес каждый в общее дело. Поэтому, я предлагаю вам оценить работу своих товарищей по группе. Для этого воспользуйтесь оценочными бланками, лежащими перед вами. P.S. Я оставляю за собой право подкорректировать выставленные оценки, потому что я также следил за работой каждого из вас на уроке. Домашнее задание:  § 49.                                                Подготовиться к лабораторной работе № 7. Творческие задания: I уровень: Изготовьте модель для демонстрации подъема «затонувшего корабля», используя в качестве «понтонов» два прямоугольных кусочка пенопласта. «Корабль изготовьте из 1 кусочка детского пластилина. Рассчитайте, какой максимальный вес может поднять изготовленная модель? Определите плотность прямоугольного деревянного бруска, используя только сосуд с водой. II уровень: Сконструируйте и изготовьте простейшие весы, действие которых основывается на использовании архимедовой силы. III уровень:   Из куска доски изготовьте модель плота грузоподъемностью 3 Н. Рассчитайте размеры плота, чтобы он не затонул.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Работа №1. Оборудование: Стальной цилиндр,  универсальный штатив, динамометр, сосуд с водой. Ход выполнения работы: ·         определите вес цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру); ·         определите вес цилиндра в воде  на разной глубине (погрузите полностью цилиндр в воду вначале на малую глубину, затем на большую); ·         сделайте вывод: как зависит выталкивающая сила от глубины погружения тела в жидкость.

Работа №2. Оборудование: Стальной цилиндр, латунный цилиндр, универсальный штатив, динамометр, сосуд с водой. Ход выполнения работы: ·         определите вес стального цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде; ·         определите вес латунного цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде; ·         сделайте вывод: как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от рода вещества, из которого оно изготовлено?

Работа №3. Оборудование: Стальной цилиндр, стальной цилиндр меньшего объема,  универсальный  штатив, динамометр, сосуд с водой. Ход выполнения работы: ·         определите вес одного цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде; ·         определите вес другого цилиндра в воздухе  (подвесьте его к динамометру), а затем в воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде; ·         сделайте вывод: как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от его объема?

Работа №4. Оборудование: Стальной цилиндр, универсальный штатив, динамометр, сосуд с пресной  водой, сосуд с соленой водой. Ход выполнения работы: ·         определите вес стального цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в пресной воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде; ·         определите вес латунного цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в пресной воде (опустите цилиндр в воду), вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде; ·         сделайте вывод: как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от плотности жидкости, в которую оно погружено?

Результаты наблюдений Работа №1 Глубина погружения Вес цилиндра в воздухе, Н Вес цилиндра в воде, Н Выталкивающая сила, Н малая большая Выталкивающая сила = вес цилиндра в воздухе - вес цилиндра в воде. Вывод: _________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Результаты наблюдений Работа №2 Тело Вес цилиндра в воздухе, Н Вес цилиндра в воде, Н Выталкивающая сила, Н Стальной цилиндр Дюралевый цилиндр Выталкивающая сила = вес цилиндра в воздухе - вес цилиндра в воде. Вывод: _________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Результаты наблюдений Работа №3 Тело Вес цилиндра в воздухе, Н Вес цилиндра в воде, Н Выталкивающая сила, Н Стальной цилиндр Стальной цилиндр меньшего объема Выталкивающая сила = вес цилиндра в воздухе - вес цилиндра в воде. Вывод: _________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Результаты наблюдений Работа №4 Жидкость Вес цилиндра в воздухе, Н Вес цилиндра в воде, Н Выталкивающая сила, Н Пресная вода Соленая вода Плотность соленой воды больше плотности пресной воды. Выталкивающая сила = вес цилиндра в воздухе - вес цилиндра в воде. Вывод: _________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

19 марта 2003 года Тема:                      Архимедова сила. Выталкивающая сила Зависит Не зависит
где	­ ‑ выталкивающая сила (сила Архимеда), [Н];  ‑ плотность жидкости, [кг/м3];  - объем тела, погруженного в жидкость, [м3].  = 9,81 м/с2.
Задача:	Масса пробкового спасательного круга равна 4,8 кг. Определите подъемную силу этого круга в пресной воде.
Дано:		Решение:
= 4,8 кг = 240 = 1000
FA = ?
		Ответ:

Творческие задания: I уровень: ·         Изготовьте модель для демонстрации подъема «затонувшего корабля», используя в качестве «понтонов» два прямоугольных кусочка пенопласта. «Корабль изготовьте из 1 кусочка детского пластилина. Рассчитайте, какой максимальный вес может поднять изготовленная модель? ·         Определите плотность прямоугольного деревянного бруска, используя только сосуд с водой. II уровень: ·         Сконструируйте и изготовьте простейшие весы, действие которых основывается на использовании архимедовой силы. III уровень:  ·         Из куска доски изготовьте модель плота грузоподъемностью 3 Н. Рассчитайте размеры плота, чтобы он не затонул.

Оценочный лист
Фамилия, имя члена группы	Оценка работы в группе				Итоговая оценка
	«5»	«4»	«3»	«2»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Пример	ÖÖÖÖÖ	ÖÖ			5

Для каждого члена группы поставьте флажок (Ö) в клеточку напротив оценки,
после чего выставьте итоговую оценку.

Структурная карта темы.

Физическая величина:	Обозначение:	Единицы измерения:
Сила Архимеда		Н  (ньютон)
Плотность жидкости		кг/м3
Объем погруженной части тела		м3
Коэффициент пропорциональности		9,8 м/с2