Разработка открытого урока по теме«Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.»

Класс7

Учитель физики Сидельникова Елена Михайловна  МКОУ СОШ№2 селаТруновского, Ставропольского края.

Тема: Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Цель урока:

Обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости или газа и выяснить, от каких факторов она зависит.

Задачи:

образовательная: ознакомление   школьников  с  новыми   физическими        

                              явлением – действие жидкости на погруженное в нее

                              тело;    установление,  от   каких   факторов   зависит

                              выталкивающая сила, от каких не зависит;

воспитательная:  формирование   познавательного   интереса  к  физике;

                              воспитание   толерантного  отношения   друг  к  другу;

развивающая:      формирование интеллектуальные умения анализировать,

                              сравнивать, систематизировать знания.

Оборудование: динамометры (8 шт.), мензурки с водой (8шт.), сосуд с раствором соли, нитка, физическое тело (цилиндр, камень), алюминиевые цилиндры (8 шт.), латунный цилиндр, шарик, теннисный мячик.

Ход урока:

I. Организационный момент:

       Здравствуйте!  Я очень рада видеть вас и гостей учителей нашего района на уроке физики!

Все в окружающей среде подчиняется её законам. В детстве мы с вами об этом не задумывались, и не задумывались, когда учили стихотворение Агнии Барто «Наша Таня…» почему мяч не тонет? Рассмотрим данное явление с точки зрения физики. Предлагаю посмотреть опыт.

Эксперимент: В сосуде на дне лежат два тела мячик и камень. Наливаем воду.

- Что вы наблюдаете?  (мячик всплыл)

- Почему?

-Если тело всплыло, значит, на него подействовала какая-то сила. Также мы с вами знаем, что сила имеет направление. Куда же направлена данная сила?(Вверх)

- А на второе тело, действует эта сила?  Проверим экспериментально.

Опыт(демонстрация)

1.     Определим вес данного тела в воздухе Р₁.

2.     Не снимая с динамометра погрузим это тело в воду и определим вес этого тела в воде Р₂.

    Проблема: Почему вес тела в воде меньше веса тела?

(существует сила, действующая на тело в воде и направленная вверх)

- А действуют ли газы на тело, погруженное в них?

(да, например, воздушный шар)  Если ребята затрудняются ответить на вопрос, можно продемонстрировать заранее спрятанный воздушный детский шарик.

●   Таким образом, на любое тело, погруженное в жидкость или газ действует выталкивающая сила. Итак сформулируем тему урока и запишем в тетради: «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело».

Определим цели и задачи нашего урока:

- выяснить причину выталкивания тел из жидкости и газа;

- исследовать от каких параметров зависит сила действующая на тело, погруженное в жидкость;

- практическое применение наших знаний.

III. Изучение нового

Работа в группах.

      Определим, от каких фактов зависит или не зависит выталкивающая сила.

      Разбиваемся на небольшие группы по 4-5 человек, выбираем «старшего» в группах. Каждая группа получает свое задание.

Задание первой группе.

    Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от массы и плотности тела.

     Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и латунный цилиндры, нить.

                            Порядок выполнения задания:

1 . Возьмите алюминиевый цилиндр. Определите с помощью динамометра вес цилиндра в воздухе Р₁.

2. Не снимая с динамометра, погрузите цилиндр в воду и определите вес этого цилиндра Р₂.

3.Определите выталкивающую силу, действующую на цилиндр.

4. Повторите опыт с латунным цилиндром. Результаты измерений внесите в таблицу:

Цилиндр	Вес тела в воздухе, Р1.	Вес тела в воде, Р2.	Выталкивающая сила Fвыт =P1 – P2.
алюминиевый
латунный

5. Сравните плотности тел (см. табл. №2 стр. 50 учебника) и выталкивающие силы, действующие на тела.

6.     Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от плотности тела или массы.

Задание второй группе.

   Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от объема погруженной в жидкость части тела.

    Оборудование: сосуд с водой, динамометр, небольшое тело из пластилина, нить.

                                     Порядок выполнения работы:

1.     Определите вес тела в воздухе Р₁.

2.     Погрузите тело на половину в воду и определите вес тела в воде Р₂.

3.     Определите выталкивающую силу F_{выт 1} = P₁ – P₂.

4.     Опустите тело полностью в воду и определите вес тела в воде Р₃.

5.     Определите выталкивающую силу F_{выт 2} = P₁ - P₃.

6.     Сравните выталкивающие силы: F_{выт 1} и F_выт2. Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от объема погруженной в жидкость части тела.

Задание третьей группе.

   Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от плотности  жидкости, в которую погружено тело.

   Оборудование: динамометр, нить, сосуд с водой, сосуд с раствором соли, небольшое тело.

Порядок выполнения работы:

1.     Определите вес тела в воздухе Р₁.

2.     Опустите тело полностью в сосуд с водой и определите его вес в воде Р₂.

3.     Повторите этот опыт с раствором соли.

4.     Определите выталкивающие силы в обоих случаях и занесите результаты в таблицу:

Жидкость	Вес тела в воздухе, Р1.	Вес тела в жидкости, Р2.	Выталкивающая сила Fвыт. = P1 – Р2.
вода
раствор соли

5.     Чем отличаются эти жидкости?

6.     Что можно сказать о выталкивающих силах, действующих на тело в различных жидкостях?

7.     Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от плотности жидкости.

Задание четвёртой группе.

    Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от глубины погружения тела внутри жидкости.

    Оборудование:  сосуд с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр.

Порядок выполнения работы:

1.     Определите вес тела в воздухе Р₁.

2.     Определите вес тела в воде на глубине h₁ и на глубине h₂, большей, чем h₁, Р₂.

3.     Рассчитайте выталкивающую силу, действующую на тело на разной глубине. Результаты измерения и расчета занесите в таблицу:

Глубина погружения	Вес тела в воздухе, Р1	Вес тела в воде Р2	Выталкивающая сила Fвыт. = P1 – P2
h1
h2 > h1

4.     Сравните выталкивающие силы, действующие на тело на разной глубине.

5.     Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость.

Подготовьте краткий отчет о проделанной работе.

По ходу отчетов каждой группы на доске заполняется схема:

ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ СИЛА

ЗВИСИТ ОТ                                        НЕ ЗАВИСИТ ОТ

                    объема тела;                                        формы тела;

                    плотности жидкости;                          плотности и массы тела;

                                                                                  глубины погружения тела

                                                                                  внутри жидкости. 

            Молодцы! Все группы справились со своими заданиями. Сейчас мы с вами докажем это теоретически.

Актуализация знаний.

Для того чтобы выяснить причину действия жидкости на погруженное в нее тело, нам необходимо вспомнить следующие физические понятия и величины:

1.     Вес тела.                                                       

2.     Гидростатическое давление.

3.     Сила давления.

4.     Масса тела.

5.     Объем парадделепипеда.

Работа с формулами.  

    Рассмотрим, как действует жидкость на погруженное в нее тело. Чтобы  легче было рассуждать, выберем тело, которое имеет форму параллелепипеда с основаниями параллельными жидкости.  V = S∙h.

    Если верхняя грань находится на глубине h₁, а нижняя  на глубине h₂, то Р₁ < Р₂. Давление на боковые грани компенсируются, т.к. давление на одном уровне по всем направлениям одинаковое (закон Паскаля).

● Вывод:   выталкивание тела                

происходит в результате действия

разного давления на нижнюю и

верхнюю грани.

P₁=ρgh₁ → F₁=ρgh₁S                                                                                                 Р₂=ρgh₂ → F₂=ρgh₂S                                                                                                   F_выт =F₂ – F₁ = ρgS(h₂ – h₁) = ρgSh                                                                             ● Вывод: выталкивающая сила

равна весу жидкости в объеме погруженного в него тела.

 F_выт = F₂ – F₁ = gρ_жV_т = gm_ж =P_ж

- А как можно измерить выталкивающую силу?

Р₁ – вес тела в воздухе, Р₂ – вес тела в жидкости. F_выт = Р₁ – Р₂ (есть разница в весе тела).

4. Закрепление. 

-  А действует ли выталкивающая сила в невесомости?

-  Собака – водолаз легко вытаскивает тонущего из воды, однако на берегу не может сдвинуть его с места. Значит ли это, что в воде на человека действует меньше сила тяжести, чем на суше?

-   Большинство водорослей (например, спирогира, ламинария и др.) обладает тонкими гибкими стеблями. Почему водоросли не нуждаются в прочных, твердых стеблях? Что произойдет с водорослями, если выпустить воду из водоема, в котором они находятся?

-В каком море невозможно утонуть? Почему?

 Предлагаю проверить прочность полученных знаний  сегодня на уроке итоговым тестом «Верю, не верю».

Итоговый тест: «Верю, не верю»

Вариант 1                                                       Вариант 2

1.  Выталкивающая сила действующая на погруженное в жидкость тело

зависит от плотности тела.                             зависит от плотности жидкости.

2. Вес тела в жидкости меньше                    2. Вес тела в воздухе меньше веса

веса этого же тела в воздухе.                        этого же тела в жидкости.

3. Выталкивающая сила также                     3. Выталкивающая сила не возни-

возникает и в газах.                                       кает в газах.

4. В воду опущены два тела разной формы, но равные по объему.

На  первое  тело  действует                              На  второе  тело  действует

большая  выталкивающая сила.                       большая выталкивающая сила.

5. Выталкивающая сила действует                  5. Выталкивающая сила направ-

на  любое  тело,  погруженное  в                      лена вверх.

жидкость.

САМОПРОВЕРКА.

Вариант 1.                           Вариант 2.

1. нет                                    1. да

 2. да                                      2. нет

 3. да                                      3. нет

 4. нет                                    4. нет

5. да                                      5. да.

(Самооценка)

 Как вы думаете, имеет ли сила Архимеда практическое применение, т.е. практическое значение в жизни человека?

1.     Закон Архимеда помогает поднимать затонувшие суда. Один из самых больших ледоколов «Садко», по халатности капитана затонувший в Белом море в 1916 г., пролежал на морском дне 17 лет, его затем подняли понтонами, и он снова вступил в строй.

2.     Рыбы, киты и другие морские животные могут погружаться на глубину, а также всплывать к поверхности, изменяя свой объем.

Полученные вами знания можно применять на практике. Чем мы и будем заниматься сейчас..

1.      Вычислите выталкивающую силу, действующую на гранитную глыбу, если она при полном погружении в воду вытесняет 0, 8 м³ воды.

                                                                 Дано:

                                                                V= 0,8 м³

                                                                g=10Н/кг

                                                               Найти: F_выт

                                                               Решение:

                                                               F_выт= V g = 8000Н= 8кН

                                                               Ответ: F_выт= 8кН

2.На сплошное тело массой 500г, полностью погруженное в воду, действует выталкивающая сила 2 Н. Какова плотность этого тела?

3.Цинковый шар весит 3,6Н в воздухе, а при погружении в воду – 2,8Н. Сплошной этот шар или имеет полость? Если не сплошной, то определите объем полости. Плотность цинка 7100 кг/м³    

1. Где больший вес имеют солидные караси, в родном озере или на чужой   сковороде?

2. Почему в недосоленом супе ощипаная курица тонет, а в пересоленом спасается вплавь?

3. В каком море нельзя утонуть?

4.Первоклассник  и  десятиклассник  нырнули  в  воду. Кого вода выталкивает сильнее? Почему?

Задание из  КИМ ОГЭ №5 В.18 2018г.

5.  Подведем итоги:

 Вывод: Сегодня мы с вами экспериментально выяснили что на все тела погружённые в жидкость или газ, со стороны жидкости или газа действует выталкивающая сила. Величина этой выталкивающей силы зависит от плотности жидкости и объёма тела. Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу. Оценки.

6.     Рефлексия. Закончите предложения.

сегодня я узнал…

я смог…

урок дал мне для жизни…

Запустите корабль в море Знаний. Те ребята, которые считают, что хорошо усвоили тему, помещают свой кораблик в море, а те, кто не уверен в этом, остаются в заливе правил.

Заканчиваю урок словами А. Дистервега: «Развитие и образование ни одному человеку не могут быть даны или сообщены. Всякий, кто желает к ним

приобщиться, должен достигнуть этого собственной деятельностью, собственными силами, собственным напряжением».

7. Домашнее задание:        Выучить §48. Решить задачу

Определите объем куска алюминия, на который в керосине действует выталкивающая сила, равная 12Н.

Спал цветок и вдруг проснулся!

Потянулся, улыбнулся,

Взвился вверх и … улетел!

Вот мы руки развели,

Словно удивились.

И друг другу до земли

В пояс поклонились!

Наклонились, выпрямились,

Наклонились, выпрямились.

Ниже, ниже, не ленись,

Поклонись и улыбнись.

Задание первой группе.

    Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от массы и плотности тела.

     Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и латунный цилиндры, нить.

                            Порядок выполнения задания:

1 . Возьмите алюминиевый цилиндр. Определите с помощью динамометра вес цилиндра в воздухе Р₁.

2. Не снимая с динамометра, погрузите цилиндр в воду и определите вес этого цилиндра Р₂.

3.Определите выталкивающую силу, действующую на цилиндр.

4. Повторите опыт с латунным цилиндром. Результаты измерений внесите в таблицу:

Цилиндр	Вес тела в воздухе, Р1.	Вес тела в воде, Р2.	Выталкивающая сила Fвыт =P1 – P2.
алюминиевый
латунный

5. Сравните плотности тел (см. табл. №2 стр. 50 учебника) и выталкивающие силы, действующие на тела.

7.     Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от плотности тела или массы.

Задание второй группе.

   Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от объема погруженной в жидкость части тела.

    Оборудование: сосуд с водой, динамометр, небольшое тело из пластилина, нить.

                                     Порядок выполнения работы:

1.     Определите вес тела в воздухе Р₁.

2.     Погрузите тело на половину в воду и определите вес тела в воде Р₂.

3.     Определите выталкивающую силу F_{выт 1} = P₁ – P₂.

4.     Опустите тело полностью в воду и определите вес тела в воде Р₃.

5.     Определите выталкивающую силу F_{выт 2} = P₁ - P₃.

6.     Сравните выталкивающие силы: F_{выт 1} и F_выт2. Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от объема погруженной в жидкость части тела.

Задание третьей группе.

   Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от плотности  жидкости, в которую погружено тело.

   Оборудование: динамометр, нить, сосуд с водой, сосуд с раствором соли, небольшое тело.

Порядок выполнения работы:

8.     Определите вес тела в воздухе Р₁.

9.     Опустите тело полностью в сосуд с водой и определите его вес в воде Р₂.

10. Повторите этот опыт с раствором соли.

11. Определите выталкивающие силы в обоих случаях и занесите результаты в таблицу:

Жидкость	Вес тела в воздухе, Р1.	Вес тела в жидкости, Р2.	Выталкивающая сила Fвыт. = P1 – Р2.
вода
раствор соли

12. Чем отличаются эти жидкости?

13. Что можно сказать о выталкивающих силах, действующих на тело в различных жидкостях?

14. Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от плотности жидкости.

Задание четвёртой группе.

    Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от глубины погружения тела внутри жидкости.

    Оборудование:  сосуд с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр.

Порядок выполнения работы:

6.     Определите вес тела в воздухе Р₁.

7.     Определите вес тела в воде на глубине h₁ и на глубине h₂, большей, чем h₁, Р₂.

8.     Рассчитайте выталкивающую силу, действующую на тело на разной глубине. Результаты измерения и расчета занесите в таблицу:

Глубина погружения	Вес тела в воздухе, Р1	Вес тела в воде Р2	Выталкивающая сила Fвыт. = P1 – P2
h1
h2 > h1

9.     Сравните выталкивающие силы, действующие на тело на разной глубине.

10. Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость.

1.      Вычислите выталкивающую силу, действующую на гранитную глыбу, если она при полном погружении в воду вытесняет 0, 8 м³ воды.

2.На сплошное тело массой 500г, полностью погруженное в воду, действует выталкивающая сила 2 Н. Какова плотность этого тела?

3.Цинковый шар весит 3,6Н в воздухе, а при погружении в воду – 2,8Н. Сплошной этот шар или имеет полость? Если не сплошной, то определите объем полости. Плотность цинка 7100 кг/м³    

1. Где больший вес имеют солидные караси, в родном озере или на чужой   сковороде?

2. Почему в недосолённом супе ощипанная курица тонет, а в пересоленом спасается вплавь?

3. В каком море нельзя утонуть?

4.Первоклассник и десятиклассник нырнули в воду. Кого вода выталкивает сильнее? Почему?

Два однородных шара, один из которых изготовлен из алюминия, а другой — из меди, уравновешены на рычажных весах (см. рисунок). Нарушится ли равновесие весов, если шары опустить в воду?

1)  Равновесие весов не нарушится, так как масса шаров одинакова.  2)  Равновесие весов нарушится – перевесит шар из алюминия.  3)  Равновесие весов нарушится – перевесит шар из меди.  4)  Равновесие весов не нарушится, так как шары опускают в одну и ту же жидкость.