Тема урока: Условия плавания тел.
Цели урока: Добиться усвоения учащимися условий плавания тел на основе изученного понятия об архимедовой силе. Развивать умения учащихся определять архимедову силу с помощью динамометра и мерного стакана, делать выводы по результатам экспериментальных заданий.
Показать использование условий плавания тел в технике, в народном хозяйстве.
Развивать творческую активность, творческие способности учащихся.
Методы обучения: Беседа. Фронтальные опыты. Демонстрация диапозитивов. Логические выводы и интуитивные догадки школьников. Записи на доске и в дневниках.
Оборудование: Лабораторное: сосуды с водой, маслом, набор тел разной плотности, деревянный и пенопластовый кубики одинаковых размеров, клубень картофеля, пробирка с поваренной солью, пластилин, пробирки с песком, прямоугольный параллелепипед из пенопласта («плот»), эпидиаскоп, диапозитивы, динамометр, цилиндр измерительный, гири.
Литература: 1. Перышкин А.В., Родина Н.А. Физика 7.- М.: Просвещение 1989.
2. В.Г. Разумовский, Л.С. Хижнякова. Современный урок физики в средней школе. – М.: Просвещение, 1983.
3. Методика преподования физики в 7 – 8 классах средней школы./ Под ред. А.В. Усовой. - М.: Просвещение, 1990.
4. В.Г. Разумовский, А.И. Бугаев и др. Основы методики преподования физики в средней школе. –
М.: Просвещение, 1984.
Структура урока:1. Организационный момент………………………2 мин.
2. Повторение темы: «Архимедова сила»…………….…5 мин.
3. Изучение и закрепление нового материала. ………....35мин.
4. Задание на дом………………………………………….3 мин.
Ход урока.
1. Организационный момент.
1) Приветствия учащихся.
2) Сообщение темы и целей урока.
2. Повторение темы «Архимедова сила».
Учитель. На предыдущих уроках мы познакомились с действием жидкости на тела, погруженные в нее. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?
Ученик. Архимедова сила.
Учитель. Как направлена эта сила?
Ученик. Она направлена вертикально вверх.
Учитель. От чего зависит архимедова сила?
Ученик. Архимедова сила зависит от объема юла и от плотности жидкости.
Учитель. А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила?
Ученик. Тогда для подсчета архимедовой силы надо использовать формулу FA= жgV, где V — объем той части тела, которая погружена в жидкость.
Учитель. Какими способами можно на опыте определить архимедову силу?
Ученик. Можно взвесить жидкость, вытесненную телом, ее вес и будет равен архимедовой силе. Можно найти разность показаний динамометра при взвешивании тела в воздухе и в жидкости, эта разность тоже равна архимедовой силе. Можно определить объем тела с помощью линейки или мензурки. Зная плотность жидкости, объем тела, можно вычислить архимедову силу.
Учитель. Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует архимедова сила. Но одни тела плавают в жидкости, другие тонут, а третьи всплывают на поверхность. Почему? Сегодня мы выясним это. Запишите в тетради тему урока — «Условия плавания тел».
3. Изучение и закрепление нового материала.
Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опыта. Мы с вами уже так поступали при изучении силы трения. Только тогда все выполняли одинаковые опыты — одни и те же задания, а сегодня каждая группа получит свое задание. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел. Откройте учебники на странице 45, где помещены таблицы плотностей различных веществ. Они вам пригодятся во время работы. На выполнение опытов отводится 16 минут. Внимательно прочитайте свои задания, постарайтесь не отвлекаться. Все результаты записывайте в тетрадь. Если у кого-нибудь возникнут вопросы, поднимите руку.
(Ребята получили карточки с заданиями и оборудование для их выполнения (7 вариантов). Варианты заданий неодинаковы по уровню трудности: первое — наиболее простое, шестое и седьмое — сложнее. Они даются соответственно уровню подготовки учащихся.
Первый вариант: пронаблюдать, какие из предложенных тел тонут и какие плавают в воде; найти в таблице учебника плотности соответствующих веществ и сравнить с плотностью воды. Результаты оформить в виде таблицы 1.
Таблица 1
-
Плотность жидкости
Плотность вещества
Тонет или нет
Для выполнения этого задания нужен сосуд с водой и набор тел: стальной гвоздь, фарфоровый ролик, кусочки свинца, алюминия, органического стекла, пенопласта, пробки, парафина. Тела находятся в коробке с перегородками, в каждой ячейке указано название вещества.
Второй вариант: сравнить глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров; выяснить, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке.
Для проведения опыта нужны два сосуда (с водой и с маслом), деревянный и пенопластовый кубики.
Третий вариант: сравнить архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести каждой пробирки; сделать вывод на основании результатов опытов.
При выполнении этого задания используются мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).
Четвертый вариант: заставить картофелину плавать в воде. Объяснить результаты опыта. Для выполнения задания используются сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.
Пятый вариант: добиться, чтобы кусок пластилина плавал в воде. Пояснить результаты опыта.
Для выполнения задания нужны сосуд с водой и кусок пластилина
Шестой вариант: выяснить, изменится ли глубина погружения пробирки в воду, если а) пластилин положить внутрь пробирки; б) прикрепить его ко дну пробирки снаружи.
При выполнении задания используются сосуд с водой, пробирка, кусок пластилина.
Седьмой вариант: выяснить, какой груз может поднять плот (кусок пенопласта) в воде.
Для проведения опыта из пенопласта заранее вырезают небольшой прямоугольный параллелепипед и подбирают несколько тел разной массы.
Пока учащиеся выполняют задания, учитель наблюдает за их работой, оказывает необходимую помощь. (Поскольку ответы ребят будут использоваться при изложении нового материала, учитель намечает, в какой последовательности они будут отчитываться.)
Учитель. Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие — тонут.
(Отвечают в основном ребята, выполнявшие задания первого варианта. Один из них называет те тела, которые тонут в воде, другой — тела, которые плавают, третий сравнивает плотности тел каждой группы с плотностью воды. После этого все вместе делают вывод.
Если плотность вещества, из которого изготовлено тело больше плотности жидкости, то тело тонет. А если плотность вещества меньше плотности жидкости, то тело плавает. Выводы записываются на доске и в тетрадях.
Что произойдет с телом, если плотности жидкости и вещества будут равны? Этот вопрос мы пока оставим открытым, а несколько позже вернемся к нему.
Посмотрим, как ведут себя тела, плавающие на поверхности жидкости. Некоторые ребята рассматривали, как ведут себя тела, изготовленные из дерева и пенопласта в одной и той же жидкости. Что они заметили?
Ученик. Глубина погружения тел разная. Пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду.
Учитель. Что можно сказать о глубине погружения деревянного бруска, плавающего на поверхности воды, масла?
Ученик. В масле глубже брусок погружался, чем в воде.
Учитель. Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела. Запишем этот вывод.
Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину или пластилин. Посмотрим опыт. Бросим эти тела в воду. (Проводится демонстрация.) Что вы наблюдаете?
Ученик. Они тонут в воде.
Учитель. Ау Алеши картофелина в воде плавает.
В чем же дело?
Ученик. Чтобы заставить картофелину плавать, я насыпал в воду побольше соли.
Учитель. Что же произошло?
Ученик. У соленой воды увеличилась плотность и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла и архимедова сила стала больше.
Учитель. Правильно. А у ребят, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?
Ученик. Я сделал из пластилина лодочку, она имеет большой объем и поэтому плавает.
Учитель. Неверно, не просто большой, а больший, чем у куска пластилина.
Ученик. А мы сделали из пластилина коробочку, она тоже плавает.
Учитель. А она почему плавает?
Ученик. У нее тоже больше объем, чем у куска пластилина.
Учитель. Итак, чтобы заставить плавать обычно тонущие тела, можно изменить плотность жидкости или объем погруженной части тела. При этом изменяется и архимедова сила, действующая на тело. Как вы думаете, есть ли какая-нибудь связь между силой тяжести и архимедовой силой для плавающих тел?
Ученик. Мы погружали в воду две пробирки с песком — одна полегче, другая потяжелее, — и обе они плавали в воде. Мы определили, что архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести.
Учитель. Молодцы. Значит, если тело плавает, то FА=FТЯЖ (Записывает на доске.) А если тело тонет в жидкости?
Ученик. Тогда сила тяжести больше архимедовой силы.
Учитель. А если всплывает?
Ученик. Тогда архимедова сила больше силы тяжести.
Учитель. Дома для каждого из этих случаев сделайте рисунок.
Итак, получили условие плавания тел: FА=FТЯЖ . Но оно связано с плотностью тела и плотностью самой жидкости. Можно ли по-другому выразить условие плавания тел? Давайте попробуем. Мы знаем, что если тело плавает, то FА=FТЯЖ. (Учитель записывает на доске вывод) Значит, условия плавания тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества. Где в технике учитываются эти условия?
Ученик. При постройке кораблей. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.
Учитель. Металлические корабли тоже плавают, куски стали тонут в воде.
Ученик. С ними поступают так, как мы поступили с пластилином: увеличивают объем, архимедова сила становится больше, и они плавают. Еще делают понтоны и подводные лодки.
Учитель. Итак, в судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу. А учитывается ли как-нибудь связь условий плавания тел с изменением плотности жидкости?
Ученик. Да, при переходе из моря в реку меняется глубина осадки судов.
Учитель. Приведите примеры использования условий плавания тел в технике.
Ученик. Для речных переправ применяют понтоны. В морях и океанах плавают подводные лодки. Для подводного плавания часть их емкости заполняют водой, а для надводного — воду выкачивают.
(Учитель демонстрирует с помощью эпидиаскопа рисунки современных кораблей.)
Учитель. Посмотрите внимательно на атомный ледокол. В нашей стране работают несколько таких ледоколов. Они самые мощные в мире и могут плавать, не заходя в порты, более года. Но подробнее мы поговорим об этом на следующем уроке.
3. Задание на дом.
Мы не рассматривали сегодня задания шестого и седьмого вариантов. Ребята, выполнявшие их, сдадут мне свои тетради, а итоги этой работы мы обсудим на следующем уроке.
Откройте дневники и запишите задание на дом: § 50,51. Решите задачи 72 и 73 из задач для повторения на стр. 166. Сходите в библиотеку. Прочитайте дополнительно материал из истории развития водного транспорта. Желающие, подготовьте доклады.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.