Конспект урока по физике 7 класс: «Архимедова сила»

Урок по физике на тему: «Архимедова сила», 7 класс.

Цели урока:

Выяснить причины возникновения выталкивающей силы в жидкостях и газах;

Показать зависимость силы Архимеда от объема тела и плотности жидкости.

Задачи урока:

Личностные:

- продолжать воспитывать в учениках исследовательскую культуру (проведения эксперимента);

- воспитание в учениках средствами урока уверенности в своих силах;

- продолжать формировать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности учащихся;

- продолжать формировать самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

- продолжать формировать ценностное отношение друг к другу, учителю и результату обучения.

Метапредметные:

- продолжать развивать мышление (учить анализировать, сравнивать и строить обобщение на основании эксперимента).

- продолжать развивать навыки устной и письменной речи;

- развитие у школьников коммуникативной культуры (умение общаться в группах, монологическую и диалогическую речь);

- развитие у учащихся рефлексивной деятельности.

Предметные:

- вместе с учащимися убедиться, что на погруженные в жидкость тела действует Архимедова сила;

- дать определение силы Архимеда;

- дать характеристику силы Архимеда (точка приложение, направление);

- с помощью экспериментов выяснить, от каких физических величин зависит Архимедова сила;

- выразить математически Архимедову силу;

- закрепить новый материал через решение физической задачи.

Оборудование:

Сосуды с водой, карандаш, 4 динамометра, 4 одинаковых груза, пружина, 2 тела на нити, отливной сосуд с водой, сосуд для сбора воды, два тела одинаковой массы, но разного объема; рычажные весы, соль, два тела одинакового объема, но разной массы.

Тип урока: изучение нового материала и первичное закрепление знаний.

Во время урока используем групповую форму работы.

Технологическая карта.

№ п/п

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Время

1

Самоопределение к деятельности

Организует учащихся на деятельность. Учитель рассказывает легенду об Архимеде, жившем приблизительно за 250 лет до нашей эры. По преданию, сиракузский царь Гиерон поручил ювелиру изготовить золотую корону. Когда корона была изготовлена, то возникло подозрение, что ювелир часть золота заменил равной по массе частью серебра. Как Архимеду удалось разоблачить ювелира?

Зачитывается отрывок из стихотворения. См. Приложение № 1.

Какие варианты решения этой задачи Гиерона предложили бы вы?

Учащиеся слушают рассказ учителя.

Учащиеся предлагают способы решения этой задачи.

3 мин.

2.

Выделение проблемного поля.

Чтобы узнать, как эту проблему решил Архимед, учитель через отрывок рассказа писателя-юмориста Марка Твена о первом впечатлении, о Мертвом море, подводит учащихся к мысли, что на все тела находящиеся в жидкости действует выталкивающая сила. См. Приложение № 2.

Выстраивают предположения, что на тела, погруженные в жидкость действует выталкивающая сила.

3 мин.

3.

Определение темы урока и постановка целей урока.

И так, вы сделали предположение о том, что на любые тела, находящиеся в жидкости действует некоторая сила. Сегодня мы с вами познакомимся с этой для вас новой силой, узнаем её характеристики, и от чего она зависит. А так же узнаем продолжение истории с короной царя Гиерона.

Тема урока записывается на доске: Архимедова сила.

Учитель заостряет внимание учащихся на следующих вопросах: повторение закона Паскаля, увеличения гидростатического давления с глубиной, причина возникновения Архимедовой силы, характеристики силы, от чего зависит Архимедова сила (вам придется это выяснить через выполненный ряд практических работ).

Учащиеся формулируют тему урока и записывают ее в тетради.

2 мин.

4.

Поиск путей решения проблем.

Разбиваю учащихся на группы, и каждая группа получает одно общее теоретическое задание и практические задания.

Учащиеся получают задания по группам.

2 мин.

5.

Самостоятельная работа учащихся.

Следит за проведением учащимися эксперимента, отслеживает результаты отчетов групп.

Учащиеся получают карточки с заданиями.

Сначала учитель предлагает прочитать текст и ответить на ряд вопросов по тексту. (Приложение № 3).

1. Как называется сила, выталкивающая тело из жидкости?

2. К чему приложена данная сила?

3. В каком направлении действует данная сила?

Обсуждение с учащимися ответов на вопросы к тексту.

Учащиеся выполняют практические задания по группам.

1 группа. Охарактеризовать поведение тела внутри жидкости. (Приложение № 4).

1 задание: Что произойдет с карандашом, если его погрузить пальцем в мензурку с водой, а затем быстро отпустить? Почему наблюдается такая картина?

2 задание: Пронаблюдайте, как изменится растяжение пружины, если прикрепленный к ней груз погрузить в жидкость. Опишите, что вы наблюдали.

Оборудование: стакан с водой, карандаш, груз на пружине, линейка.

2 группа. Узнайте способы определения выталкивающей силы. (Приложение № 5).

3 задание: Определить значение выталкивающей силы.

1 шаг. Определите вес тела в воздухе. (запишите результат).

2 шаг. Определите вес тела в воде. (Запишите результат).

3. Подумайте, как по этим данным рассчитать значение выталкивающей силы? (Запишите результат).

Оборудование: стакан с водой, груз, динамометр.

4 задание: Сравните вес вытесненной телом воды с разностью веса этого тела в воздухе и веса в воде.

Оборудование: динамометр, тел на нити, отливной сосуд с водой, сосуд для сбора воды.

3 группа. Исследуйте, от каких физических величин зависит выталкивающая сила. (Приложение № 6).

5 задание. Зависит ли выталкивающая сила от массы погруженного тела, если у тел одинаковые объемы?

6 задание. Зависит ли Архимедова сила от объема погруженного тела, если массы тел не одинаковы?

Оборудование: Стакан с водой. Динамометр, два тела одинаковой массы, но разного объема, два тела одинакового объема, но разной массы.

4 группа: Исследовать каких физических величин зависит выталкивающая сила. (Приложение № 7).

7 задание: Выяснить, зависит ли архимедова сила от рода жидкости?

Оборудование: груз (например - картофелина), два стакана с водой, соль.

8 задание: Исследуйте, изменяется ли выталкивающая сила (показания динамометра), действующая на тело, с изменением глубины его погружения? Изменяется ли Архимедова сила при изменении глубины уже полностью погруженного тела.

Оборудование: мензурка с водой, груз на нити, динамометр.

После выполнения заданий и проговаривания результатов учащимися, учитель подводит учащихся к математической записи закона Архимеда:

F_a = ρ_ж*g_*V_п.ч..

Обсуждаем, что причиной появления Архимедовой силы является разность давлений жидкости на тело на разных глубинах. (С глубиной давление увеличивается). Рисунок вычерчивается учителем и выводится формула.

1. Архимедова сила.

2.Сила приложена к середине погруженной части тела.

3. Направлена всегда вертикально вверх.

Учащиеся проговаривают ответы и записывают в таблицу сил.

Учащиеся обговаривают результаты и записывают в виде рисунков. Делают выводы. Результаты записываются одним из участников группы на доске.

1. Убеждаются, что на тело действует выталкивающая сила.

2. Пружина сокращается, значит вода выталкивает тело вверх.

3. Вычесть из веса тела в воздухе вес тела в воде.

F_a = P_{в воз} - P_{в воде}

4. Вес вытесненной воды равен разности веса тела в воздухе и воде.

F_a = P_{в воз} - P_{в воде} = Р_{выт. воды}

5. При одинаковых объемах, на тела действует одинаковая Архимедова сила, не зависимо от масс этих тел.

6. При одинаковых массах, на тело с большим объемом действует большая Архимедова сила. Зависимость прямая.

7. Архимедова сила зависит от плотности жидкости. Чем больше плотность жидкости, тем больше выталкивающая сила.

8. Чем больше объем погруженной части тела, тем больше архимедова сила.

Если тело полностью погружено, то Архимедова сила не меняется.

После выполнения заданий и записи на доске, представитель от каждой группы доводит эти результаты до остальных учащихся класса.

20 мин.

6.

Закрепление.

1. Зачитывается вторая часть легенды об Архимеде. Задается вопрос: Так какой же путь решения проблемы нашел Архимед?

Учитель обращает внимание учащихся на уже выполненную запись на доске, формулу подчеркивают.

F_a = Р_{в воз} - Р_{в воде}

Тело, погруженное в жидкости или газ, теряет в своем весе столько, сколько весит, вытесненная им жидкости или газ.

P_ж= m_жg= ρ_жV_п.ч.g = F_a

2. Для закрепления изученной силы учащиеся выполняют задачу. (см. приложение № 8).

Объем погруженного тела равен объему вытесненной жидкости.

При одинаковых массах короны и куска золота, больший объем имела корона. Значит ювелир был мошенник.

Записывают формулу.

Записывают формулировку.

Записывают формулу.

Один учащийся у доски решает предложенную задачу.

7 мин.

7.

Рефлексия.

Учащимся дается индивидуальная карточка, в которой нужно подчеркнуть фразы, характеризующие работу ученика на уроке по трем направлениям.

Урок Я на уроке Итог

Понравился Работал Все понял

Не понравился Не работал Понял частично

Учащиеся оставляют на парте свои карточки с мнением об уроке.

2 мин.

8.

Домашнее задание.

Запись домашнего задания: параграф 49,50, Поработать с вопросами к параграфам, решить задачу, решение задач из параграфа 50 (1, 2). Задание учитель записывает на боковой доске.

Учащиеся записывают задание в дневниках.

1 мин.

Приложение № 1.

Ведущий. Жил в Сиракузах мудрец Архимед,

был другом царя Гиерона.

Какой для царя самый важный предмет?

Вы все догадались - корона!

Захотелось Гиерону сделать новую корону.

Золота отмерил строго.

Взял не мало и не много

-сколько нужно, в самый раз.

Ювелиру дал заказ.

Через месяц Гиерону ювелир принёс корону.

Взял корону Гиерон, оглядел со всех сторон.

Чистым золотом сверкает...

Но ведь всякое бывает,

и добавить серебро можно к золоту хитро,

А того и хуже - медь (если совесть не иметь)...

Не желал терпеть урон Гиерон.

И позвал он Архимеда...

Началась у них беседа.

Гиерон. Вот корона, Архимед.

Золотая или нет?

Архимед. Чистым золотом сверкает.

Гиерон. Но, ты же знаешь, всё бывает!

И добавить серебро можно к золоту хитро.

А того и хуже - медь, если совесть не иметь...

Честно ль сделана работа?

Золото? Иль позолота?

Нужно точно всё определить,

но корону - не царапать, не пилить!

В е д у щ и и. И задумался учёный:

«Что известно? Вес короны.

Ну а как найти объём?»

Думал ночью, думал днём.

И однажды, в ванне моясь,

Погрузил себя по пояс: на пол вылилась вода... Догадался он тогда, как найти объём короны!

И помчался к Гиерону -

Не обут и не одет

Знаменитый Архимед.

А народ кричит вослед:

-Что случилось, Архимед?!

Всполошился весь базар:

-Или в городе пожар?

Во дворец примчался он:

-Я придумал, Гиерон!

Во дворце.

Архимед. Эврика! Раскрыл секрет!

Гиерон. Ты оденься, Архимед!

Вот сандалии, хитон... А расскажешь всё потом!

Архимед. Пусть весы сюда несут

И с водой большой сосуд...

Всё доставить Гиерону!..

(Слуги всё приносят.}

На весы кладём корону

А теперь такой же ровно ищем слиток золотой... {Находят кусок золота, по весу равный короне).

Г и е р о н . Всё понятно!

Архимед. Ты постой! Мы теперь корону нашу опускаем в эту чашу.

Гиерон! Смотри сюда! В чаше поднялась вода! Ставлю чёрточку по краю.

Гиерон. А корона?

А р х и м е д . Вынимаю... В воду золото опустим.

Гиерон. В воду золото? Допустим...

Архимед. Поднялась опять вода.

Метку ставлю я...

Гиерон . Куда?

Архимед.

Ну конечно же, по краю.

Г и е р о н . Ничего не понима

Лишь две чёрточки я вижу:

это - выше, эта - ниже.

Но какой же вывод главный Архимед.

Равный вес. Объём - не равный!

Понимаешь, Гиерон, я сейчас открыл закон!

Тот закон совсем простой: тело вытеснит...

Гиерон . Постой!

Говоришь, объём не равный

Мастер мой мошенник?!

Явный?!

За фальшивую корону

он ответит по закону!

Ведущий.

Архимед открыл закон!

Он не только для корон.

Ефимовский Е. Мудрые науки -без назидания и скуки. След колесницы. - Спб: ТИТ-«Комета», 1994.

Приложение № 2.

Море, в котором нельзя утонуть, существует в стране, известной человечеству с древнейших времен. Это знаменитое Мертвое море Палестины. Его необыкновенные воды солены настолько, что в них не может жить ни одно живое существо. Знойный, без дождей климат Палестины вызывает сильное испарение воды с поверхности моря, но в атмосферу уходит только чистая вода, растворенные же в ней соли остаются в море и еще более увеличивают его соленость.

Здесь человек не может утонуть, он держится на поверхности, всплывает, будто мячик.

Писатель-юморист Марк Твен, посетивший это озеро-море, с комичной обаятельностью описывает необычные ощущения, которые он и его спутники испытывали, купаясь в тяжелых водах Мертвого моря:

«Это было забавное купанье! Мы не могли утонуть. Здесь можно вытянуться на воде во всю длину, лежа на спине и сложив руки на груди, причем большая часть тела будет оставаться под водой... Вы не можете плыть на спине, продвигаясь сколько-нибудь заметно, так как ваши ноги торчат из воды, и вам приходится отталкиваться только одними пятками. Если же вы плывете лицом вниз, то двигаетесь не вперед, а назад. Лошадь так неустойчива, что не может ни плавать, ни стоять в Мертвом море, - она тотчас же ложится на бок».

Такими же необычайными свойствами обладают воды Кара-Богаз-Гола (озеро в Туркмении) и озера Эльтон.

Приложение № 3.

В обычной реке, купаясь, мы с легкостью поднимаем тяжелый камень, лежащий на дне, а если попробуем запихнуть под воду мяч или пробку, то немедленно потерпим фиаско: так, пробка пулей выскочит из воды, вовсе не собираясь в ней тонуть. Это объясняется тем, что существует сила, направленная вертикально вверх и стремящаяся вытолкнуть тело из жидкости. Эта сила по понятным причинам названа выталкивающей.

К газам, как и к жидкостям, также применим закон Паскаля, поэтому на тело, погруженное в газ, также действует выталкивающая сила.

Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, всегда направлена в сторону, противоположную силе тяжести, приложенной к этому телу. Эта сила носит название архимедовой - по имени древнегреческого ученого Архимеда (287-212 гг. до н.э.), открывшего закон плавающих тел (закон Архимеда), «главным действующим лицом» которого и является выталкивающая - архимедова - сила.

1. Как называется сила, приложенная к телу в жидкости?

2. К чему приложена данная сила?

3. В каком направлении действует данная сила?

Приложение № 4.

1 группа. Охарактеризовать поведение тела внутри жидкости. (Приложение № 4).

1 задание: Что произойдет с карандашом, если его погрузить пальцем в мензурку с водой, а затем быстро отпустить? Почему наблюдается такая картина?

2 задание: Пронаблюдайте, как изменится растяжение пружины, если прикрепленный к ней груз погрузить в жидкость. Опишите, что вы наблюдали.

Оборудование: стакан с водой, карандаш, груз на пружине, линейка.

Приложение № 5.

2 группа. Узнайте способы определения выталкивающей силы.

3 задание: Определить значение выталкивающей силы.

1 шаг. Определите вес тела в воздухе. (запишите результат).

2 шаг. Определите вес тела в воде. (Запишите результат).

3. Подумайте, как по этим данным рассчитать значение выталкивающей силы? (Запишите результат).

Оборудование: стакан с водой, груз, динамометр.

4 задание: Сравните вес вытесненной телом воды с разностью веса этого тела в воздухе и веса в воде.

Оборудование: динамометр, тел на нити, отливной сосуд с водой, сосуд для сбора воды.

Приложение № 6.

3 группа. Исследуйте, от каких физических величин зависит выталкивающая сила.

5 задание. Зависит ли выталкивающая сила от массы погруженного тела, если у тел одинаковые объемы?

6 задание. Зависит ли Архимедова сила от объема погруженного тела, если массы тел не одинаковы?

Оборудование: Стакан с водой. Динамометр, два тела одинаковой массы, но разного объема, два тела одинакового объема, но разной массы.

Приложение № 7.

4 группа: Исследовать от чего зависит выталкивающая сила.

7 задание: Выяснить, зависит ли архимедова сила от рода жидкости?

Оборудование: рычажные весы, груз (например - картофелина), два стакана с водой, соль.

8 задание: Исследуйте, изменяется ли выталкивающая сила (показания динамометра), действующая на тело, с изменением глубины его погружения? Изменяется ли Архимедова сила при изменении глубины уже полностью погруженного тела.

Оборудование: мензурка с водой, груз на нити, динамометр.

Приложение № 8.

Чему равна архимедова сила, действующая в воде на золотую корону массой 1,5 кг?