Конспект урока по физике Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила

Ход урока:Добрый день, ребята садитесь.

Ученики настраиваются на урок. Анализируют свою контрольную работу, разбирают ошибки, задают вопросы

Анализ контрольной работы.

Актуализация знаний.

10.47-10.52

Раздает тетради с контрольными работами

Обговаривает общие ошибки учащихся:

-неправильное оформление

-не переведено в СИ

(у многих ошибки при переводе в СИ см²)

-незнание формул

-не правильно выполнены математические преобразования

Собирает тетради

Вспомним, какие силы вы знаете.

Силы:

-тяжести

-упругости

-вес тела

-трения

Сила, с которой Земля притягивает к себе тела? Сила, возникающая в результате деформации тела? Сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес? Сила, характеризующая взаимодействие, препятствующее движению тел

Мотивационный этап.

10.53-10.56

Сегодня мы изучим еще одну силу!

Под водой мы можем легко поднять камень, который с трудом поднимаем в воздухе.

Опыт: подвесим грузик на ниточку и заметим, как растянулась резинка. Затем опустим грузик в стакан с водой.

Что мы наблюдаем? Как вы думаете, почему изменилась длина резинки?

Если погрузить пробку под воду и выпустить ее из рук, то она всплывет.

Опыт: опустим на дно аквариума грузик, к нему привяжем пробку. Пробка всплывает. Попробуем потопить пробку - она всплывает.

Какая же сила заставляет пробку всплывать?

Эту силу называют выталкивающей силой. Впервые выталкивающую силу рассчитал Архимед, поэтому ее еще называют силой Архимеда. Она имеет сразу 2 названия.

Запишите тему урока: Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила.

Длина резинки стала меньше (она меньше растянулась).

Создание проблемной ситуации.

Как изменилась длина нитки?

Изучение нового материала.

10.57-11.15

Определение:

Сила Архимеда - сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу.

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в неё тело. Чтобы легче было рассуждать, выберем тело, которое имеет форму параллелепипеда.

Силы, действующие на боковые грани тела, попарно равны и уравновешивают друг друга. Под действием этих сил тело только сжимается.

А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела, неодинаковы. На верхнюю грань давит сверху с силой F₁ столб жидкости высотой h₁. На уровне нижней грани тела давление производит столб жидкости высотой h₂. Это давление передается внутри жидкости во все стороны. Следовательно, на нижнюю грань тела снизу вверх с силой F₂ давит столб жидкости высотой h₂. Но h₂ больше h₁, следовательно, и модуль силы F₂ больше модуля силы F₁. Поэтому тело выталкивается из жидкости с силой F, равной разности сил F₁ - F₂

т.е F_А = F₁ - F₂, значит существует сила, выталкивающая тело из жидкости.

Таким образом, причиной появления выталкивающей силы является разность в давлениях на верхнюю и нижнюю грани тела.

Рассчитаем эту выталкивающую силу.

Силы F₁ и F₂, действующие на верхнюю и нижнюю грани параллелепипеда, можно вычислить, зная их площади (S1 и S2) и давление жидкости на уровнях этих граней (р1 и р2). Отсюда полу­чаем

F₁ = p₁S₁, F₂ = p₂S₂, так как p₁ = ρ_жgh₁, p₂ = ρ_жgh₂, a S₁ = S₂ = S, где S - площадь основания параллелепипеда

Тогда F_А = F₂ - F₁ = ρ_жgh₂S - ρ_жgh₁S = ρ_жgS(h₂ - h₁), где h - высота параллелепипеда.

Ho Sh = V, где - объём параллелепипеда. Следовательно,

F_А = ρ_жgV -Архимедова сила (1)

ρ_ж- плотность жидкости

g- коэффициент (10 Н/кг)

V-объем погруженной части тела

Вопросы для закрепления: при прочих равных условиях,

-чем больше плотность жидкости, тем сила Архимеда….

-если плотность жидкости увеличили в 5 раз, то сила Архимеда…

-если объем тела, погруженного в жидкость уменьшили в 3 раза, то сила Архимеда…

Задача:

Определите выталкивающую силу, действующую на камень объемом 1,6 м³ в морской воде.

Определим теперь вес тела, погружённого в жидкость (или в газ). Так как две силы, действующие на тело в этом случае, направлены в противоположные стороны (сила тяжести вниз, а архимедова сила вверх),

то вес тела в жидкости Р1 будет меньше веса тела в воздухе Р = gm (m - масса тела) на величину архимедовой силы Fa = gmж (mж - масса жидкости (или газа), вытесненной телом), т. е.

P₁ = Р - F_А

F_А = Р - P₁ сила Архимеда (2)

Р - вес тела в воздухе

P₁-вес тела в жидкости

Таким образом, если тело погружено в жидкость (или газ), то оно теряет в своём весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость (или газ).

Вспомним 1 формулу:

F_А = ρ_жgV, ρ_жV=m- масса жидкости вытесненной телом,

F_А = ρ_жm=P_ж - вес жидкости, вытесненной телом.

F_А = P_ж - сила Архимеда (3)

Выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости, вытесненной этим телом.

- больше

- увеличится в 5 раз

- уменьшится в 3 раза

Рассматривается действие архимедовой силы на камень.

От объема тела, погруженного в жидкость и от плотности жидкости.

Изобразим тело, погруженное в воду, как будет направлена сила тяжести?

Тогда как будет направлена сила Архимеда?

Сила это векторная величина, чем она характеризуется?

=>F=pS

Какое явление рассматривается в задаче?

От чего зависит архимедова сила?

Запишем эту зависимость.

Закрепление изученного материала

11.16-11.21

1.Железобетонная плита размером 3,5х1,5 х 0,2 м полностью погружена вводу. Вычислите архимедову силу, действующую на плиту.

Дано: Решение:

F_А = ρ_жgV

V=abh

h=0.2 м V= 3.5 м·1,5 м·0,2м=1,05 м³

F_А = 1000·10 ·1,05 м³=10500Н=

g=10 10,5 кН

F_A- ?

Ответ: F_А =10,5 кН

2. Вес стальной детали в воздухе равен 3 Н, а в воде 2,7 Н. Чему равна выталкивающая сила?

Дано: Решение:

P=3 H F_А = Р - P₁

P₁=2,7 H F_А = 3 H - 2,7 H = 0,3 H

F_A - ?

Ответ: F_А =0,3 H

Решают у доски.

1.

Рассматривается действие архимедовой силы на плиту.

От объема тела, погруженного в жидкость и от плотности жидкости.

2. Рассматривается архимедовой силы на деталь.

Сила тяжести.

Сила тяжести и сила Архимеда.

Сила тяжести направлена вниз, а сила Архимеда вверх.

Изменился на вес вытесненной деталью жидкости.

1.Какое явление рассматривается в задаче?

От чего зависит архимедова сила?

Запишем эту зависимость.

2.Что рассматривается в задаче?

Какая сила действует на деталь в воздухе? На любое тело?

Какие силы действуют на деталь, если погрузить ее в воду? Куда они направлены?

Как изменится вес детали при погружении ее в воду?

Подведение итогов. Домашнее задание.

11.22-11.23

Выставление и обоснование отметок. Запись домашнего задания.

Д/З: 50-51,это любопытно, упр. 26 №1,2,3

Записывают домашнее задание.

Рефлексия

11.24-11.25

Организуется беседа с целью осмысления участниками урока своих собственных действий в ходе урока.

1. Что нового вы для себя узнали на уроке?

2. Что вам было не понятно при изучении материала?

3. Понравился ли вам урок?

Принимают участие в беседе.