Изучение силы Архимеда

Министерство образования Республики Башкортостан

Изучение

силы Архимеда

Урок - экспериментальное исследование

Разработала учитель физики

МОБУ СОШ № 4 им. А. Я. Першина

г. Благовещенска РБ

Хакимовой А. С.

г. Благовещенск

2014 г.

Изучение силы Архимеда

Урок - исследования изучения и первичного осмысления материала. 7 - й класс. Базовый курс.

Задачи урока

Образовательные:

ознакомить учащихся с опытными фактами, позволяющими обнаружить силу, выталкивающую тело из жидкости (газа); установить от каких факторов зависит и от каких не зависит; исследовать независимость архимедовой силы от глубины погружения, плотности и веса тела.

Воспитательные:

показать значение опытных фактов; продолжить воспитание отношения к физике как к экспериментальной науке.

Развивающие:

развивать способность к анализу, планированию и рефлексии; способствовать к приобретению опыта делового сотрудничества

Оборудование:

сосуд с водой, динамометр, набор грузов, небольшое тело.

Алгоритм исследования:

факты - модель - следствие - эксперимент.

План урока

1. Организационный этап (2мин.)

2. Повторение и актуализация знаний (4 - 5 мин.)

3. Установление фактов (10 мин.)

4. Исследование и построение модели (15 - 16 мин.)

5. Обобщение результатов, подведение итогов (8 мин.)

6. Инструктаж по домашнему заданию (4мин.).

1. Организационный этап

Учитель. Как много удивительно го и интересного происходит вокруг нас! Многое хочется узнать, попытаться объяснить самостоятельно. На одном из прошлых уроков мы выяснили, что на теле находящиеся в жидкости (газе) действует выталкивающая сила, давайте проверим этот факт.

2. Повторение и актуализация знаний

Предлагается опыт по обнаружению выталкивающий силы

Учитель. По плану записанному на доске приступайте к выполнению эксперимента.

1. Определите вес данного вам тела в воздухе: Р₁

2. Определите вес этого же тела в воде: Р₂

3. Сравните результаты измерений и сделайте вывод: вес тела в воде меньше веса тела в воздухе: Р₁ > Р₂

- Почему вес тела в воде меньше веса тела в, воздухе? (Существует сила, действующая на тело вводе и направленная вертикально вверх.).

Действительно, существует такая сила. Она называется выталкивающей или архимедовой силой в честь древнегреческого ученого Архимеда,

который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение.

- А как можно найти величину выталкивающей силы? (Из веса тела

в воздухе надо вычесть вес тела вводе.)

Итак, первая цель урока достигнута, далее начинается работа в пяти

группах по 3-4 человека.( Каждая группа получает задания по карточкам.)

Отчего зависит сила Архимеда?

Задание первой группе

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры из набора тел для калориметра, нить.

Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела.

Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.

Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности тела.

Задание второй группе

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина, динамометр, нить.

Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел

Сравните эти силы.

Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Задание третьей группе

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, с солёной водой и маслом, алюминиевый цилиндр.

Определите архимедову силу, действующую на тело в различных жидкостях.

Чем отличаются эти жидкости?

Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?

Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости

Задание четвертой группе

Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр

Определить архимедовы силы, действующие на тело на глубине h₁ и

на глубине h₂ большей, чем h₁.

Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения тела.

Задание пятой группе

Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить, динамометр.

Кусочку пластилина придайте форму шара, куба, цилиндра.

Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу действующую на нее.

Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

После получения результатов каждая группа устно отчитывается о своей работе и сообщает свои выводы. Выводы записываются учащимися в тетрадях, а учителем - на доске в виде опорного конспекта в схемах:

Учитель. А сейчас я предлагаю посовещаться между собой и выбрать каждой группе дальнейший ход работы: заниматься исследованием (2 группы) или заниматься аналитикой (2 группы). Одна группа будет экспертом: оценивать работу групп по листу самоконтроля вместе с учителем. (Учащиеся советуются между собой и выбирают себе табличку под названием «Аналитики», «Исследователи», «Эксперты»).

«Аналитики» (2 группы) получают задание по карточкам (1,2 - задачи обязательно, а остальные по выбору)

«Исследователи»: 1 группа получают задание №1; 2 группа - задание №2. (Задания прилагаются).

«Эксперты» совместно с учителем обсуждают возможные варианты решения задач «Аналитиков» и исследовательские проекты группы «Исследователи».

Задания по карточкам:

1. Вес фарфорового изделия в воздухе равен 23Н, а в воде 13Н. Определите плотность фарфора.

2. Какой силой можно удержать в воде стальной рельс объемом 0,7м³?

3. В сосуде с водой плавает кусок льда, в котором находится пузырек воздуха. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед растает.

(Ответ: не изменится)

4. В небольшом бассейне плавает лодка. Как изменится уровень воды в бассейне, если лежащий на дне лодки камень бросили в воду.

(Ответ: понизится)

5. В небольшом бассейне плавает полузатопленная лодка, причем уровень воды в лодке совпадает с уровнем воды в бассейне. Из лодки зачерпнули ведро воды и вылили в бассейн. Где после этого выше уровень воды - в лодке или в бассейне? Как изменился уровень воды в бассейне?

(Ответ: в бассейне; не изменится)

6. В большом сосуде на поверхности воды плавает стальная кастрюля. Изменится ли уровень воды в сосуде, если кастрюлю утопить.

(Ответ: уменьшится)

7. В сосуде с водой плавает шар, наполовину погрузившись в воду. Изменится ли глубина погружения шара, если этот сосуд с шаром перенести на планету, где сила тяжести в два раза больше, чем на Земле?

(Ответ: не изменится)

Задание №1:

Подвесьте к крючку динамометра чугунный цилиндр и опускайте его в воду постепенно: сначала на 1/4 объема (объем пропорционален высоте цилиндра), затем на 1/3 и т.д. Каждый раз вычисляйте архимедову силу, а результаты заносите в таблицу.

Архимедова сила в зависимости от погруженной в жидкость части объема тела

Часть объема тела, погруженная в воду

1/4

1/3

1/2

2/3

3/4

1

Сформулируйте и запишите выводы.

Проведите опыты по обобщенному плану:

1. Сформулируйте (уясните) цели исследования.

2. Выдвиньте и обоснуйте гипотезу, на основе которой могут быть достигнуты эти цели.

3. Продумайте проект экспериментальной установки, сконструируйте ее (опишите).

4. Определите порядок проведения эксперимента.

5. Проведите эксперимент, выполните необходимые наблюдения и измерения.

6. Произведите обработку результатов измерений.

7. Проанализируйте полученные результаты, сформулируйте выводы.

Задание №2:

1. Ознакомьтесь с экспериментальными (творческими) заданиями. Выберите одно из них.

2. Подберите необходимые приборы и материалы.

3. Продумайте и оформите порядок выполнения работы.

4. Выполните работу.

5. Проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод.

Экспериментальные задания (на выбор):

• Пробирка с кусочком пластилина внутри плавает в жидкости. Изменится ли глубина погружения пробирки, если из нее вынуть пластилин и прикрепить его ко дну пробирки снаружи?

• В сосуде с водой плавает кусочек льда, внутри которого находится кусочек свинца. Что будет с уровнем воды после таяния льда?

• В сосуде с водой плавает кусочек льда, внутри которого находится кусочек пробки. Что станет с уровнем воды после таяния льда?

• На одной чаше весов стоит сосуд с водой, а на другой - штатив на котором подвешен груз. Чаши весов уравновешены (см. рис. а). Штатив поворачивают так, чтобы подвешенный на нем груз оказался целиком погруженным в воду (рис. б). Определите вес гири, которую надо дополнительно положить на чашу весов со штативом для того, чтобы восстановить равновесие весов.

а) б)

Учитель. У каждой группы есть лист самоконтроля. Ответьте на вопросы и вместе с выполненными заданиями сдайте «Экспертной» группе. Они подведут итог выполненной работы по баллам.

Лист самоконтроля

• Укажите, от каких из указанных факторов сила Архимеда, действующая на тело, целиком погруженное в жидкость или газ, не зависит: а) род жидкости; б) объем тела; в) форма тела.

• Одинакова ли выталкивающая сила, с которой жидкость действует на погруженные в нее стальной шарик и стальную пластину одной и той же массы?

• Какое заключение можно сделать о величине архимедовой силы на Луне, где сила тяжести в шесть раз меньше, чем на Земле?

Учитель. Инструктаж по домашнему заданию (Повторение основ):

Напишите около каждого из нижеследующих утверждений имя ученого (Архимед, Б.Паскаль, Г.Галилей или Э.Торричелли), которому принадлежит указанный результат исследования:

• Открыл законы падения тел и существование явления инерции…

• Установил, что давление, оказываемое на жидкость или газ, передается по всем направлениям одинаково…

• Первым измерил атмосферное давление…

• Выяснил, что на тело, находящееся в жидкости или газе, действует выталкивающая сила…

(Эти задания написаны на доске).

По желанию можете прочитать из материала для дополнительного чтения «Легенда об Архимеде».

Обобщение результатов. Подведение итогов.

Для оценивания работ учащихся можно предложить рейтинговую систему

Рейтинговая карта прилагается