Пащенко Ирина Валентиновна, МБОУ СОШ № 30, г. Иркутск

Тема: Архимедова сила.

Класс - 7

Цель:

1. Сформировать понятие об архимедовой силе, совместно с обучающимися вывести формулу, выражающую зависимость этой силы от плотности жидкости (газа) и объема тела, на основе закона Паскаля.

2. В целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического эксперимента в физике.

3. Познакомить учащихся с практическими применениями закона в технике и для повышения интереса к изучаемому материалу осветить роль Архимеда в физике.

Продолжить:

1. воспитание отношения к физике, как к интересной и необходимой науке о мире, частью которого являемся мы;

2. воспитывать у учащихся умение слушать ответ товарища;

3. формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради.

4. формирование умения высказывать умозаключения;

5. развитие самостоятельности в суждениях;

6. развитие логического мышления и внимание; формировать умение решать качественные задачи; развивать самостоятельность работе

Оборудование:

1. Сосуд с пресной водой и сосуд с насыщенным солевым раствором

2. Динамометр

3. Мяч небольших размеров

4. Небольшой аквариум

5. Алюминиевый цилиндр

Для фронтального опыта:

1. Мензурка (15 шт.)

2. Вода в стакане (15 шт.)

3. Динамометр (15 шт.)

4. Штатив с муфтой и лапкой (15 шт.)

Ход урока

“Кто овладел творениями Архимеда, будет
меньше удивляться открытиям самых
великих людей нашего времени”

Лейбниц

Вводное слово учителя:

Мы в нашей жизни часто сталкиваемся с законом Архимеда: наблюдаем, как плавают рыбки, видим передвижение по реке лодок, пароходов, любим сами плавать, наблюдаем, как в воздухе летают воздушные шары. Сегодня мы с вами еще раз поговорим о законе Архимеда, о том, как он был открыт и как проявляется.

Повторение.

Фронтальный опрос:

1). Как распространяется давление внутри жидкости?

2). Чем объясняется увеличение давления жидкости с глубиной?

3). Как распределяется давление в жидкости на одном и том же уровне?

4). Какие силы действуют на тело, погруженное в жидкость?

Заполните таблицу:

Величина

Обозначение

Формула

Единицы измерения

Прибор

1. Объем

V

V= S h= абс

м³

мензурка, линейка

2. Масса

m

m = V

кг

весы

3. Вес

P

P = mg

H

динамометр

4. Давление в жидкостях

р

р=gh

Па

манометр

Новая тема:

Вода - самое удивительное вещество! Одна из основных составляющих жизни. Тончайшим слоем покрывает она 2/3 поверхности земного шара, разделяя континенты. Вода присутствует и в атмосфере в виде пара и мельчайших капелек, из которых состоят дождевые облака. Круговорот воды в природе - это могучие реки Сибири и хрустальные звенящие весенние ручейки, это дожди, ливни, снегопады, утренние туманы и капельки росы на зеленой траве.

Изучая химию, биологию, географию, физику, вы будете знакомиться со свойствами воды и не раз поразитесь тому, насколько тесно и неожиданно связана наша жизнь с водой. Сегодня вы познакомитесь подробно с одним из свойств воды.

Проведем опыт № 1 “Удивительная картошка”.

Возьмем стеклянную банку с чистой водой. Опустим в нее сырую картофелину. Она сразу тонет. Возьмем вторую банку с насыщенным раствором соли и начнем подливать соленую воду в первую банку. В какой-то момент картофелина начнет всплывать вверх. Почему?

Вывод: соленая вода имеет большую плотность, чем картофель, поэтому картофель плавает в соленой воде, а чистая вода имеет меньшую плотность, поэтому картофель тонет.

Опыт № 2 Погружаем мяч полностью в воду и быстро убираем руку. Мяч «выпрыгивает» из воды.

Учитель: Почему мяч всплыл на поверхность воды?

Ученик: На мяч подействовала сила.

Учитель: Совершенно верно: подействовала сила, которая вытолкнула мяч из воды. Назовем ее выталкивающая сила.

Опустим в тот же аквариум алюминиевый цилиндр. Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае?

Фронтальный опыт

Подумайте, как с помощью приборов, которые находятся у вас на столах, проверить действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр?

Опыт: Подвесим тело к пружине динамометра. Заметим его показание, затем опускаем тело в воду и видим, что показания динамометра уменьшились.

Сделаем вывод: На любые тела, погруженные в воду, действует выталкивающая сила. Посмотрите на чертеж

р снизу > р сверху

h2 > h1

р3 = р4

Fa= (р снизу – р сверху) · S

Fa=(ρgh1- ρgh2) · S

Fa=ρжg(h1 - h2) · S

Fa= ρжgV – закон Архимеда.

Какая зависимость силы Архимеда от плотности жидкости и объема тела?

1. Чем больше плотность жидкости – тем больше сила Архимеда.

2. Чем больше объём тела, тем больше сила Архимеда.

Каждый из нас, в своей жизни, наблюдал явления, которые указывают на существование выталкивающей силы. Посмотрим еще раз.

На равноплечном рычаге уравновесили в воздухе 2 груза (металлический и фарфоровый). Подставим один из сосудов, заполненных H₂O, под металлический груз. Почему нарушается равновесие?

Ответ: На груз, погруженный в воду, действует выталкивающая сила.

Опыт 4: То же самое проделать со вторым грузом. Почему нарушается равновесие?

Ответ: равновесие нарушается, т.к. на другой груз действует выталкивающая сила.

Опыт 5: К обоим грузам поднести сосуды с H₂O.

Почему нарушается равновесие уравновешенного в воздухе рычага с грузами одинакового веса, но различного объема, помещенными в жидкость?

Ответ: На тела действуют различные выталкивающие силы.

Почему? От чего они зависят?

Ответ: Архимедова сила зависит от объема тела (или части тела), погруженного в жидкость

Опыт 6: С ведерком Архимеда (с двумя жидкостями). V_ц=V_{ж в ведерке}

Вывод? (беседа) Выталкивающая сила равна весу воды в объеме погруженного тела.

Закон Архимеда:

Тело, погруженное в жидкость (или газ), выталкивается вверх с силой, равной весу этой жидкости (или газа) в объеме тела или погруженной его части

Математическая запись закона Архимеда: F_A=_жgV= m ж g

Выталкивающая (Архимедова) сила

Зависит от:

Не зависит от:

От объёма, погружённой в жидкость, части тела.

От глубины погружения.

От плотности жидкости, в которую погружено тело.

От веса тела.

Предание донесло до нас курьезный эпизод из жизни Архимеда, связанный с открытием закона о погружении тел в жидкости. Как Архимед пришел к своему закону? Кто подтолкнул его?

Архимед и корона

Правитель Сиракуз, пожелав пожертвовать в один из храмов золотую корону, попросил мастера изготовить ее и передал ему необходимое для этого золото. В назначенный срок мастер принес корону. Правитель Сиракуз был доволен: вес короны соответствовал количеству материала. Но позже стали ходить слухи, что мастер похитил часть золота и заменил его серебром. Правитель, рассерженный обманом, попросил Архимеда придумать способ обнаружить подмену.

Занятый этим вопросом, Архимед пришел однажды в баню, и войдя в ванну, заметил, что количество воды, выливающейся из ванны соответствует глубине погружения тела. Сообразив причину явления, он не остался в ванной, а радостно побежал домой с криками: «Эврика! Эврика!» , что по-гречески означает «Нашел!»

Исходя из своего открытия он взял два куска того же веса, как корона, один из золота, другой из серебра. Наполнив глубокий сосуд доверху, он погрузил в него серебряный кусок. Вода вытекла в количестве равном объему серебряного куска. Вынув кусок, он дополнил сосуд тем количеством воды, которое из него вылилось, измеряя доливаемую воду, пока сосуд вновь не наполнился до краев. Так, он нашел, какой вес серебра соответствовал определенному объему воды. После этого он опустил в тот же наполненный сосуд кусок золота, и когда дополнил вытесненную воду, то нашел из измерений, что ее вытекло меньше настолько, насколько кусок золота имеет меньший объем, чем кусок серебра того же веса. Когда он еще раз наполнил сосуд и погрузил в него корону, то нашел, что воды вытекло больше, чем при погружении куска золота, с помощью этого избытка он вычислил примесь серебра к золоту, обнаружив, таким образом, обман мастера.

Я.И. Перельмана "Знаете ли вы физику?"

3. Закрепление.

1. Определите, чему равна выталкивающая сила

2. Стеклянное (№1) и стальное (№2) тела одинакового объема опущены в воду. Одинаковые ли выталкивающие силы действуют на них?

3. Одинаковые ли выталкивающие силы будут действовать на данное тело в жидкости при погружении его на разную глубину?

4. Одинаковые шары подвешены к коромыслу весов. В каком случае равновесие нарушится?

5. Собака легко перетаскивает утопающего в воде, однако, на берегу она не может сдвинуть его с места? Почему?

6. Ходить по берегу, усеянному галькой, босыми ногами больно. А в воде, погрузившись глубже пояса, ходить по мелким камням не больно. Почему?

7. Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой. Даже стоя по пояс в воде, он легко поднимал одной левой массу в 1000 кг. Правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть правдой эти рассказы? (Да, если объем тела больше).

8. Генерал нырнул в жидкость солдатиком и подвергся действию выталкивающих сил. Можно ли утверждать, что жидкость вытолкала генерала в шею. (Нет. Жидкость толкала генерала в подметки).

Решите задачи.

1). Алюминиевый и медный бруски имеют одинаковые массы. Какой из них легче поднять в воде?

2). Вес жидкости, налитой в сосуд, равен 3 Н. В жидкость погружают тело. Может ли архимедова сила, действующая на тело равняться 10 Н.

3). Чему равна архимедова сила, действующая в воде на полностью погруженный медный брусок массой 890 г?

4). Алюминиевый цилиндр объемом 0,4 дм³ подвешен к динамометру. Что показывает динамометр, если цилиндр находится в воде?

5). Когда подвешенный к динамометру сплошной груз опускают в воду, динамометр показывает Р₁ = 34 Н, а когда груз опускают в керосин, динамометр показывает Р₂ = 38 Н. Какова масса и плотность груза.

4. Домашнее задание §49, упр.32; подготовка к Лабораторной работе № 7 «Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело»