Урок физики в 7 классе на тему «Плавание тел»

Урок физики в 7 классе

на тему
«Плавание тел»

Цели урока:

Добиться усвоения учащимися условий плавания тел на основе изученного понятия об архимедовой силе.
Развивать наблюдательность, логическое мышление, творческую активность.
Воспитывать чувство коллективизма.

Методы обучения: Беседа. Фронтальные опыты. Логические выводы и интуитивные догадки школьников. Записи на доске, в тетрадях и дневниках.

Оборудование: проектор, презентация.

Лабораторное:

Три одинаковых по объему тела, но из разного материала.
Наборы оборудования: - 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).

- два сосуда (с водой и с маслом), деревянный и пенопластовый кубики.

- мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).

- сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.

- сосуд с водой и кусок пластилина.

Ход урока.

1. Организационный момент.

Приветствие.
Отметить отсутствующих.

2. Постановка цели урока.

(на слайде высказывания И. Канта и А.С. Пушкина)

- Девизом нашего урока могут служить слова известных людей

И. Канта и А.С. Пушкина:

«Без сомнения, все наше знание начинается с опыта»

«О, сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух

И опыт, сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг,

И случай, бог изобретатель».

Разминка (слайды).

№1. Сгруппируйте понятия по общему признаку. Назовите группу.

давление стекло Ньютон стол

карандаш Паскаль вода температура

кислород Кельвин сталь плотность

Торричелли шарик сила стакан

№2. Исключите лишнее понятие.

ЛИНЕЙКА МЕНЗУРКА ДИНАМОМЕТР ГРАДУСНИК

№3. Расположите понятия от общего к частному.

ВОДА СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА ЖИДКОСТЬ

4.Актуализация знаний (фронтальный опрос).

- На предыдущих уроках мы познакомились с действием жидкости на тела, погруженные в неё. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?

Уч: Архимедова сила.

Учит: Куда направлена эта сила?

Уч: Она направлена вертикально вверх.

Учит: Чему равна сила, действующая на тело, погруженное в жидкость?

Уч: F_А=р_жgV_Т,

Учит: А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила?

Уч: Тогда для подсчета архимедовой силы надо использовать формулу F_A= _жg V, где V – объем той части тела, которая погружена в жидкость.

Учит: Какими способами можно на опыте определить архимедову силу?

Уч: можно взвесить жидкость, вытесненную телом, её 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.

Учит: От каких величин зависит выталкивающая сила, а от каких не зависит? (уч-ся высказывают предположения).

5. Постановка проблемы (слайд и демонстрация опыта).

- Имеется сосуд с водой и три шарика одинакового объема, но изготовленные из разных веществ: металлический, пластмассовый и резиновый. Выдвинете гипотезу о том, что произойдет с шариками, если их опустить в воду, и обоснуйте ее.

6. Проверка гипотезы (Изучение нового материала).

Учит: 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”.

- Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опыта. Каждая группа получит своё задание. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел. На выполнение задания вам даётся 7 минут. Все результаты записывайте в тетрадь. Если возникнут вопросы, поднимите руку.

(Ребята получают карточки с заданиями и оборудование для их выполнения - 5 вариантов. Варианты заданий не одинаковы по уровню трудности: первое – наиболее простое, четвертое и пятое самые сложные. Они даются соответственно уровню подготовки.)

Первый вариант: понаблюдать, 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.

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 используется 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 потребуются сосуд с водой и кусок пластилина.

(Пока учащиеся выполняют задания, наблюдаю за их работой, оказываю необходимую помощь. Поскольку ответы ребят будут использоваться при изложении нового материала, намечаю, в какой последовательности они будут отчитываться.)

Учит: Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов.

- (1группа). Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут.

(Отвечают в основном ребята, выполнявшие задания первого варианта. Один из них называет те тела, который тонут в воде, другой – тела, которые плавают, третий сравнивает плотности тел каждой группы с плотностью воды. После этого все вместе делают вывод.)

- Уч-к: 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 мы пока оставим открытым, а несколько позже вернемся к нему.

- (2 группа). 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?

- Уч: Глубина погружений тел разная. Пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду.

- Учит: Что можно сказать о глубине погружения деревянного бруска, плавающего на поверхности воды, масла?

- Уч: В масле брусок погружался глубже, чем в воде.

- Учит: Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела. Запишем этот вывод.

- (4 группа). 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?

Уч: Они тонут в воде.

Учит: А у ребят 4-й группы картофелина в воде плавает. В чем же дело?

Уч: Чтобы заставить картофелину плавать, я насыпал в воду больше соли.

Учит: Что же произошло?

Уч: У соленой воды увеличилась плотность и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла и архимедова сила стала больше.

- (5 группа). Правильно. А у ребят, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?

Уч: Я сделал из пластилина лодочку. Она имеет большой объем и поэтому плавает.

Учит: Наверно не просто большой, а больший, чем у куска пластилина.

Уч: А мы сделали из пластилина коробочку, она тоже плавает.

Учит: А она почему плавает?

Уч: У нее тоже больше объем, чем у куска пластилина.

- (3 группа). 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?

Уч: Мы погружали в воду две пробирки с песком – одна легче, другая тяжелее, - и обе они плавали в воде. Мы определили, что архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести.

Учит: Молодцы. Значит, если тело плавает, то F_A= F_тяж. (записываю на доске). А если тело тонет в жидкости?

Уч: Тогда сила тяжести больше архимедовой силы.

Учит: А если тело всплывает?

Уч: Значит, архимедова сила больше силы тяжести.

7. Обобщение (слайд с таблицей).

- Итак, получили условие плавания тел: то F_A= F_тяж. Но его можно записать еще через плотность тела и плотность жидкости, т. к. обе силы зависят от них (записываю на доске вывод). Значит, условия тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества (смотрим слайд с таблицей, после чего раздать таблицу с условиями плавания тел)

- Теперь, зная условия плавания тел, вы сможете объяснить смысл некоторых пословиц и поговорок народов мира. (Слайд)

8. Применение (слайды).

- Где в технике учитываются эти условия?

- При постройке кораблей. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.

- Металлические корабли тоже плавают, а ведь куски стали тонут в воде. С ними поступают так, как мы поступили с пластилином: увеличивают объем, архимедова сила становится больше, и они плавают. Еще делают понтоны и подводные лодки.

- Итак, в судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу. А зависимость условий плавания тел с изменением плотности жидкости используется при переходе из моря в реку судов, т.к. меняется глубина погружения.

- Так и плотность живых организмов, населяющих водную среду, мало отличается от плотности воды, то их вес уравновешивается архимедовой силой. Поэтому водные животные не нуждаются в прочных массивных скелетах, а стволы водных растений эластичны. Рыбы имеют плавательный пузырь. Рыба с помощью мышц опускается на дно, давление воды увеличивается, пузырь сжимается, объём тела рыбы уменьшается и она плавает на глубине.

- Плавать так же можно не только в жидкости, но и в воздухе, потому что в воздухе тоже действует выталкивающая сила. На этом основано воздухоплавание. Но об этих вопросах мы поговорим с вами более подробно на следующем уроке.

9. В качестве итога урока я предлагаю вам оценить свою деятельность на сегодняшнем уроке, ответив на три вопроса. (Слайд)

10. Закрепление (если останется время).

1.Задача: сила тяжести, действующая на закрытый металлический контейнер с грузом, равна 10 000 Н, объём контейнера 1,5 м³. Всплывёт он или утонет, если его опустить в воду?

(задачу у доски решает уч-ся

Дано: Решение:

p_в=1000кг/м³ F_А=p_жg V_т

Fт=10 000 Н F_А=1000кг/м³9,8 Н/кг1,5 м³=15000 Н

V=1,5 м³т.к. F_А больше F_т, то

F_А-? тело всплывет )

2.Задача: закрытая пластиковая бутылка объёмом 1,6 л с некоторым количеством воды весит 12 Н. всплывёт она или утонет, если её полностью погрузить а) в воду, б) в керосин?

(задачу у доски решает уч-ся

Дано: Решение:

V=1,6*10^-3 м³ а)p_ж=1000кг/м³