Завантажити конспект уроку
Завантажити презентацію
Урок № _____ Дата _________
Тема: Виштовхувальна сила. Закон Архімеда. Умови плавання тіл.
Дидактична мета уроку: дати знання про існування виштовхувальної сили і пояснити її походження. Навчити застосовувати одержані знання для пояснення явищ, пов’язаних із зануренням твердого тіла в рідину чи газ.
Розвивальна мета уроку: з метою розгляду наукового світогляду учнів показати роль фізичного експерименту в фізиці.
Виховна мета уроку: ознайомити учнів із практичним застосуванням закону в техніці й для підвищення інтересу до досліджуваного матеріалу, розкрити роль Архімеда у фізиці.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу. Урок-пошук.
Обладнання: картки із завданнями, склянки з водою, вантажі, пружина, динамометри, олівець, відерко Архімеда м’яч, прозора посудина з водою, склянки з олією і водою, важіль, металеві циліндри, картоплини різного розміру, мензурка з водою, скляні пробірки, скляна трубка, відливна посудина.
Технічні засоби: комп`ютер, мультимедійний проектор, екран, презентація.
Епіграф: «Ми зобов’язані Архімеду фундаментом вчення про рівновагу рідин».
Ж.Лагранж.
Структура уроку
І Організаційна частина:
1.1 Мотивація навчальної діяльності.
ІІ Актуалізація опорних знань учнів:
2.1 Вхідне тестування.
ІІІ Вивчення нового матеріалу:
3.1 Створення проблемної ситуації.
3.2 Конкурс дослідників.
3.3 Причини виникнення виштовхувальної сили (вивід формули).
ІV Закріплення нового матеріалу:
4.1 Конкурс знавців.
4.2 Тимчасова самостійна робота з вибором правильної відповіді.
4.3 Конкурс практиків.
V Підсумки уроку:
5.1 Оголошення оцінок.
5.2 Запис домашнього завдання.
ХІД УРОКУ.
І Організаційна частина.
1.1 Мотивація навчальної діяльності
Людина здавна намагалася пояснити природу різних природних явищ. Поглянувши навколо себе, вона міркувала, намагалася розв’язати загадки, які перед нею ставила природа. Ви кожного дня зіштовхуєтесь з різними природними явищами і у багатьох випадках можете сказати як вони закінчаться.
Але явище яке ми сьогодні будемо вивчати, ви знаєте і спостерігали багато разів.
Ми вже вивчили, що тверді тіла взаємодіють між собою. Наслідком такої взаємодії є або зміна швидкості цих тіл, або їх деформація. Взаємодіють між собою тверді тіла і гази. Повітря тисне на поверхню Землі і на всі тіла, що знаходяться на ній. А про взаємодію яких тіл ми ще не згадували? Вірно про взаємодію твердих тіл і рідин. Що ж нам хотілося б дізнатися про взаємодію таких тіл?
Наприклад купаючись в річці або в морі, можна легко піднімати й пересувати по дну дуже важкі камені - такі, які не вдається можемо підняти на суші; те саме явище спостерігається, коли з яких-небудь причин викинутим на березі виявляється кит - поза водного середовища тварина не може пересуватися - його вага перевершує можливості його м'язової системи. У той же час легкі тіла пручаються зануренню у воду: щоб втопити м'яч розміром з невеликий кавун потрібно і сила, і спритність; занурити м'яч діаметром півметра швидше за все не вдасться. Інтуїтивно ясно, що відповідь на питання - чому тіло плаває (а інше - тоне), тісно пов'язаний з дією рідини на занурене в неї тіло; можна задовольнятися відповіддю, що легкі тіла плавають, а важкі – тонуть, але сьогодні ми спробуємо пояснити всі ці явища з точки зору фізичних законів.
Що це за сила така цікава? Яке її походження? Від чого вона залежить? Хто вперше пояснив існування цієї сили? Яке її застосування в житті? На всі ці запитання ми дамо відповідь сьогодні на уроці!
Тому записали в зошит тему нашого уроку. (слайд )
ІІ Вхідне тестування
(Додаток 1)
Отже сьогодні у нас буде урок-дослідження. На основі спостережень аналізів і висновків ми зможемо отримати знання які одержимо в результаті спільного дослідження всіх учнів. Працювати будемо по групам. Кожна виконує своє завдання яке сформульоване на картці ( додаток 1)
ІІІ Вивчення нового матеріалу.
3.1 Створення проблемної ситуації
Ви знаєте, що під водою порівняно легко можна підняти досить важкі предмети, які в повітрі підняти неможливо. Гумова куля, наповнена легким газом, якщо її випустити з рук, може високо полетіти.
Дослід1 (демонструє вчитель). Якщо занурити у воду м’яч і випустити там його з рук, він спливає. Чому? Зануримо тепер у цю ж рідину циліндр. Тіло потонуло. Чи діє сила в цьому разі? Підвісимо тепер цей же циліндр до пружини, спостерігаємо її розтяг. Потім зануримо його у воду, виявляємо скорочення пружини. (Забираємо воду і показуємо,що таке саме скорочення пружини можна дістати діючи на це тіло знизу вгору.) Чому? Подіяла сила, яка виштовхнула м’яч з рідини. В фізиці її так і називають виштовхувальною силою FА.
Дослід 2 (демонструє вчитель). До коромисла терезів підвісити два однакових за об’ємом і масою циліндри, і терези зрівноважити. Чи порушиться рівновага терезів, якщо одночасно один циліндр занурити у воду, а другий – в олію? Так ми підійшли до наступного конкурсу:
3.2 Конкурс дослідників
Не забувайте дотримуватися правил техніки безпеки при роботі з динамометром, скляним посудом, рідинами. Будьте охайними та уважними. (слайд ) (Завдання на картках)
Експеримент №1
Дослід 1. Мета: на досліді виявити виштовхувальну силу, що діє на занурений в рідину циліндр, визначити цю силу та з’ясувати, як вона залежить від маси речовини.
Група 1.
1 Визначити вагу меншого тіла в повітрі Р1.
2 Визначити вагу меншого тіла в рідині Р2.
3 Обчислити значення Fв=Р1-Р2.
Група 2.
1 Визначити вагу середнього тіла в повітрі Р1.
2 Визначити вагу середнього тіла в рідині Р2.
3 Обчислити значення Fв=Р1-Р2.
Група 3.
1 Визначте вагу більшого тіла в повітрі Р3.
2 Визначте вагу більшого тіла в рідині Р4.
3 Обчислити значення: Fв=Р3-Р4.
Дослід 2. Мета: на досліді виявити виштовхувальну силу, що діє на занурене в рідину тіло, визначити цю силу та з’ясувати, як вона залежить від об’єму зануреного тіла (картоплин різного розміру). (слайд)
Група 1.
1 Визначити вагу меншого тіла в повітрі Р1.
2 Визначити вагу меншого тіла в рідині Р2.
3 Обчислити значення Fв=Р1-Р2.
Група 2.
1 Визначити вагу середнього тіла в повітрі Р1.
2 Визначити вагу середнього тіла в рідині Р2.
3 Обчислити значення Fв=Р1-Р2.
Група 3.
1 Визначте вагу більшого тіла в повітрі Р3.
2 Визначте вагу більшого тіла в рідині Р4.
3 Обчислити значення: Fв=Р3-Р4.
Порівняйте значення виштовхувальних сил та зробіть висновок.
Висновок (записати в зошит): виштовхувальна сила залежить від об`єму зануреної частини тіла. Чим більший об’єм, тим більша виштовхувальна сила.
Дослід 3. Мета: на досліді виявити виштовхувальну силу, що діє на занурений в рідину циліндр, визначити цю силу та з’ясувати, як вона залежить від густини рідини. (слайд)
Група 1.
1 Визначити вагу тіла в повітрі Р1.
2 Визначити вагу тіла у воді Р2.
3 Обчислити значення сили, користуючись виразом: Fв=Р1-Р2
Група 2.
1 Визначити вагу тіла в олії Р3.
2 Обчислити значення сили, користуючись виразом: Fв=Р1-Р3
3 Порівняйте значення виштовхувальних сил та зробіть висновок.
Група 3.
1 Визначити вагу тіла в солоній воді Р3.
2 Обчислити значення сили, користуючись виразом: Fв=Р1-Р3
3 Порівняйте значення виштовхувальних сил та зробіть висновок.
Висновок (записати в зошит):виштовхувальна сила залежить від густини рідини, в яку занурюють тіло. Чим більша ця густина, тим більша виштовхувальна сила. (слайд)
Виконуючи наступний дослід встановимо ще одну залежність.
Дослід 3. До коромисла терезів підвісити два тіла однакової маси, але різного об’єму, і терези зрівноважити. Чи порушиться рівновага терезів, якщо ці тіла одночасно занурити у воду?
Експеримент №2
Виштовхувальну силу ще будемо називати архімедовою, на честь давньогрецького вченого Архімеда,що жив в ІІІ ст.. до н. е. і вперше розрахував величину цієї сили. (слайд)
Перегляд мультиплікаційного фільму про Архімеда (слайд)
3.3 Причини виникнення виштовхувальної сили. (слайд)
На всі тіла, занурені в рідину діє Fв, і на ті що плавають і на ті, що тонуть. З’ясуємо причину виникнення цієї сили. Обчислимо значення Fв для кубика, зануреного в рідину. Сили, з якими вода діє на бічні грані бруска, будуть рівні й зрівноважують одна одну. Під дією цих сил тіло тільки стискається. А сили, що діють на верхню і на нижню грані, неоднакові. На верхню грань тисне зверху із силою F1 стовп рідини висотою h1.На рівні нижньої грані тіла тиск створює стовп рідини висотою h2. Але h2 > h1, слідує F2 > F1. Тому тіло виштовхується з рідини із силою:
Так, як ; ; – об’єм кубика
Тоді
Отже виштовхувальна сила виникає внаслідок того, що тиск рідини на різні ділянки поверхні неоднаковий.
Закон Архімеда (слайд): на тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, що напрямлена вертикально вгору і дорівнює вазі рідини або газу в об’ємі зануреної частини тіла.
У невагомості ваговий тиск рідини відсутній, тиск рідини в усіх точках однаковий. Тому в умовах невагомості ця сила не діє.
Дослід 4 (демонструє вчитель). Взяти спеціальний прилад-відерце Архімеда. До пружини підвішують відерце, а до нього - циліндр. Стрілку-покажчик на пружині встановлюють проти самого покажчика на штативі. Увагу учнів фіксують на таких моментах:
ємкість відерця дорівнює об’єму циліндра;
при зануренні тіла в рідину пружина скорочується, стрілка-покажчик на пружині піднімається вгору;
занурене тіло витісняє у відливну посудину деякий об’єм рідини. Цей об’єм води дорівнює об’єму тіла. Потім витіснену тілом воду виливають з відливної посудини у відерце. Відерце заповнюється водою, при цьому пружина розтягується до початкової довжини; стрілки-покажчики на пружині і штативі знову збігаються.
III Ось ми й закінчили пошук відповідей на поставлені на початку уроку запитання. До яких висновків ми дійшли після проведення експериментів та аналізу їх результатів.
1. На занурене в рідину або газ тіло діє виштовхувальна сила напрямлена вгору.
- Знаємо способи визначення цієї сили
- Знаємо, що виштовхувальна сила залежить від густини рідини і об'єму тіла і не залежить від глибини занурення, густини тіла, форми тіла.
- Знаємо формулу, за якою можна визначити виштовхувальну силу.
Історична довідка. (Слайд)
Дію рідини на занурене в неї тіло ґрунтовно дослідив давньогрецький учений Архімед. Тому виштовхувальну силу, що діє з боку рідини на занурене в цю рідину тіло, назвали архімедовою силою або силою Архімеда. Жив Архімед у місті Сіракузи у 287-212 рр. до н.е. Вивчав умови рівноваги тіл. Про його геніальність складено легенди. Сам факт відкриття дії архімедової сили пов'язують із застосуванням у природі та техніці.
Давайте звернемось до практичної сторони нашого завдання. У вас на столах стоять мензурки з водою і тіла, що виготовлено з речовини з густиною яких ви робили обчислення.
 Отже робимо висновок (аналіз ситуації):
P < Fa рівнодійна цих сил напрямлена вгору – тіло спливає,
P = Fa рівнодійна сил дорівнює нулю – тіло плаває на певній глибині,
P > Fa рівнодійна напрямлена вниз – тіло тоне.
З іншого боку в залежності від порівняння густин тіла та рідини, тіло може по різному себе поводити:
ρтіла < ρрідини тіло спливає,
ρтіла = ρрідини тіло плаває на певній глибині,
ρтіла > ρрідини тіло тоне.
Двоє різних тіл беремо, в рідину їх покладемо.
Тут же випливе одне, друге вмить піде на дно.
В нас та сама рідина, в чому справа – хто це зна?
Діти звертаються до таблиці густин і наводять приклади речовин
- які будуть тонути у воді?
- виштовхуватись у повітрі?
- на які тіла буде діяти виштовхувальна сила у ртуті?
Проведемо наступне дослідження:
Кожна група вибирає речовину за місцем її
розташування
- лід,
- корок
- сталь.
Вказати в якій послідовності розташовуються рідини:
вода,
Завдання на випередження
Мініпроекти
Архимедова сила
в природі та техніці
«Біологи»
«Бослідники»
«Мандрівники»
«Загадки природи»
Небезпечний айсберг. Ви знаєте, що Антарктида вкрита товстим шаром льоду, від якого відриваються великі уламки – айсберги. А чим небезпечні айсберги? (Учні висловлюють свої думки.)
 Fa = P
ρводи vпідводна g = ρльоду vзагальна g
ρводи vпідводна = ρльоду vзагальна
1000 vпідводна = 900 vзагальна
vпідводна = 0,9 vзагальна
Ми бачимо, що основна частина айсбергу знаходиться під водою – ось чому айсберги такі небезпечні.
Підсумкове тестування. (Додаток 2)
Розв’язування задач (Додаток 3)
5. Підсумки уроку.
Інтерактивна вправа «Мікрофон» діти задають запитання і дають відповіді про те, що вони нового дізнались на уроці.
IV. Рефлексія.
Послухайте загадку.
Хто скажіть, придумав штуку:
У відро зануриш руку, -
Стане легкою вона,
Наче квітка весняна?
І води відро з криниці
Вилітає наче птиця,
А в повітрі, ох, важке,
Відгадайте, що ж таке?
Отже на занурену руку діє Архімедові сила, яка виштовхує її з води, а чи не підказує нам загадка спосіб визначення Р ? Дослідники ви чудові, а я хотіла б почути відповідь на таке запитання: "Від чого залежить, а від чого не залежить архімедова сила?» Повернемось до нашої загадки. Якими поетичними словами описане фізичне явище: занурена рука легка,, неначе квітка весняна, відро води з криниці вилітає, наче птиця. Як глибоко і детально треба знати фізичне явище, щоб так чудово викласти його властивості у вигляді поезії.
V. Домашнє завдання.
Опрацювати §30, 31 самостійно §32
Підготуватись Л. Р.№8
Виконати завдання. №232, 238, 252, 255.
Підготувати Презентацію, повідомлення, реферат. (Теми в зошиті)
| 
Головна 
