Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Действие жидкости и газа на погруженное в них тело (7-й класс)

Конспект урока по физике в 7 классе.

Тема: Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.

Тип урока : комбинированный.

Цели урока:

образовательная: ознакомление школьников с новыми физическими явлением - действие жидкости на погруженное в нее тело; установление, от каких факторов зависит выталкивающая сила, от каких не зависит;

воспитательная: формирование познавательного интереса к физике; воспитание толерантного отношения друг к другу;

развивающая: формирование интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, систематизировать знания.

Задачи:

Формирование знаний о выталкивающей силе, умений применять полученные знания для решения качественных задач

Развитие исследовательских умений: ставить цели, наблюдать, анализировать, делать выводы

Формирование коммуникативных умений: взаимодействовать в паре, группе, высказывать свою точку зрения

Развитие рефлексивных умений: осуществлять самооценку, соотносить уровень своих знаний с требованиями программы.

обучение навыкам самостоятельного получения новых знаний;

формирование сознательной деятельности обучающихся при изучении нового материала;

формирование умения наблюдать, анализировать, делать выводы;

формирование навыков сотрудничества в процессе совместного познания.

Планируемые результаты:

Личностные: проявление эмоционально - ценностного отношения к учебной проблеме; творческого отношения к процессу обучения;

формирование интереса к познанию окружающего мира;

установление значения результатов своей деятельности для удовлетворения жизненных потребностей;

Метапредметные: овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, овладение универсальными способами деятельности на примерах выдвижения гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез;

формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами;

приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации.

Предметные: умение измерять выталкивающую силу, используя динамометр; различать в каких случаях эта сила больше(меньше); выяснить, от чего зависит сила.

Оборудование: динамометры, мензурки с водой, сосуд с раствором соли, нитка, пластилин, алюминиевые цилиндры, латунный цилиндр, парафиновый шарик.

Этапы урока

I. Организационный момент урока. - 4 мин.

II. Актуализация знаний (кроссворд). - 4 мин.

III. Мотивация, постановка проблемы - 2 мин.

IV. Исследование, эксперимент (самостоятельная работа учащихся). - 12 мин.

V. Обобщение и систематизация (заполнение таблицы) - 5 мин.

VI. Закрепление изученного (качественные задачи, загадки). - 6 мин.

VII. Рефлексия (тест). - 3 мин.

VIII. Заключение. Домашнее задание. - 1 мин.

Ход урока:

I. Организационный момент:

Здравствуйте, ребята! Садитесь!

Девизом нашего сегодняшнего урока послужит высказывание Иммануила Канта:

Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.

Как известно, опыт и наблюдение - величайшие источники мудрости. А доступ к ним открыт для каждого из вас.

II. Актуализация.

Начнем наш урок с интеллектуальной разминки, которая поможет освежить ваши знания, необходимые сегодня при изучении новой темы. Для этого вам нужно вспомнить формулы вычисления следующих физических величин:

Вес тела.

Давление жидкости и газа.

Сила давления.

Масса тела.

Объем цилиндра.

Работа с формулами (найти соответствие):

I I I. Мотивация:

Попробуем использовать эти знания при изучении новой темы.

Эксперимент: В сосуде на дне лежит парафиновый шарик. Наливаем воду, парафиновый шарик всплыл.

Почему тело всплыло?

(на него действует сила, направленная вверх).

А действуют ли газы на тело, погруженное в них?

(да, например, воздушный шар). Если ребята затрудняются ответить на вопрос, можно продемонстрировать заранее спрятанный воздушный детский шарик.

Как мы можем сформулировать тему нашего урока?

Запишем тему нашего урока: «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело».

IV. Изучение нового материала (исследование, эксперимент)

Давайте экспериментально выясним, на все ли тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила?

Фронтальная работа:

На каждом столе у вас есть динамометр и металлический цилиндр.

Определите вес данного тела в воздухе Р1.

Не снимая с динамометра, погрузите это тело в воду и определите вес этого тела в воде Р2.

Сравните результаты и сделайте вывод. (Р2 < Р1).

Проблема: Почему вес тела в воде меньше веса тела?

(существует сила, действующая на тело в воде и направленная вверх)

● Таким образом, на любое тело, погруженное в жидкость или газ действует выталкивающая сила. (Записываем вывод в тетрадь). Эту силу ещё называют силой Архимеда. А почему, мы узнаем чуть позже.

- Подумайте, как можно это сделать?

/ответы учащихся - формулировка вывода на слайде для проверки/

Итак, мы выяснили, что на погруженное в жидкость или газ тело действует архимедова сила.

Продолжаем исследование; давайте-ка, подумаем, от каких факторов (физических величин) зависит выталкивающая сила?

Выдвижение гипотез: F A зависит от:

Плотности тела

Объёма тела

Плотности жидкости

От глубины погружения

От формы тела

А теперь давайте работать в группах, попробуем все эти гипотезы проверить экспериментально и выяснить, какие гипотезы верны.

Ведь как говорил наш соотечественник М. В. Ломоносов: «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением».

Работа в группах.

Определим, от каких фактов зависит или не зависит выталкивающая сила.

Разбиваемся на небольшие группы по 4-5 человек. Каждая группа получает свое задание. Работаем в парах. У каждого из вас на парте имеется Лист исследования с заданием и инструкцией к его выполнению. Подпишите, пожалуйста, свой лист и приступайте к исследованию.

Задание первой группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от массы и плотности тела.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и латунный цилиндры, нить.

Порядок выполнения задания:

1. Возьмите алюминиевый цилиндр. Определите с помощью динамометра вес цилиндра в воздухе Р1.

2. Не снимая с динамометра, погрузите цилиндр в воду и определите вес этого цилиндра Р2.

3.Определите выталкивающую силу, действующую на цилиндр.

4. Повторите опыт с латунным цилиндром. Результаты измерений внесите в таблицу:

5. Сравните плотности тел (см. табл. №2 стр. 50 учебника) и выталкивающие силы, действующие на тела_______________________________________________________________

Сделайте вывод о зависимости (не зависимости) выталкивающей силы от плотности тела или массы.

Вывод:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание второй группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от объема тела.

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

Порядок выполнения задания:

Возьмите тело с меньшим объемом и

Погрузите это тело в воду и определите вес тела в воде Р2.

Повторите опыт с телом большего объема.

Определите выталкивающую силу в обоих случаях. Результате внесите в таблицу:

Сравните результаты и сделайте выводы о зависимости (независимости) выталкивающей силы от объема.

Задание третьей группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от объема погруженной в жидкость части тела.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, небольшое тело, нить.

Порядок выполнения работы:

Определите вес тела в воздухе Р1 _____________________.

Погрузите тело на половину в воду и определите вес тела в воде Р2________________________.

Определите выталкивающую силу Fвыт 1 = P1 - P2________________________________________________.

Опустите тело полностью в воду и определите вес тела в воде Р3____________________________.

Определите выталкивающую силу Fвыт 2 = P1 - P3_________________________________________________.

Сравните выталкивающие силы: Fвыт1 и Fвыт2. Сделайте вывод о зависимости (не зависимости) выталкивающей силы от объема погруженной в жидкость части тела.

Задание четвертой группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости, в которую погружено тело.

Оборудование: динамометр, нить, сосуд с водой, сосуд с раствором соли, небольшое тело.

Порядок выполнения работы:

Определите вес тела в воздухе Р1.

Опустите тело полностью в сосуд с водой и определите его вес в воде Р2.

Повторите этот опыт с раствором соли.

Определите выталкивающие силы в обоих случаях и занесите результаты в таблицу:

Чем отличаются эти жидкости?

Что можно сказать о выталкивающих силах, действующих на тело в различных жидкостях?

Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от плотности жидкости.

Задание пятой группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от глубины погружения тела внутри жидкости.

Оборудование: сосуд с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр.

Порядок выполнения работы:

Определите вес тела в воздухе Р1.

Определите вес тела в воде на глубине h1 и на глубине h2, большей, чем h1, Р2.

Рассчитайте выталкивающую силу, действующую на тело на разной глубине. Результаты измерения и расчета занесите в таблицу:

Сравните выталкивающие силы, действующие на тело на разной глубине.

Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость.

Задание шестой группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от формы тела, погруженного в жидкость.

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

Порядок выполнения задания:

Кусочку пластилина придайте форму шара.

определите вес тела в воздухе Р1.

Опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р2.

Определите выталкивающую силу, действующую на тело.

Измените форму тела (куб, цилиндр…).

Повторите опыт. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

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

V . Обобщение и систематизация

По ходу отчетов каждой группы на доске таблица

Молодцы! Все группы справились со своими заданиями.

Впервые обратил внимание на существование этой силы древнегреческий учёный Архимед, живший в городе Сиракузы на Сицилии в III веке до нашей эры. А что этому предшествовало посмотрите сами...

(просмотр видеофрагмента)

Вот так Архимед нашёл решение задачи Гиерона. Поэтому силу, действующую на погруженные в жидкость или газ тела, мы называем Архимедовой силой.

V II . Закрепление изученного. (качественные задачи на слайдах)

1. Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой. Даже, стоя по пояс в воде, он легко поднимал одной левой рукой массу в 1000 кг. Правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть правдой эти россказни?

3. Где больший вес имеют солидные караси, в родном озере или на чужой сковороде?

4. Почему в недосоленом супе ощипаная курица тонет, а в пересоленом спасается вплавь?

VIII . Контроль и самоконтроль (рефлексия)

Итоговый тест: «Верю, не верю»

1. Выталкивающая сила действующая на погруженное в жидкость тело зависит от плотности тела.

2. Вес тела в жидкости меньше веса этого же тела в воздухе.

3. Выталкивающая сила также возникает и в газах.

4. В воду опущены два тела разной формы, но равные по объему. На первое тело действует большая выталкивающая сила.

5. Выталкивающая сила направлена вверх.

ОТВЕТЫ: -, +, +, - , + . (нет, да, да, нет, да)

X . Домашнее задание §48 (выучить определения и формулы). Записать в тетрадь три доказательства существования выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость.

1. Демонстрация опыта с телами, погруженными в воду. 2. Демонстрация опыта по уменьшению веса тела в жидкости. 3. Определение выталкивающей силы. 4. Вывод формулы архимедовой силы. 5. Формулировка закона Архимеда. 6. Измерение архимедовой силы. 7. Легенда об Архимеде.

Опыт по уменьшению веса тела в жидкости collection.edu.ru/catalog/res/d2e612da-bafa- 4bc e4a7e9815cd9/view/ - ссылка на видеоролик «Закон Архимеда» collection.edu.ru/catalog/res/d2e612da-bafa- 4bc e4a7e9815cd9/view/

Определение выталкивающей силы Известно, что всякая жидкость давит на погруженное в неё тело со всех сторон: и сверху, и снизу, и с боков. Почему же тело всплывает вверх? Известно, что всякая жидкость давит на погруженное в неё тело со всех сторон: и сверху, и снизу, и с боков. Почему же тело всплывает вверх? На тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, направленная вверх и называемая ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ или АРХИМЕДОВОЙ силой (). На тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, направленная вверх и называемая ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ или АРХИМЕДОВОЙ силой ().

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в неё тело Почему силы, действующие на боковые грани тела равны и уравновешивают друг друга? Почему силы, действующие на боковые грани тела равны и уравновешивают друг друга? А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела неодинаковы. Почему? А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела неодинаковы. Почему? F 1 F 1 F 2 F2 F2 F1F1 h2 h2 h1 h1 Вывод формулы архимедовой силы

Формулировка закона Архимеда На тело, погруженное целиком (или частично) в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, взятой в объёме тела (или погруженной его части). На тело, погруженное целиком (или частично) в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, взятой в объёме тела (или погруженной его части).

Измерение архимедовой силы collection.edu.ru/catalog/res/ef5cc129-8eab- 44a7-ae71-8f619b096d5a/view/ - ссылка на видеоролик «Измерение Архимедовой силы» collection.edu.ru/catalog/res/ef5cc129-8eab- 44a7-ae71-8f619b096d5a/view/

В ходе этого урока путем экспериментов и рассуждений мы убедимся в том, что на погруженные в жидкость или газ тела действует сила, направленная вверх, и научимся вычислять ее значение.

Тема: Давление твердых тел, жидкостей и газов

Урок: Действие жидкости и газа на погруженное тело

Всем известны детские стихи Агнии Барто

Наша Таня громко плачет,

Уронила в речку мячик.

Тише, Танечка, не плачь!

Не утонет в речке мяч!

Почему мяч не тонет? Выясним это с помощью эксперимента. Опустим мячик для настольного тенниса в воду и отпустим его. Он тут же всплывет на поверхность. Значит, со стороны воды на мячик действует некая сила направленная вверх. Но если опустить в воду металлический шар, он останется лежать на дне. Получается, что эта сила действует не на все тела?

Рис. 1. Почему теннисный мячик поднимается на поверхность жидкости, а стальной шарик идет ко дну?

Выскажем гипотезу: на тело, погруженное в жидкость, со стороны жидкости действует некая сила, направленная вертикально вверх. На все ли тела действует данная сила?

Чтобы выяснить это, обратимся к эксперименту. Укрепим на штативе пружину, а к пружине подвесим груз. Пружина растянется под действием веса груза. Положение нижнего конца пружины отметим с помощью стрелки-указателя на стойке штатива (Рис 2а).

Рис. 2. Действие жидкости на тело уменьшает растяжение пружины

Если теперь погрузить подвешенное на пружине тело в воду, то можно заметить, что растяжение пружины уменьшилось (Рис 2б). Это означает, что со стороны жидкости на груз действует выталкивающая сила. Этот опыт подтвердил высказанную гипотезу. Эта гипотеза справедлива также и для тел, погруженных в газ.

Итак, на все тела, погруженные в жидкость или газ, действует выталкивающая сила со стороны жидкости или газа.

Рассчитаем величину выталкивающей силы и проанализируем, от чего она зависит. Для этого представим себе, что в жидкость погружено тело в форме прямоугольного параллелепипеда и рассмотрим силы, действующие со стороны жидкости на грани этого тела.

Рис. 3. Силы, действующие на грани погруженного в жидкость тела

Силы, действующие на боковые грани (F 1 и F 2 на рисунке 3) будут уравновешивать друг друга, так как они равны по величине. Эти силы они лишь сжимают погруженное в жидкость тело. В отличие от этого, величины сил, действующих на верхнюю грань (F 3) и на нижнюю грань (F 4) будут различны. Это объясняется тем, что давление жидкости на меньшей глубине h 1 будет меньше, чем давление на большей глубине h 2 .

Равнодействующая сил F 4 и F 3 , направленных в противоположные стороны, равна разнице их численных значений и направлена в сторону большей силы, то есть вертикально вверх. Она и представляет собой выталкивающую силу , ранее обнаруженную нами экспериментально.

Теперь докажем, что величина выталкивающей силы равна весу вытесненной телом жидкости. Для этого вспомним, что величина силы давления равна произведению давления на площадь, на которую это давление оказывается

Давление жидкости на глубине h можно найти, если знать плотность жидкости ρ и ускорение свободного падения g

Тогда выталкивающая сила равна

В последней формуле каждое слагаемое содержит одинаковые множители, которые можно вынести за скобки. Тогда в скобках останется разность глубин погружения верхней и нижней граней тела. А это не что иное, как высота самого тела h .

Кроме того, произведение площади нижней грани тела на его высоту представляет собой объем тела

Тогда для выталкивающей силы получаем такое выражение:

Наконец, произведение плотности жидкости на объем тела (а он равен объему вытесненной телом жидкости) - это масса вытесненной жидкости. А произведение массы жидкости на ускорение свободного падения равно силе тяжести, действующей на вытесненную жидкость, а значит, и весу жидкости (поскольку жидкость неподвижна)

Такой же результат получится, если вместо жидкости рассмотреть газ.

Сформулируем полученный нами результат.

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, направленная вертикально вверх и равная весу жидкости или газа, вытесненной этим телом.

Сформулированный выше закон был впервые получен древнегреческим ученым Архимедом и носит название закона Архимеда . Выталкивающую силу часто называют силой Архимеда или архимедовой силой.

Рис. 4. Архимед (287 до н.э. - 212 до н.э.)

Легенда гласит, что царь Сиракуз по имени Гиерон поручил Архимеду выяснить, из чистого ли золота сделана корона, которую он заказал ювелиру. Царь подозревал, что ювелир заменил часть золота равной по массе частью серебра.

Рис. 5. Выталкивающая сила, действующая на корону, оказалась больше, чем действующая на слиток золота, так как объем короны был больше, чем объем слитка из-за меньшей плотности серебра по сравнению с плотностью золота

Архимед взвесил корону и равный ей по массе слиток золота в воздухе. А затем провел то же самое взвешивание, погрузив и корону, и слиток в воду. Выталкивающая сила, действующая на корону и на слиток, оказалась разной. Так ювелир был уличен в измене.

На все тела, погруженные в жидкость, действует со стороны жидкости выталкивающая сила. Величина этой выталкивающей силы численно равна весу вытесненной жидкости. Подобная сила действует и на тела, погруженные в газ.

Перышкин А.В. Физика. 7 кл. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010.
Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7 - 9 кл.: 5-е изд., стереотип. - М: Издательство «Экзамен», 2010.
Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 - 9 классов общеобразовательных учреждений. - 17-е изд. - М.: Просвещение, 2004.

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().

Домашнее задание

Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 - 9 классов №605 - 609, 621, 632, 635.