Архимедова сила. 7-й класс

Разделы: Физика

Класс: 7

Цели:

  1. Обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости; установить, от каких факторов она зависит; установить формулу расчета архимедовой силы.
  2. Повышать интерес к изучению физики, развивать умение видеть изучаемые явления в природе, навыки проведения экспериментов, логическое мышление.
  3. Воспитывать чувство коллективизма, взаимопомощь в группе, упорство и настойчивость при поиске ответа, развивать речь.

Форма урока: урок изучения новой темы в форме сотрудничества.

Оборудование:

  • сосуды с пресной и соленой водой, пластилин;
  • наборы тел равного объема и разной плотности; тел разного объема.

Форма проведения: работа в микрогруппах, урок проведения экспериментов при изучении новой темы.

Ход занятия

1. Организационный момент.

Представление формы проведения урока, напоминание правил ТБ при работе с приборами.

2. Выяснение темы урока при помощи эксперимента.

Измерьте вес цилиндра в воздухе Р1 теперь опустите это тело в воду и снова измерьте его вес. Что вы установили? (Вес тела в воде меньше, чем в воздухе.)

Почему вес тела в жидкости меньше? (Существует сила, выталкивающая тело из жидкости, т.е. направленная вверх.)

Верно. Сила, выталкивающая тело из жидкости, называется архимедовой в честь великого древнегреческого ученого Архимеда, который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение. Тема нашего сегодняшнего урока: Изучение архимедовой силы.

Запишите тему урока в тетради. Запишите сразу же домашнее задание.

3. Цель нашего урока: определить, от чего зависит и от чего не зависит архимедова сила, установить формулу расчета, научиться решать задачи.

Повторим еще раз измерения: вес тела в воздухе 4Н, вес того же тела в воде – 2Н. Чему равна архимедова сила? (Чтобы найти архимедову силу, нужно из веса в воздухе, вычесть вес тела в воде.)

Запишем эту формулу. Как обозначить архимедову силу?

Fa = P1 – P2. Изобразим эту силу на рисунке: на тело действует сила тяжести, приложенная к центру тела и направленная вертикально вниз, и архимедова сила, направленная вертикально вверх.

От чего зависит или не зависит архимедова сила? Чтобы ответить на этот вопрос, проведем эксперименты.

1 группа. Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры равного объема, нить.

Задание:

  1. Определите архимедовы силы, действующие на каждое тело.
  2. Сравните плотности тел и архимедовы силы, действующие на тела.
  3. Сделайте вывод о зависимости или независимости архимедовой силы от плотности тел.

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

Задание:

  1. Определите архимедову силу, действующую на каждое тело.
  2. Сравните эти силы.
  3. Сделайте вывод о зависимости или независимости архимедовой силы от объема тела.

3 группа. Оборудование: сосуд с простой водой и соленой водой, цилиндр, нить, динамометр.

Задание:

  1. Определите архимедовы силы, действующие на тело в простой воде и соленой воде.
  2. Сравните эти силы.
  3. Сделайте вывод о зависимости или независимости архимедовой силы от плотности жидкости.

4 группа. Оборудование: мензурка с водой, цилиндр, нить, динамометр.

Задание:

  1. Определите архимедовы силы, действующие на тело на глубине h1 и на глубине h2.
  2. Сравните эти силы.
  3. Сделайте вывод о зависимости или независимости архимедовой силы от глубины погружения тела.

5 группа. Оборудование: сосуд с водой, пластилин, нить, динамометр.

Задание:

  1. Кусочку пластилина придайте форму куба, шара, цилиндра.
  2. Поочередно определите архимедовы силы, действующие на пластилин определенной формы.
  3. Сравните эти силы.
  4. Сделайте вывод о зависимости или независимости архимедовой силы формы тела.

Каждая группа поочередно отчитывается о своей работе и сообщает свои выводы.

Запишем выводы в тетради и на доске:

Архимедова сила
Не зависит от Зависит от
  1. Формы тела.
  2. Плотности тела.
  1. Объема тела V.
  2. Плотности жидкости .

4. Теперь мы с вами должны установить формулу расчета архимедовой силы. Для этого все вместе проведем эксперимент.

Оборудование: ведерко Архимеда, цилиндр, динамометр, нить, стакан для отлива воды.

Эксперимент: Нальем в ведерко Архимеда воды до краника. Опустим цилиндр на динамометре в воду. Что произойдет с водой? Как изменились показания динамометра? (Часть воды выльется. Показания динамометра уменьшились, так как вес тела стал меньше.)

Чему равен объем вытесненной воды? (Объем вытесненной воды равен объему тела, опущенного в воду.)

Рассчитаем Архимедову силу, действующую на тело:
Fa = P1 – P2 = 4Н – 2Н = 2Н.

А теперь определим вес вытесненной воды:
Pвытесненной жидкости = mg = Vg = 2Н.

Объем вытесненной жидкости определим при помощи измерительного цилиндра.

Сравните архимедову силу и вес вытесненной жидкости. Запишите формулу расчета архимедовой силы:
Fa = g жVтела, Fa = Pвытесненной жидкости.

5. Обобщим изученное нами на уроке и проверим наши знания.

Тестирование (раздаточный материал с тестом). Читаем вопрос и выбираем ответ:

1) Вес стальной детали в воздухе равен 3Н, а в воде 2,7Н. Определите архимедову силу, действующую на стальную деталь.

5,7Н   0,3Н   3Н   2,7Н

2) Железный и деревянный шары равных объемов бросили в воду. Сравните архимедовы силы, действующие на шары?

- На железный шар действует большая архимедова сила, так как его плотность больше.

- На деревянный шар действует большая архимедова сила, так как его плотность меньше.

- На железный и деревянный шары действуют одинаковые Fа, т.к. объемы равны.

3) Железное и деревянное тело равных масс бросили в воду. Равны ли выталкивающие силы, действующие на каждое тело?

- На деревянное тело действует большая выталкивающая сила, т.к. его объем больше.

- На железное тело действует большая выталкивающая сила, т.к. его объем больше.

- На тела действуют равные выталкивающие силы, т.к. равны массы тел.

4) К динамометру подвешено металлическое тело. В каком случае показания динамометра будут больше: если тело опустить в керосин или в воду?

- Больше в воде, т.к. ее плотность больше.

- Больше в керосине, т.к. его плотность меньше.

- Одинаково, т.к. объем тела не меняется.

5) Архимедова сила определяется формулой:

Fa = g жVтела   Fa = g телаVтела   Fa = gh   Fa = mg

Сделайте вывод: что такое архимедова сила и от чего она зависит? (Архимедова сила – сила, выталкивающая тело из жидкости, зависит от плотности жидкости и объема погруженного тела.)

Изменится ли архимедова сила, действующая на тело, если тело не полностью погружено в жидкость, а лишь наполовину? (Архимедова сила будет меньше, так как объем тела в жидкости будет меньше.)

6. Решение задачи у доски.

1) С какой силой выталкивается кусок дерева массой 800 г при его полном погружении в воду?

Дано: СИ Решение:
m = 800 г 0,8 кг На тело действует архимедова сила: Fa =g жVтела.
rд = 400 кг/м3   Найдем объем тела из формулы плотности: V = m/r.
rв = 1000 кг/м3   Проводим вычисления.
Найти: Fa.

7. Подведение итогов урока. Выставление отметок.