Открытый урок "Выталкивающая сила в жидкостях и газах. Закон Архимеда"

Урок __ Выталкивающая сила в жидкостях и газах. Закон Архимеда

 

Цель урока: Учебная. Выяснить причины возникновения выталкивающей силы в жидкостях и газах и объяснить природу ее происхождения. Развивающая. Развивать творческие способности и логическое мышление учащихся; показать ученикам практическую значимость полученных знаний. Воспитательная. Воспитывать культуру оформления задач.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оборудование: учебная презентация, компьютер, раздаточный материал, сборник задач.

План урока:

І. организационный этап

ІІ. Проверка домашнего задания

III. Актуализация опорных знаний И УМЕНИЙ

IV. Изучение нового материала

V. ЗАКРЕПЛЕНИЕ НОВЫХ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ

VІ. Подведение итогов урока

VІІ. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

ход урока

І. организационный этап

Сообщение темы и целей урока. (СЛ. 1)

Вступительное слово:

«Жидкости на тело давят,

Вверх его все поднимают,

При этом силу создают,

Что Архимедовой зовут!

Ее считать умеем мы:

Надо знать лишь вес воды,

Что-то тело вытесняет

Все закон нам объясняет

Открыл его великий грек,

Ему имя – Архимед.

Сегодня тема нашего урока Выталкивающая сила в жидкостях и газах. закон Архимеда. На этом уроке, мы узнаем, как был открыт закон Архимеда, выясним причины возникновения выталкивающей силы в жидкостях и газах и объясним природу ее происхождения. Поработаем над формулами, решим несколько задач.

II. Проверка домашнего задания (сл.2-3)

1. Что называют давлением?

Давление р - это физическая величина, характеризующая результат действия силы и равна отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

2. Как определяют давление? ()

3. Как можно определить силу давления? ()

4. Сформулируйте закон Паскаля.

Давление, создаваемое на поверхность неподвижной жидкости, передается жидкостью одинаково во всех направлениях.

5. Какое давление называют гидростатическим?

Давление неподвижной жидкости называют гидростатическим давлением.

6. По какой формуле исчисляется гидростатическое давление? (р = ρgh)

III. Актуализация опорных знаний И УМЕНИЙ (сл.4-6)

Проблемные вопросы:

Почему мяч, который погрузили в воду и отпустили, выскакивает над поверхностью воды?

Почему тяжелый камень, который на суше нельзя сдвинуть с места, легко поднять под водой?

Правда ли, что человек в воде находится в состоянии невесомости?

( СЛ 7) Рассмотрим стеклянный поплавок, который плавает вблизи поверхности. Если слегка погрузить в воду и отпустить его будем наблюдать, как он возвращается в предыдущее состояние. Создается впечатление, что вода выталкивает его на поверхность.

Попробуем разобраться!

IV. Изучение нового материала

1. Выталкивающая сила

(СЛ 8) Подвесим к коромыслу весов шар и уравновесим весы (рис. А). Подставим под шар пустой сосуд (рис. Б). Нальем в сосуд воду и увидим, что равновесие весов нарушится (рис. В) - какая-то сила пытается вытолкнуть шар из воды.

 

 

Откуда берется эта сила?

(СЛ 9) Рассмотрим погружен в жидкость кубик.

Силы гидростатического давления и противоположны по направлению и равные по значению (площади боковых граней одинаковы, и грани расположены на одинаковой глубине).

Такие силы уравновешивают друг друга. Они не выталкивают брусок вверх, а только сжимают его по бокам.

(СЛ. 10) Силы F₁ и F₂ НЕ уравновешивают друг друга.

         

S — площадь грани

 

        

   

 

             

 

(СЛ. 11) На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх. Ее существование обусловлено разницей давлений на нижнюю и верхнюю грани тела.

 

(СЛ. 12). В случае с плавающим  поплавком в существовании разницы давлений можно убедится с помощью жидкостного манометра, измеряя давление воды вблизи его нижней и верхней части. На тело, погруженное в газе также действует выталкивающая сила, но она значительно меньше. Это связано с тем, что плотность газа намного меньше плотности жидкости.

( СЛ. 13)2. Архимедова сила

Выталкивающую силу, действующую на тело в жидкости или в газе, называют также архимедовой силой.

( СЛ. 14)

(висота кубика)

( СЛ. 15)

  (масса жидкости в объеме кубика)

( СЛ. 16) Убедимся в справедливости данного утверждения на опыте. Для проведения эксперимента используем электрический регистратор силы, соединенный с измерительным комплексом. Также нам понадобится: сливная посудина, заполненная водой, дополнительный стаканчик для собирания воды со сливной посудины, штатив и поднимающийся столик. Подвесим резиновый шар к датчику силы и поместим ее над поверхностью воды в сливной посудине, включим регистратор силы. С помощью поднимающегося столика полностью погрузим шар в воду. Часть воды, равная объему шара, вытечет в дополнительный стаканчик. Дождемся окончания записи данных. Измерительный комплекс построил график изменения силы, с которой шар действует на подвес. Установив на график курсоры, определим разницу в показаниях до и после погружения шара. Это и будет значение выталкивающей силы, что действует на полностью погруженный шар. В нашем эксперименте значение составило 0,43 Н.

Продолжим эксперимент, и определим вес воды, которая вылилась со сливного стакана. Для этого установим стакан, с водой что вылилась на подвес, соединенный с датчиком силы, и запустим регистратор. Снимим стаканчик, выльем с него воду, и повторно поставим на подвес. Дождемся окончания записи данных. Установим курсоры на полученный график на участки с полным и пустым стаканчиком. Разница показаний соответствует весу воды, что была в стакане. И в этом эксперименте значение составило 0,43 Н. т.е. Мы получили доказательство того, что сила Архимеда равна весу вытесненной жидкости.

Мы рассматривали случай, когда тело полностью погружено в жидкость, но полученный результат оправдывается и в случаях, когда тело погружено в жидкость не полностью. Тогда для расчетов принимают объем, погруженной в жидкость части тела

(СЛ. 17) А как же Архимед закон открыл? - Существует легенда о том, как Архимед пришел к открытию, что выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме тела.

Архимедова сила равна весу жидкости в объеме кубика:

 

 

(СЛ 18) Закон Архимеда:

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа в объеме погруженной части тела.

 

Архимедова сила приложена к центру погруженной части тела и направлена вертикально вверх.

 

 

 

 

 

V. ЗАКРЕПЛЕНИЕ НОВЫХ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ

Решение задач

№ 20.5 (с. 107) На полностью погруженное в воду тело действует сила Архимеда 12 Н. Какой объем имеет тело?

Дано:	Решение     Ответ:

 

№ 20.14. На тело, которое полностью погруженное в керосин, действует архимедова сила 4 Н. Какую плотность имеет тело, если его масса составляет 900 г?

Дано:	Решение   Ответ:

 

 

 

 

 

№ 20.16. Какая выталкивающая сила действует на стальную деталь массой 156 кг, полностью погруженную в воду?

Дано:	Решение   Відповідь: Fарх =200 Н.

 

№ 20.19. Что покажет динамометр, если подвешенное к нему тело полностью погрузить в воду? Масса тела  200 г, объем — 50 cм³

Дано:	Решение   Ответ:

 

 

VI. Подведение итогов урока

Беседа по вопросам

1. Куда направлена сила, действующая со стороны жидкости или газа на тело, в них погружено? 
2. Что является причиной возникновения выталкивающей силы?
3. Как еще называют выталкивающей силы?
4. Сформулируйте закон Архимеда.
5. Теряет вес тело, погруженное в жидкость или газ? Почему?
6. В каких случаях на тело, погруженное в жидкость, не действует выталкивающая сила?

 

VII. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Изучить § 31 Упражнение № 20.6, 20.15, 20.20