Розробка уроку "Виштовхувальна сила. Закон Архімеда. Умови плавання тіл" з фізики в 7-му класі

 

 

 

 

 

План – конспект

 уроку з фізики

 у 7 класі на тему:

«Виштовхувальна сила.

Закон Архімеда.

Умови плавання тіл.»

 

 

 

 

 

 

Виконав:

вчитель фізики

Жар Марія Миколаївна.

 

Мета уроку:

сформувати поняття про виштовхувальну (архімедову) силу; на підставі закону Паскаля навчитися пояснювати дію рідини або газу на занурене тіло;

формувати інтерес до фізичного експерименту у фізиці; розкрити причинно-наслідкові зв’язки в досліджуваному матеріалі: рухливість частинок рідини – передача тиску рідиною – тиск усередині рідини на певному рівні – сила тиску на верхню й нижню грані бруска – архімедова сила; формувати вміння застосовувати закон Архімеда під час розв’язування типових задач;

ознайомити учнів із практичним використанням умов плавання тіл у житті людини, природі й для підвищення інтересу до досліджуваного матеріалу розкрити роль Архімеда у фізиці.

Тип уроку:

урок засвоєння нових знань.

 

Обладнання: Портрет Архімеда, програма PowerPoint (комп’ютерна презентація), проектор, екран, ПК ; динамометри, склянки з водою і розчином солі, тіла різної форми, об’єму, демонстраційний прилад – відерце Архімеда ,штатив, пружина, вантаж, посудина з водою, картки-завдання групам,картки 6 кольорів ( по кількості учнів в класі),на яких написана роль учня в групі

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

 План уроку.

Етапи	Час	Методичні прийоми
І.Організаційний етап. Позитивна установка на урок. Мотивація навчальної діяльності.	2  хв.	Стимуляційні Фронтальна бесіда - створення відповідної мотивації
II. Актуалізація опорних знань	8  хв.	Експрес-контроль знань , мозкових штурм у вигляді командної гри «Що і чому?»
ІІІ. Вивчення нового матеріалу. Постановка мети діяльності. Висунення гіпотез. «Відкриття» дітьми нового знання. Порівняння результатів експерименту з науковою теорією.	20  хв.	Проблемна ситуація,навчальна дискусія; фронтальний експеримент , експериментальне дослідження - дослідницька робота в групах.   демонстрація презентації, робота з підручником.
iV.    Закріплення нового матеріалу. 1.Первинне закріплення.-Самостійна робота з самоперевіркою за зразком. 2.Поміркуй і відповідай. 3. Навчаємося розв’язувати задачі	10 хв	Прийом: «Так,ні»,прийом  «Мозковий штурм» , –колективне рішення задачі,                      записи в зошитах та на дошці;
V.  Підбиття підсумків уроку. Рефлєксiя	3 хв.	Вправа «Незакiнчене речення»
VI. Домашнє завдання	2 хв.	Коментар учителя; записи на дошці та в щоденниках.

 

 

 

Хід уроку

 

І. Організаційний етап.

Діти нас оточує чудовий світ. В ньому є багато загадок, які людина по нині відкриває і намагається пояснити. Сьогодні ми також станемо дослідниками і спробуємо пояснити деякі загадки природи.

Давайте запишемо число, і тему сьогоднішнього уроку: «Виштовхувальна сила. Закон Архімеда. Умови плавання тіл».

 

ІІ.  Актуалізація опорних знань учні

Перед тим як почати вивчати нову тему, спочатку пригадаємо основні означення і закони, які знадобляться нам на уроці.

Мозковий штурм проводиться у вигляді командної гри "Що і чому"?

 У створених командах, на попередньому уроці є капітани. Завдання для кожної з команд полягало у вигадуванні питань після вивченої теми. Кожна команда по черзі відповідає на питання. Право відповіді надає капітан. Важливо, щоб в обговоренні брали участь усі члени команди.       

Варіанти питань:

1) Що таке тиск? Яке його позначення?

2) В яких одиницях вимірюють тиск ?

3) За якою формулою обчислюють тиск?

4) Від чого залежить результат дії сили?

5) Як можна збільшити тиск? Як можна Зменшити тиск? Приведіть приклади.

6) Що називається силою?

7) Які визнаєте види сил?

8) Як розрахувати силу тяжіння?

9) Що таке вага тіла?

10) Як визначити масу тіла, знаючи його густину та об’єм?

11) Чи виникає тиск у рідинах та газах?

12) В чому причина тиску газів?

13) Чому тиск газів збільшується із збільшенням густини газу?

14) Чому рідина здійснює тиск не тільки на стінки посудини, але і на бокові стінки.

15) Сформулюйте закон Паскаля?

16) Що спричиняє тиск рідини на дно посудини?

17) По якій формулі обчислюється гідростатичний тиск рідини?

18) Чому тиск всередині однорідної рідини на одному рівні однаковий?

19) Чому дорівнює прискорення вільного падіння?

20) Яку силу називають рівнодійною?

21) Яка буде рівнодійна сил, які діють уздовж однієї прямої в протилежних напрямках? Який її напрямок?

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

 

Кожній команді пропонується провести прості досліди і заповнити видані їм катки.

КАРТКА-ІНСТРУКЦІЯ

Команда 1

Дослід № 1

Вам дається три предмета для яких треба

1. Знайти вагу вантажу в повітрі:    P=

 

2. Знайти вагу вантажу у воді:   =

 

3. Обчисліть різницю:  =

 

ВИСНОВОК № 1: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповісти на питання:

Чому собака рятівник так легко рятує людину, яка тоне, у воді і дотягнувши її до берегу не може витягти на сушу?

КАРТКА-ІНСТРУКЦІЯ

Команда 2

Дослід № 2

Вам дається предмет та два розчина(склянка з прісною водою та склянка з солоною водою), треба

1. Знайти вагу вантажу в повітрі:    P=

 

2. Знайти вагу вантажу у прісній воді:   =

 

3. Знайти вагу вантажу у солоній воді:   =

 

4. Обчисліть різницю:  =  для обох випадків

 

ВИСНОВОК № 2: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповісти на питання:

Чому людині легше плавати у солоній воді ніж у прісній?

КАРТКА-ІНСТРУКЦІЯ

Команда 3

Дослід № 3

Вам дається три предмета однакової маси, але різного об'єму для яких треба

1. Знайти вагу вантажу в повітрі:    P=

 

2. Знайти вагу вантажу у воді:   =

 

3. Обчисліть різницю:  =

 

ВИСНОВОК № 3: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Відповісти на питання:

Чому металевий цвях тоне у воді, а металевий корабель ні?

2. Виведення формули для обрахунку виштовхувальної сили на формулювання закону Архімеда

Розглянемо занурений у piдину кубик. На нього з ycix боків діють сили гідростатичного тиску рідини (див. мал. 2).

Сили гідростатичного тиску та , що діють на бічні грані кубика по горизонталі, є рівними за значенням, але протилежними за напрямком: площі бічних граней однакові й гpaнi розташовані на однаковій глибині. Taкi сили врівноважують одна одну.

А от сили гідростатичного тиску та , що відповідно діють на верхню та нижню гpaнi кубика, одна одну не зрівноважують. Розберемось детальніше.

На верхню грань кубика діє сила тиску

,

де ( — густина рідини), тобто

.

Аналогічно на нижню грань кубика діє сила тиску

.

Оскільки нижня грань перебуває на більшій глибині, ніж верхня (), то сила тиску більша за силу тиску . Рівнодійна цих сил дорівнює модулю різниці сил i та напрямлена в бік більшої сили, тобто вертикально вгору.

Отже, по вертикалі вгору на кубик, занурений у рідину, буде діяти сила, зумовлена різницею тисків на його нижню та верхню гpaнi,— виштовхувалъна сила:

.

На тіло, розташоване в газі, також діє виштовхувальна сила, але вона значно менша, ніж виштовхувальна сила, що діє на тіло в рідині, тому що густина газу набагато менша за густину рідини.

Виштовхувальну силу, що діє на тіло в piдині або в газі, називають також архімедовою силою (на честь давньогрецького вченого Apxiмеда, який уперше вказав на існування та обчислив її значення).

Обчислимо значення архімедової сили для кубика, зануреного в рідину (див. мал. 2). Оскільки , a i , то отримаємо:

.

Різниця глибин , на яких перебувають нижня та верхня гpaнi кубика, є висотою кубика. Тому

.

Враховуючи, що добуток площі основи кубика на його висоту дорівнює об'єму кубика (), остаточно отримаємо

.

Легко побачити, що — це маса рідини в об'ємі кубика. Таким чином,

,

де — маса рідини в об’ємі кубика. Тобто архімедова сила дорівнює вазі рідини в об'ємі кубика.

Haші міркування ми проводили для кубика, який був повністю занурений у рідину. Але отриманий результат справджується для тіла будь-якої форми i для випадків, коли тіло занурене в рідину частково,— для розрахунків потрібно брати лише об'єм зануреної в рідину частини об'єму тіла. Kpім того, результат справджується i для газів.

А тепер сформулюємо закон Архімеда:

На тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, що напрямлена вертикально вгору i дорівнює вазі рідини або газу в об’ємі зануреної частини тіла:

де — архімедова сила;

— густина рідини або газу;

— об'єм зануреної частини тіла.

Архімедова сила напрямлена вертикально вгору i прикладена до центра зануреної частини тіла (див. мал. 3).

Далі вчитель провіряє правильність виконання дослідів зроблених командами. Разом з учнями підводять підсумок експериментальних результатів та теорії. ( Експериментальна перевірка залежності сили Архімеда від густини рідини .Експериментальна перевірка залежності сили Архімеда від об’єму зануреного тіла))

Потім учень дає невелику історичну довідку про Архімеда та відкриття ним його закону.

4. Експериментальне підтвердження закону Архімеда

 

Для експериментального підтвердження закону Архімеда група учнів під контролем учителя проводить наступний дослід, використовуючи спеціальний пристрій — відерце Архімеда (пристрій складається з пружини зi стрілкою, відерця, тіла, відливної посудини, склянки):

• учень підвішує пружину, відерко й тіло до штатива (див. мал. 4а) i позначає положення стрілки міткою;
• потім у відливну посудину занурює тіло — воно витіснить деякий об'єм води, яка зіллється в склянку (див. мал. 4б). Унаслідок дії сили Архімеда пружина стиснеться i стрілка підніметься вище від мітки;
• потім учень переливає воду, витіснену тілом, зi склянки у відерце, при цьому пружина поступово буде розпрямлятися (див. мал. 4в);
• коли всю воду буде перелито (див. мал. 4г), стрілка опуститься вниз i вкаже точно на мітку. Таким чином, вага води, яку витіснило занурене у воду тіло, зрівноважить архімедову силу, що підтверджує справедливість закону Архімеда (слайд 3).

 

Робота з підручником

Діти в класі діляться на 4 варіанта, кожен варіант повинен опрацювати своє питання за допомогою підручника.

1варіант

З'ясувати, чи завжди на тіло, занурене у рідину, діє архімедова сила.

2 варіант

З'ясувати коли тіло занурене в воду тоне.

3 варіант

З'ясувати коли тіло занурене в воду плаває в середині рідини.

4 варіант

З'ясувати коли тіло занурене в воду спливає.

Хто перший підготувався звітує, інші діти слухають і при необхідності доповнюють.

IV. Закріплення вивченого матеріалу

1. Первинне закріплення.                  

Прийом: «Так,ні»- самостійна робота з взаємоперевіркою за зразком.

Учитель:Пропоную вам покращити,результат,

працюючи над завданням

Знайти помилку!!!

1. Архімедову силу розраховують за формулою    F = pS.   (ні )             

2. Архімедова сила залежить від густини рідини.    (так)

3. Архімедова сила залежить від  глибини занурення тіла в рідину.  (ні) 

4. Об’єми  трьох деталей  відносяться, як 1: 2: 3. При зануренні їх у воду на першу деталь подіяла архімедова сила, рівна 90 Н. Архімедові сили, що діяли на другу і третю деталі рівні 120 Н і 240 Н.  (ні, 180Н і 270Н) 

5. Густини двох рідин  відносяться як 1: 2. При опусканні в другу рідину кулі на нього подіяла архімедова сила, рівна 6 Н. На кулю в першій рідини повинна діяти виштовхуюча сила 3 Н.   (так)     

6. Занурене у воду тіло масою 4,5 кг. втратило у вазі 15 Н. Діюча на нього у воді архімедова сила дорівнює 30 Н. Вага тіла в повітрі 4,5 Н.

(ні -15Н; ні – 45Н )

2. Розв'язування задач разом з вчителем

1. Буде плавати, чи потоне сталева куля у воді?
2. Сталева куля об’ємом 400 см³ занурена в воду. Яка сила Архімеда діє на кулю?
3. Яка сила Архімеда діє на суцільний алюмінієвий брусок масою 540 г, якщо він повністю занурений у воду і не торкається дна та стінок посудини?

 

Дано:

Аналіз фізичної проблеми На занурений у воду алюмінієвий брусок діє архімедова сила. Для її обчислення потрібно знати густину води та об'єм бруска. Для обчислення об'єму бруска потрібно знати густину алюмінію та скористатися визначенням густини тіла. Густини води та алюмінію знайдемо в таблиці. Пошук математичної моделі та розв'язання Брусок є повністю зануреним у воду, тому об'єм води, витіснений бруском, дорівнює об'єму бруска . Обчислимо архімедову силу за допомогою формули                   (1). Об'єм бруска знайдемо з визначення густини:                           (2). Підставимо формулу (2) у формулу (1): . Визначимо значення шуканої величини: .

 

 

VII. Рефлексiя . Підбиття підсумків уроку.       

Прийом: «Незакінчене речення»,

Пропоную вам закінчити речення.

Сьогодні я узнав…

Мене зацiкавило…

Важким було для мене…

Мене здивувало…….

Менi це знадобиться в ……

Менi захотілось………….

Тепер я знаю…………

Я зрозумiв,що……

Я спробую…

Який результат нашого уроку? Чи досягли ми поставленої мети?     

VIII. Диференційне домашнє завдання:

Всім: опрацювати  матеріал   §31,32

( «Фізика» підручник для 7 класу загальноосвітніх навчальних закладів за редакцією В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого , видавництво «Ранок», 2015)

   Розв’язати:  с.195, вправа 31:

 рівень А: № 1-3 ,повідомлення «Легенди й міфи про життя Архімеда.»

 рівень Б:  № 5-7, написати твір на тему: "Якби архімедова сила зникла …»   

 рівень С:  №  8-9 ,реферат  «Глибини, підкорені  аквалангістами. Заходи 

                                                 безпеки під час підкорення морських глибин.»

 

1. Нова Навчальна програма: ФIЗИКА   7–9 класи 
2. В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий - «Фізика», підручник для 7 класу загальноосвітніх навчальних закладів , Вид. «Ранок», 2015
3.  Усі уроки фізики. 8 клас./ Кирик Л. А.— Х.: Вид. група «Основа», 2008.-352 с.
4. Сайти: festival.1september.ru, ifizik.ru:  

                                http://festival.1september.ru/articles/657444/

                                        https://sites.google.com/site/fizika7klasnova/konspekti-do-urokiv

      5.Уроки фізики у 7 класі. Нова програма. Частина 2. / упоряд. Ю. П. Ломачинська. 

         — Х. : Вид. група «Основа», 2015. — 109, [3] с. — (Серія «Б-ка журн. “Фізика в школах України”»; Вип. 4 (136)).