Урок 46. Виштовхувальна сила в рідинах і газах.Закон Архімеда.

Т. С. Агапій,

учитель фізики Зеленецької СЗОШ І -ІІІ ст.

Кельменецького району

Тема уроку: Виштовхувальна сила в рідинах і газах. Закон Архімеда

Мета  уроку; з’ясувати причини виникнення виштовхувальної сили в рідинах та газах; пояснити причину її походження; розвивати творчі здібності та логічне мислення учнів; показати учням практичну значущість набутих знань; виховувати  культуру оформлення задач.

Тип уроку: комбінований.

Технічні засоби: комп`ютер, телевізор, презентація, відеофрагменти.

 Обладнання: м’яч, прозора посудина з водою, динамометри, склянки з простою і солоною водою, пластилін, металеві циліндри, “відерце Архімеда”, мензурка з водою, скляна трубка, відливна посудина.                                              

Скажи мені – і я забуду, покажи мені – і я запам'ятаю, дай

мені зробити самому – і я навчуся.

Давньокитайська  мудрість

Хід уроку

І. Організаційний етап.

Подивіться на ці малюнки, що ви бачите спільного в них? Символи (символ мудрості – сова, символ розуму – книга, символ миру- голуб, символ інформаціїі - нтернет. Як отримати зання з інформації?. Прочитати, запам’ятати, вміти використовувати в поксякденному житті).

ІІ. Актуалізація опорних знань. Розгадування  кросворду.

 1. Ім’я якого вченого носить закон, який говорить «Тиск рідин передається у всі боки однаково?»(Паскаль) 2.Прилад для вимірювання сили.(Динамометр) 3. Явище зміни з плином часу положення тіла в просторі відносно інших тіл.(Рух) 4. Тверде тіло, яке може обертатися навколо нерухомої осі.(Важіль) 5. Математична величина, яка характеризується добутком довжини, ширини і висоти.(Об’єм) 6. Прилад для вимірювання атмосферного тиску.(Барометр) 7. Агрегатний стан, в якому перебуває вода.(Рідина).Слово, яке можна прочитати по вертикалі кросворду вказує на давногрецького вченого, закон якого ми вивчимо. 

IIІ. Мотивація навчальної діяльності

          3.1 Створення проблемної ситуації

     1.Чому м'яч, який занурили у воду й відпустили, вискакує над поверхнею води?

2. Чому собака-водолаз легко перетягує потопаючого у воді, однак на березі не може зрушити його з місця? ( відповіді учнів)

3. «Іхтіандр простягає руки нагору й хапає альбатроса за ноги. Переляканий птах розкриває свої потужні крила й піднімається, витягаючи з води Іхтіандра. Але в повітрі Іхтіандр і альбатрос падають на хвилю...» (А.Р.Бєляєв. Людина-Амфібія). Чому альбатрос упав у воду?

Учні. Пропонують різні варіанти відповідей. Учитель. Чи знайшли ви відповіді на поставлені запитання?Де виникали труднощі? Як бачимо, тих знань, що ви засвоїли на попередніх уроках, замало для того, щоб повно й коректно відповісти на поставлені запитання. Таким чином, ми зустрічаємося з необхідністю поповнення багажу наших знань про деяку силу (що виштовхує) і закони, що її описують. Учитель. Ви пам’ятаєте нашу мету, а яка ваша мета. (запишіть  її  у зошиті на полях)

IV. Вивчення нового матеріалу.

 Фронтальний експеримент:  4.1. Завдання №1: дослідження дії рідини на занурене в неї тіло. Дослід  (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 Fв. У чому ми повинні переконатися? (у воді тіло легше, чим у повітрі).Як це зробити? (Можуть бути різні відповіді, усі гіпотези записуються на дошці). Складаємо алгоритм дій:

Визначимо  вагу даного тіла в повітрі – . Визначимо вагу цього тіла у воді – . Зрівняєте результати й зробіть висновок: Вага тіла у воді менша від ваги тіла в повітрі. Чому вага тіла у воді менша ваги в повітрі? (на тіло у воді діє сила) .Як називається ця сила? Куди спрямована ця сила?.Хто вперше досліджував дію сили на тіло, занурене в рідину? Існує – архімедова сила, на честь давньогрецького    вченого Архімеда, який вперше вказав на її існування й розрахував її значення. Учні виконують малюнок, записують результати експерименту. F_А = P₁ – P₂, ВИСНОВОК(записати в зошит): на тіло, занурене в рідину, діє сила, що виштовхує це тіло з рідини.

Перегляд мультиплікаційного фільму про Архімеда.

4.2. Завдання №2: встановимо, від чого залежить сила, що виштовхує, і від чого не залежить. Робота в групах.

Група 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 тіла. Обладнання: посудина з водою, динамометр, алюмінієвий і мідний циліндри однакового об'єму, але різної маси з набору тіл для калориметра, нитка. Зробіть висновок про залежність  архімедової сили від маси тіла.

Група 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 (тіла різного розміру). Обладнання: посудина з водою, тіла різного об'єму, але однакової маси, динамометр, нитка. Зробіть висновок про залежність  архімедової сили від об'єму тіла.

Група 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. Обладнання: динамометр, нитка, посудини із прісною водою, солоною водою й олією, алюмінієвий циліндр. Порівняйте значення виштовхувальних сил від роду рідини та зробіть висновок.

Група 4. Мета: на досліді виявити виштовхувальну силу, що діє на занурений в рідину циліндр, визначити цю силу та з’ясувати, як вона залежить  від глибини занурення тіла. Обладнання: мензурка з водою, алюмінієвий циліндр, нитка, динамометр.Зробіть висновок про залежність архімедової сили від глибини занурення тіла.

Група 5. Мета: на досліді виявити виштовхувальну силу, що діє на занурений в рідину циліндр, визначити цю силу та з’ясувати, як вона залежить  від форми тіла. Обладнання: шматочок пластиліну, посудина з водою, нитка, динамометр. Зробіть висновок про залежність архімедової сили від форми тіла.(Виконавши завдання, групи звітують про результати своєї роботи й повідомляють свої висновки. Результати записуються у вигляді таблиці. Учні самі роблять висновок. ВИСНОВОК: архімедова  сила залежить від густини рідини й об'єму тіла, не залежить від маси й форми тіла, глибини занурення тіла.

    4.3. Причини виникнення виштовхувальної сили.

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: Fв= F₂-F₁= Р₂S₂ –Р₁S₁ = pgh₂s₂ –pg h₁s₁=pgs (h₂ - h₁);h=h₂ - h ₁;s=s₁=s₂;s×h=v,де p×v-маса рідини в об’ємі кубика. Тому, виштовхувальна сила виникає внаслідок того, що тиск рідини на різні ділянки поверхні неоднаковий.  Fa=p рідини gv зануреного тіла 

Закон Архімеда: 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  (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;з анурене 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.

V. Узагальнення та закріплення знань.  5.1. Рубрика «Крок до ЗНО»

5.2. Розв’язування задач.

1. Об’єм шматка заліза дорівнює 0,2 дм³. Визначте виштовхувальну силу, що діє на нього при повному зануренні у воду; у гас.

Учитель. Тепер ви зможете мені пояснити, чому альбатрос з Іхтіандром впав у воду, чому собака-водолаз легко може тягти людину по воді, але тільки до берега. Учні. Вага людини на березі збільшується.Учитель. А маса?

Учні  Залишилася сталою. Учитель. У якій воді легше навчитися плавати – у річковий або морський? Учні. У морський, у ній виштовхувальна сила більша.

VI. Підсумок уроку. Рефлексія. 

- Я прийшов на урок …..

- Які завдання вам сподобалися найбільше.

- Чи досягнули поставленої мети?

Учитель: Сьогодні на уроці ви одержали додатковий життєвий досвід. Сподіваюся, що знання й уміння, отримані на уроці, допоможуть вам краще орієнтуватися в навколишньому світі, а фізичні явища стануть для вас більш зрозумілими й привабливими. Оголошення оцінок.

VII.Домашнє завдання

1.  Вивчити § 27, Вправа № 27 (3,4). 2. Підготувати повідомлення «Умови плавання тіл».