Урок "Умови плавання тіл"

УМОВИ ПЛАВАННЯ ТІЛ

Мета. Вивчити умови плавання тіл на основі поняття про архімедову силу; формувати інтерес до експерименту; розвивати вміння спостерігати, глибоко аналізувати, зіставляти, порівнювати, пояснювати явища; сприяти акти­візації творчого мислення учнів, пробуджувати в них пізнавальний інтерес; розкрити практичне використання умов плавання тіл у житті людини, приро­ді; виховувати почуття відповідального і бережливого ставлення до природи. Виховувати активність і самостійність, наполегливість, спостережливість та бажання поповнення багажу знань; усвідомлення необхідності знань про тему людям різних професій, розширювати кругозір учнів.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань

Форма уроку: .урок-експериментальне дослідження

Інтерактивні методики: «Мозковий штурм», активне чи­тання, відкриті запитання, експеримент, рольова гра.

ПІД ЧАС СПІВПРАЦІ ДІЮТЬ ЗАКОНИ ДІЛОВОЇ ГРИ: (вони вивішуються на дошці).

• Закон поваги;
• Закон чіткості;
• Закон часу;
• Закон дотримання правил техніки безпеки.

Обладнання. Посудини з водою, олією, солоною водою, гасом;

дерев'яний і пінопластовий бруски однакових розмірів, парафінова кулька, ва­нільні терези, динамометр, прилад «відерце Архімеда», магнітофонний запис уривків із художніх творів, плакат з рисунками «Відшукай фізичну помилку!», ігровий кубик, магнітна дошка, таблиця «Птиці на воді».

                                              ХІД УРОКУ

Знання лише тоді знання, коли вони здобуті зусиллям свого розуму, а не пам’яттю.

Л.Толстой

І. ВСТУПНЕ СЛОВО ВЧИТЕЛЯ. МОТИВАЦІЯ

Як говорить українське прислів’я: «Знання збираються по краплині, як вода в долині». Сьогодні у нас є чергові 45 хвилин, які знову дадуть нам змогу зібрати ще декілька  краплинок знань та удосконалити вміння.

 Але, щоб одержати офіційний дозвіл на подальшу роботу на уроці, ви повинні пройти перевірку знань  на рівень кваліфікації та рівень підготовки до роботи.

Розпочнемо. Час пішов.

ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА АКТИВІЗАЦІЯ РОЗУМОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

1.Відповісти на запитання.

•   Яка сила виникає при занурені тіла в рідину?

•    Як напрямлена ця сила?

•    Від чого залежить ця сила?

• Якими експериментальними способами можна визначити архімедову   силу?

2 Експеримент. Трьом учням даються експериментальні завдання на ви­кінчення сили Архімеда трьома різними способами:

А. Визначити виштовхувальну силу, яка діє на дерев'яний брусок при його повному занурені у воду, використовуючи лише лінійку. (Спосіб визначен­ня архімедової сили за знайденим об'ємом тіла і густиною рідини.)

І.. Визначити виштовхувальну силу, яка діє на металевий циліндр, занурений у воду. Обладнання: динамометр, посудина з водою, металевий циліндр.

■  спосіб визначення архімедової сили за різницею показів динамометра при зважуванні  тіла у повітрі та у рідині.)

 В. Яка виштовхувальна сила діє на картоплину, що знаходиться у воді? Обладнання: картоплина, відливна посудина з водою, пусте відерце, динамометр. (Архімедова сила дорівнює вазі рідини, витісненої тілом.)

3 Опитування за плакатом з рисунками «Відшукай фізичну помилку!»,

4. Розв'язування задач із використанням схематичних рисунків.

Учні демонструють формули розв'язків задач за допомогою сигнальних карток і усно розв'язують задачі.

5.  Розв'язування експериментальних задач:

А. На шальці терезів зрівноважено склянку з водою. Чи порушиться рівновага терезів, якщо у воду занурити гирю, підвішену на нитці до штатива?

Б. Чи порушиться рівновага терезів, якщо гирю спочатку зрівноважити на терезах разом зі склянкою, наповненою водою, а потім опустити її на нитці у воду?

В. На гачку динамометра висить відерце Архімеда. Чи зміняться покази динамометра, якщо відерце наповнити водою і занурити у воду?

6. Гра «Кубики». Учні підкидають кубик і дають відповіді на запитання, написані на його гранях:

— Де легше тримати камінь: у воді чи у повітрі?

— Чи залежить виштовхувальна сила, яка діє на занурене в рідину тіло від глибини його занурення?

—  Що легше тримати у воді: брусок заліза масою 1 кг чи шматок дерева такої ж маси?

— Чи однакова сила потрібна, щоб втримати тіло у воді і гасі?

— На який циліндр — алюмінієвий чи залізний — діє більша виштовху­вальна сила у воді, якщо циліндри однакового об'єму?

— Чи діє архімедова сила в стані невагомості?

• II. Мотивація навчальної діяльності учнів
•  Прочитайте прислів’я на дошці. Як ви його розумієте? Який фізичний зміст цього прислів’я?
• Про що ми будемо говорити сьогодні на уроці?

Керуючись словами епіграфа до уроку, скажіть, що ви очікуєте від нього?

Отже, ми  продовжуємо пізнавати навколишній світ. А в цій країні дуже важливо вміти дивитися й бачити, помічати й відзначати.

Герой нашого сьогоднішнього уроку — це фізичне явище, досить пошире­не й надзвичайно різноманітне за своєю природою, відоме в науці й техніці. Воно супроводжує нас на кожному кроці й тому стало таким звичним і не­помітним.

Одразу ж хочу відмітити його багатогранність та оригі­нальність.

Воно ніколи не проявляє себе самостійно. Це супутник багатьох оточуючих нас явищ і насамперед такого важли­вого, як рух тіл. Наше існування так чи інакше пов'язане з рухом по землі, в повітрі й у воді. . Вивчивши цей матеріал, ви зможете зорієнтуватися на сільки важлива особисто для вас ця тема. Це також допоможе досягти успіху.                               

Отже, ми знаємо, що на всяке тіло, занурене у рідину, діє виштовхувальна сила. Але чи достатньо ваших знань, щоб пояснити, коли плаває тіло? (Створюється проблемна ситуація шляхом демонстраційного експерименту)

Експеримент 1. У склянку з водою опускається залізний циліндр — він тоне, опускається дерев'яний брусок — він спливає.

Експеримент 2. Опускається парафінова кулька у воду — вона спливає, опускається у гас — тоне.

Проблемні запитання:

1.  Чому одні тіла тонуть у рідині, а інші в тій же рідині плавають?

2. Чому одне й те ж тіло в одній рідині тоне, а в іншій плаває?

III. Повідомлення теми, мети і завдань уроку

На сьогоднішньому уроці ми розглянемо умови плавання тіл, тобто з’ясуємо, за яких умов тіла тонуть, спливають, плавають усередині рідини. І ми зможете відповісти на запитання:

•    Чому залізний цвях тоне у воді, а судна, виготовлені з металу, плава­ють?

•    Чому риби плавають всередині рідини, а водоплавальна птиця — на поверхні води?

•    Як піднімається і занурюється підводний човен?

IV. Осмислення і засвоєння учнями нового матеріалу

•    Які сили діють на тіло, коли воно знаходиться у рідині?

•    Як напрямлені ці сили?

•    Які співвідношення можливі між цими силами?

Розглянемо співвідношення між силою тяжіння і архімедовою силою, які діють, на тіло, що знаходиться у воді.

(Використовується наочність: на магнітній дошці за допомогою магніту прикріплюється рисунок, на якому зображено посудину з водою. Магніт од­ночасно є тілом, що знаходиться у воді. Прикладаються до тіла паперові і стрілки (вектори сили тяжіння і архімедової сили) і закріплюються тим са­мим магнітом.)

Розглядаємо три можливі випадки:

а) якщо Р_Т > Р_А, рівнодійна сил напрямлена вниз, то тіло тоне ;

б) якщо Р_Т = Р_А, рівнодійна сил дорівнює нулю, то тіло плаває всередині рідини;

в) якщо Р_Т < Р_А, рівнодійна сил напрямлена вгору, то тіло спливає. Перевіряється за допомогою експерименту правильність висновків, зроблених учнями. При цьому використовується значення сили Архімеда, які учні отримали при розв'язуванні експериментальних задач на початку уроку і порівнюється їх із силами тяжіння, які діють на дерев'яне та металеве тіло.

Розглянемо докладніше третій випадок.

Експеримент. Повністю занурюю дерев'яний брусок у воду. Під дією архімедової сили він спливає.

Підводжу учнів до міркувань: якщо тіло показалося з води і далі спливає .то об'єм зануреної частини зменшується, зменшується вага води, яку витісняє тіло, тобто зменшується архімедова сила, що діє на тіло.

Доки тіло спливатиме? Доти, доки сила Архімеда не дорівнюватиме за модулем силі тяжіння.

Учні роблять висновок. Якщо тіло плаває на поверхні рідини, то вага витісненої ним рідини дорівнює вазі цього тіла в повітрі.

Переконуємо учнів у правильності висновку за допомогою експерименту.

Експеримент. У відливну посудину з водою учні опускають дерев'яний брусок, знаходять вагу води, що вилилась, вагу бруска в повітрі і порівнюють їх.

Яким іншим способом можна визначити: тіло тонутиме, плаватиме всередині рідини чи спливатиме?

Розглядаємо випадок, коли тіло плаває всередині рідини.

Учень на дошці записує результати.1.     

Учні знаходять у таблиці значення густин заліза, сосни, парафіну, води і переконуються у правильності теоретичних висновків.

Отже, умови плавання тіл можна сформулювати двома способами: порівнюючи архімедову силу і силу тяжіння та порівнюючи густини рідини і суцільного тіла, яке в ній перебуває.

V. Осмислення одержаних знань .1. Користуючись таблицею густин, назвіть метали, які можуть плавати у ртуті                     '           

2. Відгадайте загадку: «У воді не тоне, у вогні не горить. Що це?» {Лід.) Учні порівнюють густини льоду і води.

3. Експериментальні завдання:

 А."Яке із двох тіл однакового об'єму — дерев'яне чи пінопластове

зануриться у воду на більшу глибину? Чому?

Б. Чи на однакову глибину зануриться дерев'яний брусок у воду і гас Пояснити результат.

4. Поясніть фізичний зміст прислів'їв: «Як камінь у воду», «Плаває, як сокира», «Великому кораблю — велике плавання»,,

' 5. Учні прослуховують магнітофонний запис уривка з китайської байки:

У хлопчика, який торгував жирними пампушками, вкрали монети. Для виявлення злодія суддя Бао-гун попросив принести великий жбан з водою. Сам стоїть  поруч і дивиться. Ось підходить якийсь чоловік, опускає монету в жбан. Суддя закричав: «Це ти, злодію, у дитини гроші вкрав?! Зізнавайся!».

Запитання. У який спосіб суддя виявив злодія? Для підказки використовується  експеримент. Пропонується учневі у посудину з олією влити воду. Олія спливає вгору. Учні пояснюють це явище і на основі експерименту від­міни дають на запитання. Для підтвердження правильності відповіді включа­ться магнітофон, учні слухають пропущені слова з байки: «... По воді попливли жирні плями».

6. Чи можна гасити палаючий гас, заливаючи його водою?

7. Учні слухають розповідь учителя: «У м. Солотвино Закарпатської області є , на перший погляд, дивне озеро. З давніх часів люди вважали, що на його дні живе чаклун, який нікому не дозволяє заходити у його володіння. На­мічався селянин викупати свого коня в озері, не встиг він ступити в нього, як втратив рівновагу і впав. Предмети, кинуті у воду, не тонули, а підтримувались  незрозумілою для людей силою. Про це озеро складали сумні легенди... І вода, і земля тут «прокляті» Богом».

Запитання:

А. Що ж це за диво-вода у цьому озері, у якому не тонуть предмети?

Б. Чи можна примусити плавати тіло, яке у звичайних умовах тоне у воді, наприклад, картоплину або пластилін?

Демонструється експеримент. Кидаємо ці тіла у воду. Що ви спостерігаєте? Вони тонуть у воді. Насипаємо у воду більше солі. Тіла плавають. Чому?  Густина солоної води збільшилась, отже, збільшилась архімедова сила.

Один з учнів розповідає про Мертве море, вода якого містить 27% солі, тоді як у звичайному морі — 2-3% солі.

8. Чому плавають риби у воді? Як вони змінюють глибину свого занурен­ня?                                                                 

Учень. Густина живих організмів, які населяють водяне середовище (ки­пи, дельфінів, риб), дуже мало відрізняється від густини води. У китів це до­сягається за рахунок товстого жирового шару, який міститься під шкірою. Цікаву роль відіграє плавальний міхур у риб, який може стискуватись. Змі­нюючи об'єм міхура, риба змінює об'єм свого тіла. Завдяки цьому вона може регулювати глибину свого занурення. Кити регулюють глибину занурення, змінюючи об'єм легень.

9. Вивішується таблиця «Птиці на воді».

— Які слова з української поезії про плавання ви знаєте? Учні декламують такі рядки:

Плавай, плавай, лебедонько,

по синьому морі.

Тарас Шевченко «Тополя»

 Пливе білий човник,

хвилечка колише,

Хвилечка гойдає.

Пливе білий човник,

 вітер ледве дише,

Ледве повіває.

Леся Українка «На човні»

 Пливе човник без весельця,

 К берегу звертає.

 Ніхто човником не править —

 Вітром прибиває.

Наталя Забіла « Човник»

 Запитання. Чому птахи не тонуть, а плавають на воді?

Презентації учнів за допомогою комп’ютера

1.Повідомляння  учнів , що значну роль у тому, що водоплавальна птиця -лебеді, гуси, качки — дуже мало занурюються у воду відіграє товстий шар пір'я і пуху, в якому міститься багато повітря. Цей товстий шар не пропускам воду і має дуже малу густину. За рахунок цього середня густина птиці значно менша від густини води.

2. Повідомлення екологічного змісту.

Один з учнів інформує про застосування умов плавання тіл для очищеним стічних вод. Останнім часом набуває катастрофічних розмірів забруднення Світового океану нафтопродуктами та іншими шкідливими домішками. Це призводить до загибелі значної кількості птахів і ссавців. У Північному морі і в Північній Атлантиці щорічно гине з цієї причини від 150 до 450 тисяч

морських птахів. Тому очищенню стічних вод приділяється велика увага. На умовах плавання тіл ґрунтується дія очисних обладнань — нафтопасток. Гус­тина нафти менша за густину води, тому вона спливає на поверхню води. Нафтові плями за допомогою спеціального обладнання відгороджують від чистої води, стягують у менші площі і спалюють або посипають спеціальним порошком, який вступає з нафтою в реакцію, знешкоджуючи її.

VI. Підсумок уроку

                        Перевірка очікуваних результатів:

1. Якщо ви поповнили свої знання на уроці про архімедову силу, то підніміть праву руку.
2. Якщо ви після цього уроку запам’ятали, що є три умови плавання тіл, то підніміть другу руку.
3. Якщо ви дійсно переконалися в тому, що знання про умови плавання тіл відіграють важливу роль, сплесніть у долоні.
4. Якщо вам було цікаво досліджувати, сплесніть ще раз.
5. Якщо ви зрозуміли, що знання лише тоді знання, коли вони здобуті зусиллям свого розуму, а не пам’яттю, як сказав Лев Толстой, погладьте себе по голівці.
6. Якщо ви переконалися в тому, що знання з фізики потрібні людям багатьох професій і вони знадобляться вам у подальшому житті, сплесніть у долоні двічі.
7. Якщо ви щиро раді за свої успіхи та успіхи товаришів,  покладіть руку на серце.
8. Якщо хочете йти разом до вершини знань, візьміть один одного за руки і підніміть їх угору.
9. Якщо вам було приємно працювати у команді, посміхніться один одному і скажіть: «Дякую за співпрацю!».

   А я говорю вам: «Дякую за плідну співпрацю». Урок закінчено.

VII. Домашнє завдання §39; №515, №519, №522 зі збірника В. І. Лукашика.