Урок "Умови плавання тіл. Повітроплавання»

8 клас

Розділ. Взаємодія тіл

Тема уроку.  «Умови плавання тіл. Повітроплавання»

 

Мета уроку:

 

• формування знань про умови плавання тіл, підіймальну силу;
• формування понять водотоннажності, ватерлінії, вантажопідйомності;
• під час діалогу формувати в учнів комунікативну компетентність та компетентність продуктивної творчої діяльності;
• розвиток діалектичного мислення учнів;
• виховання в учнів наукового світогляд.

 

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

 

Обладнання:

 

• графопроектор з графокартами;
• магнітна дошка з магнітами;
• різнокольорові паперові моделі тіл та вектори сил;
• склянка з водою;
• склянка з розчином солі;
• склянка з олією;
• гумова рибка;
• 3 закриті пробірки, заповнені різним об’ємом забарвленої води;
• 4 лабораторні мензурки по 100 мл;
• набір тіл різних мас і об’ємів;
• акваріум з водою;
• макет човна з пінопласту;
• набір тягарців по 100 г та 200 г;
• 2 однакові аркуші фольги;
• таблиця №20;
• заповнена гелієм  повітряна кулька з макетом корзини.

 

Домашнє завдання:

 

• вивчити §16 підручника Генденштейн Л. Е. «Фізика, 8 клас»;
• відповісти на запитання для самоперевірки на с. 137(1,3,4,5,7,8,9)

 

Хід уроку

 

• Організаційний момент

 

• Евристичні спостереження

Дослід №1

2 тіла рівних об’ємів, одне – пластмасове, а друге – дерев’яне, занурюємо у склянку з водою. ( Пластмасове тоне, а дерев’яне плаває )

Занурюємо друге дерев’яне тіло, але більшого об’єму. ( Друге дерев’яне тіло занурене більше, ніж перше )

Дослід №2
Опускаємо гумову рибку у склянку з розчином солі (рибка плаває на поверхні).

Опускаємо гумову рибку у склянку з водою  (рибка тоне).

Дослід №3

Наливаємо в мензурку олію, а зверху доливаємо воду ( олія спливає).

 

1. Коли тіло плаває на поверхні, а коли – тоне?
2. Як можна передбачити результат?
3. Як можна використати отримані знання?

 

• Актуалізація опорних знань

 

1. Від чого залежить стан тіла? ( Діючих на тіло сил)
2. Як називається сила, яка характеризує дію всіх сил? ( Рівнодійна)
3. Як залежить стан тіла від рівнодійної сили?

( Якщо R= 0, тоді тіло або знаходиться в стані спокою, або рухається рівномірно і прямолінійно; якщо R≠ 0, тоді тіло рухається в бік дії рівнодійної сили)

 

4.    Як визначити рівнодійну? ( Як векторну суму всіх діючих на тіло сил)

 

• Умови плавання тіл

Дослід №4

Тягарець лежить на долоні

 

1. Які сили діють на тіло? ( F_{тяжіння}   направлена вниз та N направлена вгору)
2. Чому дорівнює рівнодійна сила в цьому випадку? (R= 0)

N

На магнітній дошці

F_{тяжіння}

                                                                                                               F_{тяжіння} = N

 

1. При зануренні тіла у рідину з’являється сила …  ( сила Архімеда)
2. Архімедова сила завжди направлена … ( вертикально вгору)
3. При збільшенні занурення … (V_з.ч.т. зростає і F_А зростає)
4. Коли тіло повністю занурене F_А =… (F_А = ρ_тgV_т )
5. Чому дорівнює рівнодійна сила, яка діє на занурене в рідину тіло?

( R = F_{тяжіння} + F_А )

         

 

На магнітній дошці

F_тяж.

F_тяж.

F_А


F_А

F_тяж.

F_А

Розглянемо можливі випадки.

 

Тіло тоне                          Тіло плаває                   Тіло спливає

Дослід №5
3 однакові пробірки з різним об’ємом зафарбованої води занурюємо у 3 пробірки з водою. Одна – тоне, друга – плаває у воді, третя – плаває на поверхні води.

Від чого залежить поведінка тіла у рідині?

 

Висновок:

поведінка тіла у рідині залежить від співвідношення F_{тяжіння} та F_А..

 

Якщо F_{тяжіння}  >  F_А, то тіло тоне

          F_{тяжіння}  =  F_А, то тіло плаває всередині рідини

          F_{тяжіння}  <  F_А, то тіло плаває на поверхні рідини

 

Графокарта №1

F_А

F_А



F_А





F_тяж.  

F_тяж.

F_тяж.


F_{тяжіння}  >  F_А
      Тоне
F_{тяжіння}  =  F_А
   Плаває
F_{тяжіння}  < F_А
  Спливає



 

Чи можливо передбачити результат занурення тіла в рідину?

 

Розглянемо занурення у рідину однорідних суцільних тіл:

F_A = ρ_рgV_T  

F_{тяжіння =} mg ; m = ρ_тV ; F_{тяжіння} = ρ_тgV_т

 

1. Тіло тоне, якщо F_{тяжіння}  >  F_А => ρ_тgV_т    > ρ_рgV_T     => ρ_т   >  ρ_р
2. Тіло плаває, якщо F_{тяжіння}  =  F_А => ρ_тgV_т    = ρ_рgV_T     => ρ_{т  =}  ρ_р
3. Тіло спливає, якщо F_{тяжіння}  < F_А => ρ_тgV_т  < ρ_рgV_T     => ρ_т  < ρ_р

 

Повернемось до досліду №3. Чому олія плавала зверху води? (ρ_олії  < ρ_води)

 

Де використовуються умови плавання тіл?

 

• Використання умов плавання тіл:

 

1. плавання на човнах, пароплавах;
2. використання рятувальних кругів, жилетів;
3. піднімання кораблів, що потонули ( таблиця № 20);
4. риби мають плавальний міхур, об’єм якого змінюють;
5. кити змінюють об’єм легенів;
6. підводні рослини мають м’яке стебло.

 

Чи завжди співпадають густина тіла з густиною речовини ? ( Ні)

Дослід №6
Беремо 2 однакових аркуші алюмінієвої фольги. З одного аркуша виготовляємо коробку. Опускаємо фольгу у воду в акваріумі.

Чому простий аркуш тоне, а коробка плаває?

(ρ_{алюмінію}   >  ρ_води ;  ρ_{алюмінію}   >  ρ_води  >  ρ_тіла.  Коробка крім алюмінію містить ще й повітря, густина якого дуже мала, порівняно з густиною води.

ρ_{повітря} = 1,29 кг ∕м³    )

Дослід №7
Кладемо макет човна на воду в акваріум. Кладемо в човен тягарці 200 г, 100г,  100 г.

Чому човен не тоне?    ( Збільшується об’єм зануреної частини тіла, тому збільшується виштовхувальна сила)


F_А


F_А

На магнітній дошці

F_А






F_тяж.
Р_В
F_тяж.
F_тяж.
Р_В




    Графокарта №2

  F_А

                                               F_А + F_тяж. + Р_В = 0
                                                                   F_А - F_тяж. - Р_В = 0     
                                                         
  
F_тяж.

                                    
Р_В

                                                                                                    
                                            
Осадка – це глибина занурення судна у воду.
Ватерлінія  - це спеціальна лінія на борту судна, яка  позначає найбільшу допустиму осадку.
Водотоннажність – це маса судна з максимально можливим навантаженням.
Вантажопідйомність – це вага вантажу, який  може перевезти судно.

Водний транспорт

                                Переваги                                 Недоліки

 

1. дешевий;                                            1. використовується тільки
2. зручний;                                                 на морях, океанах та су доходних

                                                               річках

 

3.    мало забруднює навколишнє

середовище

Україна має розвинений  річковий і морський флот.

Яка  найбільша судноплавна річка України?  (Дніпро)

Фарватером Дніпра плавають, крім річкових суден, і значно більші судна типу «річка - море», які можуть виходити в море.

Дослід №8
Запускається заповнена гелієм повітряна кулька з корзинкою.

1. Чому кулька піднімається? (F_{тяжіння}  <  F_А)

2. За якою формулою обчислюється виштовхувальна сила повітря?

(F_А = ρ_пов.gV_т )

3.Що ми знаємо про густину атмосфери? ( Зменшується з висотою)

4. Чи існують обмеження для висоти підйому тіл на повітряних кулях? ( Так)

5. Чому? ( З висотою зменшується густина повітря, тому зменшується і  виштовхувальна сила. Настане такий момент, коли сила Архімеда зрівняється із силою тяжіння і тіло не буде підніматись)

6. Яким газом повинні заповнюватись повітряні кулі? ( З меншою густиною, ніж повітря: гаряче повітря, гелій )

 

Першу повітряну кулю виготовили брати Монгольф’єр з Франції у 1783 році.

 

Повітроплавання:

 

1. аеростат ( некерована повітряна куля);
2. дирижабль ( керована повітряна куля).

 

Підіймальна сила – це рівнодійна сила, яка діє на тіло у повітрі.

 

         Графокарта №3

F_А
F_А








F_тяж.
F_тяж
Р_в
 

                       

          R = F_А + F_тяж.                                                       R = F_А + F_тяж. + Р_в

 

         F_п  = F_А - F_тяж.                                                      F_п  = F_А - F_тяж.  - Р_в

                                                            

• Підсумок уроку.

 

1. Що нового ми взнали сьогодні на уроці?
2. За яких умов тіло плаває на будь – якій глибині?
3. За яких умов тіло тоне?
4. За яких умов тіло спливає?
5. Де використовуються умови плавання тіл?
6. Назвіть переваги і недоліки водного транспорту.
7. Що таке осадка судна?
8. Для чого служить ватерлінія?
9. Що показує водотоннажність судна?
10. Що називають підіймальною силою повітряної кулі?
11. Які пристрої використовують підіймальну силу?
12. За якою ознакою підбирають газ для заповнення аеростата?
13. Чому аеростати мають обмежену висоту польоту?
14. Що сподобалось на уроці? Що не сподобалось?