Урок "Виштовхувальна сила. Закон Архімеда. "

 

 

 

 

 

 

конспект конкурсного уроку

з фізики 8 клас

на тему:

«Виштовхувальна сила. Закон Архімеда»

 

 

 

 

 

Підготувала:

Вчитель фізики

Хлистік Надія Василівна

Тема: Виштовхувальна сила. Закон Архімеда.

Мета: сформувати поняття про Архімедову силу, продовжувати формувати вміння знаходити рівнодійну двох сил, застосовувати закон Паскаля; формувати вміння установлювати причинно-наслідкові зв’язки в спостережуваному явищі; ознайомити учнів з практичним застосуванням закону Архімеда, формувати вміння застосовувати закон Архімеда під час розв’язування типових задач, розвивати логічне мислення, виховувати в учнів любов до фізики.

Обладнання: прозорі посудини з прісною та соленою водою, м’ячик, яйце, металевий циліндр, динамометр, «Архімедове відерце», комп’ютер, мультимедійний проектор, мультимедійна презентація.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Хід уроку

1. Організаційний етап

Доброго дня! Діти зверніть увагу у вас на партах находиться кошик очікувань, я попрошу вас всіх уважно переглянути і помітити, те що ви очікуєте від нашого сьогоднішнього уроку. На це вам хвилинка часу.

Відкладіть кошик очікувань, до нього повернемось в кінці уроку, щоб перевірити чи виправдались наші сподівання

№ з/п	Очікувані результати	На початку уроку	В кінці уроку
1	Закріпити вміння працювати з фізичними приладами
2	Дізнатися про щось нове, невідоме
3	Можливість проявити себе
4	Працювати не самому, а в групі
5	Проводити цікаві досліди
6	Отримати добру оцінку
7	Отримати гарний настрій
8	Побайдикувати

2. Актуалізація опорних знань

Діти давайте з вами пограємо у гру під назвою «Фізичний футбол»

Усне опитування з використанням презентації

 

У вигляді гри футбол

Умови етапу: в опитування  ми з вами зіграємо у фізичний футбол. Правила гри такі: я задаю питання і обираю ігрока,  який буде на нього відповідати, а далі учень, який відповідав, обирає наступного, тобто «дає пас», наступний учень «дає пас» іншому і так далі. Отже, розпочинаємо гру.

«ФІЗИЧНИЙ ФУТБОЛ»

1. Що таке тиск?
2. Як розрахувати тиск?
3. В яких одиницях вимірюють тиск?
4. Від чого залежить ваговий тиск рідини?
5. За якою формулою обчислюється ваговий тиск рідини?
6. Сформулюйте закон Паскаля.
7. Що таке сила тяжіння?
8. Як розрахувати силу тяжіння?
9. Що таке вага?
10.          Чому дорівнює вага нерухомого тіла?
11.          Яку силу називають рівнодійною?
12.          Яка буде рівнодійна сил, які діють уздовж однієї прямої в протилежних напрямках? Який її напрямок?

3.  Мотивація

А зараз пропоную вашій увазі Легенду про відкриття Закону Архімеда

Презентація (із озвученням, та тихою мелодією)

Легенда відкриття Закону Архімеда.

Жив у Сиракузах мудруй Архімед,

Він був найкращим другом  Гієрона.

А всі ви знаєте, що символ влади у царя…

Ви здогадались? Ну, звичайно, це корона!

Задумав цар перед святами

Свій символ влади оновити,

Покликав ювеліра й наказав

Нову корону  з золота відлити.

А Гієрон, відомо, недовірою страждав,

І тому золото сам особисто відміряв,

Щоб не було його багато і не мало,

Лишень щоб на корону тільки вистачало.

Ось через місяць ювелір представив Гієрону

Шедевр мистецтва - золоту корону!

Взяв цар корону  - ну  й краса! Як сонце сяє!

Та у житті по-всякому буває

Міг ювелір в корону срібло або мідь додати,

А рештки золота собі сховати

Та як дізнатись? От в царя турбота:

Чи чесно ювеліром зроблена робота?

Замучивсь цар, зник апетит і сон,

Та враз згадав про Архімеда Гієрон.

І мудреця в палац мерщій везуть,

Садять за стіл, заморські фрукти й овочі несуть.

Сам цар вино у келих наливає

І ласкаво до Архімеда промовляє:

Гієрон: - Мій любий друже, ось моя корона,

Поглянь на неї, наче сонце сяє.

Мені б радіти, але думка серце крає:

Чи не надув мене цей ювелір?

Чи золото не замінив в короні бузувір?

Допоможи обман розкрити,

Тільки корону не царапати й не бити!

Задумавсь  вчений:

Архімед: - Я допоможу.

Вага відома. Але як об’єм знайду?..

І думав Архімед  дні й ночі всі підряд,

Що не придумає – то все не влад…

Та щоб світліша стала голова, пішов помитись.

Вліз у ванну – та біда,

Із ванни на підлогу полилася враз вода.

Архімед: - О, еврика! Знайшов! – аж крикнув Архімед

Й помчав в палац без одягу й взуття.

Ну й сором! Потім прийде каяття!

А люд на вулиці сміявся і кричав:

«Дивись, мудрець

Женеться голяком!

Який його ужалив ґедзь?»

Палац

Архімед: - О, еврика! Знайшов! Відкрив закон!

Гієрон: - Візьми сандалі і накинь хітон!

Та одягнись нарешті, Архімед!

Потім розкриєш свій мені секрет!

Архімед: - Хай слуги принесуть вагу

Й посудину велику із водою,

А ще хай злитки золота несуть,

В усьому, царю, розберемося з тобою.

Архімед: - На вагу кладем корону,

І тепер такий же рівно

Беремо злиток золотий.

(знаходять рівний по масі злиток золота)

Гієрон: - Зрозумів я!

Архімед: - Ні, постій!

Ми тепер корону нашу

Опускаємо в цю чашу…

Гієрон, поглянь сюди –

В чаші збільшилось води!

Ставлю рисочку по краю…

Гієрон: - А корону?

Архімед: - Я виймаю!

Тепер золото сюди.

Знову рівень зріз води!

Риска нова вже по краю.

Гієрон: - Що ти робиш? Я не знаю...

Риски дві я лише бачу…

Ну й поставив ти задачу!

Архімед: - Вага рівна! Об’єм ні!

Не сподобалось мені.

Розумієш Гієрон, новий я відкрив закон!

Гієрон: - Кажеш, що об’єм нерівний?

Ювелір мені невірний!

За фальшиву цю корону

Відповість він по закону!

Час пройшов. Вже інший вік,

Інтернетним став наш світ.

Та закон цей Архімеда

Пам’ятати завжди треба!!!

Шановні діти! У вас за плечима кілька років навчання у школі. Кожен день приносив вам нові знання. Ви стали розумнішими, навчилися не лише читати, а й розуміти прочитане, критично осмислювати його. Вчилися не лише формувати і відстоювати свою думку, але і прислухатися до думок інших людей. Епіграфом сьогоднішнього уроку вибрано висловлювання давньогрецького вченого Аристотеля, який був вчителем славетного полководця Олександра Македонського:

“Розум полягає не лише у знанні, а й у вмінні застосовувати ці знання”.

4. Вивчення нового матеріалу

Увага. Зараз я вам продемонструю кілька дослідів…

Проблемна ситуація

Демонстрація 1. В акваріум з водою повністю занурюють гумовий м’ячик і прибирають руку. М’ячик стрімко спливає.

Питання класу: Чому м’яч сплив на поверхню води?

(на м’яч діяла сила, напрямлена вгору).

Ця сила називається виштовхувальною.  Повторимо наш експеримент, але з іншим тілом.

Демонстрація 2. В акваріум занурюємо металевий циліндр. Спостерігаємо, що тіло тоне.

Питання класу: Чому?

Демонстрація 3. Металічний стержень прикріплюю до динамометра. Визначаю вагу тіла. Занурюю тіло в воду. (покази зменшуються)

Питання класу: Чому?

Діє сила, напрямлена вгору.

 Оголошення теми уроку,  мети.

Отже, тема нашого уроку: Виштовхувальна сила, Закон Архімеда.

Мета уроку:

5. Засвоєння нових знань

Уявімо собі що в рідину занурене тіло у вигляді прямокутного бруска

Що можна сказати про дію рідини на тіло?

(Рідина чинить на нього тиск)

Що нам відомо про тиск усередині рідини на одній і тій же глибині ?

(на одній глибині всередині рідини тиск однаковий в усіх напрямках). Тому сили, напрямлені на бічні поверхні, будуть однаковими, вони стискають циліндр, тому що напрямлені назустріч одна одній.

 Внаслідок дії сили тяжіння в рідині існує тиск, який за законом Паскаля діє в усіх напрямах. На верхню грань бруска діє сила тиску де ( – густина рідини), тобто , яка спрямована вниз.

На нижню грань діятиме сила , спрямована вгору. Оскільки нижня грань перебуває на більшій глибині, ніж верхня , то і сила . Рівнодійна цих сил напрямлена вгору. Отже, по вертикалі вгору на брусок, занурений у рідину, буде діяти виштовхувальна сила: . Виштовхувальну силу, що діє на тіло в рідині або газі називають –Архімедовою силою.

Обчислимо значення архімедової сили для бруска, зануреного в рідину. Оскільки  , а і  , то отримаємо:

Різниця глибин , на яких перебувають нижня та верхня грань бруска, є висотою , бруска. Тому , враховуючи, що , остаточно отримаємо:

 

 

– об’єм тіла, - густина рідини, – прискорення вільного падіння ().

Сила Архімеда діє і в газах. Адже в них також тиск змінюється з висотою.

У газах сила Архімеда значно менша, ніж у рідинах, оскільки густина газу набагато менша від густини рідини.

 

 

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

Демонстрація 4. Підтвердження закону на досліді («Відерця Архімеда»)

«Запам’ятай»

  

• Для розрахунків потрібно брати лише об’єм зануреної в рідину частини тіла
• Сила Архімеда напрямлена вертикально вгору і прикладена до центра зануреної частини тіла

Історична довідка про Архімеда.

Архімед - давньогрецький вчений, який відкрив закон. Названий в його честь. Відбулося це під час роздумів над досить складною задачею, запропонованою царем Гієроном. Ідея розв’язку прийшла Архімедові в голову, коли він заліз у ванну й помітив, що рівень води піднявся. Учений зрозумів. Що витіснений об’єм води дорівнює якраз об’єму зануреного в рідину тіла. У захоплені Архімед вистрибнув із ванни і побіг вулицею, забувши навіть вдягнутися. Дорогою Архімед вигукував «Еврика! Еврика!, що в перекладі з давньогрецької означає «Знайшов».

Учитель. Від чого залежить сила Архімеда? Чому ж діє сила Архімеда в рідині?  А зараз ви - дослідники,  з'ясовуєте, від чого залежить Архімедова сила.

Поділимося на групи.

Учитель роздає завдання учням.

 У кожної групи своє завдання. Приступаємо до роботи. Групам видається встаткування.

Дослідницька робота в групах

Завдання першій групі

Устаткування: посудина з водою, динамометр, алюмінієвий і мідний циліндри однакового об'єму, нитка.

1. Визначите архімедову силу, що діють на перше й друге тіла.

2. Зрівняєте густину тіл і архимедову силу, що діють на тіла.

3. Зробіть висновок про залежність (незалежності) архімедяної сили від щільності тіла.

Висновок: Архімедова сила не залежить від густини речовини з якого виготовлене тіло.

Завдання другій групі

Устаткування: посудина з водою, тіла різного об'єму, динамометр, нитка.

1. Визначите архімедову силу, що діє на кожне з тіло.

2. Зрівняєте ці сили.

3. Зробіть висновок про залежність (незалежності) архімедяної сили від об'єму тіла.

Висновок: Архімедова сила залежить від об'єму тіла, чим більше об'єм тіла зануреного в рідину, тим більше архімедова сила.

Завдання третій групі

Устаткування: динамометр, нитка, посудини з водою, солоною водою й маслом, алюмінієвий циліндр.

1. Визначите архімедові сили, що діють на тіло у воді, солоній воді й маслі.

2. Чим відрізняються ці рідини?

3. Що можна сказати про архімедяні сили, що діють на тіло в різних рідинах?

4. Зробіть висновок про залежність архімедяної сили від густини рідини.

Висновок: Архімедова сила залежить від густини рідини, чим більше густина рідини, тим більше архімедова сила.

Завдання четвертій групі.

Обладнання: тіла різної форми, посудина з водою, нитка, динамометр.

1. По черзі опускаючи кожне тіло у воду, за допомогою динамометра визначите архімедову силу, що діє на неї.

2. Зрівняєте ці сили й зробіть висновок про залежність (незалежності) архімедяної сили від форми тіла.

Висновок: Архімедова сила не залежить від форми тіла, зануреного в рідину або газ.

Після одержання результатів кожна група звітує про пророблену роботу й повідомляє свої висновки.

 

Учитель. А тепер давайте вирішимо завдання, що поставив перед Архімедом цар Гієрон. «Чи із чистого золота корона?»

(До дошки запрошуються керівники груп - пояснення рішення супроводжується записами на дошці)

Учень 1. Спочатку Архімед обчислив силу, що виштовхує.

Fа = Рв – Рж                

Учень 2. Потім Архімед визначив об'єм корони.

Учень 3. Знаючи об'єм корони, він зміг визначити густину корони, а по густини відповістити на запитання царя: чи немає домішок дешевих металів у золотій короні?

Учитель. Вірно. Ми з вами вирішили завдання Архімеда. Легенда говорить, що густина речовини корони виявилася менше густини чистого золота. Тим самим майстер був викритий в обмані, а наука збагатилася чудовим відкриттям.

6. Закріплення вивченого матеріалу

Для закріплення вивченої нової теми розглянемо задачі

1. Буде плавати, чи потоне сталева куля у 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 на половину занурений у воду і не торкається дна та стінок посудини?

Задача № 1.

4. Сталева куля об’ємом 400 занурена в гас. Яка архімедова сила діє на кулю?

Задача № 2.

5. На кулю повністю занурену у ртуть, діє архімедова сила 136 Н. Обчисліть об’єм кулі?

Задача № 3.

6. Алюмінієвий брусок масою 2,7 кг частково занурений у воду. При цьому на брусок діє архімедова сила 2,5 Н. Яка частина бруска є зануреною у воду?

7. Узагальнення та систематизація знань

Другий тайм гри Футбол

1.     Куди напрямлена сила, яка діє з боку рідини або газу на тіла, що в них занурені?
2.     Як ще називають виштовхувальну силу?
3.     Сформулюйте закон Архімеда?
4.     Як залежить Архімедова сила від густини рідини чи газу?
5.     Чи діє закон Архімеда в умовах невагомості? (Ні)
6.     Буде плавати  чи потоне сталева куля у воді? (потоне)
7.     Чому дорівнює Сила, яка виштовхує повністю занурене в рідину тіло?  (вазі рідини в об’ємі тіла)
8.     Запишіть формулу за якою можна визначити  Силу Архімеда, що діє на повністю занурене в рідину або газ тіло.
9.     В яких одиницях вимірюють силу? (Н)

8. Оцінювання роботи учнів

9. Підведення підсумків уроку

Аналіз і рефлексія.

Учитель. Сьогодні ми познайомилися з новою темою «Архімедова сила», а головне ми вирішили завдання Архімеда, зробивши подорож в 3 століття до нашої ери, з'ясувавши при цьому, від чого залежить сила, що виштовхує.

Давайте повернемося до нашого кошика очікувань. Позначте, будь-ласка, що ж ви досягнули на уроці, і порівняємо результат. Чи справдились ваші очікування?!

10.  Домашнє завдання

Вивчити §37,  вправа 21 № 1-3, 9-10

Провести спостереження, де проявляється сила Архімеда.

розробив вчитель фізики та Євгенійович