Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Действие жидкости и газа на погруженное в них тело (7-й класс)
>>Действие жидкости и газа на погруженное в них тело
Если погрузить в воду мячик, наполненный воздухом, и отпустить, то мы увидим, как он тут же всплывет. То же самое произойдет и с щепкой, пробкой и многими другими телами. Какая сила заставляет их всплывать?
Когда тело погружают в воду, на него со всех сторон начинают действовать силы давления воды (рис. 130, а). В каждой точке тела эти силы направлены перпендикулярно его поверхности. Если бы все эти силы были одинаковы, то тело испытывало бы лишь всестороннее сжатие. Но на разных глубинах гидростатическое давление различно: оно возрастает с увеличением глубины. Поэтому силы давления, приложенные к нижним участкам тела, оказываются больше сил давления, действующих на тело сверху. Преобладающие силы давления действуют в направлении снизу вверх. Это и заставляет тело всплывать.
Отослано читателями из интернет-сайтов
Электронные издания онлайн, сборник конспектов уроков по всем классам, рефераты с физики 7 класса, книги и учебники согласно каленадарного планирования физики 7 класса
Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные урокиКонспект урока по физике в 7 классе.
Тема: Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.
Тип урока : комбинированный.
Цели урока:
образовательная: ознакомление школьников с новыми физическими явлением - действие жидкости на погруженное в нее тело; установление, от каких факторов зависит выталкивающая сила, от каких не зависит;
воспитательная: формирование познавательного интереса к физике; воспитание толерантного отношения друг к другу;
развивающая: формирование интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, систематизировать знания.
Задачи:
Формирование знаний о выталкивающей силе, умений применять полученные знания для решения качественных задач
Развитие исследовательских умений: ставить цели, наблюдать, анализировать, делать выводы
Формирование коммуникативных умений: взаимодействовать в паре, группе, высказывать свою точку зрения
Развитие рефлексивных умений: осуществлять самооценку, соотносить уровень своих знаний с требованиями программы.
обучение навыкам самостоятельного получения новых знаний;
формирование сознательной деятельности обучающихся при изучении нового материала;
формирование умения наблюдать, анализировать, делать выводы;
формирование навыков сотрудничества в процессе совместного познания.
Планируемые результаты:
Личностные: проявление эмоционально - ценностного отношения к учебной проблеме; творческого отношения к процессу обучения;
формирование интереса к познанию окружающего мира;
установление значения результатов своей деятельности для удовлетворения жизненных потребностей;
Метапредметные: овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;
понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, овладение универсальными способами деятельности на примерах выдвижения гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез;
формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами;
приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации.
Предметные: умение измерять выталкивающую силу, используя динамометр; различать в каких случаях эта сила больше(меньше); выяснить, от чего зависит сила.
Оборудование: динамометры, мензурки с водой, сосуд с раствором соли, нитка, пластилин, алюминиевые цилиндры, латунный цилиндр, парафиновый шарик.
Этапы урока
I. Организационный момент урока. - 4 мин.
II. Актуализация знаний (кроссворд). - 4 мин.
III. Мотивация, постановка проблемы - 2 мин.
IV. Исследование, эксперимент (самостоятельная работа учащихся). - 12 мин.
V. Обобщение и систематизация (заполнение таблицы) - 5 мин.
VI. Закрепление изученного (качественные задачи, загадки). - 6 мин.
VII. Рефлексия (тест). - 3 мин.
VIII. Заключение. Домашнее задание. - 1 мин.
Ход урока:
I. Организационный момент:
Здравствуйте, ребята! Садитесь!
Девизом нашего сегодняшнего урока послужит высказывание Иммануила Канта:
Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.
Как известно, опыт и наблюдение - величайшие источники мудрости. А доступ к ним открыт для каждого из вас.
II. Актуализация.
Начнем наш урок с интеллектуальной разминки, которая поможет освежить ваши знания, необходимые сегодня при изучении новой темы. Для этого вам нужно вспомнить формулы вычисления следующих физических величин:
Вес тела.
Давление жидкости и газа.
Сила давления.
Масса тела.
Объем цилиндра.
Работа с формулами (найти соответствие):
I I I. Мотивация:
Попробуем использовать эти знания при изучении новой темы.
Эксперимент: В сосуде на дне лежит парафиновый шарик. Наливаем воду, парафиновый шарик всплыл.
Почему тело всплыло?
(на него действует сила, направленная вверх).
А действуют ли газы на тело, погруженное в них?
(да, например, воздушный шар). Если ребята затрудняются ответить на вопрос, можно продемонстрировать заранее спрятанный воздушный детский шарик.
Как мы можем сформулировать тему нашего урока?
Запишем тему нашего урока: «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело».
IV. Изучение нового материала (исследование, эксперимент)
Давайте экспериментально выясним, на все ли тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила?
Фронтальная работа:
На каждом столе у вас есть динамометр и металлический цилиндр.
Определите вес данного тела в воздухе Р1.
Не снимая с динамометра, погрузите это тело в воду и определите вес этого тела в воде Р2.
Сравните результаты и сделайте вывод. (Р2 < Р1).
Проблема: Почему вес тела в воде меньше веса тела?
(существует сила, действующая на тело в воде и направленная вверх)
● Таким образом, на любое тело, погруженное в жидкость или газ действует выталкивающая сила. (Записываем вывод в тетрадь). Эту силу ещё называют силой Архимеда. А почему, мы узнаем чуть позже.
- Подумайте, как можно это сделать?
/ответы учащихся - формулировка вывода на слайде для проверки/
Итак, мы выяснили, что на погруженное в жидкость или газ тело действует архимедова сила.
Продолжаем исследование; давайте-ка, подумаем, от каких факторов (физических величин) зависит выталкивающая сила?
Выдвижение гипотез: F A зависит от:
Плотности тела
Объёма тела
Плотности жидкости
От глубины погружения
От формы тела
А теперь давайте работать в группах, попробуем все эти гипотезы проверить экспериментально и выяснить, какие гипотезы верны.
Ведь как говорил наш соотечественник М. В. Ломоносов: «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением».
Работа в группах.
Определим, от каких фактов зависит или не зависит выталкивающая сила.
Разбиваемся на небольшие группы по 4-5 человек. Каждая группа получает свое задание. Работаем в парах. У каждого из вас на парте имеется Лист исследования с заданием и инструкцией к его выполнению. Подпишите, пожалуйста, свой лист и приступайте к исследованию.
Задание первой группе.
Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от массы и плотности тела.
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и латунный цилиндры, нить.
Порядок выполнения задания:
1. Возьмите алюминиевый цилиндр. Определите с помощью динамометра вес цилиндра в воздухе Р1.
2. Не снимая с динамометра, погрузите цилиндр в воду и определите вес этого цилиндра Р2.
3.Определите выталкивающую силу, действующую на цилиндр.
4. Повторите опыт с латунным цилиндром. Результаты измерений внесите в таблицу:
5. Сравните плотности тел (см. табл. №2 стр. 50 учебника) и выталкивающие силы, действующие на тела_______________________________________________________________
Сделайте вывод о зависимости (не зависимости) выталкивающей силы от плотности тела или массы.
Вывод:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание второй группе.
Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от объема тела.
Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина, динамометр, нить.
Порядок выполнения задания:
Возьмите тело с меньшим объемом и
Погрузите это тело в воду и определите вес тела в воде Р2.
Повторите опыт с телом большего объема.
Определите выталкивающую силу в обоих случаях. Результате внесите в таблицу:
Сравните результаты и сделайте выводы о зависимости (независимости) выталкивающей силы от объема.
Задание третьей группе.
Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от объема погруженной в жидкость части тела.
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, небольшое тело, нить.
Порядок выполнения работы:
Определите вес тела в воздухе Р1 _____________________.
Погрузите тело на половину в воду и определите вес тела в воде Р2________________________.
Определите выталкивающую силу Fвыт 1 = P1 - P2________________________________________________.
Опустите тело полностью в воду и определите вес тела в воде Р3____________________________.
Определите выталкивающую силу Fвыт 2 = P1 - P3_________________________________________________.
Сравните выталкивающие силы: Fвыт1 и Fвыт2. Сделайте вывод о зависимости (не зависимости) выталкивающей силы от объема погруженной в жидкость части тела.
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание четвертой группе.
Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости, в которую погружено тело.
Оборудование: динамометр, нить, сосуд с водой, сосуд с раствором соли, небольшое тело.
Порядок выполнения работы:
Определите вес тела в воздухе Р1.
Опустите тело полностью в сосуд с водой и определите его вес в воде Р2.
Повторите этот опыт с раствором соли.
Определите выталкивающие силы в обоих случаях и занесите результаты в таблицу:
Чем отличаются эти жидкости?
Что можно сказать о выталкивающих силах, действующих на тело в различных жидкостях?
Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от плотности жидкости.
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание пятой группе.
Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от глубины погружения тела внутри жидкости.
Оборудование: сосуд с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр.
Порядок выполнения работы:
Определите вес тела в воздухе Р1.
Определите вес тела в воде на глубине h1 и на глубине h2, большей, чем h1, Р2.
Рассчитайте выталкивающую силу, действующую на тело на разной глубине. Результаты измерения и расчета занесите в таблицу:
Сравните выталкивающие силы, действующие на тело на разной глубине.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость.
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание шестой группе.
Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от формы тела, погруженного в жидкость.
Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить, динамометр.
Порядок выполнения задания:
Кусочку пластилина придайте форму шара.
определите вес тела в воздухе Р1.
Опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р2.
Определите выталкивающую силу, действующую на тело.
Измените форму тела (куб, цилиндр…).
Повторите опыт. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:
Сравните силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от формы тела.
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
V . Обобщение и систематизация
По ходу отчетов каждой группы на доске таблица
Молодцы! Все группы справились со своими заданиями.
Впервые обратил внимание на существование этой силы древнегреческий учёный Архимед, живший в городе Сиракузы на Сицилии в III веке до нашей эры. А что этому предшествовало посмотрите сами...
(просмотр видеофрагмента)
Вот так Архимед нашёл решение задачи Гиерона. Поэтому силу, действующую на погруженные в жидкость или газ тела, мы называем Архимедовой силой.
V II . Закрепление изученного. (качественные задачи на слайдах)
1. Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой. Даже, стоя по пояс в воде, он легко поднимал одной левой рукой массу в 1000 кг. Правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть правдой эти россказни?
3. Где больший вес имеют солидные караси, в родном озере или на чужой сковороде?
4. Почему в недосоленом супе ощипаная курица тонет, а в пересоленом спасается вплавь?
VIII . Контроль и самоконтроль (рефлексия)
Итоговый тест: «Верю, не верю»
1. Выталкивающая сила действующая на погруженное в жидкость тело зависит от плотности тела.
2. Вес тела в жидкости меньше веса этого же тела в воздухе.
3. Выталкивающая сила также возникает и в газах.
4. В воду опущены два тела разной формы, но равные по объему. На первое тело действует большая выталкивающая сила.
5. Выталкивающая сила направлена вверх.
ОТВЕТЫ: -, +, +, - , + . (нет, да, да, нет, да)
X . Домашнее задание §48 (выучить определения и формулы). Записать в тетрадь три доказательства существования выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость.
Тип урока: . объяснение нового материала.
Задачи урока:
- Повторить изученный ранее материал;
- Подготовить учащихся к восприятию нового материала «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила» - от понятия к умению;
- Выяснить причину возникновения выталкивающей силы;
- Вывести формулу для расчета и придти к методам определения силы Архимеда на практике;
- Исследовать зависимость этой силы от различных параметров, и каким образом определить недостающие параметры;
- Закрепить изученный материал при решении качественных задач, с последующей проверкой на опыте, способствовать развитию практических навыков, умению анализировать, обобщать, применять ранее изученное в новой ситуации.
Основные вопросы урока:
- Давление в жидкости и газе.
- Сила давления.
- Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.
- Умение находить силу Архимеда различными способами.
- Исследовать зависимость силы Архимеда от параметров.
- Умение применить полученные знания при решении качественных задач и проверить правильность решения на опыте.
Средства обучения: ведерко Архимеда, сосуд с отливом, динамометр демонстрационный, штатив, тела одинакового объема и одинаковой массы, сосуд с водой, весы, разновесы, 2 одинаковых стакана, мерный цилиндр, линейка, динамометр Бакушинского.
План урока:
I. Повторение
II. Демонстрация и новый материал
1) Проблема: почему теннисный мячик выскочил из воды? Ответ: вода вытолкнула
2) Почему в воде можно поднять тяжелый предмет,
который на суше поднять не под силу? (Вода
помогает)
Таким образом получается, что на тело
погруженное в жидкость действует сила давления
со стороны жидкости, которая направлена?.. Вверх!
Попытаемся выяснить теоретически, почему эта
сила возникает. Для этого рассмотрим тело в виде
прямоугольного параллелепипеда, погруженное в
жидкость и сделаем соответствующий рисунок.
S – площадь верхнего и нижнего оснований
h 1 – высота столба жидкости над верхней
гранью
h 2 – высота столба жидкости на уровне
нижней грани
р 1 – давление столба жидкости сверху
р 2 – давление столба жидкости на уровне
нижней грани
F 1 – сила давления жидкости на верхнюю
грань
F 2 – сила давления жидкости на нижнюю грань
Результирующая этих сил направлена в сторону большей силы F 2 , т.е. вверх. Это и есть выталкивающая сила, которую еще называют силой Архимеда.
F Арх = F вытал = F 2 – F 1
Таким образом, стало понятно, почему теннисный мяч выскочил из воды. Но ведь жидкость действует на тело со всех сторон, т.е. действует и на боковые грани, но эти силы сжимают тело, деформируют его и их действие не вызывает движения тела вверх. Таким образом, мы доказали существование выталкивающей силы, как результирующей, действующей на тело, погруженное в жидкость и определили ее направление: вертикально вверх. С теннисным шариком – все понятно. А почему тяжелые предметы легче в жидкости, в частности в воде? Рассмотрим силы, действующие на погруженное в жидкость тело.
Если тело подвешено к динамометру, то он
показывает вес тела Р, который численно равен
силе тяжести, т.к. тело находится в покое.
Если тело в воздухе, то он покажет вес Р. В
жидкости динамометр тоже покажет вес Р 1 , но
он будет меньше на величину силы Архимеда Р 1
= Р – F Арх. Чем меньше вес тела в жидкости,
тем больше сила Архимеда. Таким образом, силу
Архимеда можно определить как разницу веса тела
в воздухе и в жидкости.
Таким образом, мы получили первый способ
определения силы Архимеда:
F Арх = Р – Р 1 |
Определим F Арх, действующую на цилиндрик: задание выполняют ученики на своих рабочих местах.
Р = 1 Н
Р 1 = 0,65 Н
F Арх = 1 – 0,65 = 0,35 (Н)
Б) Посмотрим еще один опыт и, возможно, вы догадаетесь, как еще можно определить силу Архимеда.
Часть воды после погружения тела
вылилась, динамометр стал показывать меньший
вес. А теперь вытесненную телом воду перельем в
ведерко. Динамометр покажет снова вес этого
прибора в воздухе.
– Чему равна сила Архимеда? (Весу вытесненной
воды)
Вывод:
Сила, выталкивающая
целиком погруженное в жидкость тело, равна весу
жидкости в объеме этого тела; в газе – все
аналогично, но там сила Архимеда во много раз
меньше.
Ну, а теперь подскажите: как определить силу
Архимеда II способом?
Ответ : Собрать жидкость, вытесненную погруженным в нее телом и взвесить.
F Арх = Р вытесн.жидкости = Р ж |
(II) – Закон Архимеда определим на практике – делает ученик.
Погружаем то же тело в сосуд с отливом,
взвешиваем и находим F Арх.
При демонстрации опыта вспоминаем правила
взвешивания.
m ж = 0,035 кг
Р ж = m ж *g = 0,35 H
F А = Р ж = 0,35 H
Вывод: Если сравнить силу Архимеда, определенную I и II способами, то видим, что результат один и тот же. II способом можно определить F Арх если нет динамометра, но есть весы.
В) Но II способ позволяет определить F Арх еще одним способом. Мы получили, что
F Арх = Р вытесн.жидкости = Р ж
Р ж = m ж * g = ж * V тела * g
Таким образом, V ж = V тела (III). Эта формула является математической записью Закона Архимеда. Значит, если мы знаем в какую жидкость погружаем тело, его объем, то F Арх можно посчитать по этой формуле.
Вопрос : А если объем неизвестен?
Ответ : Если неизвестен объем тела, его можно определить с помощью мерного цилиндра (мы этому учились в I четверти) или с помощью линейки.
Ученики определяют объем все того же тела, предварительно вспомнив формулу объема параллелепипеда.
Вывод: Опять получили тот же результат: 0,35 Н. Таким образом, величина F Арх не зависит от способа ее определения.
III. Закрепление
Р 1 = Р – F Арх |
Задание 1: Одно и тоже тело поместить сначала в воду, а затем в масло. Сравнить F Арх, действующую в этих жидкостях.
Ответ : F Арх в воде больше, чем в масле, т.к. вес тела в воде меньше, чем в масле. Это согласуется с выведенной формулой (1).
Задание 2: Тело погрузить в воду полностью и до половины. Определить F Арх
То же самое, полное совпадение с формулой (1). V 1 > V 2 , F Арх1 > F Арх2
Задание 3: Одинаковые по объему тела из разных материалов погрузить в воду. Определить F Арх. Проверьте I способом.
Вывод: F Арх не зависит от вещества, важен объем тела.
Задание 4: Изобразите графически силу Архимеда, действующую на тела.
IV. Итог урока
– Что мы узнали на уроке?
- познакомились с новой силой – силой Архимеда;
- выяснили, что она результат разной силы давления на тело, погруженное в жидкость, снизу и сверху и направлена вверх;
- научились на практике определять эту силу двумя способами;
- вывели формулу для расчета и выяснили, что F Арх зависит только от плотности жидкости и объема погруженной части тела и не важно, из какого вещества это тело сделано;
- повторили ранее изученный материал: давление, сила давления, масса и как ее выразить через плотность и объем, вес тела;
- закрепили навыки практической работы, полученные ранее: измерение силы динамометром, определение массы тела на рычажных весах, объема тел с помощью мерного цилиндра, вспомнили формулу объема параллелепипеда;
- еще раз убедились, что физика без математики не существует.
V. Домашнее задание
- внимательно прочитать записи, сделанные в тетради;
- прочитать §§ 48, 49;
- упр. 32 (1-3)
– Вы хорошо поработали на уроке. Всем спасибо за сотрудничество!
Литература :
- А.В. Перышкин, Н.А. Родина «Физика 7», Москва, «Просвещение», 1989 г.
- М.Е. Тульчинский «Качественные задачи по физике 6-7 кл.», Москва, «Просвещение», 1976 г.
- Л.А. Кирик «Самостоятельные и контрольные работы по физике. Разноуровневые дидактические материалы 7 класс. Механика. Давление жидкостей и газов», Москва-Харьков, «Илекса «Гимназия», 1998 г.
- «Контрольные работы по физике в 7-11 классах», дидактический материал, под ред. Э.Е. Эвенчик, С.Я. Шамаша , Москва, «Просвещение», 1991 г.
- И.С. Шутов, К.М. Гуринович «Физика 7-8. Решение практических задач», учебное пособие, Минск, «Современное Слово», 1997 г.
- «Модульный внутришкольный контроль на рефлексивной основе по физике», методическое пособие, сост. Е.Ф. Аврутина, Т.Г. Базилевич , Калуга, «Адэль», 1997 г.