Использование закона Паскаля для объяснения действия выталкивающей силы.
Историческая справка об Архимеде.
Вывод формулы архимедовой силы
Объяснения опыта, подтверждающего равенство архимедовой силы весу вытесненной жидкости.
Примеры использования
закона Архимеда.
Закрепление материала
Первичный контроль знаний
(Работа с тестом в 4 вариантах)
Задание на дом
Разбор задачи включенной в демоверсию
заданий ЕГЭ 2009г (один ученик у доски)
Остальные решают тестовые задания на соответствие составленные ими же в 12 вариантах
Беседа. Демонстрация опытов, диапозитивов.
Фронтальный эксперимент
Зарисовки и записи на доске и в тетрадях
Прослушивание магнитофонной записи
Наблюдение опытов. Выдвижение гипотезы
и ее экспериментальная проверка
Работа с учебником Демонстрация диапозитивов
Решение тестовых задач
Запись на доске и в тетрадях
Ученикам раздаются карточки с проверочным
тестом (см. «Проверочные тесты» Работа
рассчитана на 5- 6 мин
Пока дети выполняют тестовые
задание учитель пишет на доске Д/З
1)§48 ответьте на вопросы к этому параграфу.
2) Подумайте возможно ли
проявление архимедовой
силы и в твердых сыпучих веществах.
Дополнительно:
Задача. На поверхности воды плавает
деревянный брусок, в который вбиты гвозди (рис1.9)
Как изменится глубина погружения бруска,
если гвозди вбить полностью?
<!--[if gte vml 1]> <![endif]--><!--[if !vml]-->
<!--[endif]-->
Учитель. Содержание сегодняшнего урока поможет понять нам, почему одни тела плавают на поверхности жидкости, а другие –тонут, почему возможно плавание судов, подводных лодок, воздушных шаров и дирижаблей.
Внимательно следите за ходом рассуждений и запомните вывод формулы архимедовой силы. В ходе урока я поставлю оценки по результатам работы
(Краткое объяснение плана урока, после чего демонстрация опыта по рис. 1.1 Погружаю пенапластовый шарик полностью в воду и быстро убираю руку. Мяч «выпригивает» из воды)
Почему мяч всплыл на поверхность воды?
Ученик. На мяч подействовала сила
Учитель. Совершенно верно: подействовала сила, которая вытолкнула мяч из воды. Будем называть ее выталкивающей силой.
Опустим в тот же аквариум цилиндр.(выполняю опыт)Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае?
<!--[if gte vml 1]> <![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->Ученик. Так как тело утонула, то выталкивающая сила на него не
действует.(ответ не опровергается, предоставляя учащимся
возможность самостоятельно убедиться в его ошибочности)
Учитель. Верен ли последний ответ? Подумайте, как с помощью
приборов, которые находятся у вас на столах, проверить,
действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр.
Ученик. Чтобы проверить действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр, надо подвесить тело к пружине динамометра, заметить его показание, а затем опустить тело в воду и сравнить оба показания динамометра
УчительВерно. Возьмите динамометры, подвесьте грузы к пружина, пронаблюдайте за пружинами, осторожно погружая грузы в воду. Опыт повторите два раза (Учащиеся проводят лабораторный опыт)
Что вы заметили?
Ученик. При погружении тела в воду пружина растягивается меньше, чем в воздухе, показание динамометра уменьшается
УчительКакой вывод можно сделать из этих наблюдений?
Ученик. На любые тела , погруженные в воду, действует выталкивающая сила
Учитель.Как направлена эта сила?
Ученик.Сила , действующая на тело, находящееся в жидкости, направлена вверх.
Учитель.Верно. Значит, на все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила , и на те, которые плавают в жидкости и на те которые тонут.
Выясним почему возникает выталкивающая сила (Опускаю в сосуд тело в форме
Учитель.Что можно сказать о давлении внутри жидкости
на одной и той же глубине?
УченикНа определенной глубине внутри жидкости давление
по всем направлениям одинаково.
УчительВерно. Поэтому и силы с которыми вода действует на боковые поверхности бруска , будут равными . Они направлены навстречу друг другу и сжимают брусок.
Тема урока: Действие жидкости и газа на погруженное в них тело
<!--[if gte vml 1]> <![endif]--><!--[if !vml]-->
<!--[endif]-->
(рис 1.4) Оформление доски
Теперь сравните давления на уровнях верхней и нижней граней бруска.
УченикНа уровне нижней грани бруска вода оказывает большее давление, чем на уровне верхней.
УчительПочему?
Ученик.Давление на уровне нижней поверхности больше потому , что она находится
на большей глубине.
УчительВерно. Чтобы это было более понятно, повернем сосуд(Поворачиваю сосуд
(рис 1.3) так, чтобы учащиеся могли видеть две пластилиновые полоски 1 и2, показывающие глубину погружения верхней и нижней поверхностей бруска( к доске выходят два ученика. Они одновременно записывают формулы (рис 1.4) , учитель по
ходу записей задает вопросы остальным )
Сравните силыF1иF2 ,с которыми вода действует на верхнюю и нижнюю грани
Ученик.СилаF1меньшеF2
УчительКак направлены эти силы
Ученик.Сила F1направлена вниз, аF2вверх
УчительПочему силаF2направлена вверх?
УченикВ соответствии с законом Паскаля: верхние слои воды производят давление
на нижние слои, вода передает это давление в каждую точку жидкости без изменения.
На нижнюю грань бруска также передается давление. Вода действует на эту грань
снизу с силойF2
УчительВерно (за обоснованные ответы ставлю отметки)
Представим силы, действующие на брусок графически (рис 1.5.)
тело , находящееся в воде .Учитель прикладывает к телу
бумажные стрелки и зажимает их магнитом)
Какая стрелка изображает силу F1и какаяF2
УченикБольшая стрелка изображаетF2
УчительКак направлена равнодействующая этих сил?
УченикРавнодействующая сила направлена вверх, так как силаF2большеF1
УчительОпределите . чему равна равнодействующая сила (Учитель снимает бумаж-
-ные стрелки, дает их ученику и предлагает найти равнодействующую
УченикЧтобы определить равнодействующую силу, надо из большей силы вычесть меньшую.(ученик совмещает стрелки и отрезает часть большей. Эта часть изображает равнодействующую, которую он закрепляет на доске (рис. 1.6 Затем ученик записывает формулуFА=F2-F1)
УчительМы выяснили, почему на тело действует выталкивающая сила. Впервые выталкивающую силу рассчитал древнегреческий ученый Архимед, живший в третьем
веке до н.э. Поэтому эту силу называют архимедовой силой
Что нам уже известно об архимедовой силе?
<!--[if gte vml 1]> <![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->УченикМы выяснили, что на тело, погруженное в жидкость, действует архимедова
сила, направленная вверх.(Во время ответа ученика учитель держит плакат и
показывает левую часть рисунка 1.7
УчительЗапишите тему урока и перепишите сделанные на доске
записи. Прослушайте звукозапись рассказа о жизни Архимеда и
постарайтесь запомнить наиболее интересные факты (На экране
демонстрируется портрет Архимеда. Одновременно на фоне музыкального сопровождения воспроизводится магнитофонная запись рассказа об Архимеде. Во время прослушивания учитель подготавливает оборудование для опыта с ведерком Архимеда. После окончания звуковой записи учитель обращает внимание к классу)
Архимед в своих исследованиях опирался на наблюдения ,опыт, практическую деятельность, эксперимент. Выясним от чего зависит архимедова сила. Как
математически можно рассчитать эту силу?
(К доске приглашается ученик)
<!--[if gte vml 1]> <![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->Запишите . чему равна архимедова сила (Ученик записываетFА=F2-F1)
<!--[if gte vml 1]> <![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->УченикПодставляя выражение дляF2и F1получим:
УчительЧему равна разность
УченикРазность высот столбов жидкости равна высоте бруска.
УчительВерно. Обозначим высоту бруска через Н. (ученик записывает на доске:
Обратите внимание на формулу и скажите, чему равно произведение площади
основания бруска на его высоту.
УченикПроизведение площади основания на высоту равно объему бруска
<!--[if gte vml 1]> <![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->(записывает на доскеVт)
Учитель Что мы получим, если умножим плотность жидкости на объем тела?
УченикПроизведение плотности на объем равно массе
УчительМассе чего
УченикМассе жидкости в объеме тела (записьFA=gmж)
УчительЧему равно произведениеgmж?
УченикЭто произведение равно весу жидкости в объеме телаFA=Рж
УчительИтак ,архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженного тела. Нельзя ли полученный вывод проверить на опыте ? (учитель показывает учащимся установку для выполнения опыта, объясняет назначение прибора)
Обратите внимание на первоначальное положение пружины. Отметим это положение
на шкале с помощью указателя. Теперь полностью погрузим цилиндр в сосуд с
отливом. Скажите, как убедиться в том , что объем вытесненной телом воды равен объему тела.
УченикМожно налить эту воду в ведерко, объем которого равен объему тела.
УчительМолодец, ты ответил правильно, мы так и поступим. Но прежде скажите, изменилось ли растяжение пружины
УченикДа , изменилось. Пружина сократилась, указатель поднялся на четыре
деления вверх
УчительОтметим новое положение указателя динамометра. Какая сила вызвала сокращение пружины на четыре деления?
УченикАрхимедова сила
УчительЗапомните: архимедова сила вызвала сокращение пружины. Скажите ,
если я перелью всю вытесненную телом воду в подвешенное ведерко, какая будет действовать сила(кроме веса ведерка)на пружину
УченикНа пружину будет действовать еще и вес вытесненной воды.
Учитель(выливает воду в ведерко).Что происходит с пружиной?
УченикПружина вновь растягивается , так как на нее дополнительно действует
вес вытесненной воды.
УчительНа каком отметке установился указатель?
УченикУказатель установился на первоначальной отметке
УчительКак же растянулась пружина под действием веса вытесненной воды?
УченикПружина растянулась на столько же делений, на сколько она сократилась
под действием архимедовой силы
УчительИтак, архимедова сила сократила пружину на четыре деления, а вес вытесненной воды растянул пружину на те же четыре деления. Что можно сказать
об этих силах?
УченикЭти силы равны, т.е. архимедова сила равна весу жидкости, вытесненной
телом
УчительПравильно. Закон Архимеда формулируется таким образом: тело
находящиеся в жидкости (или газе), теряет в своем весе столько, сколько весит
жидкость (или газ) в объеме, вытесненном телом
Вы знаете , что к газам тоже применим закон Паскаля. Поэтому и на тела,
находящиеся в газе, действует выталкивающая сила. Существование силы, выталкивающей тело из газа, можно наблюдать ( Выпускаю воздушный шарик.
После этого комментирую фотографии (действия архимедовой силы), помещенные
на цветной вклейке учебника. Первый воздушный шар наполненный нагретым
воздухом был выпущен братьями Монгольфье (Франция 18 век)
Закрепление материала (решение тестовых задач)
<!--[if !supportLists]-->1) <!--[endif]-->Определите давление р воды на дно реки на разной глубине Н:
<!--[if !supportLists]-->2) <!--[endif]-->(ЕГЭ 2006) Какова сила давления керосина, заполняющего цистерну, на кран,
находящейся на
тмосферное давление не учитывать заполняющего цистерну, на кран, находящейся на глубине 2м?глубине 2м? Площадь крана 1 см2. Плотность керосина 800 кг/м3. Атмосферное давление не учитывать
а) 16Н
б) 160000Н
в) 1,6 Н
г) 0,4 Н
3) Металлическая деталь весит в воздухе 44,5Н, а при погружении в керосин 40,5Н.
Чему равна архимедова сила, действующая на деталь?
а) 42,5 Н
б)4 Н
в)85 Н
4) (ЕГЭ 2009)
Чему равна выталкивающая сила ,действующая на тело объемом 2 м3, полностью погруженное в воду?
а) 20000Н
б) 2000Н
в) 20Н
г) 2 Н
5) (ЕГЭ 2007)
Чему примерно равна Архимедова сила, действующая на тело объемом 2 м3,
наполовину погруженное в жидкость плотностью 1000 кг/м3?