Решение задач на расчёт архимедовой силы и

Разработка урока с презентацией
«Решение задач на расчёт архимедовой силы и
условия плавания тел» (7 класс)
Автор: Дорожкова Татьяна Борисовна
учитель физики
ГБОУ Школа № 1494
город Москва
Тема урока «Решение задач на расчёт архимедовой силы и условия плавания тел».
Сегодня на уроке мы с вами обобщим знания о действии жидкостей и газов на погружённые в них тела, вспомним
условия плавания тел и применим теоретические знания на практике и при решении задач.
Начнём мы наш урок, как обычно, с повторения изученного материала.
1) Фронтальный опрос по теории.
1. Опишите действие жидкости или газа на тело, находящееся в них. Как по-другому называют выталкивающую силу?
2. По какой причине возникает выталкивающая сила? Как она направлена?
3. Какими способами можно определить FA? (по формуле FA = ρЖgVпчт ; опытным путём FА = Р – Р1)
4. От каких величин зависит FA? От каких величин она не зависит? (Зависит от ρж и от Vпчт ; не зависит от массы тела,
глубины погружения, формы тела, плотности тела, расположения тела в жидкости)
5. Опишите поведение твёрдых тел в жидкости. (Твёрдые тела в жидкости могут тонуть, плавать в жидкости и на её
поверхности, всплывать)
6. При каком условии тело, находящееся в жидкости тонет? Всплывает? Плавает? Слайд
Итак, мы вспомнили теоретический материал, а теперь будем теорию применять на практике. Слайд Тема урока
«Решение задач на расчёт архимедовой силы и условия плавания тел».
2) Индивидуальная работа по карточкам.
Я раздаю листы с вопросами разного уровня сложности. Вопросы окрашены разными цветами: синим цветом
окрашены лёгкие вопросы, зелёным посложнее и красным - наиболее сложные. Ваша задача выбрать себе вопросы
соответствующего уровня сложности, быстро и правильно на них ответить. Затем мы проверим ваши ответы.
Слайд
1) Почему камень в воде легче поднимать, чем в воздухе?
2) В какой воде и почему легче плавать: морской или речной?
3) Первоклассник и десятиклассник нырнули в воду. Кого вода выталкивает сильнее? Почему?
Слайд 1) В сосуд погружены три железных шарика равных объёмов. Одинаковы ли силы,
выталкивающие шарики?
Слайд 2) К чашкам весов подвешены два одинаковых железных шарика. Нарушится ли
равновесие, если шарики опустить в жидкости (вода и керосин)?
Слайд 3) В воду полностью погрузили две одинаковые закрытые стеклянные бутылки: одна из них пустая, а другая
полностью заполнена водой. Равны ли по модулю архимедовы силы, действующие на них? Как поведут себя эти
бутылки, если их отпустить?
Слайд 1) Ведро, доверху наполненное водой, подвешено к весам. Если опустить в ведро кусок железа, висящий на нити
и не касающийся дна, то часть воды выльется. Изменится ли показание весов?
Слайд 2) Изменится ли выталкивающая сила, если брусок, находящийся в жидкости,
перевести из положения а в положение б?
Слайд 3) В воду опущен медный кубик массой 10 г и тонкая медная пластинка массой
10 г. Одинакова ли выталкивающая сила в обоих случаях?
Пока учащиеся готовят ответы на вопросы, я раздаю листочки с заданием эксперимента, оборудование, салфетки.
Проверяем ответы. Кто выбрал самые лёгкие вопросы? Есть те, кто выбрал вопросы посложнее? Наиболее сложные?
Слайд
«Без сомнения, всё наше знание начинается с опыта».
Иммануил Кант, немецкий философ
3) Проведение фронтального эксперимента.
Следующее задание – экспериментальное. На парту вы получили задание. Выполняете его, анализируете результаты и
делаете вывод, который затем доводите до сведения остальных.
Перед началом работы напомню о правилах, которые надо соблюдать при выполнении эксперимента.
Задания.
1. Деревянный и пластмассовый цилиндры одинакового объёма поместите в воду. На основании наблюдения за
цилиндрами сравните плотности цилиндров с плотностью воды. Сделайте вывод.
2. Опустите пластилин на поверхность воды и отпустите его. Что вы наблюдаете? Достаньте пластилин. Придумайте,
что можно сделать, чтобы пластилин начал плавать. Свою идею проверьте на опыте. Сделайте вывод.
3. Опустите сложенную пластинку из фольги на поверхность воды и отпустите её. Что вы наблюдаете? Достаньте
фольгу. Придумайте, что можно сделать, чтобы фольга начала плавать. Свою идею проверьте на опыте. Сделайте
вывод.
Обсуждение результатов.
1. Глубина погружения тела зависит от его плотности.
А теперь я вам продемонстрирую такой опыт. Два сосуда с водой, две картофелины одинакового объёма. Одну
помещаю в один сосуд, другую – в другой. Одна картофелина тонет, а другая всплывает. Как такое можно объяснить?
Глубина погружения тела зависит от плотности жидкости, в которую его погружают.
2. У лодочки из пластилина или фольги больше объём, чем у куска пластилина или пластинки фольги.
Вывод: чтобы заставить плавать тонущие тела, что можно сделать? (Изменить плотность жидкости или
объём погружённой части тела. При этом изменяется и архимедова сила.)
Эти условия учитывают в технике.
Раньше делали деревянные плоты, и они плавали в воде. Почему?
Сейчас делают металлические корабли, и они тоже плавают, хотя плотность стали больше плотности воды. Как же это
можно объяснить? (Т.к. внутри корабля есть полости с воздухом, то средняя плотность корабля оказывается меньше
плотности воды)
А маленький и лёгкий стальной гвоздь в воде тонет! Почему?
Увеличивая погружённую часть тела за счёт воздуха, люди построили Слайд суда на воздушной подушке, Слайд
понтонные мосты, Слайд – видео подводные лодки.
Водные жители тоже используют законы физики!
Слайд Любая рыба в воде невесома, так как средняя плотность тела живой рыбы равна плотности окружающей ее
воды. Большую роль в передвижении рыб играет плавательный пузырь. Меняя объём этого пузыря, рыба способна как
увеличивать, так и уменьшать действующую на неё выталкивающую силу. А вот акулы, у которых плавательный
пузырь отсутствует, вынуждены поддерживать глубину своего погружения постоянным активным движением.
Слайд Важным фактором в жизни водоплавающих птиц является наличие толстого, не пропускающего воды, слоя
перьев и пуха, в котором содержится значительное количество воздуха. Благодаря этому воздушному своеобразному
пузырю, окружающему всё тело птицы, её средняя плотность оказывается очень малой. Помимо этого у
водоплавающих птиц есть значительная жировая прослойка, и как у всех птиц, у них большой объём лёгких. Этим
объясняется тот факт, что водоплавающие мало погружаются в воду при плавании.
А вот крокодилы проглатывают камни, общая масса которых составляет 0,01 массы животного. Камни служат
балластом, позволяющим крокодилам ходить по дну реки.
Но, мы с вами не должны забывать, что выталкивающая сила может действовать на тела не только со стороны
жидкостей, но и со стороны ? газов. Поэтому к газам применимо всё, сказанное нами выше.
А вот примеры использования знаний об архимедовой силе на практике в экстренных ситуациях, а именно при пожаре.
Почему не рекомендуется тушить горящий бензин водой?
Почему во время пожара рекомендуется при сильном задымлении нагнуться или лечь на пол, и двигаться на
четвереньках или ползком к выходу?
Итак, мы с вами дали много ответов на качественные вопросы, а теперь решим расчётную задачу на данную тему.
Задача
Алюминиевый кубик с длиной ребра 20 см имеет массу 7,2 кг.
1) Определить, кубик сплошной или в нём есть пустоты.
2) Определить, как поведёт себя кубик в воде.
И напоследок, мы с вами выполним небольшую самостоятельную работу. (Раздаю варианты работы)
После того, как учащиеся сдадут работы, проверяем ответы по слайдам.
Д.з. 1) По желанию подготовить презентацию по одной из тем: «Плавание судов», «Воздухоплавание».
2) § 51-52 (изучить)
Вариант 1
Выберите один верный ответ.
1. На существование выталкивающей силы указывает
1) диффузия жидкостей
2) плавание тел
3) изменение формы тела.
2. Тело погружено целиком в жидкость. Выберите правильное утверждение.
1) на тело не действует сила тяжести
2) масса тела становится меньше
3) вес тела уменьшается
4) вес тела увеличивается
3. В жидкость помещены три тела одинакового объёма. На какое тело действует
меньшая сила Архимеда?
1) на первое
2) на второе
3) на третье
4) на все тела действует одинаковая сила Архимеда
4. На диаграмме представлены значения выталкивающей силы, действующей на
одно тело, погружённое в разные морские воды. В каком море вода наиболее
солёная?
1) в Балтийском
2) в Чёрном
3) в Баренцевом
4) в Японском
5. Назовите газы, в которых мог бы плавать мыльный пузырь, наполненный воздухом. Весом пузыря пренебречь.
(Плотность воздуха 1,29 кг/м3, углекислого газа 1,98 кг/м3, азота 1,25 кг/м3, водорода 0,09 кг/м3, кислорода 1,43 кг/м3).
Вариант 2
Выберите один верный ответ.
1. Выталкивающая сила равна…
1) изменению веса тела
2) изменению массы тела
3) изменению формы тела
2. Тело целиком погружено в жидкость. Выберите верное утверждение.
1) сила тяжести, действующая на тело, увеличивается
2) на тело не действует сила Архимеда
3) масса тела не изменяется
4) вес тела не изменяется
3. В жидкость помещены три тела одинакового объёма. На какое тело действует
большая сила Архимеда?
1) на первое
2) на второе
3) на третье
4) на все тела действует одинаковая сила Архимеда
4. На диаграмме представлены значения выталкивающей силы, действующей на
одно тело, погружённое в разные морские воды. В каком море вода наименее
солёная?
1) в Балтийском
2) в Чёрном
3) в Баренцевом
4) в Японском
5. В какой жидкости утонет кусок парафина? (Плотность парафина 900 кг/м3, воды 1000 кг/м3, морской воды
1030 кг/м3, ртути 13600 кг/м3, бензина 710 кг/м3)
1) в воде
2) в ртути
3) в морской воде
4) в бензине
Список литературы
1. Перышкин А.В., Физика.7 класс., учебник для общеобразовательных учреждений – М.: Дрофа, 2009
2. Лукашик В.И., Иванова Е.В., Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений
– М.: Просвещение, 2012
3. Перельман Я.И., Занимательная физика. – М.: Триада-Литера, 2000