Открытый урок по теме: «Выталкивающая сила».

Открытый урок по теме: «Выталкивающая сила».
Ход урока:
( Эпиграф на доске)
«О выталкивающей силе знали все,
а чему она равна – понял один»
(Д.М.Балашов)
На доске портрет Архимеда.
I.
Организационный момент.
Учитель: Здравствуйте, ребята. Садитесь. Кто отсутствует в классе? Приступим к
работе.
Постановка целей и задач урока.
Проблемная ситуация.
Учитель: Вспомните лето. Вы отдыхаете на море, на озере или на реке, входите в воду.
Учите плавать своих друзей (на экране фотоиллюстрация). Легко ли поддерживать на
воде тело своего друга?
Учащиеся: легко.
Учитель: а сможете ли вы его также легко удержать не в воде, а в воздухе?
Учащиеся: нет.
Учитель: в чем же дело? Обратимся к опыту.
Опыт 1. (учитель пытается погрузить в аквариум плавающую пробку).
Учитель: я погружаю пробку глубже в воду, отпускаю, и пробка… что делает?
Учащиеся: всплывает.
Учитель: почему пробка всплыла на поверхность воды? Что действует на пробку?
Учащиеся: сила.
Учитель: правильно. Это сила вытолкнула пробку из воды. Эта же сила выталкивает из
воды и тело вашего друга при обучении плаванию, поэтому, как мы её будем
называть?
Учащиеся: выталкивающей силой.
Учитель: ребята, а всегда ли жидкость действует на погруженное в неё тело?
Учитель: ребята, нам требуется дополнительная информация для ответа на
поставленную задачу, мы должны подробнее узнать о выталкивающей силе.
Следовательно, необходимо сформулировать цель нашего урока.
Учащиеся: наша цель заключается в выявлении существования выталкивающей силы,
осознать причины её возникновения, а так же вывести правила для её вычисления.
Учитель: итак, цель поставлена. Начнём наше исследование.
III.
Актуализация опорных знаний.
II.
Учитель: для начала, мы с вами вспомним материал прошлых занятий. Вы должны
достаточно понятно ответить на выбранный вопрос.
Фронтальный опрос: (вопросы на интерактивной доске )
1. Выведите формулу для расчета давления на дно сосуда.
2. От каких величин зависит давление жидкости на дно и стенки сосуда?
3. Как формулируется закон Паскаля?
4. Как рассчитать силу давления на площадку, находящиеся внутри жидкости?
Подготовка к усвоению нового материала.
Постановка учебных проблем:
А) действует ли жидкость, на погруженное в неё тело?
Б) всегда ли жидкость действует на погруженное тело?
В) как теоретически объяснить это действие жидкости на погруженное в неё тело?
Мотивация.
Учитель: сегодня мы с вами отправимся в Древнюю Грецию в 3 век до нашей эры. Именно
в это время в Сиракузах на острове Сицилия проживал величайший математик и физик
древности – Архимед. Он прославился многочисленными научными трудами, главным
образом в области геометрии и механики. (слайд 9), (слайд 10).
Учитель: кто же этот человек оставивший яркий след в науке?
Учащиеся: (на фоне музыкального сопровождения рассказывает об Архимеде, используя
презентацию).
Постановка проблемной задачи.
Учитель: какие факторы будут влиять на значение выталкивающей силы? (слайд 11)
Учащиеся:
- объём тела
- форма тела
- глубина погружения тела
- плотность тела
- плотность жидкости
IV. Изучение нового материала.
Учитель: тему урока, вы определили сами и она уже записана на доске.
А теперь проверим предположения путём исследования.
Проведем опыт. Подвесим тело к динамометру, и будем наблюдать растяжение
пружины в воздухе, а затем в воде.
- Что мы наблюдали?
Учащиеся: уменьшение показания динамометра при погружении тела в воду (слайд 13)
Учитель: рассмотрим второй опыт. Изменим глубину погружения тела в воду?
- Что наблюдали?
Учащиеся: показания динамометра не изменилась (слайд 14)
Учитель: молодцы, сделаем вывод.
Учитель: ну, а теперь, давайте проверим наши предположения о зависимости силы
Архимеда от различных величин. Как это можно сделать?
V. Выполнение исследовательской работы ( слайд 16)
Учитель: чтобы ответить на данный вопрос, проверим экспериментально наши
предположения. У вас на столах находится определённый набор приборов.
(приложение 1)
Вам необходимо:
1. Определить вес тела в воздухе.
2. Определить вес тела в воде.
3. Найти архимедову силу, действующую на тело.
4. Сделать соответствующий вывод (после получения результатов каждая группа
отчитывается о своей работе и сообщает свои выводы. Учащиеся записывают
выводы в таблицу, приложение 2).
Учитель: мы узнали о том, что архимедова сила зависит от объёма тела и плотности
жидкости. Как теоретически объяснить действие жидкости на погружённое в неё
тело. Опыты показывают, что действие жидкости направлено вверх.
Значение выталкивающей силы можно определить используя прибор, который
находится перед вами.
Прибор носит название «ведёрко Архимеда». Это пружина с указателем, шкала,
ведёрко, цилиндр, того же объёма, отливной сосуд, стакан. (слайд 19).
Здесь пружина выполняет роль динамометра.
1. Показать, что объем ведерки равен объему цилиндра.
2. В отливной сосуд наливаем воду чуть выше уровня отливной трубки. Лишняя
вода выльется в стакан. Сливаем воду.
3. Подвесим ведерко к пружине, а к нему - цилиндр. Отмечаем растяжение
пружины с помощью указателя. Стрелка показывает вес тела в воздухе.
4. Приподняв тело, под него подставляем отливной сосуд. После погружения в
отливной сосуд , часть воды выльется в стакан. Указатель пружины поднимется
вверх, пружина сокращается, показывая уменьшение веса тела в жидкости.
- Почему пружина сокращается?
- В данном случае на тело, кроме силы тяжести, действует ещё и сила
выталкивающая его из жидкости.
- В какую сторону направлена выталкивающая сила?
- Выталкивающая сила направлена вверх.
5. Перельем воду из стакана в ведерко.
- Обратите внимание на указатель пружины. Где остановился указатель пружины,
после того как мы перелили воду из стакана в ведерко?
- Указатель вернулся на прежнее место.
- Почему указатель пружины вернулся в прежнее положение?
- На пружину кроме силы тяжести и выталкивающей силы действует вес воды в
ведерке.
Вес воды равен выталкивающей силе.
-Обратите внимание, сколько вытекло воды?
-Полное ведерко.
- Сравните объем налитой в ведерко воды и объем цилиндра.
- Они одинаковы.
На основании этого опыта делаем вывод: выталкивающая сила равна весу
жидкости, вытесненной телом.
6. Формулируется закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует
выталкивающая сила, равная по величине весу жидкости, вытесненной телом.
На основании этого опыта можно заключить, что сила, выталкивающая целиком
погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела.
Если бы подобный опыт проделать с телом, погруженное в газ, то показал бы, что
сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме
тела.
Итак, опыт подтвердил, что архимедова (или выталкивающая) сила равна весу
жидкости в объеме тела, т.е. FA = РЖ = g m ж.
Массу жидкости
m ж , вытесняемую телом, можно выразить через её плотность
(ρж) и объем тела (Vт) погруженного в жидкость (так как Vж – объем вытесненной
телом жидкости равен Vт – объему тела, погруженного в жидкость , Vж = Vт), т.е.
mж = ρжVт.
Тогда
получим
FА = gρжVт.
Как было установлено, архимедова сила зависит от плотности жидкости, в которую
погружено тело, и от объема этого тела. Но она не зависит, например, от плотности
вещества тела, погружаемого в жидкость, так как эта величина не входит в
полученную формулу.
Определим теперь вес тела, погруженного в жидкость (или газ). Так как две силы,
действующие на тело в этом случае, направлены в противоположные стороны (сила
тяжести вниз, а архимедова сила вверх) то вес тела в жидкости Р1 будет меньше
веса тела в вакууме Р = g m (m - масса тела) на архимедову силу FA= g m ж (m ж –
масса жидкости, вытесненной телом) т.е.
Р1 = Р - FA, или Р1 = g m - g m ж.
Таким образом, если тело погружено в жидкость (или газ), то оно теряет в своем
весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость ( или газ).
Следует помнить, что при расчете силы Архимеда под V понимают только ту часть
объема тела, которая полностью находится в жидкости.
Это может быть и часть объема тела (если оно плавает на поверхности, не
полностью погрузившись), и весь объем (если тело утонуло)
(слайд 20)
VI. Закрепление нового материала.
Учитель: отвечаем на вопрос, прозвучавший в начале урока. Легко ли
поддерживать на воде тело своего друга? А сможете ли вы его также легко
удержать не в воде, а в воздухе?
Учащиеся: легко. Потому что действует выталкивающая сила, равная весу воды в
объеме тела.
Учитель: перед вами, ребята кроссворд. Вам необходимо ответить на вопросы и
найти ключевое слово (на интерактивную доску проецируется кроссворд).
(приложение 3)
3. дальнейшем выполняем тест с последующей самопроверкой (слайд 23) (
учащиеся распределяются по 2 человека за ПК и выполняют тест)
VII. Рефлексия.
Учитель: ребята, урок подходит к концу. Каждый из вас на уроке почувствовал себя
по разному.
А теперь оцените насколько комфортно себя почувствовали на уроке. Для этого
заполните лист рефлексии:
Фамилия и имя ________________
1. Моё настроение
2. Процесс личной деятельности
3. Возможность проявить себя и услышать слова одобрения
4. Получение оценки.
Учитель: ребята, оцените, пожалуйста деятельность своих одноклассников. (в папке
находится оценочная карта. Приложение 4)
VIII. Итог урока.
Учитель: молодцы, ребята, сегодня вы очень хорошо поработали на уроке!
(выставление оценок)
Напишите домашнее задание:
1. П. 48,49 прочитать, ответить на вопросы
2. Выполнить задание 9
3. Выполнить тест (каждому ученику выдается тест)
Учитель: ребята, у нас осталось время, давайте мы с вами проведём игру.
(приложение 5)
Учитель: молодцы! За урок спасибо.