fizika 7 klassx

ГБОУ «Великолукская школа-интернат»
Открытый урок по физике в 7 классе.
«Условия плавания тел, или почему
железный гвоздь тонет, а железный
корабль нет».
Учитель физики: Кривоносова Е.Н.
Март 2013
Условия плавания тел, или почему железный
гвоздь тонет, а железный корабль нет.
Цель урока:
Выяснить условия и причины плаванья тел в зависимости от
плотности тела.
Оборудование (у каждого ученика):
Сосуд с водой, динамометр, набор грузов, небольшое тело,
фотографии морских судов, айсбергов.
Ход урока
На первом уроке, знакомясь с тем, что изучает физика и на какие
интересные вопросы она дает ответ, был вопрос, - Почему железный
гвоздь тонет, а огромный океанский лайнер из стали, нет?
И сегодня настал тот момент, когда мы сможем найти ответ на этот
вопрос, и возможно, у нас получится заставить плавать тело, которое тонет
в жидкости. Итак, цель нашего урока: выяснить условия и причины
плаванья тел в зависимости от плотности тела.
А чтобы добиться этой цели, нам нужно
детально изучить природу выталкивающей
силы, первые сведения о которой мы получили
на прошлом уроке.
1 ЧАСТЬ
Фронтальный опрос
1 Ученик с заранее нарисованной на доске схемой отвечает, почему вес тела в
воде меньше веса тела в воздухе.
( P2>P1;
F=PS => F2>F1 )
Ответ: Давление, а значит и сила давления,
действующая на
нижнюю грань, больше, чем действующая на верхнюю. То есть существует
сила, направленная вверх. Это Fвыталк или FA.
Но всегда ли она приводит к тому, что тело всплывет?
2 Ученик, по заранее нарисованной схеме рассказывает об условии
плавания тел через FT и FA .
3 Ученик, у доски проделывает фронтальную лабораторную работу по
вычислению FA по формуле:
FA = Pвозд. - Pжидк.
2 ЧАСТЬ
От чего зависит сила Архимеда?
Задание первой группе
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный
цилиндры из набора тел для калориметра, нить.
Определите
архимедовы силы, действующие на первое и второе тела. Сравните
плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела. Сделайте вывод
о зависимости, архимедовой силы от плотности тела.
Задание второй группе
Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина,
динамометр, нить. Определите архимедову силу, действующую на каждое
из тел. Сравните эти силы. Сделайте вывод о зависимости (независимости)
архимедовой силы от объема тела.
Задание третьей группе
Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, соленой водой,
алюминиевый цилиндр. Определите архимедовы силы, действующие на
тело в воде, соленой воде и масле. Чем отличаются эти жидкости? Что
можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных
жидкостях? Установите зависимость архимедовой силы от плотности
жидкости.
Задание четвертой группе.
Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить,
динамометр. Определить архимедовы силы, действующие на тело на
глубине h1 и на глубине h2 большей, чем h1. Сделайте вывод о
зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения
тела.
Задание пятой группе
Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить, динамометр.
Кусочку пластилина придайте форму шара, куба, цилиндра. Поочередно
опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра определите
архимедову силу, действующую на нее. Сравните эти силы и сделайте
вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.
После получения результатов каждая группа устно отчитывается о своей
работе, и сообщает свои выводы. Выводы записываются учащимися в
тетрадях, а учителем — на доске.
3 ЧАСТЬ
Закрепление результатов фронт. лабораторной
работы путем разбора задач № 1 – 6 (листки на партах).
1 Два равных по объему тела
находятся в жидкости на разной глубине.
Одинаковы ли выталкивающие
силы, действующие на эти тела?
2 На дне аквариума находится
камень, полностью погруженный в
воду. Изменится ли действующая на
камень выталкивающая сила при
доливании воды в аквариум (рис. 1)?
Ответ поясните.
3 Кусок стального рельса находится
на дне реки. Его приподняли
и поставили вертикально (рис. 2).
Изменилась ли при этом
действующая на него выталкивающая .сила?
Изменится ли она, если при подъеме
часть рельса окажется над водой?
4 Почему в реке с илистым, дном мы
больше вязнем на мелком месте,
чем на глубоком?
5 С одинаковыми или различными по величине силами
выталкиваются жидкостью погруженные в нее стальной шарик и
стальная пластинка такой же массы (рис. 3 ).
6 Массы кирпича и куска железа одинаковы. Какое тело легче
удержать в воде? Почему?
7 Тело плавает в пресной воде,
полностью погрузившись в нее.
Как будет вести себя это тело
в керосине?
в соленой воде? в спирте?
8 На рисунке 4 изображены три бруска, плавающие в пресной воде.
Определите, какой из этих брусков изготовлен из пробки, какой — из
льда, какой — из дерева. Ответ обоснуйте.
4 ЧАСТЬ
Выяснение условия плаванья тел через плотность
(работа в группах по 2 человека).
На доске заранее расчерчена следующая таблица.
𝜌воды
1000
1000
1000
1000
1000
(
кг
м3
)
𝜌вещества
7800
1200
1030
700
240
(
кг
м3
Тонет или плавает
)
сталь
пластилин
картофель
дуб
пробка
Выясняем, что если 𝜌вещества > 𝜌воды
если 𝜌вещества < 𝜌воды
- тонет,
- всплывает.
5 ЧАСТЬ
Закрепление результатов (задачи №7, №8, на
листках)
6 ЧАСТЬ
В начале урока была поставлена задача: Заставить
плавать тонущее тело.
На уроке мы достаточно узнали, чтобы справится с этой задачей.
Начнем с картофеля. С чем сравнима его плотность? ( ответ с 𝜌 соленой
воды). Опустим картофель в соленую воду ( у стола ученик проделывает
это), он плавает:
𝜌т = 𝜌ж
- условие плавания тела.
На протяжении тысячелетий дерево представлялось единственным
материалом, пригодным для построения судов. Всем было известно, что
дерево (плотность которого меньше плотности воды) не тонет и запасов
его в лесах столько, что проблем с построением из него судов никогда не
будет.
Когда же в середине XVII века появились предложения заменить в
судостроении дерево на железо, многим это показалось абсурдным.
Плотность железа больше плотности воды, и потому любой железный
предмет, брошенный в воду, тонет. Как же можно строить корабли из
железа? Разве они будут плавать? Между тем в 1787 г. англичанину Дж.
Уилкинсону удалось построить первое железное судно длиной 21,5 м. И
оно плавало!
Со второй половины XIX в. железо стало уступать место стали.
Корабли стали более прочными, надежными и долговечными.
Попробуем и мы выступить в роли изобретателей, заставить плавать,
например тело из пластилина. С картофелем был применен способ
изменить плотность жидкости, что еще можно сделать? (изменить объем
тела, ученик у стола изготавливает лодочку).
Итак, мы подошли к ответу на главный вопрос нашего урока: почему
гвоздь из железа тонет, а корабль из железа плавает?
Масса современных судов достигает нескольких десятков тысяч тонн.
Почему же они не тонут? Дело в том, что, несмотря на огромную массу, их
средняя плотность по-прежнему меньше плотности воды. При этом сила
тяжести, действующая на судно, уравновешивается архимедовой
(выталкивающей) силой, и судно плавает.
Если бы корабли не имели внутри себя заполненных воздухом
отсеков и целиком состояли бы из металла, они, конечно, не смогли бы
удерживаться на воде. Но корабли содержат много пустых помещений.
Это и приводит к тому, что их средняя плотность оказывается меньше
плотности воды.
7 ЧАСТЬ
Понравился урок? Все ли было понятно? Проверим
это при помощи тестов.
«Тестирование»
1. Вес стальной детали в воздухе равен 3Н, а в воде 2,7Н. Чему равна
выталкивающая сила?
а) 5,7 Н
б) 0,3 Н
в) 3 Н
2. Железный и деревянный шары равных объемов бросили в воду.
Равны ли выталкивающие силы, действующие на эти шары?
а) на железный шар действует большая выталкивающая сила
б) на деревянный шар действует большая выталкивающая сила
в) на оба шара действуют одинаковые выталкивающие силы
3. Железное и деревянное тела разных масс бросили в воду. Равны
ли выталкивающие силы, действующие на каждое тело?
а) на железное тело действует большая выталкивающая сила
б) на деревянное тело действует большая выталкивающая сила
в) на оба тело действуют одинаковые выталкивающие силы
4. К пружинному динамометру подвешено металлическое тело. В
каком случае показания, динамометра будут больше: если тело опустить,
в воду или в керосин?
а) больше в воде
б) больше в керосине
в) одинаковые
5. Если сила тяжести, действующая на погружённое в жидкость тело,
больше архимедовой силы, то тело:
а) всплывает
б) тонет
в) находится в равновесии
6. Плотность тела равна плотности жидкости,
находится. Что будет с телом?
в которой оно
а) всплывет на поверхность
б) утонет
в) будет плавать внутри жидкости
7. Как изменится осадка корабля при переходе из реки в море?
а) увеличится
б) уменьшится
в) не изменится
8. Тело плавает в пресной воде, полностью погрузившись в нее. Как
будет вести себя тело в спирте?
а) утонет
б) всплывет
в) останется в равновесии.