Урок  № 48 по предмету «физика  7 класс»

 "Условия плавания тел"

Цели и задачи урока.

1.Добиться усвоения учащимися условий плавания тел на основе изученного понятия об архимедовой силе.

2.Развивать умения учащихся определять архимедову силу с помощью динамометра и мерного стакана.

3. Делать выводы по результатам экспериментальных заданий.

4. Показать использование условий плавания тел в технике, в народном хозяйстве.

5. Развивать творческую активность, творческие способности учащихся, умение работать в группах.

Эпиграф

Архимед! Он мудрым был, и для нас закон открыл. Мы соратниками станем,  обо всем сейчас узнаем.

1. Повторение изученного материала, на знании которого основывается данный урок.

Учитель:- На предыдущих уроках мы познакомились с действием жидкости на тела, погруженные в неё. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?

 Ответ ученика: Архимедова сила.

: Учитель: Куда направлена эта сила?

 Ответ ученика Она направлена вертикально вверх.

Учитель: От чего зависит Архимедова сила?

Ответ ученика: Архимедова сила зависит от объёма тела и от плотности жидкости.

Учитель: А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила?

 Ответ ученика Тогда для подсчета архимедовой силы надо использовать формулу

FA = ж g V, где V – объем той части тела, которая погружена в жидкость.

Учитель: Какими способами можно на опыте определить архимедову силу?

Ответ ученика: можно взвесить жидкость, вытесненную телом, её вес и будет равен архимедовой силе. Можно найти разность показаний динамометра при взвешивании тела в воздухе и в жидкости, эта разность тоже равна архимедовой силе. Можно определить объем тела с помощью линейки или мензурки. Зная плотность жидкости, объем тела, можно вычислить архимедову силу.

Учитель: Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует архимедова сила. Но одни тела плавают в жидкости, другие тонут, а третьи всплывают на поверхность. Почему? Сегодня мы выясним это.

Запишите в тетради тему урока – «Условия плавания тел».

2. Экспериментальная работа детей по группам

Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опыта. Сегодня мы разделимся на 6 групп. Каждая группа получит своё задание. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел. Внимательно прочитайте задания , полученные на карточках, постарайтесь не отвлекаться, на выполнение задания вам даётся 15 минут. Все результаты записывайте в тетрадь. Если возникнут вопросы, поднимите руку.

(Ребята получают карточки с заданиями и оборудование для их выполнения - 7 вариантов. Варианты заданий не одинаковы по уровню трудности: первое – наиболее простое, 6 и 7 – сложнее. Они даются соответственно уровню подготовки.)

Первый вариант: понаблюдать, какие из предложенных тел тонут и какие плавают в воде; найти в таблице учебника плотности, соответствующих веществ и сравнить с плотностью воды. Результаты оформить в виде таблицы.

Используемый предмет

Плотность жидкости

Плотность вещества

Тонет или нет

 Стальной гвоздь

7800

гранит

свинец

алюминий

пенопласта

100

пробка

парафин

Для выполнения этого задания нужен сосуд с водой и набор тел: стальной гвоздь, гранит, кусочки свинца, алюминия, пластмассы (в таблице плотность принять равной плотности янтаря), пенопласта, пробки, парафина.

Второй вариант: сравнить глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров; выяснить, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке.

Для проведения опыта нужны два сосуда (с водой и с маслом), деревянный и пенопластовый кубики.

Третий вариант: сравнить архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести каждой пробирки; сделать вывод на основании результатов опытов.

При выполнении этого задания используются мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).

Четвертый вариант: заставить картофелину плавать в воде. Объяснить результаты опыта. Для выполнения задания используется сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.

Пятый вариант: добиться, чтобы кусок пластилина плавал в воде. Пояснить результаты опыта.

Для выполнения задания потребуются сосуд с водой и кусок пластилина.

Шестой вариант:  выяснить, какой груз может поднять плот (кусок пенопласта) в воде.

Для проведения опыта из пенопласта заранее вырезают небольшой прямоугольный параллелепипед и подбирают несколько тел разной массы.

Пока учащиеся выполняют задания, наблюдаю за их работой, оказываю необходимую помощь. Поскольку ответы ребят будут использоваться при изложении нового материала, намечаю, в какой последовательности они будут отчитываться.

Карточки с заданиями, приборы и материалы выдает учитель.

3.Обсуждение результатов и выводы

Учитель: Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут.

(Отвечают в основном ребята, выполнявшие задания первого варианта. Один из них называет те тела, который тонут в воде, другой – тела, которые плавают, третий сравнивает плотности тел каждой группы с плотностью воды. После этого все вместе делают вывод.)

Если плотность вещества, из которого изготовлено тело больше плотности жидкости, то тело тонет. А если плотность вещества меньше плотности жидкости, то тело плавает.(слайд 7)

(Выводы показываются на проектор и записываются в тетрадях.)

Учитель: Что произойдет с телом, если плотности жидкости и вещества будут равны? Этот вопрос мы пока мы пока оставим открытым, а несколько позже вернемся к нему.

 Посмотрим, как ведут себя тела, плавающие на поверхности жидкости. Некоторые ребята рассматривали, как ведут себя тела, изготовленные из дерева и пенопласта в одной и той же жидкости. Что они заметили?

Ответ ученика  Глубина погружений тел разная. Пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду.

Учитель: Что можно сказать о глубине погружения деревянного бруска, плавающего на поверхности воды, масла?

Ответ ученика: В масле брусок погружался глубже, чем в воде.

Учитель: Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела.(слайд 7) Запишем этот вывод.

Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину или пластилин. Посмотрим опыт. Бросим эти тела в воду (проводится демонстрация). Что вы наблюдаете?

Ответ ученика: Они тонут в воде.

Учитель:: А у   ребят выполнявших задания 4 группы   картофелина в воде плавает. В чем же дело?

 Ответ ученика: Чтобы заставить картофелину плавать, я насыпал в воду больше соли.

Учитель : Что же произошло?

Ответ ученика: У соленой воды увеличилась плотность и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла и архимедова сила стала больше.

Учитель: Правильно. А у ребят, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?

Ответ ученика: Я сделал из пластилина лодочку. Она имеет большой объем и поэтому плавает.

Учитель:: Наверно не просто большой, а больший, чем у куска пластилина.

Ответ ученика: А мы сделали из пластилина коробочку, она тоже плавает.

Учитель : А она почему плавает?

Ответ ученика: У нее тоже больше объем, чем у куска пластилина.

УчительИтак, чтобы заставить плавать обычно тонущие тела, можно изменить плотность жидкости или объем погруженной части тела. При этом изменяется и архимедова сила, действующая на тело. (слайд 7)

 Как вы думаете, есть ли какая-нибудь связь между силой тяжести и архимедовой силой для плавающих тел?

Ответ ученика (3 группа) : Мы погружали в воду две пробирки с песком – одна легче, другая тяжелее, - и обе они плавали в воде. Мы определили, что архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести.

Учитель : Молодцы. Значит, если тело плавает, то FA = Fтяж. (слайд 6).

А если тело тонет в жидкости?

Ответ ученика : Тогда сила тяжести больше архимедовой силы.

Учитель: А если тело всплывает? (задание 6 группы)

Ответ ученика  Значит, архимедова сила больше силы тяжести.

Учитель: Зарисуйте в ваших тетрадях рисунки для этих случаев.(Слайд 8)

Итак, получили условие плавания тел: то FA = Fтяж. Но оно не связано с плотностью тела или с плотностью самой жидкости. Можно ли по-другому выразить условие плавания тел? Давайте попробуем. Мы знаем, что если тело плавает, то FA = Fтяж . Значит, условия тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества. (слайд 9, 10)

Оформление доски:

Пусть FА = Fтяж - тело плавает.

FА = жgVт , Fтяж = mg, m = вVт

Следовательно,

тогда Fтяж = вgVт,

или жgVт = вgVт ,

жидкости = вещества.

 Если вещества = жидкости, то тело плавает.

1. Если вещества > жидкости, то тела тонут.

2. Если вещества < жидкости, то тела всплывают на поверхность жидкости.

3. Если вещества = жидкости, то  тело плавает

Глубина погружения тела зависит от жидкости и вещества тела.

1. Если Fтяж > FА, то тело тонет.

2. Если Fтяж < FА, то тело всплывает.

3. Если Fтяж = FА, то тело плавает внутри жидкости.

Где в технике учитываются эти условия?

Ответ ученика: При постройке кораблей. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.

Учитель:  Металлические корабли тоже плавают, а ведь куски стали тонут в воде.

Ответ ученика  С ними поступают так, как мы поступили с пластилином: увеличивают объем, архимедова сила становится больше, и они плавают. Еще делают понтоны и подводные лодки.

Учитель: Итак, в судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу.

 Приведите примеры использования условий плавания тел в технике.

 Для речных переправ применяют понтоны. В морях и океанах плавают подводные лодки. Для подводного плавания часть их емкости заполняют водой, а для надводного – воду выкачивают.

Учитель:  Посмотрите внимательно на атомный ледокол (слайд 11). В нашей стране работают несколько таких ледоколов. Они самые мощные в мире и могут плавать, не заходя в порты, более года. Но подробнее мы поговорим об этом на следующем уроке.

Откройте дневники и запишите задание на дом: § 49, 50.

Выставление оценок по группам и отмечается лучшие  выводы, сделанные детьми.

Задание на дом § 49, 50.

Список использованной литературы

1. Учебник «Физика 7»  А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. . «Дрофа» Москва 2006

2. Поурочные разработки по физике  7 класс. А. Волкова   Москва «ВАКО» 2007.3. 3.http://festival.1september.ru/subjects/2/