bigpo.ru
добавить свой файл
1
Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.

Архимедова сила.

Задачи урока: 1)сформулировать понятие архимедовой силы, научить выводить фор­мулу, выражающую зависимость этой силы от плотности жидкости (газа) и объема тела на основе закона Паскаля; продолжить формирование умений находить равнодей­ствующую двух сил, применять закон Пас­каля для объяснения давления жидкости или газа на погруженное тело, применять формулу для расчета давления внутри жид­кости, сравнивать значения давления жид­костей и газов на находящиеся в них тела.

2) В целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического экс­перимента в физике, раскрыть причинно-следственные связи в изучаемом материале: подвижность частиц жидкости =>передача давления жидкостью =>давление внутри жидкости на опре­деленном уровне =>силы давления на верхнюю и ниж­нюю грани бруска =>архимедова сила.

3)В воспитательных целях познакомить уча­щихся с примерами практического применения закона в технике, а для повышения интереса к изучаемому материалу осветить роль Архимеда в физике.

Оборудование:

демонстрационное: сосуд с водой, ведерко Архимеда, весы, магнитная доска с магнитами, таблицы, бумажные стрелки, ванночка, опорные конспекты;

лабораторное: сосуды с водой, дина­мометры, нитки, картофель, карточки-сиг­налы .

Ход урока

I. ПОВТОРЕНИЕ

1)Работа с карточками-сигналами:

а) показать, какими буквами обознача­ются физические величины:

сила, плот­ность, высота, давление, объем, масса, скорость, площадь;

(F h P V m ρ υ S)

б) показать формулу для расчета дав­ления внутри жидкости.

2)Задача:

Имеются три одинаковых сосуда: пер­вый наполнен водой, второй - ртутью, тре­тий - бензином. В каком из этих сосудов:

а) наибольшее давление на дно?

б) наименьшее давление на дно?

3) Задание с выбором ответа:

  1. Скорость движения тела измеряется ...

  2. Атмосферное давление измеряется ....

  3. Горизонтальность поверхности опре­деляется ....

  4. Давление выше или ниже атмосфер­ного измеряется ....

5. .Прибор для измерения высоты подъе­ма называется ....
Варианты ответов:

А) спидометром; Б) барометром; В) манометром; Г) уровнем; Д) альтиметром.

II. ОБЪЯСНЕНИЕ НОВОГОМАТЕРИАЛА

Учитель. Содержание сегодняшнего урока поможет понять нам, почему одни тела плавают на поверхности жидкости, а другие - тонут, почему возможно пла­вание судов, подводных лодок, воздуш­ных судов и дирижаблей. Внимательно следите за ходом моих рассуждений и постарайтесь запомнить вывод формулы архимедовой силы. (Читая стихи:

...Наша Таня громко плачет:

Урони­ла в речку мячик.

Тише, Танечка, не плачь,

Не утонет в речке мяч. (бро­саю в аквариум с водой мяч.)

Почему мяч всплыл на поверхность? Подейство­вала сила, которая вытолкнула мяч из воды. Будем называть ее выталкива­ющей или силой Архимеда. Опустим в тот же аквариум ци­линдр. Тело утонуло. Действует ли вы­талкивающая сила в этом случае? Поду­майте, как с помощью приборов, кото­рые находятся у вас на столах, прове­рить, действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр. (сосуд с водой, дина­мометр, металличес­кий цилиндр)

Учащиеся. Чтобы проверить, действу­ет ли выталкивающая сила на металличес­кий цилиндр, надо подвесить тело к пру­жине динамометра, заметить его показания, а затем опустить тело в воду, повторить измерение и сравнить оба показания дина­мометра (выполняют эксперимент).

Учитель. Какой вывод можно сделать из этих наблюдений?

Учащиеся. На любые тела, погружен­ные в воду, действует выталкивающая сила.

Учитель. Как она направлена?

Учащиеся. Сила, действующая на тело, находящееся в жидкости, направлена вверх. Учитель. Значит, на все тела, погру­женные в жидкость, действует выталкива­ющая сила, и на те, которые плавают, и на те, которые тонут. Выясним, почему воз­никает выталкивающая сила.

ЗАДАЧА. В сосуд с водой погружен куб, длина ребра которого 10 см. Уровень воды над верхней гранью куба 10 см. Определите силу, с которой вода давит на верхнюю и нижнюю грани куба. Изоб­разите направление силы графически.



  • Что можно сказать о действии жидко­сти на брусок?

  • Что можно сказать о давлении внутри жидкости на одной и той же глубине?

Учащиеся. Давление одинаковое

Учитель. Сделаем вывод: силы, с ко­торыми вода действует на боковые поверх­ности бруска, равны, они направлены на­встречу друг другу и сжимают брусок. Те­перь сравните значения давления на уров­нях верхней и нижней граней бруска. На уровне нижней грани бруска вода оказы­вает большее давление, чем на уровне вер­хней. Почему?

Учащиеся. Давление на уровне нижней поверхности больше, потому что она нахо­дится на большей глубине.

Учитель. Напишем формулу, по которой производится расчет давления жидкости на уровне верхней и нижней поверхно­стей бруска.

(Пишет на доске.)



FА = ρ ж · g· Vт

Учитель. Как направлены силы F 2 и F1?

Учащиеся. F 2 - вверх, F1 - вниз.

Учитель. Как направлена равнодей­ствующая этих сил?

Учащиеся. Она направлена вверх (пока­зывают стрелками на магнитной доске).

Учитель. Определите, чему равна рав­нодействующая сила.

Учащиеся. Мы выяснили, что на тело, погруженное в жидкость, действует архи­медова сила, направленная вверх.

Учитель. Какова же легенда об исто­рии открытия этого закона?

Сиракузы. III век до н. э. В сценке участвуют два ученика и ведущий.)

* * *

ЗАКОН АРХИМЕДА

Жил в Сиракузах мудрец Архимед,

Был другом царя Гиерона.

Какой для царя самый

Важный предмет?

Вы все догадались - корона!

Захотелось Гиерону

Сделать новую корону.

Золота отмерил строго.

Взял не мало и не много,

Сколько нужно, в самый раз.

Ювелиру дал заказ.

Через месяц Гиерону

Ювелир принес корону.

Взял корону Гиерон,

Оглядел со всех сторон.

Чистым золотом сверкает...

Но ведь всякое бывает,

И добавить серебро

Можно к золоту хитро,

А того и хуже - медь (Если совесть не иметь).

И царю узнать охота:

Честно ль сделана работа?

Не желал терпеть урон Гиерон.

И позвал он Архимеда...

Началась у них беседа.

Гиерон. Вот корона, Архимед. Золотая или нет?

Архимед. Чистым золотом сверкает.

Гиерон. Но, ты знаешь, все бывает!

И добавить серебро

Можно к золоту хитро.

А того и хуже - медь,

Если совесть не иметь.

Сомневаться стал я что-то.

Честно ль сделана работа?

Можно ль это, ты скажи, определить?

Но корону не царапать не пелить

И задумался ученый:

- Что известно? ВЕС короны.

Ну а как найти ОБЪЕМ?

Думал ночью, думал днем.

И однажды, в ванне моясь,

Погрузился он по пояс.

На пол вылилась вода –

Догадался он тогда,

Как найти ОБЪЕМ короны,

И помчался к Гиерону,

Не обут и не одет...

А народ кричал вослед:

- Что случилось, Архимед?

Может быть, землетрясенье

Или в городе пожар?

Всполошился весь базар!

Закрывали лавки даже.

Шум и крики, и смятенье!

Он промчался мимо стражи.

- Эврика! Нашел решенье! –

Во дворец примчался он.

- Я придумал, Гиерон!

(Во дворце.)

Архимед. Эврика! Раскрыл секрет!

Гиерон. Ты оденься, Архимед!

Вот сандалии, хитон.

А расскажешь все потом!

Архимед. Пусть весы сюда несут

И с водой большой сосуд...

Все доставить Гиерону!..

(Слуги все приносят.) На весы кладем корону,

И теперь такой же ровно

Ищем слиток золотой...

(Находят кусок золота, по весу равный короне.)

Гиерон. Все понятно!

Архимед. Нет, постой!

Мы теперь корону нашу

Опускаем в эту чашу.

Гиерон! Смотри сюда -

В чаше поднялась вода!

Ставлю черточку по краю.

Гиерон. А корону?

Архимед. Вынимаю.

В воду золото опустим.

Гиерон. В воду - золото? Допустим...

Архимед. Поднялась опять вода,

Метку ставлю я.

Гиерон. Куда?

Архимед. Ну, конечно же, по краю.

Гиерон. Ничего не понимаю...

Лишь две черточки я вижу.

Эта - выше, эта - ниже.

Но какой же вывод главный?

Архимед. Равный вес.

Объем не равный!

Понимаешь, Гиерон,

Я сейчас открыл закон.

Тот закон совсем простой.

Тело вытеснит...

Гиерон. Постой!

Говоришь, объем не равный?

Мастер мой - мошенник явный!

За фальшивую корону

Он ответит по закону!

А ты за разгадку

Получишь дары!

На этом прервалась беседа... Немало воды утекло с той поры, Но помнят закон Архимеда!

Учитель. Два обстоятельства важны в этой легенде.

  1. Архимед нашел способ изме­рить объем твердого тела сложной формы.

  2. Он сопоставил веса различных веществ не друг с другом, а с весом воды, т.е. впервые обратил внима­ние на свойство физических тел, которое мы называем плотностью, открыл гидростатический способ взвешивания.

Итак, архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженного тела: FА = Рж

Нельзя ли полу­ченный вывод проверить на опыте? (Демон­стрируется опыт с ведерком Архимеда.)

ВЫВОД. Закон Архимеда формулиру­ется таким образом:

Тело, находящее­ся в жидкости (или газе), теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость (или газ) в объеме, вытес­ненном телом.

III. ПОВТОРЕНИЕ. ЗАКРЕПЛЕНИЕ

1. Быстрое повторение по конспекту.

2. Вопрос-проблема к следующему уроку:

В Вологодской области есть, на первый взгляд, странное озеро. С незапамятных времен люди считали, что на дне его жи­вет колдун, и боялись нарушать границы его владений. Однажды попытался крестьянин искупать свою ло­шадь в озере, а она не успе­ла войти в него, как поте­ряла равновесие и упала, но не утонула, а всплыла. Да и другие предметы, брошен­ные в воду, не тонули, а поддерживались непонят­ной силой. Как же объяс­нить такое явление?

Такие водоемы встреча­ются и в других странах. Самый большой из них - Мертвое море. О нем сло­жились мрачные легенды. В одной из них говорится: «И вода, и земля здесь Богом прокляты». Но человек, во­оруженный наукой, не боит­ся капризов природы. Уже в 1902 г. по Мертвому морю ходили небольшие парохо­ды, а на его берегах выси­лись горы белоснежной соли. То, что раньше воз­буждало страх, стало кладо­вой богатств, для человека.

IV. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ. ЗАДАНИЕ НА ДОМ.


FА = Рж