Выштурхвальная сіла. Закон Архімеда. Умовы плавання цел. Урок фізікі ў 9-м класе

Мяркуецца, што па заканчэнні вучэбнага занятку вучні будуць ведаць асноўныя характарыстыкі выштурхвальнай сілы (напрамак, пункт прыкладання, модуль), закон Архімеда, будуць разумець прычыны ўзнікнення выштурхвальнай сілы, змогуць прымяніць атрыманыя веды для рашэння эксперыментальных і якасных задач рознага ўзроўню, растлумачыць умовы плавання цел, змогуць назваць практычнае прымяненне сілы Архімеда. 

Надзея ДРАНІЦА,
настаўнік фізікі і матэматыкі
ДУА “Вераб’евіцкая базавая школа”
Навагрудскага раёна,
Гродзенская вобласць

Мэта: мяркуецца, што па заканчэнні вучэбнага занятку вучні будуць ведаць асноўныя характарыстыкі выштурхвальнай сілы (напрамак, пункт прыкладання, модуль), закон Архімеда, будуць разумець прычыны ўзнікнення выштурхвальнай сілы, змогуць прымяніць атрыманыя веды для рашэння эксперыментальных і якасных задач рознага ўзроўню, растлумачыць умовы плавання цел, змогуць назваць практычнае прымяненне сілы Архімеда. 

Задачы:

– эксперыментальна высветліць дзеянне вадкасці і газу на апушчаныя ў іх целы;
– фарміраваць эксперыментальныя ўменні вымяраць сілу Архімеда, устанаўліваць сувязь выштурхвальнай сілы з іншымі велічынямі;
– развіваць творчую дзейнасць вучняў, уменне працаваць у міні-групах;
– выклікаць цікавасць да самастойнага рашэння задач;
– выхоўваць адказнасць за вынікі сваёй працы.

Абсталяванне: штатыў, дынамометр, целы цыліндрычнай формы аднолькавага аб’ёму, але рознай масы, мензурка, соль, бульба.

Тып урока: урок атрымання новых ведаў.

Ход урока

Інсцэніроўка легенды пра Архімеда (2 мін.). На фоне слайда 1 і грэчаскай музыкі – інсцэніроўка легенды пра Архімеда. (Дадатак 1)

I Арганізацыйны момант

Добры дзень усім прысутным на ўроку. Сёння мы будзем знаёміцца з вамі з новым фізічным законам. З якім? (Адказы вучняў)

Каб яго даследаваць, неабходна, каб вы былі актыўнымі, смела выказвалі свае думкі, рабілі правільныя вывады. Жадаю поспехаў, каб усе атрымалі добрыя адзнакі і задавальненне ад працы.

II Актуалізацыя апорных ведаў

Правядзём эксперымент 1. Апусцім у посуд з вадой тэнісны шарык. Што адбываецца? (Шарык усплывае.)

Як вы думаеце, чаму? (Вада выштурхвае шарык.)

(Вучні фармулююць тэму ўрока – “Выштурхвальная сіла. Закон Архімеда”).

III Вывучэнне новага матэрыялу

Што мы называем сілай? Назавіце асноўныя характарыстыкі сілы (пункт прыкладання, напрамак, лікавае значэнне). На вашу думку, што значыць “вывучыць выштурхвальную сілу”? Паспрабуйце сфармуляваць мэты нашага вучэбнага занятку.

(Вучні фармулююць мэты ўрока, размяшчаючы пустыя гексы на дошцы).

На якое пытанне мы ўжо атрымалі адказ? (На цела, апушчанае ў вадкасць, дзейнічае з боку вадкасці выштурхвальная сіла, накіраваная ўверх.)

(Вучні запаўняюць гексы, да чаго прыкладзена сіла Архімеда і куды накіравана).

Эксперымент 2. Як жа можна знайсці выштурхвальную сілу? Звернемся да доследу. Да дынамометра падвесім металічны цыліндр. Зафіксуем паказанні дынамометра. Будзем апускаць цыліндр у шклянку з вадой і сачыць за змяненнямі паказанняў дынамометра. Мы бачым, што па меры апускання цыліндра ў ваду, паказанні дынамометра памяншаюцца.

Пра што гаворыць гэты факт? (Гэты факт гаворыць пра тое, што на цела, апушчанае ў вадкасць, дзейнічае з боку вадкасці накіраваная ўверх сіла – выштурхвальная сіла.)

Чаму ж роўна яе значэнне? (Яе значэнне роўна рознасці паказанняў дынамометра.)

F_вышт = F_{паветры} – F_вад

Ці заўсёды зручна выкарыстоўваць гэтую формулу для разліку? (Дзеці прыходзяць да высновы, што не заўсёды магчыма вымераць вагу цела ў паветры і вадзе, таму неабходна высветліць, ад якіх фізічных велічынь залежыць сіла Архімеда)

Самастойная работа вучняў

Выкажыце, калі ласка, вашы меркаванні: ад якіх фізічных велічынь можа залежыць выштурхвальная сіла? (Ад масы цела і шчыльнасці рэчыва, ад аб’ёму цела, ад глыбіні апускання цела.)

Высветлім, ад якіх фактараў залежыць сіла Архімеда. У групах вы выканаеце невялікую самастойную работу і зробіце вывад. (Дадатак  2)

(Пасля правядзення эксперыменту вучні фармулююць вывады, запаўняюць гексы).

Фізкультхвілінка

На сцяне кабінета запісаны формулы. Знайдзіце тыя, якія маюць дачыненне да тэмы ўрока.

Па вуглах кабінета размешчаны фотаздымкі фізічных прыбораў і з’яў. Знайдзіце тыя з іх, якія маюць дачыненне да вывучаемага матэрыялу.

Працягнем. На якое пытанне не атрымалі адказ? (Чаму ўзнікае выштурхвальная сіла? Як яе разлічыць?)

Для прастаты разлікаў разгледзім апушчанае ў вадкасць цела, якое мае форму прамавугольнага паралелепіпеда. На цела, змешчанае ў нерухомую вадкасць, дзейнічае ціск. Як называюць такі ціск? (Ціск нерухомай вадкасці, абумоўлены яе вагой, называюць гідрастатычным.) 

Ад чаго залежыць ціск на дно і сценкі пасудзіны? (Ціск вадкасці на дно і сценкі пасудзіны залежыць ад яе шчыльнасці, вышыні слупа вадкасці.)

А што такое сіла ціску?

Давайце ўспомнім з 7-га класа, што сіла ціску, з якой вадкасць дзейнічае на паверхню плошчай S, роўна F = рS, дзе р – ціск вадкасці.

Значыць, F_вышт = р₂S – р₁S = (р₂ – р₁)S, дзе р₁ – ціск на глыбіні h₁, а р₂ – на глыбіні h₂. Гідрастатычны ціск вадкасці р  =  h.

Атрымаем F_вышт = h₂ – h₁)S = h₂ – h₁) = h, дзе h – вышыня цела.

Але  – аб’ём апушчанага ў вадкасць цела. Такім чынам:

F_вышт = . Мы ведаем, што . Таму

F_вышт =  = F_вышт =  (Слайд 2. Дадатак 3)

(Вучні запаўняюць гексы: прычына, формулы для разліку і закон Архімеда).

Праблемнае пытанне на аснове эксперыменту.

Змясціце аднолькавыя па аб’ёме кубікі з сырой бульбы, пенапласту і пластыліну ў салёную ваду. Адкажыце, чаму яны вядуць сябе па-рознаму (целы тонуць у вадкасці, іншыя ўсплываюць, плаваюць унутры вадкасці)? (Параўнанне сілы Архімеда і сілы цяжару, параўнанне шчыльнасці вадкасці і цела.)

А ці магчыма такое, каб на цела, змешчанае ў вадкасць, не дзейнічала сіла Архімеда?

Ці дзейнічае выштурхвальная сіла на целы з боку паветра? Прывядзіце доказы (Паветраплаванне.)

Дык дзе знаходзіць прымяненне сіла Архімеда? (Паветраплаванне, суднабудаванне, плаванне суднаў.)

IV Замацаванне атрыманых ведаў

Рашэнне якасных задач. (Дадатак 4)

V Падвядзенне вынікаў

Лесвіца поспехаў. (Дадаткі 5 і 6)

VI Дамашняе заданне

Дадатак 1

Інсцэніроўка

Рэквізіт: карона, імітацыя злітка золата, трон

Легенда об Архимеде

Учёный древний Архимед
Задумывался и не раз,
Как вычислить, с какою силой
Вода выталкивает нас.
На свете много есть легенд.
Рассмотрим мы всего одну,
Как открыл силу Архимед,
Узнаем всё же, что к чему.
Однажды сиракузский царь,
Чьё имя было Гиерон,
Решил отлить корону злату.
Был тут же мастер приглашён.
И царь сказал:
«Отлей корону из чиста злата для меня,
Чтоб засияла ярче солнца, достойной чтоб была царя».
И мастер тихо поклонился и в мастерскую удалился.
Летели дни, работа шла.
И вот в один прекрасный день,
Бала корона создана
И Гиерону отдана.
Сомненья мучили царя:
«А золотая ли корона у меня?
А вдруг он примесей туда добавил?
И с носом он царя оставил?»
Проверить мастера решил и Архимеда пригласил.
«Ты, Архимед, большой учёный,
Проверить сможешь без труда,
Из золота ль моя корона?
Или же с примесью она?
Условие лишь есть одно:
Ломать корону не дано!»
И долго думал Архимед,
И вот он предположил ответ.
«Я плотность золота искал,
И вот, что я обосновал:
».
Корону взвесил я легко,
Но как найти объём?
Над тем вопросом размышлял
И ночью я, и днём.
Вдруг искупаться я решил
И ванну полную налил.
Я сел в неё и – вот беда –
Из ванны вылилась вода.
Пришла идея мне тогда,
И «Эврика!» – воскликнул я.

Вот так закон изобретен, и мастер был разоблачен.

Слайд 1

Дадатак 2

Самастойная праца вучняў (эксперыментальнае даследаванне)

1 Даследаванне залежнасці выштурхвальнай сілы ад глыбіні пагружэння цела.

Абсталяванне: штатыў, дынамометр, пасудзіна з вадой, цела цыліндрычнай формы.

1) Запоўніце табліцу.

2) Ці змяніліся паказанні дынамометра пры змяненні глыбіні пагружэння цела? Зрабіце вывад: выштурхвальная сіла ад глыбіні пагружэння _________________________________________________

2 Даследаванне залежнасці выштурхвальнай сілы ад масы і шчыльнасці апушчанага ў вадкасць цела.

Абсталяванне: штатыў, дынамометр, два целы аднолькавага аб’ёму, рознай масы (цыліндрычныя целы з алюмінію і жалеза).

1) Запоўніце табліцу вымярэнняў.

2) Ці змянілася рознасць паказанняў? Зрабіце вывад: выштурхвальная сіла ад масы і шчыльнасці апушчанага ў вадкасць цела_____________

3 Даследаванне залежнасці выштурхвальнай сілы ад шчыльнасці вадкасці

Абсталяванне: дзве шклянкі з вадой, соль, цыліндрычнае цела, штатыў, дынамометр.

План правядзення даследавання:

1) У адну шклянку з вадой перасыпце соль, добра размяшайце.

2) Запоўніце табліцу вымярэнняў.

3) Ці змянілася рознасць паказанняў? Зрабіце вывад: выштурхвальная сіла ад шчыльнасці вадкасці _____________

4 Даследаванне залежнасці выштурхвальнай сілы ад аб’ёму апушчанай у вадкасць часткі цела.

Абсталяванне: штатыў, дынамометр, цела цыліндрычнай формы, шклянка з вадой.

1) Запоўніце табліцу вымярэнняў.

2) Ці змянілася рознасць паказанняў? Зрабіце вывад: выштурхвальная сіла ад аб’ёму пагружанай у вадкасць часткі цела _________________

Дадатак 3

Прычына сілы Архімеда

Слайд 2

Дадатак 4

Рашэнне якасных задач

1. У ваду апушчаны брускі медзі і серабра аднолькавага аб’ёму. Сіла Архімеда, якая дзейнічае на брусок з серабра:

а) роўна архімедавай сіле, якая дзейнічае на медны брусок;
б) больш за сілу Архімеда, якая дзейнічае на медны брусок;
в) менш за сілу Архімеда, якая дзейнічае на медны брусок.

2. Да рычажных вагаў падвешаны два алюмініевыя цыліндры аднолькавага аб’ёму. Калі адзін з іх змясціць у ваду, а другі – у газу, то:

а) пераважыць цыліндр, які змешчаны ў газу;
б) раўнавага не парушыцца;
в) пераважыць цыліндр, які змешчаны ў ваду.

3. Да рычажных вагаў падвешаны два цыліндры аднолькавай масы: медны і жалезны. Вагі знаходзяцца ў раўнавазе. Калі абодва цыліндра апусцілі ў ваду, то:

а) жалезны цыліндр апусціцца ўніз;
б) раўнавага не парушыцца;
в) медны цыліндр апусціцца ўніз.

4. Тры целы аднолькавага аб’ёму апускаюць у ваду, ртуць і газа. Параўнайце архімедавы сілы, якія дзейнічаюць на гэтыя целы:

а) F_в = F_рт = F_к
б) F_к < F_в, F_рт > F_в
в) F_к < F_в < F_рт

5. Эксперымент: у салёнай вадзе бульбіна ўсплывае, а ў прэснай тоне. Чаму?

Дадатак 5

Запоўненая схема-гексы

Дадатак 6

Лесвіца поспеху

Поделиться ссылкой: