Условия плавания тел
Используемые технологии: Традиционная.
Цель урока: Выяснить условия плавания тел в зависимости от плотности жидкости и тела, усвоить их на уровне понимания и применения, с использованием логики научного познания.
Задачи:
- установить теоретически и экспериментально соотношение между плотностью тела и жидкости, необходимое для обеспечения условия плавания тел;
- развитие умений наблюдать, анализировать, сопоставлять, обобщать;
- воспитание интереса к предмету;
- воспитание культуры в организации учебного труда.
Предполагаемые результаты:
Знать: Условия плавания тел.
Уметь: Экспериментально выяснять условия плавания тел.
Оборудование: таблица плотностей, исследуемые материалы, два сосуда (с водой и маслом), деревянный и пенопластовый, железный бруски, обернутые фольгой, картофелины, пластилин, нож.
Ход урока
Активизация знаний
Учитель: На предыдущих уроках мы рассмотрели действие жидкости и газа на погруженное в них тело, изучили закон Архимеда.
Учитель: Прежде, чем приступить к решению задач, ответим на несколько вопросов. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?
Учащиеся: Архимедова сила.
Учитель: Куда направлена эта сила?
Учащиеся: Она направлена вертикально вверх.
Учитель: Какие существуют способы для определения выталкивающей силы?
Учащиеся: Эксперимент, как на лабораторной работе. Сначала мы определили вес тела в воздухе, потом сняли показания динамометра с телом, полностью опущенным в воду. Разность показала нам значение выталкивающей силы.
Архимедову силу можно еще определить по формуле, не выполняя эксперимент.
Учитель: От чего зависит выталкивающая сила?
Учащиеся: Архимедова сила зависит от объёма тела и от плотности жидкости или газа, в которые погружено тело.
Учитель: А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила?
Учащиеся: Тогда для подсчета архимедовой силы надо использовать формулу FA = ρжgV, где V – объем той части тела, которая погружена в жидкость.
Учитель: Давайте решим задачи, представленные на слайдах (Берем задания 2-6)
Учитель: Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует архимедова сила. А ещё, какая сила действует на любое тело?
Учащиеся: Сила тяжести.
Учитель: Изобразите на доске сосуд с телом и расставьте силы (В процессе беседы попросить расписать массу тела через объем тела и плотность тела. Выполняет задание ученик у доски).
Архимедова сила: Fa = ρжVпчт g
Сила тяжести: Fт= mтg = ρтVтg
Учитель: Формулы похожи, но есть и отличия. Проанализируем, чем отличаются эти формулы?
Ученики: в первой формуле плотность жидкости, а во второй – плотность тела
Учитель: а теперь продемонстрируем эксперимент: у меня в руках три бруска одинакового объема. Я бросаю их в сосуд с водой и что наблюдаем?
Ученики: одно тело утонуло, другое погрузилось в воду, а третье практически плавает на поверхности.
Учитель: на всех ли действует выталкивающая сила?
Ученики: да
Учитель: а по величине какова эта сила?
Ученики: объем одинаков, жидкость одна и та же, но тела ведут себя по-разному, плавают по-разному
Учитель: значит, что мы сегодня будем изучать на уроке?
Ученики: когда тело плавает, а когда тонет
Учитель: Давайте сегодня на уроке вместе решим проблему: Выясним: Каковы условия плавания тел в жидкости.
Запишите в тетради тему урока – “Условия плавания тел”.
Учитель: Ребята, а вы знаете, какой учёный изучал плавание тел?
Учащиеся: Архимед.
Учитель: Итак, на любое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила или сила Архимеда направленная вертикально вверх, и сила тяжести, направленная вниз.
Давайте посмотрим на рисунок. Поведение тела зависит от соотношения этих сил. Возможны три случая: (Зарисовываем и записываем в тетрадь!)
- FA < mg . Равнодействующая этих сил направлена вниз, в результате тело тонет. Если тело сплошное, то это будет при условии, когда плотность тела больше плотности жидкости:
- FA = mg. Тело плавает внутри жидкости на любой глубине (безразличное равновесие): ρж = ρт
- mg < FA. Равнодействующая этих сил направлена вверх, и тело начинает всплывать. Пока тело не достигнет свободной поверхности жидкости, выталкивающая сила не будет изменяться. При дальнейшем подъеме объем погруженной части тела уменьшается, следовательно выталкивающая сила начнет уменьшаться и, когда она станет равной по модулю силе тяжести, тело остановится, и будет плавать на поверхности. Всплывшее тело будет, таким образом, частично выступать над поверхностью жидкости. Чем ближе плотность тела к плотности жидкости, тем большая часть тела погружена в жидкость. (Пример с айсбергом)
Итак, чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.
В тетради должны появится элементы конспекта в виде:
Для того чтобы тело плавало, необходимо, чтобы действующая на него сила тяжести уравновешивалась архимедовой (выталкивающей) силой.
Запись в тетради!!!
1. Если ρвещества > ρжидкости, то тела тонут.
2. Если ρвещества < ρжидкости, то тела всплывают на поверхность жидкости.
3. Если ρвещества = ρжидкости, то тело плавает.
Учитель: 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. Что вы наблюдаете?
Ученики: Они тонут в воде.
Учитель: А в этом сосуде картофелина в воде плавает. В чем же дело?
Ученики: Чтобы заставить картофелину плавать, вы насыпали в воду больше соли.
Учитель: Что же произошло?
Ученики: У соленой воды увеличилась плотность, и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла, и архимедова сила стала больше.
Учитель: Правильно. А если соли не будет. Каким образом добиться, чтобы картофелина плавала в воде?
Ученики: Сделать из картофелины лодочку. Она имеет большой объем и поэтому плавает.
Учитель: Итак, чтобы заставить плавать обычно тонущие тела, можно изменить плотность жидкости или объем погруженной части тела. При этом изменяется и архимедова сила, действующая на тело.
Значит, условия тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества.
В судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу.
А учитывается ли как-нибудь связь условий плавания тел с изменением плотности жидкости? Да, при переходе из моря в реку меняется глубина осадки судов.
Но подробнее мы поговорим об этом на следующих уроках.
Учитель: Мы говорили об условии плавания твёрдых тел в жидкости. А может ли одна жидкость плавать на поверхности другой?
Наблюдение всплытия масляного пятна, под действием выталкивающей силы воды.
Учитель: Снова вернёмся к таблице плотности веществ. Объясним, почему на воде образуется масляная плёнка.
Итак, проблема решена, значит, жидкости, как и твёрдые тела, подчиняются условиям плавания тел.
А теперь давайте посмотрим, как вы усвоили материал урока (использовать один из двух ресурсов, представленных ниже)
Учитель: давайте познакомимся еще с одним изобретением людей — ареометром.
Ареометр — прибор для измерения плотности жидкостей и твёрдых тел, принцип работы которого основан на Законе Архимеда. Считается, что ареометр изобрела Гипатия.
Обычно представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой при калибровке заполняется дробью или ртутью для достижения необходимой массы. В верхней, узкой части находится шкала, которая проградуирована в значениях плотности раствора или концентрации растворенного вещества. Плотность раствора равняется отношению массы ареометра к объёму, на который он погружается в жидкость. Соответственно, различают ареометры постоянного объёма и ареометры постоянной массы.
- Для измерения плотности жидкости ареометром постоянной массы сухой и чистый ареометр помещают в сосуд с этой жидкостью так, чтобы он свободно плавал в нём. Значения плотности считывают по шкале ареометра, по нижнему краю мениска.
- Для измерения ареометром постоянного объёма изменяют его массу, достигая его погружения до определённой метки. Плотность определяется по массе груза (например, гирек) и объёму вытесненной жидкости.
Учитель: Теперь давайте подведем итоги. (РЕФЛЕКСИЯ)
Итак, сегодня мы выяснили при каких условиях плавают тела. От чего зависит плавание тел? (проходим по записям на доске условия плавания тел).
Выставление отметок
Учитель: домашнее задание: параграф 52, упражнение 27+ тест
Оставьте свой комментарий к работе, нажав на кнопку «Написать». Расскажите, что именно вас не устраивает в работе, а если вы считаете, что работа содержит ошибки и неточности – нажмите на соответствующую галочку в форме отклика.
Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственность за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.