Цели урока.
В ходе урока учащиеся смогут:
- экспериментальным путем установить зависимость выталкивающей силы от плотности жидкости и объема погруженного тела;
- сформулировать закон Архимеда;
- развивать коммуникативные навыки при организации работы в группах;
- анализировать предложенные задания;
- совершенствовать навык работы с таблицами;
- применять полученные знания в конкретных ситуациях при решении задач.
Материалы к уроку:
1. Учебник физики.
2. Портрет Архимеда.
3. Листы с заданиями для исследовательской работы в группах (прил.1).
4. Рабочие листы с таблицей (прил.2).
5. Тексты заданий для этапа применения знаний (прил.3).
6. Оборудование:
демонстрационный прибор – ведерко Архимеда;
штатив, пружина, груз, сосуд с водой, указатели;
сосуды с простой водой;
сосуды с “морской” водой;
динамометры;
набор тел разного объема;
набор тел одинакового объема, разной плотности.
ХОД УРОКА
I. Познавательная мотивация.
Учитель сообщает учащимся о продолжении знакомства с удивительным миром физики и предлагает начать урок с проведения эксперимента.
На демонстрационном столе учителя в муфте штатива закреплена пружина. Учитель подвешивает груз к пружине и просит учащихся объяснить, что произошло и почему. Учащиеся отмечают растяжение пружины под действием на нее веса груза. Учитель фиксирует указателем положение конца пружины, затем погружает груз в сосуд с водой и просит объяснить данный факт (что произошло и почему?). Учащиеся предполагают, что растяжение пружины уменьшилось из-за уменьшения веса груза в жидкости. Учитель подводит учащихся к пониманию и высказыванию мысли о том, что на тело, погруженное в жидкость, действует сила, выталкивающая его вверх.
На доске обозначается тема урока “Выталкивающая сила”, ученики записывают ее в тетрадь.
Учащимся предлагается высказать предположения от чего (от каких величин), по их мнению, зависит выталкивающая сила. Ученики выдвигают гипотезы, которые фиксируются на доске. Как правило, они называют следующие величины:
- плотность тела;
- плотность жидкости;
- объем тела и др.
Для того чтобы проверить правильность выдвинутых гипотез, учитель предлагает провести исследование – экспериментальным путем подтвердить или опровергнуть предположения учащихся.
II. Исследование.
Учащиеся организуются по 4–5 человек в группы, которым можно предложить следующие задания (одно задание выполняют две группы).
Задание 1-ой группеОборудование: два тела разного объема, сосуд с водой, динамометр.
1. Определить динамометром:
а) вес тела № 1 в воздухе (Pвозд) и в жидкости (Pжидк);
б) вес тела № 2 в воздухе (Pвозд) и в жидкости (Pжидк).
Тело должно быть полностью погружено в воду.
2. Определить выталкивающую силу F, действующую на тело № 1 и выталкивающую силу Fвыт, действующую на тело № 2 по формуле:
Fвыталкив = Pвоздух – Pжидкость
3. Сравнить эти силы.
4. Сравнить объемы тел.
5. Сделать вывод о зависимости выталкивающей силы от объема погруженного в жидкость тела.
6. Представить результаты в виде таблицы (прил.2, табл. № 1).
Задание 2-ой группеОборудование: два тела разной плотности, сосуд с водой, динамометр.
1. Определить динамометром:
а) вес тела № 1 в воздухе (Pвозд) и в жидкости (Pжидк);
б) вес тела № 2 в воздухе (Pвозд) и в жидкости (Pжидк).
Тело должно быть полностью погружено в воду.
2. Определить выталкивающую силу Fвыт , действующую на тело № 1 и выталкивающую силу Fвыт , действующую на тело № 2 по формуле:
Fвыталкив = Pвоздух – Pжидкость
3. Сравнить эти силы.
4. Сравнить плотности тел.
5. Сделать вывод о зависимости выталкивающей силы от плотности погруженного в жидкость тела.
6. Представить результаты в виде таблицы (прил.2, табл. № 1).
Задание 3-ой группеОборудование: тело, сосуд с простой водой, сосуд с “морской” водой, динамометр.
1. Определить динамометром:
а) вес тела в воздухе (Pвозд) и в простой воде (Pжидк);
б) вес тела в воздухе (Pвозд) и в “морской” воде (Pжидк).
Тело должно быть полностью погружено в воду.
2. Определить выталкивающую силу Fвыт , действующую на тело в простой воде, и выталкивающую силу Fвыт , действующую на тело в “морской” воде, по формуле:
Fвыталкив = Pвоздух – Pжидкость
3. Сравнить эти силы.
4. Сравнить плотности жидкостей.
5. Сделать вывод о зависимости выталкивающей силы от плотности жидкости.
6. Представить результаты в виде таблицы (прил.2, табл. № 1).
III. Обмен информацией.
Группы отчитываются о проделанной работе: демонстрируют проведенные эксперименты, оформляют результаты на доске, дают оценку выдвинутым гипотезам.
По окончании выступления групп на доске и в тетрадях у учащихся будет получена сводная таблица (прил.2, табл. № 2).
IV. Связывание информации. Формулировка обобщения.
Учащиеся обобщают полученные в ходе опытов результаты, формулируют вывод о зависимости выталкивающей силы от плотности жидкости и от объема погруженного тела, фиксируют результаты работы в тетрадях.
Один из учеников сообщает исторические сведения о великом древнегреческом ученом Архимеде, который впервые указал на существование выталкивающей силы и рассчитал её значение. В честь ученого выталкивающую силу называют архимедовой силой.
В ходе фронтальной работы учитель вместе с учащимися, на основании опыта с ведерком Архимеда, выводят формулу выталкивающей силы, формулируют закон Архимеда. Учитель уточняет, что закон Архимеда, как и закон Паскаля справедлив для жидкостей и для газов.
V. Применение.
Учащимся предлагается выполнить следующие задания.
1. Фронтально. Аргументировано ответить на вопросы:
1.1. Собака легко перетаскивает утопающего в воде, однако на берегу не может сдвинуть его с места. Почему?
1.2. Герой романа А.Р.Беляева “Человек-амфибия” рассказывает: “Дельфины на суше гораздо тяжелее, чем в воде. Вообще у вас тут все тяжелее. Даже собственное тело”. Прав ли автор романа?
1.3. Ходить по берегу, усеянному морской галькой босыми ногами больно. А в воде, погрузившись глубже пояса, ходить по мелким камням не больно. Почему?
2. Работа в группах: обсудить задание, выбрать верный вариант решения, результат работы оформить в тетрадях и представить классу (прил.3).
2.1. Одинаковая ли выталкивающая сила действует на человека, находящегося в воде в разных положениях? <Прил.3. Рисунок 1>
2.2. Одинаковая ли выталкивающая сила действует на водолаза при погружении на разную глубину? <Прил.3. Рисунок 2>
2.3. Меняется ли выталкивающая сила, действующая на батискаф при погружении его на большие глубины, если при этом плотность воды возрастает? <Прил.3. Рисунок 3>
2.4. К коромыслу подвесили два болта: медный (1) и стальной (2). При этом равновесие весов сохранилось. Изменится ли равновесие весов, если опустить болты в воду? Ответ обоснуйте.<Прил.3. Рисунок 4>
2.5. Медный и латунный шарики, находящиеся в воде, укрепили на нитях и подвесили к коромыслу весов, как показано на рисунке <Прил.3. Рисунок 5>. При этом равновесие весов сохранилось. Изменится ли равновесие весов, если шарики вынуть из воды? Ответ обоснуйте.
2.6. Определите архимедову силу, действующую на тело человека, когда он находиться под водой. Объем тела человека 0,072м3.
2.7. Определите архимедову силу, действующую на воздушный шар в воздухе. Объем шара 0,02м3.
VI. Рефлексия.
Учащиеся подводят итоги урока: практическая значимость занятия, приобретенные на уроке умения и навыки, самооценка деятельности учащихся. Можно предложить ответить на вопросы:
- Что для вас на уроке было интересно?
- Насколько новым оказался для вас материал?
- А могли бы вы сами открыть этот закон?
- Что полезное вы приобрели для себя на занятии?
Учитель дает оценку работы учащихся на уроке.
VII. Домашнее задание.
- § 48, 49 прочитать, ответить на вопросы устно; упражнение 24 (1–3 устно,4–5 письменно) [1].
- § 46, 47 прочитать, ответить на вопросы устно; №№ 101, 102, 106 – устно; №№ 107, 108 – письменно [2].
Список литературы