- освітня: забезпечити формування поняття виштовхує сила, використовуючи завдання дослідницького характеру;
- розвиваюча: розвиток пізнавального інтересу, самостійності, вміння застосовувати знання з фізики, використовуючи проблемні ситуації;
- виховна: сприяти профорієнтації учнів і вмінню працювати в колективі.
Обладнання: комп'ютер, мультимедійна система, документ-камера, судини з водою, тіла різної форми, маси і об'єму, динамометри.
I. Організаційно-ситуативний етап (визначення завдань уроку)
Учитель (пред'являє слайд). «Іхтіандр простягає руки вгору і вистачає альбатроса за ноги. Перелякана птах розкриває свої потужні крила і піднімається, витягуючи з води Іхтіандра. Але на повітрі Іхтіандр і альбатрос важко падають на хвилю. »(А.Р.Беляев. Людина-амфібія). Чому альбатрос впав у воду?
Учні. У воді вага Ихтиандра був менше, ніж в повітрі.
Учитель. Чому вага тіла у воді менше ваги тіла в повітрі?
Учні. Існує сила, що діє на тіло в воді і спрямована вертикально вгору.
Учитель. Давайте подивимося, чому вага зменшується. Розглянемо сили, які діють з боку рідини на занурене тіло (слайд). Сили, що діють на бічні грані тіла, попарно рівні і врівноважують один одного. А ось сили, що діють на верхню і нижню межі тіла, не однакові. На верхню грань з силою F1 тисне стовп рідини висотою h1. На нижню межу тіла знизу вгору з силою F2 тисне стовп рідини висотою h2. Але h2> h1. отже, і модуль сили F2 більше модуля сили F1. Тому тіло виштовхується з рідини з силою Fвит = F2 - F1. так і званої - виштовхуюча сила. Якщо тіло в воду кинути // Або просто опустити, // Буде сила Архімеда // знизився на нього тиснути.
Отже: на тіло, занурене в рідину, діє сила, що виштовхує це тіло з рідини.
Виштовхуюча сила діє і в разі часткового занурення тіла в рідину. Цю силу називають силою Архімеда в честь давньогрецького вченого Архімеда, який вперше вказав на її існування і розрахував її значення.
Як знайти величину сили, що виштовхує? (Слайд.) Так як дві сили, що діють на тіло в цьому випадку, спрямовані в протилежні сторони (сила тяжіння - вниз, архимедова сила - вгору), то вага тіла в рідини P1 буде менше ваги тіла у вакуумі Р = mg (m - маса тіла) на архимедову силу FА = g mж (mж - маса рідини, витісненої тілом), тобто P1 = Р - FА. або
тобто з ваги тіла в повітрі треба відняти вагу тіла в воді.
Всі тіла в воді здаються більш легкими, ніж в повітрі. Вода виштовхує і підтримує їх. Будучи добутими з води, тіла знов знаходять свою попередню масу, тому що вода більше не тримає їх.
II. Пояснення нової теми (записи основних моментів в зошиті)
Учитель. Давайте переконаємося на досвіді, що вага тіла у воді зменшується. (Учитель пояснює завдання по слайду з планом дій. Учні обговорюють план.)
- Визначте вагу даного вам тіла в повітрі: Pв пов.
- Визначте вагу цього ж тіла в воді: Pв воді.
- Порівняйте результати вимірювань і зробіть висновок: чому дорівнює сила Архімеда.
Учитель (заслухавши думки). Є сила одна, ось вам відповідь, // Цю силу виявив Архімед .// Коли він опустився в воду, // То «Еврика!» - вигукнув він народу .// Від чого залежить сила ця? // Не можна питання залишити без відповіді .
III. практичне завдання
Учитель. Від чого ж залежить сила Архімеда? Це вам доведеться з'ясувати самостійно. Кожна група отримує своє завдання. Будь ласка, прочитайте завдання і сформулюйте гіпотезу виходячи з умов. (Діти читають, висловлюють гіпотези. Учитель записує запропоновані гіпотези в слайд презентації. Учні приступають до виконання завдань.)
Група 1.Оборудованіе: посудину з водою, динамометр, алюмінієвий і мідний циліндри однакового обсягу, але різної маси з набору тел для калориметра, нитка.
- Визначте архимедови сили, що діють па перше і друге тіла.
- Порівняйте архимедови сили, що діють на тіла різної маси.
- Зробіть висновок про залежність (незалежності) сили Архімеда від маси тіла.
Група 2.Оборудование: посудину з водою, тіла різного об'єму, але однакової маси, динамометр, нитка.
- Визначте архимедову силу, діючу на кожне з тіл.
- Порівняйте ці сили.
- Зробіть висновок про залежність (незалежності) сили Архімеда від обсягу тіла.
Група 3.Оборудование: динамометр, нитка, судини з прісною водою, солоною водою і маслом, алюмінієвий циліндр.
- Визначте архимедови сили, що діють на тіло в воді, прісній і солоній, і олії.
- Що можна сказати про архімедівських силах, що діють на тіло в різних рідинах?
- Встановіть залежність сили Архімеда від роду рідини.
Група 4.Оборудованіе: Мензурка з водою, алюмінієвий циліндр, нитка, динамометр.
- Визначте архимедови сили, що діють на тіло на глибині h1 і на глибині h2> h1.
- Зробіть висновок про залежність (незалежності) сили Архімеда від глибини занурення тіла.
Група 5.Оборудованіе: шматочок пластиліну, посудина з водою, нитка, динамометр.
- Шматочку пластиліну надайте форму кулі, куба, циліндра.
- По черзі опускаючи кожну фігурку в воду, за допомогою динамометра визначте архимедову силу, діючу на неї.
- Порівняйте ці сили і зробіть висновок про залежність (незалежності) сили Архімеда від форми тіла.
(Виконавши завдання, групи звітують про результати своєї роботи і повідомляють свої висновки. Результати записуються у вигляді таблиці за допомогою документ-камери. Якщо сила залежить від величини, ставлять «+», якщо ні, то «-». Один учень з групи підходить до камери і зазначає результат.)
Загальний висновок: cила Архімеда залежить від обсягу тіла і роду рідини (слайд).
(Проводиться порівняння з запропонованими на початку уроку гіпотезами.)
Учитель. Тепер ви зможете мені пояснити, чому собака-водолаз легко може тягти людину по воді, але тільки до берега.
Учні. Вага людини на березі збільшується.
Учитель. А маса?
Учні. Залишилася колишньою.
Учитель. У якій воді легше навчитися плавати - в річковий або морський?
Учні. У морській, в ній більше виштовхує сила.