Действие жидкости и газа на погруженное в них тело : Физика

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело : Физика

Урок проведен в 7 классе, физика изучается на базовом уровне, в классе обучается 25  ученика. Качественная  успеваемость учащихся по физике 58%. Урок проведен по учебнику Пёрышкина. Глава 3. Раздел «Давление твёрдых тел, жидкостей и газов». Урок физики проводится 21 час в неделю. Урок получения новых знаний через выполнение практической работы.

На предыдущих уроках дети были ознакомлены с давление в жидкости и газе, с атмосферным давлением на различных высотах, а на данном уроке надо было познакомиться с действием жидкости и газа на погруженное в них тело.

Образовательная цель: подготовить учащихся, усвоивших знания:

  • Жидкость  давит на дно и стенки сосуда.
  • Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях (Закон Паскаля).
  • Формула давления в жидкостях и газах : р=

Цель по развитию учащихся: подготовить учащихся, овладевших видами деятельности:

  • создать понятие о физической величине, характеризующих способность жидкости (или газа) выталкивать тела.
  • обнаружить, что выталкивающая сила равна весу жидкости (или газа) в объёме погруженного в неё тела.
  • выяснить, от каких физических величин зависит выталкивающая сила, «открываем» закон Архимеда», записываем уравнение связи между ними.

Оборудование: растворы в стакане (вода, соляном раствор,  CU(SO4)), цилиндры (алюминиевый, медный, стальной), установка рис. №2.

Ход урока

Действия (объяснения, вопросы, выводы) учителя

Действия (ответы) учащихся

Актуализация знаний и действий (5 мин)

Как жидкость давит на стенки и дно сосуда?

Давление, производимое на жидкость, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях. Закон  Паскаля.

В если внутрь её поместить какое-нибудь твёрдое тело?

То оно также будет подвергаться давлению со стороны жидкости.

Организация деятельности учащихся по «открытию» явления – выталкивающая сила
(5 мин)

Демонстрационный эксперимент и устный рассказ. Большой сосуд с водой и два шарика: теннисный и стальной.

Всем известны детские стихи Агнии Барто:

Наша Таня громко плачет,
Уронила в речку мячик.
Тише, Танечка, не плачь!
Не утонет в речке мяч!
Почему мяч не тонет?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выясним это с помощью эксперимента. Возьмём мячик для настольного тенниса и отпустим его в воду. Он тут же всплывет на поверхность.  Почему? Со стороны воды на мячик действует некая сила.
А кроме этой некой силы действует известные нам силы? Да. Это сила тяжести.
Куда направлена сила тяжести? Вниз.
Но если опустить в воду металлический шар, он останется лежать на дне. Получается, что эта сила действует не на все тела.
Нет почему. Возможна эта сила меньше или больше по модулю силы тяжести и направлена в противоположенную сторону.
Это были частные выводы, тогда общий вывод будет каким? ДЕЙСТВИЕ ЖИДКОСТИ НА ПОГРУЖЕННОЕ В НЕГО ТЕЛО.

Записываем тему урока «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело».

 

Организация деятельности учащихся  по созданию понятия о новой физической величине «выталкивающая сила» (15 мин.)

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в неё тело.
Для этого представим себе, что в жидкость погружено тело в форме прямоугольного параллелепипеда и рассмотрим силы, действующие со стороны жидкости на грани этого тела.

Рис.1 Силы, действующие на грани погруженного в жидкость тела

Силы, действующие на боковые грани (F1 и F2) будут уравновешивать друг друга, так как они равны по величине. Почему?

 

В отличие от этого, величины сил, действующих на верхнюю грань (F3) и на нижнюю грань (F4) будут различны.

Тогда чему равна равнодействующая сил F4 и F3 направленных в противоположные стороны?

Это объясняется тем, что давление жидкости на меньшей глубине h1 будет меньше, чем давление на большей глубине h2.
Равна разнице их численных значений и направлена в сторону большей силы, то есть вертикально вверх.

Она и представляет собой выталкивающую силу, ранее обнаруженную нами экспериментально.
Вызываю ученика, который будет записывать знания и выводы учеников на доске.

 

Организация деятельности учащихся  по созданию математического  «закона» Архимедова сила (10 мин)

Как это можно записать? Fвыт =F4 – F3
Или как можно вычислить, зная их площади (S1 и S2) и давление жидкости этих граней (р1 и р2)? Fвыт = р1S1 – р2S2
Но S1 = S2= S, где S - площадь основания параллелепипеда. Тогда Fвыт примет вид. Fвыт = S(р1 – р2)
Какую формулу имеет давление в жидкостях и газах? р=

Подставляем в формулу Fвыт вместо р1 и р2 - р =

Поскольку  одинаковые, то их выносим за скобки.

Тогда в скобках останется разность глубин погружения верхней и нижней граней тела.

А это не что иное, как высота самого тела h.

Fвыт =(h2 – h1)

Кроме того, произведение площади нижней грани тела на его высоту представляет собой объем тела.

V=hS объём параллелепипеда, а  = mж масса жидкости в объёме параллелепипеда

Тогда для выталкивающей силы получаем такое выражение: Fвыт =  . Тогда что у нас получается?

Fвыт = 
Fвыт  называют Архимедовой силой и обозначается она FА FА = 

Т.е выталкивающая сила равна весу жидкости, в объёме погруженного в неё тела по модулю, и направлена в противоположенную сторону. Запишите этот вывод в тетрадь.

Fвыт = Pж        FА = Pж

 

Как можно объяснить, опыты с шариками теннисным и металлическим? Это предположение мы сделали, сделав математические вычисления.

Предположим что в случае с теннисным шариком FА> Pж, а во втором FА< Pж

Организация деятельности учащихся решение ПЗ  экспериментальным методом (5 мин)

Как можно доказать существование силы, выталкивающей тело из жидкости экспериментально?

Измерить вес данного тела в воздухе, а затем  в разных жидкостях.

Укрепим на штативе динамометр, а к динамометру подвесим груз. Пружина на динамометре  растянется под действием веса груза.  А затем погрузим подвешенное на динамометре тело в жидкость.

Рис. 2.1

 

Фронтальный эксперимент: Разные группы измеряют вес данного тела в воздухе, а затем  в разных жидкостях: в воде, соляном растворе, в медном растворе CU(SO4).
Четвёртая группа ребят измеряет вес тела в воздухе и в вакууме.
Каждая группа делает вывод и записывает результаты показания динамометра для каждой жидкости  на доске, а обучающиеся в тетради.

 

Выводы группы №1

Значение силы тяжести алюминиевого цилиндра больше чем значения  сил показывающих на динамометре в растворах, это говорит о том что, кроме веса тела в жидкостях существует сила больше по модулю и направлена в сторону противоположенную весу алюминиевого цилиндра

Выводы группы №2

На медный цилиндр тоже со стороны  жидкостей действуют силы направленные вверх.

Выводы группы №3

На стальной цилиндр действие сил, со стороны жидкостей больше чем со стороны воздуха.

Выводы группы №4

Вес тела в воздухе меньше чем в вакууме. Мы знаем, что в вакууме действует, только вес тела и других сил нет.

Это были частные выводы, а какой получается общий вывод к жидкостям?

На все тела, погруженные в жидкость или воздух, действует  сила со стороны жидкости или воздуха. Так мы доказали существование Архимедовой силы экспериментально.

Формулирование обобщённого знания (5 мин)

А воздух можно считать газом? К газам, как мы знаем, также применим закон Паскаля. Поэтому и на тела, находящиеся в газе, действует сила, выталкивающая их из газа. Под действием этой силы воздушные шары поднимаются вверх. Существование силы, выталкивающей тело из газа, можно также наблюдать на опыте.
Рассказываю и показываю опыт.

К чаше весов с укороченным креплением подвешиваю колбу закрытую пробкой. Затем под колбу ставлю широкий сосуд так, чтобы он окружал всю колбу. Сосуд наполняю углекислым газом, плотность которого больше плотности воздуха. При этом равновесие весов нарушается. Чашка с подвешенной колбой поднимется вверх. На колбу, погруженную в углекислый газ, действует большая выталкивающая сила по сравнению с той, которая действует на неё в воздухе.

Да.

Общий вывод.

Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, приложенной к этому телу, называется выталкивающей или Архимедовой.

Предпосылки для дальнейших исследований (5 мин)

Из проведённых выше математических расчётов появилась необходимость проверить экспериментально зависимости следующих физических величин:
Проверка зависимости Fвыт от объёма (массы) тела.
Проверка зависимости Fвыт от глубины погружения тела в жидкость
Проверка зависимости Fвыт от формы тела
Проверка зависимости Fвыт от плотности жидкости.
Это мы сделаем на следующем уроке.
Запишите домашнее задание: параграф №50, ответить на вопросы в конце параграфа.

 

Читать еще:


Новые материалы:

Комбинированный урок экономики по теме "Максимизация прибыли" :: Программа "Профессиональное самоопределение". 9-й класс :: Методическая разработка урока экономики по теме «Фирмы и конкуренция» :: Модульный урок по географии с использованием ЦОР по теме: "География черной металлургии России". 9-й класс :: Интегрированный урок ИЗО и технологии в 3-м классе по теме: "Урок творчества" :: Притяжение, 2017 :: Дом и дача/Мебель/Мебель для спальни/Матрасы/Матрасы / Ангстрем / Матрас Рим (800х2000 мм) Ангстрем ::

Отзывы (через аккаунты в социальных сетях Вконтакте, Facebook или Google+):

Оставить отзыв с помощью аккаунта ВКонтакте:

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

Оставить отзыв с помощью аккаунта Google+:

Поддержите сайт - подпишитесь на канал в Яндекс.Дзене!

Самое популярное:
Состояние воздуха: Карта загрязнения воздуха онлайн, обновляется в режиме реального времени

Экологическая карта состояния воздуха, которым мы дышим. В режиме реального времени.

Звуко-буквенный разбор слов

Научить детей реально оперировать звуками, т.е. развивать фонетический слух.

Сценарий выпускного вечера "Школьное радио 3FM"

Научить детей реально оперировать звуками, т.е. развивать фонетический слух.

Урок: "Экскурсия — урок"

Урок по теме "Экскурсия в зимний лес". Приоритетное значение в деле воспитания любви к природе имеет непосредственное наблюдение в мире животных и растений. Лучше всего это делать во время проведения организационных экскурсий в лес, парк, к реке.

Детский оздоровительный лагерь: Муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования детей "Детский оздоровительно-образовательный лагерь "Юность"

Урок по теме "Экскурсия в зимний лес". Приоритетное значение в деле воспитания любви к природе имеет непосредственное наблюдение в мире животных и растений. Лучше всего это делать во время проведения организационных экскурсий в лес, парк, к реке.

Девятая жизнь Луи Дракса (The 9th Life of Louis Drax, Великобритания, 2016) - спойлеры, пересказ, трактовка

Этот фильм заслуживает растаскивания на цитаты. "С возрастом я сам научился понимать, чего от меня хотят", "Мужчины всегда думают, что раз она красивая - значит, она хорошая" - и много другого. Вообще очень достоверный фильм в отношении психологических деталей. Рекомендую к просмотру.

Проблемы загрязнения окружающей среды

Работа приурочена к Году экологии в России и посвящена загрязнению окружающей среды.


Школьные занятия:
 
Контакты Научно-популярный портал "Познание - XXI век".
111672, г. Москва, ул. Новокосинская, д. 15, корп. 7.
Для связи E-mail: . poznanie21@yandex.ru
 
ADD