Цели: Ознакомить школьников с явлением плавания тел в жидкости, изучить условия плавания тел на основе изучения понятия о выталкивающей силе. Развивать умения применять знания в конкретных учебных ситуциях и объяснять причины: почему тела в одних жидкостях плавают, а в других тонут. Умение логически мыслить, развивать творческую активность. Воспитывать добросовестное отношение к учебе, стремление к познанию нового и положительной мотивации к учению, коммуникативных умений.
Фронтальный опрос 1.Какие явления, указывающие на существование выталкивающей силы, известны вам? 2.Какой вы знаете опыт, с помощью которого можно определить значение архимедовой силы? 3.Одинакова ли выталкивающая сила, с которой жидкость действует на погруженные в нее стальной шарик и стальную пластину одной и той же массы? 4.Почему одни тела плавают, а другие тонут? Почему гвоздь тонет в воде, а огромный корабль плавает?
Задача Кусок мрамора объёмом 0,1 м³ надо поднять со дна озера. Какая для этого понадобится сила, если масса куска 300 кг? Дано: m=300 кг ρ ж =1000 кг/м³ g=10 Н/кг V т =0,1 м³ _______________ F-? Решение F А = ρ ж g V т F А = 1000 кг/м³·10 Н/кг·0,1 м³ = 1000 Н; F т =m g F т = 300 кг·10 Н/кг = 3000 Н; F = F т - F А F = 3000 Н Н = 2000 Н. Ответ: 2 кН Задача (решение у доски)
Тело плавает, если… Тело находится в равновесии, если … Тело тонет, если… Объясните положение тел в данных случаях? Продолжи предложение. Вопрос Вопрос 6.
F A F т > F A 2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей си" title="Рассмотрим три случая: 1. Сила тяжести, направленная вниз, больше выталкивающей силы, направленной в верх. В этом случае результирующая сила направлена вниз и тело тонет. F т > F A F т > F A 2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей си" class="link_thumb"> 9 Рассмотрим три случая: 1. Сила тяжести, направленная вниз, больше выталкивающей силы, направленной в верх. В этом случае результирующая сила направлена вниз и тело тонет. F т > F A F т > F A 2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей силы, направленной вверх. В этом случае результирующая сила направлена вверх, и тело всплывает. F т F A F т > F A 2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей си"> F A F т > F A 2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей силы, направленной вверх. В этом случае результирующая сила направлена вверх, и тело всплывает. F т F A F т > F A 2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей си" title="Рассмотрим три случая: 1. Сила тяжести, направленная вниз, больше выталкивающей силы, направленной в верх. В этом случае результирующая сила направлена вниз и тело тонет. F т > F A F т > F A 2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей си"> title="Рассмотрим три случая: 1. Сила тяжести, направленная вниз, больше выталкивающей силы, направленной в верх. В этом случае результирующая сила направлена вниз и тело тонет. F т > F A F т > F A 2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей си">
Плотность воды, кг/м 3 Плотность вещества, кг/м 3 тонет или не тонет Физический эксперимент Выяснение условий плавания тел в жидкости Приборы и материалы: Стакан с водой, стальной, алюминиевый, латунный, деревянный, пробковый и парафиновый цилиндры Задание 1. Опускайте в воду по очереди тела: стальной, алюминиевый, латунный, деревянный, пробковый и парафиновый цилиндр. Выясните, какие из них тонут, какие плавают. 2. Результаты наблюдений запишите в таблицу: Изучите таблицу и сделайте вывод: при каком условии тела в воде тонут?
Выводы: 1. Тело тонет, если средняя плотность тела ρ ср превышает плотность жидкости ρ ж: 2. Тело всплывает, если средняя плотность тела ρ ср меньше плотности жидкости ρ ж: 3. Тело плавает на произвольной глубине, если средняя плотность тела ρ ср равна плотности жидкости ρ ж: ρ ср > ρ ж ρ ср
ρ ж ρ ср
Одним из таких трудов Архимеда является сочинение «О плавающих телах». Рукопись этого перевода была обнаружена в 1884 г. в Ватиканской библиотеке в латинском переводе. Греческий же текст был найден только в 1905 г. При этом сохранилось около трех четвертей текста рукописи Архимеда.
Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. Благодаря этому водные животные не нуждаются в прочных и массивных скелетах. По этой же причине эластичны стволы водных растений. Это интересно
Плавательный пузырь рыбы легко меняет свой объём. Когда рыба с помощью мышц опускается на большую глубину и давление воды на неё увеличивается, пузырь сжимается, объём тела рыбы уменьшается и она плавает в глубине. При подъёме плавательный пузырь и объём рыбы увеличивается и она всплывает. Так рыба регулирует глубину своего погружения. Плавательный пузырь рыбы Это интересно
Поместим куриное яйцо в банку с водопроводной водой. Яйцо утонуло и находится на дне банки. Добавим в банку с водой несколько ложек поваренной соли и яйцо начнёт всплывать. Почему так происходит? Условие плавания судов – равенство силы тяжести и выталкивающей силы Архимеда, действующих на судно. Условие плавания нарушается, если изменяется плотность жидкости (плотность жидкости в банке возрастет, сила Архимеда увеличится, и будет плавать на поверхности).
24
Рефлексия (карточка у каждого ученика) Как я себя чувствовал на уроке? Нарисуйте смайлик на той глубине, которая соответствовала бы глубине вашего погружения в сегодняшний урок. Рефлексия (карточка у каждого ученика). Подведение итогов урока. Выставление оценок.
Использованные ресурсы: за внимание! Автор: учитель физики и информатики Александрова З.В., МОУ СОШ 5 п.Печенга, Мурманская обл., 2009 г.
Слайд 2
Цели урока:
повторить и закрепить понятие архимедова сила; выяснить условие плавания тела; научиться решать качественные задачи на эту тему.
Слайд 3
Подготовка к восприятию нового материала
От каких параметров зависит архимедова сила? От каких параметров не зависит? Как она направлена? Рассмотрите рис. а) - в) и ответьте на вопрос: на какое тело действует наибольшая выталкивающая сила? 1 2 3 а) б) 1 2 3 4 в) вода керосин
Слайд 4
Условия плавания тел
От чего зависит, будет ли тело плавать внутри жидкости, всплывать или тонуть? От того, как соотносятся между собой сила тяжести и архимедова сила. FТ FА
Слайд 5
1.FA = Fт
Если FA = Fт, силы уравновешивают друг друга, тело плавает внутри жидкости на любой глубине. При этом:FА= ρжVg; Fт = ρтVg. Тогда из равенства сил следует: ρж = ρт, т. е., средняя плотность тела равна плотности жидкости. Fт FА
Слайд 6
2.Fт> FА
При Fт> FА(а значит, когда ρж
Слайд 7
3.Fт
Слайд 8
Тело всплывает до тех пор, пока FA не станет равна Fт. В результате тело плавает, частично погрузившись в жидкость. Fт FА
Слайд 9
Определим объем погруженной части тела:
Для айсберга: Vпч=Vа900/1000=0,9Vа FA = Fт; gρжVп.ч= gρтVт; ρжVп.ч= ρтVт; Vп.ч= Vтρт/ρж. Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость. Для айсберга: Vп.ч=Vа∙900/1000=0,9Vа.
Слайд 10
Что мы знаем о Мертвом море?
Вода мертвого моря содержит не 2-3% соли как большинство морей и океанов, а более 27%, с глубиной соленость растет. В результате вода Мертвого моря значительно тяжелее обыкновенной морской воды, утонуть в такой тяжелой жидкости практически нельзя.
Слайд 11
Плавание живых организмов
Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. Благодаря этому водные животные не нуждаются в столь прочных скелетах, как наземные.
Слайд 12
У рыб есть орган, называемый плавательным пузырем. Меняя объем пузыря, рыбы могут изменять глубину погружения.
Слайд 13
Плавание судов
Из стали делают лишь тонкий корпус судна, а большая часть его объема занята воздухом. Среднее значение плотности судна оказывается значительно меньше плотности воды. Поэтому оно не только не тонет, но и может принимать для перевозки большое количество грузов.
Слайд 14
Глубину, на которую судно погружается в воду, называют осадкой. Наибольшая допустимая осадка отмечена на корпусе судна красной линией, называемой ватерлинией.
Слайд 15
Многие коммерческие суда имеют на борту отметку под названием грузовая марка. Эта отметка определяет уровень, до которого судно может быть нагружено. При загрузке судна оно опускается глубже в воду и отметка становится ближе к поверхности воды.
Слайд 16
Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называют водоизмещением судна. Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то получим грузоподъемность этого судна. Грузоподъемность показывает вес груза, перевозимого судном.
Слайд 17
Подводная лодка имеет внутри специальные, так называемые, балластные цистерны. Расположены они в нижней части лодки. Когда балластные цистерны пусты, лодка держится на воде. Для погружения в цистерны забирают морскую воду, лодка устремляется вниз. Регулируя количество забираемой воды, добиваются различной глубины погружения лодки. Если требуется всплыть на поверхность, воду из цистерн выгоняют сжатым воздухом, заранее запасенным в специальных баллонах.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Плавание тел. Учитель физики МБОУ «Краснохолмская сош №2 им.С.Забавина»: Даузе М.Г.
На тело, находящееся внутри жидкости, действуют две силы: сила тяжести и архимедова сила. F т F А F т F А F А
Если сила тяжести больше архимедовой силы, то тело будет опускаться на дно, тонуть.
Если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости.
Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости, всплывать.
Если F т > F А, то m g > g ρ ж v т ρ т v g > g ρ ж v т ρ т > ρ ж Тело тонет
Если F т = F А mg = g ρ ж v т ρ т v g = g ρж v т ρ т = ρ ж плавает внутри жидкости
Если тело плавает в жидкости, то вес вытесненной им жидкости равен весу этого тела в воздухе. Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.
Когда рыба с помощью мышц опускается на большую глубину и давление воды на неё увеличивается, плавательный пузырь сжимается, объём тела рыбы уменьшается и она не выталкивается вверх, а плавает в глубине.
В воде плавают три тела шарообразной формы равного объема. Плотность какого тела больше? A B C Парафин Медь Сосна Масло машинное
Задача. Плот площадью 50 м 2 находится в пресной воде. Глубина его погружения 0,25 м. Какова сила тяжести, действующая на плот?
Дано: S = 50м 2 Ρ = 1000 кг/м 3 H = 0,25 м F т = ? F т F A Решение. F т = F А F A = ρ g V , V = S H F т = 1000 кг/м 3 * 10 Н/кг * 50 м 2 * 0,25 м = 125000 Н = 125 кН Ответ: 125 кН
Домашнее задание: Параграф 50, упражнение 25 страница 122.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Формирование УУД на уроках физики при изучении темы «Условия плавания тел. Плавание судов»
Материал можно использовать при подготовке уроков в рамках реализации ФГОС. Использованы технологии обучения на основе системно-деятельностного подхода....
Мастер-класс. Формирование УУД на уроке физики при изучении темы " Плавание тел. Условия плавания тел."
В соответствии с ФГОС основного общего образования современному обществу нужны образованные, нравственные люди, которые могут самостоятельно принимать решения. «Человек образованный – тот, кто з...
Класс: 7
Презентация к уроку
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Тема «Плавание тел» является одной из наиболее трудной темой для понимания учащимися 7 класса, так как здесь требуется не только знание формул законов физики, но и умение ими оперировать. Ситуация осложняется еще и тем, что изучение тем «Архимедова сила» и «Плавание тел» не предусмотрено в старшей школе, и они должны быть в полном объеме пройдены в 7 классе. Важно заинтересовать учащихся содержанием этих тем именно в 7 классе. Поэтому возникает необходимость в повышении наглядности объясняемого материала. Компьютерная презентация является одним из наиболее удачных инструментов для объяснения темы «Плавание тел», так как она дает возможность учителю более глубоко дать теоретический материал и при этом помогает учащимся детально вникнуть в физические процессы и явления, изучить теоретическую сторону темы.
Урок-презентация продолжительностью 45 минут рассчитан на учащихся общеобразовательных, гуманитарных классов. Отдельные фрагменты презентации могут быть использованы при углубленном изучении предмета.
Цели урока:
- повторить и закрепить понятие «Архимедова сила»;
- выяснить условие плавания тела;
- научиться решать качественные задачи на эту тему;
- показать значение и учет изучаемых явлений в технике, природе и повседневной жизни;
- продолжить формирование научного мировоззрения при рассмотрении условия плавания тел в жидкости.
Этапы урока
1. Подготовка к восприятию нового материала.
2. Изучение нового материала.
3. Закрепление материала.
4. Подведение итогов урока.
5. Домашние задание.
На этапе подготовке учащихся к восприятию нового материала предлагается ответить на четыре вопроса для повторения темы «Архимедова сила». Ученик записывает на доске формулу архимедовой силы, дает ее определение, указывает, куда она направлена. Важно добиться от учеников правильного понимания формулировки архимедовой силы: «На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу жидкости или газа в объеме погруженной в жидкость части». Архимедова сила не зависит от формы и плотности тела. Вопрос 2а иллюстрирует зависимость архимедовой силы от объема тела, вопрос 2б – от плотности жидкости. Ответы на эти вопросы, как правило, не вызывают затруднений у учащихся, а, отвечая на вопрос 2в, большинство учеников ошибаются, считая, что наибольшая архимедова сила действует на тело № 4, так как его меньшая часть погружена в жидкость. Необходимо еще раз обратить внимание учащихся на формулировку и математическую запись архимедовой силы. Сравнивая объемы погруженных частей тел в жидкость, ученики дают правильный ответ (тела № 1 и 2).
Приступая к изучению нового материала при рассмотрении рисунка 2в, следует поставить перед школьниками вопрос: «Почему одни тела в жидкости тонут, другие плавают, полностью погрузившись, а третьи всплывают?»
Условие плавание тел в жидкости выводится теоретически как результат действия двух противоположно направленных сил: силы тяжести и выталкивающей силы (архимедовой силы). Рассматриваются (для сплошных тел) три случая.
1. Сила тяжести равна архимедовой силе (F A = F т).
Если F A = F т , силы уравновешивают друг друга, тело плавает внутри жидкости на любой глубине. При этом: F A = ж Vg; F т = т Vg.
Тогда из равенства сил следует: ж = т, т. е., средняя плотность тела равна плотности жидкости.
2. Сила тяжести больше архимедовой силы (F т > F A).
При F т > FА (а значит, когда ж < т, т.е. средняя плотность тела больше плотности жидкости) тело тонет.
3. Сила тяжести меньше архимедовой силы (F т < F A).
При F т < F A ( т < ж) тело всплывает.
Случай 3 иллюстрируется с помощью двух слайдов (№ 8 и № 9). На слайде № 8 показано, что всплывающее тело достигает поверхности жидкости. Слайд № 9 демонстрирует, что при дальнейшем перемещении его вверх выталкивающая сила уменьшается, так как уменьшается объем погруженной в жидкость части тела. Рассматривая слайд № 9, следует задать вопрос: «До каких пор тело будет всплывать?». Ученики замечают, тело приходит в равновесие, когда выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме погруженной части тела, станет равной действующей на тело силе тяжести.
Самый трудный материал содержит слайд № 10. Здесь приведен расчет объема погруженной в жидкость части тела в общем виде:
F A = F т;
g ж V п.ч. = g т V т;
ж V п.ч. = т V т;
V п.ч. = V т т / ж
Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.
После объяснения теории этого вопроса учащимся предлагается самостоятельно рассчитать, какая часть айсберга находится под водой, и сравнить полученный результат с ответом на слайде: V п.ч. = V a 900/1000 = 0,9V a .
Текстовую информацию со слайдов № 5-9 ученики записывают в тетрадь.
Слайд № 11 переключает внимание учащихся с трудной задачи на более легкую. Ученикам предлагается вспомнить, что они знают о Мертвом море. Применяя знания, полученные на уроках географии, школьники с удовольствием и исчерпывающе отвечают на поставленный вопрос. Их ответ можно сравнить с информацией на слайде: вода мертвого моря содержит не 2-3% соли как большинство морей и океанов, а более 27%, с глубиной соленость растет. В результате вода Мертвого моря значительно тяжелее обыкновенной морской воды, утонуть в такой тяжелой жидкости практически нельзя.
К началу изучения архимедовой силы школьники из курса биологии знают, что водоросли имеют чрезвычайно гибкий стебель, а рыбы – слабый скелет. Слайды №, 12, 13 помогают объяснить эти особенности с точки зрения физики. Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. Благодаря этому водные животные не нуждаются в столь прочных скелетах, как наземные. У рыб есть орган, называемый плавательным пузырем. Меняя объем пузыря, рыбы могут изменять глубину погружения.
Разговор о плавании судов (слайд №14) можно начать с вопроса: «Почему суда держаться на воде и перевозят большие грузы, если корпус судов делают из стали, плотность которой больше плотности воды?». Если учащиеся сами затрудняются ответить на этот вопрос, то им нужно объяснить, что из стали делают лишь тонкий корпус судна, а большая часть его объема занята воздухом, среднее значение плотности судна оказывается значительно меньше плотности воды, поэтому оно не только не тонет, но и может принимать для перевозки большое количество грузов.
Слайды № 15, 16, 17 помогают ввести понятия: осадка судна; ватерлиния; водоизмещение; грузоподъемность. Слайд № 18 содержит информацию о подводной лодке. В подводной лодке добиваются различной глубины погружения, регулируя количество забираемой воды в специальные цистерны. Здесь можно проследить аналогию с плавательным пузырем рыбы. Данные слайды ученики с удовольствием озвучивают самостоятельно.
В завершении этапа объяснения нового материала ученикам предлагается самостоятельно сделать вывод: тело плавает, полностью или частично погрузившись в жидкость, при условии: F A = F т (слайд № 19).
На этапе закрепления нового материала школьникам предлагается шесть вопросов (слайд № 20).
- Как изменится осадка корабля при переходе из реки в море?
- Как изменится водоизмещение корабля при переходе из реки в море?
- Почему бесполезно горящую нефть, бензин, керосин тушить водой?
- Что будет происходить с кусочком льда в керосине? А в воде?
- Шарик массой 100 г плавает, полностью погрузившись в воду. Чему равна сила Архимеда?
- Шарик массой 100 г плавает, наполовину погрузившись в воду. Чему равна сила Архимеда?
Если ученики испытывают затруднения при ответе, то с помощью гиперссылки можно перейти к тому слайду, где объясняется теория вопроса. При нажатии на картинку можно вернуться к слайду № 19.
На последних этапах урока ученики говорят, что нового для себя они узнали на уроке, какие элементы урока им особенно понравились. Учитель оценивает работу школьников, сообщает домашнее задание: § 50,51.
Урок-презентация по теме «Плавание тел» позволяет показать теорию по плаванию тел в жидкости в интересной, доступной трактовке. Презентация активирует познавательную деятельность учащихся. Ученики не являются пассивными слушателями, а с интересом работают на всех этапах урока. Визуализация ответов на поставленные вопросы помогает школьникам грамотно и четко формулировать свои мысли. В презентации четко прослеживается связь с другими предметами: математикой (слайды № 5-9); географией (слайд № 11); биологией (слайды № 12,13).
Как показал опыт, урок-презентация по теме «Плавание тел» позволяет повысить мотивацию учащихся к изучению предметов естественно-математического цикла, формировать общее мировоззрение на современном научном уровне.
Литература:
1. Камин А.Л.
Физика. Развивающее обучение.
Книга для учителей.7-й класс. – Ростов н/Д.: Феникс,
2003.
2. Лукашик В.И.
Сборник задач по физике./В.И
Лукашик, Е.В.Иванова. –М.: Просвещение, 2001.
3. Шабловский В.
Занимательная физика.–
Санкт-Петербург: Тритон,1997.
4. Перышкин А.В.
Физика 7 класс – М.:
Дрофа,2006.
5. Усова А.В.
Методика преподавания физики./
Ф.В. Усова, В.П. Орехов, С.Е. Каминский и др.–М.:
Просвещение,1990.
