Урок физики в 7 классе "Действие жидкости и газа на погруженное в них тело"

Дата публикации: 2017-11-09 06:18:43
Статью разместил(а):
Дальниковская Светлана Петровна

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело

Автор: Дальниковская Светлана Петровна

 

Цели урока:

образовательная:  Ввести понятие выталкивающей силы. Выяснить причину ее возникновения. Экспериментально установить от каких величин она зависит.

Развивающая: развивать умения анализировать, сравнивать, систематизировать.

Воспитательная: Способствовать формированию чувства коллективизма, умения работать в группе.

Тип урока: урок усвоения новых знаний и первичной проверки знаний.

 

1.      Постанова учебной проблемы

 Чашка с водой и мяч

Почему мяч не тонет в воде?

В результате совместных рассуждений приходим к выводу, что вода действует на мяч с некоторой силой, направленной вверх, которая называется выталкивающей.

После этого записывает тему урока Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.

 

2.      Актуализация знаний

1 вопрос

Какой буквой обозначается:

а) сила

б) плотность

в) давление

г) объем

д) масса

2 вопрос

Записать формулу давления жидкости.

3 вопрос

Имеются три одинаковых сосуда: первый наполнен водой, второй – ртутью,

третий – бензином. В каком из этих сосудов: слайд 3

а) наибольшее давление на дно?

б) наименьшее давление на дно?

4 вопрос Формулировка закона Паскаля.

Что нужно знать о силе как о физической величине?

Из ответов учащихся формулируем цель урока для учащихся.

3.      Объяснение нового материала

Любая физическая величина должна быть измерена. Как измерить выталкивающую силу?

Фронтальный опыт

Подвесим цилиндр к динамометру, и наблюдаем растяжение пружины в воздухе, а затем в воде. Сравниваем вес тела в воздухе и в воде.

(Растяжение пружины в воде меньше, чем в воздухе).

1. Определите вес груза в воздухе Р1.

Р1=. . . . Н.

2. Определите вес груза в воде Р2.

Р2 =  . . . . Н.

3.Сравните результаты измерений и сделайте вывод.

Р1 . . . .  Р2.

Вывод: вес тела в воде меньше веса тела в воздухе: Р1 > Р2.

Почему вес тела в воде меньше веса тела в воздухе?

 Ответ: жидкость действует с некоторой силой на любое тело, погруженное в неё. Эта сила направлена вертикально вверх.

       - А как можно найти величину выталкивающей силы?

Ответ: из веса тела в воздухе надо вычесть вес тела в воде.

Выясним, от каких факторов зависит эта сила

 

Работа в группах или парах.

 

Работа №1 

Оборудование:

Стальной цилиндр,  универсальный штатив, динамометр,
сосуд с водой. 

Ход выполнения работы: 

·         определите вес цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру);

·         определите вес цилиндра в воде  на разной глубине (погрузите полностью цилиндр в воду вначале на малую глубину, затем на большую);

·         сделайте вывод:
как зависит выталкивающая сила от глубины погружения тела в жидкость.

 

Работа №2

Оборудование:

Стальной цилиндр, латунный цилиндр, универсальный штатив,
динамометр, сосуд с водой.

Ход выполнения работы: 

·         определите вес стального цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру),
а затем в воде (опустите цилиндр в воду),
вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде;

·         определите вес латунного цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру),
а затем в воде (опустите цилиндр в воду),
вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде;

·         сделайте вывод:
как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от рода вещества,  из которого оно изготовлено?

 

Работа №3

Оборудование:

Стальной цилиндр, стальной цилиндр меньшего объема,
 универсальный  штатив, динамометр, сосуд с водой. 

Ход выполнения работы: 

·         определите вес одного цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в воде (опустите цилиндр в воду),
вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде;

·         определите вес другого цилиндра в воздухе  (подвесьте его к динамометру),
а затем в воде (опустите цилиндр в воду),
вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде;

·         сделайте вывод:
как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от его объема?

 

Работа №4

Оборудование: 

Стальной цилиндр, универсальный штатив, динамометр,
сосуд с пресной  водой, сосуд с соленой водой. 

Ход выполнения работы: 

·         определите вес стального цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в пресной воде (опустите цилиндр в воду),
вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде;

·         определите вес стального цилиндра в воздухе (подвесьте его к динамометру), а затем в соленой воде (опустите цилиндр в воду),
вычислите выталкивающую силу как разность между весом цилиндра в воздухе и весом цилиндра в воде;

·         сделайте вывод:
как зависит выталкивающая сила, действующая на тело, от плотности жидкости, в которую оно погружено?

 

Работа №5

Оборудование:

динамометр, нить, сосуд  с водой,  кусочек пластилина.

Ход выполнения работы:

·         кусочку пластилина придайте форму куба;

·         определите вес пластилина в воздухе;

·         определите вес пластилина воде;

·         вычислите выталкивающую силу как разность между весом куба в воздухе и весом куба в воде.

·         Кусочку пластилина придайте форму шара.

·         Определите вес пластилина в воздухе;

·         Определите вес пластилина воде;

·         вычислите выталкивающую силу как разность между весом шара в воздухе и весом шара в воде;

·         Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от формы тела.

 

Результаты наблюдений

Работа №1

Глубина
погружения

Вес цилиндра
в воздухе, Н

Вес цилиндра
в воде, Н

Выталкивающая сила, Н

малая

 

 

 

 

большая

 

 

 

 

Выталкивающая сила = вес цилиндра в воздухе - вес цилиндра в воде.

 

Вывод: 

Результаты наблюдений

Работа №2

Тело

Вес цилиндра
в воздухе, Н

Вес цилиндра
в воде, Н

Выталкивающая сила, Н

Стальной
цилиндр

 

 

 

Латунный
цилиндр

 

 

 

Выталкивающая сила = вес цилиндра в воздухе - вес цилиндра в воде.

 

Вывод:    

Результаты наблюдений

Работа №3

Тело

Вес цилиндра
в воздухе, Н

Вес цилиндра
в воде, Н

Выталкивающая сила, Н

Стальной
цилиндр

 

 

 

Стальной цилиндр меньшего объема

 

 

 

Выталкивающая сила = вес цилиндра в воздухе - вес цилиндра в воде.

 

Вывод:  

Результаты наблюдений

Работа №4

Жидкость

Вес цилиндра
в воздухе, Н

Вес цилиндра
в воде, Н

Выталкивающая сила, Н

Пресная вода

 

 

 

 

Соленая вода

 

 

 

 

Плотность соленой воды больше плотности пресной воды.

Выталкивающая сила = вес цилиндра в воздухе - вес цилиндра в воде.

 

Вывод:

Результаты наблюдений:

Работа №5

Тело из пластилина

Вес тела
в воздухе, Н

Вес тела
в воде, Н

Выталкивающая сила, Н

Куб

 

 

 

 

Шар

 

 

 

 

Выталкивающая сила = вес тела в воздухе - вес тела в воде.

 

Вывод:

1.      Вывод:

Выталкивающая сила

зависит:

не зависит:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выясним, почему возникает выталкивающая сила

(Рис. На доске)

В сосуде с водой находится брусок. Указываем силы, действующие на грани бруска.

Что можно сказать о действии жидкости на брусок?

(Жидкость производит на него давление).

Что можно сказать о давлении жидкости на одной и той же глубине?

(На определенной глубине внутри жидкости давление по всем направлениям одинаково).

Верно. Поэтому и силы, с которыми вода действует на боковые поверхности бруска, будут равными. Они направлены друг к другу и снижают брусок.

Теперь сравните давления на уровнях верхней и нижней грани бруска.

(На нижней грани бруска вода оказывает большее давление, чем на уровне верхней).

 Почему?

(Давление на уровне нижней грани больше потому, что она находится на  большей глубине).

Написать формулу, по которой производится расчет давления жидкости на уровне верхней и нижней грани бруска.             

Находим силы с которыми жидкость действует на верхнию и нижнию грани параллелепипеда.

                       (На доске ученики записывают формулы)

 P1 = gh1                                                  P2 = gh1

Вывод:выталкивание тела происходит в результате действия разного давления на нижнюю и верхнюю грани:

Рнижн  > Рверх.  

Находим силы с которыми жидкость действует на верхнию и нижнию грани бруска.

F1=p1S= gρж h1S.                                            F2=p2S= gρж h2S.

F2  >  F1

Определите, чему равна равнодействующая сила?

(Чтобы определить равнодействующую силу, надо из большей силы, вычесть меньшую).

Куда она будет направлена?

(Вверх).

Вывод:выталкивание тела происходит в результате действия разного давления на нижнюю и верхнюю грани.

F2 - F1=gρж h2S- gρжh1S=gρжS (h2 –h1 ).

Так как (h2 –h1)= h – высота параллелепипеда, то Sh=V –объем параллелепипеда. В итоге  F2 - F1 =gρжV.

Окончательно:   Fвыт =gρжV.

Vρж  = mж 

Fвыт = g mж= pж Выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме погруженного в него тела.

Задача: Железобетонная плита размером 3,5 X 1,5 X 0,2 м полностью погружена в воду. Вычислите выталкивающую силу, действующую на плиту.

Действует ли выталкивающая сила на тела, погруженные в газ?

Разбирается рисунок 138 на стр.116.

На все тела, погруженные в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх.

 

4.      Первичная проверка усвоения изученного материала

1) Первоклассник и десятиклассник нырнули в воду. Кого вода сильнее выталкивает и почему?

2) Первоклассник нырнул на 3 метра, а десятиклассник на 1 метр. Кого сильнее выталкивает вода?

3) Подводная лодка вышла из моря в реку. Изменилась ли выталкивающая сила?

4) Собака-водолаз легко вытаскивает тонущего из воды, но на берегу не может сдвинуть его с места. Значит ли это, что на суше, на человека действует меньшая сила тяжести, чем в воде?

5) 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?

 

5.      Подведение итогов и рефлексия

Повторяем, что на все тела, погруженные в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, которая зависит от плотности жидкости и объема тела.

 

Нарисуйте, пожалуйста, шарик на той глубине, которая соответствовала бы глубине вашего погружения в сегодняшний урок.

Насколько комфортно мне было на уроке?                                                                 

Насколько мне понравилось дело, которым я занимался  на уроке?

 

6.Домашнее задание: § 48 прочитать и ответить устно на вопросы

Задача 1-го уровня. Тело объёмом 200 см3 опущено в керосин. Определите выталкивающую силу.

Задача 2-го уровня. Тело объёмом 400 см3 опущено в спирт. Определите вес тела в спирте, если его вес в воздухе 10,8 Н.

Задача 3-го уровня. Брусок из алюминия имеет объём 400 см3. Чему равен вес бруска в машинном масле?