Педагогика \ Методика преподавания физики в средней школе

Архімедова сила. Плавання тіл: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 3

2.  Як залежить значення архімедової сили від об'єму тіла?

Середній рівень

1.   На яке з трьох однакових тіл діє більша архімедова сила (див. рисунок)?

2.   На яке з тіл, зображених на рисунку (1 чи 2), діє більша архімедова сила?

Достатній рівень

1. а) Чому виштовхувальна сила, що діє на одне й те саме тіло, у газах у багато разів менша, ніж у рідинах?

б) Визначте об'єм шматка алюмінію, на який у гасі діє архімедова сила величиною 120 Н. (Відповідь: 0,015 м3.)

2. а) Чи однакові сили потрібні для того, щоб утримати порожнє відро в повітрі й це ж відро, але наповнене водою,— у воді? б) Залізобетонна плита розміром 4 х 0,3 х 0,25 м занурена у воду на половину свого об'єму. Яким є значення архімедової сили, що діє на плиту? (Відповідь: 1,5 кН.)

Високий рівень

1.  Цинкова куля важить у повітрі 3,6 Н, а у воді — 2,8 Н. Суцільна ця куля чи має порожнину? Якщо не суцільна, то визначте об'єм порожнини. (Відповідь: куля має порожнину 30 см3.)

2.  Шматок металу в повітрі важить 7,8 Н, у воді — 6,8 Н, у рідині А — 7 Н, а в рідині В — 7,1 Н. Визначте густини рідин А і В. (Відповідь: 800 кг/м3; 700 кг/м3.)

Метауроку:  з'ясуватиумовиплаваннятілурідині; установитиспіввід­ношенняміжгустиноютілаірідини (абогазу), необхіднедля забезпеченняумовиплаваннятіл.

Типуроку,  комбінований.

Демонстрації:   1. Плаваннядерев'янихбрусківізрізнихпоріддерева.

2.  Плаваннякартоплинивзануреномустаніврозчинісолі.

3.  Залежністьплаваннятілвідгустиниїхньоїречовини.
Планвикладуновогоматеріалу:1. Порівняннясилтяжінняівиштовхувальнихсил, якідіють урідинінаповністюзануренітіла.

2.  Умови, заякихтілотоне, плаваєіспливає.

3.  Умовиплаваннятілзіспіввідношеннягустинтілірідини.

Перевірка знань

Самостійна робота № 18 «Архімедова сила».

Виклад нового матеріалу

Якщо взяти фольгу від шоколадки, зробити з неї кораблик і акурат­но помістити у воду, кораблик плаватиме, частково занурившись у воду. Якщо зім'яти фольгу в кульку і знову кинути у воду, кулька потоне. Чому? Коли ж тіло плаває, а коли — тоне?

Для відповіді на це питання можна провести дослід: опустити на пев­ну глибину у воду дерев'яну і сталеву кулі однакового об'єму. Дерев'я­на куля відразу спливе, а металева опуститься на дно посудини. На ко­жну з куль діє одна й та сама архімедова сила, однак результати цієї дії різні. Чому? Розгляньмо сили, що діють на кулі. Це архімедова сила  і сила тяжіння ,де  — густина деревини. Оскільки густина деревини менша від густини води, то сила тяжіння є меншою, ніж архімедова сила: . Отже, рівнодійна сил, прикладених до дерев'яної кулі, напрямлена вгору. Під дією цієї сили куля спливає.

На сталеву кулю теж діють дві сили, але оскільки густина сталі більша від густини води, сила тяжіння, що діє на кулю, є більшою, ніж архімедова сила: . Рівнодійна цих сил напрямлена вниз. Під її дією куля тоне.

Якщо сила тяжіння дорівнює архімедовій силі, то тіло може пере­бувати в рівновазі в будь-якому місці рідини.

Далі слід розглянути співвідношення між густинами речовини тіл і рідини. Це можна зробити, порівнявши силу Архімеда і силу тяжіння:

1)  , звідки ; після скорочення маємо  — тіло спливає;

2) аналогічно: , — тіло тоне;  — тіло плаває всередині.

Чому залізний цвях тоне, а корабель із металевою обшивкою пла­ває? За рахунок того, що об'єм корабля великий, його середня гус­тина є меншою від густини води. Ілюстрацією поняття «середня» гу­стина може бути дослід із виноградинкою, зануреною в сильно газовану воду. Спочатку вона занурюється у воду, потім, «обліплена» бульбашками розчиненого газу, підіймається вгору. Звільнившись на поверхні від значної частини бульбашок, виноградинка опускається на дно і т. д.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.    Які сили діють на занурене в рідину тіло?

2.    Якою є умова плавання тіл?

3.    За яких умов тіло спливає? Коли цей процес закінчується?

4.    За яких умов тіло тоне?

5.    Як розташовуються в посудині рідини, що не змішуються, з різними густинами?

Задачі, розв'язувані на уроці

1.    Тіло масою 1 кг, утримуване під водою, витісняє 800 г води. Спливе це тіло чи потоне, якщо його відпустити? (3: № 24.1)

2.  Тіло масою 0,5 кг, повністю занурене, витісняє 600 см3 рідини. Чи плаватиме воно у воді? У гасі? (3: № 24.2)

3.  Чи потоне у воді скляна пляшка, до країв наповнена водою? (3: № 24.9)

До конспекту учня

Домашнє завдання

Основне:

1.  П: § 39.

2.  1) Один із двох однакових корків плаває в гасі, а другий — у воді. На який з корків діє більша архімедова сила? У скільки разів більша? (3: № 24.10)

2) Яким має бути об'єм надувного плоту, якщо його маса разом із людьми, що перебувають на ньому, 300 кг? (3: № 24.19) Додаткове:

3: № 24.12, 24.14, 24.15.

УРОК 5/45. РОЗВ'ЯЗАННЯЗАДАЧНАПЛАВАННЯТІЛ

Метауроку:  сформувативмінняучнівзастосовуватизаконАрхімедадля розв'язаннязадачнаплаваннятіл.

Типуроку:  закріпленнязнань.

Перевірка знань

1.  Чому не можна гасити палаючий гас, заливаючи його водою?

2.  Один із двох однакових корків плаває в гасі, а другий — у воді. На який з корків діє більша архімедова сила? У скільки разів більша? (3: № 24.10)

3.  У посудину налиті три рідини, що не змішуються між собою: вода, гас і ртуть. У якому порядку вони розташовані?

Задачі, розв'язуванні на уроці

Для добору задач можна скористатися рекомендаціями до уроку 3/43 (с. 175).

Експериментальні задачі

1.  Як за допомогою склянки з водою визначити, у якого з двох дерев'яних кубиків густина є більшою? Покажіть це на досліді.

2.  Як, маючи склянку з водою, дізнатися, більшою чи меншою є густина даних речовин, ніж густина чистої води? Покажіть це на досліді.

3.  Пробірка зі шматочком пластиліну всередині плаває у воді. Чи зміниться глибина її занурення і як, якщо цей шматочок пластиліну прикріпити до дна пробірки ззовні? Відповідь обґрунтуйте і перевірте дослідом.

4.  Використовуючи динамометр і латунний важок масою 200 г, визначте густину даної рідини.

Якісні задачі

1.  Чи може тіло в одній рідині тонути, а в іншій — плавати? Наведіть приклад.

2.  Дві мідні кульки мають однаковий об'єм, але одна з них порожниста, а друга — суцільна. Чи можна визначити, яка з них порожниста, а яка — суцільна? Як це зробити?

3.  Сталева кулька плаває у ртуті. Чи зміниться глибина занурення кульки у ртуть, якщо зверху налити води?

Скачать файл