Закон Архимеда - ДАВЛЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

ЦЕЛЬ

Учащиеся должны усвоить, что архимедова сила равна произведению плотности жидкости среды (жидкости или газа), ускорения свободного падения и объема погруженной в среду части тела: F_A = ρgV.

Учащиеся должны научиться:

♦ предсказывать поведение тела в жидкости или газе на основе модели возникновения выталкивающего действия жидкости;

♦ находить значения величин, входящих в закон Архимеда, в конкретных ситуациях.

ВИД ДОСКИ

Закон Архимеда

ФАКТ В практике необходимо рассчитывать архимедову силу

ПЗ 17. От каких величин и как зависит архимедова сила?

ПРЕДСКАЗАНИЕ

ОБНАРУЖЕНИЕ

ЭУ1 измерить объем тела, рассчитать F_А, измерить F_А

ЭУ2 рис. 133 учебника

а = V =

b = F_теор =

с = F_эксп =

ОТВЕТ Выталкивающая сила равна...

Выталкивающая сила прямо пропорциональна ... (закон Архимеда)

Д/з. § 47 (2-5), задания 65, 66 до конца.

СЦЕНАРИЙ

Этап актуализации знаний

П. Что описывают формулы р = F/S, F = pS, p = ρgh? (Организует ответы учащихся.) Вспомните формулу объема параллелепипеда. (Записывает формулу на доске.) Какова причина выталкивающего действия жидкости и газа? (Организует ответы учащихся по модели.)

Мотивационный этап

П. Предположим, вам нужно изготовить игрушку — помощника для плавания. Что еще необходимо знать о действии жидкости для решения этой практической задачи?

У. Нужно знать формулу для расчета выталкивающей силы, нужно установить, от каких величин и как зависит выталкивающая сила.

Этап «создания» нового знания

П. Запишите познавательную задачу 17. Попробуем решить ее теоретически, т. е. предсказать формулу для архимедовой силы. Я объясню план вывода, а вы проведете вывод формулы. Сначала нужно составить выражения для сил давления на верхнюю и нижнюю грани, используя формулу для силы давления и формулу давления жидкости. Затем подставить составленные выражения в формулу для архимедовой силы и упростить выражение. (Фиксирует основные шаги вывода закона Архимеда.) Приступайте к работе. У вас — 5 мин. Проверим ваши выводы. (Объясняет вывод, записывая его на доске — см. «Вид доски».) Какое же предположение мы получили?

У. Архимедова сила должна зависеть от плотности р жидкости или газа и объема V погруженного тела:

F_А = ρgV.

П. Каков наш следующий шаг?

У. Нужно проверить формулу на опыте.

П. Предложите экспериментальную установку для проверки правильности формулы F_А = ρgV. У вас — 1 мин.

У. Нужно выбрать какое-либо тело, измерить его объем с помощью мензурки, взять жидкость с известной плотностью, например воду, и рассчитать по выведенной формуле архимедову силу, а затем измерить ее динамометром. Если результаты расчета и измерения совпадут, значит, формула правильная.

П. Можно ли использовать результаты уже проведенных измерений?

У. Можно выбрать тело из тех, для которых измеряли архимедову силу.

П. (Фиксирует идею проверки на доске «ЭУ1».) К реализации этой идеи мы вернемся в конце урока. Оставьте место д ля записей. А сейчас проведем проверь с помощью другого эксперимента. Формулу для выталкивающей силы часто записывают в другом виде. (Дополняет вывод.) Выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости. В этом можно убедиться на следующем опыте. Будем погружать в воду цилиндр. (Показывает цилиндр из набора «Ведерко Архимеда».) Вытесненную жидкость соберем в стакан с помощью сосуда с отливом. (Демонстрирует вытекание воды при погружении цилиндра в сосуд с отливом.) Сравнивать архимедову силу и вес вытесненной воды будем с помощью пружины. К пружине подвешивают Цилиндр и ведерко, в которое можно налить вытесненную жидкость. (Демонстрирует, что объем цилиндра и ведерка одинаков. Подвешивает ведерко и цилиндр к пружине. Устанавливает фиксатор у края пружины.)

При погружении цилиндра в воду сила упругости уменьшится на значение архимедовой силы (пружина сожмется). При доливании вытесненной воды в ведерко сила упругости увеличится на вес вытесненной воды (пружина растянется). Если архимедова сила равна весу вытесненной жидкости, то пружина должна вернуться в исходное положение. Внимание! (Проводит опыт.) Сформулируйте результат Опыта и ответ на познавательную задачу 17.

У. Пружина сжалась при погружении цилиндра в воду, а при выливании вытесненной воды в ведерко растянулась до прежней длины. Значит, выведенная формула верна, архимедова сила равна произведению плотности жидкости или газа, объема погруженного тела и ускорения свободного падения.

П. Это соотношение носит название закона Архимеда. В математике такие зависимости называют прямой пропорциональностью. Можно сформулировать закон Архимеда следующим образом: архимедова сила прямо пропорциональна объему погруженной части тела и плотности среды:

F_A = ρgV.

(Организует запись ответа и темы урока.)

Домашнее задание

П. Вернемся к первой идее по проверке закона Архимеда. У вас на столах грузики, для которых вы измерили архимедову силу на прошлом уроке. Измерьте сейчас их длину (а), ширину (b) и высочу (с). Запишите эти параметры там, где оставлено место. Дома рассчитайте объем грузиков, выталкивающую силу и сделайте вывод..

Этап применения нового знания

П. (Организует частичное выполнение заданий 65, 66.)

ДИДАКТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

Демонстрация: опыт с прибором «Ведерко Архимеда».