Архимедова сила. Закон Архимеда

Гульназ ШАЙСУЛТАНОВА,

учитель физики

МБОУ «Гимназия города Азнакаево» РТ

Тип урока: урок изучения нового материала.

Представление о результатах

Личностные: развитие навыка самостоятельности в работе, трудолюбия, аккуратности, развитие навыков самоанализа и самоконтроля при оценке результата и процесса своей деятельности.

Метапредметные: формирование информационной, коммуникативной и учебной компетентности учащихся, умения работать с имеющейся информацией в новой ситуации.

Предметные: понимать смысл закона Архимеда и уметь применять на практике; владеть экспериментальными методами исследования в процессе самостоятельного изучения зависимости силы Архимеда от объема вытесненной воды; умение использовать полученные знания, умения и навыки в повседневной жизни.

Цель урока: изучить и раскрыть закон Архимеда, выяснить, от каких факторов зависит сила Архимеда.

Технология

Техническая: мультимедийный проектор; экран, компьютер (схема силы Архимеда, рисунки из сказок).

Лабораторная: динамометры, стаканы с водой, подсолнечное масло, гиря, бруски из алюминия и меди, металлический брусок.

Демонстрационная: ведерко Архимеда.

Педагогическая технология: технология исследовательской деятельности.

Форма урока: урок-исследование.

Методы обучения: проблемный, исследовательский.

Формы работы учащихся: индивидуально-дифференцированная, фронтальная, групповая.

Учебник для 7 класса, автор А.В. Перышкин. М.: Дрофа. 2018 год.

План-конспект. Архимедова сила. Закон Архимеда.

I. Организационный момент (1мин.)

Цель: развитие умения организовывать рабочую среду. Развитие доброжелательности и эмоциональной отзывчивости.

Приветствует учащихся, проверяет готовность обучающихся к уроку.

II. Постановка учебных задач (3 мин.)

Цель: учитель организует актуализацию требований к ученику, создает условия для включения учащихся в учебную деятельность. Создает проблемную ситуацию. Фиксация новой учебной ситуации. Выявляет уровень знаний. Предлагает детям вспомнить ранее изученные сведения о понятии плотности тела, давления жидкости, силы давления, равнодействующей силе.

Учитель. На прошлом занятии вам было задано следующее задание: прочитать сказки про деда Мазая:

(Вижу один островок небольшой –

Зайцы на нем собралися гурьбой…) и про серую шейку. Подумайте, почему они не утонули в воде.

Ко мне попала телеграмма, в которой были написаны следующие слова:

«Степь. История одной поездки», 1888 год. Антон Павлович Чехов:

«…Егорушка тоже разделся, но не спускался вниз по бережку, а разбежался и полетел с полуторасаженной вышины. Описав в воздухе дугу, он упал в воду, глубоко погрузился, но дна не достал; какая-то сила, холодная и приятная на ощупь, подхватила его и понесла обратно наверх».

О какой силе «холодной и приятной на ощупь» идет речь?

Ребята, вы как считаете, какая тема нашего урока?

Запишите в тетради тему урока: «Архимедова сила. Закон Архимеда».

(Отвечают на вопросы учителя. Пытаются решить задачу известным способом.  Фиксируют проблему. Пытаются формулировать тему.)

III. Совместное исследование проблемы (3 мин.)

Цель: поиск решения учебной ситуации.

Учитель. Ребята, как вы считаете, почему герой не смог погрузиться до дна?

Возможные ответы учащихся: герой был малого веса; герой делал движения; вода была плотная; действовала выталкивающая сила.

(Дети строят речевые высказывания. Исследуют условия учебной задачи, обсуждают предметные способы решения.)

IV. Моделирование (2 мин.)

Цель: фиксация в модели существенных отношений изучаемого объекта.

Учитель. Как вы считаете, как направлена эта сила?

– Куда она приложена?

– Как будем ее обозначать?

– В каких единицах будем измерять?

Возможные ответы учащихся:

– Вверх, так как она героя толкала вверх.

– Приложена к самому телу.

– Эта сила, значит, будет обозначаться F.

– А измеряется в Ньютонах.

(Воспринимают ответы обучающихся. Осуществляют самоконтроль. Принимают и сохраняют учебную цель и задачу.)

V. Конструирование нового способа действия (7 мин.)

Цель: построение ориентированной основы нового способа действия.

Учитель. Давайте проделаем опыт, с помощью которого мы сможем ответить на наш вопрос. (Проводим опыт с ведерком Архимеда.)

– На основе этого опыта что можно заключить?

– Как считаете, чему будет равна эта сила, если тело погрузить в газ?

Силу, выталкивающее тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой, в честь ученого Архимеда.

(Проводят коллективное исследование, конструируют новый способ действия или формулируют понятия.)

Выдвигают следующие суждения:

сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела;

сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела.)

– Шамиль подготовил доклад про Архимеда «Эврика». Давайте дадим ему слово.

– Сиракузский царь попросил изготовить ему корону из золота. Когда корону принесли ювелиры, царь засомневался, что корона выполнена из золота. Царь попросил Архимеда проверить, вся ли она изготовлена из золота. Массу короны он измерил. Архимед думал 3 дня, ведь он не знал, как определить его объем. Однажды он решил принять ванну. В результате его осенила идея. Он выбежал из ванны, крича: «Эврика! Эврика». Он подумал: «Ведь объем воды, которую вытеснило мое тело, можно легко измерить. Так же легко можно измерить и объем воды, вытесненный короной из небольшого сосуда».

(Ученики участвуют в обсуждении содержания материала. Принимают и сохраняют учебную цель и задачу.)

VI. Переход к этапу решения частных задач (3 мин.)

Цель: первичный контроль за правильностью выполнения способа действия.

Учитель. Ребята, как вы думаете, от каких величин зависит архимедова сила?

(Высказывают свои мнении, догадки, которые они услышали из рассказа одноклассника.)

(Формулируют собственное мнение и позицию. Осуществляют самоконтроль.)

VII. Применение общего способа действия для решения частных задач (15 мин.)

Цель: коррекция отработки способа.

Учитель. Ребята, проверим ваши гипотезы, будем работать в группах. (4 группы)

1 группа

Имея динамометр и стакан с водой, показать, что при погружении данного тела в воду на него действует выталкивающая сила. Определить величину и направление этой силы при полном погружении тела в воду. Зависит ли выталкивающая сила от глубины погружения тела? Сделать выводы.

2 группа

Имея два бруска из меди и алюминия одинакового объема и динамометр, проверить, зависит ли выталкивающая сила от материала и веса брусков, и сделать следующие выводы.

3 группа

С помощью динамометра определить архимедову силу при погружении данного тела в воду. Чему будет равна архимедова сила при погружении этого тела в подсолнечное масло (керосин, соленая вода). Сделать вывод.

4 группа

Имея динамометр, стакан с водой и металлический брусок, проверить, зависит ли величина выталкивающей силы при полном погружении тела в воду от положения бруска в жидкости (горизонтальное, вертикальное, наклонное). Сделать выводы.

Проделав исследование, мы можем сделать следующие выводы: (все группы высказывают свои выводы начиная с 1 группы). После выполнения заданий и проговаривания результатов учащимися учитель подводит учащихся к математической записи закона Архимеда:

F_a= ρgV_т

где ρ – плотность жидкости (газа), g – ускорение свободного падения, а V_т – объем погруженного тела (или часть объема тела, находящаяся ниже поверхности). А теперь, получив знания о силе Архимеда, мы можем ответить полностью на наш вопрос: о какой силе – «холодной и приятной на ощупь» идет речь?

(Проводят исследование. Записывают формулу в тетради.)

Рассказывают о выталкивающей силе и его свойствах. Рисуют рисунок

(Герой наш не достал до дна, так как на него действовала сила Архимеда.

Наши зайцы не утонули, потому что на них тоже действовала выталкивающая сила.)

Выполняют задание в тетради с проговариванием алгоритма вслух.

(1 ученик комментирует вслух.)

Теперь научимся применять данную формулу при решении задач. Решаем задачу из учебника:

1. Определить выталкивающую силу, действующую на камень объемом 1,6дм³ в морской воде.

2. Зачем обувь водолазов снабжается тяжелыми свинцовыми подошвами? Ответ: чтобы увеличить вес водолаза и придать ему большую устойчивость во время работы в воде. Тяжелые свинцовые подошвы помогают водолазу преодолевать выталкивающую силу воды.

3. Какое заключение можно сделать о величине архимедовой силы, проводя соответствующие опыты на Луне, где сила тяжести в шесть раз меньше, чем на Земле? Ответ: такое же, как и на Земле: на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила (архимедова сила), равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа).

(Строят рассуждения, понятные для собеседника. Самопроверка. Отрабатывают способ в целом.)

VIII. Контроль на этапе окончания учебной темы (5 мин.)

Диагностическая работа на выходе в виде теста. Тест «Закон Архимеда». 7 класс

1. Выбор одного варианта ответа из нескольких.

Архимедова (выталкивающая сила) действует на тело ….

[  ] только в воде.

[  ] только в воде или в воздухе.

[  ] в любой жидкости.

[о] в любой жидкости и в любом газе.

2. Выбор одного варианта ответа из нескольких.

Сила Архимеда всегда направлена…

[  ] вертикально вниз.

[о] вертикально вверх.

[  ] против направления движения тела.

[  ] по направлению движения тела.

3. Выбор нескольких вариантов ответа из нескольких.

Отметьте правильные высказывания.

[о] Сила Архимеда зависит от плотности окружающей тело жидкости.

[  ] Сила Архимеда зависит от плотности тела.

[о] Сила Архимеда зависит от объема части тела, которая погружена в жидкость.

[  ] Сила Архимеда зависит от объема тела.

[  ] Сила Архимеда зависит от формы тела

[  ] Сила Архимеда зависит от массы тела.

[  ] Сила Архимеда зависит от глубины погружения тела внутри жидкости.

4. Выбор одного варианта ответа из нескольких.

Продолжите фразу. При погружении тела в жидкость...

[  ] действие силы Архимеда приводит к изменению массы тела.

[  ] действие силы Архимеда приводит к изменению плотности тела.

[о] действие силы Архимеда приводит к изменению веса тела.

[  ] действие силы Архимеда приводит к изменению силы тяжести, действующей на тело.

5. Выбор нескольких вариантов ответа из нескольких.

Отметьте правильные высказывания.

[  ] Сила Архимеда всегда равна весу тела.

[  ] Сила Архимеда равна весу тела, погруженного в  жидкость.

[о] Сила Архимеда равна изменению веса тела, погружаемого в жидкость.

[о] Сила Архимеда равна весу жидкости, вытесненной телом.

Выполняют тестовую работу и оценивают результат.

XI. Информация о домашнем задании (1 мин.)

Цель: сообщение домашнего задания/

§49 пересказ, ответить на вопросы после параграфа.

Начальный уровень

На какое из двух одинаковых тел действует большая выталкивающая сила

?

Средний уровень

а) Первоклассник и десятиклассник нырнули в воду. Кого вода выталкивает сильнее? Почему?

б) Тело массой 500 г при полном погружении вытесняет 600 см³ жидкости. Будет ли оно плавать в воде? в керосине?

Достаточный уровень

а) На какой из шариков (1 или 2) действует большая выталкивающая сила? Почему?

б) Цинковый шар весит 3,6Н в воздухе, а при погружении в воду – 2,8 Н. Сплошной этот шар или имеет полость? Если не сплошной, то определите объем полости. Плотность цинка 7100 кг/м³

Записывают задание в тетради. Получают листы с домашними задачами.

X. Подведение итогов урока (1 мин.)

Цель: дать качественную оценку работы класса и отдельных учеников.

Сообщение учителя, подведение итогов самими учащимися.

XI. Рефлексия (4 мин.)

Цель: инициировать рефлексию учащихся по поводу своего психоэмоционального состояния, мотивация своей деятельности и взаимодействия с учителем и одноклассниками.

Прием «Фишбоун» (рыбный скелет)/

Голова – вопрос темы, верхние косточки – основные понятия темы, нижние косточки – суть понятии, хвост – ответ на вопрос. Записи должны быть краткими, представлять собой ключевые слова или фразы, отражающие суть.

Рисуют рыбный скелет