Тело будет плавать если формула. Презентация к уроку по физике на тему: Плавание тел

Тип урока: исследование

Используемые технологии: Традиционная, групповая, инновационная.

Цель урока: Выяснить условия плавания тел в зависимости от плотности жидкости и тела, усвоить их на уровне понимания и применения, с использованием логики научного познания.

Задачи:

1. установить теоретически и экспериментально соотношение между плотностью тела и жидкости, необходимое для обеспечения условия плавания тел;
2. продолжить формировать умение учащихся проводить опыты и делать из них выводы;
3. развитие умений наблюдать, анализировать, сопоставлять, обобщать;
4. воспитание интереса к предмету;
5. воспитание культуры в организации учебного труда.

Предполагаемые результаты:

Знать: Условия плавания тел.

Уметь: Экспериментально выяснять условия плавания тел.

Оборудование: Мультимедиа, экран, индивидуальные карточки задания, таблица плотностей, исследуемые материалы.

Ход урока

Активизация знаний:

Учитель:

– На предыдущих уроках мы рассмотрели действие жидкости и газа на погруженное в них тело, изучили закон Архимеда, условия плавания тел. Тему сегодняшнего урока мы узнаем, решив кроссворд.

По горизонтали: 1. Единица деления. 2. Единица массы. 3. Кратная единица массы. 4. Единица площади. 5. Единица времени. 6. Единица силы. 7. Единица объема. 8. Единица длины.

Ответы: 1. Паскаль. 2. Килограмм. 3. Тонна. 4. Квадратный метр. 5. Час. 6. Ньютон. 7. Литр. 8. Метр.

(Тему урока записываем в тетради)

Учитель: Но а теперь прежде, чем приступить с решению экспериментальных задач, ответим на несколько вопросов. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?

Учащиеся: Архимедова сила.

Учитель: Куда направлена эта сила?

Учащиеся: Она направлена вертикально вверх.

Учитель: От чего зависит архимедова сила?

Учащиеся: Архимедова сила зависит от объёма тела и от плотности жидкости.

Учитель: А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила?

Учащиеся: Тогда для подсчета архимедовой силы надо использовать формулу F A = ρ ж gV, где V – объем той части тела, которая погружена в жидкость.

Учитель: Какими способами можно на опыте определить архимедову силу?

Учащиеся: Можно взвесить жидкость, вытесненную телом, её вес и будет равен архимедовой силе. Можно найти разность показаний динамометра при взвешивании тела в воздухе и в жидкости, эта разность тоже равна архимедовой силе. Можно определить объем тела с помощью линейки или мензурки. Зная плотность жидкости, объем тела, можно вычислить архимедову силу.

Учитель: Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует архимедова сила. А ещё, какая сила действует на любое тело, погруженное в жидкость?

Учащиеся: Сила тяжести.

Учитель: Вы можете привести примеры тел, которые плавают на поверхности воды? А какие тела тонут в воде? А как ещё тело может вести себя в воде? Какие это тела? Попробуйте угадать, о каком плавающем теле пойдёт сейчас речь.

Сегодня над морем
Большая жара;
А в море плывёт
Ледяная гора.
Плывёт и, наверно,
Считает:
Она и в жару не растает.

Учащиеся: Айсберг.

Учитель: А изменилось бы что-нибудь, если бы воду в океане мы мгновенно поменяли бы на керосин?

(Учащиеся путаются в ответах)

Вы не можете точно ответить на этот вопрос. Но у вас уже появляются идеи, гипотезы. Давайте сегодня на уроке вместе решим проблему: Выясним: Каковы условия плавания тел в жидкости.

Решение исследовательских задач:

Запишите в тетради тему урока – “Условия плавания тел”.

Учитель: Ребята, а вы знаете, какой учёный изучал плавание тел?

Учащиеся: Архимед.

Учитель: Попробуем все сведения об условиях плавания тел проверить экспериментально, выполнив исследования. Мы с вами уже так поступали при изучении силы трения. Каждая группа получит своё задание. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел.

Все результаты записывайте в тетрадь. Если возникнут вопросы, поднимите руку.

(Ребята получают карточки с заданиями и оборудование для их выполнения – 7 вариантов. Варианты заданий не одинаковы по уровню трудности: первые – наиболее простые, 6 и 7 – сложнее. Они даются соответственно уровню подготовки.)

Задания:

Задание группе 1 :

1. Пронаблюдайте, какие из предложенных тел тонут, и какие плавают в воде.
2. Найдите в таблице учебника плотности, соответствующих веществ и сравните с плотностью воды.
3. Результаты оформите в виде таблицы.

Оборудование: сосуд с водой и набор тел: стальной гвоздь, фарфоровый ролик, кусочки свинца, сосновый брусок.

Оборудование: сосуд с водой и набор тел: кусочки алюминия, органического стекла, пенопласта, пробки, парафина.

Задание группе 2 :

1. Сравните глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров.
2. Выясните, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке.

Оборудование: два сосуда (с водой и с маслом), деревянный и пенопластовый кубики.

Задание группе 3 :

1. Сравните архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести каждой пробирки.
2. Сделайте выводы на основании результатов опытов.

Оборудование: мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).

Задание группе 4 :

1. «Можно ли «заставить» картофелину плавать в воде? Заставьте картофелину плавать в воде.
2. Объясните результаты опыта. Оформите их в виде рисунков.

Оборудование: сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.

Задание группе 5 :

1. Добейтесь, чтобы кусок пластилина плавал в воде.
2. Добейтесь, чтобы кусок фольги плавал в воде.
3. Поясните результаты опыта.

Оборудование: сосуд с водой; кусок пластилина и кусочек фольги.

Учитель: Мы говорили об условии плавания твёрдых тел в жидкости. А может ли одна жидкость плавать на поверхности другой?

Задание группе 6 : Наблюдение всплытия масляного пятна, под действием выталкивающей силы воды.

Цель работы: Провести наблюдение за всплытием масла, погруженного в воду, обнаружить на опыте выталкивающее действие воды, указать направление выталкивающей силы.

Оборудование: сосуды с маслом, водой, пипетка.

Последовательность проведения опыта:

1. Возьмите с помощью пипетки несколько капель масла.
2. Опустите пипетку на глубину 3 – 4 см в стакан с водой.
3. Выпустите масло и пронаблюдайте, образование масляного пятна на поверхности воды.
4. На основе проделанного опыта сделайте вывод.

После выполнения эксперимента обсуждаются результаты работы, подводятся итоги.

Пока учащиеся выполняют задания, наблюдаю за их работой, оказываю необходимую помощь.

Учитель: Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут. (Группа 1)

Учащиеся: Один из них называет те тела, который тонут в воде, другой – тела, которые плавают, третий сравнивает плотности тел каждой группы с плотностью воды. После этого все вместе делают вывод.

Выводы:

1. Если плотность вещества, из которого изготовлено тело больше плотности жидкости, то тело тонет.
2. Если плотность вещества меньше плотности жидкости, то тело плавает.

(Выводы записываются в тетрадях.)

Учитель: Что произойдет с телом, если плотности жидкости и вещества будут равны?

Учащиеся: дают ответ.

Посмотрим, как ведут себя тела, плавающие на поверхности жидкости. Ребята группы 2 рассматривали, как ведут себя тела, изготовленные из дерева и пенопласта в одной и той же жидкости. Что они заметили?

Учащиеся: Глубина погружений тел разная. Пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду.

Учитель: Что можно сказать о глубине погружения деревянного бруска, плавающего на поверхности воды, масла?

Учащиеся: В масле брусок погружался глубже, чем в воде.

Вывод: Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела.

Запишем этот вывод.

Учитель: Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину или пластилин или фольгу. (Группа 4; Группа 5)

Что вы наблюдаете?

Учащиеся: Они тонут в воде. Чтобы заставить картофелину плавать, мы насыпали в воду больше соли.

Учитель: В чем же дело? Что же произошло?

Учащиеся: У соленой воды увеличилась плотность и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла и архимедова сила стала больше.

Учитель: Правильно. А у ребят, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?

Учащиеся: Мы сделали из пластилина лодочку. Она имеет больший объем и поэтому плавает. Можно сделать из пластилина коробочку, она тоже плавает. У нее тоже больше объем, чем у куска пластилина.

Вывод: Итак, чтобы заставить плавать обычно тонущие тела, можно изменить плотность жидкости или объем погруженной части тела. При этом изменяется и архимедова сила, действующая на тело. Как вы думаете, есть ли какая – нибудь связь между силой тяжести и архимедовой силой для плавающих тел?

Учитель: (Группа 6) Снова вернёмся к таблице плотности веществ. Объясним, почему на воде образуется масляная плёнка.

Итак, проблема решена, значит, жидкости, как и твёрдые тела подчиняются условиям плавания тел.

Продолжим беседу о жидкостях.

Один неглубокий сосуд пригласил в гости сразу три несмешивающиеся жидкости разной плотности и предложил им располагаться со всеми удобствами. Как расположились жидкости в гостеприимном сосуде, если это были: масло машинное, мёд и бензин.

Укажите порядок расположения жидкостей.

Учащиеся: (Группа 3) Мы погружали в воду две пробирки с песком – одна легче, другая тяжелее, - и обе они плавали в воде. Мы определили, что архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести.

Учитель: Молодцы. Значит, если тело плавает, то F A = F тяж. (записываю на доске). А если тело тонет в жидкости?

Учащиеся: Тогда сила тяжести больше архимедовой силы.

Учитель: А если тело всплывает?

Учащиеся: Значит, архимедова сила больше силы тяжести.

Учитель: Итак, получили условие плавания тел. Но оно не связано с плотностью тела или с плотностью самой жидкости. (Эту зависимость рассмотрели ребята 1 группы). Значит, условия тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества. Где в технике учитываются эти условия?

Учащиеся: При постройке кораблей. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.

Учитель: Металлические корабли тоже плавают, а ведь куски стали тонут в воде.

Учащиеся: С ними поступают так, как мы поступили с пластилином: увеличивают объем, архимедова сила становится больше, и они плавают. Еще делают понтоны и подводные лодки.

Учитель: Итак, в судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу. А учитывается ли как-нибудь связь условий плавания тел с изменением плотности жидкости?

Учащиеся: Да, при переходе из моря в реку меняется глубина осадки судов.

Учитель: Приведите примеры использования условий плавания тел в технике.

Учащиеся: Для речных переправ применяют понтоны. В морях и океанах плавают подводные лодки. Для подводного плавания часть их емкости заполняют водой, а для надводного – воду выкачивают.

(Демонстрирую рисунки современных кораблей.)

Учитель: Посмотрите внимательно на атомный ледокол. В нашей стране работают несколько таких ледоколов. Они самые мощные в мире и могут плавать, не заходя в порты, более года. Но подробнее мы поговорим об этом на следующем уроке.

Оформление доски: Задание на дом § 48.

Тема урока: Условия плавания тел.

Итог урока:

Делаем с ребятами вывод о проведенных исследованиях. Ещё раз обобщаем условия плавания тел с помощью таблицы, представленной на доске.

Рефлексия:

• Сегодня на уроке мне понравилось …
• Я хочу, чтобы …
• Я узнал …
• Я сегодня собой …

Мы знаем, что на любое тело, находящееся в жидкости, действуют две силы: выталкивающая (архимедова) сила F А , направленная вертикально вверх, и сила тяжести F T , направленная вертикально вниз. Если эти силы равны, т. е.

F T = F А (48.1)

то тело будет находиться в равновесии.

Равенство (48.1) выражает условие плавания тел : для того чтобы тело плавало, необходимо, чтобы действующая на него сила тяжести уравновешивалась архимедовой (выталкивающей) силой .

Условию плавания тел можно придать иную форму. Представим архимедову силу в виде

F A = ρ ж V ж g .

Аналогичным образом можно выразить и силу тяжести, действующую на тело. Мы знаем, что F Т = mg , где m - масса тела; но масса тела равна произведению плотности тела на его объем: m = ρV . Поэтому

F Т = ρVg . (48.3)

Подставим выражения (48.2) и (48.3) в равенство (48.1):

ρVg = ρ ж V ж g .

Разделив обе части этого равенства на g , получим условие плавания тел в новой форме:

ρV = ρ ж V ж . (48.4)

Из полученного соотношения можно вывести два важных следствия.

1. Для того чтобы тело плавало, будучи полностью погруженным в жидкость, необходимо, чтобы плотность тела была равна плотности жидкости.

Доказательство . Если тело полностью погружено в жидкость, то объем вытесняемой телом жидкости будет равен объему всего тела (см. рис. 134, а ): V Ж = V . А раз так, то эти объемы в формуле (48.4) можно сократить. При этом останется: ρ = ρж , что и требовалось доказать.

2. Для того чтобы тело плавало, частично выступая над поверхностью жидкости, необходимо, чтобы плотность тела была меньше плотности жидкости.

Доказательство . Если тело плавает, частично выступая над поверхностью жидкости, то объем вытесняемой телом жидкости будет меньше объема всего тела (см. рис. 134, б ): V Ж < V . А раз так, то для сохранения равенства (48.4) необходимо, чтобы плотность жидкости была больше плотности тела: ρ ж > ρ , что и требовалось доказать.

При ρ > ρ ж плавание тела невозможно, так как в этом случае сила тяжести превышает архимедову силу, и тело тонет.

Что будет происходить с телом, у которого ρ < ρ ж , если его полностью погрузить в жидкость? В этом случае архимедова сила будет преобладать над силой тяжести, и потому тело начнет подниматься вверх. Пока тело будет двигаться, будучи полностью погруженным в жидкость, архимедова сила будет оставаться неизменной. Но как только тело достигнет поверхности жидкости и появится над ней, эта сила (по мере уменьшения объема части тела, погруженной в жидкость) будет становиться все меньше и меньше. Всплытие прекратится тогда, когда архимедова (выталкивающая) сила уменьшится и станет равной силе тяжести. При этом, чем меньшей плотностью (по сравнению с плотностью жидкости) обладает тело, тем меньшая его часть останется внутри жидкости (рис. 135).

1. Сформулируйте условие плавания тел. 2. В каком случае тело плавает полностью погруженным в жидкость? 3. В каком случае тело плавает, частично выступая над поверхностью жидкости? 4. Предположим, что в сосуд налили воду н керосин. Какая из этих жидкостей расположится сверху? 5. В какой из следующих жидкостей будет плавать лед: в керосине, в воде или в спирте? 6. В какой из следующих жидкостей будет плавать гвоздь: в ртути или в машинном масле? 7. Куриное яйцо тонет в пресной воде, но плавает в соленой. Почему? 8. Как зависит глубина погружения плавающего тела от его плотности?
Экспериментальное задание. Опустите сырую картофелину в стеклянную банку с пресной водой. Почему она тонет? Как будет вести себя картофелина, если в воду насыпать соль? Медленно высыпая соль и размешивая воду, добейтесь того, чтобы картофелина могла плавать в толще воды, будучи полностью в нее погруженной. Какой должна быть плотность соленой воды, чтобы это было возможным?

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.

Цели урока:

• Обучающая : закрепление у учащихся знаний, навыков и проведение опытов, умение вести исследование – «плавание тел».
• Развивающая : научить учащихся применять знания в новой ситуации, развить умения объяснить окружающие явления.
• Воспитательная : формирование практической, самостоятельной работы с учетом уровня их подготовки.

Задачи урока:

• Образовательная : добиться усвоение учащихся условий плавания тел на основе изученного понятия об Архимедовой силе, формировать практические умения учащихся определять Архимедову силу с помощью динамометра и мерного стакана, делать выводы по результатам экспериментальных заданий.
• Развивающая : развивать творческую активность, творческие способности учащихся.
• Воспитательная : показать использование условий плавания тел в технике, в народном хозяйстве.

Оборудование: лабораторные сосуды с водой, маслом; набор тел разной плотности; деревянный и пенопластиковый кубики одинаковых размеров; клубень картофеля; пробирка с поваренною солью; пластилин; пробирки с песком; прямоугольный параллелепипед из пенопласта; динамометры; гири; мензурки.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент (Слайды 1-2)

Мотивация. Создание психологического климата

Людей всегда интересовал вопрос: «Как плавают люди? Почему водные животные не нуждаются в прочных скелетах? Как регулируют глубину погружения киты? Как плавают суда?
Содержание сегодняшнего урока поможет нам, почему одни тела плавают на поверхности жидкости, а другие – тонут, почему возможно плавание судов, подводных лодок, воздушных шаров и дирижаблей.

II. Актуализация опорных знаний учащихся

Фронтальный опрос.
Прием – беседа.
Метод – репродуктивный.

Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость действует, Архимедова сила. Но одни тела плавают в жидкости, другие тонут, а третьи всплывают на поверхность.

III. Формулирование целей и задач урока (Слайд 4)

Сегодня мы выясним это. Запишем тему урока: « Плавание тел. Условия плавания тел».

Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опыта. Исследуем эти условия.

(Метод обучения: исследовательский) (Слайды 5-6)

Самостоятельная работа в парах по уровням способностей учащихся. Ребята получили карточки с заданиями, созданы пары. Каждая имеет свое задание.

– выполнить опыт по инструкции;
– заполнить таблицу;
– подготовить сообщение для устного ответа;
– подготовить отчет об опыте;
– сделать вывод.

(Время работы – 15 минут. Пока учащиеся выполняют задания, учитель наблюдает за их работой, оказывает необходимую помощь. Так как ответы будут использоваться при изложении нового материала, учитель намечает, в какой последовательности они будут отчитываться.)

Первый вариант :

Пронаблюдать, какие из предложенных тел тонут и какие плавают в воде; найти в таблице учебника плотности соответствующих веществ и сравнить с плотностью воды. Результаты оформить в виде таблицы:

Для выполнения этого задания нужен сосуд с водой и набор тел: стальной гвоздь, фарфоровый ролик, кусочки свинца, алюминия, органического стекла, пенопласта, пробки, парафина. Тела находятся в коробке с перегородками, в каждой ячейке указано название вещества.

Второй вариант :

Сравнить глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров; выяснить отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке.

Третий вариант :

Сравнить Архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести каждой пробирки; сделать вывод.
При выполнении этого задания используются мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).

Четвертый вариант :

Заставить картофелину плавать в воде. Объяснить результаты опыта. Для выполнения задания используются сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.

Пятый вариант :

Добиться, чтобы кусок пластилина плавал в воде. Пояснить результаты опыта.
Для выполнения задания нужны сосуд с водой и кусок пластилина.

Шестой вариант :

Выяснить, изменится ли глубина погружения пробирки в воду, если, а) пластилин положить внутрь пробирки;
б) прикрепить его ко дну пробирки снаружи.
При выполнении этого задания используются сосуд с водой, пробирка, кусок пластилина.

Седьмой вариант :

Выяснить, какой груз может поднять плот (кусок пенопласта) в воде.
Для проведения опыта из пенопласта заранее вырезают небольшой прямоугольный параллелепипед и подбирают несколько тел разной массы.

IV. Объяснение нового материала

Великий русский ученый М.В. Ломоносов говорил (Слайд 7)

Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опытов. Исследуем эти условия. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел. На выполнение опытов отводится 15 минут. Откройте учебники стр. 26, где помещены таблицы плотностей различных веществ. Они вам пригодятся во время работы. Внимательно прочитайте свои задания, постарайтесь не отвлекаться.

(Задания дифференцированы в соответствии уровня подготовки учащихся).

Все результаты записывайте в тетрадь. Если у кого-нибудь возникнут вопросы, поднимите руку.

(Каждый получил карточку с заданием и оборудованием для выполнения работы)

– выполнить опыт по инструкции
– заполнить таблицу
– подготовить сообщение для устного ответа
– подготовить отчет об опыте
– сделать вывод.

Заканчиваем свою работу, приборы отодвинули на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут, какие всплывают.

(Отвечают те ребята, которые делали 1-3 варианты.)

Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела. Запишем эти выводы на доске и в тетрадях.

Запись на доске:

(Слайд 8)

Глубина погружения зависит от плотности жидкости и плотности вещества тела.

Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину или пластилин.

Посмотрим опыт. Бросим эти тела в воду.

(Слайд 9)

Дома для каждого из этих случаев сделайте рисунок.
(запись на доске)

Итак, мы получили условия плавания тел, значит, условия плавания тел можно сформулировать 2 способами:

1. Сравнивать плотности жидкости и вещества.
2.Сравнивать Архимедову силу и силу тяжести.

Где в технике учитываются условия плавания тел?

IV. Применение (Слайды 10-11)

1. При постройке кораблей и судов. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.
2. Металлические корабли плавают, а ведь куски стали тонут в воде.

– Опыт с пластилином: увеличивается объем, Архимедова сила становится больше и они плавают.

Еще делают понтоны и подводные лодки. (Слайд 12)

Итак, в судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу. А учитывается ли как-нибудь связь условий плавания тел с изменением плотности жидкости?
Ответ: Да, при переходе из моря в реку меняется глубина осадки судов.
Приведите примеры использования условий плавания тел в технике.
Ответ: Для речных переправ применяют понтоны. В морях и океанах плавают подводные лодки. Для подводного плавания часть их емкости заполняют водой, а для надводного – воду выкачивают.
Например, взять атомный ледокол. В нашей стране работают несколько таких ледоколов. Они самые мощные в мире и могут плавать, не заходя в порты, более года. Но подробнее поговорим на следующем уроке. Мы сегодня не рассматривали задания 6 и 7 вариантов. Ребята, выполнявшие их, сдадут свои тетради, а итоги этой работы мы и обсудим на следующем уроке.

VI. Домашнее задание:

Открыть дневники, запишем домашнее задание – § 48
Подготовить и принести задания, которые я давала ранее:

1. Схема подводной лодки.
2. Рисунок человека, плавающего в Мертвом море.
3. Доклад «История развития Военно-морского флота».

VII. Итоги урока

Итак, сегодня мы выяснили при каких условиях плавают тела и при каких – тонут. От чего зависит плавание тел? (проходим по записям на доске условия плавания тел).

За урок поставлены оценки за ответы опроса и за самостоятельную работу

VIII. Рефлексия

– Урок вам понравился? (Показать кружочек, выражающий ваше мнение)

– Спасибо за урок!

(Слайд 13)

Литература:

1. А.В.Перышкин , Физика. 7 класс, М. «Дрофа» 2009 г.
2. Под редакцией В.Г. Разумовского и Л.С.Хижняковой «Современный урок физики» М. «Просвещение» 1993г.
3. «Структура урока. Структурный анализ урока», Саратов 2008 г.
4. «Уроки физики с применением ИКТ» Изд. «Современная школа» – диск и книга.

По закону Архимеда на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх,

где W- объем погруженной части тела.

Вес воды, вытесняемой телом, полностью или частично погру­женным в воду, называется водоизмещением.

Центр тяжести
вытесненного объема жидкости называетсяцент­ром водоизмещения илицентром давления . При наклоне (крене) плавающего тела центр водо­измещения изменяет свое положение.

Линия, проходящая через центр тяжести тела и центр водоизмеще­ния
в положении равновесия пер­пендикулярно свободной поверхности воды (плоскости плавания), явля­етсяосью плавания. В положении рав­новесия ось плавания вертикальна, при крене она наклонена к вертикали под углом крена.

Точку пересечения подъемной силы Р при наклонном положении тела с осью плавания принято называтьме­тацентром. Расстояние между цент­ром тяжести тела и метацентромMобозначается черезh м (метацентрическая высота). Чем выше расположен метацентр над центром тяжести тела, т. е. чем больше метацентрическая высота, тем больше остойчивость тела (способность из крена переходить в положение равновесия), так как момент пары сил
, стремящийся восстановить равновесие тела, прямо пропорционален метацентрической высоте. Величина метацентрической высоты может быть определена по формуле

где - момент инерции площади плоскости плавания относительно продольной оси
;

W- водоизмещение тела;

е - расстояние между центром тяжести и центром водоизме­щения.

Если метацентр лежит ниже центра тяжести тела, т. е. метацентрическая высота отрицательна, то тело неостойчиво.

Примеры

2.48. Определить вес груза, установленного на круглом в плане металлическом понтоне диаметром
, если после установки груза осадка понтона увеличилась на
.

Решение. Вес груза равен дополнительной силе вытеснения воды. В соответствии с законом Архимеда дополнительная сила вытеснения воды определяется по формуле:

.

Следовательно, вес груза

Ответ:
.

2.49. Простейший ареометр (прибор для определения плотности жидкостей), выполненный из круглого карандаша диаметром
и прикреплённого к его основанию металлического шарика диаметром
, имеет вес
. Определить плотность жидкости, если ареометр цилиндрической частью погружается в неё на глубину
.

Решение. Вес ареометра уравновешивается силой вытеснения (архимедовой силой).

Следовательно,

откуда найдем плотность жидкости

Ответ:
.

2.50. Объём части ледяной горы, возвышающейся над поверхностью моря, равен
. Определить общий объём ледяной горы и глубину её погружённой части, если в плане она имеет форму прямоугольника размером
.

Решение. Общий вес ледяной горы

где - объём подводной части ледяной горы;

- плотность льда.

Сила вытеснения (подъёмная сила) по закону Архимеда

,

где - плотность морской воды.

При плавании ледяной горы соблюдается условие

;

,

где
;

(табл. П-3).

Подставляя цифровые значения в предыдущую формулу, получим:

.

Общий объём ледяной горы

Глубина погружённой части ледяной горы

.

Ответ:
;
.

2.51. Запорно-поплавковый клапан бака водонапорной башни имеет следующие размеры:d=100мм;l=68мм;
мм;D=325мм. Если уровень воды не достигает полушара 2 , то клапан 1 открыт, и вода поступает в бак. По мере подъёма уровня воды и погружения в неё полушара на рычаг 3 начинает действовать сила
, равная выталкивающей силе воды (по закону Архимеда). Через рычаг усилие передаётся на клапан. Если величина этого усилия превысит силу давления водыp на клапан, то он закроется и вода перестанет поступать в бак. Определить, до какого предельного давленияpклапан будет закрыт, если допускается погружение в воду только полушара поплавка (до линии а – а).

Решение. Сила суммарного давления воды на клапан

где p– гидростатическое давление в корпусе клапана;

ω – площадь клапана.

Выталкивающая сила воды, действующая на поплавок, в соответствии с законом Архимеда

где
- объём шара.

Составим сумму моментов сил относительно шарнира О

С учётом ранее полученных зависимостей запишем уравнение моментов

Отсюда находим предельное давление

Ответ:
.

2.52. Автомобиль весомустановлен на паром с размерами
;
;
. Проверить остой­чивость парома, если его весприложен на поло­вине его высоты, а центр тяжести автомобиля находится на высоте
от верхней плоскости парома. Установить, как изменится метацентрическая высота, если на автомобиль будет уложен груз, центр тяжести которого расположен на высоте
от верхней плоскости парома.

Решение. 1) Найдем положение центра тяжести парома с автомобилем (без груза) относительно нижней плоскости парома

2) Водоизмещение парома с автомобилем (объем воды, вытесненный паромом)

3) Осадка парома

4) Расстояние центра водоизмещения от нижней плоскости парома

Расстояние между центром тяжести и центром водоизмещения

Момент инерции площади плоскости плавания

Метацентрическая высота

Так как метацентрическая высота положительная, то паром остойчив. Для случая

нагруженного автомобиля аналогично находим:

Следовательно, при наличии груза на автомобиле метацентрическая высота уменьшается на

Но паром и при наличии груза будет остойчив.

Ответ:
.

2.53 . Определить остойчивость деревянного цилиндрического бруса диаметром d =0,6 м и высотой h =0,5 м, если относительный удельный вес древесины
.

Решение:

Найдем силу веса цилиндра:

G бр =W бр дер,

где дер=

0,7
=7000 Н/м 3 – удельный вес дерева;

W бр =
=0,785
м 3 - объем бруса.

Тогда вес бруса G бр=7000
987 Н.

Вычисляем водоизмещение цилиндра:

W=
м 3 .

Осадка цилиндра составит:

=
м.

Найдем расстояние центра водоизмещения от нижней плоскости цилиндра:

H ц.в. ==
м.

Центр тяжести цилиндра находится на расстоянии от нижней плоскости:

h ц.т. =
м.

Расстояние между центром тяжести и центром водоизмещения составит:

е=h ц.т. -h ц.в. =0,25-0,175=0,075 м.

Момент инерции площади плоскости плавания составит:

I 0 =
м 4 .

Метацентрическая высота равняется:

Так как h м < 0, то цилиндр неостойчив.

2.54. Плавучий железобетонный тоннель с наружным диаметромD=8м и толщиной стенки=0,3м удерживается от всплытия тросами, расположенными попарно через каждые 25м длины тоннеля. Определить натяжение тросов, если вес 1м дополнительной

нагрузки по длине q=9,81кН, плотность бетона
, а угол
.

Решение:

Составим уравнение равновесия сил, действующих на

Где:

Подставив значение сил в исходное уравнение, получим:

откуда найдём силу, действующую на каждый трос:

Ответ: =

2.55. Определить необходимую высоту Н колокола газгольдера весомG=70кг, диаметромD=70см, чтобы объем газовой подушки был равенW=100л.

Решение: К
олокол удерживается в равновесии вследствие равенства сил, действующих на него:

р – избыточное давление в газовой подушке под колоколом;

ω – площадь колокола;

G– сила веса колокола.

Найдем избыточное давление газа под колоколом

.

Для определения величины Н используем уравнение Клайперона - Менделеева, исходя из

предположения, что процесс происходит изотермически:

;

откуда найдём соотношение

;

где – первоначальный объем газа в колоколе при атмосферном давлении,

– конечный объем газа при давлении
.

Причём величина давления составляет

Подставим в уравнение газового состояния.

где
– заданный первоначальный объём.

Получаем:

Ответ:
.

2.56. Определить давление р, создаваемого колоколом газгольдера и определить разность уровней воды под колоколом и в его стаканеh, если вес колоколаG= 20 кг и его диаметрd= 40 см.

Р
ешение:

Составим уравнение равновесия сил, действующих на колокол:

,

где – сила давления в газовой подушке.

,

где
– площадь (горизонтальная) сечения колокола.

Найдем давление под колоколом:

.

Это давление в газовой подушке (без учета атмосферного). Оно сохраняется во всех

точках постоянным, в том числе и на свободной поверхности воды под колоколом,

и на уровне сечения а-а вне колокола. А это давление, в свою очередь, можно определить так:

и будет

.

Ответ:

2.57. Шарообразный поплавок помещен в жидкость, находящуюся в цилиндрическом сосуде, плавающем в той же самой жидкости. Вес сосудаG 1 =1кг, вес жидкостиG 2 =5кг.

Известно также соотношение глубин k==0,9.

Определить вес поплавка.

Решение.

Составим уравнение равновесия всех сил, действующих на эту систему:

G с +G ж +G n =F арх

где F арх =
- архимедова сила, действующая на цилиндрический сосуд с жидкостью и поплавком. Или, подставив значения получим

5+1+ G n =F арх;

; или

(1),

Объём жидкости в цилиндре и объём погруженной части поплавка составляют:

W ж +W п.ч.п. =
.

В свою очередь – объём погруженной части поплавка умноженный на удельный вес жидкости - это вес поплавка:

W п.ч.п =F apx ’ =G n .

Или =W п.ч.п. Подставим в исходное уравнение:

W ж +=
получаем

W ж +G n =
,

где W ж =G ж – это вес жидкости в цилиндре, тогда

G ж +G n =
, откуда

G n =
-G ж; или

G n =
- 5. (2)

Запишем ещё раз уравнение (1):

G n =
- 6. (1)

Приравняем правые части соотношений (1) и (2), получим:

-5=
-6.

Учтём, что k=0,9=. Откуда найдём значение=0,9, тогда

-
=6-5=1

(-)=1;

(-0,9)=1;

0,1=1;

=10/

Подставим это значение в уравнение (1) и найдём вес поплавка:

G n =
- 6=-6=4 кг

Ответ: G n =4кг.

2.58 . Определить удельный вес бруса, имеющего следующие размеры: ширинаb=30см, высотаh=20см, длина=100см, глубина погружения у=16см.

Решение :

Составим уравнение равновесия для плавающего бруса:

,

где

;

;

=
.

Откуда получаем соотношение

.

Найдём удельный вес бруса

=

.

Ответ:
.

1. ФИО: Шевцова Любовь Николаевна

2.Место работы: МБОУ МО Плавский район «Молочно-Дворская СОШ»

3. Должность: учитель физики

4.Предмет: физика

5.Класс: 7

6.Базовый учебник: Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений /А.В. Перышкин. – 2-е изд., стереотип – М.: Дрофа, 2013. – 221, с.: ил.

7. Тип урока: урок изучения нового материала с использованием ЭОР и самостоятельной деятельности учащихся.

8.Метод обучения: исследовательский.

9.Тема и номер урока в теме: «Давление твердых тел, жидкостей и газов»

Урок № 46.16

Тема урока : «Плавание тел».

Цель урока :

Выяснить экспериментальным путем условия, при которых тело в жидкости плавает, всплывает и тонет; сформулировать вывод в том, что поведение тел в жидкости зависит от соотношения выталкивающей силы Архимеда и силы тяжести, плотностей жидкости и тела, погруженного в жидкость.

Задачи:

Образовательные:

Актуализировать знания учащихся о действии жидкостей и газов на погруженные в них тела ; выяснить и сформулировать условия плавания тел.

Развивающие:

Формирование навыков организации самостоятельной деятельности учащихся с использованием ЭОР; овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умений предвидеть возможные результаты своих действий; сформировать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности учащихся.

Воспитательные:

Воспитывать интерес к предмету, потребность в познании нового, внимание, самостоятельность, коммуникативные качества, компьютерную грамотность, аккуратность.

Здоровьесберегающие:

Профилактика умственного перенапряжения путем смены деятельности.

Необходимое техническое оборудование : ПК, мультимедийный проектор, презентация, оборудование для проведения опытов.

Оборудование : несколько стаканов с растворами соли, сахара, марганцовки, яйцо в воде, набор тел: бруски железный, алюминиевый, дубовый, пробковый, пенопластовый кубик, ареометр.

«Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.»

И.Кант

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

Таблица 1

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ДАННОМ УРОКЕ ЭОР Таблица 2

Приложения

Тест

1. По какой формуле определяется Архимедова сила?
А. Б.

В. Г.

2. В каком случае Архимедова сила, действующая на самолёт больше: у поверхности Земли или на высоте 10 км?
А. Больше у поверхности Земли.

Б. В обоих случаях одинаково
В. Больше на высоте 10 км.

3. Какая сила равна весу жидкости, вытесненной этим телом?
А. Сила сопротивления.

Б. Архимедова сила.

В. Сила упругости.

4. Человек находится в воде. Как изменяется Архимедова сила, действующая на человека при вдохе?
А. Уменьшается.

Б. Увеличивается.

В. Не изменяется.

5. Тело весом 8 Н погружено в воду. Вес вытесненной жидкости равен 6 Н. Каково значение выталкивающей силы?
А. 2 Н Б. 6 Н В. 8 Н Г. 14 Н

6 . На рычажных весах уравновешены одинаковые тела. Нарушится ли равновесие и как, если опустить одно тело в воду, а другое в керосин?
А. Нарушится равновесие, перетянет тело, опущенное в керосин.
Б. Нарушится равновесие, перетянет тело, опущенное в воду.
В. Не нарушится.

7. Тело, подвешенное на нити, опускают в воду. Как при этом изменится сила тяжести, вес тела и сила Архимеда?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Увеличится;

уменьшится; https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

МБОУ МО Плавский район « Молочно-Дворская СОШ» Учитель физики Шевцова Л.Н.

Отвечаем на вопросы 1.Как называют силу, которая выталкивает тела, погруженные в жидкости и газы. 2. Как подсчитать архимедову силу? 3.От каких величин зависит архимедова сила? 4.От каких величин она не зависит?

На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная по модулю весу жидкости, которую вытесняет данное тело. При полном погружении тела объемом V т и плотностью ρ ж, архимедова сила F А:

Древнегреческий ученый Архимед, 287 г. до нашей эры. «Архимедова сила»

Ключ к тесту 1. В 2. А 3. Б 4. Б 5. Б 6. А А – 3 Б – 2 В – 1 8. Решение и ответ: F a = 1,3 кг/м 3 *6 м 3 * 9,8 Н/кг = 76,44 Н Ответ: 76,44 Н Вопросы 1- 6 - 1 балл; «5» - 10 -11 баллов; Вопрос 7 - 1-2 балла; «4» - 8 - 9 баллов; Задача № 8 - 3 балла «3» - 5 - 7 баллов; Итого: 11 баллов «2» - менее 5 баллов.

О каком плавающем теле идёт речь? Сегодня над морем Большая жара; А в море плывёт Ледяная гора. Плывёт и, наверное Считает: Она и в жару не растает.

«Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.» И.Кант

Урок - исследование «Условия плавания тел»

Каковы условия плавания тел в жидкости?

Фронтальная экспериментальная работа 1 группа. Задание: Пронаблюдайте, какие из предложенных тел тонут, и какие плавают в воде. Найдите в таблице учебника плотности, соответствующих веществ и сравните с плотностью воды. Оборудование: сосуд с водой и набор тел: бруски железный, алюминиевый, дубовый, пробковый. Результаты оформите в виде таблицы. Плотность жидкости Плотность вещества Тонет или нет Вода – 1000 кг/м 3 Железо Алюминий Дерево (дуб) Пробка

Фронтальная экспериментальная работа 2 группа. Задание: Сравните глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров. Сделайте выводы на основании результатов опытов Оборудование: сосуд с водой, деревянный и пенопластовый кубики.

Фронтальная экспериментальная работа 3 группа. Задание: Выясните, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке Сделайте выводы на основании результатов опытов. Оборудование: стакан с водой, стакан с маслом, деревянный брусок 2 шт.

Условие плавания тел всплывает плавает тонет плотность жидкости больше плотности тела плотность жидкости равна плотности тела плотность жидкости меньше плотности тела

Фронтальная экспериментальная работа 4 группа. Задание: Наблюдение всплытия масляного пятна, под действием выталкивающей силы воды. Цель работы: Провести наблюдение за всплытием масла, погруженного в воду, обнаружить на опыте выталкивающее действие воды, указать направление выталкивающей силы. Оборудование: сосуды с маслом, водой, пипетка. Последовательность проведения опыта: Возьмите с помощью пипетки несколько капель масла. Опустите пипетку на глубину 3 – 4 см в стакан с водой. Выпустите масло и пронаблюдайте, образование масляного пятна на поверхности воды. На основе проделанного опыта сделайте вывод

Плавание одной жидкости на поверхности другой. Жидкости, как и твердые тела подчиняются условиям плавания тел.

F A и F T Ж и Т Тонет, плавает или всплывает Тонет Плавает Всплывает

F A и F T Ж и Т Тонет, плавает или всплывает F A F T Ж > Т Всплывает

Домашнее задание: § 50 Упр.25(2,4)

Уходя с урока, выберите смайлик:

Спасибо за внимание!