Действие жидкости и газа на погруженное в них тело

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.
Архимедова сила.
Задачи урока: 1)сформулировать понятие архимедовой силы, научить выводить формулу,
выражающую зависимость этой силы от плотности жидкости (газа) и объема тела на основе
закона Паскаля; продолжить формирование умений находить равнодействующую двух сил,
применять закон Паскаля для объяснения давления жидкости или газа на погруженное тело,
применять формулу для расчета давления внутри жидкости, сравнивать значения давления
жидкостей и газов на находящиеся в них тела.
2)
В целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического
эксперимента в физике, раскрыть причинно-следственные связи в изучаемом материале:
подвижность частиц жидкости =>передача давления жидкостью =>давление внутри
жидкости на определенном уровне =>силы давления на верхнюю и нижнюю грани бруска
=>архимедова сила.
3)В воспитательных целях познакомить учащихся с примерами практического
применения закона в технике, а для повышения интереса к изучаемому материалу осветить
роль Архимеда в физике.
Оборудование:
демонстрационное: сосуд с водой, ведерко Архимеда, весы, магнитная доска с магнитами,
таблицы, бумажные стрелки, ванночка, опорные конспекты;
лабораторное: сосуды с водой, динамометры, нитки, картофель, карточки-сигналы .
Ход урока
I. ПОВТОРЕНИЕ
1)Работа с карточками-сигналами:
а) показать, какими буквами обозначаются физические величины:
сила, плотность, высота, давление, объем, масса, скорость, площадь;
(F h P V m ρ υ S)
б) показать формулу для расчета давления внутри жидкости.
2)Задача:
Имеются три одинаковых сосуда: первый наполнен водой, второй - ртутью, третий бензином. В каком из этих сосудов:
а) наибольшее давление на дно?
б) наименьшее давление на дно?
3) Задание с выбором ответа:
1. Скорость движения тела измеряется ...
2. Атмосферное давление измеряется ....
3. Горизонтальность поверхности определяется ....
4. Давление выше или ниже атмосферного измеряется ....
5. .Прибор для измерения высоты подъема называется ....
Варианты ответов:
А) спидометром; Б) барометром; В) манометром; Г) уровнем; Д) альтиметром.
II. ОБЪЯСНЕНИЕ НОВОГОМАТЕРИАЛА
Учитель. Содержание сегодняшнего урока поможет понять нам, почему одни тела
плавают на поверхности жидкости, а другие - тонут, почему возможно плавание судов,
подводных лодок, воздушных судов и дирижаблей. Внимательно следите за ходом моих
рассуждений и постарайтесь запомнить вывод формулы архимедовой силы. (Читая
стихи:
...Наша Таня громко плачет:
Уронила в речку мячик.
Тише, Танечка, не плачь,
Не утонет в речке мяч. (бросаю в аквариум с водой мяч.)
Почему мяч всплыл на поверхность? Подействовала сила, которая вытолкнула мяч из
воды. Будем называть ее выталкивающей или силой
Архимеда. Опустим в тот же
аквариум цилиндр. Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае?
Подумайте, как с помощью приборов, которые находятся у вас на столах, проверить,
действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр. (сосуд с водой, динамометр,
металлический цилиндр)
Учащиеся. Чтобы проверить, действует ли выталкивающая сила на металлический
цилиндр, надо подвесить тело к пружине динамометра, заметить его показания, а затем
опустить тело в воду, повторить измерение и сравнить оба показания динамометра
(выполняют эксперимент).
Учитель. Какой вывод можно сделать из этих наблюдений?
Учащиеся. На любые тела, погруженные в воду, действует выталкивающая сила.
Учитель. Как она направлена?
Учащиеся. Сила, действующая на тело, находящееся в жидкости, направлена вверх.
Учитель. Значит, на все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила, и
на те, которые плавают, и на те, которые тонут. Выясним, почему возникает выталкивающая
сила.
ЗАДАЧА. В сосуд с водой погружен куб, длина ребра которого 10 см. Уровень воды над
верхней гранью куба 10 см. Определите силу, с которой вода давит на верхнюю и нижнюю
грани куба. Изобразите направление силы графически.

Что можно сказать о действии жидкости на брусок?

Что можно сказать о давлении внутри жидкости на одной и той же
глубине?
Учащиеся. Давление одинаковое
Учитель. Сделаем вывод: силы, с которыми вода действует на боковые поверхности
бруска, равны, они направлены навстречу друг другу и сжимают брусок. Теперь сравните
значения давления на уровнях верхней и нижней граней бруска. На уровне нижней грани
бруска вода оказывает большее давление, чем на уровне верхней. Почему?
Учащиеся. Давление на уровне нижней поверхности больше, потому что она находится на
большей глубине.
Учитель. Напишем формулу, по которой производится расчет давления жидкости на
уровне верхней и нижней поверхностей бруска.
(Пишет на доске.)
FА = ρ ж · g· Vт
Учитель. Как направлены силы F 2 и F1?
Учащиеся. F 2 - вверх, F1 - вниз.
Учитель. Как направлена равнодействующая этих сил?
Учащиеся. Она направлена вверх (показывают стрелками на магнитной доске).
Учитель. Определите, чему равна равнодействующая сила.
Учащиеся. Мы выяснили, что на тело, погруженное в жидкость, действует архимедова
сила, направленная вверх.
Учитель. Какова же легенда об истории открытия этого закона?
Сиракузы. III век до н. э. В сценке участвуют два ученика и ведущий.)
* * *
ЗАКОН АРХИМЕДА
Жил в Сиракузах мудрец Архимед,
Был другом царя Гиерона.
Какой для царя самый
Важный предмет?
Вы все догадались - корона!
Захотелось Гиерону
Сделать новую корону.
Золота отмерил строго.
Взял не мало и не много,
Сколько нужно, в самый раз.
Ювелиру дал заказ.
Через месяц Гиерону
Ювелир принес корону.
Взял корону Гиерон,
Оглядел со всех сторон.
Чистым золотом сверкает...
Но ведь всякое бывает,
И добавить серебро
Можно к золоту хитро,
А того и хуже - медь (Если совесть не иметь).
И царю узнать охота:
Честно ль сделана работа?
Не желал терпеть урон Гиерон.
И позвал он Архимеда...
Началась у них беседа.
Гиерон. Вот корона, Архимед. Золотая или нет?
Архимед. Чистым золотом сверкает.
Гиерон. Но, ты знаешь, все бывает!
И добавить серебро
Можно к золоту хитро.
А того и хуже - медь,
Если совесть не иметь.
Сомневаться стал я что-то.
Честно ль сделана работа?
Можно ль это, ты скажи, определить?
Но корону не царапать не пелить
И задумался ученый:
- Что известно? ВЕС короны.
Ну а как найти ОБЪЕМ?
Думал ночью, думал днем.
И однажды, в ванне моясь,
Погрузился он по пояс.
На пол вылилась вода –
Догадался он тогда,
Как найти ОБЪЕМ короны,
И помчался к Гиерону,
Не обут и не одет...
А народ кричал вослед:
- Что случилось, Архимед?
Может быть, землетрясенье
Или в городе пожар?
Всполошился весь базар!
Закрывали лавки даже.
Шум и крики, и смятенье!
Он промчался мимо стражи.
- Эврика! Нашел решенье! –
Во дворец примчался он.
- Я придумал, Гиерон!
(Во дворце.)
Архимед. Эврика! Раскрыл секрет!
Гиерон. Ты оденься, Архимед!
Вот сандалии, хитон.
А расскажешь все потом!
Архимед. Пусть весы сюда несут
И с водой большой сосуд...
Все доставить Гиерону!..
(Слуги все приносят.) На весы кладем корону,
И теперь такой же ровно
Ищем слиток золотой...
(Находят кусок золота, по весу равный короне.)
Гиерон. Все понятно!
Архимед. Нет, постой!
Мы теперь корону нашу
Опускаем в эту чашу.
Гиерон! Смотри сюда В чаше поднялась вода!
Ставлю черточку по краю.
Гиерон. А корону?
Архимед. Вынимаю.
В воду золото опустим.
Гиерон. В воду - золото? Допустим...
Архимед. Поднялась опять вода,
Метку ставлю я.
Гиерон. Куда?
Архимед. Ну, конечно же, по краю.
Гиерон. Ничего не понимаю...
Лишь две черточки я вижу.
Эта - выше, эта - ниже.
Но какой же вывод главный?
Архимед. Равный вес.
Объем не равный!
Понимаешь, Гиерон,
Я сейчас открыл закон.
Тот закон совсем простой.
Тело вытеснит...
Гиерон. Постой!
Говоришь, объем не равный?
Мастер мой - мошенник явный!
За фальшивую корону
Он ответит по закону!
А ты за разгадку
Получишь дары!
На этом прервалась беседа... Немало воды утекло с той поры, Но помнят закон
Архимеда!
Учитель. Два обстоятельства важны в этой легенде.
1. Архимед нашел способ измерить объем твердого тела сложной формы.
2. Он сопоставил веса различных веществ не друг с другом, а с весом воды, т.е.
впервые обратил внимание на свойство физических тел, которое мы называем
плотностью, открыл гидростатический способ взвешивания.
Итак, архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженного тела: FА = Рж
Нельзя ли полученный вывод проверить на опыте? (Демонстрируется опыт с ведерком
Архимеда.)
ВЫВОД. Закон Архимеда формулируется таким образом:
Тело, находящееся в жидкости (или газе), теряет в своем весе столько, сколько весит
жидкость (или газ) в объеме, вытесненном телом.
III. ПОВТОРЕНИЕ. ЗАКРЕПЛЕНИЕ
1. Быстрое повторение по конспекту.
2. Вопрос-проблема к следующему уроку:
В Вологодской области есть, на первый взгляд, странное озеро. С незапамятных
времен люди считали, что на дне его живет колдун, и боялись нарушать границы его
владений. Однажды попытался крестьянин искупать свою лошадь в озере, а она не успела
войти в него, как потеряла равновесие и упала, но не утонула, а всплыла. Да и другие
предметы, брошенные в воду, не тонули, а поддерживались непонятной силой. Как же
объяснить такое явление?
Такие водоемы встречаются и в других странах. Самый большой из них - Мертвое море.
О нем сложились мрачные легенды. В одной из них говорится: «И вода, и земля здесь
Богом прокляты». Но человек, вооруженный наукой, не боится капризов природы. Уже в
1902 г. по Мертвому морю ходили небольшие пароходы, а на его берегах высились горы
белоснежной соли. То, что раньше возбуждало страх, стало кладовой богатств, для
человека.
IV. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ. ЗАДАНИЕ НА ДОМ.
FА = Рж