Предмет: физика Класс: 7

ПЛАВАНИЕ ТЕЛ

ЦЕЛЬ: повторить и закрепить понятие архимедова сила, выяснить условия плавания тел в

жидкости

через

проведение

экспериментальных

работ,

научиться

решать

физические

задачи по данной теме.

Тип урока: урок открытия новых знаний, обретения новых умений и навыков.

ХОД УРОКА:

1.

Организационный момент.

2.

Проверка выполнения домашнего задания.

3.

Актуализация опорных знаний.

4.

Мотивация учебной деятельности.

5.

Сообщение темы и целей урока.

6.

Объяснение нового материала.

7.

Закрепление изученного материала.

8.

Обобщение и систематизация знаний.

9.

Подведение итогов урока.

10. Домашнее задание, инструктаж по его выполнению.

ПРОВЕРКА Д/З

кнопки

кнопки

Фронтальный опрос:

1.

Какие явления, указывающие на существование выталкивающей

силы, известны вам?

2.

Какой вы знаете опыт, с помощью которого можно определить

значение архимедовой силы?

3.

Одинакова ли выталкивающая сила, с которой жидкость

действует на погруженные в нее стальной шарик и стальную

пластину одной и той же массы?

4.

Почему одни тела плавают, а другие тонут? Почему гвоздь тонет

в воде, а огромный корабль плавает?

5.

Сформулируйте закон Архимеда.

Подготовка к восприятию нового материала:

От каких параметров зависит архимедова сила?

От каких параметров не зависит? Как она направлена?

Рассмотрите рисунки а) - в) и ответьте на вопрос: на какое тело действует

наибольшая выталкивающая сила?

1

2

3

а)

б)

1

2

3

4

в)

вода

керосин

Условия плавания тел:

От чего зависит, будет ли тело

плавать внутри жидкости,

всплывать или тонуть?

От того, как соотносятся между

собой сила тяжести и

архимедова сила.

F

Т

F

А

Плотность воды, кг/м

3

Плотность вещества, кг/м

3

Тонет или не тонет

Физический эксперимент

Выяснение условий плавания тел в жидкости

Приборы и материалы:

стакан с водой, цинковое, алюминиевое, латунное, деревянное, пенопластовое и

парафиновое тела.

Задание:

1. Опускайте в воду по очереди тела. Выясните, какие из них тонут, какие плавают.

2. Результаты наблюдений запишите в таблицу.

Изучите таблицу и сделайте вывод: при каком условии тела в воде тонут?

F

A

= F

т

Если F

A

= F

т

, силы уравновешивают

друг друга, тело плавает внутри

жидкости на любой глубине.

При этом:

F

А

= ρ

ж

Vg; F

т

= ρ

т

Vg.

Тогда из равенства сил следует:

ρ

ж

= ρ

т

, то есть средняя плотность тела

равна плотности жидкости.

F

т

F

А

F

т

> F

А

При F

т

> F

А

(когда ρ

ж

< ρ

т

, то есть средняя

плотность тела больше

плотности жидкости)

тело тонет.

F

А

F

т

F

А

F

т

< F

А

При F

т

< F

А

(p

т

< p

ж

)

тело всплывает.

F

т

F

А

Чем меньше плотность тела по

сравнению с плотностью жидкости,

тем меньшая часть тела погружена в

жидкость.

F

т

F

А

Тело плавает, если…

Тело находится в равновесии,

если …

Тело тонет, если…

Объясните положение тел в данных случаях.

Продолжите предложение.

1

2

3

Условия плавания тел:

Рассмотрим три случая:

1.

Сила

тяжести,

направленная

вниз,

больше

выталкивающей

силы,

направленной вверх. В этом случае результирующая сила направлена вниз, и

тело тонет.

F

т

>

F

A

2.

Сила

тяжести,

направленная

вниз,

меньше

выталкивающей

силы,

направленной вверх. В этом случае результирующая сила направлена вверх, и

тело всплывает.

F

т

<

F

A

3. Сила тяжести равна выталкивающей силе. В этом случае результирующая

сила равна нулю. Тело будет находиться в равновесии в любой точке жидкости.

F

т

=

F

A

Выводы:

1. Тело тонет, если средняя плотность тела

ρ

ср

превышает плотность жидкости ρ

ж

:

2. Тело всплывает, если средняя плотность

тела ρ

ср

меньше плотности жидкости ρ

ж

:

3. Тело плавает на произвольной глубине, если средняя

плотность тела ρ

ср

равна плотности жидкости ρ

ж

:

ρ

ср

> ρ

ж

ρ

ср

> ρ

ж

ρ

ср

< ρ

ж

ρ

ср

< ρ

ж

ρ

ср

= ρ

ж

ρ

ср

= ρ

ж

Картофелина тонет в воде.

Как заставить картофелину плавать в воде?

Поместим куриное яйцо в банку с водопроводной водой. Яйцо утонуло и находится

на дне банки. Добавим в банку с водой несколько ложек поваренной соли, и яйцо

начнёт всплывать . Почему так происходит?

Плотность жидкости в банке возрастет, сила Архимеда увеличится, и яйцо будет

плавать на поверхности.

Демонстрация:

Горящие свечи, погруженные в сосуд с водой.

Как объяснить поведение свечей?

Почему они плавают?

Почему нельзя тушить горящий бензин водой?

Плотность бензина меньше плотности воды, поэтому при тушении водой бензин

всплывает на ее поверхность и продолжает гореть.

Определим объем погруженной части тела:

Для айсберга:

V

пч

=V

а

900/1000=0,9V

а

F

A

= F

т

gρ

ж

V

п.ч

= gρ

т

V

т

ρ

ж

V

п.ч

= ρ

т

V

т

V

п.ч

= V

т

ρ

т

/ρ

ж

Чем меньше плотность тела по

сравнению с плотностью жидкости, тем

меньшая часть тела погружена в

жидкость.

Для айсберга:

V

п.ч

=V

а

∙900/1000=0,9V

а

Что мы знаем о Мертвом море?

Вода мертвого моря содержит не

2-3% соли как большинство

морей

и

океанов,

а

более

27%,

с

глубиной

соленость

растет.

В

результате

вода

Мертвого

моря

значительно

тяжелее

обыкновенной

морской

воды,

утонуть в такой тяжелой жидкости

практически нельзя.

Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, мало отличается

от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой

силой. Благодаря этому водные животные не нуждаются в прочных и массивных

скелетах. По этой же причине эластичны стволы водных растений.

Это интересно:

У рыб есть орган, называемый

плавательным пузырем. Меняя

объем пузыря, рыбы могут

изменять глубину погружения.

Плавательный пузырь рыбы легко меняет свой объём. Когда рыба с помощью

мышц опускается на большую глубину и давление воды на неё увеличивается,

пузырь сжимается, объём тела рыбы уменьшается и она плавает в глубине. При

подъёме плавательный пузырь и объём рыбы увеличиваются, и она всплывает.

Так рыба регулирует глубину своего погружения.

Плавательный пузырь рыбы

Это интересно:

Киты регулируют глубину погружения за счёт увеличения и

уменьшения объёма лёгких.

Это интересно:

РЕШИТЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ:

Задача №1. Кусок мрамора объёмом 0,1 м³ надо поднять со дна озера. Какая для этого понадобится сила,

если масса куска 300 кг?

Задача №2. Какую силу F надо приложить, чтобы поднять под водой камень массой 30 кг, объем которого

0,012 м³?

Задача №3. Плот состоит из 12 сухих еловых брусьев. Длина каждого бруса 4 м, ширина 30 см и высота

25 см. Можно ли на таком плоту переправить через реку автомобиль массой 1 тонна?

Задача №4. Мальчик массой 40 кг держится на воде. Та часть тела, которая находится над поверхностью

воды имеет V=2 дм

3

. Определите объем всего тела мальчика.

Задача №5. Полый шар, отлитый из чугуна, плавает в воде, погрузившись ровно наполовину. Найти объём

V внутренней полости шара, если масса шара m=5 кг, а плотность чугуна ρ=7800 кг/м

3

.

Задача №6. Кусок алюминия массой 400 г погрузили в бензин. Чему равна архимедова сила, действующая

на кусок? Плотность алюминия 2700 кг/м

3

, плотность бензина 710 кг/м

3

.

Какую силу надо приложить, чтобы

поднять под водой камень массой

30

кг,

объем

которого

0,012

м³?

Какие

еще

силы

действуют

на

камень,

находящийся

в

воде?

Изобразите

их

графически.

Как

рациональнее поднимать камень в

воде: ускоренно или равномерно?

Какую силу надо приложить, чтобы

поднять под водой камень массой

30 кг, объем которого 0,012 м³?

Мраморная

плита

объемом

1

м

3

погружена

в

воду.

Какую

силу

необходимо

приложить,

чтобы

удержать ее в воде?

Три шарика одинаковых размеров

погружены в воду и удерживаются

нитями

на

разной

глубине.

Сравните

выталкивающие

силы,

действующие на каждый шарик.

На

графике

показана

зависимость

модуля

силы

Архимеда,

действующей

на

медленно

погружаемый в жидкость кубик, от

глубины погружения. Длина ребра

кубика

равна

10

см,

его

нижнее

основание все время параллельно

поверхности жидкости. Определите

плотность жидкости.

РЕШИТЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНО:

Рефлексия:

Как я себя чувствовал на уроке?

Нарисуйте смайлик на той глубине, которая соответствовала бы глубине вашего

погружения в сегодняшний урок.

Физика: § 48 (по учебнику).

Решите задачи:

1.

Определите

силу

Архимеда,

действующую

на

мальчика,

нырнувшего под воду. Объём тела мальчика V = 0,040 м

3

.

2.

На гайку, погружённую в керосин, действует выталкивающая сила F

= 12 мН. Определите объём гайки.

3.

При полном погружении в воду алюминиевой детали массой m =

350 г с воздушной полостью внутри действует выталкивающая сила

F = 1,8 Н. Определите объём полости.