ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ СИЛЫ.
Цели : обнаружить на опыте выталкивающее действие жидкости на погруженное в нее тело и определить выталкивающую силу.
Приборы и материалы : динамометр, штатив с муфтой и лапкой, два тела разного объема, стаканы с водой и насыщенным раствором соли в воде.
Указание к работе:
1. Согласно закону Архимеда на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила F A , равная весу mg вытесненной жидкости:
F A = mg . (1)
Для сравнения архимедовой силы с весом тела нужно измерить вес тела P с помощью динамометра и вычислить архимедову силу F A . архимедова сила F A определяется по формуле:
F A = mg = Vg (2),
где - плотность воды ( = 1000 кг/м 3 ), V - объем вытесненной телом воды, g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с 2 ).
Объем V вытесненной воды можно измерить с помощью измерительного цилиндра как разность уровня воды при погружении в него исследуемого тела и без тела.
Архимедову силу FA , действующего на тело, тонущее в воде, можно найти, измерив с помощью динамометра вес тела P в воздухе и силу P 1 , удерживающую тело в равновесии при погружении его в воду:
P = F A + P 1 , F A = P - P 1 .
2. Измерьте вес Р первого тела с помощью динамометра.
3. Измерьте силу P 1 , действующую на крючок динамометра при полном погружении тела в воду. Для этого укрепите динамометр на штативе и подвесьте к нему груз. Поставьте стакан с водой и опускайте муфту с лапкой и динамометром, пока все тело не окажется под водой. Это будет вес тела в воде.
4. Вычислите выталкивающую силу, действующую на тело.
5
. Вместо чистой воды возьмите насыщенный раствор соли и вычислите выталкивающую силу.
6. Подвесьте к динамометру другое тело и проделайте п.2 – п.5
7. Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу.
ЖидкостьВес тела в воздухе
Вес тела в жидкости
Выталкивающая сила
F , Н F =P -P 1
Р ’
P’’
P 1 ’
P 1 ’’
F’
F’’
Вода
Насыщенный раствор соли в воде
На основе выполненных опытов сделайте выводы.
Контрольные вопросы.
1. В какой воде и почему легче плавать: в морской или речной?
2. Подвешенный на нити стальной брусок погружен в воду. Назовите взаимодействующие тела и силы, действующие на брусок. Изобразите эти силы графически.
3. Объем куска железа 0,1 м 3 . Какая выталкивающая сила будет на него действовать при полном погружении в керосин?
Цели:
- измерить выталкивающую силу, действующую на тело, погруженное в жидкость;
- развивать навыки самостоятельной индивидуальной работы и работы в группе, умение сравнивать, наблюдать;
- воспитывать самостоятельность делать выводы, подходить творчески к выполнению эксперимента, повысить познавательный интерес к науке.
Задачи:
- проверять теоретические предположения экспериментально, рассчитывать F А – силу Архимеда;
- развивать умение логически мыслить, сопоставлять, сравнивать, самостоятельно делать выводы;
- проявлять инициативу, активность, самостоятельность, творческий интерес.
Оборудование: компьютер, установочный диск «Лабораторные работы по физике»; мензурка, весы, разновески, тела – алюминиевый и латунный одинакового объема, динамометр.
План урока:
№ п | Методы и приемы |
|
1. | Повторение вопросов о выталкивающей силе, действующей на погруженное в жидкость или газ тело | Беседа, фронтальный опрос. |
2. | Изложение и закрепление материала. | Беседа, демонстрация опытов, лабораторная работа. |
3. | Выталкивающая сила.. Сила Архимеда. Измерение F А |
Применение учащимися научных методов: наблюдение, сравнение, сопоставление, выдвижение гипотез, теоретические выводы, экспериментальная проверка теоретического предвидения. |
4. | Вопросы заданий. | Запись на карточках и в тетрадях. |
5. | Задание на дом. | Запись на доске и в дневниках. |
ХОД УРОКА
1. Организационный момент.
Мотивация. (Приветствие, отметка отсутствующих, сообщение темы, целей урока, прочтение эпиграфа)
– Тема сегодняшнего урока чрезвычайна важна и
интересна. С выталкивающей силой, действующей на
погруженное в жидкость или газ тело мы
встречаемся очень часто – поэтому мы должны
учитывать этот фактор при выполнении различных
работ, определять величину выталкивающей силы и
определять условия, влияющие на величину этой
силы. Этому и посвящено сегодняшнее
исследование.
Схема исследования: исходные факты – гипотеза –
исследование научной литературы – проведение
эксперимента – анализ результатов – выводы.
2. Актуализация знаний
3. Исходные факты: итак тело помещенное в жидкость становится «легче»
4. Выдвижение гипотезы:
поскольку
изменение действия силы на тело можно
осуществить только действием другой силы,
следовательно против силы тяжести действует
противоположно направленная выталкивающая сила
– наша цель определить величину этой силы и
проверить формулу: F А
.= ж V Т
g
Из-за разности давлений в жидкости на разных
уровнях возникает выталкивающая
или архимедова
сила
Рис. 1.15.3 поясняет появление архимедовой силы. В жидкость погружено тело в виде прямоугольного параллелепипеда высотой h и площадью основания S . Разность давлений на нижнюю и верхнюю грани есть:
Поэтому выталкивающая сила будет направлена вверх, и ее модуль равен
где V – объем вытесненной телом жидкости, а V – ее масса.
Архимедова сила, действующая на погруженное в жидкость (или газ) тело, равна весу жидкости (или газа), вытесненной телом.
Это утверждение, называемое законом Архимеда , справедливо для тел любой формы.
Из закона Архимеда вытекает, что если средняя плотность тела т больше плотности жидкости (или газа) , тело будет опускаться на дно. Если же т < , тело будет плавать на поверхности жидкости. Объем погруженной части тела будет таков, что вес вытесненной жидкости равен весу тела. Для подъема воздушного шара в воздухе его вес должен быть меньше веса вытесненного воздуха. Поэтому воздушные шары заполняют легкими газами (водородом, гелием) или нагретым воздухом.
5. Выдвижение гипотез и следствия
На доске записано:
6. Эксперимент (лабораторная работа)
Наш великий соотечественник М.В. Ломоносов
говорил: "Один опыт я ставлю выше, чем тысяча
мнений, рожденных только воображением".
Поэтому подвергнем экспериментальной проверке
все наши гипотезы.
(На столах лежат приборы и все необходимое для
проверки и проведения лабораторной работы).
Образцы карточек – памяток № 1-4, в которых дети
будут записывать результаты, прилагается. По
ходу работы по карточкам учитель записывает
результаты на доске с комментариями (Приложение
1
).
Таким образом, мы подтверждаем наши гипотезы и
опыты ученых.
Проверим закон Архимеда, выполнив виртуальную
лабораторную работу (Приложение
2
)
6. Итоги: проведенные работы подтвердили справедливость закона Архимеда.
Рефлексия:
1. Как можно на опыте определить, с какой силой
тело, погруженное целиком в жидкость,
выталкивается из жидкости?
2. Чему равна эта сила?
3. Как называют силу, которая выталкивает тела,
погруженные в жидкости и газы?
4. Как подсчитать архимедову силу?
5. От каких величин зависит архимедова сила? От
каких величин она не зависит?
7. Домашнее задание: §48, 49, упр. 24, стр. 119.
Литература : учебник «Физика 7» А.В. Перышкин, «Поурочные разработки по физике» В.А. Волков, С.Е. Полянский.
Лабораторная работа 7 Определение выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость тело. Цель работы: н а опыте обнаружить выталкивающее действие жидкости на погруженное в нее тело и определить величину выталкивающей силы. Приборы и материалы: д инамометр, штатив с муфтой и лапкой, два тела разного объема, стаканы с водой и насыщенным раствором соли в воде.
Тренировочные задания и вопросы 1. Покажите с помощью векторов силы, действующие на тело в 1-м и 2-м случаях. 2. Где легче удерживать тело: в воздухе или в воде? __________ ___________________________________ Почему? _____________ _______________________________
3. Запишите формулы: Архимедовой силы Веса тела 4. Запишите формулу нахождения архимедовой силы, если известны вес тела в воздухе – Р 1 и в воде - Р 1 ж. F А = _____________ 5. Вес тела в воздухе Р 1 =120Н Вес тела в воде Р 1 ж = 100 Н Архимедова сила F А = ____________ Н
Ход работы 1. Укрепите динамометр на штатив и подвесьте к нему на нити первое тело. Отметьте и запишите в таблицу показание динамометра. Это будет вес тела в воздухе – Р 1 2. Подставьте стакан с водой и отпустите муфту с лапкой и динамометром, пока все тело не откажется под водой. Отметьте и запишите в таблицу показание динамометра. Это будет вес тела в воде – Р 1 ж. 3. По полученным данным вычислите выталкивающую силу, действующую на первое тело: F 1 = Р 1 - Р 1 ж = __________ 4. Вместо чистой воды возьмите насыщенный раствор соли и снова определите все этого тела в растворе соли – Р 1 ж, Запишите в таблицу и определите выталкивающую силу F 1
5. Подвесьте к динамометру тело другого объема и определите так же,как для первого тела, выталкивающего силу в воде и в насыщенном растворе соли-F 2. Вес тела в воздухе, Н Вес тела в жидкости, Н Выталкивающая сила, Н Р 1 Р 2 Р 1 ж Р 2 ж F 1 F 2 Вода Нсыщ. раствор соли в воде Результат запишите в таблицу. Вывод: ____________________________ _______________________
МБОУ СОШ № 117 Учитель физики Дмитракова Л.Н.
г.Снежинск Челябинской области
7 класс
Урок по теме: «Лабораторная работа № 7».
«Определение выталкивающей силы,
действующей на погруженное в жидкость тело»
Цели урока: Обнаружить на опыте выталкивающее действие жидкости на погруженное в нее тело и определить выталкивающую силу.
Оборудование урока: по описанию в учебнике стр. 167.
Тип урока: урок–исследование – лабораторная работа.
Образовательная цель: формировать теоретические и практические навыки и умения учащихся на опыте определять выталкивающую силу; умение сравнивать и делать выводы; умение измерять вес тела в воздухе и в жидкости.
Развивающая цель: развивать познавательный интерес учащихся к физике, развивать умение выполнять лабораторную работу по образцу; развивать умение находить закономерности; развивать умение заполнять таблицу; развивать исследовательские умения; развивать умение работать в парах.
Воспитательная цель: воспитывать чувство ответственности и уважения к своим товарищам; прививать культуру взаимоотношений, воспитывать организованность, воспитывать культуру работы с лабораторным оборудованием.
ДЗ: Л. № 605, 606, 623, 626.
Ход урока:
I . Организационный момент.
Мобилизующее начало урока. Проверка отсутствующих. Организация внимания.
Цель : психологический настрой учащихся на урок. Запись домашнего задания с пояснением № 626 (объем тела = abc ).
II . Сообщение темы и цели урока.
Цель : обнаружить на опыте выталкивающую силу; выяснить от чего зависит сила Архимеда (от плотности и от объема тела) и как?
III . Проверка усвоения изученного материала (фронтальный опрос учащихся).
Цель : проверка и оценка ЗУН
Вопросы для контроля:
1. Написать (на доске) формулу для расчета выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело.
2. От чего зависит выталкивающая сила? От чего не зависит?
3. Как направлена эта сила?
4. Кто впервые указал на существование выталкивающей силы и рассчитал ее значение?
5. Что гласит закон Архимеда?
IV . Выполнение лабораторной работы № 7
«Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело»
(проводится по описанию в учебнике страница 167.).
Цель : исследование, заполнение таблицы, рассуждение учащихся (работа в парах под руководством учителя).
V . Анализ и выводы из опытов .
Цель : сформировать умение сравнивать и делать выводы из опытов (коллективное обсуждение; самостоятельные записи в тетрадях).
Задания сравнить:
1. силу Архимеда, действующую на тела разного объема.
2. силу Архимеда, действующую на тело в чистой и соленой воде.
Выводы:
1. сила Архимеда зависит от объема погруженной части тела.
2.Сила Архимеда зависит от плотности жидкости.
3. При погружении тела в жидкость тело теряет в своем весе.
VI . Легенда об Архимеде (если останется время) .
Цель : формирование интереса учащихся к предмету; усвоение фактов и основных идей (беседы с учащимися о прочитанном).
VII . Решение задач (если останется время).
Цель : применение знаний о зависимости силы Архимеда от объема тела и плотности жидкости при решении качественных и вычислительных задач.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ.
На какой из опущенных в воду стальных шаров действует наибольшая выталкивающая сила?
Подвешенные к коромыслу весов одинаковые шары погрузили один — в масло, а другой – в воду. На какой шар будет действовать большая сила Архимеда?
3) Металлическая деталь весит в воздухе 44,5 Н., а при погружении в керосин – 40,5 Н. Чему равна Архимедова сила, действующая на деталь? Каков объем этой детали?
Решение: F а = P в воздухе – P в керосине F а = 44,5 – 40,5 = 4Н F а = ρ к g V т V т = F а_ ρ к g ρ r = 800 кг/м 3 V т = 4Н__________ = 0,0005 м 3 800 кг/м 3 , 10 н/кг Ответ : 0,0005 м 3 4 Н |
VIII . Итоги урока.
(Что нового узнали? Чему научились? Трудно ли вам было? Интересно ли вам было на уроке?). Сдать тетради на проверку.
Для самоанализа урока (для учителя):
Методы творческой деятельности:
1. Мотивационные рисунки.
2. Самостоятельная практическая деятельность учащихся.
3. Наблюдение, анализ, сравнение, выводы, заполнение таблицы.
4. Поисковое задание.
5. Работа в парах.
Форма организации:
1. Фронтальная.
2. Парная.
3. Коллективная деятельность учащихся на уроке.
Тема: Лабораторная работа «Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело» .
Цели:
научиться измерять выталкивающую силу, действующую на тело, погруженное в жидкость;
развивать навыки самостоятельной индивидуальной работы, умение сравнивать, наблюдать, делать выводы;
воспитывать познавательный интерес к предмету
Ход урока:
1. Оргмомент. Целеполагание
2. Актуализация опорных знаний
3. Выполнение лабораторной работы с компьютерной моделью.
4. Итоги урока.
5. Домашнее задание.
Учитель: Здравствуй, наш великий соотечественник М.В. Ломоносов говорил: "Один опыт я ставлю выше, чем тысяча мнений, рожденных только воображением". Сегодня мы попробуем себя не просто в роли ученика, а в роли ученого исследователя. А с чего начинается любое исследование? Конечно же,с эксперимента.
Но, для начала вспомним пройденный материал.
Вопросы учителя:
Ответы учащегося:
– Какие силы действуют на погруженное в жидкость тело?
F Т , F А
– Какая сила называется выталкивающей силой?
Сила, возникающая при погружении тела в жидкость или газ
– Куда направлена F Т ?
Вниз
– Куда направлена F А ?
Вверх
– Назвать формулу F А , охарактеризовать входящие в нее величины
F А .= ж V Т g
Как определить вес тела, погруженного в жидкость?
Р = F Т – F А
Учитель:
Если тело в воду бросить
Или просто опустить,
Будет сила Архимеда
Снизу на него давить.
Если вес воды в объеме
Погруженной части знать,
Можно силу Архимеда
3. Этим мы и займемся на сегодняшнем уроке, выполнив лабораторную работу , используя интерактивн ую модель .
Оборудование: компьютер, интерактивная модель.
Для того чтобы приступить к работе необходимо определить цену деления приборов, с которыми сегодня ты будешь работать используя интерактивную модель. Вспомним правило.
Ученик:
найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величины;
вычесть из большего значения меньшее и полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.
С = - цена деления шкалы прибора
Опыт 1 .
(Описание в работе) Заполнить таблицу 1
Таблица 1.
№ опыта
P, вес тела в воздухе (H)
Р 1 , вес тела в воде (H)
F Арх
F Арх = P – P 1
1.цилиндр алюминиевый
2. цилиндр медный
2 часть
Опыт 2 .
1.Измерить объем воды, налитой в мензурку(Vо).
2.Измерить его же после погружения туда цилиндров(V б , V м ).
3.Вычислить V тела =V- Vо. (Перевести V в м 3 , зная, что 1мл= 1см 3 =0,000001м 3)
4.Рассчитать F Арх =Pжидкости=Мж*g= ρ ж gV (ρ ж= 1000 кг\ м 3)
Заполнить таблицу 2
Таблица 2.
№ опыта
Vо, объем налитой воды,
(см 3 )
V, объем воды
3 )
V т , объем тела, см 3
V т , объем
тела, м 3
F Арх
1.цилиндрбольшой
2.цилиндр малый
На основе выполненных опытов сделать вывод
Вывод:
1. Архимедова сила, не зависит от плотности вещества, из которого изготовлено тело
2. Сила, действующая на тело, погруженная в жидкость, прямо пропорциональна объему тела
Рефлексия
Закончи фразу:
Сегодня на уроке я научился…………..
Было интересно узнать…………..
Было трудно……………
5.Д/з
§ 48, 49 упр. 24 (1, 2)
Опыт1. Исследование зависимости выталкивающей силы от плотности тела
Таблица 1.
№ опыта
P, вес тела в воздухе (H)
Р 1 , вес тела в воде (H)
F Арх
F Арх = P – P 1
1.цилиндр алюминиевый
2. цилиндр медный
100
Опыт 2. Исследование зависимости выталкивающей силы от объема погруженного тела.
Таблица 2.
№ опыта
Vо, объем налитой воды,
(см 3 )
V, объем воды
после погружения в нее тела, (см 3 )
V т , объем тела, см 3
V т , объем
тела, м 3
F Арх
1.цилиндрбольшой
100
137
0,000037
2.цилиндр малый
100
113
0,000013