Урок- исследование"Архимедова сила"

Тема урока «Закон Архимеда»

Оборудование: видео -ролик мультфильма «Оля, коля и Архимед», мензурка с водой, сосуд с водой,

динамометр, алюминиевый и медный(латунный) цилиндры, тела разного и равного объема, пластилина, сосуд с р-ом соли, нить, картофель, виноградинка и газ вода.

План проведения урока.

1. Мотивация (видео). 4 мин.

2. Актуализация знаний (фронтальный опрос). 5 мин.

3. Затруднения (эвристическая беседа). 2 мин.

4. Проект выхода из затруднения (эвристическая беседа). 3 мин.

5. Реализация проекта (исследовательская работа в группах). 10мин

- инструктаж по технике безопасности; 1 мин.

- экспериментальные задания в группах; 3-4 мин.

- анализ результатов эксперимента; 1 мин.

- формулировка закона Архимеда. 2-3 мин.

1. Первичное закрепление (фронтальное решение типовых задач по теме). 5 мин

2. Включение в систему (фронтальное решение расчетных задачи, эвристическая беседа). 8 мин

3. Рефлексия (самоанализ, целеполагание). 3 мин

Ход урока.

«Кто овладел творениями Архимеда, будет меньше удивляться открытиям самых великих людей нашего времени». Лейбниц

Этап 1. Мотивация (4 мин).

На прошлом уроке мы с вами говорили что такое выталкивающая сила и как ее вычислять для тела правильной формы (зачитываем эпиграф).
Для тел неправильной формы это сделать гораздо сложнее. Но достаточно простой способ был предложен Архимедом. Внимание на экран. ( видео «Легенда об Архимеде» фрагмент мультфильма «Оля, Коля и Архимед»)

Поставить перед учащимися вопрос:

Что же "Нашел Архимед"?

Сегодня на уроке нам предстоит найти ответ на этот вопрос.

Этап 2. Актуализация (5 мин).

Актуализация знаний и повторение пройденного материала путем фронтального опроса.

1. Какие силы действуют на тела, находящиеся в жидкости?

2. Каково их направление? Покажите на рисунке.

3. Как можно рассчитать выталкивающую силу?

4. Как масса связана с объёмом?

5. Что такое вес?

6. Как вес связан с массой?

7. Что такое давление?

8. Как вычислить силу давления, если известно давление?

9. Как вычисляется давление на дно сосуда?

Навести учащихся на вывод : для того, чтобы решить проблему Архимеда нужно знать от каких факторов зависит выталкивающая сила.

Этап 3. Затруднения (мин).

Учащиеся выдвигают предположения (от массы тела, от плотности тела, от объема тела и т.д). Далее проводим анализ вариантов и приходим к затруднению: мы не знаем точно от каких величин и как зависит выталкивающая сила.

Этап 4. Проект выхода из затруднения (3 мин).

Обсуждение цели и плана действий:

Цель: выявить от каких факторов и как зависит выталкивающая сила.

Тема урока: Сила Архимеда.

У каждого на столе лежит задание-исследование, после выполнения которого мы должны сделать вывод от чего зависит сила Архимеда.

Этап 5. Реализация проекта (10 мин).

• Инструктаж по технике безопасности (1 мин)\

ИНСТРУКЦИЯ по технике безопасности

1.Будьте внимательны и дисциплинированы, точно выполняйте указания учителя. Не приступайте к выполнению работы без разрешения учителя.

2.Размещайте приборы, материалы, оборудование на своем рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.

3. Твердые тела опускать в мензурку осторожно, чтобы не разбить ее. Не сливать оставшуюся воду в один сосуд.

4. Не подвешивать к пружине слишком тяжелые предметы во избежание   порчи прибора.

Работа в парах. Каждой паре дается экспериментальное задание (5 мин).

Задание группе 1: «Определение Архимедовой силы, действующей на тела разного объема».

Оборудование: мензурка с водой, динамометр, два тела разного объема, но одинаковой массы.
Цель: Исследовать зависит ли Архимедова сила от объема тела.
Ход работы: Возьмите гирьки и, начав с наименьшей, измерьте вес каждой из них с помощью динамометра сначала в воздухе, а затем в воде. Сравните выталкивающие силы, действующие на эти гирьки. Зависят ли их значения от объема? Как зависят? На какую гирю действует максимальная выталкивающая сила? 
Заполните таблицу:

Вывод (Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от объема тела):________________________________________

Задание группе 2. «Определение Архимедовой силы, действующей на тело в жидкости разной плотности».

Оборудование: цилиндр на нити, динамометр, сосуды с водой и раствором соли
Цель: Исследовать зависит ли Архимедова сила от плотности жидкости
Ход работы: Подвесьте к крючку динамометра цилиндр и, заметив, чему равен его вес в воздухе, опустите это тело сначала в сосуд с водой, затем в сосуд с раствором соли, отмечая каждый раз вес. Определите на сколько уменьшится вес тела в каждой жидкости. Зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости? Как? В какой жидкости на тело действует минимальная выталкивающая сила? 
Заполните таблицу.

(плотность 1000 кг/м3) соленая вода (плотность 1030 кг/м3)

Вывод (Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности жидкости): _____________________________________________________________________________

Задание группе 3. «Определение архимедовой силы, действующей на тела разной массы, но одинакового объема» (т.е. тела разной плотности) 
Цель: Исследовать зависит ли Архимедова сила от плотности тела
Оборудование: мензурка с водой, динамометр, два тела разной массы, но одинакового объема. 
Ход работы: Измерьте динамометром вес каждого цилиндра сначала в воздухе, затем опустите поочередно в воду. Вычислите действующие на них выталкивающие силы. Выясните, зависят ли выталкивающие силы от плотности тела.
Заполните таблицу.

Вывод (Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности тела): _____________________________________________________________________________

Задание группе 4: «Определение архимедовой силы, действующей на тело на разной глубине погружения в жидкости».
Цель: Исследовать зависит ли Архимедова сила от глубины погружения тела в жидкости.

Оборудование: мензурка, стакан с водой, цилиндр на нити, динамометр, линейка.
Ход работы: Налейте в мензурку воды до уровня 3 см, опустите в неё цилиндр и определите выталкивающую силу. Затем, подливая воду в мензурку, следите за изменениями показаний динамометра. Сравните выталкивающие силы и выясните, зависят ли они от глубины погружения. 
Заполните таблицу.

Вывод (Сделайте вывод о зависимости Архимедовой сила от глубины погружения): ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ _____________________________________________________________________________

Задание группе 5: «Определение архимедовой силы, действующей на тело разной формы при погружения в жидкость».
Цель: Исследовать зависит ли Архимедова сила от формы тела в жидкости.

Оборудование: мензурка, стакан с водой, пластилин, динамометр, линейка.
кусочку пластилина придайте форму шара, куба;

Ход работы:

1. Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу, действующую на неё;

2. Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

_____________________________________________________________________________

Вывод (Сделайте вывод о зависимости Архимедовой сила от формы тела): ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­__________________________________________________________________________

Анализ результатов эксперимента (1 мин).

Результаты эксперимента заносятся в таблицу

FA = ρжgVт

• Формулировка закона Архимеда (3 мин).

Архимед взвесил корону сначала в воздухе, затем в воде. По разнице в весе он рассчитал выталкивающую силу, равную весу воды в объёме короны. Определив затем объём короны, он смог вычислить её плотность, а, зная плотность, ответить на вопрос царя: нет ли примесей дешёвых металлов в золотой короне? Плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота. Тем самым мастер был изобличён в обмане.

Закон Архимеда: тело, находящееся в жидкости (или газе), теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость (или газ) в объеме, вытесненном телом.

_

Этап 6. Первичное закрепление (5 мин)

Фронтальное решение типовых задач (экспериментальное задание)

1.Налейте в прозрачный стакан касторовое масло на достаточную высоту. Не торопясь, капните в масло каплю подкрашенной обыкновенными акварельными красками воды. Если использовать растворы нескольких цветов, то в стакане с маслом возникнет картина, напоминающая висящие разноцветные шары. Что произойдет с подкрашенными каплями и почему?» (проверяем экспериментально опыт Плато) Вывод: плотность касторового масла приблизительно равна плотности воды. 
2. Одинаковые ли выталкивающие силы будут действовать на данное тело в жидкости при погружении его на разную глубину? 

3. Виноградная карусель (эксперимент)

4. Плавающий картофель в воде (эксперимент)

5. Одинаковые шары подвешены к коромыслу весов. В каком случае равновесие нарушится? 

Включение в систему (8 мин).

Фронтальное решение задачи на закон Архимеда повышенной сложности

Этап 8. Рефлексия (3 мин).

Теперь, когда мы знаем что такое сила Архимеда и как ее рассчитать, нам будет полезно и интересно узнать, как человек научился ее использовать.

На этом наш урок подошел к концу. Очень надеюсь, что это не последнее наше научное исследование, мы еще не раз прокричим подобно Архимеду: «Эврика!». Большое спасибо, уважаемые коллеги, за совместную работу.

И в заключении я хочу предложить вам провести еще один эксперимент и определить с каким настроением вы уходите с урока? На демонстрационном столе стоят два сливных сосуда с жидкостями разного цвета (розовый и голубой) в которые надо погрузить шарики. Если вы довольны своей работой на уроке, то опустите шарик в сосуд с розовой водой. Если же считаете, что что-то не получилось - то с голубой. О результате будем судить по количеству вылившейся воды.

Цель следующего урока: узнать о применении и использовании силы Архимеда (1 мин)

Домашнее задание: § 51, задача (1 мин).