Тема урока «Плавание судов. Воздухоплавание»
Цель:
- развитие интересов и способностей учащихся на основе передачи им знаний и опыта познавательной и творческой деятельности;
- понимание учащимися смысла основного понятия плавание судов и взаимосвязи его с другими явлениями.
Задачи:
- знакомство учащихся с методами исследования явления;
приобретение учащимися знаний о плавании судов и величинах, характеризующих явление плавание судов: осадка, ватерлиния, водоизмещение судна, грузоподъемность, вес судна;
формирование у учащихся умений выполнять опыты с использованием измерительных приборов;
- овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний: выделять основное содержание прочитанного текста, развивать мыслительные действия по аналогии.
Оборудование: компьютер, проектор, экран;
Тип урока: комбинированный.
Методы обучения: эвристический, объяснительно-иллюстративный, проблемный, демонстрации и практические задания.
Ход урока
1. Оргмомент:
Приветствие. Книги есть? И дневники? И тетрадки? Все в порядке? У каждого из вас на столе находиться листок для практических заданий. Хочу обратить ваше внимание, что оценивать себя в конце урока вы будите сами, на листе с практическими заданиями у вас находиться лист самооценки. Подпишите листы.
Сегодня на уроке мы с вами продолжим говорить о действии жидкостей и газов на погруженные в них тела. Тему урока я предлагаю определить вам самостоятельно. Для начала решим кроссворд (слайд 1)
Единица давления.
Единица массы.
Единица массы.
Единица площади.
Единица времени.
Единица силы.
Единица объёма.
Единица длины.
Как вы догадались, темой сегодняшнего урока будет «Плавание судов. Воздухоплавание» Запишите её в тетрадь (слайд 2).
2. Актуализация опорных знаний
Учитель. Какие знания о какой силе нам понадобятся сегодня?
Ученики. Знания о выталкивающей силе.
Учитель. Когда возникает выталкивающая сила?
Ученики. При погружении в жидкость или газ.
Учитель. Куда направлена выталкивающая сила?
Ученики. Вверх.
Учитель. Чье имя носит выталкивающая сила?
Ученики. Архимеда.
Учитель. На доске вы видите карточки с обозначением физических величин, предлагаю вам составить из них формулу для вычисления силы Архимеда (вызывается ученик).
Учитель. Какие физические величины входят в формулу?
Ученики. Объем погруженной части тела, плотность жидкости и g=9,8 м/с2.
Учитель. Какие величины оказались лишними?
Ученики. Высота столба жидкости и плотность тела.
Учитель. Какой вывод можно сделать из всего выше сказанного?
Ученики. Сила Архимеда не зависит высоты столба жидкости и плотности тела, а зависит от объема погруженной части тела и плотности жидкости.
Учитель. А теперь давайте решим Архимедовы задачи (слайд 3)
1. Одинаковая ли архимедова сила действует на оба тела (слайд 4)?
Ученики. Так как плотность керосина меньше, чем плотность воды, а объемы полностью погруженных в жидкости тел одинаковы, то на 2 тело действует большая архимедова сила.
2. На какое из трех одинаковых тел действует большая архимедова сила (слайд 5)?
Ученики. Так как объемы тел одинаковы и жидкость одна и та же, архимедовы силы, действующие на тела одинаковы.
3. Одинаковая ли архимедова сила действует на эти тела (слайд 6)?
Ученики. Плотность раствора соли больше, чем плотность воды, а объемы полностью погруженных в жидкости тел одинаковые, следовательно, на 1 тело действует большая архимедова сила.
4. Одинаковая ли архимедова сила действует на оба тела, опущенные в воду (слайд 7)?
Ученики. Так как объем 1 тела больше объема 2 тела, а жидкость, куда тела полностью погружены, одна и та же, то архимедова сила, действующая на первое тело больше, чем на второе
5. На какое из тел (1 или 2) действует большая архимедова сила (слайд 8)?
Ученики. Объем погруженной части у тела 2 больше, чем у 1 тела, значит и архимедова сила, действующая на него, будет больше
Учитель. Какие положения может занимать тело в жидкости?
Ученики. Тело может тонуть, всплывать и плавать внутри жидкости.
Учитель. У вас нас столе есть листочки с практическими заданиями. Выполняем первое задание, каждому ряду предложено разное задание.
Учитель. Проверяем (слайды 9,10,11). Какие силы действуют на тело? Куда они направлены? Куда направлена равнодействующая?
Ученики. На тело, находящееся в жидкости, действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и архимедова сила. Поведение тела зависит от соотношения этих сил. Возможны три случая:
Слайд 9. Равнодействующая этих сил направлена вниз, в результате тело тонет. Плотность тела больше плотности жидкости.
Слайд 10. Равнодействующая этих сил направлена вверх, и тело начинает всплывать. Пока тело не достигнет свободной поверхности жидкости, выталкивающая сила не будет изменяться. При дальнейшем подъеме выталкивающая сила начнет уменьшаться и, когда она станет равной по модулю силе тяжести, тело остановится и будет плавать на поверхности. Всплывшее тело будет, таким образом, частично выступать над поверхностью жидкости. Средняя плотность тела меньше плотности жидкости.
Слайд 11. Силы равны, плотность тела равна плотности жидкости.
3. Практическая работа в парах.
Учитель. Хочу предложить вам еще одну экспериментальную загадку. На столе у вас есть кусочек пластилина. Как не опуская пластилин в воду определить утонит пластилин или нет?
Ученики. Определить его плотность и сравнить с плотностью воды.
Учитель. А давайте определим плотность пластилина. Следующее экспериментальное задание определить плотность пластилина. И опять вы можете заметить, что на разных партах у вас имеется разное оборудование (ученикам предложено два комплекта оборудования с помощь которого можно определить массу и объем тела прил. 1.)
Ученики. Так как плотность пластилина больше чем плотность воды, что будит если опустить пластилин в воду?
Ученики. Если его опустить в воду (демонстрация) то он тонет в воде.
Учитель. Как можно заставить его плавать на поверхности жидкости? Подложите свои версии и продемонстрируйте.
Учитель. Почему кусок пластилина утонул, а лодочка плавает?
Ученики. Потому что у лодочки объем погруженной части больше, чем куска пластилина, соответственно и сила Архимеда действующая на лодочку будит больше, чем на кусок пластилина.
Учитель. Теперь вы можете ответить на вопрос, может ли плавать тело, если плотность материала, из которого оно сделано, больше плотности жидкости?
Учитель. Из каких материалов изготавливают плавательные суда в древности? А современные?
Ученики. Строительство современных плавательных судов основано на применении материалов, плотность которых выше плотности воды.
4. Изучение нового материала.
Учитель. Давайте посмотрим основные понятия касающиеся кораблестроения.
Глубина, на которую погружается судно, называется осадкой (слайд 12).
Наибольшая допускаемая осадка судна обозначена на корпусе судна красной линией, называемой ватерлинией от голландского – ватер – вода.
А как вы думаете почему судно нельзя погрузите выше данной отметки?
Ученики. Чтобы судно могло плавать устойчиво и безопасно, его корпус должен погружать в воду лишь до определенной глубины (слайд 13) .
Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна (слайд 14) .
Но при плавании судна учитывается еще одна величина – это грузоподъемность. Грузоподъемность – разность между водоизмещением судна и весом самого судна.
Задачи
Учитель. 1. В гавани во время прилива стоит судно, с которого спускается в море лесенка. Ученик, желая определить скорость подъёма воды во время прилива, измерил высоту каждой ступеньки и сел на берегу отсчитывать число ступенек, которые покроет вода за 2 часа. Получит ли он верный результат?
Ученики. Нет, т. к. корабль поднимается вместе с водой.
Учитель. 2. Почему надувная лодка имеет малую осадку?
Ученики. Плотность воздуха, которым она надута, во много раз меньше плотности воды, а вес стенок лодки невелик.
Учитель. 3. Капитан, который должен плыть в Балтийское море, приказал загрузить его на Неве в Санкт- Петербурге, чтобы ватерлиния была немного под водой, Почему он так “неразумно” поступил?
Ученики. Из-за разной плотности пресной речной воды и соленой морской, от которой, как известно, зависит выталкивающая сила).
Учитель. Человек стремился создать средства для плавания не только в воде, но и в воздушном океане. Для этого он конструировал и строил летательные аппараты – воздушные шары, аэростаты, дирижабли.
Предлагаю вам ознакомиться с текстом, который лежит у вас на столе, он содержит информацию о воздухоплавании. Каждый абзац текста отмечается соответствующими значками (слайд 15).
После прочтения текста ученики отвечают на вопросы. Учитель. При каком условии аэростат может подняться вверх?
Ученики. Для того чтобы аэростат поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила, действующая на него, была больше силы тяжести.
Учитель. От каких величин зависит архимедова сила?
Ученики. Сила Архимеда зависит от объема аэростата и плотности окружающей среды (воздуха).
Учитель. Чтобы аэростат поднимался вверх можно не только увеличивать выталкивающую силу, но и уменьшать силу тяжести, для этого аэростат заполняют газом, плотность которого меньше, чем у воздуха. Это может быть, например, водород, гелий или нагретый воздух.
Учитель. Что происходит с плотностью воздуха с увеличением высоты? Ученики. Плотность воздуха уменьшается.
Учитель. Что происходит тогда с силой тяжести?
Ученики. По мере поднятия аэростата вверх действующая на него архимедова сила становится меньше.
Учитель. При каком условии подъем воздушного шара прекратится?
Ученики. После того как архимедова сила достигает значения, равного силе тяжести, подъем аэростата прекращается.
Учитель. Что нужно сделать, чтобы подняться выше?
Ученики. Чтобы подняться выше, надо уменьшить силу тяжести.
Учитель. Верно. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывают специально взятый для этого балласт (например, высыпают песок из мешков). При этом сила тяжести уменьшается, и выталкивающая сила вновь оказывается преобладающей.
Учитель. А что нужно сделать, чтобы опуститься на землю?
Ученики. Для того чтобы опуститься на землю, силу Архимеда надо уменьшить.
Учитель. Что для этого нужно сделать?
Ученики. Уменьшить объема шара.
Учитель. Верно. В верхней части шара имеется специальный клапан. При открывании этого клапана часть газа из шара выходит, и шар начинает опускаться вниз.
Задачи
Учитель.
Дирижабль наполняют лёгким газом. Не лучше ли было бы из него выкачать воздух?
Ученики. Выкачать воздух нельзя, т. к. сила атмосферного давления легко раздавит оболочку дирижабля.
Учитель.
Почему подъёмная сила стратостата зависит от времени суток и днём является наибольшей?
Ученики. Солнечные лучи нагревают газ в стратостате, поэтому увеличивается его объём и подъёмная сила.
Учитель. Последнее время запуск небесных фонариков при проведении различных праздников и вечеринок, набирает всю большую популярность в России. Небесный фонарик также известный как китайский фонарик — бумажная летающая светящаяся конструкция из бумаги, натянутой на легкий деревянный каркас. Действует она по принципу воздушного шара и пользуется популярностью в восточных странах.
Первые упоминания о китайских бумажных фонарях были найдены в летописях, 180—234 н. э.
Также известно, что летающие китайские фонарики использовались как универсальное средство передачи сигналов между командованием и различными армейскими подразделениями в китайской армии.
Позже в Китае и других восточных странах запуску бумажных фонариков придавали определенное религиозное значение.
Роль несущей конструкции в китайском бумажном фонарике выполняет легкий деревянный каркас, как правило бамбуковый. В нижней его части имеется горелка, закрепленная на тонкой проволоке. Традиционная горелка изготавливается из кусочка хлопчато-бумажной ткани, пропитанной воском, либо из пористой бумаги, пропитанной легковоспламеняющимися жидкостями. В современных фонариках горелку иногда делают из горючих полимеров. Купол изготавливается из рисовой бумаги с добавлением тутового дерева. Бумагу, как правило, пропитывают специальным негорючим составом, чтобы она не загоралась. Каркас и купол китайского летающего фонарика могут иметь различную форму, от стандартных геометрических фигур (цилиндр, шар) до изображений животных и популярных предметов обихода.
Пламя горелки нагревает воздух внутри фонарика до 100~120 °С. При нагревании плотность воздуха становится меньше, а соответственно и его масса. Воздух внутри фонарика становится легче воздуха снаружи, поэтому фонарик всплывает в холодном воздухе.
5. Подведение итогов урока. Выставление оценок.
6. Рефлексия. Мы с вами прошли трудный путь. Цели нашего исследования достигнуты. В ходе нашего исследования вы показали себя хорошими наблюдательными учеными-теоретиками и экспериментаторами, способными не только подмечать вокруг себя все новое и интересное, но и самостоятельно проводить научное исследование.
Наш урок подошёл к концу. Мне интересно узнать ваше мнение предлагаю вам провести рефлексию урока (нужное подчеркнуть)
1. Я считаю, что занятие было интересным, скучным.
2.Я научился многому, малому.
3. Я думаю, что слушал других внимательно, невнимательно.
4. Я принимал участие в дискуссии часто, редко.
5. Результатами своей работы на уроке я доволен, не доволен.
7. Домашнее задание:
§23(пп.2-4), №23.40, №23.41, №23.61.
Большое спасибо, ребята, за сотрудничество.
Литература
Л.Э Генденштейн. “Физика-7”, изд. “Мнемозина”.
В.И.Лукашик, Е.В.Иванова. “Сборник задач по физике 7–9”, изд. “Просвещение”.
С.Е.Полянский. “Поурочные разработки по физике 7-й класс”, изд. “ВАКО”.
Л.Э.Генденштейн,В.И.Зинковский. “Тематическое и поурочное планирование к учебнику Л.Э.Генденштейн “Физика 7-й класс””, изд. “Мнемозина”.
Л.И.Семке. “Занимательные матералы к урокам” , изд. “НЦ ЭНАС”.
Я.И.Перельман. “Занимательная физика”, изд. “Наука”.
“Методика преподавания физики в 7–8-х классах средней школы” под ред. А.В.Усовой, изд. “Просвещение”.
“Демонстрационные опыты по физике” под ред. А.А.Покровского, изд. “Просвещение”.
Приложение 1.
Практическая работа 1.
ФИ_________________________________________________класс____________________
Лист самооценки
«3» - 3-4 балла «4» - 5-8 баллов «5» - 9 и больше Задание 1.
П [pic] одписать случаи, изобразить недостающие силы, расставит знаки (больше, меньше или равно).
Задание 2. Определение плотности пластилина.
Оборудование: пластилин, нить, мензурка с водой, динамометр.
2.Объем определяем по формуле __________________________________________________________________
3.Массу определяем с помощью __________________________________________________________________
1. Определим плотность пластилина по формуле:__________________________________________________________
Плотность воды, в кг/м3
Плотность пластилина, в г/см3
Плотность пластилина, в кг/м3
Плавает тело или тонет
Рефлексия (нужное подчеркнуть)
1. Я считаю, что занятие было интересным, скучным.
2.Я научился многому, малому.
3. Я думаю, что слушал других внимательно, невнимательно.
4. Я принимал участие в дискуссии часто, редко.
5. Результатами своей работы на уроке я доволен, не доволен.
