Конспект урока по физике Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила

Ход урока:

Ученики настраиваются на урок. Анализируют свою контрольную работу, разбирают ошибки, задают вопросы

Анализ контрольной работы.

Актуализация знаний.

10.47-10.52

Раздает тетради с контрольными работами

Обговаривает общие ошибки учащихся:

-неправильное оформление

-не переведено в СИ

(у многих ошибки при переводе в СИ см²)

-незнание формул

-не правильно выполнены математические преобразования

Собирает тетради

Вспомним, какие силы вы знаете.

Силы:

-тяжести

-упругости

-вес тела

-трения

Сила, с которой Земля притягивает к себе тела? Сила, возникающая в результате деформации тела? Сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес? Сила, характеризующая взаимодействие, препятствующее движению тел

Мотивационный этап.

10.53-10.56

Сегодня мы изучим еще одну силу!

Под водой мы можем легко поднять камень, который с трудом поднимаем в воздухе.

Опыт: подвесим грузик на ниточку и заметим, как растянулась резинка. Затем опустим грузик в стакан с водой.

Что мы наблюдаем? Как вы думаете, почему изменилась длина резинки?

Если погрузить пробку под воду и выпустить ее из рук, то она всплывет.

Опыт: опустим на дно аквариума грузик, к нему привяжем пробку. Пробка всплывает. Попробуем потопить пробку - она всплывает.

Какая же сила заставляет пробку всплывать?

Эту силу называют выталкивающей силой. Впервые выталкивающую силу рассчитал Архимед, поэтому ее еще называют силой Архимеда. Она имеет сразу 2 названия.

Запишите тему урока: Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила.

Длина резинки стала меньше (она меньше растянулась).

Создание проблемной ситуации.

Как изменилась длина нитки?

Изучение нового материала.

10.57-11.15

Определение:

Сила Архимеда - сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу.

[pic]

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в неё тело. Чтобы легче было рассуждать, выберем тело, которое имеет форму параллелепипеда.

[pic]

Силы, действующие на боковые грани тела, попарно равны и уравновешивают друг друга. Под действием этих сил тело только сжимается.

А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела, неодинаковы. На верхнюю грань давит сверху с силой F1  столб жидкости высотой h1. На уровне нижней грани тела давление производит столб жидкости  высотой h2. Это давление передается внутри жидкости во все стороны. Следовательно, на нижнюю грань тела  снизу вверх с силой F2 давит столб жидкости высотой  h2. Но h2 больше h1, следовательно, и модуль силы  F2 больше  модуля силы F1. Поэтому тело выталкивается из жидкости с силой F, равной разности сил  F1 –  F2

 т.е  FА = F1 – F2, значит существует сила, выталкивающая тело из жидкости.

Таким образом, причиной появления выталкивающей силы является разность в давлениях на верхнюю и нижнюю грани тела.

Рассчитаем эту выталкивающую силу.

Силы F1 и F2, действующие на верхнюю и нижнюю грани параллелепипеда, можно вычислить, зная их площади (S1 и S2) и давление жидкости на уровнях этих граней (р1 и р2). Отсюда полу­чаем

F1 = p1S1, F2 = p2S2, так как p1 = ρжgh1, p2 = ρжgh2, a S1 = S2 = S, где S — площадь основания параллелепипеда

Тогда FА = F2 — F1 = ρжgh2S – ρжgh1S = ρжgS(h2 – h1), где h — высота параллелепипеда.

Ho Sh = V, где — объём параллелепипеда. Следовательно,

FА = ρжgV –Архимедова сила (1)

ρж- плотность жидкости

g- коэффициент (10 Н/кг)

V-объем погруженной части тела

Вопросы для закрепления: при прочих равных условиях,

-чем больше плотность жидкости, тем сила Архимеда….

-если плотность жидкости увеличили в 5 раз, то сила Архимеда…

-если объем тела, погруженного в жидкость уменьшили в 3 раза, то сила Архимеда…

Задача:

Определите выталкивающую силу, действующую на камень объемом 1,6 м³ в морской воде.

[pic]

Определим теперь вес тела, погружённого в жидкость (или в газ). Так как две силы, действующие на тело в этом случае, направлены в противоположные стороны (сила тяжести вниз, а архимедова сила вверх),

то вес тела в жидкости Р1 будет меньше веса тела в воздухе Р = gm (m — масса тела) на величину архимедовой силы Fa = gmж (mж — масса жидкости (или газа), вытесненной телом), т. е.

P1 = Р – FА

FА = Р – P1 сила Архимеда (2)

Р – вес тела в воздухе

P1-вес тела в жидкости

Таким образом, если тело погружено в жидкость (или газ), то оно теряет в своём весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость (или газ).

Вспомним 1 формулу:

FА = ρжgV, ρжV=m- масса жидкости вытесненной телом,

FА = ρжm=Pж – вес жидкости, вытесненной телом.

FА = Pж - сила Архимеда (3)

Выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости, вытесненной этим телом.

- больше

- увеличится в 5 раз

- уменьшится в 3 раза

Рассматривается действие архимедовой силы на камень.

От объема тела, погруженного в жидкость и от плотности жидкости.

Изобразим тело, погруженное в воду, как будет направлена сила тяжести?

Тогда как будет направлена сила Архимеда?

Сила это векторная величина, чем она характеризуется?

=>F=pS

Какое явление рассматривается в задаче?

От чего зависит архимедова сила?

Запишем эту зависимость.

Закрепление изученного материала

11.16-11.21

1.Железобетонная плита размером 3,5х1,5 х 0,2 м полностью погружена вводу. Вычислите архимедову силу, действующую на плиту.

Дано: Решение:

FА = ρжgV

V=abh

h=0.2 м V= 3.5 м·1,5 м·0,2м=1,05 м³

FА = 1000·10 ·1,05 м³=10500Н=

g=10 10,5 кН

FA- ?

Ответ: FА =10,5 кН

2. Вес стальной детали в воздухе равен 3 Н, а в воде 2,7 Н. Чему равна выталкивающая сила?

Дано: Решение:

P=3 H FА = Р – P1

P1=2,7 H FА = 3 H – 2,7 H = 0,3 H

FA - ?

Ответ: FА =0,3 H

Решают у доски.

1.

Рассматривается действие архимедовой силы на плиту.

От объема тела, погруженного в жидкость и от плотности жидкости.

2. Рассматривается архимедовой силы на деталь.

Сила тяжести.

Сила тяжести и сила Архимеда.

Сила тяжести направлена вниз, а сила Архимеда вверх.

Изменился на вес вытесненной деталью жидкости.

1.Какое явление рассматривается в задаче?

От чего зависит архимедова сила?

Запишем эту зависимость.

2.Что рассматривается в задаче?

Какая сила действует на деталь в воздухе? На любое тело?

Какие силы действуют на деталь, если погрузить ее в воду? Куда они направлены?

Как изменится вес детали при погружении ее в воду?

Подведение итогов. Домашнее задание.

11.22-11.23

Выставление и обоснование отметок. Запись домашнего задания.

Д/З: 50-51,это любопытно, упр. 26 №1,2,3

Записывают домашнее задание.

Рефлексия

11.24-11.25

Организуется беседа с целью осмысления участниками урока своих собственных действий в ходе урока.

1. Что нового вы для себя узнали на уроке?

2. Что вам было не понятно при изучении материала?

3. Понравился ли вам урок?

Принимают участие в беседе.