"Воздухоплавание" (физика, 7-й класс)
Тип урока: комбинированный.
Форма урока: Урок активной формы.(Физика в художественной литературе.)
Цели урока:
Образовательные – рассмотреть условия воздухоплавания
Развивающие – развивать логику, мышление, познавательный интерес, быстроту мышления.
Воспитательные – трудолюбие, стремление к достижению результата.
Задачи урока:
сформировать условия, необходимые для воздухоплавания,
раскрыть сущность понятия “подъемная сила”,
показать зависимость выталкивающей силы от высоты, опираясь на закон Архимеда и знания учащихся по теме “Атмосферное давление”.
Оборудование: доска, мел, рисунки с дирижаблями и воздушными шарами.
План урока:
1. Актуализация знаний
– мобилизующее начало урока
– проверка домашнего задания
а) викторина по литературным произведениям;
б) работа у доски по задаче и параграфу.
2.Формировани умений и навыков
– объяснение нового материала (беседа , основанная на отрывках из литературных произведений);
– работа в тетрадях.
3.Применение полученных знаний и умений на практике:
– постановка и решение проблемной задачи
– решение качественных задач
– творческое домашнее задание
– подведение итогов урока
– выставление оценок.
Ход урока:
1. Учитель сообщает цели и задачи урока.
Проверка домашнего задания:
Фронтальный опрос:
Послушайте внимательно отрывок из рассказа А. П. Чехова “Степь”.
“Егорушка… разбежался и полетел с полуторасаженной вышины. Описав в воздухе дугу, он упал в воду, глубоко погрузился, но дна не достал; какая–то сила , холодная, и приятная на ощупь, подхватила его и понесла обратно наверх. Он нырнул и … опять нырнул… Опять та же сила, не давая ему коснуться дна и побыть в прохладе, понесла его на вверх”.
О какой силе идет речь в этом отрывке?
Сформулируйте закон Архимеда.
Б.С. Житков. Под водой
Подводная лодка не может всплыть со дна залива. “Лейтенант вздрогнул. Минер вопросительно на него взглянул.
– Сели на мель? Так ведь ?– спросил он лейтенанта.
Рули были поставлены на подъем, винт работал, приборы показывали, что лодка на той же глубине. Лейтенант вспомнил, что в порту глинистое, липкое дно”.
Почему подводной лодке иногда бывает трудно оторваться от глинистого дна? Всегда ли на тело, погруженное в жидкость, действует Архимедова сила?
(Между дном и лодкой нет воды, поэтому в этом случае Архимедова сила не действует).
А.Р.Беляев. Мертвая голова.
Для своего спасения во время наводнения герой рассказа решил сделать плот из железного дерева.(Железное дерево–вид южного дерева с твердой и прочной древесиной).
“…Плот по– прежнему покоился на дне.
– Но в чем же дело, черт возьми – раздраженно крикнул Морель. Он взял валявшийся на берегу кусок железного дерева, из которого был сделан плот, бросил в воду и тотчас воскликнул:
– Есть ли еще на свете такой осел, как я?…
Тяжелый урок! Опустив голову, Морель смотрел на кипевшую реку, в водах которой было погребено столько усилий и труда”.
Почему плот не всплыл?
(Железное дерево имеет плотность больше, чем вода)
По желанию один учащийся выполняет домашнюю задачу у доски (стр. 146 № 116) , другой рассказывает параграф 50, класс следит за ответом, после этого дается рецензия на ответ. Учащиеся, отвечавшие у доски, задают друг другу дополнительные вопросы, после этого их ответы оцениваются.
2. Все мы любим цирковые представления, летом посещаем зоопарки, и не раз вы сами или ваши родители покупали вам забавные воздушные шарики, которые нужно крепко держать на нитке, потому что они так и рвутся вверх.
Какое условие необходимо, чтобы шар поднимался в воздух?(Его нужно наполнить газом, имеющим плотность меньше, чем плотность воздуха)
Правильно, это может быть, например, водород, гелий или нагретый воздух.
Первые воздушные шары, используемые людьми для воздухоплавания, наполняли нагретым воздухом, их сейчас применяют в научных экспедициях, для фотографирования поверхности земли и т.д. В них можно регулировать выталкивающую силу при помощи газовой горелки, которая находится под отверстием, находящимся в нижней части шара.
Вопрос: Какой результат это даст? (Шар может подниматься вверх, если выталкивающая сила больше силы тяжести, может повиснуть в воздухе, если они равны, и снижаться, если выталкивающая сила меньше силы тяжести).
Шар не только может сам подниматься в воздухе, но может поднять и некоторый груз.
Представим, например, что в воздух запущен шар объемом 50 м, заполнен водородом.
Как рассчитать вес такого шара?
P= mg=p V g; т.е. P=0,09 кг\м3 * 50 м3*9,8 Н\кг = 44,1 Н.
А как рассчитать выталкивающую силу?
Правильно, выталкивающая сила действующая на этот шар в воздухе, равна весу воздуха объемом 50м3, т.е.:
F= p g V, F= 9,8 Н\кг * 50 м3 * 1,3 кг\м3 = 637 Н
Значение какой силы больше? О чем это говорит?
Так вот, разность значений выталкивающей силы и веса покажет вес груза, который может поднять шар. Это и есть его подъемная сила. В нашем случае ее значение равно: F=637 Н–44,1 Н=592,9 Н.
Несмотря на то, что водород самый легкий газ, чаще всего используют гелий, так как он не горит, в отличие от водорода, а следовательно безопаснее.
Записывают данный пример в тетрадь.
А теперь я вам прочитаю отрывок популярного фантастического рассказа Г.Уэллса “Правда о Пайкрафте”.
Смешной толстяк Пайкрафт, страстно желая избавиться от лишнего веса, выпил волшебное снадобье и полностью потерял вес, в самом буквальном смысле! Целыми днями летал он под потолком собственного кабинета, не выходя на улицу, дабы не упорхнуть ввысь, подобно воздушному шару.
Учитель: Прежде, чем я поведаю вам о дальнейших действиях героя, я задам вам вопрос, который у меня возник.
Какие силы действуют на нашего героя? (Сила тяжести, сила Архимеда) Изменились ли после выпитого снадобья данные силы, а если изменились то как? (Сила тяжести без изменения, сила Архимеда должна быть больше силы тяжести).
Послушайте продолжение рассказа: Он летал по своей комнате до тех пор, пока Пайкрафту не посоветовали заказать себе специальный костюм со свинцовыми прокладками. В таком костюме, в тяжелых свинцовых башмаках и с полным портфелем свинца в руках он, наконец, получил возможность вновь ходить по улицам, как все люди.
Учитель: Вам предстоит доказать мне , что “летучесть” Пайкрафта и вызванные ею проблемы сильно преувеличены автором.
3. Благодаря приобретенным знаниям на этом и предыдущих уроках, мы без труда уличим автора в фантазерстве. Решим эту задачу, учитывая, что масса толстяка была 100 кг, т.к. плотность человека близка к плотности воды , то p=1000 кг\м3, тогда объем (V=m\p ) V=0,1 м3. p = 1,3 кг\м 3 .
Давайте разберемся: значение какой силы нам необходимо найти, чтобы доказать преувеличения автора? (Эта сила является разностью между силой Архимеда и весом.) Учитель оформляет решение на доске, класс комментирует.
Сомнительно, конечно, чтобы Уэлло не заметил этого, когда писал свой рассказ. Скорее всего, он рассчитывал на то, что мы, читая описываемые приключения, не заметим допущенных преувеличений.
Учитель: А я вам предлагаю следующий отрывок из литературного произведения:
Л.Н.Толстой. Рассказ аэронавта.
Герой рассказа поднялся в воздух на воздушном шаре.
“Я посмотрел на барометр. Теперь я уже был на пять верст над землею и чувствовал, что мне воздуха мало, и я стал часто дышать. Я потянул за веревку, чтобы выпустить газ и спускаться, но ослабел ли я, или сломалось что – нибудь, – клапан не открывался…”Если я не остановлю шар,– подумал я,–то он лопнет, и я пропал”. …Я изо всех сил ухватился за веревку и потянул. Слава Богу, – клапан открылся, засвистало что–то”.
Вопросы:
1. Что измеряют барометром? (Атмосферное давление)
2. Почему герою стало трудно мало воздуха?(Плотность воздуха с высотой уменьшается, т.к. чем выше от поверхности Земли слой воздуха, тем слабее он сжат).
3. Почему воздушный шар , поднявшись высоко, может лопнуть?(На каждые 12 метров подъема давление уменьшается в среднем на 1 мм.рт.ст.или 133 гПа, внутри шара давление остается прежним, получается, что давление газа изнутри может сильно превысить атмосферное давление, и шар лопнет).
Каждый из нас смотрел различные приключенческие фильмы и видел, что воздушный шар в определенный момент может терять высоту, и герои для того, чтобы шар поднялся выше, сбрасывают специально для этой цели балласт(высыпают песок из мешков).
Почему шар может терять высоту?(По мере поднятия шара из–за уменьшения плотности воздуха, уменьшается и Архимедова сила, для уменьшения силы тяжести сбрасывают груз).
Учитель: Совершенно верно, в конце концов, шар достигает своей предельной высоты, и при помощи специального клапана выпускают воздух, как наш герой из предыдущего рассказа.
На следующий урок вы можете приготовить любые сообщения из истории развития воздухоплавания или найти отрывок из любого литературного произведения, связанного с воздухоплаванием, (уметь объяснить описываемое явление) и подготовить вопросы для класса по данной теме. Кроме этого параграф 52 , № 119, стр. 147 письменно.
Подводятся итоги урока, выставляются оценки за работу на уроке.
