Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Тема: «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело»

Цель: Формирование знаний у учащихся о Архимедовой силы.

Задачи :

1.Обучающая : формировать понятие об архимедовой силе, учить выводу правила для вычисления архимедовой силы.

2.Развивающая : развивать научность мышления, умение анализировать, сравнивать, выделять главное, применять знания при решении задач.

3.Воспитывающая : формировать научное мировоззрение у учащихся путём изучения закономерностей протекания физических процессов, необходимых для успешного усвоения последующих тем курса физики, воспитание самостоятельности, добросовестного отношения к учебному труду.

Вид урока : комбинорованный.

Прогнозируемый результат: знать в полном объёме теоретический материал по данной теме, уметь классифицировать полученные знания в единую сиситему, осознанно применять полученные знания на практике.

Оборудование : интерактивная доска, компьютеры, набор для изучения архимедовой силы, динамометры, бланки с алгоритмом действий при выполнении экспериментальной работы.

План урока.

I . Организационный момент.-2мин

II . Повторение пройденного материала (мини тест).-5мин

III . Изучение нового материала.

1.Презентация новой темы

2.Задание практического характера (экспериментальная работа).-15мин

МИНУТКА ОТДЫХА

3. Теоретическое доказательство существования выталкивающейсилы - 10 мин.

4.Закрепление знаний.

IV .Домашнее задание.-1мин

V .Подведение итогов урока.-4мин

Ход урока.

I .Организационный момент.

II .Повторение пройденного материала.

Мини тест.

На интерактивной доске задания мини теста по теме «Закон Паскаля. Давление жидкости»

Задание: выполнить тест (СЛАЙД 1).

Проверка теста с самостоятельным выставлением оценки. На интерактивной доске ответы к тесту (СЛАЙД 2)

Код правильных ответов

1 Вариант: 2 Вариант:

Учитель: Поднимите руки, кто выполнил тест без единой ошибки?

Кто выполнил тест с одной ошибкой?

Кто выполнил тест, сделав 4 ошибки?

III . Изучение нового материала.

Учитель: Мы с вами говорили о давлении жидкости, о передаче давления в жидкостях и газах. Сегодня мы продолжим разговор о дейстии жидкости и газов.

Фронтальная экспериментальная работа. (СЛАЙД 3)

У вас на столах есть динамометр, тело (металлический цилиндр), стакан с водой. Определите вес тела в воздухе и жидкости. Сравните полученные данные.

Какой вывод можно сделать по результатам эксперимента?

Вес тела в воде меньше, чем в водухе.

Вот по этой причине мы можем в воде свободно поднять те предметы. которые с трудом поднимаем в воздухе. Так какое же дейтвие оказывает жидкость на погруженное в неё тело? Именно это мы и попытаемся выяснить на уроке, тема которого звучит так «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело». (СЛАЙД 4).

А какие же цели мы можем поставить перед собой на этом уроке?

Как направлена эта сила?

От чего она зависит?

ОПЫТ: С теннисным шариком.

Шарик погружен в воду. Что с ним произойдёт если отпустить шарик? Следовательно со стороны воды на шарик действовала какая-то сила? Как мы можем назвать её? (Выталкивающая сила)

Каково её направление? (вверх)

В тетрадь записать: выталкивающая сила всегда направлена вверх (против какой силы?) против силы тяжести. (СЛАЙД 5)

Попробуем выяснить от чего зависит выталкивающая сила?( СЛАЙД 6)

Экспериментальная работа.

Перед вами на столах находятся приборы и листы с алгоритмом действий при выполнении работы. Вам необходимо по этому алгоритму выполнить работу и сделать вывод.

Выясните, зависти ли выталкивающая сила от объёма тела.

Указание.

Определите вес тел в воздухе.

Измерьте выталкивающую силупогрузив в воду сначало тело большего объёма, а затем - тело меньшего объёма.

Выясните, зависти ли выталкивающая сила от плотности жидкости, в которую погружают тело.

Указание.

Погрузите одно и то же тело сначала в воду, а затем – в раствор соли и измерьте выталкивающую силу в обоих случаях.

Ответьте на вопрос: «В каком случае выталкивающая сила оказалась больше?»

Сделайте вывод: «Зависит ли выталкивающая сила от объёма тела».

3. Выясните, зависти ли выталкивающая сила от рода вещества, погружаенного в жидкость тела.

Указание.

Определите вес тела в воздухе.

Измерьте выталкивающую силу, погрузив в воду сначало тело большей плотности, а затем - тело меньшей плотности.

Сравните выталкивающие силы, действующие на тела и сделайте вывод: «Зависит ли выталкивающая сила от плотности тела».

Опрос по экспериментальной работе. Выводы по каждому заданию

и общий. Вывод на экран (СЛАЙД 6) Записать в тетрадях.

ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ СИЛА

Учитель: Мы с вами достаточно хорошо и плодотворно потрудились, следовательно нам нужен небольшой отдых.

3.ФИЗКУЛЬТМИНУТКА. (СЛАЙД 7)

Теоретическое доказательство существования выталкивающейсилы

Учитель: Экспериментально мы доказали существование вталкивающей силы и даже выяснили от чего она зависти. Теперь выведем формулу для расчёта выталкивающей силы. (СЛАЙД 8)

На экране рисунок тела, погруженного в воду.

Учитель: Чтобы было легче рассуждать выберем тело в виде паррлалилепипеда с основаниями, параллельными поверхности жидкости.

Рассмотрим силы, действующие на грани тела. На боковые грани тела, погрженного в жидкость действуют равные силы. Почему эти силы равные и уравновешивают друг друга?

На нипжнюю и верхнюю грани тоже действуют силы, но они не равны между собой, т.к. высота столба жидкости, действующая на нижнюю и верхнюю

грани разные

НА ДОСКЕ: р 1 =F 1 /S р 2 =F 2 /S = F 1 = р 1 S F 2 = р 2 S
р 1 = ρgh 1 р 2 = ρgh 2

F выт = F 2 – F 1 = р 2 S - р 1 S = Sρgh 2 - Sρgh 1 = ρgV 2 - ρgV 1 = ρgV, где V- объём параллилепипеда, а ρ – плотность жидкости

Т.е. F выт = ρ ж gV

ρ ж g =m = F выт = mV = Р ж , где Р ж – вес жидкости в объёме погруженного тела.

(СЛАЙД 9) Выталкивающая сила равна весу жидкости в объёме погруженного в неё тела. – в тетрадь

Действие жидкости на погруженное в жидкость тело подробно исследовал древнегреческий учный Архимед. В его честь исследованную нами силу назвали архимедовой силой (F а ). (СЛАЙД 10 о Архимеде).

Жидкости на тело давят,
Вверх его все поднимают,
При этом силу создают,
Что Архимедовой зовут!
Ее считать умеем мы:
Надо знать лишь вес воды,
Что то тело вытесняет -
Все закон нам объясняет.
Открыл его великий грек.
Ему имя - Архимед!

Повторим от каких величин она зависит.

Учитель: На тело находящееся в газе тоже действует выталкивающая (архимедова сила), которая равна весу газа в объёме этого тела, и которая тоже завист от плотности газа и объёма тела.

Может кто- то может привести примеры проявления силы Аархимеда в жизни (мыльные пузыри, воздушные шары) (СЛАЙД 11 – записать в тетрадь) Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу и равна весу жидкости или газа, взятого в объёме этого тела.

Ребята, давайте вернёмся к целям, которые мы поставили пред собой вначале урока.

Выяснить какая сила действует со стороны жидкости на погруженное в неё тело?

Как направлена эта сила?

От чего она зависит?

Скажите мы достигли поставленных перед собой целей?

ОСТАЛОСЬ ТОЛЬКО ПРИМЕНИТЬ ЗНАНИЯ НА ПРАКТИКЕ.

Вопросы со СЛАЙДА 12:

В какой воде легче плавать - в морской или речной? Почему?

Сжимая плавательный пузырь, рыба может подниматься или опускаться в воде. Как это можно объяснить?

Алюминиевый и медный бруски имеют одинаковые массы. Какой из них легче поднять в воде?

Ребята, наш урок подходит к концу.

Если вы поняли тему и у вас не осталось вопросов, то поднимите точку, если осталось что – то непонятно – знак вопроса.

Учитель: Запишите домашнее задание (СЛАЙД 13 ) §48 вопросы.

Желающие могут сделать небольшое сообщение и презентацию о Архимеде; о плавании судов и воздухоплавании.

ОЦЕНКИ с коментарием

469. Почему металлический корабль плавает в воде, а металлический гвоздь тонет?
Вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равна весу судна в воздухе или силе тяжести, действующей на судно.

470. Как изменяется положение ватерлинии судна при его загрузке?
Ватерлиния приблизится к воде поскольку вес судна увеличился.

471. Как изменится осадка судна при переходе из реки в море?
Ватерлиния поднимется над поверхностью воды поскольку плотность морской воды выше, чем пресной.

472. В склянку налили ртуть, воду и керосин. Как расположатся в склянке эти жидкости?
По мере уменьшения плотностей: ртуть-вода-керосин.

473. В банку с ртутью уронили железную шайбу. Потонет шайба или будет плавать на ртути?
Не потонет, т.к. плотность железа меньше плотности ртути.

474. На рисунке 64 изображен деревянный брусок, плавающий в двух разных жидкостях. В каком случае жидкость имеет большую плотность? Одинакова ли сила тяжести, действующая на брусок? В каком случае архимедова сила больше?

Плотность жидкости б) больше, поскольку сила Архимеда, действующая на тело больше.

475. Поплавок со свинцовым грузилом внизу опускают сначала в воду, потом в масло. В обоих случаях поплавок плавает. В какую жидкость он погружается глубже?
В масло поплавок погрузится глубже, поскольку его плотность меньше плотности воды.

476. Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости (рис. 65).

477. Какие силы действуют на тело, когда оно всплывает на поверхность жидкости (рис. 66)? Покажите их стрелками в масштабе.

478. Изобразите стрелками силы, действующие на тело, когда оно тонет (рис. 67).

479. На одну сторону коромысла весов подвесили свинцовый свиток, на другую – кусок стекла равной массы. Сохранится ли равновесие, если и свинец и стекло целиком опустить в воду? Если нет, то какое плечо перетянет?
Равновесие не сохранится. Плечо с телом меньшего объема, т.е. со свинцом перетянет, т.к. сила Архимеда действующая на него будет меньше.

480. К коромыслу весов с двух сторон подвесили два одинаковых латунных грузика по 2 г и опустили один грузик в воду, а другой – в спирт. Какой грузик перетянет?
Грузик опущенный в жидкость с меньшей плотностью (т.е. спирт) перетянет.

481. На электронные весы поставили рядом банку с водой и деревянный брусок. Изменится ли показание весов, если брусок поместить в банку с водой, где он будет плавать?
Показания весов уменьшатся, т.к. на брусок будет действовать сила Архимеда.

482. Благодаря какому физическому закону рыбы могут, сжимая плавательный пузырь, подниматься и опускаться в воде?
Благодаря закону Архимеда.

483. На груди и спине водолаза помещают тяжелые свинцовые пластинки, подошвы башмаков также делают свинцовыми. Для чего это делается?
Чтобы вес водолаза был больше силы Архимеда действующей на него.

484. Пустая, плотно закрытая металлическая банка, почти целиком погружаясь в воду, в холодной воде плавает, а если воду нагреть, то она тонет. Чем объясняется это интересное явление?
Плотность нагретой воды уменьшается, следовательно и уменьшается сила Архимеда, действующая на банку.

485. Мраморный шар объемом 20 см3 уронили в реку. В какой силой он выталкивается из воды?

486. С какой силой выталкивается керосином кусок стекла объемом 10 см3 ?

487. Каков объем погруженного тела, если оно выталкивается водой с силой в 50 Н?

488. Какой объем воды вытесняет корабль, если на него действует выталкивающая сила 200 000 кН?

489. С какой силой человек будет выталкиваться из морской воды, если в пресной воде на него действует выталкивающая сила, равная 686 Н?

490. Определите вес в пресной воде 1 см3 меди.

491. Каков вес железа объемом 1 см3 в чистой воде?

492. Определите, сколько весит в воде стеклянный кубик объемом 1 см3 .

493. Пустой металлический шар весом 3 Н (в воздухе) и объемом 1200 см3 удерживают под водой. Останется ли шар под водой, если его отпустить? Какой величины требуется сила, чтобы удержать его под водой?

494. Кусок гранита объемом 5,5 дм3 и массой 15 кг целиком погружен в пруд. Какую силу необходимо приложить, чтобы держать его в воде?

495. Глыба мрамора объемом 1 м3 лежит на дне реки. Какую силу необходимо приложить, чтобы приподнять ее в воде? Каков ее вес в воздухе?

496. Каков вес в речной воде мраморной плиты, вес которой в воздухе 260 Н?

497. Какое натяжение испытывает трос при подъеме со дна озера гранитной плиты объемом 2 м3 ?

498. Колодезное железное ведро массой 1,56 кг и объемом 12 л опускают в колодец. Какую силу нужно приложить, чтобы поднять полное ведро в воде? Над водой? Трение не учитывать.

499. Какова плотность предмета, если его вес в воздухе 100 Н, а в пресной воде 60 Н?

500. Стеклянная пробка весит в воздухе 0,5 Н, в воде 0,32 Н, в спирте 0,35 Н. Какова плотность стекла? Какова плотность спирта?

501. Вес мраморной фигурки в воздухе 0,686 Н, а в пресной воде 0,372 Н. Определите плотность фигурки.

502. Гирька массой 100 г в пресной воде весит 0,588 Н, а в неизвестной жидкости 0,666 Н. Какова плотность неизвестной жидкости? Что это за жидкость?

503. Найдите плотность спирта, если кусок стекла весит в спирте 0,25 Н, в воздухе 0,36 Н, в воде 0,22 Н.

504. Стеклянная пластинка при погружении в чистую воду стала легче на 49 мН, а при погружении в керосин – на 39 мН. Какова плотность керосина?

505. Плот площадью 600 м2 после загрузки осел на 30 см. Найдите массу груза, помещенного на плот.

506. На паром длиной 5 м и шириной в 4 м заехал грузовик, в результате чего паром погрузился в воду на 5 см. Какова масса грузовика?

507. Найдите массу воды, вытесненной кораблем водоизмещением 50 000 т.
Масса воды равна водоизмещению, т.е. 50 000 т.

508. Прямоугольный паром длиной 10 м и шириной 4 м при загрузке осел на 75 см. Найдите массу груза.

509. Масса танка-амфибии около 2 т. Каков должен быть объем погруженной в воду части танка, чтобы танк мог плавать в воде?

510. Брусок из пробкового дерева, плотность которого 25 г/ см3 , плавает в пресной воде. Какая часть бруска погружена в воду?

511. По реке плывет бревно. Какая его часть погружена в воду, если плотность дерева 0,5 г/см3 ?

512. Что больше: подводная или надводная часть льдины, если плотность льда 0,9 г/ см3 ?

513. Глубина лужицы 2 см. Будет ли плавать в этой воде сосновый кубик, сторона которого равна 7 см? Будет ли плавать в этой лужице дощечка, массой равная кубику, толщиной 2 см?

514. Какую массу груза удержит в речной воде пробковый спасательный круг массой 12 кг?

515. Почему ребенок массой 30 кг свободно держится на воде в надувных нарукавниках, объем которых всего лишь 1,5 дм3 ?

516. Круглая железная дробинка массой 11,7 г соединена с пенопластовым кубиком массой 1,2 г. Всю систему полностью погрузили в воду. Общий вес в воде 6,4 ·10-2 Н. Какова плотность пенопласта?

517. Кусок воска весит в воздухе 882 мН. Воском облепили шарик и погрузили в воду. Вес всей системы в воде 98 мН. Определите плотность воска, если вес шарика в воде 196 мН.

518. К куску парафиновой свечи массой 4,9 г привязали шайбу, которая весит в воде 98 нМ. Общий вес плотностью погруженной в воду системы 78,4 мН. Найдите плотность парафина.

519. С какой выталкивающей силой действует воздух на тело объемом в 1 м3 при 0°С и нормальном атмосферном давлении?

523. В 1933 г. был построен дирижабль В-3, имеющий объем 6800 м3 . Какова подъемная сила этого дирижабля, если его наполняли водородом?

524. Один из первых конструкторов управляемого аэростата Сантос Дюмон построил шал объемом в 113 м3 и массой со всем оборудованием 27,5 кг. Шар был наполнен водородом. Мог ли на таком шаре подняться Сантос Дюмон, если его масса была равна 52 кг?

525. Может ли наполненный водородом воздушный шар объемом 1500 м3 поднять трех пассажиров массой по 60 кг каждый, если оболочка шара и гондола вместе имеют массу 250 кг?

526. В 1931 г. профессор Пикар на специально построенном аэростате поднялся на высоту 16 км. На этой высоте барометр показал давление 76 мм. рт. ст. Гондола аэростата, где помещался Пикар, была сделана из дюралюминия и плотно закрыта. Давление внутри гондолы все время оставалось равным 1 атмосфере (1 атм=760 мм.рт.ст.=1013 гПа.) Вычислите давление на 1 см2 стенки гондолы изнутри и снаружи.

§ 50. Действие жидкости и газа на погруженное в них тело — Физика 7 класс (Перышкин)

Краткое описание:

Когда вы летом купались, то должно быть, замечали, что в воде все тела становятся легче. Там даже можно легко поднять приятеля. Который на воздухе, на суше очень тяжел. Отчего это так? Конечно, всё объясняется действием жидкости, воды, на погруженное в неё тело, давлением воды.
Вода, окружая тело со всех сторон, производит на него со всех сторон давление. Но давление не везде одинаковое. Снизу оно больше, чем сверху. Почему? Да потому что снизу глубина больше. Ведь, как вы знаете, давление жидкости зависит от глубины. А что будет с телом, если давление на него снизу больше, чем сверху? Правильно, его будет выталкивать вверх. Получается, что в жидкости на тело действует сила, выталкивающая его из жидкости. Она так и называется – выталкивающая сила. А удастся ли телу при этом всплыть или оно потонет – это зависит ещё и от второй силы, силы тяжести, которая тянет тело вниз.
Выталкивающая сила действует на тела не только в жидкостях, но и в газах. И об этом вы прочитаете в параграфе пятьдесят.

Из повседневной жизни известно, что вес тела уменьшается, если погрузить его в воду. На этом явлении основано, например, плавание судов.

Воздушные шары поднимаются в воздух из-за существования некоторой силы, направленной противоположно силе тяжести. Силу, с которой жидкость или газ действуют на погружённое в них тело, называют также силой Архимеда . Рассмотрим природу этой силы.

Как известно, жидкость (или газ) оказывает некоторое давление на каждую точку поверхности тела, погружённого в неё. Но чем ниже точка, тем большее давление оказывается на неё.

Следовательно, на нижние грани тела оказывается большее давление, чем на верхние. Значит, сила, действующая на тело снизу, больше силы, действующей на него сверху.

Значит, жидкость (или газ) действует на погружённое в неё тело с некоторой силой, направленной вверх. Отметим, что если нижняя поверхность тела плотно прилегает к дну сосуда с жидкостью, то жидкость действует на тело с силой, направленной вниз, так как тогда она будет давить только на верхнюю часть тела, не проникая под нижнюю. Тогда сила Архимеда отсутствует.

Величина силы Архимеды, действующей на тело

Рассмотрим величину силы Архимеда, действующей на тело, погружённое в жидкость или газ. Заменим (мысленно) тело жидкостью (или газом) в объёме этого тела. Очевидно, этот объём находится в покое относительно окружающей жидкости (или газа).

Получается, что сила Архимеда, действующая на данный объём, равна силе тяжести по модулю и противоположна по направлению.

Отсюда вывод: сила Архимеда, действующая на тело, погружённое в жидкость или газ, по модулю равна весу жидкости или газа в объёме этого тела, и противоположна по направлению, т.е. её можно рассчитать по формуле p*g*V, где р – плотность жидкости или газа, g – ускорение свободного падения, V– объём тела.

Для газа это, правда, не всегда верно, т.к. его плотность на разных высотах разная. Из этой формулы вытекает, что если средняя плотность тела больше плотности жидкости (или газа), в которую погружено тело, то вес тела больше веса жидкости в его объёме, и тело тонет

Если средняя плотность тела равна плотности жидкости или газа, тело находится в покое в толще жидкости или газа, не всплывает и не тонет, т.к. сила Архимеда уравновешивается силой тяжести, действующей на тело; если же средняя плотность тела меньше плотности жидкости или газа, тело плавает.

Пример задачи

Рассмотрим пример. Алюминиевый цилиндр имеет в воздухе вес 54 Н, а в некоторой жидкости – 40 Н. Определите плотность жидкости.

Решение. Найдём объём цилиндра: V=P/g/p, где V – объём, P - вес тела, p1 – плотность тела, т.е. V=54 Н: 10 Н/кг: 2700 кг/м3 = 0,002 м3

Найдём силу Архимеда, равную разности весов в воздухе и в воде.