Урок по теме "Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Архимедова сила" (7 класс)

Тема

 Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила.

Цель

 Создать условия для осознания и осмысления блока новой учебной информации по теме " Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила.".

Задачи

Образовательная: способствовать формированию понятий: сила Архимеда, сформулировать закон Архимеда.

Развивающая: продолжить развитие умений работать с учебным текстом, проводить учебный эксперимент, выдвигать гипотезы, применять математический аппарат; развитие познавательного интереса к физике.

Воспитательная: формирование исторического взгляда на развитие физики как науки; способствовать формированию межличностного общения в процессе групповой работы.

Место урока в теме

урок 1 из 4 уроков, отведенных на изучение раздела "Сила Архимеда. Условия плавания тел".

УУД

·         Личностные УУД

·          Регулятивные УУД

·          Коммуникативные УУД

·         Познавательные УУД

Планируемые результаты

Предметные:

·         Знать  понятие выталкивающей силы; определить понятия: сила Архимеда, сформулировать закон Архимеда.

         Уметь применять закон Архимеда  при решении качественных и количественных задач

Личностные:  совершенствовать умение оценивать усваиваемое содержание, исходя из социальных и личностных ценностей с точки зрения нравственно-этических норм.

Метапредметные: совершенствовать смысловое чтение, перевод словесной информации в знаково-символьную форму, умение общаться, умение строить высказывание в устной форме, осуществлять рефлексию способов и условий действий.

Основные понятия

 Сила Архимеда,  закон Архимеда

Ресурсы:

 основные

 дополнительные

Доска, учебники, оборудование для учебного эксперимента: динамометр, набор грузов разной массы и одинакового объёма, стакан с чистой водой, стакан с солёной водой, пластилин, мультимедийное оборудование.

Презентация «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила.»

Формы урока

Ф - фронтальная, И – индивидуальная, П – парная, Г – групповая

Этап
урока

Методическая характеристика этапа: задачи, методы создания развивающей среды.

Деятельность
педагога

Деятельность
обучающихся, направленная на реализацию каждого компонента образовательной компетенции

Организационный момент

Время: 1 мин

Цель: Подготовка учащихся к работе на занятии. Формирование Познавательных,
Коммуникативных,
Регулятивных УУД.

Учитель приветствует класс.

Определяет готовность класса к учебным занятиям.

Концентрация внимания.

 Проверяют готовность рабочего места к учебному занятию.

Актуализация знаний

Время: 5 мин

Формирование личностных  УУД: действие нравственно-этического оценивания усваиваемого содержания, исходя из социальных ценностей.

Эпиграф на доске.

Мы обязаны Архимеду фундаментом учения о равновесии жидкостей.
Ж. Лагранж

На доске портрет Архимеда.

Учитель. Здравствуйте, ребята! Начинаем урок, сегодня мы с вами отправимся в Древнюю Грецию в 3 век до нашей эры.

 Именно в это время в Сиракузах, на острове Сицилия проживал величайший математик и физик древности - Архимед. Он прославился многочисленными научными трудами, главным образом в области геометрии и механики. В это время Сиракузами правил царь Гиерон. Он поручил Архимеду проверить честность мастера, изготовившего золотую корону. Хотя корона весила столько, сколько было отпущено на нее золота, царь заподозрил, что она изготовлена из сплава золота с другими, более дешевыми металлами. Архимеду было поручено узнать, не ломая короны, есть ли в ней примесь. И сегодня мы с вами должны решить эту задачу, последовательно воспроизвести рассуждения Архимеда. Начинаем рассуждать!

Начнём немного издалека.

1. Герой романа А.Р. Беляева «Человек -амфибия» рассказывает: «Дельфин на суше гораздо тяжелее, чем в воде. Вообще у вас все тяжелее. Даже собственное тело». Прав ли автор романа?

2.Собака легко перетаскивает утопающего в воде, однако на берегу не может сдвинуть его с места. Почему?

3.В Вологодской области есть, на первый взгляд, странное озеро. С незапамятных времен люди считали, что на дне его живет колдун, и боялись нарушать границы его владений. Однажды попытался крестьянин искупать свою лошадь в озере, а она не успела войти в него, как потеряла равновесие и упала, но не утонула, а всплыла. Да и другие предметы, брошенные в воду, не тонули, а поддерживались непонятной силой. Как же объяснить такое явление?

Такие водоемы встречаются и в других странах. Самый большой из них  Мертвое море. О нем сложились мрачные легенды. В одной из них говорится: «И вода, и земля здесь Богом прокляты».

 Слушают рассказ учителя.

Отвечают на вопросы учителя

Изучение нового материала

Время: 27 мин

Цель:  Создать условия для активной и продуктивной деятельности учащихся по  усвоению новых знаний.

Формирование  Регулятивных УУД: целеполагание, планирование,  Познавательных УУД: общеучебные, логические, действия постановки и решения проблем.

Активные действия учащихся с объемом изучения; максимальное использование самостоятельности в добывании знаний и овладении способами действий.

    Самостоятельная работа с учебником , учебный

эксперимент.

Практическое применение полученных знаний при решении физических качественных и количественных задач.

1.      Фронтальный эксперимент. (10 мин)

Учитель. (Демонстрация. Погружает мяч в воду и быстро убирает руку. Мяч «выпрыгивает» из воды) Почему мяч всплыл?

Учитель. Верно. Будем называть ее выталкивающей силой. Опустим в тот же аквариум металлический цилиндр. (Опыт демонстрируется) Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае?

Учитель. Хорошо. Давайте проведем еще один опыт. Проводится опыт по рис. Ребята анализируют данный опыт.

Учитель. А теперь сделайте вывод.

Учитель. Верно. Эта сила называется, архимедовой. Это тема нашего урока. Запишите тему в тетради. Впервые выталкивающую силу рассчитал Архимед, поэтому ее так и называют.

Именно с помощью данной силы Архимед решил задачу царя, а мы с вами попытаемся воспроизвести данное решение. Идея решения пришла к ученому однажды, когда он, находясь в бане, погрузился в наполненную водой ванну, его внезапно осенила мысль, давшая решение задачи. Ликующий и возбужденный своим открытием, Архимед воскликнул: «Эврика! Эврика!», что значит: «Нашел! Нашел!»

А нам с вами для начала нужно определить задачи на сегодняшний урок. И так, что бы вы хотели узнать о силе Архимеда?

А эти цели я поставила для себя перед началом урока. Как видите, наши цели опять практически полностью совпали. Приступим к их достижению!

А как вы считаете, как направлена архимедова сила?

Учитель. Чему равна архимедова сила? Можно ли её найти по результатам проведённого ранее опыта?

(Наводящие вопросы: Какую силу мы измеряем, подвешивая к динамометру груз? Куда направлена эта сила? Почему вес тела в воде оказался меньше? Как узнать, на сколько вес тела в воздухе больше, чем в жидкости? Как мы можем назвать эту разницу?)

Учитель. От чего зависит сила Архимеда?

(Учитель записывает гипотезы учащихся на доске)

А сейчас вы - исследователи, вы выясняете, от чего зависит архимедова сила, тем самым проверите свои гипотезы. Давайте сова обратимся к схеме процесса научного познания. У нас есть исходные данные, гипотезы вы тоже выдвинули. Осталось провести исследование. У каждой группы своя задача. Приступаем к работе. (Группам выдается оборудование.)

2.      Исследовательская работа. (10 мин)

Задание первой группе

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый, стальной и медный цилиндры одинакового объема, нить.

1.      Определите архимедовы силы, действующие на первое, второе и третье тело.

2.      Сравните плотность и массы тел и архимедовы силы, действующие на тела.

3.      Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела и от массы тела.

Вывод: Архимедова сила не зависит от плотности вещества из которого изготовлено тело и массы тела.

Задание второй группе

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема, но одинаковой массы (алюминиевый цилиндр и картофелина), динамометр, нить.

1.      Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел.

2.      Сравните эти силы.

3.      Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Вывод: Архимедова сила зависит от объема тела, чем больше объем тела погруженного в жидкость, тем больше архимедова сила.

Задание третьей группе

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, соленой водой алюминиевый цилиндр.

1.      Определите архимедовы силы, действующие на тело в воде, соленой воде.

2.      Чем отличаются эти жидкости?

3.      Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?

4.      Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

Вывод: Архимедова сила зависит от плотности жидкости, чем больше плотность жидкости, тем больше архимедова сила.

Задание четвертой группе.

Оборудование: тела разной формы (можно взять кусок пластилина и лепить из него тела разного обёма), сосуд с водой, нить, динамометр.

1.      Поочередно опуская каждое тело в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу, действующую на нее.

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

Вывод: Архимедова сила не зависит от формы тела, погруженного в жидкость или газ.

Учитель. Давайте подведём итоги исследовательской работы.

3.      Теория вопроса. (7 мин)

Теперь проверим правильность результатов наших экспериментов теоретическими рассуждениями, то есть выведем формулу для расчёта Архимедовой силы.

Нарисуйте тело, полностью погружённое  жидкость.

У вас получились разные тела. Для упрощения наших рассуждений мы возьмём тело в форме прямоугольного параллелепипеда.

Одинаковые ли давления оказывает вода на боковые грани тела? Почему?

Что мы можем сказать о силах давления на боковые грани тела?

Одинаковые ли давления оказывает вода на верхнюю и нижнюю грань тела? Почему? Какое давление больше?

По какой формуле можно рассчитать давление на высоте h1и  h2?

Вспомните формулу для расчёта давления тела на опору и выразите из неё силу.

Давайте объединим эти формулы и получим формулу для расчёта силы, действующей на верхнюю и нижнюю грань тела.

Если силы действуют на тело в противоположных направлениях, как найти равнодействующую силу?

Вычтем из большей силы меньшую. Какие ещё математические преобразования можно провести в этом выражении.

Чему равно произведение площади  прямоугольного параллелепипеда на его высоту?

Полученная нами формула – это и есть закон Архимеда. Сравним результаты нашей исследовательской работы и теоретических рассуждений.

Прочтите формулировку  этого закона в учебнике. Всё ли вам понятно?

Учитель. Если подобный опыт провести с газом, то он показал бы, что сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела

Ученик. На мяч подействовала сила со стороны воды.

Ученик. Так как тело утонуло, то выталкивающая сила на него не действует.

Ученик. На любое тело, погруженное в жидкость, действует сила, выталкивающая тело из жидкости.

Записывают в тетради тему урока. Совместно с учителем формируют цель урока.

Сравнивают цель свою и цель поставленную учителем.

Ученик. Сила, действующая на тело, находящееся в жидкости, направлена вверх.

Ученик. Из веса тела в воздухе нужно вычесть вес тела в жидкости.

Предлагают свои гипотезы.

Выполняют исследовательскую работу.

Результаты эксперимента фиксируют в дидактической карте урока.

.

.

Представители групп выступают с результатами эксперимента. Учащиеся по ходу заканчивают заполнение таблицы в дидактических листах.

Выполняют задания учителя.

Делают вывод  о справедливости результатов экспериментальной работы.

Ученик. Сила, выталкивающая целиком, погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела.

Работают с учебником. Работаем с формулой и формулировкой закона Архимеда.

Закрепление  нового материала

 Время: 5  мин

Цель: Создать условия для  усвоения новых знаний и способов действий на уровне применения в измененной ситуации.

Формирование  Коммуникативных УУД: планирование учебного сотрудничества со сверстниками, управление поведением партнера, умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли.

Учитель. А теперь давайте решим задачу, которую поставил перед Архимедом царь Гиерон.

Сначала Архимед вычислил выталкивающую силу.

Fа = Рв – Рж

Затем Архимед определил объем короны.

. Зная объем короны, он смог определить плотность короны, а по плотности ответить на вопрос царя: нет ли примесей дешевых металлов в золотой короне?

Учитель. Верно. Мы с вами решили задачу Архимеда. Легенда говорит, что плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота. Тем самым мастер был изобличен в обмане, а наука обогатилась замечательным открытием. Историки рассказывают, что задача о золотой короне побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел. Результатом этого было появление замечательного сочинения «О плавающих телах», которое дошло до нас.

В заключении урока попробуем провести ещё один эксперимент. Погружаем в воду три тела равного объёма: алюминиевое, деревянное и пенопластовое. Одинаковая ли сила Архимеда действует на эти тела? Почему же результат действия этой силы разный?

У нас снова возникла проблема. А это значит, что процесс научного познания продолжается. Попытайтесь дома найти ответы на вопросы, выдвинуть новые гипотезы. А проверим мы их на следующем уроке.

Наблюдают эксперимент. Отвечают на вопросы.

Рефлексия 
Время: 1 мин

Цель: Мобилизация учащихся на рефлексию своего поведения. Усвоение принципов саморегуляции и сотрудничества.

Формирование  Регулятивных УУД: коррекция, оценка,

Личностных УУД: действия смыслообразования.

Обсуждение урока, подведение итогов.

Задает вопросы:

Что вы узнали из сегодняшнего урока?

Какие, из полученных знаний, считаете наиболее важными?

В той атмосфере и обстановке, в которой мы сегодня работали, каждый из вас чувствовал себя по-разному. И сейчас мне бы хотелось, чтобы вы оценили, насколько внутренне комфортно ощущал себя на этом уроке каждый из вас.

На вашем оценочном листе, изображен сосуд с водой, нарисуйте в нем, пожалуйста, шарик на той глубине, которая соответствовала бы глубине вашего погружения в сегодняшний урок.

Учитель подводит итоги работы каждого ученика,  выставляет оценки,

дает оценку работе класса в целом и отдельным учащимся (активность, адекватность ответов, неординарность работы отдельных учащихся, прилежание, уровень самоорганизации)

Сообщает домашнее задание:

Общее:

Индивидуально:

 Обобщают полученные знания;

выделяют успешные этапы урока и этапы, которые вызвали затруднения.

Дают оценку своей деятельности на уроке.

Записывают домашнее задание в дневник.

Знакомятся с объемом домашнего задания.

Слушают комментарии учителя.  Задают вопросы по выполнению домашнего задания.