Урок физики в 7 классе по теме «Условия плавания тел или «спасение утопающей картофелины»

Урок физики в 7 классе по теме «Условия плавания тел или «спасение утопающей картофелины»

Исполнитель: учитель физики ,

Урок изучения нового. Это: комбинированный урок с постановкой проблемы в начале урока, исследовательской работой в группах. Имеет целью изучение и первичное закрепление новых знаний, умений самостоятельно применять знания в комплексе, в новых условиях. Ученик на уроке ставит и решает проблемы в диалоге с учителем.

Цели урока: формировать умения анализировать, обобщать, делать выводы.

Задачи:

-обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жид­кости, выяснить природу выталкивающей силы

-установить, от каких факторов зависит, а от каких — не зависит выталкивающая сила; выяснить условия плавания тел в зависимости от плотностей тела и жидкости.

Оборудование:

1. Аквариум, картофелина средних размеров, пакет поваренной соли.

2. Небольшие тела различной плотности - металличес­кий, деревянный и пенопластовый шарики; сосуд с водой; динамометр; штатив; набор грузов.

Демонстрации:

1. Опыт с картофелиной.

2. Опыт с плавающими телами различной плотности;

3. Опыт по рисунку 137 учебника.

4.Закрепление. Работа с презентацией «Плавание судов.

Воздухоплавание» 1 слайд.

№	Этапы комбинированного урока	Время
0	Организация начала урока	1 мин.
1	Подготовка к усвоению нового учебного материала, постановка проблемы Выдвижение и обсуждение гипотез. «Открытие новых знаний». Формулирование выводов.	5 4
2	Первичная проверка понимания учащимися нового материала при демонстрации опытов	3
3	Изучение нового материала	7
4	Закрепление новых знаний. Опыты по определению F Архимеда. Работа в группах. Работа с презентацией «Плавание судов. Воздухоплавание»	3 7 3
5	Подведение итогов урока. Рефлексия.	4
6	Информация о домашнем задании, инструкция о его выполнении.	3

КОНСТРУКТ УРОКА

Этапы урока	Деятельность учителя	Методы, технологии, средства	Деятельность учащихся	УУД
Организац.	Обеспечивает благоприятный настрой		Настраиваются на работу.	Личностные: интерес к учебе. Коммуникативныеконтролирует и оценивает свою готовность к уроку
Проверка домашнего задания	1.На предыдущих уроках мы познакомились с действием жидкости на тела, погруженные в неё. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость? 2. Как направлена эта сила? 3. От чего зависит архимедова сила? 4.А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила? 5. Какими способами можно на опыте определить архимедову силу?	Проблемно-диалоговое обучение	1.Архимедова сила 2.Она направлена вертикально вверх 3. Архимедова сила зависит от объёма тела и от плотности жидкости 4.Для подсчета архимедовой силы надо использовать формулу F A = ρжg V, где V - объём той части тела, которая погружена в жидкость 5. Можно взвесить жидкость вытесненную телом, её вес и будет равен архимедовой силе. Найти разность показаний динамометра при взвешивании тела в воздухе и в жидкости, эта разность тоже равна архимедовой силе. Можно определить объём тела с помощью линейки или мензурки. Зная плотность жидкости, объём тела можно вычислить по формуле F A = ρжg V	Комуникативные: вступает в учебный диалог, овладевает монологической и диалогической формами речи Познавательные: умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной форме;
Изучение нового материала (Проведение исслед. эксперимента)	Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опыта. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним и выясним условия плавания тел. Откройте учебники на странице 50-51, где помещены таблицы плотностей различных веществ. Они вам пригодятся во время работы (на выполнение работы 15 минут). Внимательно прочитайте свои задания, постарайтесь не отвлекаться во время работы. Все результаты записывайте в тетрадь. Если у кого-нибудь возникнут вопросы, поднимите руку. (Ребята получили карточки с заданиями и оборудование для выполнения. Варианты заданий неодинаковы по уровню трудности: первое – простое, шестое – сложное)	Метод исследования	1 вариант: пронаблюдать, какие из предложенных тел тонут и какие плавают в воде; найти в таблице учебника плотности соответствующих веществ и сравнить с плотностью воды. Результаты оформить в виде таблицы ρ жид ρ вещ Тонет или нет 2 вариант: сравнить глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров выяснить отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке. 3 вариант: сравнить архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести каждой пробирки; сделать вывод на основании результатов опытов. 4 вариант: заставить картофелину плавать в воде. Объяснить результаты опыта. 5 вариант: добиться, чтобы кусок пластилина плавал в воде. Пояснить результат опыта. 6 вариант: выяснить, изменится ли глубина погружения пробирки в воду, если: а) пластилин положить внутрь пробирки; б) прикрепить его ко дну пробирки снаружи.	Коммуникативные: участвовать в коллективном обсуждении проблем; интегрироваться в группу сверстников; продуктивно взаимодействовать и сотрудничать со сверстниками и взрослыми. Познавательные: самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели Выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий;
Обсуждение результатов экспериментов	Заканчиваем работу, приборы отодвигаем на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие тонут (отвечают – 1 вариант). Вывод записать на доске (поделить страничку на 2 столбика) - Что произойдет с телом, если плотности жидкости и вещества будут равны? Этот вопрос мы пока оставим открытым, а несколько позже вернемся к нему. Посмотрим, как ведут себя тела, плавающие на поверхности жидкости. Плавание тел из дерева и пенопласта в одной и той же жидкости. Что заметили учащиеся при выполнении 2 задания. Что они заметили?	Исследовательская деятельность	Представление результатов экспериментов классу - Отвечают ребята выполняющие задание 1 варианта, делают вывод: 1.  Если ρ вещ ˃ ρ жид, то тела тонут; 2.  Если ρ вещ < ρ жид, то тела всплывают на поверхность жидкости 3.  Если ρ вещ = ρ жид - Плавание тел из дерева и пенопласта в жидкости. Глубина погружения разная, пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду.	Познавательные: Контроль и оценка процесса и результатов деятельности; установление причинно-следственных связей; Коммуникативные: участвовать в коллективном обсуждении проблем
Обсуждение результатов экспериментов	- Что можно сказать о погружении деревянного бруска плавающего на поверхности воды и масла? - Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела. Запишем вывод. Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину и пластилин. Посмотрим опыт. Бросим эти тела в воду. Что вы наблюдаете? - А вот у ребят выполняющих задание 4, картофелина плавает. В чём же дело? - Что же произошло? - Правильно. А у ребят выполнявших задание 5 соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?		- В масле глубже брусок погружался, чем в воде. - Глубина погружения тела зависит от плотности жидкости и плотности тела. - Чтобы заставить картофелину плавать, насыпали больше соли. - плотность соленой воды стала больше, и сила Архимеда стала больше. Если ρ вещ = ρ жид, , то тело будет плавать внутри жидкости - Сделали лодочку, объём у неё больше, поэтому она плавает (объём лодочки больше объёма пластилина (комочка)	Познавательные: Контроль и оценка процесса и результатов деятельности; установление причинно-следственных связей; Коммуникативные: участвовать в коллективном обсуждении проблем, делать выводы с учетом мнения других учеников.
	- Молодцы. Значит, если тело плавает, то FА =F тяж. А если тело тонет в жидкости? - А если всплывает? Работа с презентацией – 1 слайд Предлагается ряд фактов: 1.  Сжимая своими мышцами плавательный пузырь, рыба уходит в глубину. 2.  Когда на подводной лодке заполняют цистерны водой, она погружается. 3.  Ослабляя давление мышц на плавательный пузырь, рыбы всплывают.		- Задание 3. Погружали в воду две пробирки с песком одна полегче, другая потяжелее и обе они плавали в воде. Мы определили, что FА =F тяж Записать на доске и в тетради F тяж ˃ FА, то тело тонет. F тяж < FА, тело всплывает Коллективное обсуждение версий, нахождение верных ответов. 1. При постоянной массе уменьшается объём и плотность растёт. 2. При постоянном объёме увеличиваются масса и плотность растёт. 3. При постоянной массе увеличивается объём и плотность убывает.
Закрепление материала.	Итак, мы получили условия плавания тел: FА = F тяж. Но это не связано с плотностью тела и плотностью самой жидкости. Можно ли по-другому выразить условие плавания тел? Давайте попробуем. Мы знаем, что если тело плавает, то FА = F тяж. Значит, условия плавания тел можно сформулировать двумя способами: Сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества. Где в технике учитываются эти условия?	Анализ проблемных ситуаций.	Выступление ученика. Условия плавания тел учитывается при постройке кораблей. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали по воде. Но в настоящее время корабли тоже плавают, хотя изготовлены из металла, а металлы в воде тонут, как мы выяснили. В этом случае с ними поступают, так как поступили с пластилином, увеличивают объём, архимедова сила становится больше, и они плавают. Ещё делают понтоны и подводные лодки. - Итак, в судостроении используется тот факт, что путем изменения объёма можно придать плавучесть практически любому телу. А учитывается ли какая-нибудь связь условий плавания тел с изменением плотности жидкости? - Да, при переходе из моря в реку (плотности разные) - Примеры использования условий плавания тел в технике? - для речных переправ используют понтоны - в морях и океанах плавают подводные лодки Демонстрации современных кораблей - Посмотрите на атомный ледокол. В нашей стране работают несколько таких ледоколов. Они самые мощные в мире и могут плавать, не заходя в порты, более года. Но подробнее мы поговорим на следующем уроке.	Коммуникативные: умение слушать и вступать в диалог Познавательные: Поиск и выделение необходимой информации
Рефлексия	Домашнее задание: § 50 и нарисовать рисунки на основе полученных результатов или создать кластер по теме «Условия плавания тел» Выявить качество усвоения материала. Оценить работу класса	Самооценка	Понимают и записывают домашнее задание, задают вопросы. Тренируют и закрепляют умение через систему самостоятельных заданий, тест.	Регулятивные: составляют план последовательности действий Регулятивные: оценка – выделение и осознание учеником того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения.

Примерный ход урока

I.  Операция «Спасение утопающей картофелины»

Перед учащимися ставится проблема «спасения утопающей», гипотезы и пути решения предлагают учащиеся. Путь - увеличение плотности жидкости с помощью поваренной соли. Формулируется вывод о зависимости выталкивающей силы от плотности жидкости.

II. Демонстрация опытов

1. Опыты с плаванием шариков из сосны, железа и пенопласта в сосуде с водой. Шарики займут положение, как указано на рисунке:

Опыт с пенопластовым шаром, погружен­ным на дно сосуда с водой. Шар очень быстро всплывает на поверхность воды, буквально «выскакивает» из воды.

2. Опыт с грузом, опущенным в воду (по рис. 132 учебника).

- Как меняется вес тела, погруженного в воду?

- Какая сила заставляет шар подниматься вверх?

- За счет чего уменьшается вес груза в воде?

III. Изучение нового материала

При погружении тела в жидкость на него со всех сторон начинает действовать гидравлическое давление.

Конечно, если бы во всех точках давление было бы одинаковое, то тело лишь сжималось бы.

Мы знаем, что давление столба жидкости Р = pgh .

На какие точки тела, которые находятся на разной глубине (точки 1, 2 и 3) действует большее давление?

В каких случаях преобладает сила давления, направленная вверх?

Как можно назвать эту силу, учитывая направление ее действия?

Эта сила названа выталкивающей. Иначе ее называют Архимедовой силой. Именно Архимед определил характе­ристики, от которых зависит эта сила.

Действие силы Архимеда распространяются не только на любую жид­кость, но и на газы.

Силу, которая заставляет плавать воздушные шары, иногда называют подъемной силой.

— Почему же металлический шар тонет в воде, а деревянный и пенопластовый — всплывают?

На любой из шаров действует сила тяжести и сила Архимеда в воде.

Значит, положение шаров зависит от соотношения этих сил.

Таким образом:

— если Архимедова сила, меньше силы тяжести (FA < mg), то тело бу­дет тонуть.

— если Архимедова сила равна силе тяжести (FA = mg), то тело будет плавать.

— если Архимедова сила больше силы тяжести (FA > mg), то тело будет всплывать.

IV. Опыты, подтверждающие действие выталкивающей силы.

Оборудование (у каждого ученика): сосуд с водой, динамометр, набор грузов, небольшое тело.

По плану, записанному на доске, каждый ученик приступает к выполнению эксперимента:

1. Определите вес данного вам тела в воздухе: Р1

2. Определите вес этого же тела в воде: Р2

3. Сравните результаты измерений и сделайте вывод: вес тела в воде меньше веса тела в воздухе: P1 > Р2.

— Почему вес тела в воде меньше веса тела в воздухе? (Существует сила, действующая на тело в воде и направленная вертикально вверх.)

— А как можно найти величину выталкивающей силы? (Из веса тела в воздухе надо вычесть вес тела в воде.)

Итак, первая цель урока достигнута, далее начинается работа в пяти группах по 3-4 человека.

V. От чего зависит сила Архимеда?

Задание первой группе

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры из набора тел для калориметра, нить. Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела. Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела. Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности тела.

Задание второй группе

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина, динамометр, нить. Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел. Сравните эти силы. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Задание третьей группе

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, соленой водой и маслом, алюминиевый цилиндр. Определите архимедовы силы, действующие на тело в воде, соленой воде и масле. Чем отличаются эти жидкости? Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях? Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

Задание четвертой группе.

Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр. Определить архимедовы силы, действующие на тело на глубине h1 и на глубине h2, большей, чем h1 Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения тела.

Задание пятой группе

Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить, динамометр. Кусочку пластилина придайте форму шара, куба, цилиндра. Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамомет­ра определите архимедову силу, действующую на нее. Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

После получения результатов каждая группа устно отчитывается о своей работе и сообщает свои выводы. Выводы записываются учащи­мися в тетрадях, а учителем — на доске в виде таблицы:

Таким образом, достигнута вторая цель урока.

VI. Выяснение условия плавания тел

Переходим к реализации третьей цели урока. В ходе беседы выясняем, какие силы будут действовать на погруженное в жидкость тело (архиме­дова сила и сила тяжести). Затем устанавливаем поведение тела в жид­кости в зависимости от соотношения этих сил. На доске и в тетрадях учащихся появляется рисунок и записи:

Далее учитель проводит демонс­трации:

тело из пробки плавает в воде; шарик из картофеля тонет в воде; тот же картофельный шарик всплывает в соленой воде; шарик из пластилина тонет в воде; лодочка из того же пластилина плавает в воде.

— В чем же дело? Почему вообще одни тела плавают, а другие тонут? Почему гвоздь тонет в воде, а огромный корабль плавает? Давайте попытаемся ответить на некото­рые вопросы. И снова работа в группах.

Задание первой и второй группам

Опускайте в воду по очереди тела: стальной гвоздь, фарфоровый ролик, кусок алюминия. Выясните, какие из них тонут, какие плавают. Результаты наблюдений запишите в таблицу, сделайте вывод.

Задание третьей и четвертой группам

Задание аналогично предыдущему, но с телами, плавающими в воде.

Задание пятой группе

Возьмите два одинаковых по объему шарика — из парафина и из пробки.

Опустите шарики в воду и наблюдайте. Сделайте вывод о глубине погружения тела в зависимости от его плотности.

В итоге получилось:

рг > рж — тело тонет

рг = рж — тело плавает

рт < рж — тело всплывает

Затем коллективно ищем ответ на вопрос, как заставить тело плавать?

Архимедова сила
Не зависит от: 1) формы тела 2)плотности тела.	Зависит от: 1) объема тела 2) плотности жидкости

V. Закрепление. Работа с презентацией «Плавание судов. Воздухоплавание» 1 слайд.

Поведение тел в воде зависит от их плотности: если…

А. плотность тела больше плотности воды, то…

Б. плотность тела меньше плотности воды, то…

В. плотность тела равна плотности воды, то…

1. тело всплывает. 2. тело тонет.

3. тело плавает внутри (как бы «висит»).

Предлагается ряд фактов:

Г. Сжимая своими мышцами плавательный пузырь, рыба уходит в глубину.

Д. Когда на подводной лодке заполняют цистерны водой, она погружается.

Е. Ослабляя давление мышц на плавательный пузырь, рыбы всплывают.

Найдите объяснение названным явлениям:

1. При постоянной массе уменьшается объём и плотность растёт.

2. При постоянном объёме увеличиваются масса и плотность растёт.

3. При постоянной массе увеличивается объём и плотность убывает.

ОТВЕТ: А2; Б1; В3; Г1; Д2; Е3;

Рефлексия:

Дописываем тему урока. Условия плавания тел. Изучение силы Архимеда.

Что больше всего понравилось на уроке?

Что было самым интересным?

Что было легко?

Что было трудно? Домашнее задание

§48; вопросы к параграфу. Домашние опыты: сохранение массы тела, погруженного в жидкость

1. Поставьте на весы банку с водой. Опустите в нее какое-нибудь тело, например, деревянный брусок. Заметьте массу этих тел.

2. Извлеките брусок из воды и положите его на весы рядом с банкой. Убедитесь, что суммарная масса обоих тел сохранилась.

3. Проведите этот опыт с различными телами — с телами, которые тонут в воде; плавают, полностью или почти полностью погрузившись в воду; плавают на самой поверхности воды (пенопласт). Убедитесь, что масса тела сохраняется независимо от того, как тело ведет себя в воде.

Дополнительный материал

Плотность многих животных и растений, живущих в воде, мало отличаются от плотности воды, поэтому выталкивающая сила, действующая на водные организмы или равна их силе тяжести, или лишь немного меньше. Поэтому все приспособления, служащие для противодействия силе тяжести, у них либо отсутствуют, либо имеют рудиментарный характер. Например, конечности глубоководных раков очень слабы и имеют непомерную длину.

Стебли подводных растений, несмотря на чрезвычайную гибкость и длину, достигают иногда 60м и нередко превышающую поперечные размеры в сотни и тысячи раз, тем не менее, сохраняют в воде вертикальное положение благо-даря силам Архимеда. Увеличению плавучести способствуют так же крупные воздушные пузыри, заключенные у некоторых водорослей в концах стеблей и играющие роль поплавка.

Литература:

1., Полянский разработки по физике 7 класс. М., «ВАКО», 2005

2.,Рушенцев рекомендации по формированию базовых компетентностей учащихся. Институт развития регионального образования Свердловской области Екатеринбург 2003

3.Перышкин 7 класс, «Дрофа», М., 2001