La prepararea unei soluții de sare de o anumită densitate, gospodinele scufundă un ou crud în ea: dacă densitatea soluției este insuficientă, oul se scufundă, dacă este suficient, plutește. Densitatea siropului de zahăr în timpul conservării este determinată în același mod. din materialul din acest paragraf veți afla când un corp plutește într-un lichid sau gaz, când plutește și când se scufundă.

Fundamentăm condițiile de plutire ale corpurilor

Probabil că puteți da multe exemple de corpuri care plutesc. Navele și bărcile, jucăriile din lemn și baloanele plutesc, peștii, delfinii și alte creaturi înoată. Ce determină capacitatea organismului de a înota?

Să facem un experiment. Să luăm un vas mic cu apă și mai multe bile din materiale diferite. Vom scufunda alternativ corpurile în apă, apoi le vom elibera fără o viteză inițială. În plus, în funcție de densitatea corpului, sunt posibile diferite opțiuni (a se vedea tabelul).

Opțiunea 1. Scufundare. Corpul începe să se scufunde și în cele din urmă se scufundă pe fundul vasului. Să aflăm de ce se întâmplă asta. Două forțe acționează asupra corpului:

Corpul se scufundă, ceea ce înseamnă că forța în jos este mai mare:

un corp se scufundă într-un lichid sau gaz dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului sau gazului.

Opțiunea 2. Plutirea în interiorul lichidului. Corpul nu se scufundă sau plutește, ci rămâne plutind în interiorul lichidului.

Încercați să demonstrați că, în acest caz, densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului:

un corp plutește în interiorul unui lichid sau gaz dacă densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului sau gazului.

Opțiunea 3. Urcare. Corpul începe să plutească și în cele din urmă se oprește la suprafața lichidului, parțial scufundat în lichid.

În timp ce corpul plutește în sus, forța arhimediană este mai mare decât forța gravitației:

Oprirea unui corp pe suprafața unui lichid înseamnă că forța arhimediană și forța gravitației sunt echilibrate: ^ fir = F arc.

un corp plutește într-un lichid sau gaz sau plutește pe suprafața unui lichid dacă densitatea corpului este mai mică decât densitatea lichidului sau a gazului.

Observăm plutirea corpurilor în fauna sălbatică

Corpurile locuitorilor mărilor și râurilor conțin multă apă, astfel încât densitatea lor medie este apropiată de densitatea apei. Pentru a se mișca liber într-un lichid, trebuie să „controleze” densitatea medie a corpului lor. Să dăm exemple.

La peștii cu vezică natatoare, un astfel de control are loc datorită modificărilor volumului vezicii urinare (Fig. 28.1).

Molusca nautilus (Fig. 28.2), care trăiește în mările tropicale, poate pluti rapid în sus și se scufundă din nou pe fund, datorită faptului că poate modifica volumul cavităților interne din organism (molusca trăiește într-o spirală răsucită). coajă).

Păianjenul de apă, răspândit în Europa (Fig. 28.3), poartă cu el în adâncuri o cochilie de aer pe abdomen - tocmai aceasta îi conferă o rezervă de flotabilitate și îl ajută să revină la suprafață.

Învață să rezolvi problemele

Sarcină. O bilă de cupru care cântărește 445 g are o cavitate în interior cu un volum de 450 cm 3. Va pluti această minge în apă?

Analiza unei probleme fizice. Pentru a răspunde la întrebarea cum se va comporta o minge în apă, trebuie să comparați densitatea mingii (sferei) cu densitatea.

în °dy (apă).

Pentru a calcula densitatea unei mingi, trebuie să-i determinați volumul și masa. Masa de aer din minge este nesemnificativă în comparație cu masa de cupru, deci t a bilei = t de cupru. Volumul bilei este volumul carcasei de cupru.Cupru si volumul cavitatii V - . Volumul carcasei de cupru poate fi determinat prin cunoaștere

masa și densitatea cuprului.

Învățăm despre densitățile cuprului și apei din tabelele de densitate (p. 249).

Este indicat să rezolvați problema în unitățile prezentate.

2. Cunoscând volumul și masa mingii, determinăm densitatea acesteia:

Analiza rezultatului: densitatea mingii este mai mică decât densitatea apei, deci mingea va pluti pe suprafața apei.

Răspuns: da, mingea va pluti la suprafața apei.

Să rezumam

Un corp se scufundă într-un lichid sau gaz dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului sau gazului (p t >p g) · Un corp plutește în interiorul unui lichid sau gaz dacă densitatea corpului este egală cu densitatea de lichidul sau gazul (t = p g). Un corp plutește într-un lichid sau gaz sau plutește pe suprafața unui lichid dacă densitatea corpului este mai mică decât densitatea lichidului sau gazului

Întrebări de control

1. În ce stare se va scufunda un corp într-un lichid sau gaz? Dă exemple. 2. Ce condiție trebuie îndeplinită pentru ca un corp să plutească în interiorul unui lichid sau gaz? Dă exemple. 3. Formulați condiția în care un corp într-un lichid sau gaz plutește în sus. Dă exemple. 4. În ce condiție va pluti un corp pe suprafața unui lichid? 5. De ce și cum își schimbă densitatea locuitorii mărilor și râurilor?

Exercițiul nr. 28

1. Va pluti un bloc uniform de plumb în mercur? in apa? in ulei de floarea soarelui?

2. Așezați bilele prezentate în Fig. 1, în ordinea creșterii densității.

3. Va pluti în apă un bloc cu o masă de 120 g și un volum de 150 cm 3?

4. Conform Fig. 2 Explicați cum se scufundă și iese la suprafață un submarin.

5. Corpul plutește în kerosen, complet scufundat în el. Determinați masa corpului dacă volumul acestuia este de 250 cm3.

6. Trei lichide care nu se amestecă au fost turnate în vas - mercur, apă, kerosen (Fig. 3). Apoi trei bile au fost coborâte în vas: oțel, spumă și stejar.

Cum sunt aranjate straturile de lichide în vas? Stabiliți care minge este care. Explicați-vă răspunsurile.

7. Determinaţi volumul părţii vehiculului amfibie scufundată în apă dacă asupra vehiculului acţionează o forţă arhimediană de 140 kN. Care este masa vehiculului amfibiu?

8. Compuneți o problemă inversă problemei discutate în § 28 și rezolvați-o.

9. Stabiliți o corespondență între densitatea unui corp care plutește în apă și partea acestui corp situată deasupra suprafeței apei.

Ar t = 400 kg/m 3 1 0

B r t = 600 kg/m 3 2 °D

Vrt = 900 kg/m 3 3 0, 4

G r t = 1000 kg/m 3 4 0, 6

10. Un dispozitiv pentru măsurarea densității lichidelor se numește hidrometru. Folosind surse suplimentare de informații, aflați despre structura unui hidrometru și despre principiul funcționării acestuia. Scrieți instrucțiuni despre cum să utilizați un hidrometru.

11. Completați tabelul. Luați în considerare că în fiecare caz corpul este complet scufundat în lichid.

Sarcina experimentală

„Scafandru cartezian”. Realizați o jucărie fizică inspirată de omul de știință francez Rene Descartes. Turnați apă într-un borcan de plastic cu un capac etanș și puneți un pahar mic (sau o sticlă mică de medicament) parțial umplut cu apă, cu gaura în jos, în el (vezi imaginea). Ar trebui să existe suficientă apă în pahar, astfel încât paharul să iasă ușor deasupra suprafeței apei din borcan. Închideți borcanul ermetic și strângeți părțile laterale. Observați comportamentul paharului. Explicați funcționarea acestui dispozitiv.

LUCRARE DE LABORATOR Nr 10

Subiect. Determinarea condiţiilor de plutire a corpurilor.

Scop: a determina experimental în ce condiții: un corp plutește pe suprafața unui lichid; corpul plutește în interiorul lichidului; corpul se scufundă în lichid.

Echipament: eprubetă (sau flacon mic pentru medicamente) cu dop; fir (sau sarma) 20-25 cm lungime; recipient cu nisip uscat; un cilindru de măsurare umplut pe jumătate cu apă; cântare cu greutăți; șervețele de hârtie.

instructiuni de lucru

Pregătirea pentru experiment

1. Înainte de a începe, asigurați-vă că cunoașteți răspunsurile la următoarele întrebări.

1) Ce forţe acţionează asupra unui corp scufundat într-un lichid?

2) Ce formulă este folosită pentru a găsi forța gravitațională?

3) Ce formulă este folosită pentru a găsi forța arhimediană?

4) Ce formulă este folosită pentru a afla densitatea medie a unui corp?

2. Determinați valoarea diviziunii scalei a cilindrului de măsurare.

3. Fixați eprubeta de filet astfel încât, ținând firul, să puteți scufunda eprubeta în cilindrul de măsurare și apoi să o scoateți.

4. Amintiți-vă regulile de lucru cu cântare și pregătiți cântarul pentru utilizare. Experiment

Urmați cu strictețe instrucțiunile de siguranță (vezi flyleaf). Introduceți imediat rezultatele măsurătorii în tabel.

Experimentul 1. Determinarea stării în care un corp se scufundă într-un lichid.

1) Măsurați volumul de apă V 1 din cilindrul de măsurare.

2) Umpleți eprubeta cu nisip. Închideți mufa.

3) Coborâți eprubeta în cilindrul de măsurare. Ca rezultat, eprubeta ar trebui să fie în partea de jos a cilindrului.

4) Măsurați volumul V 2 de apă și eprubete; determinați volumul eprubetei:

5) Scoateți eprubeta și ștergeți-o cu un șervețel.

6) Așezați eprubeta pe cântar și măsurați-i masa cu cel mai apropiat 0,5 g. Experimentul 2. Determinarea stării în care un corp plutește în interiorul unui lichid.

1) Prin turnarea nisipului din eprubetă, asigurați-vă că eprubeta plutește liber în interiorul lichidului.

Experimentul 3. Determinarea stării în care un corp se ridică și plutește pe suprafața unui lichid.

1) Mai turnați nisip din eprubetă. Asigurați-vă că, după ce ați fost complet scufundat în lichid, eprubeta plutește la suprafața lichidului.

2) Repetați pașii descriși la punctele 5-6 din experimentul 1.

Prelucrarea rezultatelor experimentului

1. Pentru fiecare experiență:

1) realizați un desen schematic în care reprezentați forțele care acționează asupra eprubetei;

2) se calculează densitatea medie a eprubetei cu nisip.

2. Introduceți rezultatele calculului în tabel; completați-l complet.

Analiza experimentului și a rezultatelor acestuia

După analizarea rezultatelor, trageți o concluzie indicând în ce condiție: 1) corpul se scufundă în lichid; 2) corpul plutește în interiorul lichidului; 3) corpul plutește pe suprafața lichidului.

Sarcina creativă

Sugerați două moduri de a determina densitatea medie a unui ou. Scrieți un plan pentru fiecare experiment.

Acesta este material de manual

Permyakova Iulia

Tema proiectului meu este „Corpurile plutitoare”.

Scopul lucrării : studierea legii lui Arhimede, aflarea condițiilor și caracteristicile corpurilor plutitoare, testându-le în experimente.

Descarca:

Previzualizare:

Instituția Municipală de Învățământ „Școala de Securitate s. Dorogovinovka, districtul Pugachevsky, regiunea Saratov"

PROIECT

în fizică

pe tema „Corpurilor plutitoare”

elev de clasa a VII-a

Instituția municipală de învățământ de liceu s. Dorogovinovka

Permyakova Yulia Profesor: Konnova I.V.

S. Dorogovinovka

anul 2014

I. Introducere

Tema proiectului meu este „Corpurile plutitoare”.

Scopul lucrării: studierea legii lui Arhimede, aflarea condițiilor și caracteristicile corpurilor plutitoare, testându-le în experimente.

Sarcini:

1. Selectați și studiați literatura pe această temă.
2. Povestește despre istoria descoperirii legii lui Arhimede.
3. Demonstrați existența forței arhimedeene.
4. Testați condițiile de plutire ale corpurilor prin experimente.

II. PARTE PRINCIPALĂ

1. Partea teoretică

1.1. Despre Arhimede

Arhimede s-a născut în orașul grecesc Siracuza în anul 287 î.Hr. e., unde a trăit aproape toată viața și unde a fost angajat în activități științifice. A studiat mai întâi cu tatăl său, astronomul și matematicianul Fidias, apoi în Alexandria, unde conducătorii Egiptului au adunat cei mai buni oameni de știință și gânditori greci și au întemeiat, de asemenea, celebra și cea mai mare bibliotecă din lume. Aici, la Alexandria, Arhimede s-a întâlnit cu studenții lui Euclid, cu care a întreținut o corespondență vie de-a lungul vieții. Aici a studiat intens lucrările lui Democrit, Eudoxus și alți oameni de știință.

După ce a studiat în Alexandria, Arhimede s-a întors la Siracuza și a moștenit poziția tatălui său, astronom de curte.

În termeni teoretici, munca acestui mare om de știință a fost orbitor de multifațete. Principalele lucrări ale lui Arhimede au vizat diverse aplicații practice ale matematicii (geometrie), fizicii, hidrostaticii și mecanicii. De asemenea, a fost un inginer inventiv care și-a folosit talentul pentru a rezolva o serie de probleme practice.

Au ajuns la noi treisprezece tratate ale lui Arhimede. În cel mai faimos dintre ele, „Despre sferă și cilindru” (în două cărți), Arhimede stabilește că suprafața unei sfere este de 4 ori mai mare decât aria celei mai mari secțiuni transversale a acesteia. Lucrarea lui Arhimede constă în calcule ale ariilor figurilor mărginite de curbe și ale volumelor corpurilor delimitate de planuri arbitrare - așa că Arhimede poate fi considerat pe bună dreptate părintele calculului integral, care a apărut două milenii mai târziu.

Ei spun că Arhimede a considerat cea mai importantă descoperire a sa ca fiind dovada că volumul unei sfere și cilindrul circumscris în jurul acesteia sunt legate între ele ca 2:3. Arhimede le-a rugat prietenilor săi să pună aceste dovezi pe piatra funerară.

Arhimede a încercat, de asemenea, să rezolve problema pătrarii unui cerc și a obținut rezultate remarcabile în acest sens, combinându-le în lucrarea „Despre măsurarea unui cerc”:

1. Aria unui cerc este egală cu aria unui triunghi dreptunghic cu catete egale cu lungimea și raza cercului (πr2).

2. Aria unui cerc este legată de aria pătratului circumscris în jurul lui ca 11:14.

3. Raportul dintre circumferință și diametru este mai mareși mai puțin.

Arhimede a fost primul care a calculat numărul „pi” - raportul dintre circumferință și diametru - și a demonstrat că este același pentru orice cerc.

Arhimede a găsit, de asemenea, că suma este infinităprogresie geometrică cu numitor . În matematică acesta a fost primul exemplu de infinit rând.

În timp ce studia o problemă care se reducea la o ecuație cubică, Arhimede a descoperit rolul caracteristicii, care mai târziu a fost numită discriminant.

Arhimede avea o formulă pentru a determina aria unui triunghi prin cele trei laturi ale sale (numită incorect formula lui Heron).

Un rol major în dezvoltarea matematicii l-a jucat eseul său „Psammit” - „Despre numărul de boabe de nisip”, în care arată cum, folosind sistemul de numere existentPuteți exprima numere arbitrar mari. Ca bază pentru raționamentul său, el folosește problema numărării numărului de boabe de nisip din Universul vizibil. Astfel, opinia existentă atunci despre prezența unor „cele mai mari numere” misterioase a fost respinsă" Încă folosim sistemul de numire a numerelor întregi inventat de Arhimede.

Descoperirile științifice enumerate sunt doar o mică parte din munca lui Arhimede. A fost tradus cu sârguință și comentat de arabi, iar apoi de oamenii de știință din Europa de Vest.

În fizică, Arhimede a introdus conceptul de centru de greutate, a stabilit principiile științifice ale staticii și hidrostaticii și a dat exemple de utilizare a metodelor matematice în cercetarea fizică. Principiile de bază ale staticii sunt formulate în eseul „Despre echilibrul figurilor plane”. Arhimede ia în considerare adăugarea de forțe paralele, definește conceptul de centru de greutate pentru diferite figuri și oferă o derivație a legii pârghiei. Celebra lege a hidrostaticii, care a intrat in stiinta cu numele sau (legea lui Arhimede), a fost formulata in tratatul „Despre corpurile plutitoare”.

I se atribuie faimoasa expresie: „Dă-mi un punct de sprijin și voi mișca pământul.” Se pare că aceasta a fost exprimată în legătură cu coborârea navei."Siracosia" la apa. Muncitorii nu au putut muta această navă. Au fost ajutați de Arhimede, care a creat un sistem de blocuri (palan cu scripete), cu ajutorul căruia o persoană, regele însuși, a realizat această lucrare.

1.2. Legea lui Arhimede

Potrivit legendei, regeleHiero l-a instruit pe Arhimede să verifice dacă coroana lui era din aur pur sau dacă bijutierul și-a însușit o parte din aur aliându-l cu argint. În timp ce se gândea la această problemă, Arhimede a intrat odată într-o baie și acolo, scufundându-se în baie, a observat că cantitatea de apă revărsată era egală cu cantitatea de apă deplasată de corpul său. Această observație l-a determinat pe Arhimede să rezolve problema coroanei, iar el, fără a ezita o secundă, a sărit din cadă și, de parcă ar fi fost gol, s-a repezit acasă, strigând cu voce tare despre descoperirea sa: „Eureka! Eureka!" (greacă: „Găsit! Găsit!”).”

Faptul că o anumită forță acționează asupra unui corp scufundat în apă este binecunoscut de toată lumea: corpurile grele par să devină mai ușoare - de exemplu, propriul nostru corp atunci când sunt scufundate într-o baie. Când înotați într-un râu sau pe mare, puteți ridica și muta cu ușurință pietre foarte grele de-a lungul fundului - cele care nu pot fi ridicate pe uscat; același fenomen se observă atunci când, din anumite motive, o balenă este spălată pe mal - animalul nu se poate deplasa în afara mediului acvatic - greutatea sa depășește capacitățile sistemului său muscular. În același timp, corpurile ușoare rezistă scufundării în apă: scufundarea unei mingi de mărimea unui pepene mic necesită atât forță, cât și dexteritate; Cel mai probabil, nu va fi posibilă scufundarea unei mingi cu un diametru de jumătate de metru. Este intuitiv clar că răspunsul la întrebarea - de ce plutește un corp (și altul se scufundă) este strâns legat de efectul lichidului asupra corpului scufundat în el; nu se poate mulțumi cu răspunsul că corpurile ușoare plutesc și cele grele se scufundă: o placă de oțel, desigur, se va scufunda în apă, dar dacă faci o cutie din ea, atunci poate pluti; cu toate acestea, greutatea ei nu se va schimba.

Pentru a înțelege natura forței care acționează dintr-un lichid asupra unui corp scufundat, este suficient să luăm în considerare un exemplu simplu (Fig. 1).

Cubul este scufundat în apă, iar atât apa cât și cubul sunt nemișcate. Se știe că presiunea într-un lichid greu crește proporțional cu adâncimea – este evident că o coloană mai mare de lichid presă mai puternic pe bază. Această presiune acționează nu numai în jos, ci și lateral și în sus cu aceeași intensitate - aceasta este legea lui Pascal.

Dacă luăm în considerare forțele care acționează asupra cubului (Fig. 1), atunci, datorită simetriei evidente, forțele care acționează pe fețele laterale opuse sunt egale și direcționate opus - ele încearcă să comprime cubul, dar nu pot afecta echilibrul sau mișcarea acestuia. . Forțele care acționează pe fețele superioare și inferioare rămân. Deoarece presiunea la adâncime este mai mare decât la suprafaţa lichidului şi, și , apoi > . Deoarece forțele F 2 și F 1 sunt direcționate în direcții opuse, atunci rezultanta lor este egală cu diferența F 2 – F 1 și este îndreptată în direcția unei forțe mai mari, adică în sus. Această rezultantă este forța arhimediană, adică forța care împinge corpul afară din lichid.

Legea lui Arhimede

Legea lui Arhimede este formulată astfel:un corp situat într-un lichid (sau gaz) pierde în greutate cât lichidul (sau gazul) cântărește în volumul deplasat de corp.

1.3. De ce depinde forța de plutire?

Comportarea unui corp într-un lichid depinde de relația dintre modulele gravitaționale F T și forța arhimediană F A care acţionează asupra acestui corp. Următoarele trei cazuri sunt posibile:

1. F t > F A – corpul se îneacă;
2. Ft = F A – un corp plutește într-un lichid;
3. F t A – corpul plutește în sus până când începe să plutească pe suprafața lichidului.

De asemenea, comportamentul unui corp într-un lichid depinde de raportul dintre densitățile corpului și lichidul. Prin urmare, pentru a determina comportamentul unui corp într-un lichid, putem compara densitățilecorpuri și lichide. În acest caz, sunt posibile și trei situații:

1. ρ al corpului > ρ al lichidului – corpul se scufundă
2. ρ corp = ρ lichid – corpul plutește
3. corp ρ lichide - corpul plutește în sus.

Să dăm exemple.

Densitatea fierului – 7800 kg/m 3 , densitatea apei – 1000 kg/m 3 . Aceasta înseamnă că o bucată de fier se va scufunda în apă. Densitatea gheții – 900 kg/m 3 , densitatea apei – 1000 kg/m 3 , așa că gheața nu se scufundă în apă, iar dacă o arunci în apă, va începe să plutească și să plutească la suprafață.

2. Partea practică

2.1. Dovada existenței forței arhimedeene

Să facem un experiment: luați un cilindru suspendat de un dinamometru și măsurați greutatea acestui cilindru. Să-l scufundăm într-un vas cu apă. Să-l cântărim din nou. Am observat că greutatea cilindrului a devenit mai ușoară.

Să repetăm ​​experimentul cu un alt corp - o grămadă de chei. Greutatea pachetului scufundat în apă a devenit din nou mai mică.

Concluzie: orice corp scufundat într-un lichid este supus unei forțe de plutire numită forță arhimediană.

2.2. Calculul forței arhimediene

Să calculăm forța de plutire.

Pentru a face acest lucru, să măsurăm greutatea unui corp în aer, apoi să măsurăm greutatea aceluiași corp, dar complet scufundat în apă. Diferența dintre aceste forțe va fi valoarea forței arhimedeene.

F A = ​​​​P în aer. – P în apă.

În caz contrar, forța arhimediană poate fi calculată cunoscând densitatea lichidului și volumul corpului scufundat în acest lichid, folosind formula:

F A = ​​​​g ρ f V t

2.3. Comparația gravitației și a forței arhimedice

Să facem un experiment.

Să luăm un corp - un balon cu o anumită cantitate de nisip. Să determinăm forța gravitației și forța arhimediană care acționează asupra acestui corp. Să le comparăm. Vedem că dacă:

F t > F A – corpul se îneacă;

Ft = F A – un corp plutește într-un lichid;

F t A – corpul plutește în sus

Concluzie: comportamentul unui corp într-un lichid depinde de relația dintre modulele gravitaționale F T și forța arhimediană F A care acţionează asupra acestui corp.

2.4 Compararea densităților lichidului și corpului

Să mai facem un experiment. Să luăm corpuri ale căror densități sunt mai mici sau mai mari decât densitatea apei. Să le scufundăm în apă. Vom vedea asta„corpurile care sunt mai grele decât un lichid, fiind coborâte în el, se scufundă din ce în ce mai adânc până ajung la fund și, în timp ce sunt în lichid, pierd atât de mult în greutate cât cântărește lichidul, luat în volumul corpurilor, ”-cum spunea Arhimede.

Concluzie: comportamentul unui corp într-un lichid depinde de raportul dintre densitățile corpului și lichidul.

2.5 Comparația forței arhimediene care acționează asupra unui corp în lichide de diferite densități

Să facem un experiment: luați două lichide de densități diferite: șampon și apă proaspătă și o bucată de plastilină. Să determinăm forța de flotabilitate care acționează asupra plastilineidin fiecare dintre lichide. Vom vedea că forța arhimediană s-a dovedit a fi diferită: pentru un lichid cu o densitate mai mare (șampon) este mai mare decât pentru un lichid cu o densitate mai mică (apă dulce).

Dezvoltarea lecției (notele lecției)

Linia UMK A.V. Peryshkin. Fizică (7-9)

Atenţie! Administrația site-ului nu este responsabilă pentru conținutul dezvoltărilor metodologice, precum și pentru conformitatea dezvoltării cu Standardul Educațional de Stat Federal.

Tema lecției: Conditii de navigatie tel.

Obiectivele lecției:

• Educațional: învață să analizezi, să evidențiezi (principal, esențial),
• te apropie de rezolvarea singur a situațiilor problematice.
• Dezvoltare: dezvoltarea interesului pentru activități specifice din lecție,
• dezvolta capacitatea de a compara, clasifica, generaliza fapte și concepte.
• Educațional: creați o atmosferă de căutare colectivă, bucurie emoțională, bucurie de a învăța, bucurie de a depăși dificultățile.

Locul lecției în secțiune:„Presiunea solidelor, lichidelor și gazelor”, după studierea temei „Presiunea lichidelor și gazelor asupra unui corp scufundat în ele. Forța arhimediană”.

Tip de lecție: Lecție despre revizuirea cunoștințelor subiectului.

Termeni și concepte de bază: masa, volumul, densitatea materiei, greutatea corporală, gravitația, forța arhimediană.

Conexiuni interdisciplinare: matematică

Vizibilitate: demonstrarea comportamentului diferitelor corpuri scufundate în apă; condiţiile de plutire a corpului în funcţie de densitate.

Echipament:

a) pentru demonstraţie

• un borcan de plastic cu apă, trei obiecte pe sfoară: un cilindru de aluminiu, o minge de plastic, o sticlă de apă închisă ermetic (preparată în prealabil de profesor), care poate fi în echilibru oriunde în lichid;
• o baie de apă, o farfurie de folie de aluminiu, clește.

b) pentru lucru frontal

• Cântare cu greutăți, cilindru de măsurare (pahar), capsulă plutitoare cu capac (3 fiecare), nisip uscat, fire, hârtie de filtru, bandă electrică, instrucțiuni pentru îndeplinirea sarcinilor de experiment frontal, caiete pentru lucrări de laborator.

Forme de lucru în lecție: frontal în perechi, individual.

Planul lecției

1. Organizarea timpului;
2. Verificarea inițială a înțelegerii materialului studiat anterior;
3. Lucrări practice de verificare a constatărilor;
4. Reflecţie;
5. Teme pentru acasă.

Progresul lecției

I. Moment organizatoric

Astăzi în lecție vom continua să studiem comportamentul corpurilor scufundate în apă. Să ne uităm la câteva experimente; veți efectua singuri unele dintre experimente și veți efectua câteva calcule.

II. Verificarea inițială a înțelegerii materialului studiat anterior

Experiența 1

Coborâm în apă succesiv un cilindru de aluminiu, o minge și o sticlă de apă. Observăm comportamentul corpurilor.

Rezultat: cilindrul se scufundă, mingea plutește în sus, bula plutește, complet scufundată în apă.

Situatie problematica: De ce? – (Raportul forțelor care acționează asupra corpului).

- Toate corpurile din apă sunt acționate de două forțe: forța gravitațională, îndreptată în jos, și forța de plutire (forța lui Arhimede), îndreptată în sus.

– Din regula adunării forţelor care acţionează asupra unui corp de-a lungul unei drepte rezultă: se scufundă dacă F t ˃ F A; plutește în sus dacă F t ˂ F A; plutește dacă F t = F A.

III. Lucrări practice de verificare a constatărilor

Să facem un experiment și să verificăm relația dintre gravitație și forța de plutire. (La baza lucrării de laborator „Elucidarea condițiilor pentru corpurile plutitoare într-un lichid” - pagina 211 a manualului).

Exercitiul 1.

1. Umpleți capsula 1/4 plină cu nisip, determinați-i masa în grame pe cântar. Convertiți valoarea masei în kg și scrieți-o în tabel.
2. Se pune capsula în apă și se determină volumul apei deplasate în cm3. Pentru a face acest lucru, marcați nivelurile de apă din pahar înainte și după scufundarea capsulei în apă. Înregistrați valoarea volumului în m3 în tabel.

P = F grea = mgȘi F A = ρ f gV t

Sarcina 2.

1. Umpleți capsula complet cu nisip și determinați-i masa în grame pe cântar. Convertiți valoarea masei în kg și scrieți-o în tabel.
2. Se pune capsula în apă și se determină volumul apei deplasate în cm3. Pentru a face acest lucru, marcați nivelurile de apă din pahar înainte și după scufundarea capsulei în apă. Scrieți valoarea volumului în m 3 în tabel.
3. Calculați gravitația și forța arhimediană folosind formulele:

P = F grea = mgȘi F A = ρ f gV

Comparați forța arhimediană cu gravitația. Introduceți rezultatele calculului în tabel și rețineți: capsula se scufundă sau plutește.

Sarcina 3.

1. Determinați la ce raport de gravitație și forță arhimediană va pluti capsula oriunde în lichid, complet scufundată în el? Ce valoare va avea volumul de apă deplasat de capsulă?
2. Determinați masa corpului plutitor (fără calcul).
3. Umpleți capsula cu nisip până la masa necesară, apoi coborâți-o în apă și verificați din experiență că raționamentul dvs. este corect.
4. Trageți o concluzie despre condiția ca un corp să plutească într-un lichid.

Experiența 2

Să verificăm condițiile de plutire în funcție de densitatea substanței din care sunt făcute corpurile și de densitatea lichidului. Pentru aceasta avem o baie de apă, o farfurie de folie de aluminiu și clește.

1. Prin îndoirea colțurilor, vom face o cutie din farfurie. Să-l coborâm la suprafața apei. Observăm cutia plutind la suprafața apei.
2. Să scoatem cutia din apă și să readucem farfuria la aspectul ei plat. pliază farfuria în jumătate, în patru etc. Cu ajutorul unui clește, stoarceți folia și coborâți-o în apă.

Rezultat: placa în formă de cutie plutește, dar când este comprimată se scufundă.

Situatie problematica: De ce? – (Raportul dintre densitățile corpului și a apei).

• densitate cutii fabricat din folie de aluminiu este mai puțin dens decât apa, iar densitatea unui bulgăre de folie comprimat este mai mare decât densitatea apei.
• Condiții pentru corpurile plutitoare: chiuvete dacă ρ t ˃ ρ apă; plutește în sus dacă ρ t ˂ ρ apă; plutește dacă ρ t = ρ apă. (ρ aluminiu = 2700 kg/m3; ρ apă = 1000 kg/m3).

IV. Reflecţie

Experiența 3. Priviți și explicați funcționarea dispozitivului realizat de elev conform temei pentru §52 (p. 55 din manual). „Scafandru cartezian”. În loc de o sticlă transparentă, elevul a folosit o pipetă obișnuită.

Dispozitivul vă permite să demonstrați legile plutirii corpurilor.

V. Tema pentru acasă

§52; exercițiul 27(3,5,6).

Autoanaliza lecției

Tema lecției de fizică de clasa a VII-a este „Condițiile pentru corpurile plutitoare”. Sunt 20 de elevi în clasă. Majoritatea dintre ei au o bună pregătire matematică. Băieții sunt curioși și activi. Ei lucrează bine în echipă. Participați la pregătirea echipamentului pentru lecție.

Scopul lecției: să-i intereseze pe elevi, să-i apropie de rezolvarea independentă a situațiilor problematice. În timpul lecției, copiii învață să planifice în mod independent modalități de atingere a obiectivelor, inclusiv cele alternative, și să aleagă în mod conștient modalitățile cele mai eficiente de a rezolva o problemă.

Tipul de lecție - o lecție despre repetarea cunoștințelor subiectului - vă permite să testați cunoștințele dobândite în lecția anterioară și să vă pregătiți pentru rezolvarea problemelor pe tema în lecția următoare.

Etapele selectate ale lecției sunt conectate logic între ele, există o tranziție lină de la una la alta. În timpul lecției, profesorul doar ghidează și corectează acțiunile elevilor, care lucrează independent aproape toată lecția. Pentru a economisi timp la finalizarea părții practice, în timpul orelor suplimentare, elevii au pregătit două capsule cu nisip, umplute integral și parțial (sarcinile 1 și 2), a treia a rămas goală. În timpul lecției, copiii au învățat să tragă concluzii din experiment și au discutat activ soluții la situații problematice. În etapa finală, atenția copiilor a fost din nou concentrată pe tema lecției. Profesorul a comentat temele și a dat note la răspunsurile orale; după lecție s-au verificat caietele pentru lucrările de laborator.

Consider că obiectivele lecției au fost atinse: copiii au învățat să analizeze, să evidențieze (principalul, esențial), să compare, să clasifice, să generalizeze fapte și concepte și să găsească soluții la situații problematice. Lecția a creat o atmosferă de căutare colectivă, bucurie emoțională, bucurie de a învăța și bucuria de a depăși dificultățile.

Corpuri plutitoare- starea de echilibru a unui corp solid scufundat parțial sau complet într-un lichid (sau gaz).

Sarcina principală a teoriei corpurilor plutitoare este de a determina echilibrul unui corp scufundat într-un lichid și de a clarifica condițiile pentru stabilitatea echilibrului. Cele mai simple condiții de plutire a corpurilor sunt indicate de legea lui Arhimede. Să luăm în considerare aceste condiții.

După cum se știe, toate corpurile scufundate într-un lichid sunt acționate de forța Arhimede F A(forța de împingere) îndreptată vertical în sus, dar nu toate plutesc în sus. Pentru a înțelege de ce unele corpuri plutesc și altele se scufundă, este necesar să se țină cont de o altă forță care acționează asupra tuturor corpurilor - gravitația Ft care este îndreptată vertical în jos, adică opus F A. Dacă un corp este lăsat în repaus în interiorul unui lichid, acesta va începe să se miște în direcția în care este direcționată cea mai mare forță. Sunt posibile următoarele cazuri:

1. dacă forța arhimediană este mai mică decât gravitația ( F A< F т ), atunci corpul se va scufunda în fund, adică se va îneca (Fig. A);
2. dacă forța arhimediană este mai mare decât gravitația ( F A > F t), atunci corpul va pluti în sus (Fig. b);

Dacă această forță se dovedește a fi mai mare decât forța gravitațională care acționează asupra corpului, atunci corpul va zbura în sus. Aeronautica se bazează pe asta.

Aeronavele folosite în aeronautică se numesc baloane(din greaca aer- aer, stare- în picioare). Se numesc baloane necontrolate de zbor liber cu o coajă în formă de minge baloane. Nu cu mult timp în urmă, baloanele uriașe erau folosite pentru a studia straturile superioare ale atmosferei (stratosferă). baloane stratosferice. Se numesc baloane controlate (avand motor si elice). dirijabile.

Balonul nu numai că se ridică de la sine, ci poate ridica și o marfă: cabina, oameni, instrumente. Pentru a determina ce tip de sarcină poate ridica un container cu aer, trebuie să cunoașteți forța de ridicare a acestuia. Forța de ridicare a unui balon este egală cu diferența dintre forța arhimediană și forța gravitațională care acționează asupra balonului:

F = F A - F t.

Cu cât densitatea gazului care umple un balon de un anumit volum este mai mică, cu atât forța gravitațională care acționează asupra acestuia este mai mică și cu atât forța de ridicare rezultată este mai mare. Baloanele pot fi umplute cu heliu, hidrogen sau aer încălzit. Deși hidrogenul are o densitate mai mică decât heliul, heliul este încă mai des folosit din motive de siguranță (hidrogenul este un gaz inflamabil).

Este mult mai ușor să ridici și să cobori un balon plin cu aer cald. Pentru a face acest lucru, plasați un arzător sub orificiul situat în partea inferioară a mingii. Vă permite să reglați temperatura aerului și, prin urmare, densitatea și forța de ridicare a acestuia.

Puteți selecta o temperatură a mingii la care greutatea mingii și a cabinei să fie egală cu forța de flotabilitate. Apoi mingea va atârna în aer și va fi ușor să faci observații din ea.