Pri pripravi solne raztopine določene gostote gospodinje vanjo potopijo surovo jajce: če je gostota raztopine premajhna, jajce potone, če je dovolj, pa lebdi. Na enak način se določi gostota sladkornega sirupa med konzerviranjem. iz snovi tega odstavka boste izvedeli, kdaj telo v tekočini ali plinu lebdi, kdaj lebdi in kdaj potone.

Utemeljimo pogoje lebdenja teles

Verjetno lahko navedete veliko primerov lebdečih teles. Ladje in čolni, lesene igrače in baloni plavajo, ribe, delfini in druga bitja plavajo. Kaj določa sposobnost telesa za plavanje?

Izvedimo poskus. Vzemimo majhno posodo z vodo in več žogic iz različnih materialov. Telesi bomo izmenično potapljali v vodo, nato pa jih izpuščali brez začetne hitrosti. Nadalje so glede na gostoto telesa možne različne možnosti (glej tabelo).

Možnost 1. Potop. Telo se začne potapljati in na koncu potone na dno posode. Ugotovimo, zakaj se to zgodi. Na telo delujeta dve sili:

Telo se pogrezne, kar pomeni, da je sila navzdol večja:

telo potone v tekočini ali plinu, če je gostota telesa večja od gostote tekočine ali plina.

Možnost 2. Lebdenje v tekočini. Telo se ne potopi ali lebdi, ampak ostane lebdeti v tekočini.

Poskusite dokazati, da je v tem primeru gostota telesa enaka gostoti tekočine:

telo lebdi v tekočini ali plinu, če je gostota telesa enaka gostoti tekočine ali plina.

Možnost 3. Vzpon. Telo začne lebdeti in se na koncu ustavi na površini tekočine, delno potopljeno v tekočino.

Medtem ko telo lebdi navzgor, je Arhimedova sila večja od sile gravitacije:

Zaustavitev telesa na površini tekočine pomeni, da sta Arhimedova sila in gravitacijska sila uravnoteženi: ^ pramen = F lok.

telo lebdi v tekočini ali plinu ali lebdi na površini tekočine, če je gostota telesa manjša od gostote tekočine ali plina.

Opazujemo lebdenje teles v divjih živalih

Telesa prebivalcev morij in rek vsebujejo veliko vode, zato je njihova povprečna gostota blizu gostote vode. Da bi se prosto gibali v tekočini, morajo "nadzirati" povprečno gostoto svojega telesa. Navedimo primere.

Pri ribah s plavalnim mehurjem se takšen nadzor pojavi zaradi sprememb volumna mehurja (slika 28.1).

Mehkužec nautilus (slika 28.2), ki živi v tropskih morjih, lahko hitro lebdi in se spet potopi na dno zaradi dejstva, da lahko spremeni prostornino notranjih votlin v telesu (mehkužec živi v spiralno zasukani obliki). lupina).

V Evropi razširjeni vodni pajek (slika 28.3) nosi s seboj v globino zračno lupino na trebuščku – prav ta mu daje zalogo plovnosti in mu pomaga pri vrnitvi na površje.

Učenje reševanja problemov

Naloga. Bakrena krogla, ki tehta 445 g, ima v notranjosti votlino s prostornino 450 cm3. Bo ta žoga plavala v vodi?

Analiza fizičnega problema. Če želite odgovoriti na vprašanje, kako se bo žoga obnašala v vodi, morate primerjati gostoto žoge (krogle) z gostoto

v °dy (voda).

Če želite izračunati gostoto krogle, morate določiti njeno prostornino in maso. Masa zraka v krogli je nepomembna v primerjavi z maso bakra, torej je t krogle = t bakra. Prostornina krogle je prostornina bakrene lupine.Baker in prostornina votline V - . Prostornino bakrene lupine lahko določimo s poznavanjem

masa in gostota bakra.

Iz gostotnih tabel (str. 249) spoznamo gostoto bakra in vode.

Priporočljivo je, da problem rešite v predstavljenih enotah.

2. Če poznamo prostornino in maso kroglice, določimo njeno gostoto:

Analiza rezultata: gostota žoge je manjša od gostote vode, zato bo žogica lebdela na površini vode.

Odgovor: da, žoga bo plavala na površini vode.

Naj povzamemo

Telo potone v tekočini ali plinu, če je gostota telesa večja od gostote tekočine ali plina (p t >p g) · Telo lebdi v tekočini ali plinu, če je gostota telesa enaka gostoti tekočina ali plin (t = p g). Telo lebdi v tekočini ali plinu ali lebdi na površini tekočine, če je gostota telesa manjša od gostote tekočine ali plina.

Kontrolna vprašanja

1. Pod kakšnim pogojem bo telo potonilo v tekočini ali plinu? Navedite primere. 2. Kateri pogoj mora biti izpolnjen, da telo lebdi v tekočini ali plinu? Navedite primere. 3. Formulirajte pogoj, pod katerim telo v tekočini ali plinu lebdi. Navedite primere. 4. Pod kakšnim pogojem bo telo plavalo na površini tekočine? 5. Zakaj in kako prebivalci morij in rek spreminjajo svojo gostoto?

Vaja št. 28

1. Ali bo enakomeren svinčev blok plaval v živem srebru? v vodi? v sončničnem olju?

2. Postavite kroglice, prikazane na sl. 1, po naraščajoči gostoti.

3. Ali bo blok z maso 120 g in prostornino 150 cm 3 plaval v vodi?

4. Glede na sl. 2 Pojasnite, kako se podmornica potopi in izplavi.

5. Telo lebdi v kerozinu, popolnoma potopljeno vanj. Določi maso telesa, če je njegova prostornina 250 cm3.

6. V posodo so nalili tri tekočine, ki se ne mešajo – živo srebro, vodo, kerozin (slika 3). Nato so v posodo spustili tri krogle: jekleno, penasto in hrastovo.

Kako so razporejene plasti tekočin v posodi? Ugotovite, katera žoga je katera. Pojasnite svoje odgovore.

7. Določite prostornino dela amfibije, ki je potopljena v vodo, če na vozilo deluje Arhimedova sila 140 kN. Kolikšna je masa amfibije?

8. Sestavi nalogo, inverzno nalogi, obravnavani v § 28, in jo reši.

9. Vzpostavite ujemanje med gostoto telesa, ki plava v vodi, in delom tega telesa, ki se nahaja nad gladino vode.

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. Naprava za merjenje gostote tekočin se imenuje areometer. S pomočjo dodatnih virov informacij spoznajte strukturo hidrometra in princip njegovega delovanja. Napiši navodila za uporabo hidrometra.

11. Izpolni tabelo. Upoštevajte, da je v vsakem primeru telo popolnoma potopljeno v tekočino.

Eksperimentalna naloga

"kartezijanski potapljač". Naredite fizično igračo po navdihu francoskega znanstvenika Reneja Descartesa. V plastični kozarec s tesno prilegajočim pokrovom nalijte vodo in vanj postavite majhno čašo (ali majhno stekleničko z zdravili), delno napolnjeno z vodo, z luknjo navzdol (glejte sliko). V čaši naj bo toliko vode, da čaša nekoliko štrli nad gladino vode v kozarcu. Kozarec tesno zaprite in stisnite stranice skupaj. Opazujte obnašanje čaše. Pojasnite delovanje te naprave.

LABORATORIJSKO DELO št. 10

Predmet. Določanje stanja lebdenja teles.

Namen: eksperimentalno ugotoviti, pod kakšnimi pogoji: telo plava na površini tekočine; telo lebdi v tekočini; telo se potopi v tekočino.

Oprema: epruveta (ali steklenička z zdravili) z zamaškom; nit (ali žica) dolžine 20-25 cm; posoda s suhim peskom; merilni valj, do polovice napolnjen z vodo; tehtnice z utežmi; papirnate serviete.

navodila za delo

Priprave na poskus

1. Preden začnete, se prepričajte, da poznate odgovore na naslednja vprašanja.

1) Katere sile delujejo na telo, potopljeno v tekočino?

2) Katera formula se uporablja za iskanje sile gravitacije?

3) Katera formula se uporablja za iskanje Arhimedove sile?

4) S katero formulo najdemo povprečno gostoto telesa?

2. Določite vrednost razdelka merilnega valja.

3. Epruveto pritrdite na navoj tako, da lahko z navojem držite epruveto potopite v merilni valj in jo nato odstranite.

4. Zapomni si pravila za delo s tehtnico in tehtnico pripravi za uporabo. Eksperimentirajte

Dosledno upoštevajte varnostna navodila (glej vzmetnico). Rezultate meritev takoj vnesite v tabelo.

Poskus 1. Ugotavljanje pogoja, pod katerim telo potone v tekočini.

1) Izmerite prostornino vode V 1 v merilnem valju.

2) Epruveto napolnite s peskom. Zaprite čep.

3) Epruveto spustite v merilni valj. Posledično mora biti epruveta na dnu valja.

4) Izmeri prostornino V 2 vode in epruvet; določite prostornino epruvete:

5) Vzemite epruveto in jo obrišite s prtičkom.

6) Epruveto postavimo na tehtnico in izmerimo njeno maso na 0,5 g natančno.. Poskus 2. Ugotavljanje pogojev, pri katerih telo lebdi v tekočini.

1) Z izlivanjem peska iz epruvete se prepričajte, da epruveta prosto plava v tekočini.

Poskus 3. Določanje pogoja, pod katerim se telo dvigne in lebdi na površini tekočine.

1) Iz epruvete nasujte še malo peska. Prepričajte se, da epruveta po popolni potopitvi v tekočino lebdi na površini tekočine.

2) Ponovite korake, opisane v točkah 5-6 poskusa 1.

Obdelava rezultatov eksperimenta

1. Za vsako izkušnjo:

1) naredite shematsko risbo, na kateri upodabljate sile, ki delujejo na epruveto;

2) izračunajte povprečno gostoto epruvete s peskom.

2. Rezultate izračuna vnesite v tabelo; popolno izpolnitev.

Analiza eksperimenta in njegovih rezultatov

Po analizi rezultatov naredite zaključek, pod katerim pogojem: 1) telo potone v tekočino; 2) telo lebdi v tekočini; 3) telo plava na površini tekočine.

Ustvarjalna naloga

Predlagajte dva načina za določitev povprečne gostote jajca. Zapišite načrt za vsak poskus.

To je učbeniško gradivo

Permjakova Julija

Tema mojega projekta je "Lebdeča telesa."

Cilj dela : preučevanje Arhimedovega zakona, ugotavljanje pogojev in lastnosti lebdečih teles, njihovo preizkušanje v poskusih.

Prenesi:

Predogled:

Mestna izobraževalna ustanova "Varnostna šola s. Dorogovinovka, okrožje Pugačevski, regija Saratov"

PROJEKT

v fiziki

na temo "Lebdeča telesa"

Učenka 7. razreda

Občinski izobraževalni zavod srednje šole s. Dorogovinovka

Permyakova Yulia Učitelj: Konnova I.V.

S. Dorogovinovka

leto 2014

I. Uvod

Tema mojega projekta je "Lebdeča telesa."

Cilj dela: preučevanje Arhimedovega zakona, ugotavljanje pogojev in lastnosti lebdečih teles, njihovo preizkušanje v poskusih.

Naloge:

1. Izberite in preučite literaturo na temo.
2. Povejte o zgodovini odkritja Arhimedovega zakona.
3. Dokaži obstoj Arhimedove sile.
4. S poskusi preizkusite pogoje lebdenja teles.

II. GLAVNI DEL

1. Teoretični del

1.1. O Arhimedu

Arhimed se je rodil v grškem mestu Sirakuze leta 287 pr. e., kjer je živel skoraj vse življenje in kjer se je ukvarjal z znanstvenimi dejavnostmi. Študiral je najprej pri očetu, astronomu in matematiku Fidiju, nato v Aleksandriji, kjer so vladarji Egipta zbrali najboljše grške znanstvenike in mislece ter ustanovili tudi znamenito, največjo knjižnico na svetu. Tu, v Aleksandriji, je Arhimed srečal Evklidove učence, s katerimi je vse življenje vzdrževal živahno dopisovanje. Tu je intenzivno študiral dela Demokrita, Evdoksa in drugih znanstvenikov.

Po študiju v Aleksandriji se je Arhimed vrnil v Sirakuze in podedoval položaj svojega očeta, dvornega astronoma.

V teoretičnem smislu je bilo delo tega velikega znanstvenika osupljivo večplastno. Arhimedova glavna dela so se nanašala na različne praktične uporabe matematike (geometrije), fizike, hidrostatike in mehanike. Bil je tudi inventiven inženir, ki je svoj talent uporabil za reševanje številnih praktičnih problemov.

Do nas je prišlo trinajst Arhimedovih razprav. V najbolj znani izmed njih, "O sferi in cilindru" (v dveh knjigah), Arhimed ugotovi, da je površina krogle 4-krat večja od površine njenega največjega preseka. Arhimedovo delo je sestavljeno iz izračunov ploščin likov, omejenih s krivuljami, in volumnov teles, omejenih s poljubnimi ravninami – zato Arhimeda upravičeno lahko štejemo za očeta integralnega računa, ki je nastal dve tisočletji kasneje.

Pravijo, da je Arhimed za svoje najpomembnejše odkritje štel dokaz, da sta prostornina krogle in okrog nje obkroženega valja med seboj povezana kot 2:3. Arhimed je svoje prijatelje prosil, naj ta dokaz postavijo na njegov nagrobnik.

Arhimed je poskušal rešiti tudi problem kvadrature kroga in pri tem dosegel izjemne rezultate, ki jih je združil v delo "O merjenju kroga":

1. Površina kroga je enaka površini pravokotnega trikotnika s nogami, ki so enake dolžini in polmeru kroga (πr 2 ).

2. Območje kroga je povezano s površino kvadrata, ki je okoli njega opisan kot 11:14.

3. Razmerje med obsegom in premerom je večje in manj.

Arhimed je prvi izračunal število "pi" - razmerje med obsegom in premerom - in dokazal, da je enako za vsak krog.

Tudi Arhimed je ugotovil, da je vsota neskončnageometrijsko napredovanje z imenovalcem . V matematiki je bil to prvi primer neskončnosti vrstica.

Med preučevanjem problema, ki se je zreduciral na kubično enačbo, je Arhimed odkril vlogo karakteristike, ki so jo kasneje poimenovali diskriminanta.

Arhimed je imel formulo za določitev površine trikotnika skozi njegove tri stranice (napačno imenovana Heronova formula).

Veliko vlogo pri razvoju matematike je imel njegov esej "Psammit" - "O številu zrn peska", v katerem prikazuje, kako z uporabo obstoječega številskega sistemaIzražate lahko poljubno velika števila. Kot osnovo za svoje razmišljanje uporablja problem štetja zrn peska v vidnem vesolju. Tako je bilo takrat obstoječe mnenje o prisotnosti skrivnostnih "največjih števil" ovrženo" Še vedno uporabljamo sistem poimenovanja celih števil, ki ga je izumil Arhimed.

Našteta znanstvena odkritja so le majhen del Arhimedovega dela. Pridno so jo prevajali in komentirali Arabci, nato pa še zahodnoevropski znanstveniki.

V fiziki je Arhimed uvedel koncept težišča, postavil znanstvena načela statike in hidrostatike ter podal primere uporabe matematičnih metod v fizikalnem raziskovanju. Osnovna načela statike so oblikovana v eseju "O ravnovesju ravninskih figur". Arhimed obravnava seštevanje vzporednih sil, definira koncept težišča za različne figure in daje izpeljavo zakona vzvoda. Slavni zakon hidrostatike, ki je v znanost vstopil z njegovim imenom (Arhimedov zakon), je bil oblikovan v razpravi "O lebdečih telesih".

Pripisujejo mu slavni izraz: "Dajte mi oporno točko in premaknil bom zemljo." Očitno je bil izražen v povezavi s spustom ladje"Sirakozija" do vode. Delavci te ladje niso mogli premakniti. Pomagal jim je Arhimed, ki je ustvaril sistem blokov (škripec), s pomočjo katerega je to delo opravila ena oseba, sam kralj.

1.2. Arhimedov zakon

Po legendi je kraljHiero je naročil Arhimedu, naj preveri, ali je njegova krona iz čistega zlata ali pa si je draguljar prilastil del zlata tako, da ga je zlil s srebrom. Med razmišljanjem o tem problemu je Arhimed nekoč šel v kopališče in tam, ko se je potopil v kopel, je opazil, da je količina vode, ki se preliva, enaka količini vode, ki jo izpodrine njegovo telo. Ta ugotovitev je spodbudila Arhimeda, da je rešil problem krone, in je, ne da bi se niti sekundo obotavljal, skočil iz kopeli in, kot da bi bil gol, odhitel domov in kričal na ves glas o svojem odkritju: "Eureka! Eureka!" (Grško: »Najdeno! Najdeno!«).«

Dejstvo, da na telo, potopljeno v vodo, deluje določena sila, je vsem dobro znano: zdi se, da težka telesa postanejo lažja - na primer naše telo, ko se potopimo v kopel. Ko plavate v reki ali morju, zlahka dvigujete in premikate po dnu zelo težke kamne – tiste, ki jih na kopnem ne morete dvigniti; enak pojav opazimo, ko kita iz nekega razloga naplavi na obalo - žival se ne more premikati izven vodnega okolja - njegova teža presega zmogljivosti njenega mišičnega sistema. Hkrati se lahka telesa upirajo potopitvi v vodo: potopitev žoge velikosti majhne lubenice zahteva moč in spretnost; Žoge s premerom pol metra najverjetneje ne bo mogoče potopiti. Intuitivno je jasno, da je odgovor na vprašanje - zakaj telo lebdi (in drugo potone) tesno povezan z učinkom tekočine na telo, potopljeno vanjo; ne moremo se zadovoljiti z odgovorom, da lahka telesa lebdijo, težka pa potonejo: jeklena plošča se bo seveda potopila v vodi, če pa iz nje naredite škatlo, lahko lebdi; vendar se njena teža ne bo spremenila.

Da bi razumeli naravo sile, ki deluje iz tekočine na potopljeno telo, je dovolj, da razmislimo o preprostem primeru (slika 1).

Kocka je potopljena v vodo in tako voda kot kocka sta nepremični. Znano je, da tlak v težki tekočini narašča sorazmerno z globino – očitno je, da višji stolpec tekočine močneje pritiska na podlago. Ta pritisk ne deluje samo navzdol, ampak tudi vstran in navzgor z enako intenzivnostjo – to je Pascalov zakon.

Če upoštevamo sile, ki delujejo na kocko (slika 1), potem so zaradi očitne simetrije sile, ki delujejo na nasprotnih stranskih ploskvah, enake in nasprotno usmerjene - poskušajo stisniti kocko, vendar ne morejo vplivati ​​na njeno ravnotežje ali gibanje. . Sile, ki delujejo na zgornje in spodnje ploskve, ostanejo. Ker je tlak v globini večji kot na površini tekočine in, in nato > . Ker sili F 2 in F 1 usmerjeni v nasprotni smeri, potem je njihova rezultanta enaka razliki F 2 – F 1 in je usmerjen v smeri večje sile, to je navzgor. Ta rezultanta je Arhimedova sila, to je sila, ki telo potiska iz tekočine.

Arhimedov zakon

Arhimedov zakon je formuliran na naslednji način:telo, ki se nahaja v tekočini (ali plinu), izgubi toliko teže, kolikor tehta tekočina (ali plin) v prostornini, ki jo izpodrine telo.

1.3. Od česa je odvisna vzgonska sila?

Obnašanje telesa v tekočini je odvisno od razmerja med gravitacijskimi moduli F T in Arhimedova sila F A ki delujejo na to telo. Možni so naslednji trije primeri:

1. F t > F A – telo se utopi;
2. F t = F A – telo lebdi v tekočini;
3. F t A – telo lebdi navzgor, dokler ne začne lebdeti na površini tekočine.

Prav tako je obnašanje telesa v tekočini odvisno od razmerja gostot telesa in tekočine. Zato lahko za določitev obnašanja telesa v tekočini primerjamo gostotetelesa in tekočine. V tem primeru so možne tudi tri situacije:

1. ρ telesa > ρ tekočine – telo potone
2. ρ telo = ρ tekočina – telo lebdi
3. telo ρ tekočine - telo lebdi navzgor.

Navedimo primere.

Gostota železa – 7800 kg/m 3 , gostota vode – 1000 kg/m 3 . To pomeni, da bo kos železa potonil v vodi. Gostota ledu – 900 kg/m 3 , gostota vode – 1000 kg/m 3 , zato led v vodi ne potone, in če ga vržete v vodo, bo začel lebdeti in plavati na površini.

2. Praktični del

2.1. Dokaz obstoja Arhimedove sile

Izvedimo poskus: vzemite valj, obešen na dinamometer, in izmerite težo tega valja. Potopimo ga v posodo z vodo. Ponovno stehtajmo. Opazili smo, da je teža jeklenke postala lažja.

Ponovimo poskus z drugim telesom – šopom ključev. Teža snopa, potopljenega v vodo, je spet postala manjša.

Sklep: na vsako telo, potopljeno v tekočino, deluje vzgonska sila, imenovana Arhimedova sila.

2.2. Izračun Arhimedove sile

Izračunajmo silo vzgona.

Da bi to naredili, izmerimo težo telesa v zraku, nato pa izmerimo težo istega telesa, vendar popolnoma potopljenega v vodo. Razlika med tema silama bo vrednost Arhimedove sile.

F A = ​​​​P v zraku. – P v vodi.

Sicer pa lahko Arhimedovo silo izračunamo tako, da poznamo gostoto tekočine in prostornino telesa, potopljenega v to tekočino, po formuli:

F A = ​​g ρ f V t

2.3. Primerjava gravitacije in Arhimedove sile

Izvedimo poskus.

Vzemimo telo – mehurček z določeno količino peska. Določimo gravitacijsko silo in Arhimedovo silo, ki delujeta na to telo. Primerjajmo jih. To vidimo, če:

F t > F A – telo se utopi;

F t = F A – telo lebdi v tekočini;

F t A – telo lebdi navzgor

Sklep: obnašanje telesa v tekočini je odvisno od razmerja med gravitacijskimi moduli F T in Arhimedova sila F A ki delujejo na to telo.

2.4 Primerjava gostote tekočine in telesa

Naredimo še en poskus. Vzemimo telesa, katerih gostota je manjša ali večja od gostote vode. Potopimo jih v vodo. To bomo videli"Telesa, ki so težja od tekočine, se spustijo vanjo, tonejo vse globlje in globlje, dokler ne dosežejo dna, in ko so v tekočini, izgubijo na svoji teži toliko, kolikor tehta tekočina, vzeta v prostornini teles, ” -kot je rekel Arhimed.

Sklep: obnašanje telesa v tekočini je odvisno od razmerja gostot telesa in tekočine.

2.5 Primerjava Arhimedove sile, ki deluje na telo v tekočinah različnih gostot

Izvedimo poskus: vzemite dve tekočini različnih gostot: šampon in svežo vodo ter kos plastelina. Določimo silo vzgona, ki deluje na plasteliniz vsake tekočine. Videli bomo, da se je Arhimedova sila izkazala za drugačno: za tekočino z večjo gostoto (šampon) je večja kot za tekočino z manjšo gostoto (sladka voda).

Razvoj lekcij (zapiski lekcij)

Linija UMK A.V. Peryshkin. Fizika (7-9)

Pozor! Uprava spletnega mesta ni odgovorna za vsebino metodološkega razvoja, pa tudi za skladnost razvoja z Zveznim državnim izobraževalnim standardom.

Tema lekcije: Pogoji plovbe tel.

Cilji lekcije:

• Izobraževalni: naučiti analizirati, poudariti (glavno, bistveno),
• vas približa k samostojnemu reševanju problemskih situacij.
• Razvojni: razviti zanimanje za določene dejavnosti v lekciji,
• razvijajo zmožnost primerjanja, razvrščanja, posploševanja dejstev in pojmov.
• Izobraževalni: ustvarite vzdušje kolektivnega iskanja, čustvenega vznesenosti, veselja do učenja, veselja do premagovanja težav.

Mesto lekcije v rubriki:"Tlak trdnih snovi, tekočin in plinov", po študiju teme "Tlak tekočin in plinov na telo, potopljeno v njih. Arhimedova sila."

Vrsta lekcije: Pouk o preverjanju predmetnega znanja.

Osnovni izrazi in pojmi: masa, prostornina, gostota snovi, teža telesa, gravitacija, Arhimedova sila.

Medpredmetne povezave: matematika

Vidnost: prikaz obnašanja različnih teles, potopljenih v vodo; pogoji lebdenja telesa glede na gostoto.

Oprema:

a) za predstavitev

• plastični kozarec z vodo, trije predmeti na vrvici: aluminijast valj, plastična krogla, hermetično zaprta steklenica vode (predhodno pripravi učitelj), ki je lahko v ravnovesju kjer koli v tekočini;
• kopel z vodo, krožnik aluminijaste folije, klešče.

b) za frontalno delo

• Tehtnice z utežmi, merilni valj (čaša), plovna kapsula s pokrovom (po 3), suh pesek, nitke, filtrirni papir, električni trak, navodila za reševanje frontalnih poskusnih nalog, zvezki za laboratorijske vaje.

Oblike dela v lekciji: frontalni v paru, posam.

Učni načrt

1. Organiziranje časa;
2. Začetno preverjanje razumevanja predhodno preučene snovi;
3. Praktično delo za preverjanje ugotovitev;
4. odsev;
5. Domača naloga.

Napredek lekcije

I. Organizacijski trenutek

Danes bomo v lekciji nadaljevali s preučevanjem obnašanja teles, potopljenih v vodo. Poglejmo si nekaj poskusov, nekaj poskusov boste izvedli sami in opravili nekaj izračunov.

II. Začetno preverjanje razumevanja predhodno preučene snovi

Izkušnja 1

V vodo zaporedoma spustimo aluminijast valj, žogo in plastenko vode. Opazujemo obnašanje teles.

Rezultat: valj se potopi, žogica lebdi navzgor, mehurček lebdi, popolnoma potopljen v vodo.

Problemska situacija: Zakaj? – (Razmerje sil, ki delujejo na telo).

– Na vsa telesa v vodi delujeta dve sili: gravitacijska sila, usmerjena navzdol, in sila vzgona (Arhimedova sila), usmerjena navzgor.

– Iz pravila seštevanja sil, ki delujejo na telo vzdolž ene premice, sledi: tone, če je F t ˃ F A; plava navzgor, če je F t ˂ F A; plava, če je F t = F A.

III. Praktično delo za preverjanje ugotovitev

Naredimo poskus in preverimo razmerje med gravitacijo in vzgonsko silo. (Za osnovo je vzeto laboratorijsko delo "Razjasnitev pogojev za lebdeča telesa v tekočini" - stran 211 učbenika).

1. vaja.

1. Kapsulo do 1/4 napolnite s peskom, na tehtnici določite njeno maso v gramih. Vrednost mase pretvori v kg in jo zapiši v tabelo.
2. Kapsulo postavimo v vodo in določimo prostornino izpodrinjene vode v cm3. V ta namen označite nivo vode v čaši pred in po potopitvi kapsule v vodo. Vrednost prostornine v m3 zapišite v tabelo.

P = F težka = mg in F A = ρ f gV t

Naloga 2.

1. Kapsulo popolnoma napolnite s peskom in na tehtnici določite njeno maso v gramih. Vrednost mase pretvori v kg in jo zapiši v tabelo.
2. Kapsulo postavimo v vodo in določimo prostornino izpodrinjene vode v cm3. V ta namen označite nivo vode v čaši pred in po potopitvi kapsule v vodo. V tabelo zapišite vrednost prostornine v m 3.
3. Gravitacijo in Arhimedovo silo izračunajte po formulah:

P = F težka = mg in F A = ρ f gV

Primerjajte Arhimedovo silo z gravitacijo. Rezultate izračuna vnesite v tabelo in upoštevajte: kapsula potone ali lebdi.

Naloga 3.

1. Ugotovite, pri kakšnem razmerju gravitacije in Arhimedove sile bo kapsula lebdela kjer koli v tekočini, popolnoma potopljena vanjo? Kakšno vrednost bo imela prostornina vode, ki jo izpodrine kapsula?
2. Določite maso lebdečega telesa (brez izračuna).
3. Kapsulo napolnite s peskom do želene mase, nato jo spustite v vodo in iz izkušenj preverite, ali je vaše sklepanje pravilno.
4. Sklepajte o pogoju, da telo lebdi v tekočini.

Izkušnja 2

Preverimo razmere lebdenja glede na gostoto snovi, iz katere so telesa sestavljena, in gostoto tekočine. Za to imamo kopel z vodo, ploščo aluminijaste folije in klešče.

1. Z upogibanjem vogalov bomo iz plošče naredili škatlo. Spustimo ga na gladino vode. Opazujemo škatlo, ki plava na gladini vode.
2. Škatlo vzamemo iz vode in plošči povrnemo raven videz. prepogniti krožnik na pol, na štiri itd. S kleščami stisnite folijo in jo spustite v vodo.

rezultat:škatlasta plošča plava, ko pa jo stisnemo, potone.

Problemska situacija: Zakaj? – (Razmerje gostote telesa in vode).

• gostota škatle iz aluminijaste folije je manjša od gostote vode, gostota stisnjene kepe folije pa je večja od gostote vode.
• Pogoji za lebdeča telesa: potone, če je ρ t ˃ ρ voda; plava, če je ρ t ˂ ρ voda; plava, če je ρ t = ρ voda. (ρ aluminija = 2700 kg/m3; ρ vode = 1000 kg/m3).

IV. Odsev

Izkušnja 3. Oglej si in razloži delovanje naprave, ki jo učenec izdela po nalogi k §52 (str. 55 učbenika). "kartezijanski potapljač". Namesto prozorne stekleničke je študent uporabil navadno pipeto.

Naprava vam omogoča prikaz zakonitosti lebdenja teles.

V. Domača naloga

§52; vaja 27(3,5,6).

Samoanaliza lekcije

Tema lekcije fizike v 7. razredu je "Pogoji za lebdeča telesa." V razredu je 20 učencev. Večina jih ima dobro matematično izobrazbo. Fantje so radovedni in aktivni. Dobro delajo v ekipi. Sodelujte pri pripravi opreme za pouk.

Namen lekcije: zanimati učence, jih približati samostojnemu reševanju problemskih situacij. Med poukom se otroci naučijo samostojno načrtovati načine za doseganje ciljev, vključno z alternativnimi, in zavestno izbrati najučinkovitejše načine za rešitev problema.

Tip pouka - učna ura ponavljanja predmetnega znanja - omogoča preverjanje znanja, pridobljenega v prejšnji uri, in pripravo na reševanje nalog o temi v naslednji učni uri.

Izbrane stopnje pouka so logično povezane med seboj, poteka gladek prehod iz ene v drugo. Pri pouku učitelj le usmerja in popravlja dejanja učencev, ki skoraj celotno uro delajo samostojno. Da bi prihranili čas pri opravljanju praktičnega dela, so dijaki pri dodatnem pouku pripravili dve kapsuli s peskom, v celoti in delno napolnjeni (naloga 1 in 2), tretja je ostala prazna. Med poukom so se otroci naučili sklepati iz eksperimenta in aktivno razpravljali o rešitvah problemskih situacij. Na zadnji stopnji je bila pozornost otrok ponovno usmerjena na temo lekcije. Učiteljica je komentirala domače naloge in ustne odgovore ocenila, po končani uri pa so pregledali zvezke za laboratorijske vaje.

Menim, da so bili cilji pouka doseženi: otroci so se naučili analizirati, izpostavljati (glavno, bistveno), primerjati, razvrščati, posploševati dejstva in pojme ter iskati rešitve za problemske situacije. Pouk je ustvaril vzdušje kolektivnega iskanja, čustvene vznesenosti, veselja do učenja in veselja ob premagovanju težav.

Lebdeča telesa- stanje ravnotežja trdnega telesa, ki je delno ali popolnoma potopljeno v tekočino (ali plin).

Glavna naloga teorije lebdečih teles je ugotoviti ravnotežje telesa, potopljenega v tekočino, in razjasniti pogoje za stabilnost ravnotežja. Najenostavnejše pogoje za lebdenje teles nakazuje Arhimedov zakon. Upoštevajmo te pogoje.

Kot veste, na vsa telesa, potopljena v tekočino, deluje Arhimedova sila F A(potisna sila) usmerjena navpično navzgor, vendar ne lebdijo vsi. Da bi razumeli, zakaj nekatera telesa lebdijo in druga potonejo, je treba upoštevati še eno silo, ki deluje na vsa telesa - gravitacijo. Ft ki je usmerjen navpično navzdol, torej nasproti F A. Če pustimo telo v tekočini pri miru, se bo začelo premikati v smeri, v katero je usmerjena največja sila. Možni so naslednji primeri:

1. če je Arhimedova sila manjša od gravitacije ( F A< F т ), potem bo telo potonilo na dno, tj. utonilo (sl. A);
2. če je Arhimedova sila večja od gravitacije ( F A > F t), potem bo telo lebdelo navzgor (sl. b);

Če se ta sila izkaže za večjo od sile gravitacije, ki deluje na telo, bo telo poletelo navzgor. Na tem temelji aeronavtika.

Letala, ki se uporabljajo v aeronavtiki, se imenujejo baloni(iz grščine aer- zrak, stanje- stoji). Imenujejo se nekontrolirani prostoleteči baloni z lupino v obliki krogle baloni. Ne tako dolgo nazaj so ogromni baloni uporabljali za preučevanje zgornjih plasti atmosfere (stratosfere). stratosferski baloni. Krmilni baloni (z motorjem in propelerji) se imenujejo zračne ladje.

Balon se ne dvigne le sam, ampak lahko dvigne tudi nekaj tovora: kabino, ljudi, instrumente. Če želite ugotoviti, kakšno obremenitev lahko dvigne posoda za zrak, morate poznati njeno dvižno silo. Dvižna sila balona je enaka razliki med Arhimedovo silo in gravitacijsko silo, ki deluje na balon:

F = F A - F t.

Manjša kot je gostota plina, ki polni balon določene prostornine, manjša je gravitacijska sila, ki deluje nanj, večja pa je posledična dvižna sila. Balone lahko polnimo s helijem, vodikom ali ogrevanim zrakom. Čeprav ima vodik manjšo gostoto kot helij, se helij vseeno pogosteje uporablja zaradi varnosti (vodik je vnetljiv plin).

Veliko lažje je dvigniti in spustiti balon, napolnjen z vročim zrakom. Če želite to narediti, postavite gorilnik pod luknjo, ki se nahaja v spodnjem delu krogle. Omogoča vam uravnavanje temperature zraka in s tem njegove gostote in dvižne sile.

Izberete lahko temperaturo žoge, pri kateri bo teža žoge in kabine enaka sili vzgona. Nato bo žoga obvisela v zraku in iz nje bo enostavno opazovati.