Ход работы

Разработка технологической карты урока

Лабораторная работа №3

по теме «Архимедова сила. Закон Архимеда» (7 класс)

Цель: разработать технологическую карту урока по теме «Архимедова сила. Закон Архимеда» курса физики основной школы.

Используемые документы: Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «17» декабря 2010 г. № 1897).

1. Ознакомьтесь с конспектом урока по теме «Архимедова сила. Закон Архимеда», который приведён ниже.

Тема: Архимедова сила. Закон Архимеда

Задачи урока. Сформировать понятие об архимедовой силе, умение выводить формулу, выражающую зависимость этой силы от плотности жидкости (газа) и объема тела, на основе закона Паскаля.

Продолжить формирование умений находить равнодействующую двух сил, применять закон Паскаля для объяснения действия жидкости или газа на погруженное тело, применять формулу для расчета давления внутри жидкости, сравнивать давления жидкостей и газов на тела, находящиеся в них.

В целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического эксперимента в физике. Раскрыть причинно-следственные связи в изучаемом материале: подвижность частиц жидкости — передача давления жидкостью — давление внутри жидкости на определенном уровне — силы давления на верхнюю и нижнюю грани бруска — архимедова сила.

В воспитательных целях познакомить учащихся с практическими применениями закона в технике и для повышения интереса к изучаемому материалу осветить роль Архимеда в физике.

Оборудование. Демонстрационное: аквариум, сосуд с водой, ведерки Архимеда (2 шт.), весы, магнитная доска с магнитами, магнитофонная запись рассказа об Архимеде, диапозитив с портретом Архимеда, таблицы.

Лабораторное: сосуды с водой, динамометры, гири, индивидуальные магнитные доски (или металлические подставки весов), магниты, бумажные стрелки.

План урока

Содержание

Методы и приемы

Изучение нового материала. Обнаружение действия выталкивающей силы. Использование закона Паскаля для объяснения действия архимедовой силы. Историческая справка об Архимеде. Зависимость архимедовой силы от плотности жидкости и объема тела. Вывод формулы Архимедовой силы. Объяснение опыта, подтверждающего равенство архимедовой силы весу вытесненной жидкости. Примеры использования закона Архимеда. Задание на дом.

Беседа. Демонстрация опытов, диапозитивов. Фронтальный эксперимент. Прослушивание магнитофонной записи. Зарисовки и записи на доске и в тетрадях. Наблюдение опытов. Выдвижение гипотезы и ее экспериментальная проверка     Работа с учебником.   Запись на доске и в дневниках

Учитель. Содержание сегодняшнего урока поможет понять нам, почему одни тела плавают на поверхности жидкости, а другие — тонут, почему возможно плавание судов, подводных лодок, воздушных шаров и дирижаблей.

Рис.1

Внимательно следите за ходом моих рассуждений и запомните вывод формулы архимедовой силы. В ходе урока я поставлю оценки по результатам работы.

(Учитель кратко объясняет план урока, после чего демонстрирует опыт по рисунку 1. Погружает мяч полностью в воду и быстро убирает руку. Мяч «выпрыгивает» из воды.)

Почему мяч всплыл на поверхность воды?

Ученик А. На мяч подействовала сила.

Учитель. Совершенно верно: подействовала сила, которая вытолкнула мяч из воды. Будем называть ее выталкивающей силой.

Опустим в тот же аквариум цилиндр. (Учитель выполняет опыт.) Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае

Рис. 2 Рис. 3

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

(Учитель не опровергает ответ, предоставляя учащимся возможность самостоятельно убедиться в его ошибочности.)

Учитель. Верен ли последний ответ? Подумайте, как с по­мощью приборов, которые находятся у вас на столах, проверить, действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр.

Ученик В. Чтобы проверить, действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр, надо подвесить тело к пружине динамометра, заметить его показание, а затем опустить тело в воду и сравнить оба показания динамометра.

Учитель. Верно. Возьмите динамометры, подвесьте грузы к пружинам, пронаблюдайте за пружинами, осторожно погружая грузы в воду. Опыт повторите два раза. (Учащиеся проводят лабораторный опыт.)

Что вы заметили?

Ученик Г. При погружении тела в воду пружина растяги­вается меньше, чем в воздухе, показание динамометра уменьшается.

Учитель. Какой вывод можно сделать из этих наблюдений?

Ученик В. На любые тела, погруженные в воду, действует выталкивающая сила.

Учитель. Как направлена эта сила?

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

Учитель. Верно. Значит, на все тела, погруженные в жид­кость, действует выталкивающая сила, и на те, которые плавают, и на те, которые тонут. Выясним, почему возникает выталкивающая сила. (Учитель опускает в сосуд тело в форме бруска (рис. 2).) Что можно сказать о действии жидкости на брусок?

Ученик Е. Жидкость производит на него давление.

Учитель. Что можно сказать о давлении внутри жидкости на одной и той же глубине?

Ученик Б. На определенной глубине внутри жидкости дав­ление по всем направлениям одинаково.

Учитель. Верно. Поэтому и силы, с которыми вода действу­ет на боковые поверхности бруска, будут равными. Они направле­ны навстречу друг другу и сжимают брусок

Теперь сравните давления на уровнях верхней и нижней граней бруска.

У ч е н и к Ж- На уровне нижней грани бруска вода оказывает большее давление, чем на уровне верхней.

Учитель. Почему?

Ученик Ж- Давление на уровне нижней поверхности больше потому, что она находится на большей глубине.

Учитель. Верно. Чтобы это было более понятно, повернем сосуд. (Учитель поворачивает сосуд (рис. 3) так, чтобы учащиеся могли видеть две пластилиновые полоски 1 и 2, показывающие глубину погружения верхней и нижней граней.)

Напишите формулу, по которой производится расчет давления жидкости на уровне верхней и нижней поверхностей бруска. (К доске выходят два ученика. Они одновременно записывают формулы (рис. 4), учитель по ходу записи задает вопросы.)

Что написала Таня?

Ученик Д. Таня написала формулу для расчета давления жидкости на верхнюю грань.

(Аналогичные вопросы учитель ставит по записи второго ученика В.)

Учитель. Сравните силы F₁ и F₂, с которыми вода действует на верхнюю и нижнюю грани.

Ученик 3. Сила F₂ больше, чем сила F₁.

Учитель. Как направлены эти силы?

Рис. 4

Рис. 5 Рис. 6

У ч е н и к А. Сила F₁ направлена вниз, сила F₂ — вверх.

Учитель. Почему сила F направлена вверх?

Ученик З. В соответствии с законом Паскаля: верхние слои воды производят давление на нижние слои, вода передает это давление в каждую точку жидкости без изменения. На нижнюю грань бруска также передается давление. Вода действует на эту грань снизу вверх с силой F₂.

Учитель. Верно. За обоснованные ответы ученики В. и 3. получают оценку 5. Хорошо подготовились к уроку Таня и Володя. Они верно записали все формулы и также получают 5.

Представим силы, действующие на брусок, графически (рис. 5). (На магнитной доске помещен рисунок. Магнит изображает тело, находящееся в воде. Учитель прикладывает к телу бумажные стрелки и зажимает их магнитом.)

Какая стрелка изображает силу F₁ и какая — силу F₂?

Ученик И. Большая стрелка изображает силу F₂.

Учитель. Как направлена равнодействующая этих сил?

Ученик Г. Равнодействующая сила направлена вверх, так как сила F₂ больше, чем сила F₁,

Учитель. Определите, чему равна равнодействующая сила. (Учитель снимает бумажные стрелки, дает их ученику и предлагает найти равнодействующую.)

Ученик Г. Чтобы определить равнодействующую силу, надо из большей силы вычесть меньшую. (Ученик совмещает стрелки и отрезает часть большей. Эта часть изображает равнодействую­щую, которую он закрепляет на доске (рис. 6). Затем ученик записывает формулу F_А = F₂ — F₁.)

Учитель. Мы выяснили, почему на тело действует выталкивающая сила. Впервые выталкивающую силу рассчитал древнегреческий ученый Архимед, живший в III в. до н. э. Поэтому эту силу называют архимедовой силой.

Проверим, все ли умеют правильно указывать направления сил, действующих на тело, погруженное в жидкость. Прошу показать стрелкой эти силы. (Учащиеся на своих магнитных досках закрепляют магнитами бумажные стрелки (см. рис. 5). В качестве магнитных досок они используют металлические подставки от лабораторных весов.)

Поднимите, пожалуйста, доски и покажите. (Учитель проверяет правильность выполнения задания.) За правильное выполнение задания и ответы на вопросы ученикам Г. и Ж. ставлю оценку 5.

Что нам уже известно об архимедовой силе?

Ученик А. Мы выяснили, что на тело, погруженное в жидкость, действует архимедова сила, направленная вверх.

(Во время ответа ученика учитель держит плакат и показывает левую часть равенства (рис. 7).)

У ч и т е л ь. Запишите тему урока и перепишите сделанные на доске записи. Прослушайте звукозапись рассказа о жизни Архимеда и постарайтесь запомнить наиболее интересные факты.

(На экране демонстрируется портрет Архимеда. Одновременно на фоне музыкального сопровождения воспроизводится магнитофонная запись рассказа об Архимеде. Во время прослушивания учитель подготавливает оборудование для опыта с ведерком Архимеда. После окончания звуковой записи учитель обращается к классу.)

Архимед в своих исследованиях опирался на наблюдения, опыт, практическую деятельность, эксперимент.

Выясним, от чего зависит архимедова сила. Как математически можно рассчитать эту силу?

(К доске приглашается ученик.)

Запишите, чему равна архимедова сила. (Ученик записывает на доске: F_A = F₂ — F₁)

У ч е н и к Д. Подставляя выражение для F₁ и F₂, получим:

F_A = g .

Учитель. Чему равна разность высот столбов жидкости (h₂ - h₁)?

(Еще раз демонстрируется сосуд с пластилиновыми полосками (см. рис. 3).)

У ч е н и к А, Разность высот столбов жидкости h₂ и h₁ равна высоте бруска.

Учитель. Верно. Обозначим высоту бруска через H.

(Ученик записывает на доске: F_A = g .

Учитель. Обратите внимание на формулу и скажите, чему равно произведение площади основания бруска на его высоту.

Ученик Д. Произведение площади основания на высоту равно объему бруска. (Записывает на доске: F_A = g .

Учитель. Что мы получим, если умножим плотность жидкости на объем тела?

Рис. 7

Рис. 8

Ученик А. Произведение плотности на объем равно массе.

Учитель. Массе чего?

Ученик Д. Массе жидкости в объеме тела.

Учитель. Чему равно произведение ρт_ж?

У ч е н и к А. Это произведение равно весу жидкости в объеме тела.

Учитель. Ученики А. и Д. хорошо работали на уроке, они получают оценку 5. (Учитель показывает плакат, см. рис. 1.7.) Итак, архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженного тела. Нельзя ли полученный вывод проверить на опыте? (Учитель показывает учащимся установку для выполнения опыта, помещен­ную на фоне экрана с подсветом (рис. 1.8). Объясняет назначение прибора.)

Обратите внимание на первоначальное положение пружины. Отметим это положение на шкале с помощью указателя. Теперь полностью погрузим цилиндр в сосуд с отливом. Скажите, как убе­диться в том, что объем вытесненной телом воды равен объему тела.

Ученик И. Можно налить эту воду в ведерко, объем кото­рого равен объему тела.

Учитель. Молодец, ты ответил правильно, мы так и посту­пим. Но прежде скажите, изменилось ли растяжение пружины.

Ученик К- Да, изменилось. Пружина сократилась, указа­тель поднялся на четыре деления вверх.

Учитель. Отметим новое положение указателя динамомет­ра. Какая сила вызвала сокращение пружины на четыре деления?

Ученик Л. Архимедова сила.

Учитель. Запомните: архимедова сила вызвала сокращение пружины. Скажите, если я перелью всю вытесненную телом воду в подвешенное ведерко, какая будет действовать сила (кроме веса ведерка) на пружину.

Ученик И. На пружину будет действовать еще и вес вытес­ненной воды.

Учитель. (Выливает воду в ведерко.) Что происходит с пружиной?

Ученик Б. Пружина вновь растягивается, так как на нее дополнительно действует вес вытесненной воды.

Учитель. На какой отметке установился указатель?

Ученик Б. Указатель установился на первоначальной от­метке.

Учитель. Как же растянулась пружина под действием веса вытесненной воды?

Ученик И. Пружина растянулась на столько же делений, на сколько она сократилась под действием архимедовой силы.

Учитель. Итак, архимедова сила сократила пружину на четыре деления, а вес вытесненной воды растянул пружину на те же четыре деления. Что можно сказать об этих силах?

Ученик И. Эти силы равны, т. е. архимедова сила равна весу жидкости, вытесненной телом.

Учитель. Правильно. Закон Архимеда формулируется таким образом: тело, находящееся в жидкости (или газе), теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость (или газ) в объеме, вытесненном телом.

Вы знаете, что к газам тоже применим закон Паскаля. Поэтому и на тела, находящиеся в газе, действует выталкивающая сила. Существование силы, выталкивающей тело из газа, можно наблю­дать на опыте.

Откройте учебник на странице 98 и прочитайте описание опыта (рис. 137 учебника)*.

(Ученики читают текст, делают вывод о действии выталкиваю­щей силы на тела, находящиеся в газе. После этого комментируют фотографии (действие архимедовой силы), помещенные на цветной вклейке учебника.)

За работу на уроке я ставлю оценку 4 ученику Б., так как не все его ответы были правильные и обоснованные. Ученику И. ставлю 5.

Откройте дневники, запишите задание на дом: § 54, 55. Ответьте на вопросы к этим параграфам. В тетрадь запишите при­мер на расчет архимедовой силы, разобранный в § 55.

Кто хочет, может решить следующую задачу: «На поверхности воды плавает деревянный брусок, в который вбиты гвозди (рис. 1.9). Как изменится глубина погруже­ния бруска, если гвозди вбить полностью?»

Рис. 9

Выводы по уроку. Анализируя содержание этого урока, прежде всего следует обратить внимание на мотивацию учебной деятель­ности школьников. Перед учащимися поставлена цель — овладеть материалом, чтобы суметь применить его для объяснения практи­ческого использования закона Архимеда.

Структура данного урока включает все элементы циклической схемы изучения материала: от опытных фактов к теории (закон Паскаля), к теоретическому выводу следствий (формула для расчета архимедовой силы), далее к экспериментальной проверке теорети­ческих выводов. Это наиболее полно отвечает задаче формирования научного мировоззрения школьников.

Данная структура урока позволила учителю использовать разнообразные методы, приемы и формы организации познаватель­ной деятельности учащихся: обсуждение результатов опытов, проведение фронтального эксперимента, вывод формулы архимедовой силы и т. д.

Высокий уровень работоспособности учащихся на уроке под­держивался не только интересным содержанием, но и сменой видов учебной деятельности. Следует обратить внимание на то, что учитель умело заполняет паузы, неизбежные при переключении видов деятельности. Например, во время подготовки опыта с ведерком Архимеда учитель предлагает учащимся прослушать звукозапись рассказа о жизни Архимеда. В рассказе отмечается патриотизм и гражданское мужество древнегреческого ученого, который сво­ими изобретениями в области военной техники оказывал большую помощь жителям родного города в борьбе с римскими завоевателями.

2. Изучите структуру технологической карты урока.

Примерная форма технологической карты урока

Деятельность учителя	Деятельность обучающихся
Познавательная	Коммуникативная	Регулятивная
Осуществляемые действия	Формируемые способы деятельности	Осуществляемые действия	Формируемые способы деятельности	Осуществляемые действия	Формируемые способы деятельности
1. Организационный момент
2. Повторение
3. Актуализация знаний
4. Изучение новых знаний и способов деятельности
5. Первичная проверка понимания изученного
6. Закрепление
7. Применение изученного материала
8. Обобщение и систематизация
9. Контроль и самоконтроль
10. Коррекция
11. Домашнее задание
12. Подведение итогов занятия
13. Рефлексия

3. Разработайте технологическую карту урока по теме «Архимедова сила. Закон Архимеда».

Дата добавления: 2015-05-08