Причината за появата на Архимедова сила е разликата в налягането на средата на различни дълбочини. Следователно силата на Архимед възниква само при наличие на гравитация. На Луната ще бъде шест пъти, а на Марс ще бъде 2,5 пъти по-малко, отколкото на Земята.

В безтегловност няма архимедова сила. Ако си представим, че силата на гравитацията на Земята внезапно изчезна, тогава всички кораби в моретата, океаните и реките ще отидат на всяка дълбочина при най-малкия тласък. Но нещо независимо от гравитацията няма да им позволи да се издигнат. повърхностно напрежениевода, така че няма да могат да излетят, всички ще се удавят.

Как се проявява силата на Архимед?

Големината на Архимедовата сила зависи от обема на потопеното тяло и плътността на средата, в която то се намира. Точната му дефиниция в съвременните термини е следната: тяло, потопено в течна или газообразна среда в полето на гравитацията, се въздейства от плаваща сила, точно равна на теглото на средата, изместена от тялото, тоест F = ρgV , където F е силата на Архимед; ρ – плътност на средата; g – ускорение свободно падане; V е обемът течност (газ), изместен от тялото или потопена част от него.

Ако в прясна вода има плавателна сила от 1 kg (9,81 N) за всеки литър обем на потопено тяло, то в морската вода, чиято плътност е 1,025 kg*куб. dm, силата на Архимед от 1 kg 25 g ще действа върху същия литър обем. За човек със средно телосложение разликата в опорната сила на морето и прясна водаще бъде почти 1,9 кг. Следователно плуването в морето е по-лесно: представете си, че трябва да преплувате поне езерце без течение с двукилограмов дъмбел в колана си.

Архимедовата сила не зависи от формата на потопеното тяло. Вземете железен цилиндър и измерете силата му от водата. След това разточете този цилиндър на лист, потопете го хоризонтално и с ръба във вода. И в трите случая силата на Архимед ще бъде една и съща.

На пръв поглед може да изглежда странно, но ако листът е потопен равен, намаляването на разликата в налягането за тънък лист се компенсира от увеличаване на неговата площ, перпендикулярна на повърхността на водата. И когато се потапя с ръб, напротив, малката площ на ръба се компенсира от по-голямата височина на листа.

Ако водата е много силно наситена със соли, поради което плътността й става по-висока от плътността на човешкото тяло, тогава дори човек, който не може да плува, няма да се удави в нея. На Мъртво море в Израел, например, туристите могат да лежат на водата с часове, без да мръднат. Вярно е, че все още е невъзможно да се ходи по него - опорната площ е малка, човекът пада във водата до врата си, докато теглото на потопената част от тялото стане равно на теглото на изместената от него вода. Въпреки това, ако имате известна доза въображение, можете да създадете легенда за ходене по вода. Но в керосин, чиято плътност е само 0,815 кг * куб. dm, дори много опитен плувец няма да може да се задържи на повърхността.

Архимедова сила в динамика

Всеки знае, че корабите плават благодарение на силата на Архимед. Но рибарите знаят, че Архимедовата сила може да се използва и в динамиката. Ако попаднете на голяма и силна риба (например таймен), тогава няма смисъл бавно да я дърпате към мрежата (да я ловите): тя ще скъса въдицата и ще си тръгне. Трябва първо да дръпнете леко, когато изчезне. Усещайки куката, рибата, опитвайки се да се освободи от нея, се втурва към рибаря. След това трябва да дръпнете много силно и рязко, така че въдицата да няма време да се счупи.

Във вода тялото на рибата не тежи почти нищо, но нейната маса и инерция се запазват. При този метод на риболов Архимедовата сила сякаш рита рибата в опашката, а самата плячка ще падне в краката на риболовеца или в лодката му.

Силата на Архимед във въздуха

Силата на Архимед действа не само в течности, но и в газове. Благодарение на нея те летят Балонии дирижабли (цепелини). 1 куб. м въздух при нормални условия (20 градуса по Целзий на морското равнище) тежи 1,29 кг, а 1 кг хелий тежи 0,21 кг. Тоест 1 кубичен метър напълнена черупка е в състояние да повдигне товар от 1,08 кг. Ако черупката има диаметър 10 m, тогава нейният обем ще бъде 523 кубически метра. м. Изработвайки го от лек синтетичен материал, получаваме подемна сила от около половин тон. Аеронавтите наричат ​​силата на Архимед във въздуха сила на синтез.

Ако изпомпате въздуха от балона, без да го оставите да се свие, тогава всеки кубичен метър от него ще издърпа нагоре цели 1,29 кг. Увеличаването на повдигането с повече от 20% е технически много изкушаващо, но хелият е скъп, а водородът е експлозивен. Затова от време на време се появяват проекти на вакуумни дирижабли. Но материали, които могат да издържат на големи количества (около 1 кг на кв. см) Атмосферно наляганеотвън върху черупката, модерна технологиявсе още не може да създаде.

Архимед е един от най-известните и велики учени, поставили основите съвременна наука. Не всички негови открития са известни на широката публика. Обикновено всички помнят само това, което са учили в училище, въпреки че другите му опити са не по-малко интересни и полезни за обществото.

Суверенна корона

Има много известна легенда за короната на император Хиерон; някои историци я наричат ​​жертвена корона. Надеждно е известно, че суверенът помоли Архимед да разбере дали неговият майстор бижутер е измамник, дали е похарчил цялото злато на короната или е откраднал нещо за себе си. По това време това беше много трудна задача и великият учен се нуждаеше голям бройвреме и късмет, за да разрешите тази загадка. Един ден се къпеше. Когато се спусна в нея, той не забеляза, че е прекалено пълна и малко вода се разля от ваната, след което Архимед "Еврика!" Тази дума е преведена от гръцки езикозначава "намерен". Гръцкият философ наистина е намерил решение, защото днес всяко дете знае, че когато някой елемент се постави в съд, пълен с вода, обемът на изместената вода ще бъде равен на обема на потопения елемент.

Благодарение на това предположение Архимед помогнал на гръцкия цар да идентифицира бижутера лъжец и да разбере истината. Тъй като на бижутера беше дадено цяло парче злато, те го поставиха в пълен съд с вода, след което направиха същия експеримент и се оказа, че се изливат различни количества вода. Благодарение на това откритие в крайна сметка ще се появи цяла наука -. Същото откритие на Архимед обяснява защо топка с по-лек газ от въздуха може да се издигне нагоре, защо стоманена топка потъва, но дървото не.

Други опити на Архимед

Надеждно е известно, че Архимед е изобретил винтова помпа, която дълго време е служила в мини и в различни устройства за изпомпване на вода. Тази помпа се нарича kohlya. Принципът на действие е, че винт с големи остриета е поставен в куха тръба; След това, с помощта на труда, винтът се развива и водата тече нагоре от кладенеца през лопатките.

Колкото и да е странно, първият, най-примитивен лост също е класифициран и изолиран от Архимед. Всеки знае известната му фраза: „Дайте ми опорна точка и аз ще преместя света“. Лостовете, създадени от великия учен, бяха най-продуктивните по това време. Голям брой от неговите изследвания и постижения са достигнали до нас от други философи. Подобно на много други учени от неговото време, той не е записвал често своите мисли или текстовете му са били изгубени във времето.

Може да се каже, че той е имал други идеи, благодарение на военните разработки, които, както знаем от историята, са позволили да се съпротивлява много дълго време, преди римляните да успеят да превземат Сиракуза.

Видео по темата

Върху тяло, потопено в течност или газ, действа подемна сила, равна на теглото на течността или газа, изместени от това тяло.

В интегрална форма

Силата на Архимедвинаги е насочена срещу силата на гравитацията, следователно теглото на тялото в течност или газ винаги е по-малко от теглото на това тяло във вакуум.

Ако тялото плава върху повърхност или се движи равномерно нагоре или надолу, тогава плаващата сила (наричана още Архимедова сила) е равна по големина (и противоположна по посока) на силата на гравитацията, действаща върху обема течност (газ), изместен от тялото, и е приложена към центъра на тежестта на този обем.

Що се отнася до телата, които са в газ, например във въздух, за да намерите повдигащата сила (силата на Архимед), трябва да замените плътността на течността с плътността на газа. Например, балон с хелий лети нагоре поради факта, че плътността на хелия е по-малка от плътността на въздуха.

В отсъствието на гравитационно поле(гравитация), тоест в състояние на безтегловност, Закон на Архимедне работи. Астронавтите са добре запознати с този феномен. По-специално, при нулева гравитация няма феномен на конвекция (естествено движение на въздуха в космоса), следователно, например, въздушното охлаждане и вентилация на жилищните отделения на космическите кораби се извършва принудително от вентилатори

Във формулата използвахме:

Силата на Архимед

Плътност на течността

В. М. Краевой,
, Погарская гимназия № 1, Погар, Брянска област.

Сила на плаваемост. Закон на Архимед

Образователна целурок:да проверят съществуването на плаваща сила, да разберат причините за възникването й и да изведат правила за нейното изчисляване.

Образователна цел:запознайте учениците с взаимосвързаността и обусловеността на явленията от околния свят (величината на Архимедовата сила се определя от обема на тялото, потопено в него, и плътността на изместената течност); да насърчава формирането на мирогледна идея за познаваемостта на явленията и свойствата на околния свят; създават култура на умствен труд; създайте ситуация на успех за всеки ученик.

Цел за развитие:развиват способността да анализират свойства и явления въз основа на знания, подчертават главната причина, влияещи върху резултата (т.е. „бдителност“ при търсенията); да формират комуникативни умения, на етапа на излагане на хипотези за развитие устна реч, проверка на нивото на самостоятелно мислене на ученика при прилагане на знания в различни ситуации.

По време на часовете

Въведение(3 минути)

Учител.Темата на нашия урок е „Плаваща сила. Законът на Архимед". Архимед... Кой е този човек, оставил ярка следа в науката? ( На екрана има портрет на Архимед. На фона на музикален съпровод учителят говори за това.) Архимед - изключителен учен Древна Гърция, роден през 287 пр.н.е. д. в пристанищния и корабостроителен град Сиракуза на остров Сицилия. Архимед получава отлично образование от баща си, астронома и математика Фидий, роднина на сиракузкия тиранин Хиеро II (покровителстван от Архимед). В младостта си прекарва няколко години в най-големия културен център- Александрия, - където развива приятелски отношения с астронома Конон и географа-математик Ератостен. Това беше тласъкът за развитието на неговите изключителни способности. Завръща се в Сицилия като зрял учен. Той стана известен с множество научни трудове, главно в областта на физиката и геометрията. Последните годиниАрхимед прекарва живота си в Сиракуза. В ход е Втората пуническа война. Градът е обсаден от римската армия, която разполага с отличен флот. И ученият, без да пести усилия, организира инженерна защита. Той построи много невероятни бойни превозни средства, които потопиха вражески кораби, разбиха ги на парчета и всяваха суеверен страх у войниците. Според легендата Архимед подпалил римски кораби, използвайки своята система от огледала. Армията на защитниците на града обаче беше твърде малка. И през 212 г. пр.н.е. д. Сиракуза е превзета. Геният на Архимед бил възхитен от римляните и римският генерал Марцел наредил животът му да бъде пощаден. Но войникът, който не познаваше учения от поглед, нахлу в къщата и видя старец (Архимед беше на около 75 години), който се наведе над кутия с пясък, върху която правеше рисунка. „Не стъпвай в моите кръгове!“ – възкликнал Архимед. В отговор воинът замахна с меча си и великият учен падна, покривайки рисунката с кръв.

След Архимед останаха много произведения. Едно от най-важните открития беше законът, наречен по-късно Закон на Архимед. Има легенда, според която идеята хрумнала на Архимед, докато се къпел. С вик "Еврика!" той изскочи на улицата и изтича гол при царя, за да му съобщи решението на проблема. Днес трябва да се запознаем с този проблем, да проверим съществуването на подемна сила, да открием причините за нейното възникване и да изведем правила за нейното изчисляване.

II. Обяснение на нов материал(16 минути)

Учител.Да си припомним лятото. Релаксирате на море, езеро или река Судост, влезте във водата. Научете приятелите си да плуват. ( На екрана има фотоилюстрация.) Лесно ли е да поддържате тялото на приятеля си във водата?

Ученици.Лесно.

Учител.Можете ли също толкова лесно да го държите не във вода, а във въздуха?

Ученици.Не.

Учител.Много от вас, докато плуваха, се опитаха да пуснат топката във водата. Е, как е? Проработи ли?

Ученици.Не.

Учител.Какъв е проблема? Да се ​​обърнем към опита.

Опит 1.Учителят се опитва да постави плаваща топка в аквариума.

Учител.Потапям топката по-дълбоко във водата, пускам я и топката... какво прави?

Ученици.Изскача.

Учител.Защо топката изплува на повърхността на водата? Какво влияе на топката?

Ученици.Сила.

Учител.Точно така, силата избута топката от водата. Същата сила избутва тялото на вашия приятел от водата, когато се учите да плувате, така че как ще го наречем?

Ученици.Плаваща сила.

Учител.Силата на плаваемост е изчислена за първи път от древногръцкия учен Архимед. Затова я наричат Архимедова сила. Момчета, течността винаги ли действа върху тяло, потопено в нея? Все пак металният цилиндър потъва!

Опит 2.Учителят потапя във вода метален цилиндър, окачен на конец. Той се дави.

Учител.Забележим ли е ефектът на плаваемостта на водата в този случай? За да намерите отговора, нека проведем експеримента, както е описано в задача 1 във вашите работни тетрадки (вижте Приложение 1. - Изд.).

Фронтален лабораторна работа. На всяка маса има динамометър, цилиндър и чаша с вода. Слайдовете, описващи неговите етапи, се показват последователно на екрана, учениците вършат работата и правят бележки в работните си тетрадки.

Закачете цилиндъра на динамометъра, намерете теглото му във въздуха, запишете резултата. Потопете цилиндъра в течността, намерете теглото му в течността. Запишете резултата. Сравнете теглото на цилиндъра във вода с теглото на цилиндъра във въздуха и направете заключение: действа ли подемна сила върху цилиндър, потопен в течност? Тъй като теглото на цилиндъра в течност е по-малко от теглото на цилиндъра във въздуха, върху него действа подемна сила. Накъде се насочва? Сега помислете как да намерите големината на тази сила? Какво трябва да направя?

Ученици.Теглото на цилиндъра във вода трябва да се извади от теглото на цилиндъра във въздуха.

Учител.Абсолютно прав! И разгледахме един от начините за намиране на плавателната сила. Моля, запишете: „За да намерите силата на Архимед, трябва да извадите теглото на тялото в течността от теглото на тялото във въздуха.“<...>Заменете стойностите на теглото на цилиндъра във въздух и вода, които сте измерили във формулата и изчислете Архимедовата сила.

По този начин ние сме убедени, че плаваща сила действа върху всички тела, потопени в течност: както тези, които потъват, така и тези, които плават ( На екрана се показват фотоилюстрации). И ако едно тяло е потопено в газ, ще действа ли силата на Архимед върху него в този случай? Оказва се, че ще! И това се потвърждава от полети балонии балони ( екранни фотоилюстрации). Както казват аеронавтите, те се вдигат и държат във въздуха от дар на природата - силата на Архимед. Да се ​​обърнем към опита.

Опит 3.Стъклена топка, балансирана на кантар, се поставя в отворен съд с тебешир на дъното. Учителят налива киселина в съда. Получава се бурна реакция и съдът постепенно се изпълва с въглероден диоксид. Учителят внася горяща кибритена клечка в съда - кибритът изгасва във въглероден диоксид.

Учител.Ние внимателно следим баланса. Какво се случва?

Ученици.балансът е нарушен.

Учител.И така, какво действа върху тялото в газ?

Ученици.Сила на плаваемост.

Учител.Насочен къде?

Ученици.Вертикално нагоре.

Учител.Плаваемост може да възникне и при насипни вещества, като пясък, ориз, грах, тъй като те приемат формата на съда, в който са поставени, т.е. проявяват свойствата на течности.

Опит 4.Учителят поставя пенопласт в контейнера и го пълни с грах. шейкове.

Учител.Какво прави пенопластът под въздействието на плаваща сила?

Ученици.Изскача.

Учител.Заключение: телата, потопени в течности, газове и дори гранулирани вещества, се въздействат от силата на Архимед, насочена вертикално нагоре ( екранни фотоилюстрации). Нека да разберем защо се появява.

Гуменият блок, както всяко тяло, потопено в течност, е подложен на сила на плаваемост, както отново се убеждаваме.

Опит 5.Учителят окачва гумен блок на пружина. Пружината се разтяга. Учителят потапя блокчето във вода. Пружината леко се свива.

Учител.Знаем, че течността притиска дъното и стените на съда, а оттам и блокчето, намиращо се в течността. Какво можете да кажете за налягането вътре в течност на същото ниво?

Ученици.На същото ниво, според закона на Паскал, налягането във всички посоки е еднакво.

Учител.Точно така, следователно силите, с които течността действа върху страничните повърхности на блока, са равни. Те са насочени един към друг и притискат блока. Нека измерим налягането на течността в горния и долния ръб.

Опит 6.Учителят спуска блок в съд с вода и с помощта на манометър за течност измерва налягането на течността на две нива: горния и долния ръб на блока.

Учител.Сравнете налягането на течността върху горния и долния ръб на блока. Коя е по-голяма?

Ученици.Повече в долния ръб.

Учител.Защо?

Ученици.Тъй като се намира на по-голяма дълбочина.

Учител.Следователно силата, с която течността действа върху долната страна, е по-голяма от силата, с която течността действа върху горната страна. Къде е насочена резултантната на тези сили?

Ученици.нагоре, по посока на по-голямата сила.

Учител.Резултантната на тези сили се нарича изтласкванеили Архимедова сила. Как да намерим силата на Архимед?

Ученици.Необходимо е от по-голямата сила на натиск, с която течността действа върху долния ръб, да се извади по-малката сила върху горния ръб на блока.

Учител.Нека изведем големината на силата на Архимед. ( С напредването на разговора фрагменти от поддържащите бележки се показват последователно на екрана.) Заместване на изрази за Е n и Ев, получаваме<...>. Каква е разликата във височината на колоните с течност? чн - ч V?

Ученици.Височината на лентата.

Учител.Точно така, нека го обозначим с ч. Какво е произведението на площта на основата на блока и неговата височина?

Ученици.Обемът на лентата.

Учител.Получаваме друг начин за намиране на Архимедовата сила - изчислена< ...>.

Какво получаваме, ако умножим плътността на течността по обема на тялото?

Ученици.маса

Учител.Много от какво?

Ученици.Маса от течност.

Учител.На какво е равно произведението?

Ученици.Това е теглото на течността в обема на тялото< ...>.

Учител.И така, силата на Архимед е равна на теглото на течността в обема на потопената част от тялото. Нека докажем тази хипотеза с помощта на експеримент.

Опит 7.На пружината са окачени кофа и цилиндър. Обемът на цилиндъра е равен на вътрешния обем на кофата. Разтягането на пружината е обозначено с показалец. Учителят потапя целия цилиндър в леярски съд с вода. В чаша се налива вода.

Учител.Какъв е обемът на водата, която се е разляла?

Ученици.Обемът на тялото, потопено във вода.

Учител.Пружинният индикатор отбелязва намаляването на теглото на цилиндъра във вода, причинено от какво?

Ученици.Сила на плаваемост.

Учител.Изсипваме вода от чаша в кофата и виждаме, че стрелката на пружината се връща в първоначалното си положение. И така, под въздействието на архимедовата сила пружината се свива и под въздействието на тежестта на изместената вода се връща в първоначалното си положение. Какво може да се каже за тези сили?

Ученици.Архимедовата сила е равна на теглото на течността, изместена от тялото.

Учител.Разгледахме третия начин за намиране на Архимедовата сила. За да намерите силата на Архимед, действаща върху тяло, трябва да определите теглото на течността, която това тяло измества.

Сега формулирайте сами закона на Архимед, като попълните празните места в задача 2 в работната си тетрадка. ( Момчетата си водят бележки и ги сравняват със слайда.)

III. Разрешаване на проблем(14 минути)

(На екрана се показват чертежи към задачи 3–5 от работните тетрадки, а учениците записват решенията. При изпълнение на задачите учителят обсъжда резултатите фронтално, като показва слайдове с правилните решения.)

Учител (при завършване на задача 3 и). Вдигнете работните си книги и покажете как сте го направили. Нека сравним правилния резултат с това, което се показва на екрана.

(При изпълнение на задача 3, б). Коя топка изпитва най-малка плаваща сила? Защо?

(След изпълнение на задача 4). Сега нека разгледаме отблизо тази рисунка и да разберем от какво не зависи силата на Архимед.

Ученици.Архимедовата сила не зависи от формата на тялото, дълбочината на потапянето му, плътността на тялото и неговата маса.

Учител (при изпълнение на задача 5). Във водата се гмурнаха първокласник и единадесетокласник. Кой изпитва най-голямата плаваща сила? Защо? ( Показва слайд с видео задача, която учениците са съставили, нарисували и озвучили предварително.)

На територията на Палестина и Израел има странно, на пръв поглед, море. За него се носят тъмни легенди. Един от тях гласи: „И водата, и земята тук са прокълнати от Бога“. Някаква мистериозна неизвестна сила избутва попадналите в нея предмети на повърхността. Но въпреки легендите плуването в това море е много забавно и вълнуващо.

Ето как Марк Твен описва плуването във водите на Мъртво море: „Беше смешно плуване, не можахме да се удавим. Тук можете да се изтегнете върху водата в цялата си дължина, легнали по гръб и скръстейки ръце на гърдите си, като по-голямата част от тялото ви остава над водата. В същото време можете напълно да повдигнете главата си... Можете да легнете много удобно по гръб, като повдигнете коленете си до брадичката и ги хванете с ръце, но скоро ще се обърнете, тъй като главата ви надвишава. Можете да стоите на главата си и от средата на гърдите до края на краката ви ще останете извън водата; но няма да можете да поддържате тази позиция дълго. Не можете да плувате по гръб с някакво забележимо движение, тъй като краката ви стърчат от водата и трябва да се отблъснете само с петите си. Ако плувате с лицето надолу, тогава се движите не напред, а назад. Конят е толкова нестабилен, че не може нито да плува, нито да стои в Мъртво море, веднага ляга на една страна.”

Учител.Каква е мистерията на Мъртво море? Защо не можеш да се удавиш в него? ( Ученически отговори.)

Нека повторим още веднъж как можете да намерите плаващата сила. ( Учениците рецитират методите от чертежа в задача 5. Изпълнете задача 6 писмено и задача 7 устно.)

IV. Развитие на знания и умения(4 минути)

Учител.Сега нека проверим дали сте добре запознати с Архимедовата сила. За целта нека изпълним задача 8. Ученик ( назовава името на добре представящо се момиче) ще изпълни тази задача на компютъра, останалите - в работните тетрадки. ( След като изпълни задачата, той кара учениците да преброят колко пъти се появява буквата „А“ в отговорите и да вдигнат толкова пръсти нагоре. Този метод ви позволява бързо да проверите знанията си.)

V. Проверка на знания и умения(7 минути)

Учител.За проверка на получените знания ще проведем блиц турнир. Класът е разделен на отбори от по четирима. На екрана ще се покажат видеозадачи, изказани преди това от вашите другари. Отборът, който пръв вдигне ръка, отговаря пръв. За всеки верен отговор ще получите „звезда за умник“.

Видео задача 1.Моят приятел, връщайки се от пътуване, показа необичайни снимки. Къде може да е направил тези снимки? Обяснете записаните чудеса.

Видео задача 2.Защо дългите и много гъвкави стъбла на подводните растения поддържат вертикално положение във водата?

Видеозадача 3.Китът, въпреки че живее във вода, диша с дробовете си. Променяйки обема им, той може лесно да промени дълбочината на потапяне. Въпреки това, имайки бели дробове, китът няма да живее дори час, ако се окаже на сушата. Какъв е проблема?

Видео задача 4.Рибите могат лесно да регулират дълбочината си на гмуркане, като променят обема на тялото си благодарение на плувния си мехур. Какво се случва с плаващата сила, действаща върху рибата, когато обемът на плавателния мехур намалява?

Видеозадача 5.Защо гмуркачите с тежки кислородни резервоари се чувстват безтегловни във водата?

VI. Обобщаване(1 минута)

Учител.Нека разберем кой отбор получи най-много звезди. Всички негови членове получават оценка „пет” за блиц турнира. И така, разбрахме защо някои тела плуват на повърхността на течност, докато други потъват, защо кораби, подводници, балони и балони могат да плават. И в живота си ще трябва да срещнете силата на Архимед повече от веднъж.

Да го напишеш домашна работа: прочетете § 48, 49 от учебника; научете помощните бележки (във вашата работна тетрадка); изпълняват задача 9 (всички) и задача 10 (заинтересованите) от работната тетрадка; подгответе се за лабораторна работа № 7.

Приложение 1. Фрагмент от работна книга от 3-то ниво на сложност

Упражнение 1.Действа ли Архимедова сила върху метален цилиндър, потопен във вода?

Задача 2.Попълнете празнините.

Закон на Архимед.Върху тяло, ______ в течност или газ ____________ вертикална _________________ сила, равна на ____________ течност или газ в _________ тяло (или неговата потопена част).

Задача 3.Три топки се поставят в съд с вода.

А) Използвайте молив, за да рисувате тези топки или части от топки, които са подложени на плаваща сила от течността.

b) Коя топка изпитва най-малка плаваща сила? Защо?

Задача 4.Еднакви или различни подемни сили действат върху алуминиев куб и медна топка, потопени в течност, ако обемите им са еднакви?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Силата на Архимед не зависи от:

Задача 5.Коя от две еднакви топки е обект на по-голяма архимедова сила, ако първата е поставена във вода, а втората в керосин?

Задача 6.През април 1912 г. най-големият пътнически кораб Титаник с водоизместимост 46 300 тона (масата на водата, изместена от кораба), тръгва на своето първо и последно плаване. Намерете големината на плаващата сила, действаща върху него.

Задача 7.Решавайте проблеми бързо и (за предпочитане) устно.

Задача 8.Колко добре познавате силата на Архимед? ( Представяме ви един вариант.)

		Опции за отговор
	Върху кое тяло действа по-голямата архимедова сила?	А) Към първия; Б) към втория; В) еднакви за двете тела
	Кое тяло изпитва най-малка плаваща сила?	А) Към първия; Б) към втория; Б) на третия
	Кое тяло изпитва по-голяма плаваща сила?	А) Към първия; Б) към втория; Б) на третия
	Два алуминиеви цилиндъра с еднакъв обем са окачени на везната. Ще се наруши ли балансът на везната, ако единият цилиндър се постави във вода, а другият в алкохол?	А) Цилиндърът ще бъде суспендиран в алкохол; B) ще претегли цилиндъра във вода; Б) няма да бъдат нарушени
	Определете силата на плаваемост, действаща върху тяло, потопено във вода с обем 0,001 m3

Задача 9.Сравнете подемните сили, действащи върху телата 1 И 2 .

Еднакви железни топки м 1 = м 2
Е A1 _____ Е A2

Задача 10.Намерете плаващата сила в следните ситуации.

Литература

1. Перишкин А.В. Физика. 8 клас. М.: Дропла, 1999.
2. Чижевски Е.А., Иноземцева С.В., Кантор Р.В. Учител по физика за Кирил и Методий. [Електронен ресурс] 1 електронен едро. диск. 1999 г.

Приложение 2. Самоанализ на урока

Самоанализът на урока е един от инструментите за усъвършенстване на учителя, формирането и развитието му професионални качества, подобряване на техниките на преподаване. По време на самоанализа учителят получава възможност да погледне урока си сякаш отстрани, да го разпознае като явление като цяло и целенасочено да разбере съвкупността от собствените си теоретични знания, методи и техники на работа. Това е размисъл, който ви позволява да оцените силните и слабите си страни, да идентифицирате резервите и да изясните някои аспекти на вашия индивидуален стил на дейност.

В моя самоанализ ще разгледам урока главно от гледна точка на традиционната парадигма, но в допълнение възнамерявам да повдигна въпроси относно традиционните парадигми за развитие и личностно ориентирани.

Глава"Налягане на твърди тела, течности и газове."

Предмет„Плаваща сила. Законът на Архимед".

Място на урока в темата:Урок № 15. Според методиката урокът се базира на темите „Закон на Паскал“, „Налягане на течността върху дъното и стените на съд“, „Събиране на две сили, насочени в една права линия“, „Плътност на вещество”, „Изчисляване на масата на тялото по неговата плътност” , „Три състояния на материята”. Самата тема на урока е базова при изучаване на темите „Плуване на тела“, „Навигация на кораби“, „Въздухоплавателна техника“, а също така се използва при решаване на индивидуални олимпиадни задачи и задачи по динамика в 9. клас.

Урокът се проведе в 7-Д клас. Според учителите това е паралелка със средно ниво интелектуално развитиестуденти. Въз основа на тези характеристики изградих урока.

Формат на урока:урок за изучаване на нов материал и неговото първично консолидиране.

Избраната структура на урока позволява на учениците да развият познавателна активност и ги привиква към идеята, че могат да управляват представянето си, ако желаят.

Тройна цел(виж сценария): съобщава се на учениците след мобилизираща история за Архимед.

Оборудване:компютър с проектор, презентация, мултимедиен урок по физика на Кирил и Методий, учебни тетрадки за три нива, оценка „умни звезди“, чаши с вода, динамометри, метални бутилки, аквариум с вода, гумена топка, стъклена топка за претегляне въздух, съд за получаване въглероден двуокис, смлян тебешир, киселина, кантар с тежести, три триножника, гумено блокче, пружина, дунапрен, съд с грах, Архимедова кофа. Учебното оборудване беше използвано целесъобразно; по време на урока се виждаше само илюстриран материал. Когато цялото внимание на учениците трябваше да бъде насочено към учителя, слайдовете бяха изключени.

Междупредметни връзки:физика с история, биология, екология, литература, изящни изкуства, география.

Методи:обяснителна и илюстративна, проблемно представяне, частично търсеща, словесна (разказ и евристичен разговор), демонстрация на експерименти, опорни бележки, диаграми, задачи, видео клипове, експериментална (фронтална лабораторна работа, решаване на качествени и количествени задачи), стимулиране на интереса към ученето, контрол и самоконтрол (устен, писмен и лабораторен) и др. Всички тези методи допринесоха за развитието на умствена независимост, познавателна активност и съответстват на технологията за развитие на умения в процеса на проблемно обучение.

Време по етапи на урока:Разказ за Архимед – 3 мин. Обяснение на нов материал – 12 мин. Фронтална лабораторна работа – 4 мин. Първично затвърждаване на знанията и решаване на качествени задачи – 10 мин. Решаване на количествени задачи – 4 мин. Изпълнение на тестови задачи – 4 мин. Блиц турнир – ​​7 мин. Обобщаване нагоре и домашна работа – 1 мин.

Форми на работа с учениците:фронтални, групови (постоянни групи), индивидуални.

По време на урока беше използвана самостоятелна работа, организирано беше взаимно изпитване, както и проверка с правилната информация на прожекционния екран. Смятам, че нямаше методически нарушения, учениците разбираха съдържанието, времето за подготовка беше ограничено, а контролът беше разнообразен.

За удобство на работата и спестяване на време по време на урока бяха подготвени три вида работни тетрадки за учениците: зелените тетрадки съдържаха задачи от 1-во ниво на сложност, чието изпълнение беше оценено с „3“, жълтите тетрадки съдържаха задачи от 2-ро ниво на сложност, оценка "4", червено - 3-то ниво на трудност, оценка "5". Всички основни справочни схеми и справочни бележки бяха отпечатани в тетрадките, така че учениците да не губят време да ги преписват. В допълнение към значителните спестявания на време за уроци, работна книгави позволява значително да намалите умората на учениците благодарение на диференцирани (включително домашни) задачи. Специална таблица съдържа оценки за четири вида работа в урока, за които учителят поставя окончателна оценка. Тестпредставени в два варианта.

За текущата проверка на знанията беше избрано тестване. Това е модерна, лесна за учители технология, която позволява най-обективна оценка на нивото на постижения на ученика и изисква минимално време за тестване. един ученик е изпълнил тази задача на компютър, останалите - в работни тетрадки. Психологически интелигентните компютърни коментари имаха силно образователно въздействие върху ученика.

Домашна работа:дадени като част от урока, с инструкции за изпълнение.

По време на блиц турнира направих текущ самоанализ и промених планирания край на урока: вместо да повторя опорните бележки, дадох три проблемни въпроса на блиц турнира от резервата и по този начин прехвърлих центъра на „тежестта“ на този етап от урока от училището за памет към училището за развитие.

Имах и решение, планирано като резервно копие експериментална задача, повтаряйки опита на Архимед за определяне на обема на тяло със сложна форма, но резервът не е използван в урока.

Планиране на урока:ни позволи да развием уменията да анализираме, сравняваме, подчертаваме основното, абстрахираме, конкретизираме, обобщаваме, способността за водене на диалог, комуникационните умения на учениците и се проведе обучение в перцептивни действия. Учениците получиха мултисензорно представяне на информация чрез слухови, визуални и кинестетични начини на обучение. По време на урока видовете дейности се смениха 7 пъти. Този подход даде възможност да се повлияе на всички ученици и направи възможно получаването на информация чрез избор на техен собствен входен канал.

Време за урокизползва се рационално, нивото на проверка на знанията е рационално, от гледна точка на психодинамичните характеристики, ритъмът на урока се променя с промяната на вида дейност. Темпото се определя от трудността на изучавания материал: лесният материал се дава с бързи темпове, при преминаване към труден материал скоростта на речта се забавя, материалът се повтаря многократно (например, многократно обръщах внимание на факт, че силата на Архимед зависи само от плътността на течността и обема на тялото или потопената му част) .

Ключовият проблем за поддържане на вниманието беше напълно решен чрез използването на интерактивни технологии - промяна на ярки впечатления от това, което се вижда на прожекционния екран и редуване на изгледи образователни дейности. В същото време вниманието не беше съзерцателно, както при гледане на видеоклипове, а мобилизиращо, тъй като изискваше отговор от учениците. Освен това, за поддържане на вниманието, учениците бяха изложени на жизненоважното значение на изучавания материал чрез решаване на практически задачи и задачи от блиц турнири. Използването на компютър, различни демонстрации и работна тетрадка добавиха яркост, новост и структура към визуалния материал.

При обясняване на нов материал и решаване на задачи се взема предвид обемът краткотрайна памет. След прехвърляне на нов материал в дълготрайна памет, за да консолидирам следите му в следващите уроци, използвам ефекта на реминисценция.

Положителните преживявания на децата бяха стимулирани от похвала и одобрително кимане. Психологическият микроклимат беше подкрепен от оптимистичното и позитивно настроение на учителя.

Реализиран е образователният потенциал. Комуникацията беше приятелска, демократична, толерантна, преобладаваше положително морално и емоционално състояние; оборудване и съоръжения, допринесли за развитието на естетическата култура.

Учениците взеха активно участие в подготовката на видео задачи за урока. Те подбраха и озвучиха видеоклипове и сами направиха рисунка за задачата за Мъртво море. В същото време проблемът с развитието на познавателния интерес беше успешно решен. Връзката между ученето и живота е мощно средство за култивиране на интерес към урока. Методът за използване на видеозадачи допринася за формирането на мирогледна представа за познаване на явления и свойства на околния свят, прави процеса на обучение по-интерактивен, ориентиран към практиката, развива креативно мислене, повишава познавателната активност, събужда интерес към предмета и мотивация за изучаване на физика. Всичко това се случва на фона на подчертано емоционално възприятие: самите ученици започват да се интересуват, научават за Ежедневиетоедин или друг физични явления, опитвайки се да приложи придобитите знания на практика.

Смятам, че крайният резултат от урока беше постигнат, защото учениците се научиха да намират силата на Архимед, плътността на течността и обема на тялото в различни ситуации. Те общуваха, водеха диалози, по време на които се разви мисленето, проявиха интерес към темата и имаше голям брой верни отговори.

Характеристика на урока: 1) включен е материал от два урока (виж по-горе); 2) урокът е силно интерактивен, има практическа насоченост, включва много самостоятелна работа, изучаваният материал е свързан с живота; 3) за намаляване на умората на учениците бяха използвани две валеологични технологии - играта "Блиц турнир" и персонален компютър - което гарантира високо нивопознавателна дейност на учениците не за сметка на тяхното здраве.

Самооценка на урока по B.A. Татянкин (Проектиране на технологията за обучение по физика в 7 клас. Воронеж: ВоРОИПКиПРО, 2001) е дадено в табл. 1.

Маса 1.Самооценка на урока по B.A. Татянкин

Самооценка на урока според Ю.А. Конаржевски (Анализ на урока. М.: Педагогически център за търсене, 2003) в триточкова система е дадена в таблица. 2.

таблица 2

Характеристики на урока
Целта на урока е назована
Действията на учениците се организират така, че да приемат целта на дейността
Съответствие на съдържанието учебен материалцелите на урока са предоставени: А) мотивация на дейността, b) сътрудничество между учител и ученици, V) контрол и самоконтрол.
Съответствие на методите на обучение със съдържанието на учебния материал
Съответствие с формите на организация познавателна дейностпри условие: А) сътрудничество между учениците, b) включване на всеки ученик в дейности за постигане на триединната дидактическа цел.
Формите на организация на познавателната дейност се избират в съответствие със съдържанието на учебния материал и целта на урока, методите на преподаване
Ниво на постигане на триединната цел на урока: А) образователен аспект, b) образователен аспект, V) аспект на развитието.

И така, ефективността на урока E y = 22/24 = 92% (т.е. повече от критерия от 86%), няма нито един резултат от 0 точки, следователно урокът може да се счита за отличен.

Тази легенда може би не е толкова далеч от истината. Виж “Лъчево оръжие на античността”, бр.4/2009. – Изд.

Въпросът не е толкова прост. Ето откъс от бележка на К.Ю. Богданов (виж №: „За съжаление, науката все още не е в състояние да обясни напълно явленията, които се случват в гранулираните смеси, когато те се разклащат. И основната причина тук се крие във факта, че сухата смес по своите свойства не е подобна на течност, нито върху твърдо тяло. Следователно много закони, които опростяват анализа на поведението на течности и твърди тела, просто не са приложими тук, едва наскоро, с появата на суперкомпютри, стана възможно да се симулира плъзгането на хиляди зърна. пясък един върху друг, извършен през 1987 г. Технологичен институтЩат Ню Джърси (САЩ) показа, че при разклащане, както би се очаквало, се образуват празнини между съседни гранули. Съседните гранули се търкалят в тези пространства под въздействието на гравитацията. Оказа се, че вероятността за образуване на малка празнина винаги е по-висока от тази на голяма. Следователно по-малките гранули се търкалят по-често. Така след интензивно разклащане има концентрация на малки гранули на дъното и съответно големи гранули на върха.“ – Изд.

Текстът на работата е публикуван без изображения и формули.
Пълна версияработата е достъпна в раздела "Работни файлове" в PDF формат

Въведение

Уместност:Ако погледнете внимателно света около вас, можете да откриете много събития, които се случват около вас. От древни времена човекът е бил заобиколен от вода. Когато плуваме в него, тялото ни избутва някакви сили към повърхността. Отдавна си задавам въпроса: „Защо телата плават или потъват? Водата изтласква ли нещата?

моя изследванияе насочена към задълбочаване на знанията, получени в урока за Архимедовата сила. Отговори на въпроси, които ме интересуват, използвайки житейски опит, наблюдения на заобикалящата действителност, провеждайте свои собствени експерименти и обяснявайте резултатите от тях, което ще разшири знанията по тази тема. Всички науки са взаимосвързани. А споделен обектизучаването на всички науки е човекът „плюс“ природата. Сигурен съм, че изследването на действието на Архимедовата сила е актуално и днес.

Хипотеза:Предполагам, че у дома можете да изчислите големината на силата на плаваемост, действаща върху тяло, потопено в течност, и да определите дали зависи от свойствата на течността, обема и формата на тялото.

Обект на изследване:Подемна сила в течности.

Задачи:

Изучаване на историята на откриването на Архимедовата сила;

Разгледайте учебна литературапо въпроса за действието на архимедовата сила;

Развиват умения за провеждане на независими експерименти;

Докажете, че стойността на подемната сила зависи от плътността на течността.

Изследователски методи:

изследвания;

Изчислено;

Търсене на информация;

Наблюдения

1. Откриване на силата на Архимед

Има известна легенда за това как Архимед тичал по улицата и викал "Еврика!" Това просто разказва историята на неговото откритие, че подемната сила на водата е равна по големина на теглото на водата, изместена от нея, чийто обем е равен на обема на тялото, потопено в нея. Това откритие се нарича закон на Архимед.

През 3 век пр. н. е. живял Хиеро, царят на древногръцкия град Сиракуза, и искал да си направи нова корона от чисто злато. Премерих го точно колкото трябва и дадох поръчката на бижутера. Месец по-късно майсторът върнал златото под формата на корона и то тежало колкото масата на даденото злато. Но всичко може да се случи и майсторът може да е излъгал, като е добавил сребро или, още по-лошо, мед, защото не можете да разберете разликата на око, но масата е това, което трябва да бъде. И царят иска да знае: честно ли е свършена работата? И тогава той помолил учения Архимед да провери дали майсторът е направил короната си от чисто злато. Както е известно, масата на тялото е равна на произведението от плътността на веществото, от което е направено тялото, и неговия обем: . Ако различни теласъщата маса, но са направени от различни вещества, което означава, че ще имат различни обеми. Ако майсторът беше върнал на царя не ювелирна корона, чийто обем е невъзможно да се определи поради сложността й, а парче метал със същата форма, която царят му даде, тогава веднага щеше да стане ясно дали е смесил друг метал в него или не. И докато се къпеше, Архимед забеляза, че от него се излива вода. Подозираше, че се излива точно в обема, който заемат частите на тялото му, потопени във вода. И на Архимед му хрумва, че обемът на короната може да се определи от обема на водата, изместена от нея. Е, ако можете да измерите обема на короната, тогава той може да се сравни с обема на парче злато с еднаква маса. Архимед потапя короната във вода и измерва как се увеличава обемът на водата. Той също така потопи парче злато във вода, чиято маса беше същата като тази на короната. И тогава той измери как се увеличава обемът на водата. Обемите на изместената вода в двата случая се оказаха различни. Така майсторът беше разобличен като измамник, а науката се обогати със забележително откритие.

От историята е известно, че проблемът със златната корона е подтикнал Архимед да изследва въпроса за плаването на телата. Експериментите, проведени от Архимед, са описани в есето „За плаващите тела“, което е достигнало до нас. Седмото изречение (теорема) на тази работа е формулирано от Архимед по следния начин: телата, по-тежки от течността, потопени в тази течност, ще потънат, докато стигнат до самото дъно, а в течността ще станат по-леки от теглото на течността. в обем, равен на обема на потопеното тяло.

Интересно е, че силата на Архимед е нула, когато тяло, потопено в течност, е плътно притиснато към дъното с цялата си основа.

Откриването на основния закон на хидростатиката е най-голямото постижение на древната наука.

2. Формулиране и обяснение на закона на Архимед

Законът на Архимед описва въздействието на течности и газове върху потопено в тях тяло и е един от основните закони на хидростатиката и газовата статика.

Законът на Архимед се формулира по следния начин: върху тяло, потопено в течност (или газ), действа подемна сила, равна на теглото на течността (или газа) в обема на потопената част от тялото - тази сила е Наречен със силата на Архимед:

,

където е плътността на течността (газа), е ускорението на гравитацията, е обемът на потопената част от тялото (или частта от обема на тялото, разположена под повърхността).

Следователно архимедовата сила зависи само от плътността на течността, в която е потопено тялото, и от обема на това тяло. Но това не зависи, например, от плътността на веществото на тяло, потопено в течност, тъй като това количество не е включено в получената формула.

Трябва да се отбележи, че тялото трябва да бъде напълно заобиколено от течност (или да се пресича с повърхността на течността). Така например законът на Архимед не може да се приложи към куб, който лежи на дъното на резервоар, херметически докосващ дъното.

3. Определение за Архимедова сила

Силата, с която тялото в течност се избутва от нея, може да се определи експериментално с помощта на това устройство:

Окачваме малка кофа и цилиндрично тяло на пружина, фиксирана към статив. Отбелязваме разтягането на пружината със стрелка на триножник, показваща тежестта на тялото във въздуха. След като повдигнем тялото, поставяме под него чаша с дренажна тръба, пълна с течност до нивото на дренажната тръба. След което тялото се потапя изцяло в течност. В този случай част от течността, чийто обем е равен на обема на тялото, се излива от леярския съд в чашата. Показателят на пружината се издига и пружината се свива, което показва намаляване на телесното тегло в течността. В този случай наред със силата на гравитацията върху тялото действа и сила, която го изтласква от течността. Ако в кофата се излее течност от чаша (т.е. течността, която е била изместена от тялото), стрелката на пружината ще се върне в първоначалното си положение.

Въз основа на този експеримент можем да заключим, че силата, изтласкваща тяло, напълно потопено в течност, е равна на теглото на течността в обема на това тяло. Зависимостта на налягането в течност (газ) от дълбочината на потапяне на тялото води до появата на плаваща сила (сила на Архимед), действаща върху всяко тяло, потопено в течност или газ. Когато тялото се гмурка, то се движи надолу под въздействието на гравитацията. Архимедовата сила винаги е насочена срещу силата на гравитацията, следователно теглото на тялото в течност или газ винаги е по-малко от теглото на това тяло във вакуум.

Този експеримент потвърждава, че Архимедовата сила е равна на теглото на течността в обема на тялото.

4. Състояние на плаващи тела

Върху тяло, разположено в течност, действат две сили: силата на гравитацията, насочена вертикално надолу, и Архимедова сила, насочена вертикално нагоре. Нека помислим какво ще се случи с тялото под въздействието на тези сили, ако първоначално е било неподвижно.

В този случай са възможни три случая:

1) Ако силата на гравитацията е по-голяма от Архимедовата сила, тогава тялото се спуска надолу, тоест потъва:

, тогава тялото се удавя;

2) Ако модулът на гравитацията е равен на модула на Архимедовата сила, тогава тялото може да бъде в равновесие вътре в течността на всяка дълбочина:

, след това тялото плува;

3) Ако Архимедовата сила е по-голяма от силата на гравитацията, тогава тялото ще се издигне от течността - плува:

, тогава тялото изплува.

Ако плаващо тяло частично стърчи над повърхността на течността, тогава обемът на потопената част на плаващото тяло е такъв, че теглото на изместената течност е равно на теглото на плаващото тяло.

Архимедовата сила е по-голяма от гравитацията, ако плътността на течността е по-голяма от плътността на тялото, потопено в течността, ако

1) =— тяло плава в течност или газ, 2) >—тялото се удавя, 3) < — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Именно тези принципи на връзката между гравитацията и силата на Архимед се използват в корабоплаването. Въпреки това огромна река и морски кораби, изработен от стомана, чиято плътност е почти 8 пъти по-голяма от плътността на водата. Това се обяснява с факта, че само сравнително тънък корпус на кораба е изработен от стомана и по-голямата част от обема му е заета от въздух. Средната плътност на кораба в този случай се оказва значително по-малка от плътността на водата; следователно той не само не потъва, но и може да приеме голямо количество товар за транспортиране. Плавателните съдове, които плават по реки, езера, морета и океани, са изградени от различни материали с различна плътност. Корпусът на корабите обикновено се изработва от стоманени листове. Всички вътрешни закрепвания, които придават здравина на корабите, също са изработени от метал. За изграждането на кораби се използват различни материали, които имат както по-висока, така и по-ниска плътност в сравнение с водата. Теглото на водата, изместена от подводната част на кораба, е равно на теглото на кораба с товара във въздуха или на силата на гравитацията, действаща върху кораба с товара.

За аеронавтиката първо са използвани балони, които преди са били пълни с нагрят въздух, сега с водород или хелий. За да може топката да се издигне във въздуха, е необходимо Архимедовата сила (плавучост), действаща върху топката, да е по-голяма от силата на гравитацията.

5. Провеждане на експеримента

Изследвайте поведението на сурово яйце в различни видове течности.

Задача: да се докаже, че стойността на подемната сила зависи от плътността на течността.

Взех едно сурово яйце и различни видове течности (Приложение 1):

Водата е чиста;

Вода, наситена със сол;

Слънчогледово олио.

Първо сложих суровото яйце чиста вода- яйцето потъна - „отиде на дъното“ (Приложение 2). След това добавих една супена лъжица трапезна сол към чаша чиста вода, в резултат на което яйцето плува (Приложение 3). И накрая спуснах яйцето в чаша със слънчогледово олио - яйцето потъна на дъното (Приложение 4).

Извод: в първия случай плътността на яйцето е по-голяма от плътността на водата и затова яйцето е потънало. Във втория случай плътността на солената вода е по-голяма от плътността на яйцето, така че яйцето плува в течността. В третия случай плътността на яйцето също е по-голяма от плътността на слънчогледовото масло, така че яйцето потъна. Следователно, колкото по-голяма е плътността на течността, толкова по-малка е силата на гравитацията.

2. Действието на Архимедова сила върху човешкото тяло във вода.

Експериментално определете плътността на човешкото тяло, сравнете я с плътността на пресни и морска водаи направете заключение за фундаменталната възможност на човек да плува;

Изчислете теглото на човек във въздуха и Архимедовата сила, действаща върху човек във вода.

Първо измерих телесното си тегло с кантар. След това измерва обема на тялото (без обема на главата). За да направя това, налях достатъчно вода във ваната, така че когато се потопих във водата, бях напълно потопен (с изключение на главата). След това, използвайки сантиметрова лента, маркирах разстоянието от горния ръб на ваната до нивото на водата ℓ 1 и след това, когато се потопя във вода ℓ 2. След това, използвайки предварително градуиран трилитров буркан, започнах да наливам вода във ваната от ниво ℓ 1 до ниво ℓ 2 - така измерих обема на водата, която изместих (Приложение 5). Изчислих плътността по формулата:

Силата на гравитацията, действаща върху тяло във въздуха, се изчислява по формулата: , където е ускорението на гравитацията ≈ 10. Стойността на силата на плаваемост се изчислява по формулата, описана в параграф 2.

Извод: Човешкото тяло е по-плътно от прясна вода, което означава, че се удавя в нея. По-лесно е човек да плува в морето, отколкото в река, тъй като плътността на морската вода е по-голяма и следователно плаващата сила е по-голяма.

Заключение

В процеса на работа по тази тема научихме много нови и интересни неща. Обхватът на нашите знания се разшири не само в областта на действие на силата на Архимед, но и в приложението й в живота. Преди да започнем работа, имахме далеч не детайлна представа за това. По време на експериментите ние експериментално потвърдихме валидността на закона на Архимед и установихме, че силата на плаваемост зависи от обема на тялото и плътността на течността; колкото по-висока е плътността на течността, толкова по-голяма е архимедовата сила. Резултантната сила, която определя поведението на тялото в течност, зависи от масата, обема на тялото и плътността на течността.

В допълнение към извършените експерименти е изследван допълнителна литератураза откриването на силата на Архимед, за плаването на телата, аеронавтиката.

Всеки от вас може да направи невероятни открития и за това не е необходимо да имате специални познания или мощно оборудване. Просто трябва да погледнем малко по-внимателно света около нас, да бъдем малко по-независими в преценките си и откритията няма да ви накарат да чакате. Нежеланието на повечето хора да знаят Светътоставя много поле за любопитните на най-неочаквани места.

Библиография

1. Голяма книга с експерименти за ученици - М.: Росман, 2009. - 264 с.

2. Уикипедия: https://ru.wikipedia.org/wiki/Archimedes_Law.

3. Перелман Я.И. Занимателна физика. - книга 1. - Екатеринбург.: Теза, 1994.

4. Перелман Я.И. Занимателна физика. - книга 2. - Екатеринбург.: Теза, 1994.

5. Перишкин А.В. Физика: 7. клас: учебник за образователни институции/ А.В. Перишкин. - 16-то изд., стереотип. - М.: Bustard, 2013. - 192 с.: ил.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Съществуването на хидростатично налягане води до плаваща сила, действаща върху всяко тяло в течност или газ. Архимед беше първият, който определи експериментално стойността на тази сила в течности. Закон на Архимедсе формулира по следния начин: тяло, потопено в течност или газ, е подложено на подемна сила, равна на теглото на количеството течност или газ, което е изместено от потопената част на тялото.

Нека разгледаме теоретичното извеждане на закона на Архимед. В съд се налива течност и се потапя тяло с форма на куб. Ръбът на куба е равен на l. Горната стена на куба се намира на дълбочина h от повърхността на течността, а долната е на дълбочина h+l. Течността оказва натиск върху всички страни на куба. В този случай силите на натиск, действащи върху страничните повърхности на куба, се компенсират взаимно. Върху горната повърхност на куба действа сила на натиск надолу F 1, чийто модул е

F1=r x ghS (5,6)

където rf е плътността на течността; S е площта на лицето на куба. Върху долната страна на куба действа сила на натиск нагоре F 2, чийто модул е

F 2 =r x g(h+l)S. (5,7)

Тъй като з 1 2, т.е. резултантната на тези две сили е насочена вертикално нагоре и е изтласкване (Архимед) сила:

F A =F 2 -F 1 (5.8)

Замествайки (5.6) и (5.7) в (5.8), намираме, че модулът на архимедовата сила

F a =r f g l S=r f gV=P f (5.9)

където V е обемът на куба (т.е. обемът на течността, изместена от потопеното тяло); Pf е теглото на изместената течност. следователно Силата на плаваемост е равна по големина на теглото на течността, изместена от потопената част на тялото.

Архимедовата сила F A се прилага към тялото в центъра на масата на изместената от тялото течност и е насочена срещу силата на гравитацията, действаща върху това тяло. (Трябва да се помни, че законът на Архимед е валиден само при наличие на гравитация. Той не е верен в условия на безтегловност.)

Състояние на плаващи тела

Поведението на тяло, намиращо се в течност или газ, зависи от връзката между модулите на гравитацията F t и архимедовата сила FA, които действат върху това тяло. Възможни са следните три случая:

1. F t >F A - тялото се удавя;
2. F t =F A - тялото плава в течност или газ;
3. F t А - тялото изплува нагоре, докато започне да изплува.

Проверка на валидността на закона на Архимед за газовете

Под звънеца на вакуумната помпа се поставя везна с равно рамо, върху която е окачена куха стъклена топка с голям обем и тежест, балансираща тежестта на тази топка във въздуха. Ако изпомпвате въздуха изпод камбаната, балансът ще се наруши и игото на везните, на които е окачена топката, ще падне. Нека обясним този феномен.

Както беше отбелязано, теглото P"w на топката във въздуха беше балансирано от теглото P"g на теглото във въздуха, т.е. P"w = P"g. Но ако законът на Архимед е верен, тогава и двете топки и тежестта във въздуха са подложени на силата на плаващите сили. Следователно теглото на топката във въздуха е P" w = P w -F w, а теглото на тежестта във въздуха P" g = P g -F g, където P g и P w са истинските тегла на тежестта и топката, т.е. теглата им в празнота, а F g и F w са архимедовите подемни сили, действащи съответно върху тежестта и топката.

Съгласно (5.9), F w =r в gV w и F g =r в gV g, където r w е плътността на въздуха, V w е обемът на топката, V g е обемът на тежестта. Тъй като V w >>V g, плаващата сила F w, действаща върху топката, е значително по-голяма от плаващата сила V g, действаща върху тежестта. Следователно равновесието на топката и теглото, наблюдавано във въздуха, не означава, че теглата им са еднакви в празното пространство. Всъщност истинското тегло на топката P w е по-голямо от истинското тегло на теглото P g. Това веднага се разкрива, когато въздухът се изпомпва изпод камбаната на помпата. Везните стават неуравновесени и топката пада надолу. Така този експеримент ясно показва валидността на закона на Архимед за газовете.

Аеронавтиката се основава на използването на архимедовата сила в газовете - полети на дирижабли, балони и др.