Каган И.Е. Закон Архимеда, условия плавания тел

Тип урока: повторительно-обобщающий, проводится в XI классе.

Образовательные цели урока: а) выяснить происхождение архимедовой силы, смысл закона и его правильную формулировку; б) закрепить полученные знания; в) научить применять закон Архимеда, условия плавания тел на практике.

Ход и этапы урока

I. Повторение ранее пройденного материала путем решения качественных задач:

1. Кусок льда плавает в стакане с пресной водой и тает. Как изменился уровень воды в стакане после таяния льда?

2. Кусок льда плавает на поверхности налитой в стакан жидкости (ρ = 950 кг/м³). Как изменится уровень жидкости в стакане после растворения льда?

3. Плавающая на воде плоская ледяшка удерживает железную гирьку. Гирька сваливается и тонет. Как меняется уровень жидкости?

4. Плавающая в воде плоская ледяшка удерживает кусок дерева (2-й вариант – кусок дерева примерз к ледяшке и опрокинут в воду). Как меняется уровень воды после таяния льда?

5. Двухметровая по толщине льдина буравится насквозь буром. Нужна ли веревка к ведерку, чтобы зачерпнуть воду из проруби? (Везде вода пресная.)

6. Кусок дерева плавает в воде и масле. Где на него действует большая выталкивающая сила?

7. На рычажных весах уравновешены 1 кг хлопка и 1 кг железных гирь. Что можно сказать об их массах и весах?

8. Как взвесить наиболее простым способом тонкостенный стакан без имеющегося в нем воздуха?

9. Когда в камере шлюза при одном и том же уровне воды давление на дно больше: когда в камере находится судно или при его отсутствии?

II. Демонстрация и объяснение опытов:

1. Демонстрация утопления размоченной спички (ее кусочков) в воде, подъема вверх или плавания во взвешенном состоянии в зависимости от давления, производимого на воду в бутылке.

2. Плавание деревянной палочки в мензурке с водой и расчет плотности дерева без применения весов.

III. Выяснение вопроса о неизменности веса тела при его погружении в жидкость:

а) изучение текста учебника VII кл.;

б) обсуждение смысла понятия «вес тела».

Содержание и характер деятельности учителя и учащихся на этих этапах

1. Решение качественных вопросов – учитель задает вопросы и анализирует их смысл, учащиеся отвечают, логически обосновывая ответы.

2. Демонстрация опытов – учитель показывает опыты, учащиеся внимательно наблюдают, анализируют, отвечают и корректируют ответы друг друга.

3. Вопросы о неизменности веса при погружении тела в жидкость – учащиеся читают текст учебника, учитель поясняет смысл понятия «вес тела» и рассматривает его распределение на опоры, одна из которых – сама жидкость. Учащиеся логически приходят к мнению, что ослабляется действие на одну из опор (веревку), а вес тела не уменьшается.

Методическое обоснование предлагаемой модели урока

Темы «Закон Архимеда», «Условия плавания тел» изучаются в VII классе средней школы и в дальнейшем их изучение не предусмотрено, хотя в перечне вопросов к экзамену по физике за курс средней школы (XI кл.) они имеются.

Учащимся VII класса «этот материал малодоступен, так как они еще довольно слабы в математике и логике. Кроме того, в названных темах много «ложных» следов, основанных на так называемом «здравом смысле» и приводящих к ошибочным ответам.

Следует особо отметить, что вопрос о выталкивающей силе, действующей на плавающую «деревяшку» в воде и масле, задавался в качестве тестового вопроса на республиканских олимпиадах СССР (как этапах к Всесоюзному туру). Правильно отвечали только 20% всех участников. А ведь это были довольно сильные ребята, а не просто отличники.

Серьезное повторение этих тем в XI классе дает возможность лучше их усвоить и резко расширить границы логического осмысления и практического применения. Развивается эвристическое мышление и аналитические способности, так как удается включать учащихся в процесс решения ряда нестандартных вопросов.

Отдельно нужно отметить проблему неизменности веса при погружении тела в жидкость. В стабильном учебнике VII класса авторы ошибочно ведут речь об ослаблении веса в этом случае.

Описанный урок проводился мною многократно. В СШ №65 и 64 этот урок давался как открытый и имел успех у многих присутствовавших на них учителей физики города Минска.