Урок 44. Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.
Повторение изученного материала
Карточка 1.
На чем основано действие поршневых жидкостных насосов?
Площадь малого поршня гидравлического пресса равна 10 см2, большого – 220 см2. С какой силой пресс сдавливает деталь, если на малый поршень действует сила 1 кН?
Карточка 2.
На какую предельную высоту можно поднять воду поршневым насосом при нормальном атмосферном давлении (101300 Па)?
Определите площадь малого поршня, гидравлического пресса, сила которого 30 Н, если площадь большого поршня равна 500 см2, а сила в 15 раз больше, чем у малого поршня.
Карточка 3.
Какой выигрыш в силе дает гидравлическая машина? Напишите формулу для расчета выигрыша в силе гидравлической машины.
На какую предельную высоту можно поднять керосин поршневым насосом при нормальном атмосферном давлении? Плотность керосина 800 кг/м3, нормальное атмосферное давление 101300 Па.
Закрепление изученного материала
Решение задач:
Известно, что всякая жидкость давит на погруженное в нее тело со всех сторон: и сверху, и снизу, и с боков. Почему же на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, всегда направленная вверх?
Б ольшинство водорослей (например, спирогира, ламинария и др.) обладает тонкими гибкими стеблями. Почему водоросли не нуждаются в прочных, твердых стеблях? Что произойдет с водорослями, если выпустить воду из водоема, в котором они находятся?
Металлическая пластинка опущена в воду. Действующая на нее выталкивающая сила равна 5 Н. На сколько сила давления на нижнюю поверхность пластинки больше, чем на верхнюю? (см. рис.)
С обака-водолаз легко вытаскивает тонущего из воды, однако на берегу не может сдвинуть его с места. Значит ли это, что в воде на человека действует меньшая сила тяжести, чем на суше?
Один конец изогнутой трубки закрыт фанерным кружком и опущен в сосуд с водой. Будет ли всплывать кружок? (см. рис.)
Какова высота Останкинской телебашни, если атмосферное давление у ее подножия равно 760 мм рт. ст., а у вершины – 715 мм рт. ст.?
Урок 45. Сила Архимеда.
Повторение изученного материала
Карточка 1.
К коромыслу весов подвешены два свинцовых цилиндра одинаковой массы. Нарушится ли равновесие весов при погружении обоих цилиндров в воду? Ответ поясните.
Каков объем жидкости, вытесняемой полностью погруженным в нее телом?
Карточка 2.
К коромыслу весов подвешены алюминиевый и стальной цилиндры одинаковой массы. Весы находятся в равновесии. Нарушится ли равновесие весов после одновременного погружения обоих цилиндров в воду? Ответ поясните.
Какие две силы, направленные вдоль вертикальной прямой, действуют на тело, погруженное в жидкость или газ?
Карточка 3.
Приведите примеры из жизни, указывающие на существование выталкивающей силы.
Как показать на опыте, что на тело, находящееся в жидкости, действует выталкивающая сила?
Новый материал
Задание первой группе:
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры из набора, нить.
Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела.
Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела.
Задание второй группе:
Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина, динамометр, нить.
Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел.
Сравните эти силы.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.
Задание третьей группе:
Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, соленой водой и маслом, алюминиевый цилиндр.
Определите архимедовы силы, действующие на тело в воде, в соленой воде, масле.
Чем отличаются эти жидкости?
Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?
Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.
Задание четвертой группе:
Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр.
Определить архимедовы силы, действующие на тело на глубине h1 и глубине h2, большей, чем h1.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения тела.
Задание пятой группе:
Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить, динамометр.
Кусочку пластилина придать форму шара, куба, цилиндра.
Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра, определить архимедову силу, действующую на нее.
Сравнить эти силы и сделать вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.
Архимедова сила
|
Не зависит от:
|
Зависит от:
|
Закрепление изученного материала
План решения задач:
Выделите тело, погруженное в жидкость или газ, и его характеристики. Изобразите на рисунке.
Определите тела, действующие на рассматриваемое тело. Изобразите действующие силы.
Запишите условие равновесия.
Составьте уравнение (или несколько ур-ний), связывающее искомую величину с известными.
Выведите формулу для расчета искомой величины.
Проверьте правильность формулы по единицам величин, стоящих в правой и левой частях равенства
Выразите величины в единицах СИ и проведите расчет.
Решение задач:
Туристы, плавающие в лодке, уронили в реку банку с консервами объемом 0,5 дм3. Определите выталкивающую силу, действующую на банку во время ее погружения.
На дороге лежит камень массой 26 кг и объемом 10 дм3. Какую силу нужно приложить, чтобы поднять его? Какая выталкивающая сила будет действовать на этот камень, если его полностью погрузить в воду? Какую силу должен был бы приложить водолаз при подъеме этого камня со дна реки?
С помощью динамометра определили вес медного бруска сначала в воздухе, а затем в воде. Оказалось, что вес этого бруска в воде (при полном его погружении) на 9,8 Н меньше, чем в воздухе. Определите: а) выталкивающую силу, действующую на брусок в воде; б) вес вытесненной воды; в) объем вытесненной воды; г) объем медного бруска.
Два равных по объему тела находятся в жидкости на разной глубине? Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на эти тела?
На дне аквариума находится камень, полностью погруженный в воду. Изменится ли выталкивающая сила, действующая на камень, при доливании воды в аквариум?
Кусок стального рельса находится на дне реки. Его приподняли и поставили вертикально. Изменится ли при этом выталкивающая сила? Изменится ли она, если при подъеме часть рельса окажется над водой?
Урок 46. Решение задач.
Повторение изученного материала
Карточка 1.
Каково направление силы, выталкивающей тело из жидкости или газа?
Чему равна выталкивающая сила, действующая на металлический брусок объемом 0,0008м3 при полном его погружении в воду?
Карточка 2.
От чего зависит величина выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость или газ тело?
Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело объемом 0, 003 м3 при полном его погружении в керосин? Плотность керосина 800 кг/м3.
Карточка 3.
Перепишите следующие утверждения, заполнив пропуски нужными словами:
Выталкивающая сила, которая действует на тело, плавающее на поверхности жидкости, зависит от плотности … и от …
Слова для вставок: тела, жидкости, объема тела, объема погруженной части тела.
При погружении в воду тело вытесняет 120 см3 воды. Чему равна архимедова сила, действующая на это тело?
Контроль полноты усвоения материала:
Кем и когда было установлено существование выталкивающей силы?
Какие явления, указывающие на существование выталкивающей силы, вам известны?
Как Архимеду удалось узнать, корона царя сделана из чистого золота или нет?
Какой вы знаете опыт, с помощью которого можно определить значение архимедовой силы?
С помощью каких средств осуществляется постановка опыта (приборы, материалы)?
Уясните порядок проведения опыта.
Каковы основные результаты данного опыта?
Сформулируйте закон Архимеда.
Укажите, от каких из указанных факторов выталкивающая сила не зависит: а) род вещества; б) объем тела; в) форма тела.
Одинакова ли выталкивающая сила, с которой жидкость действует на погруженные в нее стальной шарик и стальную пластину одной и той же массы?
Какое заключение можно сделать о величине архимедовой силы на Луне, где сила тяжести в шесть раз меньше, чем на Земле?
Напишите около каждого из нижеследующих утверждений имя ученого (Архимед, Паскаль, Галилей, Торричелли), которому принадлежит указанный результат исследования:
- Открыл законы падения тел и существование явления инерции…
- Установил, что давление, оказываемое на жидкость или газ, передается по всем направлениям одинаково…
- Первым измерил атмосферное давление…
- Выяснил, что на тело, находящееся в жидкости или газе, действует выталкивающая сила…
Проверочный тест:
Для измерения атмосферного давления применяют:
а) манометр б) термометр в) барометр г) динамометр
Торричелли создал ртутный барометр. Какой высоты был столб ртути в этом барометре при нормальном атмосферном давлении?
а) 1 м б) 75 см в) 10 м г) столб ртути мог быть любым
Тело, погруженное в жидкость начинает всплывать. Каково соотношение между силой Архимеда и силой тяжести?
а) Fa= mg б) Fa > mg в) Fa < mg г) среди ответов нет верного
Кусок пробки массой 100 г положили на поверхность воды. Определите силу Архимеда, которая действует на пробку. Плотность пробки 200 кг/м3.
а) 1 Н б) 2 Н в) 100 Н г) 10 Н.
Два шарика одинакового объема из дерева (ρ = 0,5 г/см3) и железа (ρ = 7800 кг/м3) опустили на поверхность воды. На какой из шариков будет действовать большая сила Архимеда?
а) на железный б) на деревянный в) одинаковы г) зависит от внешнего давления.
Резиновый шар надули воздухом и завязали. Как изменится объем шара и давление воздуха внутри него при понижении атмосферного давления?
а) объем и давление не изменятся б) объем уменьшится, давление увеличится
в) объем увеличится, давление уменьшится г) объем не изменится, давление уменьшится.
Как регулируют подъемную силу воздушного шара?
а) изменяют плотность воздуха внутри б) изменяют объем шара в) меняют массу оболочки шара г) силу Архимеда изменить нельзя.
Решите задачи:
Стальной брусок, вес которого 15,6 Н погружен в воду. Определите значение и направление силы упругости.
Определите архимедову силу, которая действует на гранитную плиту размерами 4*2*0,5 м, наполовину погруженную в воду.
Пробку массой 100 г положили на поверхность воды. Определите силу Архимеда и ту часть объема пробки, которая находится в воде.
Сила Архимеда, которая действует на полностью погруженное в керосин тело, равна 1,6 Н. Найдите объем тела.
Задача повышенной сложности: Стальной кубик с ребром 10 см плавает в ртути. Поверх ртути наливают воду вровень с верхней гранью кубика. Какова высота слоя воды?
В пруд опущен камень объемом 115 см3 и массой 300 г. Чему равна выталкивающая сила? Изменится ли выталкивающая сила при изменении атмосферного давления? Какую силу надо приложить , чтобы удержать этот камень в воде?
с помощью динамометра измерили вес медного бруска сначала в воздухе, потом в воде. Оказалось, что вес бруска в воде (при полном его погружении) на 9,8 Н меньше, чем в воздухе. Определите: а) выталкивающую силу, действующую на брусок в воде; б) вес вытесненной бруском воды; в) массу и объем вытесненной воды; г) объем медного бруска.
Тест: Архимедова сила.
Вариант 1
Д ва шарика свинцовый и железный, равной массы подвешены к коромыслу весов. Нарушится ли равновесие весов, если шарики опустить в воду?
а) не нарушится; б) перетянет железный шарик; в) перетянет свинцовый шарик
2. На какое из двух одинаковых тел действует меньшая архимедова сила?
а) на тело 1; б) на тело 2;
в) на оба тела одинаковая.
3. Если сила тяжести, действующая на погруженное
в жидкость тело, меньше архимедовой силы, то тело …
а) всплывает; б) тонет; в) находится в равновесии внутри жидкости.
В какой жидкости будет плавать кусок парафина?
а) в бензине; б) в керосине; в) в воде.
Определите архимедову силу, действующую на стальной шарик объемом 200 см3, погруженный в керосин.
а) 100Н; б) 160Н; в) 1,6 Н.
Алюминиевый брусок массой 270 г опущен в спирт. Чему равна действующая на брусок архимедова сила?
а) 0,8 Н; б) 2 Н; в) 0,4 Н.
Алюминиевый брусок массой 270 г опущен в спирт. Чему равен вес бруска в спирте?
а) 0,7 Н; б) 1,9 Н; в) 3,1 Н.
Тело весом 8 Н погрузили в спирт. Утонет ли тело, если при этом оно вытеснило 0,5 л спирта?
а) утонет; б) всплывет; в) будет плавать внутри жидкости.
При загрузке глубина осадки судна увеличилась на 1,5 м. Определите массу груза, принятого кораблем, если площадь сечения корабля на уровне воды в среднем равна 4000м2.
а) 6000 т; б) 2000 т; в) 40 000 т.
Какую силу надо приложить для подъема из воды бетонной плиты объемом 0,6 м3?
а) 6000 Н; б) 7000 Н; в) 7800 Н.
В ариант 2
На весах уравновешены разные по объему бруски. Нарушится ли равновесие весов, если бруски опустить в воду?
а) перетянет большой по объему брусок;
б) перетянет меньший по объему брусок;
в) равновесие не нарушится.
На чашки весов положили два алюминиевых цилиндра одинакового объема. Нарушится ли равновесие весов, если один цилиндр опустить в воду, а другой – в спирт.?
а) не нарушится; б) перевесит тот, который в воде; в) перевесит тот, который в спирте.
Если сила тяжести, действующая на погруженное в жидкость тело, больше архимедовой силы, то тело…
а) тонет; б) всплывает; в) находится в равновесии внутри жидкости.
В какой жидкости не утонет лед?
а) в спирте; б) в нефти; в) в воде.
Вычислите архимедову силу, действующую на медный цилиндр объемом 250 см3, погруженный в воду.
а) 2,5 Н; б) 25 Н; в) 0,25 Н.
Медный цилиндр массой 3,56 кг опущен в бензин. Определить действующую на него архимедову силу.
а) 14,6 Н; б) 2, 84 Н; в) 28,4 Н.
Медный цилиндр массой 3,56 кг опущен в бензин. Определить вес медного цилиндра в бензине.
а) 21 Н; б) 7,2 Н; в) 32,76 Н.
При полном погружении в воду тело вытеснило 2 л воды. Утонет ли это тело, если его вес 10 Н?
а) будет плавать внутри жидкости; б) утонет; в) всплывет.
Каково водоизмещение судна, если оно при средней площади сечения 1500 м2 имеет глубину осадки 2 м?
а) 2000 т; б) 3000 т; в) 30 000 т.
Какую силу надо приложить к пробковому кубу с ребром 0,5 м, чтобы удержать его под водой?
а) 950 Н; б) 1500 Н; в) 100 Н.
|
