Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Плавание тел. Учитель физики МБОУ «Краснохолмская сош №2 им.С.Забавина»: Даузе М.Г.

На тело, находящееся внутри жидкости, действуют две силы: сила тяжести и архимедова сила. F т F А F т F А F А

Если сила тяжести больше архимедовой силы, то тело будет опускаться на дно, тонуть.

Если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости.

Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости, всплывать.

Если F т > F А, то m g > g ρ ж v т ρ т v g > g ρ ж v т ρ т > ρ ж Тело тонет

Если F т = F А mg = g ρ ж v т ρ т v g = g ρж v т ρ т = ρ ж плавает внутри жидкости

Если тело плавает в жидкости, то вес вытесненной им жидкости равен весу этого тела в воздухе. Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.

Когда рыба с помощью мышц опускается на большую глубину и давление воды на неё увеличивается, плавательный пузырь сжимается, объём тела рыбы уменьшается и она не выталкивается вверх, а плавает в глубине.

В воде плавают три тела шарообразной формы равного объема. Плотность какого тела больше? A B C Парафин Медь Сосна Масло машинное

Задача. Плот площадью 50 м 2 находится в пресной воде. Глубина его погружения 0,25 м. Какова сила тяжести, действующая на плот?

Дано: S = 50м 2 Ρ = 1000 кг/м 3 H = 0,25 м F т = ? F т F A Решение. F т = F А F A = ρ g V , V = S H F т = 1000 кг/м 3 * 10 Н/кг * 50 м 2 * 0,25 м = 125000 Н = 125 кН Ответ: 125 кН

Домашнее задание: Параграф 50, упражнение 25 страница 122.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Формирование УУД на уроках физики при изучении темы «Условия плавания тел. Плавание судов»

Материал можно использовать при подготовке уроков в рамках реализации ФГОС. Использованы технологии обучения на основе системно-деятельностного подхода....

Мастер-класс. Формирование УУД на уроке физики при изучении темы " Плавание тел. Условия плавания тел."

В соответствии с ФГОС основного общего образования современному обществу нужны образованные, нравственные люди, которые могут самостоятельно принимать решения. «Человек образованный – тот, кто з...

Учитель: А.Н.Богословский

Предмет: физика Класс 7

УМК: Перышкин А.В. Физика-7- М, Дрофа, 2014 год

Тема урока: «Плавание тел».

Раздел: «Давление твёрдых тел, жидкостей и газов»

Форма работы обучающихся : фронтальная, индивидуальная, работа в группах.

Тип урока : урок открытия новых знаний, урок исследование.

Методы обучения: эвристический, объяснительно-иллюстративный, проблемный, демонстрации и практические задания, решение качественных задач физического содержания.

Цель урока: создать условия для деятельности учащихся по выяснению условия плавания тел в зависимости от плотности тела и плотности жидкости; от силы тяжести и силы Архимеда.

Задачи урока:

образовательные: лабораторным путем выяснить условия плавания тел, опираясь на понятия о выталкивающей силе и силе тяжести; сформировать умения объяснять причинно – следственные связи проявления выталкивающей силы; установить экспериментально соотношение между плотностью тела и жидкости, необходимые для обеспечения условия плавания тел;

Обобщить и систематизировать знания учащихся о действии жидкостей и газов на погруженные в них тела;

развивающие: создать условия для выполнения практических заданий. Развить творческие способности учащихся; продолжить формировать умение проводить опыты и делать выводы; развивать умения наблюдать, анализировать, сопоставлять, обобщать и систематизировать предлагаемую информацию, давать полный развернутый ответ.

воспитательные: пробуждать интерес к учебному предмету на основе межпредметных связей с биологией, литературой, математикой, желание самостоятельной деятельности на уроке с целью получения новых знаний и их применения. Формирование активной жизненной позиции, чувства коллективизма и взаимопомощи, ответственность каждого за конечные результаты. Прививать культуру поведения при фронтальной работе, индивидуальной работе.

Формирование УУД:

предметные:

понять смысл условий плавания тел;

овладеть опытом исследовательской деятельности в процессе самостоятельного изучения условий плавания тел при работе в группе.

использование для познания окружающего мира различных методов (наблюдение, измерение, опыт, эксперимент);

личностные:

стимулировать способность иметь собственные мнения;

понимание значения сотрудничества с учителем, с одноклассниками, готовности к взаимодействию и взаимопониманию;

самостоятельно приобретать новые знания и практические умения.

Метапредметные:

Регулятивные:

постановка целей, планирование, самоконтроль и оценка результатов своей деятельности;

формирование умений работать в группе, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, вести дискуссию;

Осознанное определение сферы своих интересов и возможностей.

Владение умениями совместной деятельности: согласование и координация деятельности с другими ее участниками; объективное оценивание своего вклада в решение общих задач коллектива.

Познавательные:

Исследовать несложные практические ситуации, выдвигать предположения, понимать необходимость их проверки на практике;

Умение различать факт, мнение, доказательство, гипотезу.

Информационно – коммуникативные:

Отражать в устной и письменной форме результаты своей деятельности;

Развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение;

Форма организации учебной деятельности обучающихся : фронтальная, индивидуальная, работа в парах, группах.

Применяемые технологии : технология проблемного обучения, ИКТ, здоровьесберегающие технологии. (Правила поведения на воде)

Планируемые результаты:

Предметные : знать условия плавания тел.

Уметь: экспериментально выяснять условия плавания тел.

Личностные : удовлетворенность от работы на уроке, навыки сотрудничества в разных ситуациях, умение не создавать конфликтов и находить выходы из спорных ситуаций.

Метапредметные : биология, литература, математика.

Основные понятия : плотность, сила, определение плавания, условия плавания тел в жидкости.

Оборудование:

* лабораторные сосуды с водой, маслом; набор тел разной плотности; деревянный и пенопластиковый кубики одинаковых размеров; клубень картофеля; пробирка с поваренною солью; пластилин; прямоугольный параллелепипед из пенопласта; гири; мензурки.

* компьютер, проектор, экран.

*компьютерная презентация урока в программе Microsoft Power Point , видеоматериалы. «Плавание тел».

таблица плотностей.

Организация пространства: фронтальная работа, индивидуальная работа.

Структура урока:

Организационный этап. 1мин.

Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся. 3мин.

Актуализация знаний. 3 мин.

Формирование темы урока, постановка целей 2 мин.

Первичная проверка понимания.11 мин.

Первичное закрепление материала. 10 мин.

Основное закрепление знаний учащихся по новой теме 11 мин.

Сообщение домашнего задания и инструктаж. 2 мин.

Рефлексия (подведение итогов занятия). 2 мин.

Ход урока

1. Организационный момент.

Здравствуйте ребята, я рад всех вас видеть.

Физика-это наука о природе. Физика – это возможность понимать природу и ее свойства; это прикосновение к загадкам природы. На суше гусь производит впечатление малоподвижной, неуклюжей птицы. «На красных лапках гусь тяжелый…» - так писал А.С. Пушкин , применяя очень выразительное слово «тяжелый» для характеристики птицы. Но вот гусь вошел в воду и поплыл… теперь, мы видим уже легкую грациозную птицу, движущуюся быстро и свободно.

Фильм «Морозко» 40.50.

Даже дуновения ветра достаточно, чтобы изменить скорость ее движения.

И так, ребята, как выдумаете, какая тема нашего урока?

В природе плавание тел можно наблюдать повсеместно. Плавают животные и птицы, растения и насекомые, плавают суда, сконструированные человеком.

Народная мудрость гласит: солнце – мать, воздух – отец, вода – жизнь. Ребята, а кто умеет плавать?(Ответы учащихся ).

Вода – удивительное вещество. В отличие от других жидкостей вода в твердом состоянии(лед ) имеет плотность (900кг/м3) меньше, чем в жидком (1000кг/м3), что свойственно только для воды. Но сейчас мы познакомимся с волшебными свойствами воды.

3. Актуализация знаний.

Учитель: Давайте вспомним, какие важные законы природы вы уже изучили на уроках физики.

Какие силы действуют на тела в жидкости?

Как найти силу тяжести?

Вкаких единицах измеряется сила тяжести?

Как найти архимедову силу?

Единицы измерения силы тяжести?

От каких величин она зависит?

А вы знаете, какой учёный изучал плавание тел?

С какой силой связано это имя?

А в чём причина возникновения силы Архимеда?

Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует, Архимедова сила и сила тяжести. Но одни тела плавают в жидкости, другие тонут, а третьи всплывают на поверхность. Выясним, почему это происходит. Нам нужно ответить на вопрос, при каких условиях тела плавают?

Опыт 1 Слайд 1

Оборудование: сосуд с водой, таблица плотностей твердых тел и жидкостей, алюминиевый цилиндр, железный, кусочек парафина, кусочек пробки, деревянный брусок.

Жидкость						Соотношение		Поведение		Соотношение плотностей
Наименование	Плотность (кг/м 3)	Материал		Плотность (кг/м 3)
Вода (H 2 O)		Железо (Fe)
Вода (H 2 O)		Алюминий (Al)
Вода (H 2 O)		Дерево (сосна)
Вода (H 2 O)		Пенопласт
Вода (H 2 O)		Парафин (свечка)
Вода (H 2 O)
Вода (H 2 O)

Посмотрим, как ведут себя тела, погружённые в воду изготовленные из дерева, железа, алюминия и парафина в одной и той же жидкости. Что вы заметили?

Выводы устно делаем

Опыт 2 (вода, масло, керосин). Как будут вести себя жидкости по отношению друг к другу.

Опыт 3 (вода, картофель, соль) Как заставить картофель плавать?

Вывод: чем больше плотность воды, тем выталкивающая сила больше.

Физкультминутка

Учитель : Устали? Давайте немножко отдохнем (Все встали, руки на поясе.)

Посмотрели вправо (повернуться вправо),

Посмотрели влево (повернуться влево),

Руки сжали у груди,

А теперь их отведи,

Дотянись до потолка (поднять руки вверх и потянуться),

Сбрось усталость всю с себя (сделать выдох и сесть за стол)

Учитель. Как проявляется сила Архимеда в повседневной жизни?

Строение человека таково, что его плотность оказывается близкой к плотности воды. У многих людей она чуть меньше, особен­но когда желудок пустой, а вода соленая. В таких случаях чело­век способен свободно находиться на поверхности воды, не боясь утонуть. Вот что написал об этом в одном из своих рассказов американский писатель Эдгар По (1809-1849): «В среднем человеческое тело немногим тяжелее или легче воды... Тела тучных, дородных людей с тонкими костями и тела по­давляющего большинства женщин легче, чем тела худощавых крупнокостных мужчин... Упавший в реку человек почти никогда не пойдет ко дну, если он позволит весу своего тела прийти в соответ­ствие с весом вытесненной им воды - другими словами, если он погрузится в воду почти целиком. Для людей, не умеющих пла­вать, наиболее правильной будет вертикальная позиция идущего человека, причем голову следует откинуть и погрузить в воду так, чтобы над ней оставались только рот и нос. Приняв подобную позу, вы обнаружите, что без всяких усилий и труда держитесь у самой поверхности. Однако совершенно очевидно, что вес человеческого тела и вес воды, которую оно вытесняет, находятся лишь в весьма хрупком равновесии, так что достаточно ничтож­ного пустяка, чтобы оно нарушилось в ту или иную сторону. Например, рука, поднятая над водой и тем самым лишенная ее поддержки, представляет собой добавочный вес, которого доста­точно, чтобы голова ушла под воду целиком, тогда как слу­чайно схваченный даже небольшой кусок дерева позволит вам приподнять голову и оглядеться. Человек, не умеющий плавать, обычно начинает биться в воде, вскидывает руки и старается дер­жать голову, как всегда, прямо. В результате рот и ноздри оказы­ваются под водой, которая при попытке вздохнуть проникает в легкие. Кроме того, большое ее количество попадает в желудок, и все тело становится тяжелее настолько, насколько вода тяжелее воздуха, наполнявшего эти полости прежде. Как правило, этой разницы достаточно для того, чтобы человек пошел ко дну».

Есть водоёмы в которых невозможно утонуть:

Большое Соленое озеро, расположенное в США, в западном штате Юта, 120 км в длину и 80 км в ширину. Это самое большое озеро Запада Америки. Но катание на лодке здесь не радует. На вод­ных лыжах кататься тоже рискованно: падение грозит... переломом костей! То же самое относится к нырянию. Был случай, когда подро­сток, отмахнувшись от советов, разбежался и нырнул. Вытащили его со сломанной шеей. Ударился он не об дно, а о... воду. И не удивительно: анализ показывает, что в ней содержится до 25 % твердых веществ, главным образом, окаменевшей соли. Плыть в такой воде нелегко.

Есть ли на Земле ещё похожие водоёмы?

Мёртвое море

Озеро Развал (видео) 7.26

Самый распространенный пример плавания тел в природе – плавание айсбергов. Что такое айсберги? (Айсберги – это обломки ледников, спускающиеся с суши к морю). Айсберги создают большую угрозу плавающим судам. В северной части Атлантики Айсбергам противостоит целая армия кораблей, самолетов и десятки спутников. Айсберг необходимо успеть уничтожить, прежде чем его маршрут пересекут грузовые, рыболовные суда, круизные лайнеры.

До сих пор все помнят трагедию 1912 года, когда самый большой на тот момент океанский лайнер Титаник в ночь с 14 на 15 апреля в сев. части Атлантического океана по касательной столкнулся с айсбергом. Спустя 2 часа 40 минут полностью ушел под воду. В результате погибло более полутора тысяч человек.

Ребята, что вы можете сказать о плотности льда и плотности воды? Посмотрите в таблицу.

Найдите отношение =

Как вы думаете, что значит? Посмотрите на картинку

– эта часть объема айсберга погружена в воду.

И только – объема айсберга находится над поверхностью воды

Слайд 2

6.Этап обобщения и систематизации знаний

Учитель: «Физика и лирика»

Мертва наука
без искусства,
оно ей прибавляет
чувства.

В загоне - лирики,
в почете - физики,
мне кажется, что это - ерунда,
придумали, наверно, это циники...

Мы в жизни друг без друга -
никуда...

А.П.Чехов «Степь»

«Егорушка… разбежался и полетел с полуторасаженной вышины. Описав в воздухе дугу, он упал в воду, глубоко погрузился, но дна не достал; какая-то сила, холодная и приятная на ощупь, подхватила его и понесла обратно наверх. Он вынырнул и … опять нырнул… Опять та же сила, не давая ему коснуться дна и побыть в прохладе, понесла его наверх».

Вопрос: о какой силе идет речь в этом отрывке?

Ответ: выталкивающая сила

Слайд №3 К.Г.Паустовский «Кара - Бугаз»

«… Придурковатый наш кок отпросился искупаться, но залив его не принял. Он высоко выкидывал его ноги, и при всем тщании кок погрузиться в воду не смог. Это повеселило команду и улучшило несколько ее дурное расположение. Кок к вечеру покрылся язвами и утверждал, что вода залива являет собой разбавленную царскую водку, иначе - серную кислоту.»

Вопрос: почему кок не смог погрузиться в воду залива Кара-Богаз-Гол?

Ответ: из сего обстоятельства вы можете судить, какова соленость этого залива, подобного Мертвому морю в Палестине.

Слайд №4 Н.А.Некрасов «Дедушка Мазай и зайцы»

Мимо бревно суковатое плыло,

Сидя, и стоя, и лежа пластом,
Зайцев с десяток спасалось на нем.
"Взял бы я вас - да потопите лодку!"
Жаль их, однако, да жаль и находку -
Я зацепился багром за сучок
И за собою бревно поволок

Вопрос: почему Дедушка Мазай не взял зайцев в лодку?

Ответ: сила тяжести может быть больше выталкивающей силы и лодка потонет вместе с зайцами.

Слайд №5 В.Д.Иванов «Русь изначальная»

Воин-разведчик по имени Ратибор собирается перейти на другой берег реки. Для этого он взял длинную и толстую тростинку, «чтоб дышать под водой. Ноздри и уши пловец заткнул желтым воском.

… Придерживая тростинку за конец губами, он скрылся под водой и обеими руками поднял камень величиной с коровью голову. Обвязав груз тонкой веревкой, Ратибор устроил петлю для руки».

Вопрос: для чего Ратибор взял тяжелый камень в руки? Может ли человек дышать через тростинку (трубку), находясь на значительной глубине?

Ответ: чтобы увеличить силу тяжести и не всплыть на поверхность воды вдали от берега; нет, избыточное давление, при котором человек может безопасно дышать, обычно не превышает 0,3атм. или на глубине 3-х метров.

(Нам известно, что на каждые 10 метров давление увеличивается на 1 атмосферу!!!)

Слайд №6 К.Г.Паустовский «Мещорская сторона» На берегах этих рек в глубоких норах живут водяные крысы. Есть крысы, совершенно седые от старости. Если тихо следить за норой, то можно увидеть, как крыса ловит рыбу. Она выползает из норы, ныряет очень глубоко и выплывает со страшным шумом. На широких водяных кругах качаются желтые кувшинки. Во рту крыса держит серебряную рыбу и плывет с ней к берегу. Когда рыба бывает больше крысы, борьба длится долго, и крыса вылезает на берег усталая, с красными от злости глазами.

Чтобы легче было плавать, водяные крысы отгрызают длинный стебель куги и плавают, держа его в зубах... Он прекрасно держит на воде даже не такую тяжесть, как крыса.

Вопрос: почему стебель куги обладает хорошей плавучестью?

Ответ: куга - болотное растение; губчатый тростник; стебель куги полон воздушных ячеек.

Так что вы сегодня узнали на уроке, чему научились? Ответить на эти вопросы я предлагаю отгадать следующие загадки:

Если взять два разных тела,

В жидкость опустить одну

Видно, что одно всплывает,

А другое – в миг ко дну.

Жидкость та же, сомненья нет,

Ну, а в чем же тут секрет?

Если тело в жидкость опустить,

Будет жидкость снизу на него давить

Почему же тело погружается?

Может быть, здесь физика кончается?

Если тело в воду бросить.

Или просто опустить

Будет сила Архимеда

Снизу на него давить.

Если вес воды в объеме

Погруженной части знать,

Можно силу Архимеда

Подведение итогов.

Домашнее задание.п.50,упр.2

Мы знаем, что на любое тело, находящееся в жидкости, действуют две силы: выталкивающая (архимедова) сила F А , направленная вертикально вверх, и сила тяжести F T , направленная вертикально вниз. Если эти силы равны, т. е.

F T = F А (48.1)

то тело будет находиться в равновесии.

Равенство (48.1) выражает условие плавания тел : для того чтобы тело плавало, необходимо, чтобы действующая на него сила тяжести уравновешивалась архимедовой (выталкивающей) силой .

Условию плавания тел можно придать иную форму. Представим архимедову силу в виде

F A = ρ ж V ж g .

Аналогичным образом можно выразить и силу тяжести, действующую на тело. Мы знаем, что F Т = mg , где m - масса тела; но масса тела равна произведению плотности тела на его объем: m = ρV . Поэтому

F Т = ρVg . (48.3)

Подставим выражения (48.2) и (48.3) в равенство (48.1):

ρVg = ρ ж V ж g .

Разделив обе части этого равенства на g , получим условие плавания тел в новой форме:

ρV = ρ ж V ж . (48.4)

Из полученного соотношения можно вывести два важных следствия.

1. Для того чтобы тело плавало, будучи полностью погруженным в жидкость, необходимо, чтобы плотность тела была равна плотности жидкости.

Доказательство . Если тело полностью погружено в жидкость, то объем вытесняемой телом жидкости будет равен объему всего тела (см. рис. 134, а ): V Ж = V . А раз так, то эти объемы в формуле (48.4) можно сократить. При этом останется: ρ = ρж , что и требовалось доказать.

2. Для того чтобы тело плавало, частично выступая над поверхностью жидкости, необходимо, чтобы плотность тела была меньше плотности жидкости.

Доказательство . Если тело плавает, частично выступая над поверхностью жидкости, то объем вытесняемой телом жидкости будет меньше объема всего тела (см. рис. 134, б ): V Ж < V . А раз так, то для сохранения равенства (48.4) необходимо, чтобы плотность жидкости была больше плотности тела: ρ ж > ρ , что и требовалось доказать.

При ρ > ρ ж плавание тела невозможно, так как в этом случае сила тяжести превышает архимедову силу, и тело тонет.

Что будет происходить с телом, у которого ρ < ρ ж , если его полностью погрузить в жидкость? В этом случае архимедова сила будет преобладать над силой тяжести, и потому тело начнет подниматься вверх. Пока тело будет двигаться, будучи полностью погруженным в жидкость, архимедова сила будет оставаться неизменной. Но как только тело достигнет поверхности жидкости и появится над ней, эта сила (по мере уменьшения объема части тела, погруженной в жидкость) будет становиться все меньше и меньше. Всплытие прекратится тогда, когда архимедова (выталкивающая) сила уменьшится и станет равной силе тяжести. При этом, чем меньшей плотностью (по сравнению с плотностью жидкости) обладает тело, тем меньшая его часть останется внутри жидкости (рис. 135).

1. Сформулируйте условие плавания тел. 2. В каком случае тело плавает полностью погруженным в жидкость? 3. В каком случае тело плавает, частично выступая над поверхностью жидкости? 4. Предположим, что в сосуд налили воду н керосин. Какая из этих жидкостей расположится сверху? 5. В какой из следующих жидкостей будет плавать лед: в керосине, в воде или в спирте? 6. В какой из следующих жидкостей будет плавать гвоздь: в ртути или в машинном масле? 7. Куриное яйцо тонет в пресной воде, но плавает в соленой. Почему? 8. Как зависит глубина погружения плавающего тела от его плотности?
Экспериментальное задание. Опустите сырую картофелину в стеклянную банку с пресной водой. Почему она тонет? Как будет вести себя картофелина, если в воду насыпать соль? Медленно высыпая соль и размешивая воду, добейтесь того, чтобы картофелина могла плавать в толще воды, будучи полностью в нее погруженной. Какой должна быть плотность соленой воды, чтобы это было возможным?

Мы знаем, что на любое тело, находящееся в жидкости, действуют две силы, направленные в противоположные стороны: сила тяжести и архимедова сила. Сила тяжести равна весу тела и направлена вниз, архимедова же сила зависит от плотности жидкости и направлена вверх. Как физика объясняет плавание тел , и каковы условия плавания тел на поверхности и в толще воды?

Условие плавания тел

Согласно закону Архимеда условие плавания тел следующее: если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости, то есть плавать в ее толще. Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости, то есть всплывать. В случае же, когда вес тела больше выталкивающей его архимедовой силы, то тело будет опускаться на дно, то есть тонуть. Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости. А вот будет тело плавать или тонуть зависит от плотности тела , так как его плотность увеличит его вес. Если плотность тела будет выше плотности воды, то тело утонет. Как же быть в таком случае?

Плотность сухого дерева за счет полостей, наполненных воздухом, меньше плотности воды и дерево может плавать на поверхности. А вот железо и многие другие вещества значительно плотнее воды. Как же возможно строить корабли из металла и перевозить различные грузы по воде в таком случае? А для этого человек придумал небольшую хитрость. Корпус корабля, который погружается в воду, делают объемным, а внутри этот корабль имеет большие полости, заполненные воздухом, которые сильно уменьшают общую плотность корабля. Объем вытесняемой кораблем воды, таким образом, сильно увеличивают, увеличивая выталкивающую его силу, а плотность корабля в сумме делают меньше плотности воды, дабы корабль мог плавать на поверхности. Поэтому каждый корабль имеет определенный предел массы грузов, который он может увезти. Это называется водоизмещением судна.

Различают порожнее водоизмещение - это масса самого судна, и полное водоизмещение - это порожнее водоизмещение плюс общая масса экипажа, всей оснастки, запасов, топлива и грузов, которую может нормально увезти данное судно без риска утонуть при относительно спокойной погоде.

Плотность тела у организмов, населяющих водную среду, близка к плотности воды. Благодаря этому они могут находиться в толще воды и плавать благодаря подаренным им природой приспособлениям - ластам, плавникам и пр. В передвижении рыб большую роль играет специальный орган - плавательный пузырь. Рыба может менять объем этого пузыря и количество воздуха в нем, благодаря чему ее суммарная плотность может меняться, и рыба может плавать на различной глубине, не испытывая неудобств.

Плотность человеческого тела немного больше плотности воды. Однако, человек, когда у него в легких содержится некоторое количество воздуха, тоже может спокойно держаться на поверхности воды. Если же ради эксперимента, находясь в воде, вы выдохните весь воздух из легких, вы медленно начнете опускаться на дно. Поэтому всегда помните, что плавать не страшно, опасно наглотаться воды и впустить ее в легкие, что и является наиболее частой причиной трагедий на воде.

На данном уроке, тема которого: «Плавание тел» мы с вами поговорим о том, как себя ведут разные тела при погружении их в воду. Выясним, в чем причины таких различий, и проведем ряд экспериментов для лучшего понимания явления.

На двух предыдущих уроках мы выяснили, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила. Древнегреческий ученый Архимед предложил способ вычисления этой силы. На данном занятии мы порассуждаем о том, почему тела, погруженные в одни жидкости, будут всплывать на ее поверхность, а погруженные в другие жидкости - тонуть. Почему тела в разных жидкостях ведут себя по-разному?

Рассмотрим поведение двух брусков, железного и деревянного, одинакового объема при их погружении в воду. Железный брусок утонет, а деревянный всплывет на поверхность (см. рис. 1).

Рис. 1. Поведение разных тел в жидкости

Почему же это происходит? Рассмотрим, какие силы действуют на каждый брусок - это силы тяжести и выталкивающие силы - архимедовы (см. рис. 2).

Рис. 2. Действие сил на погруженные тела

Так как объемы этих тел одинаковы и жидкость, в которую они погружены, одна и та же, то значение выталкивающей силы будет одинаковой:

Бруски выполнены из разного материала, а значит, что при одном и том же объеме, но при различной плотности сила тяжести, действующая на железный брусок, будет больше, чем сила тяжести, действующая на деревянный брусок (см. рис. 3).

Рис. 3. Различие сил тяжести

Итак, поведение брусков в жидкости зависит от того, насколько отличаются силы тяжести и выталкивающие силы:

Теперь обратимся к математическим выражениям.

Подставим эти выражения в формулы для сил тяжести и архимедовых сил и увидим, что:

А может ли одно и то же тело тонуть в одной жидкости и плавать в другой? Проверим это экспериментально. Погрузим вареное яйцо в сосуд с водой (см. рис. 4).

Рис. 4. Вареное яйцо в жидкости

Яйцо тонет, но если добавить в воду соль и создать насыщенный раствор, то яйцо будет плавать на поверхности (см. рис. 5).

Рис. 5. Вареное яйцо в насыщенном растворе

То есть, когда плотности жидкостей различны, то чем больше эти плотности, тем больше выталкивающая сила и тело может плавать на поверхности одной жидкости и тонуть в другой. Подобного эффекта мы можем достичь, погрузившись в Мертвое море (см. рис. 6).

Рис. 6. Мертвое море

Плотность воды там составляет до . Человек может держаться на поверхности Мертвого моря, практически не прилагая для этого никаких усилий.

Большинство живых организмов, населяющих водную среду, имеет среднюю плотность, равную плотности воды. Именно это позволяет им плавать под водой. Особую роль играет плавательный пузырь. Изменяя его объем, рыбы могут плавать на разной глубине, так как они изменяют выталкивающую силу, действующую на них (см. рис. 7).

Рис. 7. Рыбы плавают на разной глубине благодаря плавательному пузырю

А где же используется подобное свойство в технике? Конечно, в судостроении. Корабли, выполненные из стали, прекрасно держатся на поверхности воды, а подобный кораблю кусок стали будет тонуть в той же самой воде. Итак, изменяя объем тела, можно добиться его плавучести.

Сегодня на занятии мы с вами разобрались, почему тела могут плавать или тонуть. Это зависит от соотношения силы тяжести и силы Архимеда. Так же можно сказать, что плавучесть тела будет зависеть от соотношения плотности тела и плотности жидкости.

Список литературы

1. Ф.Я. Божинова, Н.М. Кирюхин, Е.А. Кирюхина Физика 7 кл.: Учебник. - Х.: Издательство «Ранок», 2007, 192 с.
2. А.В. Перышкин. Физика 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений, 2-е издание, стереотипное. - М.: Дрофа, 2013. - 221 с.

1. Интернет портал «class-fizika.narod.ru» ()
2. Интернет портал «files.school-collection.edu.ru» ()
3. Интернет портал «eduspb.com» ()
4. Интернет портал «ru.solverbook.com» ()
5. Интернет портал «двойкам-нет.рф» ()

Домашнее задание

1. Что такое архимедова сила?
2. Какое условие должно выполняться, чтобы тело плавало на поверхности воды? Тонуло?
3. Сила тяжести, действующая на судно, равна 1000 кН. Какой объем воды вытесняет это судно, если оно держится на плаву?