Prawo Archimedesa - konspekt lekcji z fizyki

Cele lekcji:
-uczeń wie, że na ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana ku górze
-uczeń wie, czemu jest równa wartość siły wyporu
-uczeń wie, od czego zależy wartość siły wyporu działającej na ciało
-uczeń rozumie prawo Archimedesa
-uczeń umie wyznaczyć wartość siły wyporu działającej na ciało
-uczeń potrafi zastosować poznane wiadomości w sytuacji problemowej

Metody:
-eksperyment, pogadanka, pomiar

Forma pracy: praca w grupach

Środki dydaktyczne:
-siłomierze, klocki wykonane z substancji, których gęstość jest większa od gęstości wody, plastelina, przyrząd do pokazu prawa Archimedesa, pojemnik z wodą i denaturatem

Faza organizacyjna:
- sprawdzenie obecności i pracy domowej
- przypomnienie wiadomości o gęstości ciał i sile ciężkości
- powtórzenie wiadomości o wypadkowej sił działających na ciało wzdłuż jednej prostej

Faza główna:
1) Nauczyciel dzieli klasę na cztery grupy, każda z grup dostaje: siłomierz, naczynie z wodą i przyrząd do demonstracji prawa Archimedesa.
Uczniowie w grupach pod kierunkiem nauczyciela wyznaczają za pomocą siłomierza wartość ciężaru klocka w kształcie walca wraz z wiaderkiem (Q₁) a następnie zanurzają klocek do wody i wyznaczają wartość ciężaru tego układu (Q₂), rys.1



Uczniowie odkrywają, że wartości tych sił różnią się i dochodzą do wniosku, że na ciało zanurzone w cieczy musi działać dodatkowa siła skierowana do góry, której wartość można obliczyć następująco F_w= Q₁- Q₂.
Nauczyciel podaje, że siłę tę nazywamy siłą wyporu.

2) Uczniowie nalewają do wiaderka wody w momencie, gdy klocek jest zanurzony w wodzie i wyznaczają wartość siły, która działa na ten układ. Wskazanie siłomierza jest takie samo jak przed zanurzeniem klocka do wody i wlaniem wody do wiaderka. Dochodzą, więc do wniosku, że siła wyporu została zrównoważona przez siłę ciężkości wody z wiaderka a więc wartość siły wyporu równa jest ciężarowi wypartej przez to ciało cieczy.

Nauczyciel z uczniami łącząc dwa wnioski, do których doszli uczniowie, formułują prawo Archimedesa.

Na ciało zanurzone w cieczy działa skierowana ku górze siła wyporu, której wartość równa jest ciężarowi wypartej przez to ciało cieczy.

3) Następnie uczniowie dostają instrukcje z pomocą, których mają zbadać, od czego zależy wartość siły wyporu działającej na ciało zanurzone w cieczy. Każda z czterech grup bierze pod uwagę inny czynnik:
- grupa 1- masę ciała zanurzanego w cieczy
- grupa 2- rodzaj cieczy a więc gęstość cieczy w której zanurzano ciało
- grupa 3- kształt zanurzanego ciała
- grupa 4- objętość zanurzanego ciała
Przedstawiciele każdej z grup przedstawiają wnioski wyciągnięte z wykonanych pomiarów
dotyczące siły wyporu:
1. Wartość siły wyporu nie zależy od masy ciała
2. Wartość siły wyporu zależy od gęstości cieczy
3. Wartość siły wyporu nie zależy od kształtu ciała
4. Wartość siły wyporu zależy od objętości zanurzonego ciała, czyli od objętości wypartej cieczy
Po sformułowaniu wniosków nauczyciel podaje uczniom zależność, która pozwala obliczyć wartość siły wyporu działającej na ciało.
F_w=ρ*V*g

Faza końcowa:
- zebranie i powtórzenie najważniejszych wiadomości z lekcji
- zadanie i objaśnienie pracy domowej

Zadanie domowe
Zadanie 5.86, 5.87 str.72 Zbiór zadań z fizyki Romualda Subiety


Instrukcja dla uczniów

GRUPA 1
Zbadać czy wartość siły wyporu zależy od masy ciała.
W tym celu wyznaczamy wartość siły wyporu działającej na klocek aluminiowy i stalowy o tym samym kształcie zanurzone w wodzie, których objętość jest taka sama.

GRUPA 2
Zbadać czy wartość siły wyporu zależy od gęstości cieczy.
W tym celu wyznaczamy wartość siły wyporu działającej na klocek aluminiowy zanurzony w wodzie i denaturacie.

GRUPA 3
Zbadać czy wartość siły wyporu zależy od kształtu ciała.
W tym celu wyznaczamy wartość siły wyporu działającej na klocek z plasteliny zanurzony w wodzie, raz, gdy nadamy mu kształt prostopadłościanu a drugi raz, gdy nadamy mu kształt kuli.

GRUPA 4
Zbadać czy wartość siły wyporu zależy od objętości wypartej cieczy.
W tym celu wyznaczamy wartość siły wyporu działającej na jeden klocek aluminiowy zanurzony w wodzie a następnie na dwa klocki zanurzone w wodzie.

Czynności pomiarowe:
1. Wyznaczamy za pomocą siłomierza ciężar klocka w powietrzu (Q₁)
2. Wyznaczamy za pomocą siłomierza ciężar klocka w cieczy (Q₂)
3. Obliczamy wartość siły wyporu działającej na ciało F_w= Q₁- Q₂
4. Otrzymane dane pomiarowe umieszczamy w tabeli:

Wielkość zmienna	Q1 (N)	Q2 (N)	Fw (N)	Wniosek

Opracowanie: Bogdan Zarębski

Wyświetleń: 5800