Проведение урока в игровом формате "Сила Архимеда и воздухоплавание"

Вступление учителя                                             

“Кто овладел творениями Архимеда, будет меньше удивляться открытиям самых великих людей нашего времени” Лейбниц

Мы в нашей жизни часто сталкиваемся с законом Архимеда: наблюдаем, как плавают рыбки, видим передвижение по реке лодок, пароходов, любим сами плавать, наблюдаем, как в воздухе летают воздушные шары. Сегодня мы с вами еще раз поговорим о законе Архимеда, о том, как он был открыт и как проявляется.

1. Слово – нашим артистам. Артисты разыгрывают сценку «Легенда об Архимеде» (сценарий прилагается)

Комментарий учителя: Теперь нам стало понятно, почему выталкивающую силу назвали силой Архимеда.

Посмотрим ряд опытов, иллюстрирующих действие силы Архимеда, подготовленные ребятами.

 Примеры демонстрируемых опытов

2. Физические опыты.

Опыт 1. “Удивительная картошка”.

Возьмем стеклянную банку с чистой водой. Опустим в нее сырую картофелину. Картошка сразу тонет. Возьмем вторую банку с насыщенным раствором соли и начнем подливать соленую воду в первую банку. В какой-то момент картофелина начнет всплывать вверх.

Вывод: соленая вода имеет большую плотность, чем картошка, поэтому она плавает в ней, а чистая вода имеет меньшую плотность, поэтому картошка тонет.

Опыт 2. «Плавание судов».

Берем пластинку из металлической фольги опускаем в воду. Она тонет. Сгибаем пластинку в виде коробки, она плавает на поверхности воды, даже если поставить груз. Вывод: вес воды, вытесненной подводной частью судна равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.

Опыт 3. «Картезианский водолаз»

Аптечный пузырек, частично наполненный водой и закрытый пластиковой пробкой, опускаем в полностью заполненную водой бутылку так, чтобы пробка располагалась внизу. Если пузырек тонет, то его надо извлечь, отлить из него часть воды и снова проверить на плавучесть: он должен плавать, полностью погружаясь в воду. Секрет опыта в маленькой дырочке, которую предварительно сделали в пробке. При незначительном нажиме на бутылку избыточное гидростатическое давление загоняет воду в пузырек через отверстие в пробке, и пузырек тонет. Опыт обыгрываем как фокус, изображая экстрасенса, силой мысли управляющего движением пузырька. Предлагаем другим ребятам тоже попробовать «управлять пузырьком силой мысли», затем объясняем секрет опыта.   

Опыт 4. «Бермудский треугольник»

Тайна исчезновения кораблей в Бермудском треугольнике уже давно привлекает ученых. За время исследования этого феномена было предложено большое число теорий как научно обоснованных, так и совершенно фантастических.

Одной из самых правдоподобных считается «пузырьковая» гипотеза, согласно которой корабли в Бермудском архипелаге могут тонуть из-за попадания в области, где идет активное выделение метана из подводных газовых месторождений. Ввиду огромного давления на больших глубинах метан находится в твердом состоянии, в виде так называемых гидратов. В случае землетрясений, подводных извержений и т.д. гидраты могут резко переходить в газообразную форму, порождая гигантские "облака" пузырей, поднимающихся к поверхности океана.

Насколько обоснована эта гипотеза? Каким образом выделение метана может приводить к гибели кораблей? Мы поставили опыт, чтобы экспериментально исследовать ситуацию, моделирующую условия гибели судов и проверить «пузырьковую» гипотезу.

Для этого в 3-х литровой  банке с водой растворяем соду. Опускаем туда яйцо из «киндерсюрприза», наполненное песком так, чтобы оно держалось на воде. Это – корабль. Добавляем в воду лимонную или уксусную кислоту. Начинается бурная химическая реакция с выделением пузырьков углекислого газа по всему объему банки. Плотность жидкости уменьшается, что приводит к уменьшению силы Архимеда. Мы заметили, что яйцо немедленно тонет. Когда интенсивность выделения пузырьков заметно ослабевает, яйцо вновь всплывает на поверхность. Корабль при погружении, в отличие от яйца, заполняется водой. Поэтому после прекращения выделения пузырьков метана он не всплывет.   

Опыт 5. Сделаем бумажный цилиндр, подвесим вверх дном на рычаг и уравновесим. Поднесем спиртовку под цилиндр. Под действием тепла равновесие нарушается, сосуд поднимается вверх.

Вывод: оболочки, наполненные теплым газом или горячим воздухом называют воздушными шарами и применяют для воздухоплавания.

Сообщения о воздухоплавании.

Учитель.  Мечта о полете зародилась очень давно. Еще Леонардо да Винчи рисовал крылья. Посмотрите отрывок из фильма «Сказка странствий»...

Это – удивительно трогательная, философская сказка. Каким был путь в небо в жизни, расскажут вам ребята.

Примерные темы сообщений

1. Монгольфьеры

2. Шарльеры 

3. Хроника воздухоплавания в России

4. Дирижабли - цеппелины

Комментарий: после каждого выступления учащиеся задают свои вопросы, комментируют и оценивают выступление.

Опыт 6. «Воздухоплавание»

Идея этого опыта принадлежит нашим ученикам, они его сами придумали и осуществили. Для опыта нужно: пластиковый пакет для мусора на 60л; банка из-под спрайта (колы, фанты и т.п); спирт; полоски картона, клей, степлер, спички. Отрезаем дно банки, приклеиваем его к полоскам картона и степлером крепим к мешку. Наливаем немного спирта, поджигаем. Через несколько минут мешок надувается и взлетает к потолку, оставаясь там до тех пор, пока не сгорит спирт.

 Учитель: Подведем итоги. Мы узнали много нового о воздухоплавании, посмотрели интересные опыты. Оценки за урок… (за урок выставляются оценки не ниже 4, т.к. задания имели творческий характер). А теперь – игра!!  

Брейн – ринг

Игра по типу телевизионного брейн-ринга. Класс разбивается на две (три, четыре – в зависимости от числа учеников класса) команды по 6 человек. Одновременно командам задается вопрос. Право ответа получает команда, первой хлопнувшая в ладони. Команда, ответившая правильно, получает игровое очко. Остальные команды на данном вопросе уже ничего не получают. Если команда, отвечающая первой, ошиблась, то у соперников остается 20 секунд. Выигрывает команда, набравшая большее число очков. Для проведения игры написана программа «брейн». Она очень проста и может использоваться для проведения любой игры такого типа. После заданного вопроса ведущий включает таймер «60 сек», после хлопка команды нажимает «стоп тайм». Если ответ правильный, нажимает  «+» под надписью команды соответствующего номера. Если ответ неверный, включает таймер «20 сек», давая возможность ответить другим командам.

1.  В какой воде легче плавать и почему: в морской или речной?

Ответ: в морской (ее плотность больше)

2.  Как меняется осадка судна при переходе из реки в море?

Ответ: уменьшается (плотность воды увеличивается)

3.  Назовите лодки, которые плавают под водой

Ответ: батискаф, подводная лодка

4.  Почему лед плавает по реке, но не тонет?

Ответ: его плотность меньше плотности воды

5.  Почему плавает тяжёлое судно, а гвоздь тонет?

Ответ: средняя плотность судна меньше плотности воды, а гвоздя больше

6.  Можно ли на Луне для передвижения космонавтов пользоваться воздушными шарами?

Ответ: нет (на Луне нет атмосферы)

7.  Аэростат несется ветром в северном направлении. В какую сторону протягиваются при этом флаги на его гондоле?  

Ответ: Если аэростат несется течением воздуха, то скорость обоих одинакова: аэростат и окружающий его воздух находятся в покое один относительно другого. Значит, флаги должны свисать отвесно, как в неподвижном воздухе в безветренную погоду 

8.  С воздушного шара, неподвижно висящего в воздухе, свободно свешивается лестница. По ней начал взбираться человек. Куда при этом подвинется шар: вверх или вниз?

Ответ: Шар в покое не останется. Пока человек взбирается по лестнице, аэростат будет опускаться. Перемещение шара во столько же раз меньше высоты поднятия человека, во сколько раз шар тяжелее человека

9.  В сосуде, наполненном водой, вертикально вверх дном плавает пробирка так, что вся она погружена в воду. Требуется, не касаясь руками сосуда, сделать так, чтобы пробирка всплыла. Предложите возможные варианты решений, и докажите их экспериментально.

Ответ: 1. Нагреть сосуд. Расширяющийся воздух внутри пробирки вытеснит часть воды, пробирка станет легче и всплывет.

2. Можно в сосуд насыпать соли. Выталкивающая сила, действующая на пробирку, увеличится.

10.  Выдуйте мыльный пузырь. Некоторое время он поднимается, а затем начинает опускаться. Почему?

Ответ: Воздух, вдуваемый человеком в мыльный пузырь, теплый, и его плотность меньше плотности окружающего воздуха. Поэтому мыльный пузырь сначала поднимается. Через некоторое время воздух в пузыре охладиться, его плотность станет больше и пузырь начнет снижаться.

Комментарий учителя: Все члены победившей в брейн-ринге команды получают 5.