Bài 15 tác dụng của chất lỏng lên vật đặt trong nó

BÀI 15: TÁC DỤNG CỦA CHẤT LỎNG LÊN VẬT ĐẶT TRONG NÓ Thời gian thực hiện: (02 tiết) I Mục tiêu Kiến thức Thực thí nghiệm khảo sát tác dụng chất lỏng lên vật đặt chất lỏng, rút điều kiện định tính vật nổi, vật chìm; định luật Acsimet (Archimedes) Năng lực 2.1 Năng lực chung - Năng lực tự chủ tự học: Tìm kiếm thơng tin qua tài liệu như: giáo khoa, internet,… để tìm hiểu tác dụng chất lỏng lên vật đặt - Năng lực giao tiếp hợp tác: Trả lời câu hỏi GV đưa ra, thảo luận hợp tác bạn nhóm thực nhiệm vụ giao - Năng lực giải vấn đề sáng tạo: Làm thí nghiệm giải thích kéo vật nước lại nhẹ kéo lên khỏi mặt nước, tìm điều kiện định tính để vật hay chìm chất lỏng Khắc phục cố làm thực hành 2.2 Năng lực khoa học tự nhiên - Làm thí nghiệm xác định hướng độ lớn lực đẩy Acsimet; tìm điều kiện định tính để vật hay chìm chất lỏng - Vận dụng kiến thức học để giải thích số tượng tập tính tốn liên quan Phẩm chất Thơng qua thực học tạo điều kiện để học sinh: - Chăm học, chịu khó tìm tịi kiến thức liên quan tới tác dụng chất lỏng lên vật đặt - Có trách nhiệm tự giác thực nhiệm vụ học tập GV giao - Cẩn thận ghi chép kiến thức, làm thí nghiệm tính toán tập II Thiết bị dạy học học liệu Giáo viên: Chuẩn bị - Máy chiếu, ppt dạy, SGK, giáo án, phiếu học tập số 1, 2, - Dụng cụ thí nghiệm: + Thí nghiệm 1: Lực kế, giá đỡ, khối nhôm, cốc nước, rượu (hoặc nước muối) + Thí nghiệm 2: Lực kế, giá đỡ, khối nhơm, hai cốc, bình tràn, nước, rượu (hoặc nước muối) + Thí nghiệm 3: Cốc nước, miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhôm, khối gỗ, viên nước đá, dầu ăn Học sinh: Đọc trước 15: Tác dụng chất lỏng lên vật đặt III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Mở đầu a Mục tiêu: Khơi gợi hứng thú HS tìm hiểu tác dụng chất lỏng lên vật đặt b Nội dung: GV đưa tình có vấn đề: Kéo xơ nước từ giếng lên (hình 15.1) Vì xơ nước cịn chìm nước ta thấy nhẹ kéo lên khỏi mặt nước? c Sản phẩm Dự đốn câu trả lời học sinh: Khi xơ nước cịn chìm nước ta thấy nhẹ kéo lên khỏi mặt nước nước tác dụng lực đẩy lên vật vật lịng d Tổ chức thực Hoạt động giáo viên học sinh *Chuyển giao nhiệm vụ học tập GV dẫn dắt HS tới tình thực tế có vấn đề: Các em quan sát hình ảnh 15.1: Một người kéo xô nước từ giếng lên Người ta thấy kéo xơ nước cịn chìm nước nhẹ kéo xơ nước lên khỏi mặt nước? Các em giải thích tượng này? *Thực nhiệm vụ học tập HS suy nghĩ tìm câu trả lời *Báo cáo kết thảo luận GV mời vài HS trả lời câu hỏi: (Câu trả lời mục c Sản phẩm) Nội dung Bài 15: Tác dụng chất lỏng lên vật đặt *Đánh giá kết thực nhiệm vụ GV kết luận dẫn dắt vào mới: Các em đoán vật đặt chất lỏng chịu tác dụng lực đẩy Vậy lực đẩy có đặc điểm nào? Chúng ta vào học hôm Hoạt động 2: Hình thành kiến thức 2.1 Hoạt động 2.1: Tìm hiểu lực đẩy chất lỏng lên vật đặt a Mục tiêu - HS biết vật đặt chất lỏng, chịu lực hướng thẳng đứng từ lên, gọi lực đẩy Acsimet - HS biểu diễn lực đẩy Acsimet tính độ lớn lực theo cơng thức: FA = d V - So sánh lực đẩy Acsimet tác dụng lên hai vật - Biết lực đẩy Acsimet tồn chất lỏng chất khí b Nội dung GV cho HS thực nhiệm vụ học tập theo nhóm - GV phát phiếu học tập số 1, hướng dẫn HS làm thí nghiệm (Khảo sát tác dụng chất lỏng lên vật đặt nó) hồn thành phiếu - GV phát phiếu học tập số 2, hướng dẫn HS làm thí nghiệm (Tìm hiểu độ lớn lực đẩy Acsimet) hồn thành phiếu c Sản phẩm Dự đốn câu trả lời học sinh: - Phiếu học tập số 1: Thí nghiệm 1: Các em tham khảo số liệu đây: Giả sử ta sử dụng khối nhơm có khối lượng 140 g thể tích 50 cm3; lực kế có GHĐ: 2,5 N, ĐCNN: 0,1 N + Treo khối nhôm vào lực kế Đọc số P lực kế: P = 1,4 N + Dịch chuyển từ từ khối nhơm để chìm hoàn toàn nước Theo dõi thay đổi số lực kế Giữ lực kế cho khối nhôm chưa chạm đáy Đọc số P1 lực kế: P1 = 0,9 N + So sánh giá trị P P1: Ta thấy P > P1 Hướng lực nước tác dụng lên khối nhôm theo phương thẳng đứng chiều từ lên + Nhận xét: Khi thể tích phần chìm khối nhơm tăng dần lực nước tác dụng lên khối nhơm tăng dần + Câu 1: Khi xơ nước cịn chìm nước chịu lực nước tác dụng có phương thẳng đứng chiều từ lên đóng vai trò lực đẩy giúp ta nâng vật dễ dàng kéo lên khỏi mặt nước + Câu 2: Ví dụ lực đẩy Acsimet thực tế: ∙ Con người mặt nước bơi ∙ Tàu thuyền di chuyển sông, biển + Câu 3: Biểu diễn lực đẩy Acsimet - Phiếu học tập số 2: Thí nghiệm 2: + Khi em làm theo bước 1, 2, ta thu giá trị P1, P2, P3 + So sánh số ta thấy: P1 = P3 + Lặp lại bước thí nghiệm nhúng khối nhơm chìm hồn tồn nước Ta thu số lực kế đổ nước từ cốc B vào cốc A với số lực kế khối nhơm chưa nhúng chìm nước + Nhận xét mối liên hệ độ lớn lực đẩy Acsimet thể tích phần chìm nước khối nhơm: Thể tích phần chìm nước khối nhơm lớn lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật lớn + Lặp lại bước bước từ đến với rượu nước muối: Ta thu kết tương tự + Câu 1: Nhấn chai nhựa rỗng tích 500 mL nút kín dễ nhấn chai nhựa rỗng tích L nút kín lực đẩy Acsimet tác dụng lên chai nhựa rỗng tích 500 mL nhỏ lực đẩy Acsimet tác dụng lên chai nhựa rỗng tích L + Câu 2: ∙ Ở Hình 15.6 a, ta thấy vật gỗ lên mặt nước, chứng tỏ F A > Pgỗ làm vật lên Khi vật mặt nước đạt trạng thái cân thì: FA = Pgỗ ∙ Ở Hình 15.6 b, ta thấy vật sắt chìm hồn tồn nước (nằm đáy cốc), chứng tỏ F A < Psắt làm vật chìm xuống ∙ Vật chìm hồn tồn nước chịu tác dụng lực đẩy Acsimet lớn vật khơng chìm hồn tồn nước d Tổ chức thực Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung Thí nghiệm 1: Khảo sát tác dụng chất lỏng lên vật đặt *Chuyển giao nhiệm vụ học tập I Lực đẩy chất lỏng lên vật - GV dẫn dắt HS: Chúng ta cần làm thí nghiệm để đặt khảo sát tác dụng chất lỏng lên vật đặt - Khi vật đặt chất lỏng, chịu lực hướng - GV phát phiếu học tập số 1, hướng dẫn HS làm thí thẳng đứng từ lên, gọi nghiệm yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số lực đẩy Acsimet *Thực nhiệm vụ học tập - HS hoạt động theo nhóm làm thí nghiệm theo hướng dẫn GV - Các nhóm HS hồn thành phiếu học tập số 1: (Câu trả lời phần mục c Sản phẩm) *Báo cáo kết thảo luận GV mời đại diện nhóm báo cáo kết thí nghiệm nhóm trả lời câu hỏi phiếu học tập số *Đánh giá kết thực nhiệm vụ - GV mời HS nhóm khác nhận xét, bổ sung (nếu có) - GV nhận xét chốt kiến thức (bên cột nội dung) - GV dẫn dắt chuyển sang phần nội dung tiếp theo: Như qua thí nghiệm bạn biết lực Acsimet tác dụng lên vật có phương thẳng đứng, chiều từ lên Liệu có tính độ lớn lực Acsimet khơng? Các bạn sang thí nghiệm Thí nghiệm 2: Tìm hiểu độ lớn lực đẩy Acsimet *Chuyển giao nhiệm vụ học tập - Lực đẩy Acsimet mà chất lỏng tác - GV phát phiếu học tập số 2, hướng dẫn HS làm thí dụng lên vật đặt có độ lớn nghiệm yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, có chiều thẳng đứng - Sau rút CT độ lớn lực Acsimet, GV mở lên rộng thêm kiến thức cho HS: Lực đẩy Acsimet khơng Độ lớn lực Acsimet tính xuất chất lỏng mà xuất bằng: FA = d V khơng khí Trong đó: VD: Lực đẩy Acsimet chất khí giúp nâng khinh + d trọng lượng riêng chất khí cầu lên cao lỏng (N/m3) *Thực nhiệm vụ học tập + V thể tích phần chất lỏng bị vật - HS hoạt động theo nhóm làm thí nghiệm theo chiếm chỗ (m3) hướng dẫn GV + FA lực đẩy Acsimet (N) - Các nhóm HS hồn thành phiếu học tập số 2: (Câu - Chú ý: Lực đẩy Acsimet không trả lời phần mục c Sản phẩm) xuất chất lỏng mà *Báo cáo kết thảo luận cịn xuất khơng khí GV mời đại diện nhóm báo cáo kết thí nghiệm nhóm trả lời câu hỏi phiếu học tập số *Đánh giá kết thực nhiệm vụ - GV mời HS nhóm khác nhận xét, bổ sung (nếu có) - GV nhận xét chốt kiến thức (bên cột nội dung) - GV dẫn dắt chuyển sang phần nội dung tiếp theo: Qua thí nghiệm vừa làm, tìm hiểu xong lực đẩy chất lỏng lên vật đặt Bây sang phần II 2.2 Hoạt động 2.2: Tìm điều kiện định tính để vật hay chìm chất lỏng a Mục tiêu - HS biết điều kiện định tính để vật hay chìm chất lỏng - HS giải thích số tượng vật nổi, vật chìm b Nội dung - GV đặt câu hỏi khơi gợi vấn đề: Vì khúc gỗ lớn nước viên bi thép nhỏ nhiều lại bị chìm? - GV cho HS làm thí nghiệm 3: Các bước tiến hành + Lần lượt thả miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhôm, khối gỗ, viên nước đá, dầu ăn vào cốc nước + Quan sát rút nhận xét vật vật chìm + Dựa vào bảng 14.1, rút mối liên hệ khối lượng riêng nước với khối lượng riêng vật nổi, vật chìm - GV liên hệ thực tế nói tàu ngầm giúp học sinh hiểu ứng dụng điều kiện định tính để vật hay chìm chất lỏng c Sản phẩm Dự đoán câu trả lời học sinh: - Trả lời câu hỏi đặt vấn đề: Cách 1: Một vật chất lỏng chịu tác dụng trọng lực lực đẩy Acsimet Do đó, khúc gỗ lớn nước trọng lượng khúc gỗ nhỏ lực đẩy Acsimet nước, trọng lượng viên bi thép lớn lực đẩy Acsimet nước nên chìm Cách 2: Khúc gỗ lên nước khối lượng riêng nhỏ khối lượng riêng nước Cịn viên bi thép có khối lượng riêng lớn khối lượng riêng nước nên chìm xuống - Phần thí nghiệm: Kết thí nghiệm cho thấy: + Các vật nổi: khối gỗ, viên nước đá, dầu ăn + Các vật chìm: miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhơm - Các vật có khối lượng riêng nhỏ khối lượng riêng nước, vật chìm có khối lượng riêng lớn khối lượng riêng nước d Tổ chức thực Hoạt động giáo viên học sinh *Chuyển giao nhiệm vụ học tập Nội dung II Điều kiện định tính để vật - GV dẫn dắt HS tới tình có vấn đề: Trong hay chìm chất lỏng thực tế thấy rằng, khúc gỗ lớn - Vật lên khối lượng riêng nước viên bi thép lại bị vật nhỏ khối lượng riêng chìm nước Các em cho biết: Vì chất lỏng: dv < dl khúc gỗ lớn nước - Vật lơ lửng chất lỏng viên bi thép nhỏ nhiều lại bị chìm? khối lượng riêng vật khối - Sau HS trả lời, GV dẫn dắt: Có bạn thấy lượng riêng chất lỏng: dv = dl vật hay vật chìm trọng lượng độ lớn - Vật chìm xuống khối lượng lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật khác Có riêng vật lớn khối lượng bạn thấy rằng, vật hay chìm khối lượng riêng chất lỏng: dv > dl riêng chất Vậy, làm thí nghiệm khảo sát điều kiện vật hay vật chìm chất lỏng - GV yêu cầu HS làm thí nghiệm theo nhóm: Các bước tiến hành + Lần lượt thả miếng nhựa, miếng sắt, miếng nhôm, khối gỗ, viên nước đá, dầu ăn vào cốc nước + Quan sát rút nhận xét vật vật chìm + Dựa vào bảng 14.1, rút mối liên hệ khối lượng riêng nước với khối lượng riêng vật nổi, vật chìm - GV liên hệ thực tế nói tàu ngầm: Trên tàu ngầm có nhiều khoang kín chứa nước Có thể dùng máy bơm để bơm nước vào khoang đẩy bớt nước để làm thay đổi trọng lượng tàu, giúp cho tàu chìm xuống *Thực nhiệm vụ học tập - HS suy nghĩ tìm câu trả lời cho phần dẫn dắt: (Câu trả lời mục c Sản phẩm) - HS lắng nghe, tiếp nhận kiến thức làm thí nghiệm theo nhóm - HS tiếp nhận kiến thức liên hệ thực tế GV *Báo cáo kết thảo luận - GV mời vài HS trả lời câu hỏi phần dẫn dắt - GV mời đại diện HS theo nhóm báo cáo kết làm thí nghiệm *Đánh giá kết thực nhiệm vụ - GV mời HS nhóm khác nhận xét, bổ sung (nếu có) - GV kết luận dẫn dắt sang phần: Vận dụng Hoạt động 3: Vận dụng a Mục tiêu: HS rèn luyện kiến thức vừa học b Nội dung GV phát phiếu học tập số học sinh hoạt động cá nhân c Sản phẩm Câu trả lời HS phiếu học tập số d Tổ chức thực Hoạt động giáo viên học Nội dung sinh *Chuyển giao nhiệm vụ học tập Đáp án phiếu học tập số GV phát phiếu học tập số cho Câu 1: Đáp án D HS, yêu cầu HS hoạt động cá Câu 2: Đáp án C nhân hoàn thành phiếu Câu 3: Đáp án C *Thực nhiệm vụ học tập Vì hai vật chìm nước chúng HS suy nghĩ tìm câu trả lời hồn tích nên thể tích phần chất lỏng bị thành phiếu học tập số chúng chiếm chỗ dẫn tới lực đẩy *Báo cáo kết thảo luận Acsimet tác dụng vào hai vật GV mời vài HS trả lời Câu 4: Khi miếng đất nặn nặn thành vật câu hỏi phiếu học tập hình 15.7b (kiểu dạng thuyền) thể tích (GV thu làm HS chìm nước tăng lên dẫn đến lực đẩy Ác chấm để đánh giá mức độ hiểu si mét tăng lên, lực đẩy Ác - si - mét lớn bài) *Đánh giá kết thực nhiệm vụ - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung (nếu có) - GV chốt đáp án - GV hướng dẫn HS nhà: + Ôn lại cũ trọng lượng vật dẫn đến vật nước Câu 5: Trọng lượng vật là: P = dvật Vvật Lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật là: FA = dchất lỏng Vchất lỏng bị vật chiếm chỗ Khi khối đặc nhúng ngập vào chất lỏng Vchất lỏng bị vật chiếm chỗ = Vvật Mà vật lên dvật < dchất lỏng  P  FA + Đọc 16: Áp suất Cịn vật chìm xuống dvật > dchất lỏng  P  FA Phụ lục Phiếu học tập số 1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tác dụng chất lỏng lên vật đặt Các em làm thí nghiệm theo bước sau: + Lắp đặt dụng cụ hình 15.2a + Treo khối nhơm vào lực kế Đọc số P lực kế (hình 15.2a) + Dịch chuyển từ từ khối nhơm để chìm hồn tồn nước Theo dõi thay đổi số lực kế Giữ lực kế cho khối nhôm chưa chạm đáy Đọc số P1 lực kế (hình 15.2b) + Trả lời câu hỏi: ∙ So sánh giá trị P P1, thảo luận rút hướng lực nước tác dụng lên khối nhôm ∙ Nêu nhận xét thay đổi độ lớn lực thể tích phần chìm khối nhơm tăng dần + Lặp lại bước với rượu (hoặc nước muối) Từ kiến thức rút phần thí nghiệm, bạn trả lời câu hỏi sau: Câu 1: Em trả lời câu hỏi phần mở bài, áp dụng kiến thức vừa học: Vì xơ nước cịn chìm nước ta thấy nhẹ kéo lên khỏi mặt nước? Câu 2: Nêu ví dụ lực đẩy Acsimet thực tế Câu 3: Biểu diễn lực đẩy Acsimet tác dụng vào vật đặt chất lỏng (hình 15.4) Phiếu học tập số Thí nghiệm 2: Tìm hiểu độ lớn lực đẩy Acsimet Các em làm thí nghiệm theo bước sau: Lắp đặt dụng cụ hình 15.5a, đổ đầy nước vào bình tràn, treo cốc A chưa đựng nước khối nhôm vào lực kế Đọc số P1 lực kế Nhúng khối nhơm vào bình tràn để khối nhơm chìm nước, nước từ bình tràn chảy vào cốc B (hình 15.5b) Đọc số P2 lực kế Đổ nước từ cốc B vào cốc A (hình 15.5 c) Đọc số P lực kế So sánh số lực kế đổ nước từ cốc B vào cốc A với số lực kế khối nhơm chưa nhúng chìm nước Lặp lại bước thí nghiệm nhúng khối nhơm chìm hoàn toàn nước Rút nhận xét mối liên hệ độ lớn lực đẩy Acsimet thể tích phần chìm nước khối nhơm Lặp lại bước bước từ đến với rượu nước muối Từ kiến thức rút phần thí nghiệm, bạn trả lời câu hỏi sau: Câu 1: Trong trường hợp sau đây, nhấn vật xuống đáy bể nước dễ dàng hơn? + Nhấn chai nhựa rỗng tích 500 mL nút kín + Nhấn chai nhựa rỗng tích L nút kín Câu 2: Thả hai vật hình hộp có kích thước giống nhau, vật gỗ vật sắt vào nước (hình 15.6) So sánh lực đẩy Acsimet tác dụng lên hai vật Phiếu học tập số Câu 1: Lực đẩy Ac si mét phụ thuộc vào yếu tố: A Trọng lượng riêng vật thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ B Trọng lượng riêng chất lỏng thể tích vật C Trọng lượng chất lỏng thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ D Trọng lượng riêng chất lỏng thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ Câu 2: Ta biết cơng thức tính lực đẩy Acsimét FA= d.V Ở hình vẽ bên V thể tích nào? A Thể tích tồn vật B Thể tích chất lỏng C Thể tích phần chìm vật D Thể tích phần vật Câu 3: 10 cm3 nhơm (có trọng lượng riêng 27000 N/m3) 10 cm3 (trọng lượng riêng 13000 N/m3) thả vào bể nước Lực đẩy tác dụng lên khối lớn hơn? A Nhôm B Chì C Bằng D Khơng đủ liệu kết luận Câu 4: Thả miếng đất nặn vào nước bị chìm, hình 15.7a Vì số lượng đất nặn nặn thành vật hình 15.7b lại nước? Câu 5: Tại nơi mặt đất, trọng lượng vật tỉ lệ với khối lượng Chứng minh thả khối đặc chất lỏng thì: - Vật chìm xuống trọng lượng lớn lực đẩy Acsimet chất lỏng tác dụng lên - Vật lên trọng lượng nhỏ lực đẩy Acsimet chất lỏng tác dụng lên