Сила Архимеда - очень популярная тема, часто используется на практике. По сути, на практике дети знакомятся с силой Архимеда еще в животе у мамы, когда там плавают в жидкости. Любое купание в нашей жизни сопровождается силой Архимеда. Не удивительно, что и в ОГЭ по физике очень много вопросов и задач на эту тему.
У школьников часто возникают трудности с силой Архимеда, и они очень часто объясняются жизненным опытом. Например, трудно привыкнуть, что в формуле силы Архимеда стоит плотность жидкости, а от плотности тела вроде как ничего и не зависит, хотя мы с детства знаем, что "легкие тела плавают, а тяжелые тонут". Связано это с тем, что на практике сила Архимеда никогда не действует в одиночку, она всегда идет вместе с силой тяжести, и отделить одно от другого не так-то просто.
Когда мы с учениками начинаем изучать силу Архимеда, мы разбираем с виду простые, но коварные вопросики, позволяющие лучше понять суть ее действия. Представим себе два бруска, сосновый и алюминиевый, погрузим их в воду. А далее нас ждет 4 случая.
1. В воду полностью погружены и удерживаются под водой сосновый и алюминиевый брусок одинакового объема. На какой брусок действует больше сила Архимеда? Почему?
Казалось бы, сосновый брусок легче, и сила Архимеда должна выталкивать его сильнее. Однако так как объёмы одинаковы, то и силы Архимеда будет одинаковы. На рисунке приведены силы, действующие на бруски.
2. В воду полностью погружены и удерживаются под водой сосновый и алюминиевый брусок одинаковой массы. На какой брусок действует больше сила Архимеда? Почему?
Здесь многие отвечают верно, так как это вполне соответствует практике. Сосновый брусок будет больше по объёму, чем алюминиевый, и на сосновый брусок действует больше сила Архимеда.
3. В воду погружены и отпущены сосновый и алюминиевый брусок одинакового объема. На какой брусок действует больше сила Архимеда? Почему?
Если бруски отпущены, то сосновый брусок всплывет, а значит, объем его погруженной части уменьшится. Алюминиевый брусок утонет, и объем его погруженной части будет больше, чем у соснового бруска. Значит, сила Архимеда, действующая на алюминиевый брусок, будет больше. Это кажется очень странным, ведь алюминиевый брусок тонет. Тем не менее, это так. Вот рисунок с силами.
4. В воду погружены и отпущены сосновый и алюминиевый брусок одинаковой массы. На какой брусок действует больше сила Архимеда? Почему?
Когда школьники окончательно запутались в том, что больше, что меньше, наступает тот момент, когда практические представления наконец торжествуют. На сосновый сила Архимеда больше. В равновесии сила Архимеда, действующая на сосновый брусок, равна силе тяжести (брусок всплыл). Алюминиевый брусок утонул, так как сила Архимеда, действующая на него, не компенсирует силу тяжести. А сила тяжести, так как они равной массы, одинакова.
Таким образом, мы разобрали разные варианты соотношения сил, позволяющие школьникам лучше понять, как именно проявляется сила Архимеда. Если я работаю с группой, то даю два или четыре вопроса сразу на группу. Можно давать по два вопроса на пару.
Прикладываю картинку всех четырех случаев без указания сил, можно пользоваться ей на уроках, дать задания рисовать силы, или нарисовать самим.
На этом заканчиваю эту небольшую методическую статью. Надеюсь, она оказалась полезной. Желаю всем не "плавать" с силой Архимеда, а чувствовать себя с ней как рыба в воде!