Как научить старшеклассников плавучести

Большинство детей могут быстро определить предметы, которые будут плавать или тонуть, но обучение плавучести включает в себя гораздо больше, чем плавание предметов в миске с водой. Может быть сложно объяснить взаимосвязь между вытеснением воды, плотностью, площадью поверхности и объемом. Практические занятия и примеры из реальной жизни могут помочь.

Объекты плавают, потому что их толкает сила, равная весу вытесненной ими воды. Таким образом, начальная точка обучения плавучести - помочь учащимся понять вытеснение воды. Спросите студентов, что происходит, когда что-то помещается в воду. Он плавает или тонет, но с водой тоже что-то происходит. Скажите ученику, что объект и вода не могут находиться в одном и том же пространстве; объект отталкивает воду. Это называется смещением. Покажите им, как это работает, наполнив миску водой почти до края, а затем поместив что-нибудь в воду. Объект, который вы опускаете в воду, должен быть достаточно большим, чтобы вода выталкивалась через края миски.

Затем объясните, что плавающие объекты менее плотны, чем вода, которую они отталкивают. Плотные объекты обычно содержат больше молекул, которые плотно прижаты друг к другу. Предметы и вода могут стать более или менее плотными, если добавляются или отводятся молекулы или тепло. Покажите студентам прозрачную стеклянную миску или чашку. Наполните емкость водопроводной водой и попросите учащихся предсказать, будет ли яйцо плавать или тонуть в воде. Аккуратно поместите яйцо в воду, оно должно утонуть. Объясните, что яйцо плотнее, чем вытесненная им вода. Затем добавьте в воду соль. Объясните ученикам, что вы добавляете молекулы в воду, делая ее более плотной. Сумма, которую вы добавляете, будет зависеть от вашего контейнера, но не скупитесь; вода должна быть мутной от соли. Затем снова добавьте яйцо. Он должен плавать. Объясните: поскольку вы добавили в воду молекулы, яйцо плавает, потому что теперь оно менее плотное, чем вода.

Спросите почти любого ученика, и она скажет вам, что тяжелые вещи тонут, а легкие плавают. Хотя это часто бывает, это не дает адекватного описания того, как работает плавучесть. В конце концов, плавают большие, тяжелые корабли и огромные айсберги. Спросите учащихся, что вам тяжелее: яблоко или скрепку. Затем попросите их предсказать, какой из них утонет, а какой всплывет. Студенты будут удивлены, увидев поплавок для яблок и утонувшую скрепку. Объясните: яблоко плавает, потому что в нем больше воздуха, чем в скрепке, даже если оно тяжелее. Объясните, что объем - это объем пространства, которое объект заполняет или занимает. Пляжный мяч занимает то же пространство, что и шар для боулинга, поэтому он имеет такой же объем, но пляжный мяч будет плавать, потому что его объем в основном состоит из воздуха. Корабли тяжелые, но в их корпусах есть воздух, который позволяет им плавать. Объекты, которые содержат много воздуха или открытого пространства, обычно плавают. Они также обычно - но не всегда - легкие, поэтому легкие предметы имеют тенденцию плавать, а тяжелые - тонуть.

Плавучесть - это сила, которая толкает объекты вверх, и чем больше площадь поверхности объекта для силы, на которую он воздействует, тем больше вероятность, что он будет плавать, и тем больший вес он будет удерживать. Кроме того, при большой площади поверхности объекта вытесняется больше воды. Покажите учащимся две неглубокие крышки: одна должна быть широкой, как крышка емкости со сметаной, а другая должна быть маленькой, как крышка бутылки с водой. Поставьте небольшую крышку в таз с водой и складывайте на нее монеты, пока она не утонет. Попросите учащихся предсказать, утонет ли такое же количество пенни более широкую крышку, и попросите их подтвердить свои прогнозы. Затем положите такое же количество пенни на более широкую крышку. Объясните, что большая площадь крышки позволяет ей продолжать плавать.