Проект"Архимедова сила"
Материал из ТолВИКИ
Инструкция по выполнению домашней лабораторной работы '«Действие архимедовой силы на тело человека в воде».'
Работу выполняет группа из 2-3 учащихся, составляющих один общий отчет.
Цели работы:
- Определить на опыте плотность тела человека, сравнить ее с плотностью воды и сделать вывод о принципиальной возможности человека плавать;
- Вычислить вес человека в воздухе, архимедову силу, действующую на человека в воде, рассчитать вес человека в воде и проверить последний результат на опыте;
- Письменно ответить на все вопросы и выполнить все контрольные задания.
Оборудование:
- Весы медицинские или бытовые напольные до 120 кг.
- Ванна с водой.
- Сантиметровая лента.
- Трехлитровая банка.
- Измерительный цилиндр.
- Полоска лейкопластыря длиной 30 см.
- Безмен бытовой до 10 кг.
- Часы с секундной стрелкой.
- Поясной ремень или матерчатый пояс.
Ход работы.
- Измерьте на весах массу испытуемого. Как обозначается и в каких единицах измеряется масса? Какова цена деления шкалы используемых весов? Рассчитайте массу тела испытуемого без учета массы головы. Используйте тот факт, что масса головы составляет 7% общей массы человека. Занесите результаты в таб. 1.
- Измерьте объем тела испытуемого (без объема головы). Для этого налейте в ванну воды столько, чтобы при погружении в воду испытуемый был полностью в воде (за исключением головы).Отметьте от верхнего края ванны сантиметровой лентой расстояние до уровня воды в отсутствии испытуемого (ℓ1), а затем – при погружении испытуемого в воду (ℓ2). После этого с помощью предварительно проградуированной трехлитровой банки наливайте в ванну воду от уровня ℓ1 до уровня ℓ2 –так можно измерить объем вытесненной испытуемым воды. Банка градуируется так: на нее наклеивается от дна к горлышку полоса лейкопластыря, на которую наносятся деления от 0,5 л до 3 л через 0,5 л; соответствующие уровни воды получают при помощи измерительного цилиндра.Как обозначается объем и каковы основные единицы его измерения?Переведите полученное число в основные единицы и занесите его в табл.1.
- Как теперь вычислить плотность тела испытуемого? Как обозначается и в каких единицах измеряется плотность? Каков физический смысл плотности? Рассчитайте плотность и занесите результат в табл.1.
- Занесите в табл.1 значения плотности пресной и морской воды и сравните с вычисленной плотностью тела человека.Сделайте вывод по вопросу о принципиальной возможности человека плавать.Чем отличаются условия плавания человека в реке и в море?Где, по-вашему, легче плавать? Почему?
- Рассчитайте вес испытуемого в воздухе.Как это сделать?Как обозначается и в каких единицах измеряется вес тела?Рассчитайте архимедову силу, действующую на испытуемого в воздухе и в воде.Как это сделать?Как обозначается и в каких единицах измеряется архимедова сила?Сравните полученные значения сил и сделайте вывод. Все необходимые для вычисления данные найдите самостоятельно.
- Вычислите вес испытуемого в воде.Как это сделать? Сравните полученное значение с весом испытуемого в воздухе и сделайте вывод.Измерьте вес испытуемого в воде с помощью безмена.Учтите, что 1 кг на безмене соответствует силе 9,8 Н, и определите цену деления шкалы безмена. Для этого измерения зацепите крючок безмена за надетый на испытуемого пояс и поднимайте его (испытуемого), соблюдая два условия: испытуемый должен висеть на безмене, не опираясь на ванну, и при этом над водой должна быть только его голова.
- Сравните рассчитанный и измеренный вес испытуемого в воде и сделайте вывод.Все результаты вычислений и измерений занесите в табл.2.
- В зависимости от количества участников работы проделайте все еще один или два раза.
Таблица 1.
- Номер опыта
- Масса тела
- Масса головы
- Масса тела без массы головы
- Объем тела без объема головы
- Плотность тела
- Плотность воды
Таблица 2.
- номер опыта
- Вес человека в воздухе
- Архимедова сила в воздухе
- Архимедова сила в воде
- Вес человека в воде
Контрольные задания и вопросы.
- В чем причина появления архимедовой силы?
- Оцените величину давления воды на испытуемого сверху и снизу. Как это сделать? Какие величины для этого необходимо знать? Как обозначается и в каких единицах измеряется давление?
- Оцените величину площади поверхности тела испытуемого, на которую действует архимедова сила. Как это сделать? Как обозначаются и в каких единицах измеряется площадь?
- Какая по величине архимедова сила действовала бы на испытуемого в морской воде (максимальная и минимальная)? Что можно сказать в этих случаях о возможности человека плавать?
- Постройте на схематическом рисунке, изображающем испытуемого ( тело – в воде, голова- над водой), действующие на него силы. Масштаб выберите самостоятельно. Какие силы действуют на испытуемого? Со стороны каких тел действуют эти силы? Чему равна равнодействующая этих сил? В чем разница между человеком, лежащем в ванне, и человеком, плавающем на глубоком месте , с точке зрения действующих на него сил? Постройте графически силы, действующие на человека, плавающего на глубоком месте, найдите их равнодействующую. Объясните почему человек плавает.
- Как можно определить объем тела испытуемого, используя часы с секундной стрелкой и проградуированную трехлитровую банку?
Ученики проставляют буквенные обозначения и единицы измерения всех физических величин самостоятельно, ответы на все вопросы дают в отчете письменно и там же подробно проделывают все вычисления.
