Архимедын хуулийн сургалтын материалууд нь Үндсэн чадамж ба Чадамжийн амжилтын үзүүлэлтүүд, Сургалтын материал, Жишээ асуултууд, Дадлагын асуултууд болон Бүртгэлийн тестүүдээс бүрдэнэ.
А. Үндсэн чадамжууд
3.1 Өдөр тутмын амьдралд статик шингэний хуулийг хэрэгжүүлэх
4.1 Туршилтын үр дүн болон тэдгээрийн ашиглалтын танилцуулга зэрэг статик шингэний шинж чанарыг ашигладаг туршилтуудыг зохион бүтээх, явуулах.
B. Чадамжийн амжилтын үзүүлэлтүүд
1. Хөвөгч чанарын тухай ойлголт, Архимедын хууль болон хөвөх, дүүжин тогтох, живэх тухай ойлголтыг санах (C1), ойлгох (C2), хэрэгжүүлэх (C3), шинжлэх (C4) болон дүгнэлт хийх (C5)
2. Хөвөгч чанар болон Архимедын хуулийн талаарх (C4) асуултуудыг бодож, (C6) залруул.
3. Архимедын хуулийн дагуу туршилтыг (P2) гүйцэтгэнэ үү
4. Хөвөгч хүчний хүч болон Архимедын хуулийг (P3) харуулж, (P5) тодорхойлно уу.
АРХИМЕДЫН ХУУЛЬ
I. ОРШИЛ
Та хөлөг онгоцонд сууж үзсэн үү? Маш том жинтэй хөлөг онгоц живдэггүй бол жижиг, хөнгөн чулуу живж чадна. Яагаад ийм байгаа юм бэ?
Зүүн талын зураг юу болохыг та мэдэх үү? Шумбагч онгоц гэдэг нь далайн гадаргуу дээр хөвж, мөн усан доор шумбаж чаддаг хөлөг онгоц юм. Шумбагч онгоц хэрхэн хөвж, шумбдаг вэ?
Баруун талын зураг дээр юу харагдаж байна вэ? Халуун агаарын бөмбөлөг өндөрт нисч чаддаг. Бөмбөлөг яагаад нисдэг вэ, мөн халуун агаарын бөмбөлгийг хэрхэн нисгэдэг вэ?
Хөлөг онгоцнууд далайн гадаргуу дээр хөвж, усан дор шумбаж чаддаг шиг бөмбөлөг агаар мандалд хөвж чаддаг. Үүнийг ойлгохын тулд та эхлээд Архимедын хуулийг ойлгох ёстой. Архимедын хуулийг ойлгохын тулд та эхлээд хөвөх чадварын тухай ойлголтыг ойлгох ёстой.
Зургийн эх сурвалж: Google.com
II. Хөвөгч хүчний
Газар дээр өргөгдсөн чулуу эсвэл усанд өргөгдсөн чулуу хоёрын аль нь хөнгөн мэдрэгддэг вэ? Хэрэв та үүнийг хэзээ ч мэдэрч байгаагүй бол энэ асуултад хариулахын тулд туршиж үзэх хэрэгтэй. Газар дээр өргөгдсөн чулуу илүү хүнд байдаг ч усанд өргөгдсөн чулуу илүү хөнгөн байдаг. Энэ нь хөвөх хүчний нөлөөгөөр үүсдэг.
Биетийг шингэнд дүрэхэд түүний дээрх шингэн болон түүний доорх шингэний хооронд даралтын зөрүү гарна. Биетийн доорх шингэн нь тухайн объектын дээрх шингэнээс өндөр даралттай байдаг. Хөвөгч чанар нь өөр өөр гүн дэх шингэний даралтын зөрүүгээс шалтгаалан үүсдэг.
Зураг дээр шингэн дотор хөвж буй объект харагдаж байна. Шингэний доорх шингэн нь объектын дээрх шингэнээс илүү даралттай байдаг, учир нь объектын доорх шингэн нь объектын дээрх шингэнээс илүү гүнтэй байдаг (h2 > цаг1).
Тайлбар: FA = хөвөх хүч, ρ = шингэний нягтрал, g = таталцлын хүчнээс үүдэлтэй хурдатгал , V = шингэнд дүрэгдсэн биетийн эзэлхүүн
Хөвөгч хүчний томъёонд ρV-г нягтралын томъёонд m-ээр солино уу :
Тайлбар: m = масс, g = таталцлын хурдатгал, w = таталцал.
2-р тэгшитгэлд үндэслэн хөвөх хүч (FA ) нь шилжсэн шингэний жинтэй (w) тэнцүү байна. Шилжсэн шингэний эзэлхүүн нь шингэн дэх объектын эзэлхүүнтэй тэнцүү байна.
III. АРХИМЕДЫН ХУУЛЬ
Биетийг шингэнд бүрэн эсвэл хэсэгчлэн дүрэхэд шингэн нь дээшээ чиглэсэн хүч (хөвөх хүч) үйлчилдэг бөгөөд хөвөх хүчний хэмжээ нь хөдөлсөн шингэний жинтэй тэнцүү байна. Хөдөлсөн шингэний эзэлхүүн нь шингэнд дүрэгдсэн биеийн эзэлхүүнтэй тэнцүү байна.
IV. ХӨВӨХ, ХӨВӨХ, ЖИВЭХ
4.1 ХӨВӨГЧ
Хэрэв дараах тохиолдолд объект шингэний гадаргуу дээр хөвнө:
1. Биетийн таталцал нь хөвөх хүчнээс бага (w < F A ), эсвэл
2. Биетийн нягтрал нь шингэний нягтралаас бага ( )
Хэрэв хөвөх хүч нь таталцлын хүчнээс их байвал үр дүнд үүсэх хүч тэг биш бөгөөд Ньютоны хөдөлгөөний хуулиар объект дээшээ хөдөлнө. Гэвч үнэндээ объект шингэний гадаргуу дээр тайван байна. Ньютоны нэгдүгээр хуулийн дагуу хэрэв объект тайван байна
ΣFy = 0
F A – w – F a = 0
F A = w + F a
F A = шингэний биетэд үйлчилдэг хөвөх хүч, Fa = атмосферийн түлхэлт , w = биетийн жин.
4.2 Хөвөгч
Хэрэв дараах тохиолдолд объект шингэний гадаргуу дээр хөвнө:
1. Биетийн жин нь хөвөх хүчнийхтэй ижил байна (w = F A ), эсвэл
2. Биетийн нягтрал нь шингэний нягтралтай ижил байна ( )
Ньютоны анхны хуулийн дагуу хэрэв объект тайван байдалд байвал
Σ F y = 0
F A – w = 0
F A = w
4.3 ЖИВЭРЛЭХ
1. Биетийн таталцал нь хөвөх хүчнээс их байна (w > F A ), эсвэл
2. Биетийн нягтрал нь шингэний нягтралаас их байна ( )
Ньютоны анхны хуулийн дагуу хэрэв объект тайван байдалд байвал
Σ F y = 0
w – F A – N = 0
w = FA + N
F A = шингэнээс объект дээр үйлчлэх хөвөх хүч, N = сууриас объект дээр үйлчлэх хэвийн хүч , w = объектын таталцал.
Усан онгоцнууд яагаад хөвдөг вэ?
Дээрх тайлбарыг судалсны дараа та одоо "Яагаад их масстай хөлөг онгоц живдэггүй вэ? Элсний нягтрал нь далайн усны нягтралаас их байдаг тул элс живдэг. Хөлөг онгоц нь төмрөөс бүрдсэн боловч нягтрал нь далайн усны нягтралаас их байдаг (төмрийн нягтрал 7874 кг/м3 , далайн усны нягтрал 1025 кг/м3 ) боловч хөлгийн эзэлхүүн нь маш том тул нягтралын томъёог ρ = m/V ашиглан тооцоолвол хөлгийн нягтралын утга нь далайн усны нягтралаас бага байна.
Хэрэв бид хөвөх чадвар болон таталцлын тухай ойлголтыг ашиглавал хөлөг онгоц хөвдөг, учир нь хөвөх чадвар нь хөлгийн таталцлын хүчнээс их байдаг.
Шумбагч онгоцууд хэрхэн шумбаж байна
Хөвөхийн тулд шумбагч онгоцны нягтрал нь далайн усны нягтралаас бага байх ёстой бөгөөд шумбагч онгоцны нягтрал нь далайн усны нягтралаас их буюу тэнцүү байвал шумбаж болно. Шумбагч онгоцны эзэлхүүн нь адилхан тул шумбаж, хөвөхийн тулд шумбагч онгоцны нягтралыг балласт саванд ус, агаар хийснээр өөрчилж болно. Хэрэв та шумбахыг хүсвэл балласт саванд ус хийж, гадаргуу дээр хөвөхийг хүсвэл савнаас усыг гаргаж аваад саванд агаар хийнэ.
Хөвөгч хүч ба таталцлын тухай ойлголтыг ашиглан шумбагч онгоц хөвөх хүч нь шумбагч онгоцны таталцлын хүчнээс их байвал хөвж чадна. Хэрэв хөлөг онгоцны таталцал нь далайн усны шумбагч онгоцонд үйлчилдэг хөвөх хүчнээс их байвал шумбагч онгоц шумбаж чадна.
Халуун агаарын бөмбөлгүүд яагаад, хэрхэн нисдэг вэ
Бөмбөлөг агаарт нисдэг учир нь бөмбөлөг дотор хүрээлэн буй агаарын нягтралаас бага нягтралтай хий байдаг. Нөгөөтэйгүүр, хэрэв бөмбөлөг доторх хийн нягтрал нь түүнийг тойрсон агаарын нягтралтай ижил байвал бөмбөлөг газарт унаж, өндөр газар нисдэггүй.
Хөвөгч хүчний тухай ойлголтыг ашиглан халуун агаарын бөмбөлөг хөөрөх нь хөвөх хүч нь бөмбөлгийн таталцлын хүчнээс их байдагтай холбоотой юм. Бөмбөлөгний таталцал нь агаарын бөмбөлөг дээр үйлчилдэг хөвөх хүчнээс их байх үед бөмбөлөг газарт унадаг.
V. ЖИШЭЭ АСУУЛТУУД
5.1. Агаар дахь ачааны жин 5 Н, шингэн дэх ачааны жин 4 Н байна. Хөвөгч хүч хэд вэ?
Хэлэлцүүлэг
Энэ нь мэдэгдэж байна:
Агаар дахь ачааны жин (w) = 5 N
Усан дахь ачааны жин (w F ) = 4 N
Асуулт: Хөвөгч хүчний хүч ( FA )
Хариулт:
Шингэн дотор хэмжихэд хөвөх хүчний нөлөөгөөр ачааны жингийн зарим хэсэг алдагддаг. Хөвөх хүчний хэмжээ нь агаар дахь ачааны жин ба шингэн дэх ачааны жингийн зөрүү юм.
F A = 5 – 4 = 1 Ньютон
5.2. Ус дүүргэсэн саванд чулуу хийж, зарим ус асгарна. Асгарсан усны эзэлхүүн нь 0,1 м3 байна . Усны нягтрал = 1000 кг/м3 , таталцлын хурдатгал 10 м/с2 . Ус чулуунд хэр их хөвөх хүч үйлчилдэг вэ?
Хэлэлцүүлэг
Энэ нь мэдэгдэж байна:
Асгарсан усны эзэлхүүн (V) = 0,1 м 3
Усны нягтрал ( ρ ) = 1000 кг/ м3
Таталцлын хүчнээс үүдэлтэй хурдатгал (g) = 10 м/с 2
Асуулт: Хөвөгч хүчний хүч ( FA )
Хариулт:
F A = ρ g V = (1000) (10) (0,1) = 1000 Н
5.3. Далайн усаар дүүргэсэн саванд объектыг хийхэд далайн усны зарим хэсэг нь 0,2 м3 хүртэл асгардаг . Далайн усны нягтрал = 1025 кг/м3 . Таталцлын хүчний хурдатгал нь 10 м/с2 . Нүүлгэн шилжүүлсэн/асгарсан далайн усны жинг тооцоол.
Хэлэлцүүлэг
Энэ нь мэдэгдэж байна:
Эзлэхүүн (V) = 0,2 м 3
Далайн усны нягтрал (ρ) = 1025 кг/ м3.
Таталцлын хүчнээс үүдэлтэй хурдатгал (g) = 10 м/с 2
Асуулт: Далайн усны зөөгдсөн/асгарсан жин
Хариулт:
Архимедын хуульд хөвөх хүчний хэмжээ нь шилжсэн/асгарсан далайн усны жин гэж заасан байдаг.
F A = ρ g V = (1025) (10) (0,2) = 2050 Н
5.4. Металлыг агаарт хэмжихэд 100 Н, усанд хэмжихэд 80 Н жинтэй. Металлын эзэлхүүн хэд вэ? Усны нягтрал = 1000 кг/м3 , таталцлын хурдатгал = 10 м/ с2.
Хэлэлцүүлэг
Энэ нь мэдэгдэж байна:
Агаар дахь жин (w) = 100 Н
Усан дахь жин (w f ) = 80 N
Усны нягтрал ( ρ ) = 1000 кг/м 3
Таталцлын хүчнээс үүдэлтэй хурдатгал (g) = 10 м/с 2
Асуулт: Металлын хэмжээ
Хариулт:
F A = 100 – 80 = 20 N
F A = ρ g V
20 = (1000)(10) В
20 = 10.000 В
5.5. 20 Н жинтэй биетийг шингэнд хийнэ. Хэрэв хөвөх хүч 30 Н байвал биет живэх үү, хөвөх үү эсвэл хөвөх үү?
Хэлэлцүүлэг
Хөвөгч хүч нь объектын жингээс их, F A > w тул объект хөвнө.
Хэрэв хөвөх хүч нь биеийн жингээс бага байвал биет живнэ (F A < w)
VI. ДАДЛАГЫН АСУУЛТ БА ХАРИУЛТЫН ТҮЛХҮҮРҮҮД
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. БҮРДҮҮЛЭХ Тестийн АСУУЛТУУД
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
🙂
