Лабораторная работа по физике 7 класс «Определение выталкивающей силы» учит находить силу Архимеда по двум показаниям динамометра: в воздухе и в жидкости. Потом ты проверяешь, от чего она зависит и от чего нет. Ниже цель и приборы, ход, таблица, образец вывода и ошибки, из-за которых не сходятся числа.
Номер в учебнике. В издании И. М. Перышкин, А. И. Иванов. Физика. 7 класс. Базовый уровень, 6-е изд., Просвещение, 2026 (с. 217–219) работа называется «Изучение выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость тело» и идёт под номером 9. В старых учебниках она может называться «Определение выталкивающей силы» и стоять под другим номером: узнаёшь её по двум показаниям динамометра, в воздухе и в воде.
Цель и приборы
Цель: найти выталкивающую силу как разность показаний динамометра и проверить, что она зависит от жидкости и от погружённого объёма, но не от массы тела.
Приборы: динамометр (в наборах ОГЭ на 1 Н с ценой деления 0,02 Н), штатив с нитью, два тела одного объёма и разной массы, два стакана: с водой и с солёной водой, мензурка.
В нашей установке «Сила Архимеда» есть режим «Динамометр»: подвешиваешь цилиндр, опускаешь его в воду, солёную воду, керосин или масло и смотришь, как стрелка идёт от веса P к показанию P₁. Мензурка рядом показывает объём вытесненной воды.
Ход работы
- Подвесь тело A к динамометру и запиши вес в воздухе P.
- Опусти A в воду целиком так, чтобы оно не касалось дна и стенок. Запиши показание P₁.
- Вычисли выталкивающую силу F_A = P − P₁.
- Повтори в солёной воде: запиши P₁ и F_A.
- Погрузи тело наполовину и повтори измерения в обеих жидкостях. Полное и половинное погружение записывай отдельно.
- Возьми тело B того же объёма, но другой массы. Сравни F_A для A и B в одной жидкости.
- Если просит учитель, измерь объём вытесненной воды мензуркой и проверь F_A = ρ·g·V.
Таблица измерений
Шаблон для тетради. Показания динамометра с ценой деления 0,02 Н записывай с погрешностью ±0,02 Н; у разности погрешность вдвое больше, ±0,04 Н.
| Тело | Жидкость | Погружение | P, Н | P₁, Н | F_A = P − P₁, Н (±0,04) |
|---|---|---|---|---|---|
| A | вода | целиком | |||
| A | вода | наполовину | |||
| A | солёная вода | целиком | |||
| A | солёная вода | наполовину | |||
| B | вода | целиком | |||
| B | солёная вода | целиком |
Колонку «P» заполняй один раз для каждого тела: вес в воздухе от жидкости не зависит.
Как оформить вывод
Образец (числа учебные): «Вес тела A в воздухе 0,80 Н. В воде целиком P₁ = 0,30 Н, F_A = 0,50 Н; при погружении наполовину F_A = 0,25 Н, то есть вдвое меньше. В солёной воде целиком F_A = 0,60 Н, больше, чем в пресной. Тело B с другой массой и тем же объёмом в воде выталкивается с той же силой 0,50 Н. Вывод: выталкивающая сила растёт с погружённым объёмом и с плотностью жидкости и не зависит от массы тела.»
Шаблон: «F_A в … равна … Н (целиком) и … Н (наполовину), значит с погружённым объёмом она … . В … F_A … чем в … , значит она зависит от … жидкости. У тел A и B с разной массой и одинаковым объёмом F_A … , значит от массы тела она … . Погрешность разности ±0,04 Н.»
Где ошибаются
- Тело касается дна. Тогда динамометр показывает не P − F_A: на тело давит ещё опора. Наша установка предупреждает «так мерить нельзя», подвешивай тело в толще воды.
- Подставляют массу тела в формулу силы Архимеда. Масса в неё не входит: F_A = ρ·g·V зависит от плотности жидкости и погружённого объёма.
- Сравнивают показания, а не силы. У A и B показания динамометра разные, потому что веса разные, а выталкивающая сила одна.
- Забывают про погрешность разности. Две погрешности складываются: ΔF_A = 2·ΔP.
- Путают объёмы. Объём вытесненной воды равен объёму погружённой части. Для «наполовину» отсчитывай по поверхности воды, а не по краю стакана.
Шпаргалка за 30 секунд
Алгоритм за четыре шага:
- P — вес в воздухе, P₁ — в жидкости.
- F_A = P − P₁ (измерение).
- F_A = ρ_ж·g·V_погр (проверка расчётом; в ОГЭ g = 10 м/с²).
- В выводе: растёт с V_погр и ρ_ж, от массы не зависит.
Типичная ошибка в выводе: написать «чем тяжелее тело, тем больше выталкивающая сила». Тяжёлое тело сильнее тянет вниз, а выталкивающая сила от массы не зависит.
Контрольные вопросы
- Почему в воде динамометр показывает меньше, чем в воздухе? Жидкость выталкивает тело вверх, и эта сила вычитается из веса: P₁ = P − F_A.
- От чего зависит выталкивающая сила? От плотности жидкости и объёма погружённой части тела.
- Что будет, если вместо воды взять керосин? Сила станет меньше: плотность керосина меньше плотности воды.
- Как найти объём тела мензуркой? Налить воду, записать уровень, опустить тело, записать новый уровень. Объём равен разности.
- Почему тело нельзя класть на дно? Опора тоже давит на тело, и показание динамометра перестаёт быть P − F_A.
Следующий шаг: открой установку «Сила Архимеда», погрузи цилиндр в разные жидкости и сравни показания. Дальше по теме идёт закон Архимеда 7 класс и работа про условия плавания тел. На экзамене такой опыт встретится в 17 задании ОГЭ физика, комплект № 1: там у стального и алюминиевого цилиндров № 1 и № 2 объём одинаковый, 25 см³, а массы разные, и по ним проверяют, что выталкивающая сила от массы не зависит. Свои числа можно проверить с преподавателем на пробном занятии по физике.