Атмосферное давление

Урок № 43.(комбинированный)

Тема: "Измерение атмосферного давления"

Цель – ввести понятие «атмосферное давление».

Задачи:

  I. Образовательные:

•         вспомнить закон Паскаля и формулу для расчета давления жидкости;

•         экспериментально проверить проявление атмосферного давления.

• показать важность его измерения, изучить устройство и принцип действия первого барометра;

 II. Развивающие:

•         развитие логического мышления;

•         развитие умений рассуждать и делать выводы по результатам наблюдений.

III. Воспитательные:

•         формирование интереса к физике.

Демонстрации:

– принципа действия приборов: пипетки, медицинского шприца, вешалки-присоски, медицинской банки, ливера, автопоилки.

– действия атмосферного давления в занимательных опытах: яйцо в бутылке, “пепси-кола”.

Приборы:

барометр-анероид

пипетка – 1,

медицинский шприц – 1,

вешалка-присоска – 1,

медицинская банка – 1,

ливер – 1,

автопоилка – 1,

молочная бутылка с широким горлом – 1,

яйцо, сваренное вкрутую – 1,

спички – 2 кор.,

бутылка пластмассовая с пробкой и с проколотыми отверстиями у дна – 1,

спирт – 1,

вата – 2,

широкая плоская тарелка-1,

пробка – 1,

стакан с водой – 3.

Наглядность:

Таблица: «Барометр-анероид»

Ход урока.

1.Оргмомент:

• Приветствие учащихся;

• Проверка готовности класса к уроку;

• Ознакомление учащихся с планом и задачами урока.

2.Проверка знаний.

Учитель: На предыдущем уроке мы вели разговор об атмосферном давлении.

Вспомним, что газовая оболочка Земли (атмосфера) существует по следующим причинам:

Ученики:

• Молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли, притягиваются к Земле.

• Молекулы газов удерживаются у поверхности Земли потому, что движутся непрерывно и беспорядочно.

• чтобы покинуть Землю, преодолев ее притяжение, молекулы должны иметь скорость не меньше 11 км/с.. Скорость молекул газов атмосферы значительно меньше. Поэтому большинство их и “привязано” к Земле силой тяжести и лишь ничтожно малое число молекул улетает в космическое пространство.

Учитель: Мы убедились, что существует атмосферное давление, то есть…

Ученик: …давление всей толщи воздуха, которое оказывает атмосфера на земную поверхность и тела, находящиеся на ней.

Самостоятельная работа учеников.

Задание I.

Учитель: Работа многих приборов основана на атмосферном давлении. Объясните назначение и принцип действия предложенных вам приборов. Продемонстрируйте приборы в действии.

Приборы:

– пипетка, вешалка-присоска;

– ливер, медицинский шприц, медицинская банка.

Образцы ответов учеников.

Пипетка – это прибор для получения капель жидкости. Принцип действия основан на действии атмосферного давления (соотношении давлений внутри пипетки и атмосферного). Опускаем пипетку в жидкость. Надавливаем на мягкую ее часть. При этом внутри пипетки давление становится меньше атмосферного. Под действием избыточного атмосферного давления жидкость заполняет пипетку, если не сдавливать ее мягкую часть. Жидкость из пипетки не вытекает, так как давление столба жидкости в пипетке меньше, чем атмосферное. Необходимо надавить на мягкую часть пипетки, давление внутри ее увеличится, и жидкость станет вытекать из пипетки.

Вешалка-присоска. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Прикладываем вешалку к гладкой поверхности, слегка надавливаем на вешалку, этим самым уменьшаем количество воздуха между присоской и поверхностью. Давление под присоской станет меньшим, чем атмосферное. Под действием избыточного атмосферного давления вешалка удерживается на поверхности.

Медицинский шприц – это прибор для ввода жидких лекарственных средств внутрь человека или животного. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Поршень шприца располагаем у его основания. Опускаем шприц в жидкое лекарственное средство. При перемещении поршня от основания шприца вверх жидкость поднимается за поршнем под действием избыточного атмосферного давления. При перемещении поршня к основанию шприца давление внутри шприца становится большим, чем вне его, и жидкость вытекает.

Медицинская банка предназначена для улучшения кровообращения, что необходимо при заболеваниях. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. При внесении внутрь банки зажженной ваты воздух расширяется, и давление будет меньшим, чем атмосферное. Поэтому банка “прилипает” к телу, вызывая его легкое вздутие. Так как давление в кровеносных сосудах становится меньшим, чем атмосферное, кровь начинает поступать к этим участкам тела. Кровообращение улучшается.

Ливер – предназначен для взятия проб различных жидкостей. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Ливер опускают в жидкость, закрывают верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Жидкость при этом не выливается потому, что давление внутри ливера меньше, чем атмосферное. Открываем верхнее отверстие ливера - и жидкость выливается, потому что атмосферное давление сверху на жидкость и давление жидкости, вместе взятые, больше атмосферного давления снизу на жидкость.

Учитель: А теперь скажем, каково значение атмосферы и атмосферного давления в нашей жизни:

Ученики:

• Атмосфера играет важнейшую роль в тепловом балансе земли.

• Атмосфера отражает и поглощает большую часть излучения, проходящего к Земле из космического пространства.

• Атмосфера предохраняет нас от непрерывной бомбардировки микрометеоритов.

• Атмосферное давление имеет большое значение в быту и в медицине.

• Атмосфера – крыша нашей Земли, под этой одной крышей живут люди разной национальности и мы должны беречь от загрязнения нашу атмосферу.

.

Задание II

Учитель: Объясните причину происходящих явлений в следующих опытах.

Опыты.

1. “Пепси-Кола”: В “пепси-кольной” бутылке с закрытой пробкой находится подкрашенная вода. Если пробку открыть, из отверстий, проделанных внизу бутылки, начнёт вытекать вода. Объяснение: если пробка закрывает бутылку, давление в бутылке меньше атмосферного – вода не выливается. Бутылка открыта, сумма давления атмосферы и жидкости больше атмосферного – вода выливается.

2. “Яйцо в бутылке”: В молочную бутылку опускают горящую ватку, предварительно смоченную в спирте. Сверху кладут очищенное, сваренное вкрутую яйцо. Яйцо проваливается в бутылку. Объяснение: при нагревании воздух в бутылке расширяется. Когда мы закрываем горлышко бутылки яйцом и горение прекращается, воздух начинает остывать. Его давление становится меньше атмосферного, и яйцо втягивается внутрь.

3.Изучение нового материала.

Учитель: Атмосферное давление проявляет себя и в шутку и всерьёз. Необходимо научиться определять величину атмосферного давления. Как? Можно ли вычислить атмосферное давление по формуле p=ρgh?

Ученики:

Вычислить атмосферное давление точно невозможно, так как плотность атмосферы (ρ) убывает с высотой (неодинакова), и неизвестна высота атмосферы (нет конкретных границ протяженности атмосферы).

Учитель: Атмосферное давление можно измерить. Но как? Сегодня на уроке вы узнаете, как научились измерять атмосферное давление. Запишите тему урока: “Измерение атмосферного давления”.

Учитель: В конце 16 века некий богатый итальянец построил в горах замок. Воду решено было поднять вверх насосами. Но вода поднялась только на высоту около 10 метров и дальше не пошла.

В 1595 году к Г.Галилею обратились с просьбой объяснить, почему насосы не поднимают воду с глубины, превышающей 10 метров. Галилей привлёк к объяснению гипотезу, которая утвердилась со времён Аристотеля: “Природа боится пустоты”. Боязнью пустоты объясняли множество физических явлений. Прежде всего – сам факт механического движения. Согласно Аристотелю, Вселенная заполнена материей и, если какое-либо тело перемещается, то в то место, где оно только что было, устремится материя. Стрела, выпущенная из лука, летит потому, что её толкает воздух, устремляющийся в образующуюся пустоту. Боязнью пустоты объясняли всасывание, прилипание двух гладко отшлифованных пластинок, явление сцепления, поднятие воды в насосах. Галилей не нашел ответа на вопрос и отделался шуткой: “Очевидно, природа боится пустоты до высоты в 10 метров”. Этим фактом была поставлена проблема. Галилей искал решение и привлёк к поискам своих учеников Эванджелиста Торричелли и Винченцо Вивиани.

Учитель: Сейчас посмотрим видеоролик «Опыт Торричелли»

Учитель (вопросы после просмотра видеоролика):

1. Почему ртуть выливалась из трубки?

2. Почему ртуть прекратила выливаться из трубки?

3. Как вычислить давление ртути в трубке, а, следовательно, и давление атмосферное?

Ученики (ответы):

1. Давление ртути в трубке высотой 1 метр было больше атмосферного давления.

2. Ртуть перестанет выливаться из трубки, если давление столба ртути в трубке сравняется с атмосферным давлением на поверхности ртути в чашке.

3. Чтобы вычислить давление столба ртути, надо воспользоваться формулой: p=ρgh

Учитель: Какой вывод можно сделать из опытов Торричелли-Вивиани?

Ученики: Высота столба ртути в трубке может быть “мерилом” величины атмосферного давления.

Учитель: Это значит, если к трубке прикрепить измерительную шкалу, то мы получим прибор для измерения атмосферного давления – барометр жидкостный.

Записать: Барометр = барос– ( тяжесть) + метрео– (измеряю)

Измеренное этим прибором давление выражают в миллиметрах ртутного столба. [p]=мм. рт.ст. или см.рт.ст.

P о= 760 мм. рт.ст. – нормальное атмосферное давление на уровне моря.

PP о – высокое атмосферное давление (холодно или жарко, без осадков)

P

Учитель (вопрос): Чему равно атмосферное давление (нормальное) в паскалях?

Ответ: P оx101,3 Па

1 мм.рт.ст. = 101,3 Па – связь единиц измерения атмосферного давления.

Велико ли это давление?

101396Па = 101396 Н/м², следовательно если S=1см² то давление на эту площадь будет составлять 1 кг, а на площадь S=1м² – 10 тонн.

Вопрос: Почему мы не ощущаем такого большого давления?

Внутри нашего тела действует такое же давление в жидкости, которая заполняет все его клетки.

Учитель: Но не так всё просто и легко принималось.

Послушаем продолжение истории разрушения теории “боязни пустоты” и утверждения понятия “атмосферное давление”.

Итак, давление можно измерить высотой водяного столба.

4.Закрепление полученных знаний.

Учитель: Объясните причину происходящих явлений в опытах из Задания 11.

Ученики:

Вода остаётся в стакане, так как атмосферное давление может поднять воду до 10 метров;

Давление на бумагу снизу больше чем сверху;

Давление на газету сверху большое, площадь линейки мала, поэтому при ударе о линейку, давление снизу резко возрастает.

Учитель: Как достать из воды монету, не намочив пальцев?

Положите монету на большую плоскую тарелку. Налейте столько воды, чтобы она покрыла монету. Как достать монету, не намочив пальцев? Для проведения опыта необходим еще стакан и несколько спичек, воткнутых в плавающую на воде пробку. Действия: Зажгите спички и быстро накройте плавающий горящий кораблик стаканом, не захватив при этом монетки. Когда спички погаснут, стакан наполнится белым дымом, а затем под ним сама собой соберется вся вода из тарелки. Монета останется на месте, и вы можете взять ее, не намочив пальцев.

Объяснение :

Сила, вогнавшая воду под стакан и удерживаюшая ее там на определенной высоте, - атмасферное давление. Горящие спички нагрели в стакане воздух, давление его возросло, часть газа вышла наружу. Когда спички погасли, воздух снова остыл, но при охлаженин его давление уменьшилось, под стакан вошла вода, вгоняемая туда давлением наружного воздуха.

5.Задание на дом: § 42,43 упр. 19 (1,2)(3,5 устно), упр.20.

6.Объяснение домашнего задания.

7.Подведение итогов урока.

8.Рефлексия:

Ученикам раздаются карточки с предложением закончить предложение

-После сегодняшнего урока я понял (а)…

-Мне понравился сегодняшний урок, но…

-Для меня тема трудная, вот если бы…

-Для меня тема легкая и я…