Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления.

Урок №                                                                  Дата:                                                            

Тема урока:              Атмосферное давление.

Цель урока: объяснить учащимся причины возникновения атмосферного давления. Раскрыть физическую сущность опыта Торричелли.

Задачи: максимальное вовлечение учащихся в активную деятельность урока при изучении нового материала.

Тип урока: лекция-диалог.

План урока:

1. Орг. момент.
2. Понятие атмосферы.
3. Подтверждение существования атмосферного давления (опыты). Постановка проблемы.
4. ППЗ -8
5. Презентация(Магдебургские полушария. Весовое давление. Это интересно. Атм.давление в живой природе.)
6. Решение проблем, поставленных в начале урока.
7. Закрепление.
8. Домашнее задание.
9. Подведение итогов

ХОД УРОКА

1. Орг. момент.

1. Понятие атмосферы
2. Что представляет собой атмосфера Земли.

Ответ: Газовая оболочка, окружающая Землю, называется атмосферой (от греческих слов "атмос"- пар и "сфера" - шар).

1. Что входят в состав воздуха?

       Ответ: В состав воздуха входят азот (78%), кислород (21%) и некоторые другие газы.

1. Почему молекулы газов, образующих атмосферу Земли не улетают в космическое пространство.

Ответ: У них недостаточно большая скорость, чтобы выйти за предел притяжения Земли, необходимо развить очень большую скорость - 11,2 км/с.

1. Измениться ли плотность атмосферы с увеличением высоты?

Ответ: Атмосфера нашей планеты простирается на тысячу и более километров в высоту. Резкой границы она не имеет. Верхние слои очень разрежены.

1. Вследствие чего создается атмосферное давление?

 Ответ: Из-за притяжения к Земле верхние слои воздуха давят на средние, те - на нижние. Наибольшее давление, обусловленное весом воздуха, испытывает поверхность Земли, а также все тела, находящиеся на неё.

Давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся в ней предметы, называется атмосферным давлением.

1. Опыты, которые доказывают существование атмосферного давления.

Опыт №1

Внутри стеклянной трубки находится поршень, плотно прилагающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поршень, то за ним будет подниматься и вода. Происходит это потому, сто при подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.

Опыт №2

Изображен прибор ливер, служащий для взятия проб различных жидкостей. Ливер опускают в жидкость, затем закрывают пальцем верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Когда верхнее отверстие открывают, из ливера начинает вытекать жидкость.

 Опыт №3

Почему вода поднимается вверх, когда ее " втягивают  через соломинку?

Если нас мучает жажда, мы подносим стакан с водой ко рту и "втягиваем" в себя жидкость. При питье мы расширяем грудную клетку и тем самым разрежаем воздух во рту; под давлением наружноrо воздуха жидкость устремляется в то пространетво, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот.

Здесь происходит то же самое, что и с жидкостью в сообщающихся сосудах: если бы над одним из этих сосудов мы стали разрежать воздух, под давлением атмосферы жидкость из соседнего сосуда стала бы переходить в первый и уровень в нем повысился бы. Захватив губами горлышко бутылки, никакими усилиями нельзя втянуть из нее воду в рот, так как давление воздуха во рту и над водой одинаково

Опуская соломинку в бутылку, мы не мешаем действию атмосферы, которая давит на поверхность жидкости с силой F. За счет расширения легких происходит разрежение, и жидкость через соломинку устремляется к ам в рот.

О т в е т: вода поднимается вверх по соломинке за счет расширения легких и давления атмосферы.

Опыт №4

Что происходит, если пластмассовую бутылку, заполненную водой, перевернуть?

В пластмассовую бутылку наливаем воду, перевернем обратно. Вода выливается, а стенки бутылки на верху воды сжимают под действием атмосферного давления.

1. Закрепление

Учитель:

Вопросы:

1. Как называется прибор для измерения атмосферного давления?

Ответ: а) ртутный барометр; б) барометр-анероид

2. Какое атмосферное давление называется нормальным?

Ответ: 760 мм рт. столба (101300 ПА, 1Т(Тор)=1 мм рт ст, 1мм рт.столба = 133 па )

3. Почему мы не чувствуем атмосферное давление?

Ответ: давление воздуха на организм уравновешивается таким же по величине давлением изнутри.

Опыт №5

Удерживание воды в перевернутом и наполненным до краев стакане листом бумаги, предварительно плотно прижатым к горловине.

Налейте в стакан воды, закройте листом бумаги и, поддерживая лист рукой, переверните стакан вверх дном. Если теперь отнять руку от бумаги, то вода из стакана не выльется. Бумага остается как бы приклеенной к краю стакана.

Опыт №6

Как достать из воды монету, не намочив пальцев?

Положите монету на большую плоскую тарелку. Налейте столько воды, чтобы она покрыла монету. А теперь предложите гостям или зрителям достать монетку, не намочив при этом пальцев. Для проведения опыта необходим еще стакан и несколько спичек, воткнутых в плавающую на воде пробку. 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 удерживающая ее там на определенной высоте, - атмосферное давление. Горящие спички нагрели в стакане воздух, давление его возросло, часть газа вышла наружу. Когда спички погасли, воздух снова остыл, но при охлаждении его давление уменьшилось, под стакан вошла вода, вгоняемая туда давлением наружного воздуха.

Опыт №7

Кто может выпить морс, плотно обхватив горлышко губами и не разжимая их. (выполнить это задание никому не удавалось). Как же мы пьем?

Неужели и над этим можно задуматься? Мы приставляем стакан или ложку с жидкостью ко рту и "втягиваем" в себя их содержимое. Вот это-то простое "втягивание" жидкости, к которому мы так привыкли, и надо объяснить. Почему, в самом деле, жидкость устремляется к нам в рот? Что её увлекает? Причина такова: при питье мы расширяем грудную клетку и тем разрежаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот.

1. Домашнее задание.

Практическое задание на дом

1. Определить силу атмосферного давления: а) на книжку

б) на тело человека (S=15000см?)

Значение атмосферы и атмосферного давления в нашей жизни:

1. Атмосфера играет важнейшую роль в тепловом балансе земли.
2. Атмосфера отражает и поглощает большую часть излучения, проходящего к Земле из космического пространства.
3. Атмосфера предохраняет нас от непрерывной бомбардировки микрометеоритов.
4. Атмосферное давление имеет большое значение в быту и в медицине.
5. Атмосфера - крыша нашей Земли, под этой одной крышей живут люди разной национальности и мы должны беречь от загрязнения нашу атмосферу.

Опыт №8

Автоматическая поилка для птиц состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце. Почему вода не выливается из бутылки? Если уровень воды в корытце понизится и горлышко бутылки выйдет из воды, часть воды из бутылки выльется.

1. Подведение итогов.

Дополнительные опыты.

 Опыт №1

Яйцо входит в бутылку.

Если в широкогорлую бутылку, например из под кефира, опустить кусочек горящей бумаги, а на горлышко положить сваренное вкрутую очищенное яйцо, то яйцо втягивается в бутылку. Бумажка погаснет, бутылка наполнится белым дымом, воздух расширится, лишняя часть выходит из бутылки. Внутри бутылки воздух остывает, давление уменьшается и под действием атмосферного давления яйцо входит в бутылку.

Опыт №2

а) Поднимание чемодана вантузем.

б) Засасывание кожи медицинской банкой.

в) Прилипание бутылки к ладони.

История

Вопросы:

1. Почему нельзя рассчитывать давление воздуха так же, как рассчитывают давление жидкости на дно или стенки сосуда?

Ответ: для такого расчета надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на различных высотах различна.

Учитель:

Чтобы выяснить как измеряли атмосферное давление, перевернем одну страницу истории :

Далее в яркой и образной форме пересказывается история пуска фонтана летом 1640 г. в саду герцога Тосканского. Ответ на вопрос

"Почему вода не поднялась вслед за поршнем на высоту, большцю 10,3 м, несмотря на то что насосы исправны?" дали опыты, поставленные по предложению итальянского ученого Эванджелиста Торричелли физиком Вивиани. Подробно, с передачей хода рассуждений ученого рассказывается о работах Торричелли в области изучения воздушного давления. Подчеркивается, что в честь ученого разреженное пространство в заполненной ртутью барометрической трубке между поверхностью ртути и запаянным концом трубки получило название "торричеллиевой пустоты", а единица давления, равная одному миллиметру ртутного столба, была названа "тор".

3атем говорится о работах выдающегося французского ученого Блеза Паскаля, который своими опытами подтвердил предположения о существовании атмосферного давления, установил факт изменения величины атмосферного давления с изменением высоты над уровнем моря, доказал, что показания барометра зависят от влажности воздуха и тем самым могут служить для предсказания погоды. Паскалю принадлежит "Трактат о тяжести массы воздуха", опубликованный в 1663 г. уже после смерти ученого.

Далее следует яркий рассказ о знаменитом опыте, произведенном 2 мая 1654 г. немецким физиком любителем из города Магдебурга Отто фон Герике.

Последнее сообщение посвящается трудам великого русского ученого М. В. Ломоносова в области изучения свойств воздуха. М. В. Ломоносов один из первых объяснил причину упругости воздуха и механизм передачи атмосферного давления по всем направлениям без изменении. Им были введены в употребление такие слова, как "атмосфера", "барометр", "воздушный насос". М. В. Ломоносов много занимался изучением атмосферы 3емли. Он изобрел и построил целый ряд метеорологических приборов: анемометр - прибор для измерения скорости ветра, морской барометр, соорудил аппарат для подъема самопишущего термометра верхние слои атмосферы, и др. М. В. Ломоносов является основоположником русской метеорологии. Также рассказывают об измерении атмосферного давления и про опыт Торричелли.

Опыты Торричелли заинтересовали многих ученых - его современников. Когда о них узнал Паскаль, он повторил их с разными жидкостями маслом, вином и водой). На рисунке изображен водяхой барометр, созданный Паскалем в 1646 г. Столб воды, уравновешивающий давление атмосферы, оказался намного выше столба ртути. В 1648 г. по поручению Паскаля Ф. Перье измерил высоту столба ртути в барометре у подножия и на вершине горы Пюи-де-Дом и полностью подтвердил предположение Паскаля о том, что атмосферное давление зависит от высоты: на вершине горы столб ртути оказался меньше на 84,4 мм. Для того чтобы не осталось никаких сомнений в том, что давление атмосферы понижается с увеличением высоты над Землей, Паскаль проделал еще несколько опытов, но уже в Париже: внизу и наверху собора Нотр-Дам, башни Сен-Жак, а также высокого дома с 90 ступеньками. Свои результаты он опубликовал в брошюре "Рассказ о великом эксперименте равновесия жидкостей"

Большую известность получили также опыты немецкого физика Отто фон Герике (1602-1686). К выводу о существовании атмосферного давления он пришел независимо от Торричелли (об опытах которого он узнал с опозданием на девять лет)_. Откачивая как-то воздух из тонкостенного металлического шара, Герике вдруг увидел, как этот шар сплющился. Размышляя над причиной аварии, он понял, что расплющивание шара произошло под действием давления окружающего воздуха.

Открыв атмосферное давление, Герике построил около фасада своего дома в г. Магдебурге водяной барометр, в котором на поверхности жидкости плавала фиrурка в виде человечка, указывающего на деления, нанесенные на стекле.

В 1654 г. Герике, желая убедить всех в существовании атмосферного давления, произвел знаменитый опыт с "магдебургскими полушариями". На демонстрации опыта присутствовали император Фердинанд III и члены Регенсбургского рейхстага. В их присутствии из полости между двумя сложенными вместе металлическимм полушариями выкачали воздух. При этом силы атмосферного давления так сильно прижали эти полушария друг к другу, что их не смогли разъединить несколько пар лошадей.