Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.

1. Число:

2. Тема урока: Измерение атмосферного давления. Опыт Торричели.

3. Тип урока: комбинированный

4. Цель урока: Раскрыть физическое содержание опыта Торричелли.

5. Учебно-воспитательные задачи урока:

Образовательная: повторить понятия атмосферы и атмосферного давления; знакомство с примером определения атмосферного давления.

Развивающая: развивать логическое мышление, умение классифицировать, выявлять связи, формулировать выводы; развивать познавательный интерес. Воспитательная: воспитывать культуру общения, умение выражать свою точку зрения; создать условия для реальной самооценки учащегося, реализации его как личности, воспитывать ответственность.

1. Средства обучения: учебник А.В.Перышкин. Физика.7 класс. -М.: Дрофа,2017; В.И.Лукашик, Е.В. Иванова. Сборник задач по физике. - М.: Просвещение, 2016; Н.И.Зорин. КИМ. Физика.7 класс. -М.: Вако, 2019.

2. Оборудование: таблица «Опыт Торричелли».

3. Демонстрация: принцип действия шприца

4. План урока

   №	Этапы урока	время	Методы и методические приемы
   1	Орг.момент	1 мин	Словесный(приветствие)
   2	Актуализация знаний	10 мин	Словесный, практический
   3	Изложение нового материала	15 мин	Словесный, практический
   4	Закрепление материала	15 мин	Практический
   5	Подведение итогов. Домашнее задание	2 мин	Словесный (запись на доске), оценивание
   6	Рефлексия	2 мин	Словесный

5. Ход урока:

1. Организационный момент.

Приветствие, проверка подготовленности к учебному занятию, организация внимания детей. Создание благоприятного психологического настроя учащихся на активную работу на уроке.

1. Актуализация знаний. Повторение пройденного материала

Вопросы:

• Дать определение атмосферы. Атмосфера - воздушная оболочка Земли.

• Почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, двигаясь во все стороны, не покидают Землю? (На молекулы воздуха действует сила тяжести. Чтобы выйти за пределы притяжения Земли, необходимо развить очень большую скорость – 11,2 км/с. Скорость большинства молекул значительно меньше).

• Как изменяется плотность атмосферы с увеличением высоты? Плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты. Самая большая плотность воздуха у поверхности Земли.

• Что произошло бы на Земле, если бы воздушная атмосфера вдруг исчезла? Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница Луна, где попеременно царят то испепеляющий зной, то леденящий холод + 130^о С днем и - 150 ^о С ночью.

• Атмосферное давление –это… давление, оказываемое атмосферой на поверхность Земли и на все, находящиеся на ней тела.

• Чем обусловлено существование атмосферного давления? Обусловлено тем, что верхние слои атмосферы давят на нижние точно так же, как это происходит в жидкости.

• Можно ли «спрятаться» от атмосферного давления, нырнув в воду?

• Чтобы выпить сгущённое молоко из жестяной банки, в крышке пробивают два отверстия. Для чего необходимо второе отверстие?

• Медицинские банки прогревают пламенем перед тем как поставить больному. Объясните, почему после этого они «присасываются» к телу?

• Что произошло бы с земной атмосферой, если бы исчезла сила земного тяготения?

• Если бы сила земного притяжения увеличилась?

• Объясните эксперимент. Выльем на блюдце немного чая и дадим ему охладиться, затем возьмем горячий стакан и опрокинем его на блюдце. Спустя непродолжительное время весь чай из блюдца соберется под стаканом.

• Объяснить принцип действия шприца (демонстрирует учитель).

Если поднимать поршень шприца, за ним будет подниматься вода. Почему? Между поршнем и водой образуется безвоздушное пространство, в которое под давлением наружного воздуха поднимается вода.

1. Изложение нового материала.

Каким же образом рассчитывают атмосферное давление?

Можно ли рассчитать атмосферное давление по формуле (p= ρgh)?

Для этого мы должны знать плотность и высоту атмосферы. Плотность воздуха с высотой меняется и у атмосферы нет резкой границы. Значит мы не можем воспользоваться этой формулой.

Сегодня мы узнаем, как и кто впервые это сделал?

Очень простой по содержанию опыт был поставлен Э. Торричелли, учеником Г. Галилея.

Суть опыта такова: в стеклянную трубку длинной 1 м, которая была запаяна с одного конца, была налита ртуть. Затем, закрыв открытый конец трубки и перевернув, ее опустили в широкую чашу с ртутью. При этом из трубки часть ртути вылилась, и остался столбик высотой h ≈ 760 мм.

П очему вся ртуть из трубки не вылилась? Сила притяжения ртути в трубке заставляет ее двигаться вниз, но снизу на ртуть в трубке действует по закону Паскаля сила атмосферного давления. Столбик ртути перестанет перемещаться тогда, когда давление столба ртути становится равным атмосферному давлению.

Торричелли заметил, что стечением времени уровень ртути в трубке меняется, это указывает на то, что атмосферное давление меняется. (По каким причинам?)

Если к трубке прикрепить вертикальную шкалу, можно получить простейший прибор для измерения атмосферного давления - ртутный барометр (от греч. барос – тяжесть, метрео – измеряю).

Этим прибором измеряют давление в мм рт.ст.

Так появилась единица атмосферного давления — 1 мм рт.ст.

Определим связь между единицами давления — Паскалем и миллиметром ртутного столба:

р = gph р = 9,8 Н/кг • 13 600 кг/м³ • 0,001 м = 133,3 Па,

1 мм рт.ст. = 133,3 Па.

Значение атмосферного давления, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С называют нормальным атмосферным давлением.

р = 9,8 Н/кг • 13 600 кг/м3 • 0,76 м = 101 300 Па = 101,3 кПа.

Таким образом, нормальное атмосферное давление равно:

760 мм рт. ст. = 1013 гПА =101,3 кПа ≈100 кПа

Обычно атмосферное давление отличается на некоторую величину от нормального. С увеличением высоты оно уменьшается, а с уменьшением (впадины, шахты) — увеличивается.

Атмосферное давление оказывает существенное влияние на поведение различных механических систем. Если давление внутри системы равно атмосферному, то это влияние обнаружить нельзя, но если оно меньше — это проявляется очень заметно.

Физкультминутка

Раз - подняться, потянуться, (Потянулись.)

Два - согнуться, разогнуться, (Прогнули спинки, руки на поясе.)

Три - в ладоши три хлопка, (Хлопки в ладоши.)

Головою три кивка. (Движения головой.)

На четыре - руки шире, (Руки в стороны.)

Пять - руками помахать, (Махи руками.)

Шесть — на место сесть опять. (Присели.)

1. Закрепление материала.

Вопросы:

• Почему нельзя рассчитать давление воздуха так же, как рассчитывают давление жидкости на дно или стенки сосуда?

(Плотность воздуха уменьшается с высотой, различие в плотности атмосферного не даёт возможность определять давление в газе как в жидкости)

• Что измеряет ртутный барометр?

(Он служит для измерения атмосферного давления.)

• Как устроен ртутный барометр?

(Нужно к трубке со ртутью прикрепить вертикальную шкалу.)

• Что означает запись: «Атмосферное давление равно 765 мм рт.ст.»?

(Это означает что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 765 мм.)

• Скольким гПа равно давление ртутного столба высотой 1мм?

(1 мм.рт.ст =1,333 гПа.)

• Скольким гПа равно давление ртутного столба высотой 760 мм?

(760 мм.рт.ст =1013 гПа)

Решение задач. №№ 561, 565, 566,573.

V. Подведение итогов урока. Оценивание работы учащихся на уроке. Домашнее задание: § 44; вопросы к параграфу; задачи №№ №№ 569, 574.

Упр. №21.

VI. Рефлексия. Инициировать рефлексию детей по поводу психоэмоционального состояния, мотивации, их собственной деятельности и взаимодействия с учителем и другими детьми в классе. Учащиеся оценивают собственную деятельность:

1. Сегодня на уроке мне понравилось…

2. Сегодня на уроке я узнал…

3. Сегодня на уроке я закрепил…

4. Сегодня на уроке я поставил себе оценку …

Дополнительный материал

Имя Е.Торричелли (1608-1647) навсегда вошло в историю физики как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и сконструировавшего первый барометр.

Еще древней цивилизации были известны всасывающие насосы. С их помощью можно было поднять воду на значительную высоту, т.к. вода послушно следовала за поршнем такого насоса.

Древние философы задумывались о причинах этого и пришли к следующему заключению: вода следует за поршнем потому, что природа боится пустоты, поэтому-то между поршнем и водой не остается свободного пространства.

Рассказывают, что одни мастер построил для садов герцога Тосканского во Флоренции всасывающий насос, поршень которого должен был затягивать воду на высоту более 10 м. Но как ни старались засосать этим насосом воду, ничего не получалось. На 10 м (34 фута) вода поднималась за поршнем, а дальше поршень отходил от воды, и образовывалась та самая пустота, которой природа боится.

Когда с просьбой объяснить причину неудачи обратились к престарелому Галилею, он пошутил, что, вероятно, природа перестает бояться пустоты на высоте более 34 футов, и предложил своим ученикам — Торричелли и Вивиани разобраться в этом странном явлении.

Но не следует думать, что в середине XVII в. постановка и воспроизведение опытов Торричелли были простым делом. В те времена было довольно трудно изготовить необходимые стеклянные трубки, о чем свидетельствуют неудачи некоторых ученых в постановке аналогичных опытов независимо от Торричелли. Заслугой ученого является то, что он решил перейти к жидкости, обладающей большей плотностью, чем вода, – к ртути. Это позволило сделать опыты относительно легко воспроизводимыми.

Но наиболее известным экспериментальным исследованием Торричелли являются его опыты со ртутью, доказавшие существование атмосферного давления.

6