Сообщающиеся сосуды. Атмосферное давление.
Цель урока: изучить свойства сообщающихся сосудов. Дать понятие атмосферного давления.
Задачи:
Обучающие:
1. продолжить формирование понятия давления жидкости на дно сосуда и изучение закона Паскаля на примере однородных и разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах
2.Рассмотреть причины, создающие атмосферное давление, выяснить влияние земной атмосферы на живые организмы, обобщить и расширить знания, полученные на уроках географии.
Развивающие:
1.Формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, находить примеры сообщающихся сосудов в быту, технике, природе, развивать навыки самостоятельной работы с дополнительной литературой
2.Активизировать словарный запас, развивать аналитическое мышление и творческую самостоятельность, пробудить в учащихся стремление к творчеству.
Воспитательные:
1.Воспитывать коммуникабельность (умение слушать учителя и товарищей, отстаивать свою точку зрения); прививать любовь к природе.
Ход урока.
Учитель. Здравствуйте! Сегодня речь пойдет о сообщающихся сосудах и атмосферном давлении. (Учащиеся записывают дату и тему урока в тетради).
Научное открытие свойства сообщающихся сосудов датируется 1586 г. (голландский ученый Стевин). Но оно было известно еще жрецам древней Греции. Археологи обнаружили в Грузии водопровод (XIII в), работающий по принципу сообщающихся сосудов.
Учитель. Сообщающиеся сосуды мы встречаем ежедневно. Приведите их примеры?
Учащиеся. Лейка, чайник, кофейник…
Учитель. Что общего у этих предметов?
Учащиеся. Вода, налитая, например, в чайник, стоит всегда в резервуаре чайника и в боковой трубке на одном уровне. Боковая трубка и резервуар соединены между собой в нижней части.
Учитель. Правильно. Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединенные между собой в нижней части. (Учащиеся записывают определение в тетради).
С сообщающимися сосудами можно проделать простой опыт. Возьмем две стеклянные трубки, соединенные резиновой трубкой. Сначала резиновую трубку в середине зажимают и в одну из трубок нальем воды. Что произойдет, если открыть зажим?
Учащиеся. Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.
Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок поднять?
Учащиеся. Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.
Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок опустить?
Учащиеся. Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.
Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок наклонить?
Учащиеся. Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.
Учитель. Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне. (Учащиеся записывают закон в тетради).
Изменится ли уровень жидкости, если правый сосуд будет шире левого? уже левого? если сосуды будут иметь разную форму?
Учащиеся. Нет, жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне.
Учитель. При изменении формы сосудов может изменяться лишь высота уровня воды в сосудах, отмеренная от уровня стола (из-за того, что изменяется объем сосудов). Однако уровни воды в сообщающихся сосудах не зависят от формы сосудов и останутся равны. (Демонстрация опыта с сообщающимися сосудами различной формы). Что произойдет, если в сообщающиеся сосуды налить две несмешивающиеся жидкости разной плотности?
Учащиеся. Высота столбов жидкостей в сосудах будет разной.
Учитель. При равенстве давлений высота столба жидкости большей плотности меньше, чем высота столба жидкости меньшей плотности. (Учащиеся записывают в тетради).
Применение сообщающихся сосудов в быту, природе, технике
Закон сообщающихся сосудов люди используют в разных технических устройствах: водопроводах с водонапорной башней; водомерных стеклах; гидравлическом прессе; фонтанах; шлюзах; сифонах под раковиной, «водяных затворах» в системе канализации.
Закон сообщающихся сосудов люди используют в водопроводах с водонапорной башней. Водонапорная башня и стояки водопровода являются сообщающимися сосудами, поэтому жидкость в них устанавливается на одном уровне. Каскады падающей воды украшают многие города, а действуют фонтаны благодаря закону сообщающихся сосудов.
Атмосферное давление.
Земной шар окружен воздушной оболочкой, которая называется АТМОСФЕРОЙ
(от гр. «атмос» - пар, «сфера» - шар). Слово «атмос» было введено голландским химиком и врачом Гельмонтом, современником Галилея, от греческого слова «хаос», что значит «сияющее пространство». Однако в русский язык слово «атмосфера» ввел М.В.Ломоносов. Ему принадлежит заслуга введения в русскую речь ряда названий, ставших теперь стандартными словами научного языка: барометр, воздушный насос, вязкость, оптика, манометр, электрический, эфир и другие.
По решению Международного геофизического союза (1951г.) принято считать, что атмосфера Земли состоит из 5 слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Эти слои не везде имеют четкие границы, их толщина колеблется в зависимости от географической широты, места наблюдения и времени. Разделение на слои проводят, учитывая характер изменения температуры атмосферного воздуха с высотой. По мере подъема от поверхности земли температура воздуха сначала убывает, а затем начинает возрастать.
Ближайший к поверхности Земли слой воздуха— тропосфера (от гр. «тропи» -оборот, поворот) — наиболее хорошо изучен. Высота его над полярными областями 8—12 км, над умеренными — 10—12 км и экваториальными — 16— 18 км. В этом слое сосредоточено примерно 80% всей массы атмосферного воздуха и основная масса влаги; слой хорошо пропускает солнечные лучи, поэтому воздух в нем нагрет от земной поверхности. Температура воздуха с высотой непрерывно понижается. Это понижение примерно составляет 6° на каждый километр. В верхних слоях тропосферы температура воздуха достигает —55°С. Цвет неба в этом слое голубой. В тропосфере протекают почти все явления, определяющие погоду; именно здесь образуются грозы, ветры, облака, туманы, именно здесь протекают процессы, приводящие к выпадению осадков в виде дождя и снега. Поэтому тропосферу называют «фабрикой погоды».
Следующий слой — стратосфера (от лат. «стратум» - настил, слой) — простирается до высоты 18— 55 км. В нем очень мало воздуха (20% всей массы), почти нет влаги. В стратосфере часто возникают сильнейшие ветры, изредка здесь образуются перламутровые облака, состоящие из кристалликов льда. Здесь царство стужи с температурой -400С. Привычных для нас явлений погоды здесь не наблюдается. Цвет неба в стратосфере—темно-фиолетовый, почти черный.
На высоте от 50 до 80 км расположена мезосфера (от гр. «мезеос» - средний, промежуточный). Воздух здесь еще более разрежен (тут сосредоточено примерно 0,3% всей его массы). Этот слой хорошо поглощает ультрафиолетовые лучи, так как в нем находится газ озон. В мезосфере сгорают влетающие в земную атмосферу метеориты, здесь же образуются серебристые облака.
Над мезосферой, примерно до высоты 800 км, находится термосфера (от гр. «термос» - теплый). Она характеризуется еще меньшей плотностью воздуха (здесь сосредоточено всего 0,05% его массы), способностью хорошо проводить электричество и отражать радиоволны. Здесь невиданная жара: 1000- 20000С. В термосфере образуются полярные сияния.
Последний слой атмосферы – экзосфера – отличается постоянством температуры. Высота слоя 500-600км. Его называют слоем рассеяния.
Значение атмосферы:
1. Атмосфера защищает все живое на Земле от разрушительных действия ультрафиолетовых лучей, от быстрого нагревания лучами Солнца и остывания.
2. Атмосфера надежная защита нашей планеты от метеоритов. Не будь ее, они сыпались бы на Землю как дождь. Пока метеориты летят через атмосферу, они встречают сопротивление воздуха, раскаляются и сгорают. Это явление можно наблюдать в ночном небе. Его называют «звездный дождь» или «падающие звезды».
3. Атмосфера определяет все жизненные процессы на Земле и оказывает большое влияние на жизнь и хозяйственную деятельность человека.
4. Человек использует энергию движущихся масс воздуха, например, для получения электрической энергии, с этой целью строятся ветровые электростанции.
Состав атмосферы:
Атмосфера состоит из смеси газов: азота – 78%, кислорода – 21%, углекислого газа – 0,03% , аргона, паров воды, гелия, неона, криптона и водорода.
А почему существует воздушная оболочка Земли? На молекулы воздуха действует сила тяжести. Чтобы выйти за пределы притяжения Земли, необходимо развить очень большую скорость – 11,2 км/с. Скорость большинства молекул в воздухе значительно меньше.
Атмосфера верхней границы не имеет. Верхние слои разрежены и постепенно переходят в пустое межпланетное пространство.
Как изменяется плотность воздуха с высотой?
С высотой плотность (ρ) воздуха уменьшается.
Почему?
Из-за притяжения к Земле верхние слои атмосферы давят на средние, а те на нижние.
Изменяется ли давление атмосферы с высотой?
Наибольшее давление испытывает поверхность Земли, а также все тела, находящиеся на ней.
Учитель: Мы с вами вспомнили, что атмосфера состоит из газов. Как вы думаете, а почему молекулы не улетают в мировое пространство?
Ученики: Как все тела, молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли, притягиваются к Земле.
Учитель: Чтобы покинуть Землю, они должны обладать скоростью не меньше 11,2 км/с, это вторая космическая скорость. Большинство молекул имеют скорость меньше 11,2 км/с.
Учитель: Попробуйте ответить, а почему атмосфера “не оседает” на поверхность Земли?
Ученики: Молекулы газов, составляющих атмосферу, движутся непрерывно и беспорядочно.
Атмосфера простирается на несколько тысяч километров. Вследствие действия силы тяжести, верхние слои воздуха, подобно воде в океане, сжимают нижние слои, в результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха.
Давайте попробуем вместе вывести определение атмосферное давление?
Атмосферное давление – давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся на ней предметы
Учитель: Внимание вопрос:
…И горы встают перед ним на пути,
И он по горам начинает ползти,
А горы все выше, а горы все круче,
А горы уходят под самые тучи.
“О, если я не дойду,
Если в пути пропаду,
Что станется с ними, с больными
С моими зверями лесными”.
Как вы считаете, почему же Айболит боится не дойти?
С высотой атмосферное давление уменьшается, так как уменьшается не только высота столба воздуха, но и плотность воздуха. Воздух разрежен и молекулы редко сталкиваются, поэтому скорость их движения уменьшается, и температура воздуха понижается.
Учитель: Но мы на себе давление воздуха не ощущаем, существует ли атмосферное давление?
Убедимся в существовании атмосферного давления.
Опыт №1: Возьмем стакан с водой, накроем листом бумаги, прижмем рукой и перевернем. Уберем руку и видим, что лист бумаги не падает. Почему? Ведь на лист оказывает давление столбик воды. Сила давления воды направлена вниз, а ее уравновешивает сила атмосферного давления, направленная вверх.
Учитель: Следующий вопрос, который нужно выяснить это ИМЕЕТ ЛИ АТМОСФЕРА МАССУ? О том, что все газы имеют массу, мы часто склонны забывать. Плотность воздуха при t=00С составляет 1,29 кг/м3. Что это значит? Факт, что воздух действительно имеет массу до XVII в. был неизвестен даже ученым того времени. Что воздух имеет массу было доказано Галилеем, а его ученик Эванжелиста Торричелли в 1643 году пришел к заключению, что атмосфера оказывает давление на все тела, находящиеся на Земле.
Учитель. Повторим изученное. Приведите примеры использования закона сообщающихся сосудов в природе, быту и технике.
Учащиеся. Это гейзеры, фонтаны, шлюзы, водопровод с водонапорной башней, чайники, лейки и т.д.
Учитель: Найдите в 40 параграфе объяснение принципа действия шприца.
Учитель: Послушайте одну историю. Однажды Маша вымыла банки горячей водой и сразу надела на них пластмассовые крышки. Спустя некоторое время мама не смогла снять крышки. Призванный на помощь папа с большим трудом справился с заданием, поругивая атмосферное давление. Скажите, а при чем здесь атмосферное давление?
Учащиеся: Банка от горячей воды нагрелась, часть воздуха вышла из нее. Маша закрыла банку крышкой, банка остыла, и внутри нее давление оказалось ниже, чем атмосферное.
Домашнее задание: параграфы 39-42.
6 986
6 919 
