Урок по физике: «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли». 7 класс.

Тема: «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли»

1. Приветствие. Проверка готовности к уроку.

2. Мотивация.

Тот, кто знает и любит физику, может удивлять своих друзей физическими фокусами, одному из них я вас научу. Я достану монетку из воды, не намочив пальцы рук. Как я это буду делать, ваши варианты. (Предлагают варианты).

Демонстрирует опыт.

(Оборудование: стакан, блюдце, спички, свеча, вода, монета).

Берем блюдце с водой, кладем туда монетку, ставим свечку в воду, зажигаем ее, и медленно опускаем стакан, накрывая свечку. Этот опыт можно показывать только под наблюдением взрослых, так как может спровоцировать пожар.

Ваша задача – догадаться, благодаря чему я смогла это сделать: весу тела, атмосферному давлению, силе упругости, силе трения. (Предлагают варианты).

Объяснение. Нагретый воздух выйдет из стакана, и благодаря разности атмосферного давления внутри стакана вода втянется.

3. Повторение изученного материала.

На прошлых занятиях вы познакомились с давлением твердых тел, жидкостей и газов. Давайте вспомним:

1. Как называют величину, равную отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности? (Давлением).

2. Единицей измерения давления в СИ является.... (Паскаль).

3. Давление газа на стенки сосуда вызывается .....(Ударами молекул).

4. Давление газа в закрытом сосуде зависит от....(Температуры и объема).

5. Давление жидкости с глубиной ....(Увеличивается).

6. Давление жидкости и газов на дно и стенки сосуда вычисляется по формуле... (p =рgh).

7. Что такое атмосфера? (Воздушная оболочка окружающая землю).

8. Что такое атмосферное давление? (Давление всей толщи воздуха).

9. Как изменяется плотность и давление воздуха по мере поднятия над землей? (Плотность и давление уменьшается).

4. Подведение к теме урока.

Слайд 1.

Ребята, а вы помните стихотворение великого русского писателя К.И. Чуковского «Айболит»? Давайте вспомним отрывок из этого стихотворения.

И горы встают перед ним на пути,
И он по горам начинает ползти,
А горы всё выше, а горы всё 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?»

Вопрос. Как вы считаете, почему Айболит боится не дойти? Почему?

Слайд 2.

Человек, как и любой другой организм, не чувствует атмосферного давления, так как оно уравновешивается его внутренним давлением. Однако при подъеме в горы, человек начинает чувствовать себя плохо.

Вопрос. Почему? Мы уже знаем, что рассчитать давление в жидкости можно по формуле p=ρgh, из которой видно, что давление зависит от ее плотности и высоты столба жидкости. Жидкости мало подвержены сжатию и ее плотность на различных глубинах практически одинакова. Поэтому давление в жидкостях увеличивается с увеличением глубин.

Но газы, в отличие от жидкости, легко поддаются сжатию. Можно сказать, что чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность и тем более сильное давление он производит. Получается нижние слои атмосферы самые плотные.

Поэтому первая причина плохого самочувствия – это недостаток кислорода. Чем выше, тем плотность воздуха меньше и человеку сложно дышать. Соответственно, чем меньше плотность воздуха, тем меньше атмосферное давление.

Слайд 3.

Атмосферное давление – это величина, которая помогает предсказывать погоду. Если атмосферное давление повышается, это говорит о том, что погода будет хорошей: зимой – морозной, а летом – жаркой. Если же атмосферное давление понижается, это может предвещать ухудшение погоды: появление облачности, выпадение осадков. Летом – это понижение температуры, а зимой – потепление.

Области высокого и низкого давления постоянно перемещаются вокруг Земли, и погода каждый день меняется. Атмосферное давление необходимо знать людям разных профессий: летчикам и медикам, полярникам и ученым. Значит нужно атмосферное давление (из….мерить).

Слайд 4.

Поэтому тема нашего урока: «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли».

4. Объяснение нового материала.

Слайд 5.

Как же измерить атмосферное давление?

Мы знаем, что давление в жидкости и газе определяется по формуле - p =рgh. Для расчета атмосферного давления по этой формуле необходимо знать плотность воздуха и высоту воздушного столба над поверхностью земли.

Вопрос: Можно ли применить эту формулу для расчета атмосферного давления ? Атмосфера не имеет четкой верхней границы, а плотность воздуха существенно меняется с высотой. Получается, воспользоваться этой формулой нельзя. Нужно искать другой выход.

Опыт помогающий измерить атмосферное давление, был предложен в 1643 году итальянским ученым Эванджелиста Торричелли.

Слайд 6.

В стеклянную трубку длиной 1м наливают ртуть; прикрыв отверстие рукой, опускают в широкую чашку с ртутью вверх дном; часть ртути выливается в сосуд и в трубке над ртутью образуется безвоздушное пространство. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, оказывалась равной приблизительно 760 мм.

Слайд 7.

Вопрос. Почему же вся ртуть из трубки не вылилась? Ребята как вы считаете?

Сила тяжести заставляет ртуть двигаться вниз. При этом на поверхность ртути в чашке давит атмосфера. Так как по закону Паскаля давление в жидкости передается без изменения в каждую ее точку, снизу на ртуть в трубке действует сила атмосферного давления. Следовательно, столбик ртути перестает перемещаться, когда силы уравновешиваются, то есть когда давление столба ртути становится равным атмосферному давлению.

Вопрос. Что произойдет, если в трубке будет маленькая высота столба ртути? Ртуть будет подниматься по трубке, пока давления не выровняются.

Слайд 8.

Если внимательно отмечать положение столбика ртути, можно заметить, что с течением времени оно меняется.

Вопрос. По каким причинам это происходит? Как вы думаете?

Изменение атмосферного давления объясняется перемещением воздуха. Оно повышается там, где воздуха становится больше, и понижается там, откуда воздух уходит. А главная причина перемещения воздуха — его нагревание и охлаждение.

Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор – ртутный барометр. (от греч. Барос – тяжесть, метрео – измеряю). Он служит для измерения атмосферного давления.

Слайд 9.

Существуют нормы атмосферного давления.

На практике атмосферное давление измеряют миллиметрами ртутного столба (мм рт. ст.)

1 мм рт. ст. – внесистемная единица атмосферного давления

Давление атмосферы, равное давлению столба ртути высотой 760 мм называют нормальным атмосферным давлением р =760 мм рт. ст.

В системе СИ атмосферное давление измеряется в Паскалях.

Найдем соотношение между мм.рт.ст. и известной нам единицей измерения давления – Паскалем.

Рассчитаем давление столба ртути высотой 1 мм. Это можно сделать с помощью известной формулы: р=ρgh . вызвать к доске.

Выразим 1 мм рт. ст. в паскалях (Па)

р=9,8Н/кг·13600кг/ ·0,001м= 133,3 Па

Таким образом 1мм.рт.ст.= 133,3 Па

А если будет 5 мм.рт.ст., то каково будет значение в Паскалях?

А если будет 760 мм.рт.ст.? (101 300 Па = 100 000Па).

Слайд 10.

В 1646 году Паскаль проводил опыты Торричелли, но с разными жидкостями –водой, вином, маслом. У всех жидкостей высота столба была разная.

Вопрос. Почему высоты столбов отличались? (Чем больше плотность, тем ниже высота столба жидкости).

В 1648 году Паскаль экспериментально доказал, что атмосферное давление зависит от высоты столба жидкости. Для это он отравил своего помощника с трубкой Торричелли на гору. Они сравнили высоту столба у подножья и на горе. Выяснили, что на высоте 1,5 км разница уровней составила 8 см.

Вопрос. Почему при подъеме в гору атмосферное давление уменьшается? (уменьшается плотность воздуха).

Слайд 11.

Очень важно знать спортсменам и альпинистам, как изменяется атмосферное давление в горах. Потому что, это влияет на здоровье человека и результат. Чем выше поднимаемся в гору, тем ниже атмосферное давление.

Было рассчитано, что при подъёме на каждые 12 м давление уменьшается на 133,3 Па т.е. на 1 мм.рт.ст.

А если наши спортсмены поднимутся не на 12 м., а на 120м, на сколько Па уменьшится давление? (высота увеличится в 10 раз. На 10 мм.рт.ст. значит давление уменьшится на 1333Па).

Смертельная зона для человека на высоте 8 км. Без дыхательного аппарата проживет всего 3 минуты.

Слайд 12.

В 1654 году в Регенсбурге немецкий физик Отто фон Герике продемонстрировал эксперимент в присутствии императора Фердинанда Третьего. После выкачивания из сферы (состоящая из двух медных полусфер около 35 см. в диаметре) воздуха, 16 лошадей (по 8 с каждой стороны) не смогли разорвать полушария.

Сейчас магдебургские полушария нашли свое место в кабинетах физики в качестве наглядного пособия, а вот практическое применение им нашлось в ванной (многие полочки используют «присоски» - стоит надавить, и вот уже полочка хорошо держится), а также для переноски стекол.

Закрепление.

Слайд 13.

Задание № 1

В сводке погоды за 25 января сообщили: «Атмосферное давление 743 мм рт. ст.

Выразите это давление в Паскалях и килоПаскалях.

Задание 2.

Пассажирские дальне магистральные самолеты совершают перелеты на высоте больше 10 км. Зачем корпус самолета делают герметичным ?

1) На больших высотах атмосферное давление воздуха значительно ниже нормального, а значит его плотность также значительно меньше.

2) Если корпус самолета не будет герметичным, то давление воздуха в салоне и его плотность, по принципу сообщающихся сосудов, уменьшатся.

3) Человек не может дышать воздухом, плотность которого слишком

мала, поэтому корпус самолета делают герметичным.

Слайд 14.

Задание 3.

В один и тот же час в течении нескольких суток учащиеся одной из школ отмечали атмосферное давление и по полученным данным построили график. См.рис.

Сколько дней велся учет давления ?

Какое самое низкое давление было отмечено?

Каким было самое высокое давление?

Запишите эти давления в Паскалях и гектоПаскалях.

Сколько дней давление было выше нормального ?

На сколько изменилось давление между седьмыми и девятыми сутками ?