Атмосферное давление в природе и технике

Урок-путешествие по физике в 7 классе

«Атмосферное давление в природе и технике»

Цели:

• знакомство с примерами проявления атмосферного давления в природе и технике;

• воспитание познавательного интереса, потребности объяснять непонятные явления;

• углубление знаний об атмосферном давлении, развитие практических навыков, логического мышления;

• знакомство с профессиями.

Оборудование: насос, колба с пробкой, шланг, спички, два стакана, тарелка, газета, пуговица или монета, медицинские банки, пипетка, шприц, ливер, поилка для цыплят, мыльница на присосках, игрушечный пистолет с пулей-присоской, капроновая крышка для банки для консервирования, «соломинка», опрыскиватель, плакат из кабинета биологии «Скелет человека», плакат «Подъём затонувших судов», костюмы, подготовленные учащимися соответственно «своей профессии», аквариум, маленькая кукла из киндер-сюрприза и «скорлупа» от него, «карта» путешествия, на которой отмечены станции.

Межпредметные связи: биология, технология.

Учащимся заранее даются задания – каждому нужно рассказать и показать, как в той или иной профессии применяется атмосферное давление.

I.Организационный момент.

Сегодня мы пустимся в путешествие. В путешествие по профессиям, в которых применяется атмосферное давление. Карта путешествия у нас на доске. Мы посетим 17 станций. А первая станция – пивоварная. Но пиво здесь вовсе не при чём. В чём дело – узнаем у самого пивовара. Это сам Отто фон Герике.

II.Путешествие.

1-я станция «Пивоварная». Пивовар (в белом колпаке): Жил-был пивовар, варил пиво. А в свободное время занимался исследованиями и изобретательством. Однажды изобрёл барометр – прибор для измерения атмосферного давления. Но до этого на улицах города Магдебурга, бургомистром которого его избрали, производил различные «чудачества», публичные эксперименты и однажды открыл существование атмосферного давления. Этот опыт вошёл в историю под названием опыта с «магдебургскими полушариями». Отлили 2 прочные полусферы. Положили между ними прокладку, откачали из получившейся сферы воздух и тянули половинки в разные стороны по 8 лошадей. Они не могли их разорвать. А когда воздух из сферы выпускали, то половинки разваливались сами собой.

Этот опыт в миниатюре мы повторим. Вместо полусфер будет 2 стакана, между которыми проложим бумажные кольца, смоченные водой. Чтобы выгнать изнутри воздух, дадим погореть внутри одного стакана свече. Затем стаканы соединим. Теперь нижний можно не держать рукой, он не упадёт, т.к. будет удерживаться атмосферным давлением.

2-я станция «Лаборантская». Лаборант демонстрирует ливер – это прибор для забора жидкости для анализа. Опускаем трубочку («соломинку») в сосуд с жидкостью, зажимаем пальцем верхнее отверстие и вынимаем трубочку. Жидкость из ливера не выливается, т.к. удерживается там атмосферным давлением.

3-я станция «Анатомическая». Анатом ведёт рассказ по плакату. Бедренные кости человека и животных удерживаются в тазобедренных суставах атмосферным давлением. Получается, что атмосферное давление помогает нам ходить. Оно и дышать нам помогает. При расширении мышцами грудной клетки воздух туда вгоняется атмосферным давлением. А при выдохе происходит всё наоборот: объём лёгких уменьшается, и воздух из грудной клетки выходит.

4-я станция «Биологическая». Биолог: есть пауки, ведущие водный образ жизни. Т.е. они живут в воде, а дышат при этом воздухом. Вы спросите: «Как они это делают?» А вот как.

Сначала паук под водой между веточками натягивает очень плотную, похожую на ткань, паутину. На это он тратит часа 2.Затем он выныривает на поверхность и снова погружается в воду. Всё его тело покрывается воздушными пузырьками. Под паутиной паук эти пузырьки стряхивает лапками, и пузырьки поднимаются к «потолку». И снова паук поднимается за воздухом. Ещё через пару часов под паутиной возникает воздушный колокол. Это и есть дом паука. А воздух в этом доме очищается водными растениями.

Это изобретение паука применяли древние подводные мастера, чтобы производить работы на дне водоёма. Только колокол у них был из тяжёлого металл. Правда, на большой глубине эти колокола применять нельзя, т.к. там очень большое давление. Но и сейчас для постройки мостов они иногда используются. Их называют кессонами. А воздух для дыхания подаётся по шлангам.

А теперь посмотрим, как это происходит. Берём аквариум с водой. Кладём на воду «скорлупу» от киндер-сюрприза, ставим на «скорлупу» игрушку (маленькую и лёгкую, так, чтобы «скорлупа не потонула). Затем берём стакан, закрываем им «скорлупу» и погружаем в воду, на дно. Воды на дне будет совсем немного, так что игрушка останется сухой.

5-я станция» Кулинарная». Для заготовки продуктов на зиму используют капроновые крышки. Посередине эта крышка тоньше, чем по краям. Когда крышку закрывают, её нагревают и надавливают на середину. Она прогибается, при этом часть воздуха из-под крышки выходит, крышка втягивается в банку. Т.к. давление теперь в банке меньше атмосферного, то крышка герметично закрывается.

6-я станция «Океанологическая». Океанолог: при исследовании морских глубин большое значение имеет дыхание. А откуда взяться воздуху на дне морском? Эту задачу решил известный французский учёный Жак Ив Кусто и его земляк Ганьян. Они в начале 40-х годов ХХ века изобрели акваланг – аппарат для дыхания под водой. Однако в нём нельзя погружаться более чем на 100м, т.к. опасно высокое давление.

7-я станция «Магазин». Продавец демонстрирует действие присосок. В магазине можно приобрести мыльницы, которые крепятся к любой гладкой поверхности присосками. Надавливанием на присоску, мы выгоняем из-под неё воздух. Снаружи давление оказывается больше, чем под присоской, и мыльница не падает, её прижимает атмосферным давлением. То же самое происходит, когда стреляем из игрушечного пистолета или лука с присосками.

8-я станция «Спасательная». Спасатель рассказывает по плакату. Иногда приходится поднимать со дна моря затонувшие корабли. Для этого используют понтоны – железные бочки или надувные баллоны, которые опускают на дно и привязывают к кораблю. Если это бочки, то они наполнены водой, которую затем выгоняют воздухом. Если это баллоны, то, пустые вначале, их затем накачивают воздухом. Корабль всплывает из-за увеличения подъёмной силы, т.к. общая плотность корабля с понтонами сильно уменьшается. Так, например, в 1916 г. ледокол «Садко», наткнувшись на подводный камень, получил пробоину и затонул. В 1933 г. (через 17 лет) было решено его поднять. Под корпусом промыли в грунте 12 туннелей, в которые протянули полотенца – толстые стальные полосы. Для подъёма использовали 12 огромных цистерн. Их заполнили водой, потопили, затем крепко привязали к кораблю. Стали компрессорами качать, бочки стали освобождаться от воды, и корабль пошёл вверх. Но победа далась нелегко. Четыре аварии произошло – вместо ожидаемого ледокола на поверхность вырывались понтоны и порванные, извивающиеся змеями шланги. Но, подняв судно со дна моря, удержать его на поверхности оказывается ещё труднее.

Вы знаете о трагической гибели субмарины «Курск». Так вот её буксировали в Мурманск не над водой, а под водой. Так было гораздо проще и легче.

9-я станция «Фермерская». Фермер демонстрирует поилку для птиц: Для водопоя птиц применяют специальные поилки, у которых сбоку есть выемка. Накрываем поилкой банку, быстро переворачиваем. В выемку вода сбегает в поилку. Когда воду из поилки пьют, она снова туда подтекает. В поилке вода удерживается атмосферным давлением.

10-я станция «Архитекторская». Фермер демонстрирует действие фонтана. Хорошим украшением улиц являются фонтаны. Маленький фонтанчик можем устроить и мы. Если из колбы откачать воздух и подвести в колбу воду, то в колбе будет недолгое время бить фонтан – это атмосферное давление заставляет воду всасываться в колбу, т.к. в ней давление меньше атмосферного.

11-я станция «Медицинская». Врач рассказывает и одновременно показывает: Пипетка служит для закапывания лекарства в глаз, ухо и нос. Сначала сжимаем резиновую часть, воздух выходит из неё. Затем опускаем пипетку в лекарство, отпускаем, объём увеличивается, давление в пипетке становится меньше атмосферного и пипетка наполняется. Шприц предназначен для осуществления инъекций (уколов). Набирают лекарство, отведя поршень, таким образом, уменьшая давление в шприце, поэтому в него втягивается лекарство. Банки ставят при простуде на область спины. Сначала надо смазать кожу чем-нибудь жирным, чтобы не было ожога. Затем в банку ненадолго вносят пламя. Воздух нагревается, расширяется и частично выходит. Затем быстро банку ставят на тело. Воздух в банке остывает, его давление уменьшается, и кожа втягивается в банку.

12-я станция «Цирковая». Фокусник показывает фокус: Нальём в тарелку немного воды. Бросим туда монетку. Как её достать, если ни руками, ни чем другим её доставать нельзя? Берём стакан, вносим в него горящую спичку, быстро переворачиваем стакан в тарелку. Накрываем платком и произносим заклинание. Снимаем платок и - монетка свободна от воды. Объясните фокус.

13-я станция «Рыболовная». Рыбак ведёт свой рассказ по рисунку. В 1504г. английский мореплаватель Мертир сообщил, что слышал от самого Колумба о рыбе–прилипале. Она так присасывается к акуле, что оторвать её просто невозможно. На этот живой крючок в Австралии до сих пор ловят акул и крупных рыб, а в Южной Америке – черепах. Есть и металлические «прилипалы» - вакуумные присоски, которые используют для подъёма грузов.

14-я станция «Садовая». Садовник демонстрирует действие опрыскивателя. Для освежения, орошения растений применяют опрыскиватели. Воду из них выгоняют атмосферным давлением. При помощи этого опрыскивателя можно бороться и с вредными насекомыми. А если растения высокие, например, деревья, то используют насосы, из которых жидкость может выпрыскиваться на высоту до 3-х метров.

15-я станция «Дорожная». Дорожник. (По рисункам в конце учебника). Сжатый воздух применяют в работе отбойных молотков. Сжатый воздух поступает по шлангу 1. Золотник 2 направляет его то в верхнюю, то в нижнюю часть цилиндра. Воздух давит на поршень 3 то с одной стороны, то с другой стороны, и это вызывает вибрацию молотка 4. Пика наносит удары и откалывает куски от грунта. Для аварийно остановки поезда применяют стоп-кран. Когда магистраль 1 заполнена воздухом, тормозные колодки 5 не касаются колёс 6. При открывании стоп-крана воздух из магистрали выпускается, давление в правой части цилиндра уменьшается, а из левой части воздуху не даёт выйти клапан 2. Поршень передвигается вправо, прижимая колодки к ободу колеса. Поезд начинает тормозить. При заполнении магистрали воздухом колодки от колёс отжимаются пружинами.

III. Подведение итогов. Учитель: Вот и закончилось наше путешествие. Мы узнали и увидели, как и где применяется атмосферное давление.

В заключение ещё немного об Отто фон Герике. Это был простой магдебургский пивовар, живший во времена разгорания тридцатилетней войны – первого, но, к сожалению, не последнего Европейского конфликта. Магдебург постоянно подвергался нападениям, набегам, после чего приходилось отстраивать город чуть не заново. Жители предложили избрать Герике бургомистром города. И высокое начальство откликнулось на просьбу жителей. Герике удалось уладить конфликт, и Магдебург стал жить спокойно. А дороги вымостили камнями. Герике продолжал в свободное время на улицах проводить свои опыты. Он изобрёл насос для откачивания воздуха. Он был инициатором открытия школы специально для детей, склонных к изобретательству. Бургомистром Герике был до глубокой старости и справлялся со своей должностью успешно. Да и когда подал в отставку, ещё долго давал советы и лез в общественные дела.

IV. Выставление оценок за сообщения и опыты.