Интеллектуально-развивающие игры в группе продленного дня

Тема урока: Барометр – анероид. Атмосферное давление на различных высотах. Манометры.

Цель урока: Узнать, как можно измерить атмосферное давление, не прибегая к использованию токсичной ртути, а также как это давление зависит от высоты над уровнем моря. Познакомиться с приборами, позволяющими непосредственно измерять, насколько давление газа в сосуде отличается от атмосферного давления.

Ход урока.

1. Повторение. Проверка домашнего задания.

1. Воздушной оболочкой Земли называют?

2. Прибор для измерения атмосферного давления называется?

3. Фамилия известного учёного, который был учителем Е. Торричелли. (Галилей)

4. Безжидкостный барометр (Анероид)

5. Единица измерения давления (Паскаль)

6. Учёный, который создал первый прибор для измерения атмосферного давления (Торричелли)

7. Отношение силы давления к площади? (давление)

8. Как можно определить массу воздуха? (формула)

9. Чему равен вес воздуха при температуре 0 градусов и объёмом 1м3?

10. Почему молекулы газов, входящие в состав атмосферы, не падают на Землю под действием силы тяжести?

11. Какая скорость потребовалась бы для молекул входящих в состав атмосферы, чтобы покинуть Землю?

12. Газовая оболочка, окружающая Землю? (атмосфера)

Проверка д/з. Задание 2 стр.131. Упр. 21 (1,4).

1. Изучение нового материала.

 Почему мы так говорим?

О длине или массе при­ня­то го­во­рить, что они боль­шие или ма­лень­кие, уве­ли­чи­ва­ют­ся или умень­ша­ют­ся. А об ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии го­во­рят, что оно вы­со­кое или низ­кое, по­вы­ша­ет­ся или по­ни­жа­ет­ся. Эта тра­ди­ция уста­но­ви­лась еще со вре­мен Эван­дже­ли­ста Тор­ри­чел­ли в 17 веке. Тогда ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние из­ме­ря­ли с по­мо­щью жид­кост­но­го ба­ро­мет­ра, где ос­нов­ную роль играл столб ртути, ко­то­рый, со­от­вет­ствен­но, по­вы­шал­ся или по­ни­жал­ся (см. рис. 1).

Рис. 1. Ртут­ный ба­ро­метр

Се­год­ня ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние при­ня­то из­ме­рять с по­мо­щью ба­ро­мет­ров-ане­ро­и­дов – без­жид­кост­ных ба­ро­мет­ров (см. рис. 2).

Рис. 2. Ба­ро­метр-ане­ро­ид

 Устройство барометра-анероида

Ос­но­ву ба­ро­мет­ра-ане­ро­и­да со­став­ля­ет гоф­ри­ро­ван­ная (вол­ни­стая) ме­тал­ли­че­ская ко­роб­ка А (см. рис. 3). Внут­ри ко­роб­ки воз­ду­ха нет, его от­ка­чи­ва­ют при из­го­тов­ле­нии ба­ро­мет­ра. Чтобы ко­роб­ку не рас­плю­щи­ло ат­мо­сфер­ным дав­ле­ни­ем, ее удер­жи­ва­ет упру­гая ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на, один конец ко­то­рой со­еди­нен с ос­но­ва­ни­ем ба­ро­мет­ра. Вто­рой конец упру­гой пла­сти­ны спе­ци­аль­ным ме­ха­низ­мом со­еди­нен со стрел­кой ба­ро­мет­ра В.

Рис. 3. Устрой­ство ба­ро­мет­ра-ане­ро­и­да

Если ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние будет из­ме­нять­ся, со­от­вет­ствен­но, будет из­ме­нять­ся и сила, сдав­ли­ва­ю­щая ме­тал­ли­че­скую ко­роб­ку. Тогда через пла­сти­ну и ме­ха­низм даже неболь­шое из­ме­не­ние тол­щи­ны ко­роб­ки вы­зо­вет за­мет­ное пе­ре­ме­ще­ние конца стрел­ки на фоне шкалы С.

 Зависимость атмосферного давления от высоты

Ба­ро­метр-ане­ро­ид – очень чув­стви­тель­ный при­бор. Его по­ка­за­ния из­ме­ня­ют­ся в за­ви­си­мо­сти от вы­со­ты над уров­нем моря. Из­ме­ре­ния по­ка­за­ли, что если вы­со­та неболь­шая (до 1 км), то уве­ли­че­ние вы­со­ты на 12 м при­во­дит к умень­ше­нию ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния на 1 мм рт. ст. Чем выше мы будем под­ни­мать­ся над уров­нем моря, тем ниже будет ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние. Даже если с ба­ро­мет­ром в руках под­нять­ся на лифте с пер­во­го этажа на по­след­ний этаж мно­го­этаж­но­го дома, ба­ро­метр-ане­ро­ид за­фик­си­ру­ет умень­ше­ние ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния.

Из­ме­ряя ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние, можно опре­де­лить вы­со­ту, на ко­то­рой на­хо­дит­ся ба­ро­метр (см. рис. 4). При­бо­ры, ра­бо­та­ю­щие на этом прин­ци­пе, на­зы­ва­ют­ся аль­ти­мет­ра­ми. Они ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в авиа­ции.

Рис. 4. Опре­де­ле­ние вы­со­ты по ат­мо­сфер­но­му дав­ле­нию

В ясную по­го­ду на уровне моря ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние со­став­ля­ет 760 мм рт. ст. или 760∙133,3 Па = 101,3 кПа. Это так на­зы­ва­е­мое нор­маль­ное ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние.

 Манометры

Часто бы­ва­ет необ­хо­ди­мо знать не ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние, а так на­зы­ва­е­мое от­но­си­тель­ное дав­ле­ние. Это раз­ни­ца между ат­мо­сфер­ным дав­ле­ни­ем и дав­ле­ни­ем в ка­ком-ли­бо со­су­де. Для этого при­ме­ня­ют при­бо­ры, ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся ма­но­мет­ра­ми.

Рас­смот­рим устрой­ство жид­кост­но­го ма­но­мет­ра. Его ос­но­ву со­став­ля­ет стек­лян­ная U-об­раз­ная труб­ка, за­пол­нен­ная жид­ко­стью (обыч­но водой). Пра­вое ко­ле­но со­об­ща­ет­ся с ат­мо­сфе­рой. При по­мо­щи шлан­га к ма­но­мет­ру при­со­еди­нен сосуд, ко­то­рый в на­ча­ле опыта тоже со­об­ща­ет­ся с ат­мо­сфе­рой. При этом уров­ни воды в ма­но­мет­ре на­хо­дят­ся у от­мет­ки 0 см. Затем, от­ка­чи­вая на­со­сом воз­дух, мы умень­ша­ем его дав­ле­ние в со­су­де. При этом вода в ма­но­мет­ре сме­ща­ет­ся влево, и по раз­ни­це уров­ней воды в ко­ле­нах ма­но­мет­ра можно су­дить о том, на­сколь­ко дав­ле­ние в левом ко­лене (дав­ле­ние воз­ду­ха в со­су­де) мень­ше, чем ат­мо­сфер­ное. На­при­мер, на рис. 5 раз­ни­ца уров­ней воды в ко­ле­нах со­став­ля­ет 40 см. Можно ска­зать, что дав­ле­ние в со­су­де мень­ше ат­мо­сфер­но­го на 40 сан­ти­мет­ров во­дя­но­го стол­ба (см вод. ст.)

Рис. 5. Жид­кост­ный ма­но­метр

Пе­ре­ве­дем 40 см вод. ст. в пас­ка­ли с по­мо­щью из­вест­ной фор­му­лы для рас­че­та дав­ле­ния на дно и стен­ки со­су­да:

При­ме­не­ние жид­кост­ных ма­но­мет­ров не все­гда удоб­но. Для по­лу­че­ния дав­ле­ния необ­хо­ди­мо пе­ре­во­дить сан­ти­мет­ры вод­но­го стол­ба в пас­ка­ли, жид­кост­ные ма­но­мет­ры не могут ра­бо­тать в усло­ви­ях тряс­ки (на­при­мер, на транс­пор­те). По­это­му на прак­ти­ке ши­ро­кое при­ме­не­ние по­лу­чи­ли так на­зы­ва­е­мые де­фор­ма­ци­он­ные ме­тал­ли­че­ские ма­но­мет­ры, на шкале ко­то­рых сразу по­ка­за­ны зна­че­ния дав­ле­ния в пас­ка­лях (точ­нее, стро­го го­во­ря, пре­вы­ше­ние дав­ле­ния над ат­мо­сфер­ным).

В ос­но­ве ра­бо­ты ме­тал­ли­че­ско­го де­фор­ма­ци­он­но­го ма­но­мет­ра лежит, как сле­ду­ет из на­зва­ния, де­фор­ма­ция ме­тал­ли­че­ской ду­го­об­раз­ной труб­ки. Внут­ри труб­ки со­дер­жит­ся газ, дав­ле­ние ко­то­ро­го необ­хо­ди­мо из­ме­рить. При по­мо­щи двух тяг дви­же­ние труб­ки пе­ре­да­ет­ся стрел­ке (см. рис. 6), ко­то­рая вра­ща­ет­ся на оси. Конец стрел­ки пе­ре­дви­га­ет­ся по шкале. Труб­ка, стрел­ка, шкала по­ме­ще­ны внутрь кор­пу­са, за­кры­то­го стек­лом.

При уве­ли­че­нии дав­ле­ния газа внут­ри труб­ки она немно­го рас­прям­ля­ет­ся, ее концы уда­ля­ют­ся друг от друга, и это дви­же­ние тя­га­ми пе­ре­да­ет­ся стрел­ке, конец ко­то­рой сме­ща­ет­ся впра­во по шкале. При умень­ше­нии дав­ле­ния стрел­ка сме­стит­ся в об­рат­ном на­прав­ле­нии под дей­стви­ем сил упру­го­сти в труб­ке.

Рис. 6. Ме­тал­ли­че­ский ма­но­метр

1. Закрепление изученного материала.

 1. Какие два вида барометров вы знаете?

2. Как устроен барометр-анероид?

3. Как изменяется давление атмосферы при увеличении высоты над Землей? Почему?

4. Каким образом можно определить высоту полета самолета? Как называется служащий для этого прибор?

5. Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме над землей увеличивается в объеме?

1. Итог урока.

В за­клю­че­ние необ­хо­ди­мо еще раз об­ра­тить вни­ма­ние на то, что ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние из­ме­ря­ют с по­мо­щью ба­ро­мет­ров-ане­ро­и­дов. А дав­ле­ние, ко­то­рое боль­ше или мень­ше ат­мо­сфер­но­го, из­ме­ря­ют с по­мо­щью ма­но­мет­ров той или иной кон­струк­ции.

Домашнее задание. §45,46,47. Упр. 22 стр.134. Упр. 23 стр.136.

3