Урок физики на тему "Атмосферное давление. Опыт Торричелли. Барометры"

Цели и задачи урока:

Воспитание гармонически развитой, компетентной личности, формирование положительной самооценки личности, путем развития интереса к предмету и вовлечение каждого учащегося в учебную деятельность. Перевести учащихся из объекта в субъект воспитания.

Развитие умения мыслить, всех видов памяти, умение выделять главное, развитие видения логических связей внутри предмета, умение использовать полученные знания на практике. Формирование единой физической картины мира.

Ввести понятие атмосферного давления и способы его изменения. Барометр - анероид. Изменение атмосферного давления в зависимости от высоты над уровнем моря.

Ход урока:

1. Организационный момент:

  а) цели урока;

  б) присутствующие.

2. Проверка домашнего задания.

Фронтальный опрос учащихся.

1. Приведите пример сообщающихся сосудов.

2. В сообщающиеся сосуд, имеющий три колена, налиты вода, масло, керосин. Как располагаются уровни жидкости?

3. В каких устройствах применяются сообщающиеся сосуды?

4. Устройство водопровода.

5. Устройство шлюза.

6. В сообщающихся сосудах имеются ртуть и вода (рис. 14). Высота столба воды 68 см. Какой высоты столб керосина следует налить в левое колено, чтобы высота столбов ртути в коленах сосуда была одинакова.

3. Объяснение нового материала.

Вам известно, что Землю окружает воздушная оболочка атмосфера (от греч. атмос - пар, воздух и сфера - шар).

Атмосфера состоит из нескольких слоев. Притягиваясь к Земле, ее верхние слои оказывают давление на нижние. Атмо­сферу составляют газы, а газы, согласно закону Паскаля, пере­дают давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают атмо­сферное давление.

Проведем следующий опыт. За­тянем воронку резиновой пленкой от воздушного шара и с помощью насоса откачаем воздух из воронки (рис. 115). При этом пленка втягивается внутрь. До откачивания воздуха из воронки на пленку с двух сторон действовало оди­наковое давление, поэтому она была плоской. После того как откачали воз­дух из воронки, давление в ней уменьшилось, и под воздействи­ем внешнего атмосферного давления пленка вогнулась внутрь.

Для проведения второго опыта возьмем стеклянную труб­ку, внутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Опустим поршень до соприкосновения с водой, затем поднимем его вверх (рис. 116). Вода начнет поднимать­ся. Происходит это потому, что атмосфера давит на поверхность воды. По закону Паскаля вода передает это давление в трубку снизу вверх. Так атмосферное давление поднимает воду вслед за поршнем.

Теперь рассмотрим опыт, проведенный в XVII в. итальянским ученым Э. Торричелли. Он заключается в следующем: стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного кон­ца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв другой конец трубки, ее переворачивают, опустив открытый конец в чашку со ртутью. Из трубки при этом выливается лишь неболь­шая часть ртути. В трубке же остается стол­бик ртути высотой 76 см (рис. 117).   

Торричелли, объясняя свой опыт, утверж­дал, что столбик удерживается атмосферным давлением. Именно ему впервые пришла эта мысль. Изменение атмосферного давления с изменением пого­ды впервые заметил также Э. Торричелли. Позже установка Торричелли стала использоваться для измерения атмосферного давления.

Атмосферное давление вычисляют по высоте ртутного столба. За единицу атмосферного давления принимают 1 миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст. ).

1 мм рт. ст. = 133, 3 Па = 1, 33 гПа.

Таким образом, атмосфера оказывает давление на все тела, в том числе и на нас с вами.

Попробуем вычислить силу, которую оказывает атмосфе­ра на наше тело. Известно, что нормальное атмосферное дав­ление равно 10⁵ Па.

Полученное значение силы 10⁵ Н соответствует силе тяже­сти тела массой 10 т. Однако мы выдерживаем действие такой силы, потому что, во - первых, эта сила распределена по всей площади нашего тела и, во - вторых, внутри нашего организма существует давление, уравновешивающее атмосферное.

Прибор, предназначенный для измерения атмосферного дав­ления, называют барометром (от греч. барос - тяжесть, метрео - измеряю).

Если к трубке со ртутью в опыте Э. Торричелли прикрепить вертикальную шкалу, то получим простейший ртутный баро­метр. Высота столба ртути в ртутном барометре приблизительно 1 м. Переносить такой барометр очень тяжело, неудобно, да и опасно, т. к. пары ртути ядовиты. Его нужно повесить или уста­новить вертикально.

Использование такого барометра на кораблях, самолетах и во многих других условиях, когда необходимо измерить давле­ние, неудобно. В таких случаях для измерения атмосферного давления используют барометр - анероид (от греч. анероид - безжидкостный). Барометр - анероид (рис. 118) состоит из метал­лической гофрированной коробочки 1, из которой выкачан воз­дух. Чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, ее крышку оттягивают пружиной 2. При изменении атмосферного давления изменяется объем гофрированной коробочки, вслед­ствие чего пружина растягивается или сжимается. Например, при увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и пружина растягивается. А при уменьшении давления крышка возвращается в исходное положение, а пружина, нао­борот, сжимается. Механизм рычагов 3 передает такое движе­ние пружины к указателю 4, который скользит вдоль шкалы прибора. Шкала 5 градуируется в мм рт. ст. , а иногда - в Па­скалях (103 Па).

Поскольку атмосферное давление связано с атмосферными явлениями, то по показаниям барометра можно осуществлять прогноз погоды.

4. Закрепление.

Сколько паскалей в 1 мм. рт. ст. ?

Сколько паскалей в 760 мм. рт. ст. ?

Ученик с помощью барометра определил, что атмосферное давление в его комнате равно 749 мм. рт. ст. . При сравнении этого результата с результатом, полученным при измерении вторым учеником, живущим несколькими этажами ниже, оказалось, что разность составляет 2 мм. рт. ст. . Каково показание барометра в квартире второго ученика?

5. Итог урока:

  а) оценки за урок,

  б) домашнее задание.

Урок

Оборудование:

1. доска, мел.

2. пояснительные рисунки.

3. интерактивная доска

Ход урока.

1. Организационный момент:

а) цели урока;

б) присутствующие.

2.Проверка домашнего задания.

Фронтальный опрос учащихся.

1. Приведите пример сообщающихся сосудов.

2. В сообщающиеся сосуд, имеющий три колена, налиты вода, масло, керосин. Как располагаются уровни жидкости?

3. В каких устройствах применяются сообщающиеся сосуды?

4. Устройство водопровода.

5. Устройство шлюза.

6. В сообщающихся сосудах имеются ртуть и вода (рис. 14). Высота столба воды 68 см. Какой высоты столб керосина следует налить в левое колено, чтобы высота столбов ртути в коленах сосуда была одинакова.

3. Объяснение нового материала.

Вам известно, что Землю окружает воздушная оболочка атмосфера (от греч. атмос - пар, воздух и сфера - шар).

Атмосфера состоит из нескольких слоев. Притягиваясь к Земле, ее верхние слои оказывают давление на нижние. Атмо­сферу составляют газы, а газы, согласно закону Паскаля, пере­дают давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают атмо­сферное давление.

Проведем следующий опыт. За­тянем воронку резиновой пленкой от воздушного шара и с помощью насоса откачаем воздух из воронки (рис. 115). При этом пленка втягивается внутрь. До откачивания воздуха из воронки на пленку с двух сторон действовало оди­наковое давление, поэтому она была плоской. После того как откачали воз­дух из воронки, давление в ней уменьшилось, и под воздействи­ем внешнего атмосферного давления пленка вогнулась внутрь.

Для проведения второго опыта возьмем стеклянную труб­ку, внутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Опустим поршень до соприкосновения с водой, затем поднимем его вверх (рис. 116). Вода начнет поднимать­ся. Происходит это потому, что атмосфера давит на поверхность воды. По закону Паскаля вода передает это давление в трубку снизу вверх. Так атмосферное давление поднимает воду вслед за поршнем.

Теперь рассмотрим опыт, проведенный в XVII в. итальянским ученым Э. Торричелли. Он заключается в следующем: стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного кон­ца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв другой конец трубки, ее переворачивают, опустив открытый конец в чашку со ртутью. Из трубки при этом выливается лишь неболь­шая часть ртути. В трубке же остается стол­бик ртути высотой 76 см (рис. 117).

Торричелли, объясняя свой опыт, утверж­дал, что столбик удерживается атмосферным давлением. Именно ему впервые пришла эта мысль. Изменение атмосферного давления с изменением пого­ды впервые заметил также Э. Торричелли. Позже установка Торричелли стала использоваться для измерения атмосферного давления.

Атмосферное давление вычисляют по высоте ртутного столба. За единицу атмосферного давления принимают 1 миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.).

1 мм рт. ст. = 133,3 Па = 1,33 гПа.

Таким образом, атмосфера оказывает давление на все тела, в том числе и на нас с вами.

Попробуем вычислить силу, которую оказывает атмосфе­ра на наше тело. Известно, что нормальное атмосферное дав­ление равно 10⁵ Па.

Полученное значение силы 10⁵ Н соответствует силе тяже­сти тела массой 10 т. Однако мы выдерживаем действие такой силы, потому что, во-первых, эта сила распределена по всей площади нашего тела и, во-вторых, внутри нашего организма существует давление, уравновешивающее атмосферное.

Прибор, предназначенный для измерения атмосферного дав­ления, называют барометром (от греч. барос - тяжесть, метрео - измеряю).

Если к трубке со ртутью в опыте Э. Торричелли прикрепить вертикальную шкалу, то получим простейший ртутный баро­метр. Высота столба ртути в ртутном барометре приблизительно 1 м. Переносить такой барометр очень тяжело, неудобно, да и опасно, т. к. пары ртути ядовиты. Его нужно повесить или уста­новить вертикально.

Использование такого барометра на кораблях, самолетах и во многих других условиях, когда необходимо измерить давле­ние, неудобно. В таких случаях для измерения атмосферного давления используют барометр-анероид (от греч. анероид - безжидкостный). Барометр-анероид (рис.118) состоит из метал­лической гофрированной коробочки 1, из которой выкачан воз­дух. Чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, ее крышку оттягивают пружиной 2. При изменении атмосферного давления изменяется объем гофрированной коробочки, вслед­ствие чего пружина растягивается или сжимается. Например, при увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и пружина растягивается. А при уменьшении давления крышка возвращается в исходное положение, а пружина, нао­борот, сжимается. Механизм рычагов 3 передает такое движе­ние пружины к указателю 4, который скользит вдоль шкалы прибора. Шкала 5 градуируется в мм рт. ст., а иногда - в Па­скалях (103 Па).

Поскольку атмосферное давление связано с атмосферными явлениями, то по показаниям барометра можно осуществлять прогноз погоды.

4.Закрепление.

1. Сколько паскалей в 1 мм.рт.ст.?

2. Сколько паскалей в 760 мм.рт.ст.?

3. Ученик с помощью барометра определил, что атмосферное давление в его комнате равно 749 мм.рт.ст.. При сравнении этого результата с результатом, полученным при измерении вторым учеником, живущим несколькими этажами ниже, оказалось, что разность составляет 2 мм.рт.ст.. Каково показание барометра в квартире второго ученика?

5. Итог урока:

а) оценки за урок,

б) домашнее задание.