Урок по теме"Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли"

Урок по теме"Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли"

window. google_render_ad(); Цели урока: расширить представления о значении атмосферного давления, показать важность его измерения, изучить устройство и принцип действия первого барометра; продолжить формирование умений выделять физические явления, описывать их физическими величинами, планировать, проводить эксперимент; способствовать развитию умения связывать явления природы с физическими законами.

Тип урока: Знакомство с новым материалом.

Оборудование: интерактивная доска, презентация в программе Microsoft Office Power Point; плакат “Опыт Торричелли”; CD-диск: Репетитор: Физика 7.

Приборы: пипетка, медицинский шприц, вешалка-присоска, медицинская банка, ливер, автопоилка для птиц, спички, тонкостенные стаканы– 2, свеча, кольцо из газетной бумаги.

Демонстрации:

·  принцип действия приборов: пипетки, медицинского шприца, вешалки-присоски, медицинской банки, ливера, автопоилки.

·  видеосюжет: “Опыт Торричелли”;

·  анимация «Моделирование процесса подъёма жидкости поршнем, задавая плотность жидкости»

Ход урока.

I. Проверка знаний.

1.На предыдущем уроке мы вели разговор об атмосферном давлении.

Что мы называем атмосферой? Из чего она состоит? Вспомните, по каким причинам существует атмосфера?

Молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли, притягиваются к Земле.

Молекулы газов удерживаются у поверхности Земли потому, что движутся непрерывно и беспорядочно.

Чтобы покинуть Землю, преодолев ее притяжение, молекулы должны иметь скорость не меньше 11 км/с. Скорость молекул газов атмосферы значительно меньше. Поэтому большинство их и “привязано” к Земле силой тяжести и лишь ничтожно малое число молекул улетает в космическое пространство.

Вследствие чего создаётся атмосферное давление?

Атмосферное давление существует, т. к. на земную поверхность и тела, находящиеся на ней, действует давление всей толщи воздуха, которое оказывает атмосфера

2. Задание. На прошлом уроке убедились, что работа многих приборов основана на атмосферном давлении. Объясните назначение и принцип действия предложенных вам приборов. Продемонстрируйте приборы в действии.

1 обучающийся: пипетка, вешалка-присоска;

2 обучающийся: медицинский шприц, медицинская банка;

3 обучающийся: ливер, автоматическая поилка для птиц.

II. Изучение нового материала.

Все опыты, проделанные нами на прошлом уроке и сегодня, объясняются действием атмосферного давления.

Необходимо научиться определять величину атмосферного давления.

- Можно ли вычислить атмосферное давление по формуле p=ρgh?

Слайд1: Вычислить атмосферное давление точно невозможно, так как плотность атмосферы убывает с высотой (неодинакова) и неизвестна высота атмосферы (нет конкретных границ протяженности атмосферы).

Атмосферное давление можно измерить. Но как?

Слайд2: Сегодня на уроке вы узнаете, как научились измерять атмосферное давление. Запишите тему урока: “Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли”.

Слайд3: Цели урока:

·  расширить представления о значении атмосферного давления, показать важность его измерения,

·  познакомить с методом измерения атмосферного давления. раскрыть физическую сущность опыта Торричелли ;

·  изучить устройство и принцип действия первого барометра;.

·  продолжить формирование умений выделять физические явления, описывать их физическими величинами, планировать, проводить эксперимент.

Слайд 4: Впервые атмосферное давление было измерено итальянским ученым, математиком и физиком Эванджелисто Торричелли. Он взял стеклянную трубку длиной 1 метр, запаянную с одного конца, наполнил ее полностью ртутью и перевернул, опустив открытый конец в чашку со ртутью. К удивлению окружающих, из трубки вылилась лишь не большая часть ртути. В трубке остался столбик ртути высотой 76 см (760 мм). Торричелли утверждал, что столбик удерживается атмосферным давлением. Именно ему впервые пришла эта мысль. Сейчас рассмотрим механизм опыта Торричелли.

Слайд 5: Видеосюжет «Опыт Торричелли».

Слайд 6: Вопросы после просмотра видеосюжета по плакату «Опыт Торричелли»:

Почему ртуть выливалась из трубки? Давление ртути в трубке высотой 1 метр было больше атмосферного давления. Почему вылилась не вся ртуть? Мешает атмосферное давление. Столбик ртути давит сверху вниз и атмосфера давит на ртуть в чашке сверху, но по закону Паскаля это давление передаётся по всем направлениям, т. е. вверх. Почему ртуть прекратила выливаться из трубки? Ртуть перестанет выливаться из трубки, если давление столба ртути в трубке сравняется с атмосферным давлением на поверхности ртути в чашке. Следовательно, атмосфера оказывает такое же давление, как столбик ртути высотой 760 мм.

4.  Как вычислить давление ртути в трубке, а, следовательно, и давление атмосферное? Чтобы вычислить давление столба ртути, надо воспользоваться формулой для расчёта давления жидкости.

5.  Какой вывод можно сделать из опытов Торричелли? Рассчитать давление ртути в трубке - означает рассчитать величину атмосферного давления.

Слайд7: ратм =рртути

Если высота ртути в трубке, например равна 750 мм, значит, и воздух производит такое же давление.

Слайд 8: Так появилась единица атмосферного давления – 1 мм. рт. ст.

Записи на доске:

ратм = рж = ρжgh = 13600кг/м3 · 9,8 Н/кг · 0,001м = 133,3 Па

Связь единиц измерения атмосферного давления: 1 мм.рт. ст. = 133,3 Па.

Слайд9 : Нормальным атмосферным давлением принято считать ро = 760 мм. рт. ст..

Следовательно, чтобы измерить атмосферное давление нужно сравнить его с давлением, производимым столбиком ртути определённой высоты. Учёный Торричелли заметил, что высота столбика ртути изменяется. Т. е. изменение атмосферного давления зависит от изменения погоды (ясно, пасмурно).

р>ро – высокое атмосферное давление (холодно или жарко, без осадков);

р< ро – низкое атмосферное давление (облачно, осадки).

Слайд10: Если к трубке с ртутью прикрепить измерительную шкалу, то мы получим прибор для измерения атмосферного давления – барометр жидкостный.

Барометр = барос– (тяжесть) + метрео– (измеряю)

- Чему равно атмосферное давление (нормальное) в паскалях?

Записи на доске и в тетрадях:

Дано: СИ Решение:

ρж = 13600кг/м3 ро = ρжgh

h = 760мм 0,76 м ро = 13600кг/м3 · 9,8 Н/кг · 0,76м = 101300 Па≈105 Па

g =9,8 Н/кг

ро = ? … Па Ответ: ро ≈ 105 Па

Слайд 11: Нормальное атмосферное давление 760 мм. рт. ст. = 101 300 Па = 105 Па

Велико ли это давление?

105Па = 100000 Н/м2, следовательно сила давления на площадь S=1м2 будет составлять – 100000Н, т. е. на нас атмосфера оказывает такое же давление, как и груз массой 10 тонн..

- Почему мы не ощущаем такого большого давления?

Внутри нашего тела действует такое же давление в жидкости, которая заполняет все его клетки.

Опыт: Магдебургские тарелки.

Слайд 12: В 1654 г. бургомистром г. Магдебурга Отто фон Герике для доказательства существования атмосферного давления был задуман и проведён такой опыт. С помощью изобретённого им воздушного насоса Герике выкачал почти весь воздух, содержавшийся в плотно сложённых медных полушариях, имевших диаметр около метра. Для того чтобы оторвать полушария одно от другого, в каждое из них пришлось запрячь по восьми сильных лошадей. Шестнадцать лошадей должны были напрячь все свои силы для того, чтобы преодолеть давление воздуха на внешние стороны полушария.. Этим наглядным опытом Отто Герике убедительно показал, что воздух также представляет собой вещество, которое способно оказывать мощное давление.

Слайд 13: Проделаем похожий опыт со стаканами. Возьмём два стакана. Поставим зажженный огарок свечи в один из стаканов. Вырежем из нескольких слоёв газетной бумагикольцо диаметром немного больше, чем внешний край стакана. Смочив бумагу водой, положим на верхний край первого стакана.

Осторожно (медленно) поставим на эту прокладку перевёрнутый второй стакан и прижмём его к бумаге. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись рукой за верхний стакан, поднимем его. Мы увидим, что нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним.

Почему это произошло?

Огонь нагрел воздух, содержащийся в нижнем стакане, а, как мы уже знаем, нагретый воздух расширяется и становится легче, поэтому часть его вышла из стакана. Значит, когда оба стакана были плотно придавлены один к другому, в них было меньше воздуха, чем до начала опыта. Свеча потухла, как только был израсходован весь содержащийся в стаканах кислород.

После того как оставшиеся внутри стакана газы остыли, там возникло разряжённое пространство, а атмосферное давление снаружи осталось неизменным, поэтому оно плотно придавило стаканы один к другому, и когда мы подняли верхний из них, то и нижний поднялся вместе с ним.

III. Закрепление изученного: (Слайд 14)

1. Слайд 15.: Подумай и ответь!

·  Зачем в опыте Торричелли трубка запаяна с одного конца?

·  Изменится ли результат, если трубку наклонить?

·  Можно ли взять трубку для опыта длиной менее или более 1 м?

·  Почему взята ртуть, а не другая жидкость?

·  Можно ли использовать трубки другой формы?

2. Слайд 16: Почему высота столбов в жидкостных барометрах различна?

Анимация «Моделирование процесса подъёма жидкости поршнем, задавая плотность жидкости».

3. Слайд 17: Выразите в Паскалях давление:

740 мм рт. ст.=

780 мм рт. ст.=

4. Слайд 18: Задача:

Определить, с какой силой атмосфера сжимает полушария в опыте Отто Герике, когда из них частично выкачивается воздух. Общая площадь поверхности полушарий 0,28 м². , а атмосферное давление 760 мм рт. ст. С какой силой тянут лошади в разные стороны?

IV. Домашнее задание. § 42, упр. 27 (1,2)(3,5 устно). Слайд 19.

V. Итог урока:

Сегодня мы с вами говорили об измерении атмосферного давления.

Почему атмосферное давление нельзя рассчитывать по формуле гидростатического давления? В чем заключается идея Торричелли по измерению атмосферного давления? Как практически измерить атмосферное давление? Каковы единицы атмосферного давления? Чему равно нормальное атмосферное давление?

Достигли ли мы цели урока?

Большое спасибо за урок. Слайд 20.

Приложение1

Карточки-подсказки

1.  Пипетка – это прибор для ___________. Принцип действия основан на ___________. Опускаем ___________. Надавливаем на ___________. При этом ___________. Под действием избыточного ___________, если ___________. Жидкость из пипетки не вытекает, ___________. Необходимо ___________ , тогда жидкость станет вытекать из пипетки.

2.  Вешалка-присоска. Принцип действия основан на ___________. Прикладываем вешалку к гладкой поверхности, слегка ___________, этим самым ___________. Давление под присоской станет ___________. Под действием ___________.

3.  Медицинский шприц – это прибор для ___________. Принцип ___________. Поршень ___________ располагаем ___________. Опускаем шприц ___________. При перемещении поршня ___________. При перемещении поршня к основанию шприца давление ___________.

4.  Медицинская банка предназначена ___________. Принцип действия ___________. При внесении внутрь банки зажженной ваты ___________, и давление будет ___________, чем атмосферное. Поэтому ___________«прилипает» ___________, вызывая его легкое вздутие. Так как давление в кровеносных сосудах ___________ чем ___________, кровь начинает поступать ___________. Кровообращение улучшается.

5.  Ливер – предназначен ___________. Принцип действия основан на ___________. Ливер опускают ___________, закрывают ___________, вынимают ___________. Жидкость при этом не выливается ___________, чем ___________. Открываем ___________и ___________, потому что ___________.

6.  Автопоилка для птиц. Принцип действия ___________. Состоит из ___________. Вода при этом ___________потому, что ___________. Если уровень воды в корытце ___________и горлышко выйдет из воды, ___________, потому что ___________.