Открытый

урок

по

физике

в

7-

м

классе

«

Измерение

атмосферного

давления

.

Опыт

Торричелли

»

Зайнуллин Ильдар Ягудович, учитель физики

Филиал МОБУ СОШ с. Прибельский ООШ д. Старошареево

Кармаскалинский район Республика Башкортостан

Тема:
Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.
Цель урока:
Образовательная
:
Раскрыть физическое содержание опыта Торричелли. Изучить устройство прибора для измерения атмосферного давления- ртутного барометра . Развивающая: Продолжить формирование умений выделять физические явления, описывать их физическими величинами. Воспитательная: Воспитать необходимость заботиться о чистоте воздуха, изучать и соблюдать правила охраны природы
Основные знания и умения
: Знать значение нормального атмосферного давления. Уметь переводить давление из мм. рт. ст в систему СИ.
Демонстрации:
магдебургские полушария (фильм), работа шприца и пипетки; удерживание тетрадным листом воды в перевернутом стакане; насос Камовского, пластиковая бутылка, стакан с подкрашенной водой, сваренное вкрутую яйцо, бутылка стеклянная, монета, тарелка, стакан, спички. Ход урока
I.Организационный момент

II. Актуализация знаний
– Что называется атмосферой ? ( Атмосфера – воздушная оболочка Земли ) – Что называется атмосферным давлением ? ( Атмосферное давление – давление атмосферы или воздушной оболочки Земли ) – Почему молекулы газов , входящих в состав атмосферы , двигаясь во все стороны , не покидают Землю ? ( На молекулы воздуха действует сила тяжести . Чтобы выйти за пределы притяжения Земли , необходимо развить очень большую скорость – 11,2 км / с . Скорость большинства молекул значительно меньше )
Рассмотрим сейчас таблицу «Верные и неверные утверждения» (слайд c таблицей) Атмосфера – это воздушный океан, на дне которого мы живём + Граница атмосферы находится на высоте 1800 км - С глубиной давление жидкости и газа увеличивается + Слой атмосферы, прилегающей к Земле наименее плотный - Разгадываем ещё кроссворд (слайд с кроссвордом)
Вопросы к кроссворду
1. Какого химического элемента 21% в воздухе. 2. Основной газ в составе атмосферы. 3. Газовая оболочка, окружающая Землю. 4. Как, с греческого языка переводится слово шар. 5. Что действует на молекулы газов, образующих атмосферу, не улетающих в космическое пространство? 6. Что создаётся ударами беспорядочно движущихся молекул. 7. Физическая характеристика газа, пара. 8. Прибор для обнаружения атмосферного давления. 9. Что происходит с плотностью воздуха, если мы поднимаемся в горы? 1 К И С Л О Р О Д 2 А З О Т 3 А Т М О С Ф Е Р А 4С Ф Е Р А 5 П Р И Т Я Ж Е Н И Е 6Д А В Л Е Н И Е 7П Л О Т Н О С Т Ь 8 Л И В Е Р 9 У М Е Н Ь Ш А Е Т С Я Вывод: Получилось слово ИЗМЕРЕНИЕ.
На прошлом уроке мы с вами узнали, что такое атмосфера и атмосферное давление, а тема сегодняшнего урока «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли» По телевидению или радио мы часто слышим , что атмосферное давление равно , например , 760 мм рт . ст . ( читается : семистам шестидесяти миллиметрам ртутного столба ). Это число бывает и другим – больше или меньше . Что оно означает ? И каким способом посчитано ? Может быть атмосферное давление можно рассчитать по формуле (
p=

ρ

gh)
? Но для этого мы должны знать плотность и высоту атмосферы . Плотность воздуха с высотой меняется , да и высота неизвестна : у атмосферы нет резкой границы . Значит . воспользоваться формулой мы не можем … Каким же образом рассчитывают атмосферное давление ? Сегодня мы это узнаем . Изучим кто и как впервые измерил атмосферное давление ; почему это давление измеряют в мм . рт . ст . и как называется прибор для измерения атмосферного давления
(1-2

слайды

)
Прежде чем начать наш сегодняшний разговор , проделаем небольшой эксперимент ( Демонстрация принципа действия шприца ) Если поднимать поршень шприца , за ним будет подниматься вода . Почему ? Объяснение явление ( слайд 3)( т . к . между поршнем и водой образуется безвоздушное пространство , в которое под давлением наружного воздуха поднимается вода ) Первым измерил атмосферное давление ученик Г. Галилея Эванджелиста Торричелли (слайд 4) (Историческая справка по биографии Торричелли)
Историческая

справка

. (

слайд

)
Эванджелиста Торричелли родился 15 октября 1608 г . в небольшом итальянском городе Фаэнца в небогатой семье . Воспитание получил у дяди , бенедиктинского монаха . Дальнейшая жизнь в Риме и общение с известным математиком ( учеником Галилея ) Кастелли способствовали развитию таланта Торричелли . Большинство трудов ученого по большей части оставались неопубликованными . Торричелли является одним из создателей жидкостного термометра . Но наиболее известным экспериментальным исследованием Торричелли являются его опыты с ртутью , доказавшие существование атмосферного давления . Заслугой ученого является то , что он решил перейти к жидкости , обладающей большей
плотностью , чем вода , – к ртути . Это позволило сделать опыты относительно легко воспроизводимыми . Однако не следует думать , что в середине XVII в . постановка и воспроизведение опытов Торричелли были простым делом . В те времена было довольно трудно изготовить необходимые стеклянные трубки , о чем свидетельствуют неудачи некоторых ученых в постановке аналогичных опытов независимо от Торричелли . С помощью простого опыта – стеклянная трубка длиной 1 м, запаянного с одного конца, ртуть – Торричелли предложил измерить атмосферное давление. Предложенный им опыт был осуществлён в 1643 году учеником Галилея В. Вивиани. Давайте посмотрим как. (Фильм)
линейка
Опыт Торричелли состоит в следующем
(

слайд

5
): стеклянную трубку длиной около 1 м , запаянную с одного конца , наполняют ртутью . Затем , плотно закрыв другой конец трубки , ее переворачивают , опускают в чашку с ртутью и под ртутью открывают конец трубки . Ртуть из трубки начинает выливаться , но не вся ! Высота столба ртути , оставшейся в трубке , равна примерно 760 мм . Эта высота не зависит ни от длины трубки , ни от глубины ее погружения . Над ртутью в трубке воздуха нет , там безвоздушное пространство . Торричелли , предложивший описанный выше опыт , дал и его объяснение
(

слайд

6)
Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке
(

слайд

7)
Ртуть находится в равновесии . Значит , давление в трубке равно атмосферному давлению . Если бы оно было больше атмосферного ,
то ртуть выливалась бы из трубки в чашку , а если меньше , то поднималась бы в трубке вверх . Как из трубки с ртутью получить прибор ? (
слайд

7)
Прикрепим к трубке Торричелли вертикальную шкалу и получаем простейший прибор для измерения атмосферного давления - ртутный барометр ( от греч . барос – тяжесть , метрео – измеряю ).. Этим прибором измеряют давление в мм рт . ст .
(

слайд

8)

Вывод

:

давление



атмосферы



можно



измерить



высотой



ртутного



столба

.
Так появилась единица атмосферного давления — 1 мм рт . ст . Определим связь между единицами давления — паскалем и миллиметром ртутного столба : р = gph р = 9,8 Н / кг • 13 600 кг / м 3 • 0,001 м = 133,3 Па , 1 мм рт . ст . = 133,3 Па . Нормальным атмосферным давлением принято считать 760 мм рт . ст .: р = gph р = 9,8 Н / кг • 13 600 кг / м 3 • 0,76 м = 101 300 Па = 101,3 кПа . 760 мм рт . ст .= 101,3 кПа =100 кПа Ежедневно наблюдая за высотой ртутного столба в трубке
(

слайд

9
), Торричелли обнаружил , что его высота меняется , т . е . атмосферное давление непостоянно , оно может увеличиваться и уменьшаться . Торричелли заметил также , что изменения атмосферного давления связаны с изменением погоды . В народе говорят : « К плохой погоде давление падает , а к хорошей – поднимается » А также , изменение высоты на каждые
12

метров
ведет к изменению давления
на

1

мм

.

рт

.

ст

.
Измерения показывают , что атмосферное давление в местностях , лежащих на уровне мирового океана , в среднем около 760 мм рт . ст . В 1652 году Отто фон Герике пришёл к выводу о существовании атмосферного давления .
( Историческая справка по биографии Герике ) ( слайд )
Герик откачивал воздух из тонкостенного металлического шара . Мы можем его опыт проверить на пластиковой бутылке : Опыт : Оборудование : пластиковая бутылка , насос Комовского . Откачиваем воздух из бутылки , бутылка сплющивается . Вопрос классу : ПОЧЕМУ ?
Вывод



опыта

:
расплющивание происходит под действием давления окружающего воздуха . В 1654 году Герике , спустя 11 лет после открытия Торричелли , действие атмосферного давления произвёл опыт с « магдебургскими полушариями » ( слайды 10-11) Два медных полушария были соединены кольцевой прокладкой . Через кран , приделанный к одному из полушарий , из составленного шара был выкачан воздух , после чего полушария невозможно было разнять . Сохранилось подробное описание опыта Герике . Чтобы разъединить полушария , Герике приказал запрячь две восьмерки лошадей . К упряжи шли канаты , продетые через кольца , прикрепленные к полушариям . Лошади оказались не в силах разъединить полушария .
Силы восьми лошадей ( именно восьми , а не шестнадцати , так как вторая восьмерка , запряженная для пущего эффекта , могла быть заменена крюком , вбитым в стену , с сохранением той же силы , действующей на полушария ) было недостаточно для разрыва магдебургских полушарий . Посмотрим фильм « Магдебургские полушария ».
Любопытно

,
что « магдебургские полушария » имеются у каждого человека : головки бедренных костей удерживаются в тазовом суставе атмосферным давлением .
Атмосферное

давление

в

живой

природе

(

слайд

12)
Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам , в которых создается разрежение , и атмосферное давление удерживает присоску на стекле . Рыбы - прилипалы имеют присасывающую поверхность , состоящую из ряда складок , образующих глубокие « карманы ». При попытке оторвать присоску от поверхности , к которой она прилипла , глубина карманов увеличивается , давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску . Слон использует атмосферное давление всякий раз , когда хочет пить . Шея у него короткая , и он не может нагнуть голову в воду , а опускает только хобот и втягивает воздух . Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой , тогда слон изгибает его и выливает воду в рот . Еще в древней цивилизации были известны всасывающие насосы . С их помощью можно было поднять воду на значительную высоту , т . к . вода послушно следовала за поршнем такого насоса . Древние философы задумывались о причинах этого и пришли к следующему заключению : вода следует за поршнем потому , что природа боится пустоты , поэтому - то между поршнем и водой не остается свободного пространства . Рассказывают , что один мастер построил для садов герцога Тосканского во Флоренции всасывающий насос , поршень которого должен был затягивать воду на высоту более 1 Ом . Но как ни старались засосать этим насосом воду , ничего не получалось . На Юм (34 фута ) вода поднималась за поршнем , а дальше поршень
отходил от воды , и образовывалась та самая пустота , которой природа боится . Когда с просьбой объяснить причину неудачи обратились к престарелому Галилею , он пошутил , что , вероятно , природа перестает бояться пустоты на высоте более 34 футов , и предложил своим ученикам - Торричелли и Вивиани разобраться в этом странном явлении . Атмосферное давление вместе с другими параметрами ( температура , относительная влажность воздуха ) в совокупности не только определяют комфортное состояние человека , но и природы в целом . Перепады атмосферного давления весьма важны для предсказывания погоды на ближайшие дни , так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды . Барометр — необходимый прибор при метеорологических наблюдениях . В настоящее время для измерения атмосферного давления используют не ртутные барометры ( пары ртути ядовиты ), а барометры – анероиды с которыми мы познакомимся на следующем уроке .
IV.

Закрепление



материала
:
(

слайд

13-16)
- Почему нельзя рассчитать давление воздуха так же , как рассчитывают давление жидкости на дно или стенки сосуда ? ( Плотность воздуха уменьшается с высотой , различие в плотности атмосферного не даёт возможность определять давление в газе как в жидкости ) - Как устроен ртутный барометр ? ( Нужно к трубке со ртутью прикрепить вертикальную шкалу .) - Что измеряет ртутный барометр ? ( Он служит для измерения атмосферного давления .) - Что означает запись : « Атмосферное давление равно 775 мм рт . ст .»? ( Это означает , что воздух производит такое же давление , какое производит вертикальный столб ртути высотой 775 мм .)
- Скольким гПа равно давление ртутного столба высотой 1 мм ? (1 мм . рт . ст =133,3 гПа .) -Скольким гПа равно давление ртутного столба высотой 760 мм? (760 мм.рт.ст =1013 гПа) - Когда барометр в хорошую погоду будет показывать более высокое атмосферное давление – зимой или летом?
Ответ:
зимой. В это время года воздух имеет большую плотность и меньшую абсолютную влажность. -Объясните почему вода не выливается? Смотрим фильм. (демонстрация:удерживание тетрадным листом воды в перевернутом стакане) Демонстрация проявления атмосферного давления (опыты) 1. Положить (сваренное вкрутую) яйцо на горлышко бутылки – оно не проходит. Потом поджечь бумагу и быстро опустить её в бутылку, сверху положить яйцо. Яйцо проскользнёт в бутылку. Почему? 2. Налить в тарелку воды, опустить туда монету. Как достать монету, не намочив пальцев? (Поставить в тарелку стакан вверх дном, поджечь бумагу и поместить в стакан. Монета же, конечно, останется на месте, и через минуту, когда она обсохнет, вы сможете взять её, не замочив пальцев.)
V. Итог урока

VI.Домашнее задание
§42,упр19(4), зад11
VII. Литература:
1. Учебник "Физика 7 класс", А.В. Перышкин, "Дрофа", М.2009г. 2. "Тематическое и поурочное планирование к учебнику А.В. Перышкина "Физика 7кл", Е.М.Гутник и др. "Дрофа" М.2009г. 3. "Сборник задач по физике 7-9кл", В.И.Лукашик, М. Просв.2009г. 4. “Занимательная физика”, Я.И.Перельман. изд. “Наука”,1986
Дополнительный

материал

к

уроку

Как

мы

пьем

?
Неужели и над этим можно задуматься ? Конечно . Мы приставляем стакан или ложку с жидкостью ко рту и « втягиваем » в себя их содержимое . Вот это - то простое « втягивание » жидкости , к которому мы так привыкли , и надо объяснить . Почему , в самом деле , жидкость устремляется к нам в рот ? Что ее увлекает ? Причина такова : при питье мы расширяем грудную клетку и тем разрежаем воздух во рту ; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство , где давление меньше , и таким образом проникает в наш рот .
Наоборот , захватив губами горлышко бутылки , вы никакими усилиями не « втянете » из нее воду в рот , так как давление воздуха во рту и над водой одинаково . Итак , строго говоря , мы пьем не только ртом , но и легкими ; ведь расширение легких - причина того , что жидкость устремляется в наш рот .