Конспект урока по физике Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах

План - конспект урока

«Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах»

Выполнила: Кежутина Ольга Владиславовна

Тема урока: Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах

Класс: «7б»

Тип урока: комбинированный.

Методы изучения: объяснительно-иллюстративный с элементами эвристической беседы

Вид урока: урок-беседа.

Дидактическая цель: формирование знаний учащихся об измерении атмосферного давления.

Познавательная цель: расширить представления о значении атмосферного давления, показать важность его измерения, обучить физические причины уменьшения или увеличения атмосферного давления с изменением высоты.

Задачи:

Образовательные:

1. изучить устройство и принцип действия ртутного барометра

2. введение единицы атмосферного давления (1мм рт. ст., выражение её в паскалях)

3. изучить устройство и назначение барометра - анероида

4. изучить физические причины уменьшения или увеличения атмосферного давления с изменением высоты.

Воспитательные:

1. вызвать у учащихся познавательный интерес к новым знаниям; воспитывать дисциплину поведения.

2. содействовать формированию научного мировоззрения, представления о роли физики в жизни общества и его технических достижений

Развивающие:

1. Создать условия для формирования интелектуальных операций.

2. формирование умений решать задачи на вычисление давления на различных высотах.

3. развивать познавательный интерес к физике через создание проблемной ситуации, через работу с данным прибором, через показание практической значимости темы

Оборудование: барометр - анероид, альтиметр,таблица (устройства барометра), таблица (опыт Торричелли).

Ход урока:Добрый день, ребята садитесь.

Все ли справились с домашним заданием?

Несколько человек сдают тетради на проверку.

Ученики настраиваются на урок, сдают тетради.

Актуализация знаний.

10.48-10.53

На прошлом уроке мы познакомились с атмосферным давлением.

На партах находятся листы, где вам предложены несколько утверждений (приложение1). Напротив верных поставьте «+», а неверных - «-». Работа индивидуальная. Через несколько минут мы проверим ваши ответы. А теперь поменяйтесь своими работами, а один человек идет к доске, и проверяем задания. Выставляем друг другу оценки: 1 ошибка-5, 2 ош.- 4, 3 ош.-3, больше- 2. Отложите листочки на край парты.

Отвечают на вопросы в листочках, оценивают друг друга.

Мотивационный этап.

10.53-10.54

Почему не возможно рассчитать атмосферное давление по формуле p=ρgh ?

Если невозможно рассчитать атмосферное давление по этой формуле то, как это можно сделать?

Ответом на этот вопрос будет являться очень простой по содержанию опыт, который был поставлен итальянским учёным Эванджелиста Торричелли. Запись темы на доске: «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах»

Сегодня мы изучим кто и как впервые измерил атмосферное давление; почему это давление измеряют в мм.рт.ст., как называется прибор для измерения атмосферного давления и изменяется ли атмосферное давление на различных высотах.

Нет четкой границы атмосферы - не знаем глубину. Плотность атмосферы не одинакова.

Записывают тему урока в тетради.

Что нам потребуется знать для того чтобы рассчитать атмосферное давление по этой формуле?

Одинаковая ли плотность атмосферы?

Изучение нового материала.

10.55-11.14

Первым измерил атмосферное давление ученик Г. Галилея Э. Торричелли. Имя Торричелли, навсегда вошло в историю физики, как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и сконструировавшего первый барометр.

Опыт Торричелли состоит в следующем: (демонстрация таблицы - опыт Торричелли) 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!

Над ртутью в трубке воздуха нет, там безвоздушное пространство.

-Почему ртуть выливалась из трубки?

-Почему ртуть прекратила выливаться из трубки?

Записываем на доске:

Тогда измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно, как мы сказали, и будет равно атмосферному давлению.

Ежедневно наблюдая за высотой ртутного столба в трубке, 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».

Если атмосферное давление увеличится, то ртуть поднимется в трубке, а если атмосферное давление уменьшится, то высота ртутного столба тоже станет меньше. Поэтому на практике давление можно измерять высотой ртутного столба (в миллиметрах).

Если, например, атмосферное давление равно 780 мм. рт. ст., то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.

Если прикрепить к трубке Торричелли вертикальную шкалу (линейку) и получаем простейший прибор для измерения атмосферного давления - ртутный барометр(от греч. «барос» - тяжесть, « метрео» - измеряю).

Этим прибором измеряют давление в мм рт.ст.

Так появилась единица атмосферного давления - 1 мм рт.ст. Но в СИ атмосферное давление измеряется в Паскалях. Определим связь между единицами давления - паскалем и миллиметром ртутного столба:

Используя формулу гидростатического давления р=rgh и зная, что плотность ртути r=13600 кг/м3, найдем давление столба ртути высотой 1 мм:

р = gph

р = 9,8 Н/кг • 13 600 кг/м3 • 0,001 м = 133,3 Па,

1 мм рт.ст. = 133,3 Па.

В настоящее время атмосферное давление принято измерять и в гектопаскалях (1 гПа=10² Па).

Например, в сводках погоды может быть указано, что давление равно 1013 гПа, это то же самое, что 760 мм. рт.ст.

В практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (в переводе с греческого - безжидкостный. Так барометр называют потому, что он не содержит ртути).

Демонстрация таблицы - устройство барометра-анероида: Главная часть его - металлическая коробочка 1 с волнистой (гофрированной) поверхностью. Из этой коробочки выкачан воздух, а чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, ее крышку пружиной 2 оттягивают вверх. При увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и натягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4, которая передвигается вправо или влево при изменении давления. Под стрелкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Так, число 750, против которого стоит стрелка анероида , показывает, что в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба 750 мм.Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст., или ≈ 1000 гПа.

Знание атмосферного давления весьма важно для предсказывания погоды на ближайшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды. Барометр - необходимый прибор при метеорологических наблюдениях.

Демонстрация барометра-анероида.

Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки, ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760 мм.

Давление жидкости зависит от её плотности и глубины слоя (высоты столба). Установлено одинаковое значение плотности жидкости на различных глубинах, из-за малой сжимаемости жидкости. Чего не скажешь о газах. Ранее мы определили, что большая плотность газов, составляющих атмосферу, у поверхности Земли и меньшая плотность атмосферы на больших высотах, а давление зависит от плотности и высоты. Как вы думаете, существует ли какая-либо закономерность изменения давления в атмосфере с высотой?

Да, действительно, такая зависимость существует. Наблюдения показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне моря, в среднем равно 760 мм. рт.ст.

Т.о., (запись в тетради) атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 ^оС, называется нормальным атмосферным давлением.

Нормальное атмосферное давление:

760 мм. рт.ст. = 101300 Па = 1013 гПа = 10⁵ Па

Чем больше высота над уровнем моря, тем меньше давление.

Запись в тетради: Наблюдения показывают, что при небольших подъёмах в среднем на каждые 12 м, давление уменьшается на 1 мм рт.ст. (или на 1,33 гПа).

Зная зависимость давления от высоты, можно по изменению показаний барометра определить высоту над уровнем моря. Анероиды, имеющие шкалу, по которой можно отсчитать высоту, называют высотометрами. Их применяют в авиации и при подъемах в горы. Альтиметр - прибор для измерения высоты. Демонстрация альтиметра.

Его принцип работы очень прост. С одной стороны подается воздух, который сжимает мембрану. От мембраны механическое усилие передается на стрелки прибора. По сути, альтиметр отличается от барометра, только шкалой.

-Давление ртути в трубке высотой 1 метр было больше атмосферного давления.

- Давление атмосферы уравновешено столбом ртути.

Вспомните опыты которые мы рассматривали на прошлом уроке (автопоилка для птиц, ливер).

Что оказывает давление на поверхность ртути в широкой чаше?

Чем создается давление на том же уровне в стеклянной трубке?

Т.к. ртуть находится в равновесии то, что можно сказать о величине атмосферного давления и давления столба ртути?

Закрепление изученного материала

11.15-11.21

Решим несколько задач:

1.На какой глубине находится станция метро, если барометр на платформе показывает 764 мм рт ст , а при выходе из метро 762 мм рт ст.

2. Рассчитайте давление атмосферы на вершине горы высотой 540 м, если у подножия горы нормальное атмосферное давление.

3. С какой силой воздух давит на поверхность учебника. ( Принять атмосферное давление равным 10⁵ Па)

Решают у доски.

1.24 м

2.715 мм рт ст

3.3655 Н

Подведение итогов. Домашнее задание.

1122.-11.23

Выставление и обоснование отметок. Запись домашнего задания.

Д/З: §44,45,46, Упр. 23( стр. 136) №2,3,4

Записывают домашнее задание.

Рефлексия

11.24-11.25

Какие у вас впечатления от урока? Я начинаю фразу, а вы заканчиваете.

В целом урок прошёл…

Во время занятия мне было трудно…, потому что…

Мне понравилось …

Записывают на листочках окончания фраз.

Приложение1

Верные и неверные утверждения

Напротив верных утверждений поставьте «+», а неверных «-»

подготовьтесь к ответу, объясняя, почему вы так считаете