Цель урока. Рассмотреть причины, создающие атмосферное давление, экспериментально доказать его наличие, рассмотреть использование атмосферного давления в ряде областей человеческой деятельности (в медицине).
Оборудование: стеклянный шар с пробкой и резиновым отводом, насос, рычажные весы, разновесы, сосуд с водой, пустая бутылка, блюдце, пустой стакан, свечка, варёное яйцо, газета, линейка.
Демонстрации:
- Определение массы воздуха (по рис. 112 учебника);
- Доказательства существования атмосферного давления.
Ход урока
1. Орг. момент.
2. Проверка домашнего задания. (фронтальный опрос)
Было задано повторить закон Паскаля.
- Сформулируйте закон Паскаля.
- Причины возникновения гидростатического давления.
- От каких параметров зависит гидростатическое давление.
- По какой формуле рассчитывается гидростатическое давление.
3. Объяснение нового материала. (лекция учителя).
I часть.
В начале лекции предлагается рассмотреть вопрос о том, что такое атмосфера, из чего она состоит.
(Для этой части урока используем знания учащихся, полученные на уроках географии).
 |
 |
| Рис. 1 | Рис. 2 |
 |
|
| Рис. 3 | |
Теперь, когда мы вспомнили, что такое атмосфера и из чего она состоит, давайте проведём опыт, позволяющий найти массу воздуха.
Определение удельного веса воздуха.
Воздух является веществом и поэтому имеет вес.
Взвесим 1 литр воздуха.
Возьмём круглую колбу и установим её на штативе горлышком вниз. Сверху к ней подведём стеклянную трубку с присоединённым шлангом. Через этот шланг начнём наполнять колбу паром, который будет получаться в колбе с водой, установленной над спиртовкой.
Через короткое время весь воздух будет вытеснен из колбы водяным паром. Теперь быстро вынем стеклянную трубку и плотно заткнём колбу пробкой. Кран на стеклянной трубке, продетой через пробку, должен быть закрыт. После того как колба остынет, взвесим её.
После того как мы записали вес колбы, откроем кран. Воздух моментально заполнит колбу. Взвесим её ещё раз. Записав результат, вынем пробку и нальём в колбу воды столько, чтобы её поверхность дошла точно до того места, где находился нижний край пробки. Измерим объём использованной нами воды. Для этого достаточно перелить её в мензурку или взвесить.
Теперь разберёмся в том, что мы проделали. После того как колба была закрыта, в ней оставался только водяной пар - воздуха там больше не было. Когда колба остыла, большая часть пара сконденсировалась в воду, так что в колбе возник сильный вакуум. Разница в весе при двух первых измерениях и показывает нам вес того количества воздуха, который заполнил колбу после того, как мы открыли кран. Так как мы уже измерили объём колбы, то, имея все эти данные, без труда вычислим вес литра воздуха.
Вес зависит от температуры. При +15 градусах Цельсия 1 литр воздуха весит примерно 1,2 грамма. Это значит, что он имеет массу примерно 1,2 грамма. Удельный вес воздуха составляет, таким образом, 0,0012 грамма на кубический сантиметр.
Докажем существование атмосферы и атмосферного давления на опытах.
Рис. 4
Опыт 1. Перевёрнутый стакан. (Учитель показывает опыт, а ребята с его помощью объясняют).
Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. Накроем его листком бумаги так, как это показано на рисунке. Плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Почему это происходит?
Воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково (по закону Паскаля), значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной.
Рис 5.
Опыт 2. Тяжёлая газета. (Учитель показывает опыт, а ребята с его помощью объясняют).
Положим небольшую тонкую дощечку на край стола так, чтобы одна её половинка свешивалась над полом. Стоит нам слегка прикоснуться к её висящему концу рукой, как дощечка тут же упадёт на пол.
Положим дощечку опять на прежнее место и закроем газетой её конец, лежащий на столе (так, как это показано на рисунке). Тщательно разгладим газету таким образом, чтобы она плотно прилегала к столу и нашей дощечке, а также аккуратно примнём газету по краю дощечки.
Рис. 6
Опыт 3. Сухая монетка. (Учитель показывает опыт, а ребята с его помощью объясняют).
Сухая монетка.
Положи на плоскую тарелку монету и налей немного воды. Монета очутится под водой. Теперь предложи товарищу взять монету голой рукой, не замочив пальцев и не выливая воду из тарелки. Едва ли он сообразит, как это сделать. А фокус в том, что воду надо отсосать. Но не ртом, конечно. Ведь неизвестно, где эта монета валялась, в каких руках она побывала.
Возьми тонкий стакан, ополосни его кипятком и опрокинь на тарелку рядом с монетой. Теперь смотри, что будет.
рис. 7
Воздух в стакане начнет остывать. А ты, наверное, уже слышал, что холодный воздух занимает меньше места, чем горячий. Мы об этом еще поговорим в свое время подробнее. Так или иначе, стакан, словно медицинская кровососная банка, начнет всасывать воду, и вскоре вся на соберется под ним. Теперь подожди, пока монета высохнет, и бери ее, не боясь замочить пальцы!
Опыт 4. Магдебургские тарелки. (Учитель показывает опыт, а ребята с его помощью объясняют).
В 1654 году магдебургский бургомистр и физик Отто фон Герике показал на рейхстаге в Регенсбурге один опыт, который теперь во всём мире называют опытом с магдебургскими полушариями.
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. Это давление составляло примерно 7 тысяч килограммов. Этим наглядным опытом Отто Герике убедительно показал, что воздух также представляет собой вещество, которое способно оказывать мощное давление.
Предлагаю сделать аналогичный опыт с помощью более простых средств.
Магдебургские полушария.
Проделаем похожий опыт со стаканами.
Возьмём два стакана, огарок свечи, немного газетной бумаги, ножницы. Поставим зажженный огарок свечи в один из стаканов. Вырежем из нескольких слоёв газетной бумаги, положенных один на другой, круг диаметром немного больше, чем внешний край стакана. Затем вырежем середину круга таким образом, чтобы большая часть отверстия стакана осталась открытой. Смочив бумагу водой, мы получим эластичную прокладку, которую и положим на верхний край первого стакана.
Осторожно поставим на эту прокладку перевёрнутый второй стакан и прижмём его к бумаге так, чтобы внутреннее пространство обоих стаканов оказалось изолированным от внешнего воздуха. 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. Когда мы медленно приближали к первому стакану второй, часть содержавшегося в нём воздуха также успела нагреться и вышла наружу. 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 воздушное 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. Стаканы были бы ещё гораздо сильнее прижаты друг к другу, если бы нам удалось создать внутри них совершенно пустое пространство. рис. 9
 |
 |
| рис. 8 | рис. 9 |
Опыт 5 (моделирующий дыхание). Модель дыхания.
Собираем установку, изображённую на рисунке, где полиэтиленовый мешок, стеклянная трубка, 3 - резиновый воздушный шарик, два кольца из толстой проволоки, 5 - нитки.
рис. 10
При деформации полиэтиленового мешка наблюдают изменение объёма резинового шарика. Подобные процессы происходят при дыхании. Показывая поперечный разрез грудной клетки человека, учитель объясняет сущность процесса дыхания и роль рёбер, диафрагмы и т. д.
Данные опыты являются неоспоримыми доказательствами существования атмосферы и атмосферного давления.
II часть.
А теперь посмотрим, как научились люди использовать атмосферное давление в жизни, например, в медицине.
Для этого совершим экскурсию в школьный медпункт, где школьная медсестра расскажет нам о некоторых медицинских приборах, основанных на применении атмосферного давления.
После экскурсии, в качестве домашнего задания, вам надо будет заполнить следующую карточку.
Карточка экскурсанта
Название прибора Внешний вид Принцип действия
4. Итог урока и домашнее задание.
Учитель подводит итог урока.
Дом. задание: § 40, вопросы к параграфу, подготовить доклад по одной из предложенных тем:
- Атмосфера нашей планеты.
- Роль атмосферного давления в жизни человека и животных.
Найти и проделать самостоятельно интересные опыты, доказывающие наличие атмосферного давления (самый интересный опыт будет отобран для участия в конкурсе на самый интересный опыт).