Оборудование:
- шар для взвешивания воздуха;
- весы с разновесами;
- стеклянная колба с краном, затянутая резиновой пленкой;
- воздушный насос с колоколом;
- бутылка из-под молока, вареное яйцо, таблица “Опыт Торричелли”, шприцы, стаканы с водой, пробирки.
Содержание учебного материала:
- На предыдущих уроках учащиеся познакомились с давлением твердых тел и жидкостей и условиями их возникновения.
- Текущий урок должен показать результативность этих знаний и способность учащихся с их помощью объяснить существование атмосферного давления.
Цель урока: проверка уровня усвоения и обобщения ранее изученного материала, получение и закрепление новых знаний.
Познавательный аспект: учащиеся, через фронтальный эксперимент, должны подойти к выводу о существовании атмосферного давления, объяснить причины его существования, научиться применять полученные знания при решении количественных, качественных и экспериментальных задач.
Воспитательный аспект: развитие умения говорить, формулировать свои мысли, воспитание уважения к мнению коллектива.
Развивающий аспект: развитие познавательной активности в процессе поиска ответов на проблемные вопросы; развитие навыков самостоятельной работы.
Ведущий метод обучения – эвристическая беседа с опорой на демонстрационный и фронтальный эксперимент с использованием межпредметных связей. Выбор метода обусловлен связью содержания текущего урока с предыдущим, возможностью для учащихся самостоятельно получить важнейшие результаты при обсуждении демонстрационного и фронтального эксперимента, диктуется целями и развивающими задачами урока.
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Актуализация опорных знаний осуществляется в виде фронтального опроса.
- От чего зависит давление твердого тела?
- Как можно определить силу давления тела на поверхность?
- Как определяется давление жидкости?
- Чем обусловлено давление жидкости?
- От чего зависит давление жидкости?
- В каких единицах измеряется давление?
3. Переходим к изучению нового материала и его усвоению. По описанию в рабочей тетради проводится фронтальный эксперимент.
Используем эвристическую беседу, основанную на демонстрационном и фронтальном
эксперименте.
Фронтальный эксперимент: по подъему жидкости в трубке (шприц).
Вопрос: Чем можно объяснить наблюдаемое явление?
(Обсуждение проблемы.)
Вывод: Для того , чтобы тело начало двигаться, необходимо чтобы на него подействовала сила. Этой силой может быть лишь сила, которая действует со стороны воздуха (сила давления).
Мы живем на дне огромного воздушного океана. Атмосфера Земли состоит из азота, кислорода, углекислого газа, паров воды и других газов.
Вопрос: Почему атмосфера не улетает в космическое пространство?
(Ответ: действует сила притяжения Земли.)
Если бы Земля не притягивала воздух, то вся атмосфера, расширяясь, рассеялась бы в окружающее Землю пространство.
Мы только что в результате эксперимента выяснили, что воздух давит на поверхность жидкости в стакане. Чем обусловлено это давление? Давление жидкости возникает в результате того, что жидкость имеет вес. А имеет ли вес воздух? На этот вопрос нам поможет ответить опыт.
Демонстрационный эксперимент: Взвешивание шара с воздухом и без него.
Т. о., мы выяснили, что воздух имеет вес и поэтому оказывает давление на поверхность Земли и предметы, находящиеся на ней. Т. к. воздух имеет вес, то у поверхности он сжат сильнее, подобно тому, как сжата вода на дне океана. Если бы плотность воздуха была неизменна, то толщина атмосферы составила бы около 8 км. В действительности же плотность воздуха убывает с высотой, и атмосфера простирается на сотни километров от поверхности Земли. На высоте 5,5 км плотность уменьшается примерно в 2 раза, на 11 км – в 4 раза и т. д.
Вопрос: А почему мы не ощущаем давления?
Для получения ответа на поставленный вопрос проведем демонстрационный эксперимент: Стеклянная банка или колба с краном, затянутая сверху резиновой пленкой. С помощью насоса сначала откачиваем воздух, а затем накачиваем. Наблюдаем за поведением пленки.
Вопрос: Чем можно объяснить такое поведение пленки?
(Обсуждение.)
Вывод: Пленка будет прогибаться до тех пор, пока возникшие в пленке упругие силы вместе с силой давления воздуха, оставшегося внутри банки, не уравновесят силу внешнего давления воздуха.
Атмосферное давление не ощущается человеком и животными, т. к. внешнее давление скомпенсировано внутренним (кровь и другие жидкости и газы, заполняющие организмы, сжаты до давления равного внешнему). А, согласно закону Паскаля, давление в жидкостях и газах передается по всем направлениям без изменения.
Для подтверждения существования атмосферного давления проводятся фронтальный (опыт с пробирками) и демонстрационный (опыт с вареным яйцом и бутылкой из-под молока) эксперименты.
(Объяснения опытов дают учащиеся.)
Опыт, аналогичный опыту с пробирками, но со стеклянной трубкой, заполненной ртутью, в 1643 году провел итальянский физик Э. Торричелли.
Сообщение учащегося: Краткая историческая справка.
Опыт Торричелли (рассказ по таблице).
Над поверхностью ртути в трубке образовалась торричелева пустота. Т. к. ртуть из трубки не выливалась, то это означало, что давление атмосферы было равно давлению ртути в трубке. Высота столба ртути была равна 760 мм рт. ст. Если к трубке прикрепить шкалу, то мы получим простейший ртутный барометр ( барос – тяжесть, метрео – измеряю).
Это давление измерено в мм. рт. ст., а мы привыкли измерять давление в паскалях.
Давайте определим какое давление в Па соответствует 1 мм рт ст.
Ученик решает задачу у доски.
После решения задачи делаем вывод: Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт ст или 101300 Па.
4. Первичная проверка усвоения и начало применения нового содержания.
А можно ли изготовить подобным образом водяной барометр? Давайте это выясним.
Ученик решает задачу у доски. (Определить какой высоты должен быть столб воды в водяном барометре при нормальном атмосферном давлении).
Такой водяной барометр сконструировал и поставил около своего дома немецкий ученый и губернатор г. Магдебург Отто фон Герике. Высота стеклянной трубки у него была 11 м, и на ней он отметил нормальное атмосферное давление. Жители, проходя мимо его дома, видели какое давление показывает барометр.
Кроме того О. Герике провел еще один эксперимент, доказывающий существование атмосферного давления в 1654 г. Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать 8 пар лошадей.
Задание: Определить силу, сжимающую полушария, если считать, что она действует на площадь 2800 см , атмосферное давление равно 760 мм рт ст.
Ученик решает задачу у доски.
Вопрос: А нельзя ли определить атмосферное давление проще? Например, по формуле p = pgh?
(Ответ учащегося.)
Вопрос: Почему тяжело вытаскивать ногу при передвижении по болоту?
(Ответ учащегося.)
5. Подводим с учащимися итоги занятия
Атмосферное давление играет важную роль в жизни нашей планеты. Изменение атмосферного давления предшествует изменению погоды. Поэтому человечество научилось измерять атмосферное давление. Но, как вы думаете, удобно ли при этом всегда пользоваться ртутным или водяным барометром?! Поэтому человек создал более удобный прибор для измерения атмосферного давления. На следующем уроке, мы с вами более подробно остановимся на вопросах, касающихся применения и измерения атмосферного давления.
6. Домашнее задание в соответствии с реальным уровнем учебных достижений.
Литература.
- Физика. 8 кл. / Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская. – М.: Дрофа, 2003.
- Физика. 8 кл.: Тематическое и поурочное планирование. / Н.С. Пурышева, Н. Е. Важеевская. – М.: Дрофа, 2003.
- Сборник задач по физике. 7–9 кл. / В.И. Лукашик, Е.В. Иванова. – М.: Просвещение, 2006.