Вступительное слово учителя.
Во вступительном слове:
Гуляя в тенистой роще, греческий философ беседовал со своим учеником. "скажи мне, - спросил юноша, - почему тебя часто одолевают сомнения? Ты прожил долгую жизнь, умудрен опытом и учился у великих эллинов. Как же так, что для тебя осталось столь много неясных вопросов?"
В раздумье философ очертил посохом перед собой два круга: маленький и большой. "Твои знания - это маленький круг, а мои - большой. Но все, что осталось вне этих кругов, - неизвестность. Маленький круг мало соприкасается с неизвестностью. Чем шире круг твоих знаний, тем больше его граница с неизвестностью. И впредь, чем больше ты станешь узнавать нового, тем больше будет возникать у тебя неясных вопросов".
Греческий мудрец дал исчерпывающий ответ.
Сегодня на уроке мы увеличим круг наших знаний, изучая подробно про атмосферное давление.
I часть урока - это аукцион по продаже пятерок.
Учитель читает вопросы, желающие отвечают.
- Что представляет собой атмосфера Земли. Ответ: Газовая оболочка, окружающая Землю, называется атмосферой (от греческих слов "атмос"- пар и "сфера" - шар).
- Что входят в состав воздуха? Ответ: В состав воздуха входят азот (78%), кислород (21%) и некоторые другие газы.
- Почему молекулы газов, образующих атмосферу Земли не улетают в космическое пространство. Ответ: У них недостаточно большая скорость, чтобы выйти за предел притяжения Земли, необходимо развить очень большую скорость - 11,2 км/с.
- Измениться ли плотность атмосферы с увеличением высоты? Ответ: Атмосфера нашей планеты простирается на ты тысячу и более километров в высоту. Резкой границы она не имеет. Верхние слои очень разрежены.
- Вследствие чего создается атмосферное давление? Ответ: Из-за притяжения к Земле верхние слои воздуха давят на средние, те - на нижние. Наибольшее давление, обусловленное весом воздуха, испытывает поверхность Земли, а также все тела, находящиеся на неё.
Давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся в ней предметы, называется атмосферным давлением.
II часть урока - опыты, которые доказывают существование атмосферного давления.
Опыт №1
Внутри стеклянной трубки находится поршень, плотно прилагающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поршень, то за ним будет подниматься и вода. Происходит это потому, сто при подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.
Опыт №2
Сосуд закрыт пробкой, в которую вставлена трубка с краном. Из сосуда насосом откачивают воздух. Затем трубку погружают в воду. Если теперь открыть кран, то вода фонтаном брызнет внутрь сосуда. Вода поступает в сосуд потому, что атмосферное давление больше давления разреженного воздуха в сосуде.
Опыт №3
Автоматическая поилка для птиц состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце. Почему вода не выливается из бутылки? Если уровень воды в корытце понизится и горлышко бутылки выйдет из воды, часть воды из бутылки выльется.
Опыт №4
Изображен прибор ливер, служащий для взятия проб различных жидкостей. Ливер опускают в жидкость, затем закрывают пальцем верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Когда верхнее отверстие открывают, из ливера начинает вытекать жидкость.
Опыт №5
Яйцо входит в бутылку.
Если в широкогорлую бутылку, например из под кефира, опустить кусочек горящей бумаги, а на горлышко положить сваренное вкрутую очищенное яйцо, то яйцо втягивается в бутылку. Бумажка погаснет, бутылка наполнится белым дымом, воздух расширится, лишняя часть выходит из бутылки. Внутри бутылки воздух остывает, давление уменьшается и под действием атмосферного давления яйцо входит в бутылку.
Опыт №6
Почему вода подниается вверх, когда ее " втягиват через соломинку?
Решение
Если нас мучает жажда, мы подносим стакан с водой ко рту и "втягиваем" в себя жидкость. При питье мы расширяем грудную клетку и тем самым разрежаем воздух во рту; под давлением наружноrо воздуха жидкость устремляется в то пространетво, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот.
Здесь происходит то же самое, что и с жидкостью в сообщающихся сосудах: если бы над одним из этих сосудов мы стали разрежать воздух, под давлением атмосферы жидкость из соседнего сосуда стала бы переходить в первый и уровень в нем повысился бы. Захватив губами горлышко бутылки, никакими усилиями нельзя втянуть из нее воду в рот, так как давление воздуха во рту и над водой одинаково
Опуская соломинку в бутылку, мы не мешаем действию атмосферы, которая давит на поверхность жидкости с силой F. За счет расширения легких происходит разрежение, и жидкость через соломинку устремляется к ам в рот.
О т в е т: вода поднимается вверх по соломинке за счет расширения легких и давления атмосферы.
Опыт №7
Как достать из воды монету, не намочив пальцев?
Положите монету на большую плоскую тарелку. Налейте столько воды, чтобы она покрыла монету. А теперь предложите гостям или зрителям достать монетку, не намочив при этом пальцев. Для проведения опьта необходим еще стакан и несколько спичек, воткнутых в плавающую на воде пробку. Зажгите спички и быстро накройте плавающий горящий кораблик стаканом, не захватив при этом монетки. Когда спички погаснут, стакан наполнится белым дымом, а затем под ним сама собой соберется вся вода из тарелки. Монета останется на месте, и вы можете взять ее, не намочив пальцев.
Объяснение
Сила, вогнавшая воду под стакан и удерживаюшая ее там на определенной высоте, - атмасфероное давление. Горящие спички нагрели в стакане воздух, давление его возросло, часть газа вышла наружу. Когда спички погасли, воздух снова остыл, но при охлаженин его давление уменьшилось, под стакан вошла вода, вгоняемая туда давлением наружного воздуха.
Опыт №8
В пластмассовую бутылку наливаем воду, перевернем обратно. Вода выливается, а стенки бутылки на верху воды сжимают под действием атмосферного давления.
Опыт №9
а) Поднимание чемодана вантузем.
б) Засасывание кожи медицинской банкой.
в) Прилипание бутылки к ладони.
Опыт №10
Удерживание воды в перевернутом и наполненным до краев стакане листом бумаги, предварительно плотно прижатым к горловине.
Налейте в стакан воды, закройте листом бумаги и, поддерживая лист рукой, переверните стакан вверх дном. Если теперь отнять руку от бумаги, то вода из стакана не выльется. Бумага остается как бы приклеенной к краю стакана.
Опыт №11
Почему, если откачиваешь воздух из воронки, широкое отверстие которой затянуто резиновой пленкой, то пленка втягивается внутрь, а затем даже лопается?
Ответ: Внутри воронки давление уменьшается, под действием атмосферного давления пленка втягивается внутрь. Так можно объяснить следующее явления: Если приложить к губам кленовый лист и быстро втянуть воздух, то лист с треском разорвется.
Опыт №12
Кто может выпить морс, плотно обхватив горлышко губами и не разжимая их. (выполнить это задание никому не удавалось). Как же мы пьем?
Неужели и над этим можно задуматься? 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 её 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.
III часть урока
История
Вопросы:
1. Почему нельзя рассчитывать давление воздуха так же, как рассчитывают давление жидкости на дно или стенки сосуда?
Ответ: для такого расчета надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на различных высотах различна.
Учитель:
Чтобы выяснить как измеряли атмосферное давление, перевернем одну страницу истории :
Чтобы перевернуть одну страницу истории нам поможет джинн. Выпускаем джинна из бутылки.
В восточных сказках часто выпускают джинна из бутылки. Сначала из бутылки, красочно и причудливо изгибаясь, выходит белый дым, потом из клубов белого дыма появляется джинн. Создать джинна в домашних условиях будет трудновато, а вот порадовать глаза ваших друзей красочными водяными испарениями из бутылки вполне будет по силаи. Возьмите большой прозрачный сосуд с широкии горлышком или прозрачную глубокую миску и наполните очень холодной водой. Теперь в маленькую, желательно керамическуго или глиняную, бутылочку или кувшинчик с узким горлышком налейте горячую воду, предварительно подкрашенную гуашью, акварельными красками, зеленкой и т.д. Плотно закрыв отверстие кувшина пальцем, поставим его на дно сосуда и уберем руку. Из горлышка, причудливо извиваясь, будут подниматься вверх цветные струи воды.
Объяснение
Горячие струи жидкости, как более леrкие, устремляюrся вверх. Причудливость изгибов водяных линий обусловлена перемешиванием горячих водяньrх потоков с холодными.
(Роль джинна исполняет ученик)
Крутит ручку электрофорной машины (как в к/ф "Иван Васильевич меняет профессию", чтобы вернуться в историю). Звучит музыка (Штраус "Большой вальс".) Карета. В карете "Торичелли". Ученики рассказывают об ученных: Аристотеле, Джанбатисте дела Порте, Торричелли, Вивианне, Паскале, Отто Герике, Ломоносове.
Древнегреческий философ Аристотель решил проверить, весит ли воздух. Для этого он положил на весы два оцинаковык кожаных бурдюка: один сплюснутый, а другой надутый воздухом. Разницы в весе он не обнаружил. На основанни этого Аристотель сделал вывод, что воздух невесом. В чем ошибка Аристотеля?
Далее следуют рассказы "Из истории открытия атмосферного давления". Их ведут, сменяя друг друга, пять учеников. Вначале первый останавливается на том факте, что древние считали воздух невесомым. Отрицательный ответ Аристотеля иа вопрос "Имеет ли воздух вес?" объясняется тем, что Аристотель взвешивал воздух в воздухе. На сколько увеличивался вес бурдюка при заполнении его воздух, на столько увеличивалась и выталкивающая сила, действующая на бурдюк. В 1560 г. итальянец Джамбатиста делла Порта ставил опыты, опровергающие старые представления о невесомости воздуха. Инквизнция обвинила его в ереси и колдовстве и приговорила его к сожжению на костре.
Далее в яркой и образной форме
пересказывается история пуска фонтана летом 1640
г. в саду герцога Тосканского. Ответ на вопрос
"Почему вода не поднялась вслед за поршнем на высоту, большцю 10,3 м, несмотря на то что насосы исправны?" дали опыты, поставленные по предложению итальянского ученого Эванджелиста Торричелли физиком Вивиани. Подробно, с передачей хода рассуждений ученого рассказывается о работах Торричелли в области изучения воздушного давления. Подчеркивается, что в честь ученого разреженное пространство в заполненной ртутью барометрической трубке между поверхностью ртути и запаянным концом трубки получило название "торричеллиевой пустоты", а единица давления, равная одному миллиметру ртутного столба, была названа "тор".
3атем говорится о работах выдающегося французского ученого Блеза Паскаля, который своими опытами поптвердил предположения о существованим атмосферного давления, установил факт изменения величнны атмосферного давления с изменением высоты над уровнем моря, доказал, что показания барометра зависят от влажности воздуха и тем самым могут служить для предсказания погоды. Паскалю принадлехсит "Тракгат о тяжести массы воздуха", опубликованный в 1663 г. уже после смерти ученого.
Далее следует яркий расеказ о знаменитом опыте, произведенном 2 мая 1654 г. немецким физиком любителем из города Магдебурга Отто фон Герике.
Последнее сообщение посвящается трудам великого русского ученого М. В. Ломоносова в области изучения свойств воздуха. М. В. Ломоносов один из первых объяснил причину упругости воздуха и механизм передачи атмосферного давления по всем направлениям без измененин. Им были введены в употребление такие слова, как "атмосфера", "барометр", "воздушный насос". М. В. Ломоносов много занимался изучением атмосферы 3емли. Он изобрел и построил целый ряд метеорологических приборов: анемометр - прибор для измерения скоростл ветра, морской барометр, соорудил аппарат для подъема самопишущего термометра верхние слои атмосферы, и др. М. В. Ломоносов является основоположником русской метеорологии. Также рассказывают об измерении атмосферного давления и про опыт Торричелли.
Опыты Торричелли заинтересовали многих ученых - его современников. Когда о них узнал Паскаль, он повторил их с разными жидкостями маслом, вином и водой). На рисунке изображен водяхой барометр, созданный Паскалем в 1646 г. Столб воды, уравновешивающий давление атмосферы, оказался намного выше столба ртути. В 1648 г. по поручению Паскаля Ф. Перье измерил высоту столба ртути в барометре у подножия и на вершине горы Пюи-де-Дом и полностью подтвердил предположение Паскаля о том, что атмосфернсе давление зависит от высоты: на вершине горы столб ртути оказался меньше на 84,4 мм. Для того чтобы не осталось никаких сомнений в том, что давление атмосферы понижается с увеличением высоты над Землей, Паскаль проделал еще несколько опытов, но уже в Париже: внизу и наверху собора Нотр-Дам, башни Сен-Жак, а также высокого дома с 90 ступеньками. Свои резулыаты он опубликовал в брошюре "Рассказ о великом эксперименте равновесия жидкостейх"
Большую известность полуцили также опыты неменкого физика Отто фон Герике (1602-1686). К выводу о существовании атмосферного давления он пришел независимо от Торричелли (об опытах которого он узнал с опозданием на девять лет). Откачивая как-то воздух из тонкостенного металлического шара, Герике вдруг увидел, как этот шар сплющился. Размышляя над причиной аварии, он понял, что расплющивание шара произошло под действием давления окружающего воздуха.
Открыв атмосферное давление, Герике построил около фасада своего дома в г. Магдебурге водяной барометр, в котором на поверхности жидкости плавала фиrурка в виде человечка, указывающего на деления, нанесенные на стекле.
В 1654 г. Герике, желая убедить всех в существовании атмосферного давления, произвел знаменитый опыт с "магдебургскими полушариями". На демонстрации опыта присутствовали император Фердинанд III и члены Регенсбургского рейхстага. В их присутствии из полости между двумя сложенными вместе металлическимм полушариями выкачали воздух. При этом силы атмосферного давления так сильно прижали эти полушария друг к другу, что их не смогли разъединить несколько пар лошадей.
Учитель:
Вопросы:
1. Как называется прибор для измерения атмосферного давления?
Ответ: а) ртутный барометр; б) барометр-анероид
2. Какое атмосферное давление называется нормальным?
Ответ: 760 мм рт. столба (101300 ПА, 1Т(Тор)=1 мм рт ст, 1мм рт. столба = 133 па )
3. На различных высотах отличается ли атмосферное давление?
Ответ: атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты.
4. Почему мы не чувствуем атмосферное давление?
Ответ: давление воздуха на организм уравновешивается таким же по величине давлением изнутри.
5. Почему при подъеме высоко в горы у людей часто из ушей и носа идет кровь?
Ответ: атмосферное давление уменьшается, кровотечение под действием внутреннего давления организма.
6. Как называется барометрические высокометрические высомеры?
Ответ: Альтиметр.
7. Может ли человек жить на высоте например 5000 м над уровнем моря?
Ответ: да, рекордная высота, на которой живет человек - 5200 м (в Памире)
Интересные шуточные истории
1. Рекомпрессия шампанского.
Когда было закончено строительство тоннеля под Темзой в Лондоне, городские власти решили отметить это событие в самом тоннеле. Но там, к сожалению, шампанское показалось им лишенным обычной игристости. Зато, когда они поднялись на поверхность, вино забурило у них в желудках, стало раздувать животы м едва не запенилось из ушей. Одного высокопоставленного чиновника пришлось спускать обратно для рекомпрессии.
Вследствие того, что на дне тоннеля давление выше атмосферного, часть углекислого газа оставалось в растворе. Однако, когда почетные гости поднялись на поверхность, газ начал выходить из раствора, и, чтобы замедлить этот процесс, им пришлось вновь спуститься вниз.
Вот до чего может довести людей пристрастие к алкоголю!
2. "Дородная" стюардесса.
Что произойдет со стюардессой, надевшей надувной купальник, когда при наборе высоты в салоне самолета понизится давление?
Ты прав, Герман,- купальник надуется.
Как сообщил в пятницу корреспондент газеты "Лос-Анджелес Таймс" Мэтт Уэйнсток, именно такое неприятное происшествие случилось на борту самолета, направлявшегося в Лос-Анджелес. Журналист тактично не назвал авиакомпанию и имя девушки.
"Когда она увеличилась в объеме примерно до 46-го размера, то в отчаянии стала искать выход из положения. На глаза ей попалась одна пассажирка, у которой шляпа была заколота небольшой булавкой. Выхватив булавку, стюардесса приготовилась вонзить ее себе в грудь.
Однако другой пассажир - иностранец -решил, что стюардесса выбрала такой, далеко не лучший, способ совершить харакири, и бросился к ней, чтобы помешать.
Вскоре порядок был восстановлен, но раскаты смеха еще долго не смолкали".
Уэйнсток утверждал, что это реальный случай. Хорошо еще, что такие купальники боятся проколов.
Мoжетe ли вы рассчитать, как зависит объем груди стюардессы в купальнике от давления в салоне самолета?
I. Объем воздуха, который находится в надувном купальнике, обратно пропорционален давлению в самолете. Как известно, давление на высоте меньше, чем на уровне земли, поэтому объем купальника увеличился. Если бы герметизация пассажирского салона самолета неожиданно нарушилась и давление в нем резко упало бы до величины атмосферного давления за бортом самолета, то купальник скорее всего бы взорвался.
Практическое задание
1. Определить силу атмосферного давления: а) на стол
б) на книжку
в) на тело человека (S=15000см?)
2. Определить силу атмосферного давления в классе
Значение атмосферы и атмосферного давления в нашей жизни:
- Атмосфера играет важнейшую роль в тепловом балансе земли.
- Атмосфера отражает и поглощает большую часть излучения, проходящего к Земле из космического пространства.
- Атмосфера предохраняет нас от непрерывной бомбардировки микрометеоритов.
- Атмосферное давление имеет большое значение в быту и в медицине.
- Атмосфера - крыша нашей Земли, под этой одной крышей живут люди разной национальности и мы должны беречь от загрязнения нашу атмосферу.
Литература
- Я. И. Перельман "Занимательная физика" кн.1 стр 94
- В. П. Синичкин, О. П. Синичкина "Внеклассная работа по физике" стр 20
- А. В. Перышкин "Физика 7"
- С. В. Громов, Н. А. Родина "Физика 7"
- А. А. Гурштейн "Извечные тайны неба"
- "Физика в школе" №4, 1964 г. стр33
- Дж Уокер "Физический фейерверк".
- Левитан "Астрономия" 11 класс
- Громов "Физика" 11 класс