Атмосфера. Атмосферное давление и жизнь на Земле

Цели урока:

обучающие – обеспечить знания учащихся об атмосферном давлении, дать качественную формулировку это понятия; Выяснить условия его существования, познакомить учащихся с различными способами доказательства атмосферного давления;

развивающие – создать условия для развития коммуникативных (взаимодействие с людьми) и мыслительных (умение анализировать, обобщать, делать выводы) качеств учащихся.

Оборудование:

1) мультимедийный проектор, компьютер;

2 )презентация по теме

3) оборудование для проведения опытов по демонстрации действия атмосферного давления

Вступительное слово учителя:

Слова: “Мы живем на дне воздушного океана”, - принадлежат известному ученому итальянцу Эванжелисто Торричелли, об открытии которого мы чуть позже сегодня узнаем. Слайд 2

Существование атмосферы делает возможным жизнь на Земле, оказывает значительное влияние на ее природу. Без атмосферы Земля представляла бы собой безжизненную пустыню. Не было бы голубого неба над головой. Не было бы морей и рек, лесов и животного мира. Роль атмосферы огромна. И сегодня наш урок будет посвящен обобщению наших знаний об атмосфере и атмосферном давлении.Древние греки думали, что окружающий нас воздух – это спарившаяся вода, и назвали оболочку, окружающую планету – атмосферой (от греческих слов (атмос – шар) и (сфера – шар). Слайд 3

Одинакова ли толщина атмосферы на разных высотах?

Атмосферу условно делят на несколько слоев – тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Границы условных слое следующие:

• тропосфера – до 16 км;
• стратосфера – до 50 км;
• мезосфера – до 80 км;
• термосфера – до 150 км;
• экзосфера – 150км и выше (слайд 4), преходящая в космическое пространство.

90% всей массы воздуха сосредоточена в тропосфере. Ее толщина не везде одинакова (слайд 5). Над экватором – 17 км, в полярных областях – 8-9 км, в средних широтах – 10-11 км. Как вы думаете, почему?

Ученик: в экваториальных широтах воздух сильно нагревается, расширяется и увеличивается в объеме. В полярных широтах – наоборот.

Учитель: названия слоев атмосферы произошли от греческих и латинских слов:

• тропосфера - “тропос” - греческое слово – поворот. В ней находится весь водяной пар, это родина облаков и всех природных явлений;
• стратосфера – “стратум” латинское слово – настил, слой. Здесь находится 1/5 часть атмосферы, это царство стужи, перламутровых облаков, состоящих из кристаллов льда и капелек переохлажденной жидкости, небо здесь черное или темно-фиолетовое;
• мезосфера – “мезо” - греческое слово – средний, промежуточный; воздух здесь разряжен, содержит озон, серебристые облака, которые видны только в сумерки;
• термосфера – “термо” - греческое слово – тепло; здесь невиданная жара при сильно разряжении;
• экзосфера – внешняя оболочка атмосферы, простирающаяся на 500-600 км, это слой рассеяния. Слайд 6, 7

Сравним массы и объемы слоев атмосферы, рассмотрев. Слайд 8

Как изменяется плотность атмосферы с высотой? Слайд 9.

Ученик: плотность атмосферы с высотой уменьшается.

Учитель: измерения показывают, что плотность воздуха быстро убывает с высотой. Так, на высоте 5,5 км над уровнем моря плотность воздуха в 2 раза меньше, чем у поверхности Земли. На высоте 11 км в 4 раза меньше и так далее… чем выше, тем воздух разреженнее. И наконец, в самых высоких слоях – сотни и тысячи км над Землей – атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Таким образом, четкой границы атмосфера не имеет. Ребята! Давайте вспомним, что называется атмосферным давлением?

- Почему вода не выливается из стакана, частично наполненного водой, если его плотно закрыть бумагой и перевернуть вверх дном?

(После перевертывания стакана между дном и водой образуется разряженное пространство, поэтому вода удерживается в стакане силой атмосферного давления снаружи.)

- Если открыть кран наполненной водой и плотно закрытой бочки, которая не имеет более никаких, даже маленьких отверстий и щелей, то вода вскоре перестает вытекать из крана. Почему? (Над водой образуется разряженное пространство, и дальнейшему вытеканию воды препятствует сила атмосферного давления.)

- Почему вода поднимается вверх, когда ее втягивают через соломинку? (При втягивании воды грудная клетка расширяется и в полости рта создается разряжение, в то время как на поверхность воды действует сила атмосферного давления. Разность давлений заставляет воду подниматься по соломинке.)

- Может ли космонавт набрать чернила в поршневую авторучку, находясь а корабле в состоянии невесомости? (Да, может, если в корабле поддерживается нормальное атмосферное давление.)

- Если приложить плотно к губам кленовый лист и быстро втянуть воздух, то лист с треском разрывается. Почему? (При вдохе грудная клетка расширяется и в полости рта создается разряжение. Снаружи на лист действует большая сила, чем изнутри.)

Демонстрация опытов, доказывающих действие атмосферного давления.

Опыты демонстрируют несколько заранее подготовленных учащихся.

1. Поднятие воды за поршнем в шприце, набирание воды резиновой грушей, вантуз, действие присоски.
2. Переворачивание стакана с водой закрытого листом бумаги.
3. Проталкивание вареного яйца в бутылку.
4. Деформация пластиковой бутылки, ополоснутой горячей водой и затем плотно закрытой крышкой.
5. Действие ливера.;
6. Поднятие воды в стакане при создании разряжения воздуха.
7. Не выливание воды из отверстий пластиковой бутылки плотно закрытой крышкой.;
8. Соединение двух стаканов, предварительно нагретых.

Учитель. Что такое воздух? То, чем мы дышим? Стихия? Ветер? Нечто однородное? Сложное соединение? Слайд 10

Еще 200 лет назад воздух считался элементарным веществом, и до середины XVIII века представления ученых о составе воздуха оставались не более, как гениальными догадками.

В соответствии с современными представлениями в состав воздуха входят газы: рассмотрите круговую диаграмму и назовите эти газы в порядке убывания по количеству.

Ученик: азота – 78%, кислорода – 21%, инертных газов – 0,94%, углекислого газа – 0,03% (слайд 10 компьютерной презентации).

Учитель: найдите сумму всех долей составляющих воздуха.

Ученик: сумма всех долей не дотягивает до 100%. Почему?

Учитель: в воздухе есть переменные составные части, на их долю приходится 0,03% (чего как раз и не хватает до 100%). Что это за переменные составные части?

Это – оксиды азота, серы, угарный газ, аммиак, элементарная сера, сероводород, вода и пыль. Эти вещества попадают в атмосферу естественным путем. Вода в составе воздуха определяет ее влажность, способствует образованию облаков и осадков. Остальные вещества играют отрицательную роль. Они являются загрязнителями атмосферы.

(Слайд 11) – при извержении вулкана в атмосферу попадают сернистый газ, сероводород, элементарная сера.

(Слайд 12) – пылевые бури способствуют появлению пыли.

(Слайд 13) – попаданию оксидов азота в атмосферу способствуют грозовые разряды, во время которых азот и кислород воздуха реагируют друг с другом, и деятельность почвенных бактерий, способных высвобождать оксиды азота из нитратов, а также лесные пожары, горение торфяников.

Процессы разрушения органических веществ сопровождаются образованием различных газообразных соединений серы.Важное значение имеет слой озона, расположенный в стратосфере (слайд 14). Озон образуется в верхних разреженных слоях под влиянием коротковолновых ультрафиолетовых лучей их двухатомной молекулы кислорода, путем расщепления на отдельные атомы, которые, соединяясь по трое, образуют молекулы озона, которые располагаются тонким слоем толщиной всего 3-6 мм. Озоновый слой, расположенный на высоте 20-30 км над Землей, защищает все живое от пагубных лучей Солнца с малой длиной волны. Если растения будут разрушены этим излучением, то сразу нарушится соотношение кислорода и углекислого газа в природе, а также соотношение между остальными газами в атмосфере Земли. Вместе с тем, слой озона пропускает длинноволновые ультрафиолетовые лучи, которые благотворно влияют на все живое на Земле.Поэтому тонкий слой обязательно должен быть сплошным и непрерывным. Но озон – весьма хрупкое соединение, он легко распадается на молекулу и атом кислорода, который быстро окисляет поверхность металлов.Содержание озона в близких к Земле слоях атмосферы весьма мало, но в горах и в моменты молний, количество озона увеличивается в десятки раз. Поэтому после грозы мы всегда чувствуем аромат свежести, который придает воздуху озон. Не случайно исследователи конца XVII века назвали озон газом, которым “пахнет” электричество.Количество и равномерность распределения озона изучается учеными, которые могут разглядеть прозрачные дыры в озоновом слое и понять причины их возникновения (слайд 15). Почему у Земли есть атмосфера? Какие силы действуют на воздух?

Слайд 16. Вес воздуха.

Воздух объемом 1м³ имеет массу 1,3 кг.

Учитель: какое действие оказывает атмосфера на поверхность Земли? Рассмотрим схему действия. Слайд 17, 18, 19

Ученик: верхние слои действуют на нижние и следовательно на дне воздушного океана давление наибольшее, так как на нас давит толстый слой воздуха.

Учитель: итак, несмотря на то, что воздух очень легкий, он производит значительное давление – на 1 см² давит с силой в 1 кг. Поверхность человека в среднем составляет 1,5 м² и каждый из нас испытывает давление воздуха в 15 тонн. Cлайд 20

Беседа по вопросам:

- Атмосфера оказывает давление, значит она имеет вес. Как же определить вес воздуха?

- Чему равен вес воздуха объемом 1 м? (13 н.)

- Можно ли определить давление атмосферы по формуле Р= pgh? (Нет. С увеличением высоты меняется плотность воздуха в атмосфере.)

- Как можно измерить атмосферное давление? Кто первым предложил способ определения атмосферного давления? (Торричелли по высоте ртутного столба.)

Слайд 21. Торричелли (энциклопедические сведения) – сообщения учащихся.

Слайд 22, 23. Опыт Торричелли. Измерение атмосферного давления.

Слайды 24, 25, 26. Опыты Отто Герике

Вопросы:

- Какое атмосферное давление называется нормальным? (Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 С.)

- Скольким Паскалям равно давление 1 мм.рт.ст.? (1 мм.рт.ст .= 133,3 Па.)

Слайды 27, 28, 29. Ртутный барометр. Барометр - анероид

- Как называется прибор для измерения атмосферного давления? (Барометр.)

- В чем состоит неудобство использования ртутного барометра?

- Какие еще вы знаете барометры? (Барометр-анероид )

- Почему металлический барометр называют анероидом? (В переводе с греческого анероид – безжидкостный (от Нерей - морской бог, он не содержит ртути.)

Слайд 30. Барометр-анероид.

- Расскажите о принципе действия этого барометра.

Практическая работа. Слайд 31.

Пользуясь барометром-анероидом и линейкой, определить силу давления атмосферы на поверхность:

1 вариант - стола;

2 вариант – учебника физики. (Ученики получают карточку с изображением шкалы барометра, стрелка –указатель показывает величину атмосферного давления 755 мм. рт.ст.)

Выполнение:

Р = 755 мм.рт.ст = 755*133.3 Па = 100641,5 Па

S1= a*b = ___________ = _____

F1 = P*S = ___________ = __________ Н

S2 = a*b = ___________ = _____

F2 = P*S = ___________ = __________ Н

Слайд 32, 33, 34. Давайте вспомним как меняется атмосферное давление с высотой?

На доску: через h = 12 м атм.давление меняется на Р= 1 мм.рт.ст.= 133,3 Па

Решим задачу: Найдите давление у подножия горы, если на вершине горы давление составляет 750 мм.рт.ст. Высота горы 48 м.

Слайды 35, 36, 37, 38. Что произошло бы на Земле, если бы она лишилась атмосферы?

Слайды 39, 40. Поработаем на 5.

1. Может ли космонавт набрать жидкость в шприц во время полета на космическом корабле, если в кабине поддерживается нормальное атмосферное давление?

2. Почему опасно сдавать в багаж при полете на самолете плотно закупоренные стеклянные банки?

3. Почему вода из опрокинутой бутылки выливается рывками, с бульканьем? а из резиновой медицинской грелки вытекает ровной сплошной струёй?

Загадки. Слайд 41. А сейчас я вам загадаю несколько загадок:

Без него мы жить не можем… Для нашей жизни воздух необходим. А каким воздухом мы дышим? Слайд 42

Общее количество выбросов в атмосферу в Уфе составляет 400 тыс.тонн в год, что приводит к значительным превышениям ПДК по многим загрязняющим веществам (формальдегид, бензапирен, фенол и т.д.)

На долю ТЭК приходится 40% всех выбросов в атмосферу.

На долю автомобильного транспорта приходится 30% урона окружающей среде от общего.

По республике Башкортостан: из 411 предприятий, лишь 33% оборудованы очистными сооружениями, при этом они улавливают только приблизительно 59% вредных веществ.

Деятельность человека начинает оказывать все большее влияние на атмосферу. Развитие индустриализации приводит к выбросу в атмосферу вредных химических соединений, мелких твердых частиц. В атмосфере увеличивается количество углекислого газа. Все это очень опасно для жизни людей.

Для того чтобы выжить, человечеству необходимо предпринимать решительные меры в направлении оздоровления природы. Каждое новое научное открытие может быть использовано на практике в том случае, если не будут нарушены состав атмосферы, процессы происходящие в ней. В дело охраны природы должно включиться каждое государство, предприятие, каждый человек. Иначе всем нам грозит беда.

Слайд 43.

Береги свою планету!
Есть одна планета-сад
В этом космосе холодном.
Только здесь леса шумят,
Птиц скликая перелетных.
И стрекозы только тут
В речку смотрят удивленно.
Здесь в траве живет беспечно
Стрекотун-певун кузнечик,
Юный ветер, хулиган,
Щекочет старый океан,
Грациозные дельфины
Вальс танцуют и поют,
В общем, счастливо живут.
Здесь лишь утро золотое,
Воздух нежно-голубой,
Дышится легко и вволю.
Забываем мы порой:
Воздух дан в аренду нам,
Он один на всех землян.
Чтобы жизнь торжествовала,
Охранять нам воздух надо.
Береги свою планету,
Ведь другой на свете нету!

Слайд 44. Домашнее задание

1.    Возьмите пластиковую бутылку, не обязательно большую. Закройте пробкой и облейте горячей водой. Посмотрите на нее через некоторое время. Что вы обнаружили?

2.    В присутствии взрослых возьмите блюдце, налейте в него немного воды. Положите на поверхность воды пробку от бутылки, а на нее скомканный небольшой кусочек бумаги, который затем подожгите. Когда пламя разгорится, накройте его обычным стаканом. Что случилось с вашей водой из блюдца?

Не забудьте дать объяснение увиденному!