Урок физики по теме "Атмосферное давление". 7-й класс

Разделы: Физика

Класс: 7

Образовательные цели урока:

  • систематизировать и расширить знания учащихся о воздушной оболочке Земли, полученные на уроках географии;
  • сформировать у учащихся четкое понимание факта о том, что атмосферное давление является следствием веса атмосферы Земли;
  • познакомить учащихся с опытами Торричелли и Паскаля по определению атмосферного давления;
  • ввести внесистемную единицу измерения атмосферного давления  - миллиметр ртутного столба;
  • сформировать у учащихся первичный навык перевода единиц измерения атмосферного давления.

Воспитательные цели урока:

  • воспитание интереса к физике и ее приложениям, активности, мобильности, умения общаться, общей культуре;
  • формирование научного мировоззрения через взаимосвязь явлений;
  • совершенствование  представлений учащихся о мире и его причинно-следственных связях;
  • создание  условий для положительной мотивации при изучении физики, используя разнообразные приемы деятельности, сообщая интересные сведения;
  • формировать умение работать в парах, вести диалог друг с другом.

Развивающие цели урока:

  • развитие навыков мыслительных операций: обобщения, систематизации, сравнения, выделения главного, переноса знаний в новую ситуацию, гибкости и критичности ума, умения самостоятельно формулировать выводы;
  • продолжить развитие речи, памяти, ассоциативного и логического мышления, наблюдательности у учащихся;
  • овладение учащимися умениями мыслить: синтезировать понятия, т.е. формулировать суждения и вскрывать сущность вещей, т.е. устанавливать внутреннее единство противоположностей объекта – через осуществление диалектического подхода к обучению.

Тип урока: урок изучениянового материала.

Оборудование: весы учебные, два одинаковых воздушных шарика, стакан с водой, лист потной бумаги, ноутбук (ОС Windows 7, Google chrome (или иное ПО для просмотра ЭОР)), мультимедиа-проектор, презентация, электронные образовательные ресурсы, диафильм1 «Атмосферное давление», печатная таблица «Опыт Торричелли»2.

Все ЭОР встроены в презентацию, но их можно показать отдельно

1 Диафильм «Атмосферное давление» автор Е.Грейдина, студия «Диафильм», Госкино СССР, 1975 год – оцифрован и переведен в формат презентации в среде PowerPoint
2 Печатную таблицу сфотографировали и перевели в презентацию в формат презентации в среде PowerPoin

Хронометраж

Этапы урока Время, мин.
1. Организационный этап

1

2. Этап постановки цели

2
3. Этап актуализации знаний

5
4. Этап введения знаний
4.1. Опыты, доказывающие существование атмосферного давления
4.2. Опыт с «магдебургскими тарелками» фон Герике
4.3. Измерение атмосферного давления. Опыты Торричелли
4.4. Зависимость атмосферного давления от высоты. Опыты Паскаля


5
3
5
7
5. Этап обобщения и первичного закрепления и систематизации знаний

7
6. Этап подведения итогов обучения

5
7. Этап определения домашнего задания и инструктажа по его выполнению

2
8. Этап рефлексии.

3

ИТОГО

45

 

Этапы урока

 Слайды
1. Организационный этап

Прозвенел звонок весёлый.
Все готовы?  Всё готово?
Всё ль на месте,
Всё ль в порядке,
Ручка, книжки и тетрадка?
(Садитесь).
Все ли правильно сидят?
Все ль внимательно глядят?
Все ль готовы слушать?
Начинаем наш урок.
В мире много интересного,
Нам порою неизвестного.
Миру знаний нет предела.
Так скорей, друзья, за дело! 3

 1
2. Этап постановки цели

Прежде чем говорить о теме сегодняшнего урока, мне бы хотелось показать вам несколько фотографий.4
– Что объединяет все эти фотографии?
– На всех этих фотографиях представлена Земля и ее атмосфера.
– Верно.  А значит, говорить сегодня мы будет о воздушной оболочке Земли, точнее о некоторых физических свойствах атмосферы.
Термин атмосфера известен еще со времен Древней Греции. Сам термин является компиляцией двух греческих слов: атмос – пар и сфера – шар.

  

2
3
4

5
3 http://uprobr.ucoz.ru/publ/quot_moj_multimedijnyj_urok_quot/ponamarjova_e_v_atmosfernoe_davlenie_ves_vozdukha/30-1-0-242
4 http://www.naukamira.ru/_ph/6/2/968288780.jpg;
http://mobilochko.ru/blog/43187255489/10-vidov-Zemli-iz-kosmosa?from=mail&l=bnq_bn&bp_id_click=43187255489&bpid=43187255489
http://fototelegraf.ru/?p=16894 		 
3. Этап актуализации знаний

– Давайте вспомним, что вы уже знаете об атмосфере и где вам уже встречался данный термин.
– Атмосфера – воздушная оболочка Земли. Мы изучали ее строение на уроках географии в 6 классе.
– Назовите слои атмосферы.
– Тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера.
– Какие физические характерис­тики атмосферы вам известны из курса географии?
– Температура, влажность, плотность и давление.
– Где сосредоточена основная масса воздуха?
– Основная масса воздуха (около 80% сосредоточена в тропосфере).
– Хорошо. Теперь, пожалуйста, дружно вытяните вперед левую руку ладонью вверх. Какие ощущения? Никаких? Странно. Ведь мы держим на ладони груз массой около 140 кг.
Доказать это можно следующим экспериментом.

Демонстрационный эксперимент № 1. Вес воздуха

Возьмём два резиновых шарика. Положим их на весы - равновесие не нарушилось, так как шарики одинаковые. Надуем один из шариков, а другой нет и снова поместим на весы.  Что мы видим?

Вывод: надутый шарик тяжелее, значит, воздух имеет массу.

 – Можно ли измерить массу воздуха в шаре? Как это сделать? Проведем виртуальный опыт со стеклянным шаром (ссылка на ЭОР «Вес воздуха. Атмосферное давление»).  Вкладки №2 и № 3

Известно, что воздух объемом 1 м3  имеет массу 1.3 кг.  Блез Паскаль подсчитал, что вся атмосфера имеет массу 5 квадриллионов тонн (5 · 10 18 кг). Такую же массу имеет сплошной медный шар диаметром 10  км.
Из опыта следует, что воздух должен давить на Землю и на все тела, находящиеся на ней.

– А кто-нибудь может ответить, почему  мы не ощущаем действие этой массы воздуха?
Отвечая на поставленный вопрос, мы приоткрыли тайну удивительного и важного физического явления, которое является темой нашего урока.
Итак, запишите тему урока: «Атмосферное давление».

  

6


7




8









9


10
11




12
4. Этап введения знаний

4.1. Опыты, доказывающие существование атмосферного давления

– Как мы уже сегодня сказали атмосфера – это смесь газов, которую удерживает гравитационное притяжение земного шара. При этом по мере подъема над поверхностью Земли плотность атмосферы будет уменьшаться. Почему?
– Вследствие притяжения к Земле верхние слои атмосферы сжимают более низкие, и по закону Паскаля это давление передается до поверхности Земли, поэтому все тела на ее поверхности подвергаются давлению всей толщи воздуха над ними.
– Теперь давайте обсудим вот что. Если Земля притягивает атмосферу, а как вы знаете, газы легко сжимаются, то почему весь объем воздуха не оседает на поверхность Земли плотным слоем?
– Этому препятствует броуновское движение молекул газов, составляющих воздух.
– Хорошо. Теперь я бы хотела услышать ваше определение атмосферного давления.
Правильно, запишем в тетради следующее
Атмосферное давление – это давление, которое оказывает своим весом атмосфера Земли на все тела, находящиеся на ее поверхности.
Докажем на опыте, что это давление существует, хотя мы его не ощущаем.

Демонстрационный эксперимент №2

– 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. Именно поэтому мы и не ощущаем действия атмосферного давления.











12





13
4.2. Опыт с «магдебургскими полушариями».

– Самый известный опыт, доказывающий существование атмосферного давления, был проведен еще в 1654 году в немецком городе Магдебурге физиком Отто фон Герике,  который теперь во всём мире называют опытом с магдебургскими полушариями.
– Когда полушария сложили вместе, между ними поместили кожаное кольцо, не оставившее между полушариями даже малейшей щели. Затем с помощью насоса откачали воздух из пространства между полушариями. Какая же сила сжимала полушария, противодействуя силе шестнадцати коней?
– Этой силой было действие атмосферного воздуха. Чем больше воздуха выкачивали из полости между полушариями, тем сильнее они сжимались снаружи атмосферным давлением. Оно, оставаясь постоянным, тем больше превышало давление внутри шара, чем меньше там оставалось воздуха.
– ИТАК, атмосферное давление существует. А если существует физическая величина, то ее надо измерить каким-либо образом. Изученная формула для давления твердого тела нам не подходит, поскольку слишком сложно определить вес воздушного столба над необходимой поверхностью. Выход был найден в середине 17 века итальянским ученым Эванджелиста Торричелли.

  

14

15



16
4.3. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли

– Имя Торричелли навсегда вошло в историю физики как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и сконструировавшего первый барометр – прибор для измерения атмосферного давления.
Однако начиналось все слегка не физически. В середине 17 века герцог Тосканский приказал соорудить во Флоренции фонтаны и выяснилось, что какие бы инженерные решения не применяли строители, вода выше чем на 10,3 метра вверх не поднималась.
Для объяснения этого факта пришлось обратится к Галилео Галилею, который доверил решение своему ученику Торричелли. Последний же заменил воду ртутью и в 1643 году открыл существование атмосферного давления.

ЭОР Опыт Торричелли (видеофрагмент)

Стеклянную трубочку, длиной 1 м, запаянную с одного конца, наполняют доверху ртутью. Затем, плотно закрыв отверстие пальцем, трубочку поворачивают и опускают в чашу с ртутью. После этого палец убирают. Ртуть из трубки начинает выливаться, но не вся!
Осмысливая результаты эксперимента, Торричелли делает 2 вывода: в пространстве над ртутью в трубке нет воздуха (позже его назовут «торричеллиевой пустотой»), а ртуть не выливается из трубки обратно в сосуд потому, что атмосферный воздух давит на поверхность ртути в сосуде.
Зная высоту столба и плотность жидкости, можно определить величину давления атмосферы. Таким образом, из опыта Торричелли был создан первый в мире ртутный барометр – прибор для измерения атмосферного давления.

 



17

18




19

20

21
22
4.4. Зависимость атмосферного давления от высоты. Опыты Паскаля.

В конце 1646 г.  молва об удивительных опытах Торричелли докатилось до французского города Руана, где в то время жил французский физик Блез Паскаль. Паскаль повторяет опыты Торричелли не только с ртутью, но и с маслом и с водой, красным вином, для чего потребовалось бочки, вместо чашек и трубки длиной 15 м. Эти эффектные опыты проводилось прямо на улицах Руаны, радуя жителей.
Паскаль осмелился  верить, что в трубке Торричелли действительно есть пустота. И ищет этому доказательство. Для этого он инициирует опыты у подножья и на вершины горы Пюи – де Дом.
Эксперимент был проведен в 1648 г. и было доказано, что при подъеме давление уменьшается. На каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм. рт.ст. Но на больших высотах это закономерность нарушается.
Установлено, что на уровне моря атмосферное давление  составляет в среднем 760 мм рт.ст. = 101 300 Па = 10 5 Па.

  

23


24

25

26
5. Этап обобщения и первичного закрепления и систематизации знаний

Решение задач

1. Что произошло бы с атмосферой Земли, если бы исчезла сила земного притяжения? Если бы сила зем­ного притяжения увеличилась?

2. На рисунке 2 изображен воздушный шарик, наполненный водородом, в момент, когда его выпус­тили из рук, и спустя некоторое время, когда он под­нялся на высоту h над землей. На каком из рисунков (а или б) изображен шарик, поднявшийся на высоту h. Ответ обоснуйте.

Рис. 2.

3. В дне бидона имеется небольшое отверстие. Можно ли в таком бидоне переносить жидкость (например, молоко), если горлышко бидона плотно закрыть пробкой?

4. Пассажирские реактивные самолеты совершают перелеты на высоте 6-10 тысяч метров. Зачем корпуса таких самолетов делают герметичными?   

 

27
28


29











30


31
6. Этап подведения итогов обучения

– Какая цель стояла перед нами на этом уроке?
– Достигнута ли наша цель?
– Что нового Вы узнали на уроке?
– Какова практическая и личная значимость изучаемого вопроса?
– Отметьте положительные моменты урока.
– Что можно было сделать еще лучше?

 32
7. Этап определения домашнего задания и инструктажапо его выполнению

Учебник:  § 21
Задачник:
Для всех № 22.3., 22.8.
I  уровень №22.12., 22.14.
II уровень №22.28., 22.30.
III уровень №22.36., 22.48.

В течение недели пронаблю­дайте за атмосферным давлением. Производите отсчет показаний барометра-анероида в одно и то же вре­мя суток. Начертите график изменения атмосферного давления. Результаты измерений занесите в таблицу.

 33
8. Рефлексия

– Мы с вами прошли трудный путь от предположения о существовании атмосферного давления к доказательствам.  Наш урок подошёл к концу. Давайте ответим на вопрос: «Что тебе понравилось на уроке?». Предлагаются варианты ответов:

  • Сегодня  я узнал…
  • Было интересно…
  • Было трудно…
  • Я понял, что…
  • Я научился…
  • Меня удивило…
  • Мне захотелось…
 34

Приложение 1