Бінарний урок (фізика + географія) з теми Атмосферний тиск і його роль у природі та житті (7 клас)

Підготували: вчитель фізики ліцею №142 м.Києва Мельник С.С., вчитель географії ліцею №142 Семениста Т.І.

Тип уроку: бінарний, інтегрований, комбінований (з елементами досліду та практичної роботи)

Форма проведення: урок-дослідження.

Мета уроку:

      з фізики: сформувати уявлення про атмосферний тиск, причини його виникнення, залежність від висоти;  з географії: пояснити роль атмосферного тиску у формуванні погоди, вітрів, клімату Землі.

Розвивальна:

•      розвивати логічне та просторове мислення;  формувати вміння аналізувати природні явища;

•      розвивати навички роботи з картою та схемами.

Виховна:

•      виховувати пізнавальний інтерес до природничих наук;

•      формувати цілісне бачення природи;

•      виховувати відповідальне ставлення до навколишнього середовища.

Обладнання

•      презентація;

•      барометр (або зображення);

•      склянка з водою, аркуш паперу (дослід);

•      карта атмосферного тиску світу;

•      картки з завданнями;

Хід уроку

Учитель фізики:

— Доброго дня! Сьогодні на уроці ми будемо дослідниками. Учитель географії:

— А ще — мандрівниками повітряного океану, який називається атмосферою.

Разом:

— Запрошуємо вас на бінарний урок фізики та географії!

2. Мотивація. Проблемна ситуація (5 хв)

Учитель географії (показ фото гір):

— Чому в горах людям важко дихати?

Учитель фізики:

— Чому повітря, яке ми не бачимо, може тиснути?

Інтерактив «Передбачення»

Учням пропонують обрати варіант:

•      А — повітря не має ваги

•      Б — повітря має вагу і тисне

•      В — тиск залежить від висоти

(Відповіді фіксуються, повернення до них наприкінці уроку)

3. Актуалізація знань (5 хв)

Згадаємо, що таке атмосфера, з чого вона складається.

Інтерактив «Так / Ні»

Учні піднімають зелену або червону картку.

1.      Атмосфера складається з газів (так)

2.      Повітря не має маси (ні)

3.      Атмосфера захищає Землю (так)

4.      Атмосферний тиск однаковий всюди (ні)

З яких газів складається атмосфера? ( Атмосфера Землі складається з суміші газів: 78% азоту, 21% кисню, а також аргон, вуглекислий газ, гелій, неон, двоокис сірки, аміак, озон і водяна пара.)

4. Вивчення нового матеріалу (20 хв) Блок 1. Що таке атмосферний тиск (фізика)

Учитель фізики:

— Повітря має масу. Вся атмосфера тисне на поверхню Землі та на кожного з нас.

 Чому атмосфера утримується біля Землі?

Частинки атмосфери (атоми, молекули, йони) мають масу і притягуються до Землі завдяки гравітаційній взаємодії. Але чому вони не падають на Землю?

Частинки газів у атмосфері перебувають у постійному хаотичному русі. Вони зіштовхуються, відскакують одна від одної і змінюють напрямок свого руху, але і не відлітають у космос.

Для того, щоб частинка покинула Землю, вона повинна мати швидкість 11,2 км/с. Середня швидкість частинок атмосфери значно менша, тому  вони лишаються біля поверхні Землі.

 Атмосферний тиск

За підрахунками, атмосфера Землі має масу близько 5·10¹⁸ кг. Під дією сили тяжіння верхні шари атмосфери тиснуть на нижні шари, тому повітряний шар навколо поверхні Землі стиснутий найбільше. Згідно із законом Паскаля, це створює тиск на поверхню Землі й на всі тіла поблизу неї. Це і є атмосферний тиск.

Атмосферний тиск – це тиск, який створює атмосфера на всі тіла, що в ній перебувають, а також на земну поверхню.

🔬 Дослід 1. «Склянка і аркуш» 

Обладнання: склянка з водою, аркуш паперу.

Вчитель накриває склянку папером та перевертає її. Вода не виливається

Чому вода не вилилася?

Висновок:

Атмосферний тиск утримує папір.

Дослід 2. «Серветка, що не намокає» Мета: довести існування атмосферного тиску.

Обладнання: склянка, серветка, миска з водою.

Вчитель кладе серветку на дно склянки, перевертає склянку догори дном. Потім повільно опускає у воду. Виймає склянку.

Спостереження:

серветка залишається сухою.

Запитання учням:

— Чому вода «не заходить» у склянку? (Пояснення:

атмосферний тиск не дає воді зайти всередину склянки) Дослід 3. «Лінійка, яку неможливо підняти»

Мета: продемонструвати силу атмосферного тиску.

Обладнання: лінійка, аркуш паперу, парта.

Вчитель пропонує учням покласти лінійку на парту так, щоб край виступав. Накрити лінійку аркушем паперу. Спробувати різко натиснути на виступаючий край.

Спостереження: лінійку важко підняти.

Діти пробують пояснити побачене (Пояснення: атмосферний тиск притискає папір до поверхні.)

Вимірювання атмосферного тиску:

 Як виміряти атмосферний тиск? 

Розрахувати атмосферний тиск за формулою 𝑝 = 𝜌𝑔ℎ неможливо, оскільки атмосфера не має чіткої межі, а густина повітря змінюється на різних висотах. При будівництві фонтанів у Венеції у 17 ст, було помічено, що вода зі скважин не піднімається вище 10 м, оскільки тиск стовпчика води висотою 10 м врівноважує атмосферний тиск. Для вимірювання атмосферного тиску не зручно користуватися трубками заповненими водою, через необхідність брати трубки великої довжини, однак, якщо взяти трубку, заповнену рідиною більшої густини, наприклад ртуть ( р=13600 кг/м3), то у цьому випадку достатньо мати трубку висотою не більше 1 м. Відомий італійський вчений Еванджелісто Торрічеллі (1608-1647) використав скляну трубку завдовжки близько метра, запаяну з одного кінця. Він наповнив її ртуттю, щільно закрив отвір і перевернув трубку та опустив її в чашу з ртуттю. Відкрив отвір, частина ртуті вилилася, а у трубці залишився стовп ртуті заввишки приблизно 760 мм, а над ртуттю утворилася порожнеча.

Торрічеллі встановив:

-   Висота стовпа ртуті, що залишається в трубці, не залежить від її довжини та діаметра.

-   Висота стовпа трохи змінюється залежно від погоди.

-   Однорідна рідина в трубці та чаші не рухається, це означає, що тиск на поверхню ртуті з боку атмосфери і гідростатичний тиск стовпа ртуті в трубці однакові. Тобто тиск стовпа ртуті висотою 760 мм дорівнює атмосферному.

Нормальний атмосферний тиск – це тиск, який створює стовп ртуті висотою 760 мм.

𝑝_атм.н = 760ммрт.ст.

Одиницею атмосферного тиску є один міліметр ртутного стовпа (1 мм рт. ст.).

Переведемо нормальний атмосферний тиск у паскалі:

 

У фізиці і техніці використовують позасистемну одиницю атмосферного тиску – фізичну атмосферу (1 атм):

1атм ≈ 100кПа

1ммрт.ст. ≈ 133,3Па

Прилади для вимірювання атмосферного тиску

Барометр – прилад для вимірювання атмосферного тиску.

Існують три основні типи барометрів:

Ртутний барометр. Вимірює тиск за висотою ртутного стовпчика в трубці. При зміні атмосферного тиску ртуть у чашці піднімається або опускається.

Барометр-анероїд. Вимірює тиск за деформацією пружної металевої коробки, яка не містить повітря. Деформація коробки передається через систему важелів на стрілку, що переміщується по шкалі.

Електронний барометр – сучасний прилад, часто застосовується цей застосунок у телефонах, часах.

Барограф. Прилад для безперервного запису змін атмосферного тиску. Складається з приймальної частини, передавального механізму з пером та барабана зі стрічкою, що обертається за допомогою годинникового механізму.

 

На практиці найчастіше використовують барометри-анероїди завдяки їх зручності, компактності та безпечності.

БЛОК 3. Залежність атмосферного тиску від висоти (фізика + географія)

Учитель географії:

— Атмосфера має шарувату будову. З висотою повітря стає менше, тому атмосферний тиск зменшується.

Приклади: гори; польоти літаків; самопочуття людей у високогір’ї.

Відомо, що на кожні 11 м висоти атм. тиск зменшується на 1 мм.рт.ст.

 

Виконаємо вправу:

Визначити атмосферний тиск на вершині гори Говерла (2061 м), якщо на висоті 183 м він у цей час становить 740 мм рт. ст. ( Враховуючи, що кожні 11 м тиск зменшується на 1 мм.рт.ст, то при зміні висоти на 2061-183=1878 м він зменшиться на 1878/11=171 мм, тобто буде становити 740-171=569 мм.рт.ст. ).

Учитель географії (карта):

— Подивіться на карту атмосферного тиску. Визначте зони високого та низького тисків.

Продумайте у якому напрямі дутимуть вітри?

БЛОК 4. Залежність атмосферного тиску від температури ( географія) 

Як за змінами атмосферного тиску передбачити зміни погоди?

Узимку, коли повітря холодне і важке, тиск вищий, ніж улітку, коли воно тепліше і легше. За зміною тиску можна передбачити зміни погоди. Зниження тиску вказує на опади, підвищення — на суху погоду.

Найвищий атмосферний тиск 815 мм.рт.ст. зареєстровано у Сибіру у 1968, найнижчий 645 мм.рт.ст. під час урагану в Тихому океані.

Закріплення знань (8 хв) Вправи з фізики

Вправа 1. «Правда чи ні»

Познач ✔ або ✖.

1.      Атмосферний тиск створюється повітрям.

2.      На вершині гори атмосферний тиск більший, ніж на рівнині.

3.      Барометр — прилад для вимірювання атмосферного тиску.

4.      Атмосферний тиск не впливає на погоду.

Вправа 2. Поясни явище

Чому порожня пластикова пляшка після закручування кришки може зім’ятися?

Підказка: згадай про тиск повітря ззовні.

Чому витягувати ноги з болотистого ґрунту важко? 

Задача 1. При вході в метро барометр показує 101,3 кПа. Якими будуть показання барометра на найглибшій станції київського метро, яка розташована на глибині приблизно 110 м?

Задача 2: Виразіть в кПа: 800 мм.рт.ст.., 700 мм.рт.ст. Виразіть у мм.рт.ст тиск 95кПа.

Задача 3. Життєва ситуація

👉 Чому під час зльоту або посадки літака у пасажирів «закладає вуха»?

Вправи з географії

Вправа 4. Де тиск більший? 

Чому люди не відчувають дії атмосферного тиску? 

Розташуй місця від найбільшого до найменшого атмосферного тиску:

•      узбережжя моря

•      рівнина

•      вершина гори

•      Поясни свій вибір.

 

Залежність атмосферного тиску від температури: (географія)

(структурно-логічний ланцюг  --  збирають на дошці: 

 Низькі  t ͦ    →  області високого тиску   →  ураганні вітри, швидкість вітру до 200 км/год  →  постійні вітри – стокові   )

В атласі на карті клімат Антарктиди знайти напрямок постійних вітрів (з материка на Південний океан).

Робота з контурними картами: На контурній карті стрілками показати напрямок вітрів в Антарктиді. Вітри завжди направлені з області високого тиску в область низького (чим більша різниця тиску, тим більша швидкість вітру!).

 Дослідження з використанням штучного інтелекту:  Цікаво!!! Що більше впливає на атмосферний тиск?  Висота над рівнем океану або температура повітря?   - Пригадаємо товщину льодовикового покриву Антарктиди?  -   2 – 4,5 км 

- Який би був тиск над материком?

БЛОК 5    Інформатика

Таблиця атмосферного тиску в різних точках Антарктиди

Види штучного інтелекту	Поверхня Південного океану	Ст. Академік Вернадський	Південний полюс	Станція Восток	Купол Фудзі t =91,2
Grok	760 мм рт.ст.	760 мм рт.ст.

           Гра «Барометр і погода»

Учитель зачитує ситуацію — учні прогнозують погоду:

•      📉 Атмосферний тиск знижується → …

•      📈 Атмосферний тиск підвищується → …

•      ➖ Тиск стабільний → …

Інтерактивний міні-тест (5 хв)

1.      Атмосферний тиск — це:

А) тиск води

Б) тиск повітря ✅

В) тиск ґрунту

2.      З висотою атмосферний тиск:

А) збільшується Б) зменшується ✅ 3. Вітер виникає через:

А) рух Землі

Б) різницю атмосферного тиску ✅

7. Рефлексія (3 хв)

Вправа «Повернімося до передбачень»

— Які твердження на початку уроку підтвердилися?

«Незакінчене речення»

•  Сьогодні я зрозумів(ла)…

•  Мене найбільше вразив дослід… 8. Підсумок уроку (2 хв) Учитель фізики:

— Атмосферний тиск — це фізичне явище.

Учитель географії:

— Але саме воно формує погоду та клімат Землі.

Разом:

— Природа єдина, а науки доповнюють одна одну!

9. Домашнє завдання (на вибір)

1.      Міні-проєкт «Атмосферний тиск і моє самопочуття»

2.      Схема «Атмосферний тиск → вітер → погода»

3.      Підготувати цікавий факт або дослід з атмосферного тиску