Конспект уроку з фізики "Атмосфера Землі та атмосферний тиск"

Про матеріал

Конспект п ятогоо уроку розділу "Тиск твердих тіл, рідин і газів" ("Взаємодія тіл" ІІ частина) для 7 класу. Під час вивчення нового навчального матеріалу використовуються різні форми і методи навчання.

Перегляд файлу

Урок 5

Тема уроку: Атмосфера Землі та атмосферний тиск.

Мета уроку:

Сформувати поняття про атмосферний тиск, пояснити його існування на підставі молекулярно-кінетичних уявлень.
Навчити учнів розпізнавати явища природи, обумовлені атмосферним тиском.
Розвивати логічне мислення, формувати інформаційну компетентність.

Обладнання: мультимедійна дошка, склянка з водою, лист паперу, дві пляшки, тарілка, монета, спиртівка, скляна пляшка з широкою горловиною, варене яйце, барометр-анероїд.

Тип уроку: Вивчення нового навчального матеріалу.

Хід уроку

. Організаційна частина

Вітання, фіксація відсутніх, готовність до уроку, план роботи на уроці.

. Актуалізація знань

Експрес-контроль учнів, який завершується взаємоперевіркою та виставленням оцінок.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Тиск, температура і густина – найважливіші характеристики будь-якого газу, в тому числі і повітря, з якого складається атмосфера.

Будь-який газ, що міститься в посудині, тисне на її стінки. Це відбувається тому, що молекули газу рухаються і створюють тиск – діють з певною силою на стінки посудини. Коли температура підвищується, а об’єм газу не змінюється, швидкість руху молекул збільшується і тиск зростає.

На стіни кімнати, в якій ми знаходимося, теж тисне повітря. Якщо кімната не дуже щільно закрита і повітря надходить через вікна і щілини, тиск всередині і зовні легко вирівнюється. Тому тиск всередині кімнати майже не відрізняється від тиску під відкритим небом.

Сьогодні ми з вами більше дізнаємося про атмосферний тиск та його вплив на тіла на Землі.

ІV. Вивчення нового матеріалу:

Як відомо, повітря оточує всю Землю у вигляді кулястого шару, тому повітряну оболонку Землі називають атмосферою (грецьк. «атмос» — пара, повітря; «сфера» — куля). Як і будь-яке інше тіло, що має масу, атмосфера притягується до Землі. Діючи на тіла своєю вагою, вона створює тиск, що називається атмосферним тиском.

Повітря знаходиться в постійному русі, його маса над певною точкою поверхні безперервно змінюється, тиск підвищується там, де повітря стає більше, і знижується там, звідки повітря переходить в іншу точку. Головна причина руху повітря – зміна його температури. Нагріваючись від поверхні Землі, повітря розширюється і піднімається вгору, розтікаючись в сторони, в результаті біля поверхні Землі тиск знижується. Охолоджуючись над холодною поверхнею, повітря згущується і опускається вниз; у верхніх шарах густина зменшується, і туди спрямовується повітря зі сторони. Кількість повітря збільшується, і тиск над холодною поверхнею зростає.

В цілому на земній кулі формується кілька поясів атмосферного тиску. На екваторі, який інтенсивно нагрівається Сонцем, тиск постійно знижений. Тут нагріте від земної поверхні повітря піднімається і розтікається до тропічних широт. На висоті воно охолоджується, опускається вниз, створюючи в тропіках області підвищеного тиску.

Над полюсами температура постійно низька, тут холодне повітря опускається і згущується, в ці райони надходить повітря з помірних широт. Над полюсами встановлюється високий тиск, а над помірними широтами – низький.

Пояси високого і низького тиску не розподіляються над поверхнею Землі рівними смугами, бо материки і океани по-різному поглинають і віддають сонячне тепло, та й розташовуються на земній кулі нерівномірно. До того ж земна вісь нахилена до площини орбіти нашої планети і півкулі нагріваються неоднаково.

Атмосферний тиск: історія відкриття

Ще в давнину людина помічала, що повітря чинить тиск на наземні предмети, особливо під час негоди і ураганів. Вона користувалася цим тиском, змушуючи вітер рухати вітрильні судна, обертати крила вітряних млинів. Однак довго не вдавалося довести, що повітря має масу. Тільки в XVII столітті був поставлений дослід, який довів наявність маси у повітря. Приводом до цього послужила випадкова обставина.

В Італії в 1640 році герцог Тосканський задумав влаштувати фонтан на терасі свого палацу. Воду для цього фонтану повинні були накачувати із сусіднього озера, але вода не йшла вище 32 футів (10,3 м). Герцог звернувся за роз'ясненнями до Галілея, тоді вже глибокого старця. Великий вчений був збентежений і не відразу не знав як пояснити це явище. І тільки учень Галілея Торрічеллі після довгих досліджень, довів, що повітря має масу, і тиск атмосфери врівноважується стовпом води в 32 фути, або 10,3 м. Він пішов у своїх дослідженнях ще далі і в 1643 році винайшов прилад для вимірювання атмосферного тиску.

За допомогою досліду Торрічеллі вдалося не тільки підтвердити існування атмосферного тиску, але й виміряти його. У досліді Торрічеллі висота стовпчика ртуті становила 760 мм. Це послужило підставою для твердження, що нормальний атмосферний тиск дорівнює тиску стовпчика ртуті висотою 760 мм.

Тиск 1 мм рт. ст = 133,3 Па. Спостерігаючи щодня за висотою ртутного стовпа в трубці, Торрічеллі виявив, що ця висота змінюється, тобто атмосферний тиск може збільшуватися й зменшуватися.

Швидкості руху молекул, що входять до складу повітря, неоднакові.

У певної частини молекул швидкість набагато вище, ніж у переважної більшості. За рахунок цього вони можуть підніматися над Землею на значну висоту. Відносна кількість таких молекул з висотою зменшується. Відповідно зменшується й створюваний ними тиск.

Атмосферний тиск зменшується при збільшенні висоти над поверхнею Землі. Залежність атмосферного тиску від висоти над поверхнею Землі вперше виявив Блез Паскаль.

Група його учнів піднялася на гору То-де-Дом (Франція) і виявила, що на вершині гори стовп ртуті на 7,5 см коротше, ніж біля її підніжжя. Експериментально встановлено, що біля поверхні Землі при невеликих змінах висоти (у кілька сотень метрів) тиск змінюється на 1 мм рт. ст. кожні 11 м висоти.

Для більших висот — наприклад, висот гір — потрібно враховувати, що зі збільшенням висоти зменшується густина повітря, внаслідок чого тиск зі збільшенням висоти зменшується повільніше.

Скажімо, при підніманні з рівня моря на 2 км тиск зменшується приблизно на 20 кПа, а при підніманні з 8 км до 10 км тиск зменшується тільки на 9 кПа.

На верхніх поверхах багатоповерхового будинку тиск повітря на кілька міліметрів ртутного стовпа менше, ніж на нижніх поверхах, — це можна помітити за допомогою звичайного барометра анероїда.

Подивіться на малюнки і скажіть чи правильні вони?

Щоранку в прогнозах погоди передаються дані про атмосферний тиск в мм.рт.ст. над рівнем моря. Чому ж атмосферний тиск, виміряний на суші, найчастіше пров’язують до рівня моря? Справа в тому, що атмосферний тиск зменшується з висотою, і досить істотно. Так на висоті 5000 м він вже приблизно в два рази нижчий. Тому для отримання уявлення про реальний просторовий розподіл атмосферного тиску і для порівнянності його величини в різних місцевостях і на різних висотах, для складання синоптичних карт тощо, тиск приводять до єдиного рівня, тобто до рівня моря.

На самопочуття людини, яка досить довго проживає в певній місцевості, звичайний, тобто характерний для цієї ж місцевості тиск не повинен викликати особливого погіршення самопочуття, а збій відбувається найчастіше при різких неперіодичних коливаннях атмосферного тиску, і як правило 2-3 мм.рт.ст./3 години. У цих випадках навіть у практично здорових людей падає працездатність, відчувається важкість у тілі, з'являється головний біль. Вплинути на погоду ми не в змозі. Але ось допомогти своєму організму пережити цей важкий період зовсім нескладно.

Як людина переносить різну висоту?

1,5 – 2 км (гора Ай-Петрі)

Це безпечна або індиферентна зона, в якій не спостерігається жодних суттєвих змін фізіологічних функцій організму.

2 – 4 км

Зона повної компенсації: спостерігаються деякі порушення в діяльності серцево-судинної системи, органів відчуттів та ін., які завдяки мобілізації резервних сил організму швидко зникають.

4 – 5 км (гора Ельбрус)

Зона неповної компенсації: спостерігається погіршення загального самопочуття.

6 – 8 км

Критична зона: спостерігаються серйозні функціональні розлади життєдіяльності організму.

Більше 8 км (гора Джомолунгма)

Смертельна зона: людина може знаходитися на цій висоті без дихального апарату лише деякий час – 3 хвилини. На висоті 16 км – 9 секунд, після чого настає смерть.

(Можна виміряти тиск учня)

Ми дізнались, що атмосферний тиск – це фізична величина, яка має свої одиниці вимірювання. Але як і будь-яка інша величина вона вимірюється певним приладом.

Гра «Анаграма»

Атмосферний тиск вимірюють за допомогою ртутного барометра, в якому тиск стовпа ртуті врівноважується атмосферним тиском. Запаяну з одного кінця скляну трубочку опускають вільним кінцем у посудину із ртуттю. Стовпчик ртуті піднімається і опускається в залежності від зміни тиску повітря на відкриту ртуть в посудині. За спеціальною шкалою визначають величину атмосферного тиску. Середній тиск на рівні моря близько 760 мм ртутного стовпа.

Ртутний барометр незручний у користуванні, крім того, пара ртуті є дуже шкідливою для організму людини. Тому вчені виготовили новий прилад – барометр-анероїд (анероїд – безрідинний).

Анероїд – гофрована коробочка, з якої викачали повітря.
Її закріплюють у пружній скобі. При збільшені тиску коробочка стискується, розтягуючи пружину. Коли тиск зменшується, коробочка навпаки, розпрямляється. Її рух через передавальний механізм викликає поворот стрілки. Шкалу приладу градуюють у міліметрах ртутного стовпчика або гектопаскалях.

Барометри використовують метеорологи. На стіні фізичного кабінету ви також бачите барометр і можете прослідкувати за зміною погоди.
Відомий вислів: «барометр падає» не слід розуміти у прямому значенні. Це означає, що тиск знижується, тому, виходячи з дому, про всяк випадок необхідно взяти з собою парасольку.

V. Закріплення вивченого матеріалу

Поясніть досліди

Пропонуємо вам пояснити декілька цікавих дослідів.
Ви успішно виконаєте завдання, якщо зрозуміли тему уроку.