Конспект уроку з фізики для 7 класу на тему: "Атмосферний тиск. Вимірювання атмосферного тиску. Барометри"

Урок №

Дата

Тема.  Атмосферний тиск. Вимірювання атмосферного тиску. Барометри  

Мета уроку:

• формувати уявлення учнів про атмосферний тиск, обґрунтувати  його існування з точки зору трьох основних положень молекулярно-кінетичної теорії; ознайомити з приладами для вимірювання атмосферного тиску; з’ясувати залежність атмосферного тиску від погоди та висоти місця спостереження над рівнем моря;
• розвивати інтерес до вивчення фізики, креативність, вміння працювати з матеріалом, навички користування приладами, показати практичне значення набутих знань;
• виховувати зацікавленість предметом та процесом дослідження природи.

Тип уроку: комбінований урок.

Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, обладнання для демонстрацій.

 

План уроку:

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

1. Згадуємо три основні положення молекулярно-кінетичної теорії.

2. Згадуємо відомості про атмосферу.

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

План вивчення нової теми

1. Доводимо існування атмосферного тиску

2. Вимірюємо атмосферний тиск 

3. Вивчаємо конструкцію барометра-анероїда

4. Виявляємо залежність атмосферного тиску від погоди та висоти

V. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

 

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

 

Фронтальне опитування учнів за питаннями:

1. Що спричиняє виникнення тиску рідини на дно посудини?
2. За якою формулою обчислюють гідростатичний тиск рідини?
3. Як змінюється тиск у рідині залежно від висоти стовпа рідини? від густини рідини?
4. Опишіть дослід Б. Паскаля, за допомогою якого він продемонстрував залежність гідростатичного тиску води від висоти її стовпа?
5. Чому тиск усередині нерухомої однорідної рідини на одному рівні є однаковим?

 

Вправа 24 (5)

Гідростатичний тиск прямо пропорційний густині рідини та висоті стовпа рідини. Так, як в обидві посудини налили до одного рівня однакову рідину, то тиски на дно посудин будуть рівні: = .

Сила тиску прямо пропорційна тиску та площі поверхні (F=рS) Тиски рівні, а площа поверхні дна другої посудини більша, тому сила тиску рідини на дно другої посудини більша:  .

 

 

 

 

 

Вправа 24 (7)

Дано: Па ρ=1000 n=2 =3м =1,5м

Розв’язання Гідростатичний тиск обчислюють за формулою p=ρgh. Висота, на яку потрібно підняти воду: h=n·+. Підставивши вираз h у формулу для тиску р. Отримаємо: = ρgh= ρg(n·+) Перевіримо одиницю, знайдемо значення шуканої величини: [р]=··м==Па =1000·10·(2·3+1,5)=75000 Па=75 кПа Наталці вдасться прийняти душ, оскільки насос створює тиск 80 кПа, який вищий за тиск, необхідний для підняття води на висоту лійки душа 75 кПа.     Відповідь: так

Знайти:

 

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

1. Згадуємо три основні положення молекулярно-кінетичної теорії

1. Усі речовини складаються з частинок – молекул, атомів, йонів; між частинками є проміжки.
2. Частинки речовини перебувають у безперервному безладному (хаотичному) русі; такий рух називають тепловим.
3. Частинки взаємодіють одна з одною (притягуються та відштовхуються).

2. Згадуємо відомості про атмосферу

Що таке атмосфера (у перекладі з грецької – «пара» і «сфера»)?

 Повітряна оболонка Землі

Чому існує повітряна оболонка Землі?

• повітря, як і будь-які інші речовини, складається з молекул і атомів;
• молекули й атоми мають масу, тому вони притягуються до Землі завдяки дії сили тяжіння;
• молекули газів, що складають атмосферу, перебувають у неперервному хаотичному русі - весь час вони зіштовхуються, відскакують одна від одної, змінюють значення та напрямок свого руху… Через це вони не падають на Землю, а перебувають у просторі біля неї.

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Доводимо існування атмосферного тиску

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

Атмосферний тиск зумовлює існування всмоктування – підняття рідини за поршнем (у насосах, шприцах тощо).

Демонстрації.

1. «Соломинка»

Обладнання: склянка з яскравим соком, прозора коктейльна соломинка.

Демонстрація. Наповнюємо склянку водою, п’ємо  через коктейльну соломинку.

Пояснення. Втягуючи щоки, зменшуємо тиск у роті. Атмосферний тиск стає більшим і «штовхає» сік в соломинку.

2. «Чарівна кулька»

 Обладнання: скляна 3-х літрова банка, кришка до неї з поліетилену, скляна трубка (діаметр 3-5 мм, довжина 10-15 см), гумова кулька, нитки, шматок пластиліну. Демонстрація. Нагріваємо кінець скляної трубки над полум’ям спиртівки і робимо у кришці два отвори: один - у центрі, а другий - скраю. Прив’язуємо гумову кульку до одного кінця трубки, а інший вставляємо у кришку. Шматочком пластиліну закриваємо всі щілини між трубкою і кришкою. Закриваємо банку кришкою. Надуваємо кульку через трубку і пальцем закриваємо другий отвір. Кулька не буде здуватися! Як тільки відкриємо другий отвір, кулька здується.

Пояснення. Під час надування кульки частина повітря вийшла з банки через отвір. Це призвело до зменшення тиску повітря в банці. Повітря всередині й зовні кульки створює тиск відповідно на внутрішню і зовнішню поверхню гумової плівки. Якщо ці тиски є однаковими, гумова кулька не здувається.

3. «Склянка, тарілка і монета»

Дістати монету, що лежить на дні тарілки з водою, не замочивши пальців рук, за допомогою склянки, сірників і аркуша паперу. Води в тарілці повинно бути менше, ніж півсклянки). Воду з тарілки виливати не можна.

Обладнання: склянка, тарілка, монетка, аркуш паперу, сірники, вода.

Демонстрація. Зім’яти аркуш паперу, підпалити його і покласти в склянку, дати розгорітися. Швидко перевернути склянку і поставити її в тарілку з водою поряд із монетою. Вода потрапить до склянки. Із посмішкою переможця взяти монету.

Пояснення. Тиск газу в склянці під час охолодження зменшується, а зовні залишається атмосферним. Атмосферний тиск зумовлює всмоктування рідини в склянку.

 

2.  Вимірюємо атмосферний тиск

У середині ХVII ст. у ході спорудження фонтанів у Флоренції зіткнулися з незрозумілим – виявилося, що вода, яку всмоктують насоси, не піднімається вище за 10,3 м. Розв’язуючи цю проблему, Торрічеллі вперше довів існування атмосферного тиску.

Дослід Торрічеллі

Скляну трубку завдовжки близько метра, запаяну з одного кінця, Торрічеллі доверху наповнив ртуттю. Потім, щільно закривши отвір, перевернув трубку, опустив її в чашу із ртуттю і відкрив отвір – частина рідини з трубки вилилася в чашу. У трубці залишився стовп ртуті приблизно 760 мм заввишки, а над ртуттю утворилася порожнеча. Провівши численні досліди, Торрічеллі встановив: висота стовпа ртуті, що залишається в трубці, не залежить ані від довжини трубки, ані від її діаметра. Висота трохи змінюється тільки залежно від погоди.

  

Торрічеллі також знайшов відповідь на те, чим визначається саме така висота стовпа ртуті.

Однорідна рідина в трубці та чаші не рухається, і це означає, що згідно із законом Паскаля, тиск на поверхню ртуті з боку атмосфери і гідростатичний тиск стовпа ртуті в трубці є однаковим. Тобто тиск стовпа ртуті висотою 760 мм дорівнює атмосферному.

Тиск, який створює стовп ртуті висотою 760 мм, називають нормальним атмосферним тиском:

р _{атм. н} = 760 мм рт. ст.

 

За одиницю атмосферного тиску прийнято один міліметр ртутного стовпа (1 мм рт. ст.).

Подамо нормальний атмосферний тиск  в одиницях СІ – паскалях.

Гідростатичний тиск обчислюють за формулою: .

, =9,8 , =0,76 м

760 мм рт. ст.=

1 мм рт.ст.= 133,3 Па

У фізиці й техніці також використовують позасистемну одиницю атмосферного тиску – фізичну атмосферу (1 атм).

1 атм100 кПа

3. Вивчаємо конструкцію барометра-анероїда

Якщо вдосконалити трубку Торрічеллі, приєднавши до неї вертикальну шкалу (лінійку) отримаємо найпростіший барометр.

Барометр — прилад для вимірювання атмосферного тиску.

Сьогодні частіше застосовують барометри-анероїди – прилади для вимірювання атмосферного тиску, які діють без допомоги рідини. Барометри-анероїди зручніші у використанні, ніж ртутні прилади: вони легкі, компактні та безпечні.

Рис.25.5. Барометр-анероїд:

а – зовнішній вигляд; б - будова

4. Виявляємо залежність атмосферного тиску від погоди та висоти

Спостерігаючи за барометром, легко виявити, що його покази змінюються в разі зміни погоди. Перед негодою атмосферний тиск падає, а перед сонячною погодою зростає.

Показання барометра залежать також від висоти місця спостереження над рівнем моря. Чим вище вгору, тим меншим є атмосферний тиск. Поблизу поверхні Землі через кожні 11 м висоти тиск меншає приблизно на 1 мм рт. ст.

Завдяки тому, що атмосферний тиск залежить від висоти, барометр можна проградуювати так, щоб за тиском повітря визначати висоту. Так було винайдено альтиметр – прилад для вимірювання висоти.

 

Рис.25.6. Альтиметр на руці парашутиста

                                                               

 

V. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Розв’язування вправ

1. Поясніть залежність атмосферного тиску від погоди.

Відповідь.

Атмосферний тиск залежить від температури повітря. При нагріванні об’єм повітря збільшується, воно стає менш щільним і легшим. Через це зменшується і атмосферний тиск. При охолоджені відбуваються зворотні явища. Отже, зі зміною температури повітря безперервно змінюється і тиск. Протягом доби він двічі підвищується (вранці та увечері) і двічі знижується (після полудня і після півночі). Взимку, коли повітря холодне і важке, тиск вищий,  ніж улітку, коли воно більш тепле і легке. Отже, за зміною тиску можна передбачити зміни погоди. Зниження тиску вказує на опади, підвищення – на суху погоду.

2. Поясніть залежність атмосферного тиску від висоти місця спостереження над рівнем моря.

Відповідь.

Атмосферний тиск залежить від висоти місця спостереження над рівнем моря. Чим вище від рівня моря, тим тиск повітря менший. Він знижується, тому що з підняттям зменшується висота стовпа повітря, що тисне на земну поверхню та зменшується щільність самого повітря. На висоті 5 км атмосферний тиск знижується наполовину порівняно з нормальним тиском на рівні моря.

3. Чи залежить самопочуття людини від атмосферного тиску? Чому?

Відповідь.

Самопочуття людини залежить від атмосферного тиску. Чому? Учені розгадали цю загадку. Вони з’ясували, що тиск на організм будь-якої живої істоти ззовні врівноважується таким же тиском із середини. У процесі еволюції людина призвичаїлася до цього. Від того, який атмосферний тиск «надворі», залежить самопочуття і здоров’я людини.

 

 

 

 

 

 

 

Завдання ЗНО-2019

Завдання 8 (зошит 1)

 Відповідь. В

 

Завдання 33 (зошит 1)

Визначте, на скільки менший атмосферний тиск на 101-му поверсі хмарочоса на рівні підлоги, ніж на 1-му також на рівні підлоги. Уважайте, що прискорення вільного падіння дорівнює 10 м/, густина повітря становить 1,3 , а висота кожного поверху – 3 м. Відповідь запишіть у кілопаскалях (кПа).

 

Дано: ρ=1,3 n=101-1=100 =3 м	Розв’язання. Зі збільшенням висоти на h атмосферний тиск зменшується на величину тиску стовпа повітря заввишки h, тобто на ∆p=ρgh, де ρ – густина повітря, а h=n·– висота на рівні підлоги 101 поверху.  Отже, ∆p=ρgn   Перевіримо одиницю, знайдемо значення шуканої величини: [р]=··==Па,   (1Н=) =1,3·10·100·3=3900 Па=3,9 кПа   Відповідь: 3,9 кПа
Знайти:

 

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що таке атмосфера і чому вона існує?

2. Чому існує атмосферний тиск?

3. Які факти свідчать про існування атмосферного тиску?

4. Опишіть будову та принцип дії ртутного барометра.

5. У яких одиницях вимірюють атмосферний тиск?

6. Дайте означення нормального атмосферного тиску. Подайте нормальний атмосферний тиск у паскалях.

7. Опишіть  конструкцію та принцип дії барометра-анероїда.

8. Які переваги барометрів-анероїдів зумовили їх широке використання?

9. Чому за допомогою барометрів можна передбачати погоду та вимірювати висоту?

 

 VIІ. Домашнє завдання

Опрацювати § 25

Вправа № 25 (5, 7)