Урок ''Атмосферний тиск і його вимірювання''

Конспект уроку 8 клас

Тема:              Атмосферний тиск та його вимірювання

Тема уроку: комбінований урок

Мета уроку: а) сформувати знання про атмосферний тиск і пояснити

     його існування на підставі молекулярно-кінетичних уявлень;

б) розвити науковий світогляд учня за допомогою «Досліду із магдебурзькими півкулями»;

в) виховати вміння використовувати свої знання на практиці, формувати ідею пізнаванності світу.

Обладнання: плакати до теми «Атмосферний тиск», барометр-анероїд.

Хід уроку

1. Організаційний момент:

Дочекатися порядку в класі. Перевірити готовність класу до уроку: наявність підручників, зошитів, щоденників.

2. Актуалізація опорних знань:

За допомогою фронтального опитування повторити раніше вивчений матеріал, який буде основою при вивчені нового матеріалу.

Запитання до класу:

1. Що таке тиск? Як він позначається?

Тиском називають відношення перпендикулярно до поверхні сили тиску, що діє на деяку площу S поверхні, до цієї площі.

Позначається р.

2. Назвати формулу визначення тиску рідини.

3. Як залежить тиск газу від об’єму та температури?

Якщо об’єм газу зменшують, тиск газу збільшується. В разі збільшення об’єму газу його тиск зменшується. У наслідок підвищення температури тиск газу збільшується.

4. Що таке сполучені посудини?

Це посудини, що мають загальну частину, що їх з’єднує їх.

3. Мотивація навчальної діяльності:

 Як ви вже знаєте з курсів природознавства та географії, Земля оточена повітряною оболонкою, яку називають атмосферою (від грец. «атмос» - пара, повітря; «сфера» - куля).

 Вона простягається на висоту в декілька тисяч кілометрів і не має чіткої границі: зі збільшенням висоти густина повітря зменшення поступово.

 Незважаючи на свою «повітряність», він є й дуже надійшли «щитом». Так, атмосфера захищає Землю від рясних потоків дрібних космічних тіл, метеорів – вони згорають в атмосфері.

Повітря, що оточує Землю, притягується до Землі та створює тиск на її поверхню і всі тіла поблизу неї. Це – атмосферний тиск.

Тому тема нашого уроку

Атмосферний тиск. Вимірювання атмосферного тиску

4. Вивчення нового матеріалу:

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

Якщо почати піднімати ручку поршня, то атмосферний тиск, впливаючи на вільну поверхню рідини в посудині, нагнітатиме рідину по трубці вгору, у порожнечу під поршнем. Ззовні все виглядатиме так, начебто рідина підніматиметься за поршнем сама по собі.

У середині 18 ст. в ході спорудження фонтанів у Флоренції зіткнулися з незрозумілим – виявилося, що вода, яка всмоктується насосами, не піднімається вище за 10,3 м. Галілео Галілей запропонував розібратися в цьому своїм учням Еванджелісті Торрічеллі та Вінченцо Вівіані.

Розв’язуючи цю проблему, Е. Торрічеллі (на протязі 40 років), уперше довів існування атмосферного тиску.

Скляну трубку завдовжки близько метра, запаяну з одного кінця, Торрічеллі заповнив доверху ртуттю. Потім, щільно закривши отвір пальцем, перевернув і прибрав палець – частина рідини трубки вилилася в чашу. У трубці залишився стовп ртуті приблизно 760 мм заввишки, а над ртуттю утворилася порожнина.

Провівши численні досліди, Торрічеллі встановив: висота стовпа ртуті, що залишається в трубці, не залежить ані від довжини трубки, ані від її ширини. Висота трохи змінювалася тільки залежно від погоди.

Удосконалена так звана трубка Торрічеллі з лінійкою є найпростішим барометром – приладом для вимірювання атмосферного тиску.

Тиск 760 мм рт. ст. називають нормальним атмосферним тиском. Цей тиск ми подамо  одиницях СІ – в паскалях (Па).

Відомо,  що гідростатичний тиск стовпчика ртуті обчислюють за формолою

Густина ртуті  =13600 ;

Прискорення вільного падіння =9,8 ;

Висота стовпчика ртуті =0,76 м.

Отже,

= 13600 * 9,8 * 0,76 м = 101325 Па ≈ 101 кПа

Отже, нормальний атмосферний тиск дорівнює 101 кПа.

 У фізиці та техніці також використовують позасистемну одиницю атмосферного тиску – атмосферу (атм).

1 атм = 100 кПа

 Перші барометри відрізняються від «трубки Торрічеллі», тільки тим, що на трубку зі ртуттю для зручності відліку показів було нанесено шкалу. Однак такі барометри були занадто громіздкими та ламкими, тому для вимірювання тиску винайшли мембрані барометри, які називають анероїдами (у перекладі з грецької - безрідинні).

 Головна частина барометра-анероїда  - легка пружна порожня металева коробочка з гофрамовою (ребристою) поверхнею. Повітря в коробці практично немає. До стінки коробочки прикріплена стрілка, насаджена на вісь. Кінець стрілки пересувається по шкалі, розділеній у міліметрах ртутного стовпа або паскалях. Усі деталі барометра поміщено всередину корпус, спереду закритого склом.

 Зміна атмосферного тиску приводить до зміни сили, що стискає стінки коробочки. отже, змінюватиметься й вигин стінок. Вигин стінок коробочки передається стрілці й спричиняє її рух.

 Барометри-анероїди зручніші у використанні, ніж ртутні прилади, вон легкі, компактні та безпечні.

 Найефектніший дослід з демонстрації атмосферного тиску був проведений бургомістром німецького міста Магдебург Отто фон Геріке, що залишив про себе пам'ять скоріше як учений. Цей дослід, що став знаменитим під назвою «Дослід із магдебурзькими півкулями», було проведено 1654 року.

 Геріке замовив дві мідні півкулі діаметра три чверті магдебурзьких ліктя. Але в дійсності їхній діаметр дорівнював усього 0,67 ліктя, бо майстри, зазвичай, не могли виготовити точно те, що потрібно. В одній півкулі був кран, завдяки якому можна було видаляти повітря зсередини. До півкуль прикріплено було 4 кільця, крізь які протягувалися канати, прив’язані до упряжі коней. Геріке звелів також зшити шкіряне кільце; воно було просочене сумішшю воску зі скипидаром; затиснуте між півкулями, воно не пропускало в них повітря. У кран було вставлено трубку повітряного насоса, за допомогою якого було видалено повітря з кулі.

Тоді виявилося, з якою силою обидві півкулі притискувалися одна до одної: тиск зовнішнього повітря притискав їх так сильно, що 16 коней (ривком) зовсім не могли їх розганяти або насилу рознімали. Коли ж півкулі, уступаючи силі коней, роз’єднувалися, то розганявся гуркіт, як від пострілу. Та варто було поворотом крана відкрити доступ повітрю всередину півкуль – і їх легко було розганяти руками.

5. Закріплення нового матеріалу:

1. Задача

Якої довжини має бути трубка для проведення досліду Торрічеллі з використанням води?

=1000     Запишемо чому рівний тиск рідини                    

-?      р =

 h =

 h = =10,3 м.

6. Домашнє завдання:

1. §28, вправа 28 задача 1-3.
2. Відповісти  письмово на такі питання:

• Чому молекули водню земної атмосфери не розлітаються у космосі?
• Чому не можна з належною точністю розрахувати атмосферний тиск?
• Чому повітряна кулька, що наповнена воднем, під час підіймання над землею, збільшується в об’ємі?