Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли

7 класс

физика

урок 16

Тема урока: Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.

Тип урока: комбинированный урок

Цели урока:

Обучающие: Познакомить учащихся с опытом, впервые позволившим определить величину атмосферного давления, добиться понимания ими физической сути данного опыта с опорой на имеющиеся у учащихся знания закона Паскаля, формулы давления внутри жидкости, различной плотности атмосферного воздуха на разной высоте и т. д.

Добиться усвоения основных понятий данной темы, таких как: нормальное атмосферное давление, единицы измерения атмосферного давления, используемой на практике - 1 мм.рт.ст.,

Развивающие: Развивать умение мыслить логически, рассуждать и делать выводы, опираясь на изученный ранее материал; продолжить формирование счетных навыков учащихся, умения осуществлять перевод единиц давления из внесистемных единиц в единицы СИ и наоборот.

Воспитательные: Продолжать формировать мышление о познаваемости явлений и свойств окружающего мира; интерес к предмету; воспитывать информационную культуру.

Методы обучения: репродуктивный, наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый (эвристический).

Формы работы: индивидуальная работа уч-ся, работа в парах.

Оборудование: мультимедийная презентация по теме, видеофрагмент «Опыт Торричелли»

Ход урока

1.Организационный момент.

Здравствуйте, ребята. Я рада приветствовать вас на уроке физики. Физики, которую любят многие, так как именно ей доступна редкая радость - понимать Природу. В ходе сегодняшнего урока вы узнаете много нового, будете выполнять различные задания и оценивать свою работу. Чтобы настроиться на работу, закройте глаза, представьте, что у нас все получается, что мы готовы получать новые знания. Итак, мы начинаем.

2. Мотивация познавательной деятельности учащихся.

Атмосферное давление является одним из основных факторов, определяющих состояние погоды и климата, поэтому знания об атмосферном давлении необходимы в прогнозировании погоды. Большое практическое значение имеет умение измерить атмосферное давление. Эти знания необходимы в медицине, в технологических процессах и жизнедеятельности живых организмов.

3. Проверка знаний, умений и навыков учащихся по предыдущим темам

Фронтальный опрос:

• Что такое давление? (Давление - это физическая величина, равная отношению силы, действующей на тело к площади этой поверхности
  p = F/S)

• В каких единицах выражается давление в СИ? (1 Па = 1Н/1 м²)

• От чего зависит давление, оказываемое жидкостями и газами? (От рода вещества и высоты столба; формула p = ρgh)

• Что называется атмосферой? (Атмосфера - воздушная оболочка Земли)

• Что называется атмосферным давлением? (Атмосферное давление - давление атмосферы или воздушной оболочки Земли)

• Почему существует воздушная оболочка Земли? (На молекулы воздуха действует сила тяжести. Чтобы выйти за пределы притяжения Земли, необходимо развить очень большую скорость - 11,2 км/с. Скорость большинства молекул значительно меньше)

Демонстрация и объяснение принципа действия пипетки и шприца. (Если поднимать поршень шприца, за ним будет подниматься вода, т.к. между ним и водой образуется безвоздушное пространство, в которое под давлением наружного воздуха поднимается вода)

Решить задачу: (5 мин.) "Определите высоту уровня воды в водонапорной башне, если манометр, установленный у ее основания, показывает давление
220000 Па"

Дано:

ρ = 1000 κг/м³
g ≈ 10 Н/кг
p = 220000 Па
h - ?

Анализ

p = ρgh
h = p/ρg

Решение

h = 220000/(1000*10) = 22 (м)
h[Па/(кг/м³)*(Н/кг)] = Н/м²/Н/м³ = м
Ответ: h = 22 м.

4. Объяснение нового материала.

1. Историческая справка.

Эванджелиста Торричелли родился 15 октября 1608 г. в небольшом итальянском городе Фаэнца в небогатой семье. Воспитание получил у дяди, бенедиктинского монаха. Дальнейшая жизнь в Риме и общение с известным математиком Кастелли способствовали развитию таланта Торричелли. Большинство трудов ученого по большей части оставались неопубликованными. Торричелли является одним из создателей жидкостного термометра.

Но наиболее известным экспериментальным исследованием Торричелли являются его опыты со ртутью, доказавшие существование атмосферного давления. Заслугой ученого является то, что он решил перейти к жидкости, обладающей большей плотностью, чем вода, - к ртути. Это позволило сделать опыты относительно легко воспроизводимыми. Однако не следует думать, что в середине XVII в. постановка и воспроизведение опытов Торричелли были простым делом. В те времена было довольно трудно изготовить необходимые стеклянные трубки, о чем свидетельствуют неудачи некоторых ученых в постановке аналогичных опытов независимо от Торричелли.

2. Основной материал. (5 мин.)

Рассчитать атмосферное давление по формуле для вычисления давления столба жидкости нельзя. Для такого расчета надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на разной высоте различна. Однако измерить атмосферное давление можно с помощью опыта, предложенного в XVII в. итальянским ученым Эванджелиста Торричелли, учеником Галилея.

Видеофрагмент «опыт Торричелли»

Попробуем и мы понять - почему не выливается ртуть (эвристический метод)

Рассмотрим давление в ртути на уровне аа₁ .

• Что можно сказать о давлении жидкости в любой ее точке на одном и том же уровне?

• Что оказывает давление на поверхность ртути в широкой чаше на уровне аа₁?

(атмосфера)

• Чем создается давление на том же уровне в стеклянной трубке? (столбом ртути)

• Т.к. ртуть находится в равновесии, то что можно сказать о величине атмосферного давления и давления столба ртути? (они одинаковы)

Далее записывается

Т.О., измерив высоту столба ртути можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно будет равно атмосферному давлению.

Если атмосферное давление уменьшится, то уменьшится и высота ртутного столба, а если оно увеличится, то вырастет и высота столбика ртути в трубке Торричелли

Именно поэтому на практике атмосферное давление измеряют миллиметрами ртутного столба.

1 мм рт. ст. - единица атмосферного давления, применяемая на практике.

Найдем соотношение между этой единицей и единицей давления в СИ - паскалем. Вспомним формулу для расчета давления жидкости.

? Выразите в паскалях 2 мм. рт. ст.

500 мм. рт. ст.

Высота столба ртути в опыте Торричелли составляла 760 мм

Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли обнаружил, что эта высота меняется, т. е. атмосферное давление непостоянно, оно может увеличиваться и уменьшаться. Торричелли заметил также, что изменения атмосферного давления связаны с изменением погоды.

Опыт с магдебургскими полушариями

В 1654 году Отто Герике в г. Магдебурге произвел следующий опыт, доказывающий существование атмосферного давления. Он выкачал воздух из полости меду двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не смогли разорвать восемь пар лошадей. (Задачу на вычисление силы, сжимающей полушария, рассчитаете дома)

5. Закрепление изученного

1. Качественная задача (слайд 17)

Почему не выливается вода из стеклянной бутылки, или трубки, если ее перевернуть вверх дном, предварительно прикрыв небольшим листом бумаги?

2. Графическая задача (слайд 18)

3. Решение теста

5.Опыт не удастся, так как плотность ртути больше плотности воды, поэтому ртуть опустится на дно. А трубка заполнится водой.

6. Домашнее задание

§ 42, упр.19, задача 2, домашний эксперимент - задание 11

Представьте, что вы встретились с Отто Герике, когда он провел свой опыт с магдебургскими полушариями. Какие бы 5 вопросов вы ему задали?

7. Рефлексия

Литература

1. А.В.Перышкин. "Физика-7", изд. "Дрофа".

2. В.И.Лукашик, Е.В.Иванова. "Сборник задач по физике 7-9", изд. "Просвещение".

3. С.Е.Полянский. "Поурочные разработки по физике 7-й класс", изд. "ВАКО".

4. Е.М.Гутник, Е.В.Рыбакова. "Тематическое и поурочное планирование к учебнику Н.В.Перышкина "Физика 7-й класс"", изд. "Дрофа".

5. Л.И.Семке. "Занимательные матералы к урокам" , изд. "НЦ ЭНАС".

6. Я.И.Перельман. "Занимательная физика", изд. "Наука".

7. "Методика преподавания физики в 7-8-х классах средней школы" под ред. А.В.Усовой, изд. "Просвещение".

8. "Демонстрационные опыты по физике" под ред. А.А.Покровского, изд. "Просвещение".

fcior.edu.ru

pedsovet.su

physik.ucoz.ru

openclass.ru и другие