Тема: Вес воздуха. Атмосферное давление. Почему существует воздушная оболочка Земли.
Эпиграф к уроку:
Вокруг Земли воздушный слой.
Удобнее сказать молекулярный слой.
Все это атмосферою зовут.
Достаточно ли строго берегут
Воздушный слой Земли?
Ведь от него зависит жизнь – дилемма:
Жизнь или смерть? Что выберем – проблема.
Цель урока: сформировать понятие атмосферного давления, раскрыть его природу, ознакомить школьников с явлениями, вызванными действием атмосферы
Задачи:
образовательные: из курса географии вспомнить общие понятия атмосферы и атмосферного давления; рассмотреть причины, создающие атмосферное давление, экспериментально доказать его наличие; обосновать существование веса воздуха.
развивающие: развивать умение выделять главное, аргументировать свой ответ, приводить примеры, формулировать выводы, анализировать и систематизировать предлагаемую информацию, давать полный развёрнутый ответ; способствовать овладению методами научного исследования (проводить самостоятельно эксперимент и делать выводы на основе анализа общих и отличительных черт объектов); формировать умения работать с образовательными ресурсами в Интернете.
воспитательные: создать условия для положительной мотивации при изучении физики, используя разнообразные приемы деятельности, сообщая интересные сведения; показать взаимосвязь атмосферного давления со здоровьем и жизнедеятельностью человека; формировать умение работать в парах, включаться в диалог друг с другом.
Тип урока: комбинированный.
Методы обучения: эвристический, объяснительно-иллюстративный, проблемный, демонстрации и практические задания, решение задачи физического содержания.
Необходимое техническое оборудование: компьютер, мультипроектор, экран, шар для взвешивания воздуха, насос, приборы для демонстрации опытов, доказывающих существование атмосферного давления: стакан с водой, лист бумаги, весы рычажные демонстрационные; оборудование для фронтального эксперимента: пипетки, медицинские шприцы, стеклянные трубочки (ливер), стаканы с водой; модель «магдебургские полушария».
Цели урока:
организовать изучение и первичное закрепление понятий: вес воздуха и атмосферное давление, продемонстрировать с помощью опытов существование атмосферного давления;
способствовать развитию умений наблюдать, сравнивать, делать выводы, высказывать свое мнение;
способствовать развитию речи, мышления учащихся, умений объяснять явления с научной точки зрения;
способствовать формированию интереса к предмету, воспитанию коммуникативных качеств учащихся.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый.
Приемы обучения: объяснение учителя, работа с оборудованием, решение задач.
Ход урока.
Узнаем: Почему существует воздушная оболочка земли? Чему равно нормальное атмосферное давление? Почему из флакона с очень узким отверстием (флакон из- под одеколона) трудно выливается вода? Почему нижнее отверстие пипетки должно быть малым? Почему приходится прилагать огромное усилие, вытаскивая ногу, увязшую в глине или топком болотистом грунте? Можно ли «спрятаться» от атмосферного давления, ныряя в воду? Почему трудно пить сырое яйцо, если в нем имеется только одно отверстие?
Вспомним:
* Состав атмосферы и ее структуру;
* Распределение температуры атмосферного воздуха по высоте.
* Атмосфера – система динамичная, в ней существует движение воздушных потоков, под влиянием которых формировался ландшафт, развивался жизнь.
Учитель: Наблюдательный, пытливый человек всегда находит вокруг себя удивительное и интересное, и потому мир его всегда богаче и содержательнее, нежели у человека равнодушного. Взгляни пристально – и ты увидишь много чудесного, если только ты умеешь видеть и удивляться. Ведь и сегодня наблюдательный и вдумчивый человек непременно удивится и блеску лунной дорожки на воде, алым краскам заката. Разве не удивительно: из закрытого пробкой продырявленного флакона духи не вытекают, но стоит вынуть пробку – и жидкость выливается! Какая тому причина? Например: пытливый ум французского философа Рене Декарта откликался на любое самое незначительное явление. Жидкость граничит только с воздухом. И никаких других преград здесь нет. Так неужели же, делает вывод Декарт, воздух оказывает давление и удерживает жидкость в небольшом отверстии? Другое дело, когда отверстие большое, - здесь воздух давит уже на большую площадь, тогда вес жидкости превосходит давление воздуха и жидкость выливается из флакона. А когда пробка вынута, тогда, рассуждал Декарт, воздух давит и сверху, на открытое горлышко, и снизу, на маленькое отверстие в дне. Давит и не мешает духам вытекать. А если воздух давит, - значит … воздух имеет вес! Декарт еще и еще проверяет себя. Может быть, вкралась какая-нибудь ошибка? Ведь никому в голову не приходило, что воздух … весит.
На воздух, как и на всякое тело, находящегося на Земле действует сила тяжести, и, значит, воздух обладает весом.
Демонстрация опыта.
На опыте покажем, как вычислить массу воздуха. Для этого нужно взять прочный стеклянный шар с пробкой и резиновой трубкой с зажимом. Выкачаем из него насосом воздух, зажмем трубку зажимом и уравновесим на весах. Затем, открыв зажим на резиновой трубке, впустим в него воздух. Равновесие весов при этом нарушится. Для его восстановления на другую чашку весов придется положить гири, масса которых будет равна массе воздуха в объеме шара.
Опытами установлено, что при температуре 0 °С и нормальном атмосферном давлении масса воздуха объемом 1 м3 равна 1,29 кг. Вес этого воздуха легко вычислить:
P = g·m, P = 9,8 Н/кг · 1,29 кг ≈ 13 Н.
Воздушная оболочка, окружающая Землю, называется атмосфера (от греч. атмос - пар, воздух, и сфера - шар).
Атмосфера, как показали наблюдения за полетом искусственных спутников Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров.
Вес воздуха и атмосферное давление.
Вспомним: Состав атмосферы и ее структура изучены достаточно хорошо. Атмосфера земли состоит из азота (78%), кислорода (21%), аргона (1%), малых примесей углекислого газа, водорода, неона. Гелия. Паров воды. А также взвешенных твердых частиц. Среди планет Солнечной системы атмосферу такого состава имеет только Земля. Атмосфера Венеры Марса состоит в основном из углекислого газа, на Юпитере и Сатурне преобладают гелий, водород, метан и аммиак, Луна и Меркурий вообще не имеют атмосферы. Исследованиями установлено, что воздушная оболочка Земли простирается на тысячи километров, однако большая ее часть – 80% всей массы сосредоточено в 15ти километровом слое над поверхностью. Верхние слои воздуха очень разреженные, а чем ближе к Земле, тем плотность воздуха возрастает. Воздух, как и любой другой газ, тоже имеет свой вес, который обусловливает давление на поверхность Земли и все тела на ее поверхности. Верхние слои воздуха давят на средние, те на нижние, и так создается давление атмосферы на поверхность Земли. Рассчитав вес тела, т.е. воздуха, мы можем найти, чему равно атмосферное давление.
В физике атмосферным давлением называют давление, которое оказывает атмосфера Земли на все, находящиеся на ее поверхности, тела и предметы. Что же дает нам существование атмосферного давления на практике?
Атмосферные слои до высоты 120 км.
[pic]
Строение атмосферы Земли.
Разделение атмосферы на слои проводят, учитывая характер изменения температуры атмосферного воздуха с высотой. По мере подъема от поверхности Земли температура воздуха сначала убывает, а затем начинает возрастать. Слои различаются между собой составом газов. Распределением по высоте температуры, давления и плотности. Давление и температура зависят также от освещенности поверхности солнцем, от характера местности и многих других условий. С зонами разного давления связаны ветры, циклоны, антициклоны. Различна и протяженность атмосферы: она больше над экватором и меньше над полюсами. Связано это с вращением Земли и другими причинами. Атмосфера – система динамичная, в ней существует движение воздушных потоков. Под влиянием этих потоков формировался ландшафт, развивалась жизнь. Солнечные лучи нагревают поверхность Земли, больше в экваториальном поясе, меньше в полярных областях. Нагрев поверхности приводит к возникновению вертикальных конвекционных потоков, а они, в свою очередь, и разница в давлении создают горизонтальные перемещения воздуха. Разница в давлении над поверхностью связана не только с высотой. Температурой, движением воздуха, но и с влажностью. Там, где влажность выше, давление ниже, и наоборот.
[pic] .
Распределение температуры атмосферного воздуха по высоте.
Мы живем на дне воздушного океана. Этот океан огромен. Благодаря своему весу воздух не рассеивается в мировое пространство. Вследствие действия силы тяжести верхние слои атмосферы, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает производимое на него давление по всем направлениям одинакого.
В результате этого земная поверхность и телá, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорится в таких случаях, испытывают атмосферное давление.
Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в жизни. Рассмотрим некоторые из них.
[link]
10. www.poznovatelno.ru/ opit/for_fusics/60.htm
11. http://class-fizika.narod.ru/ 7_davlatm.htm
12. И. М. Низамов «Задачи по физике с техническим содержанием», М., «Просвещение», 1980г.
13. И. Г. Кириллова, «Книга для чтения по физике», М., «Просвещение»,1986.
14. А. В. Перышкин, УМК, «Сборник задач по физике» к учебникам А. В. Перышкина и др., 7- 9кл., М., 2016 г.
9
