Тема: Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.
Цель урока: сформировать понятие атмосферного давления, раскрыть его природу, ознакомить школьников со способами измерения атмосферного давления, ознакомить с опытом Торричелли.
Задачи:
Образовательные: из курса географии вспомнить общие понятия атмосферы и атмосферного давления; рассмотреть причины, создающие атмосферное давление, разобрать опыт Торричелли.
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, экран.
Ход урока:
I. Организационный момент. Приветствие учащихся. Сообщение темы и целей урока. Проверка пройденного материала.
Физический диктант:
Вариант I: нечетные вопросы
Вариант II: четные вопросы
(проверка в парах)
1. Давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся в ней предметы, называется …
2. Результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и …
3. Давление, оказываемое покоящейся жидкостью, называется…
4. В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются…
5. В сообщающихся сосудах, содержащих разные жидкости, высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости…
6. Внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление…
7. Давление жидкости на дно сосуда зависит только от плотности и …
8. Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку…
9. При уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что…
10. Давление газа тем больше, чем…
Ответы к вопросам:
1. …атмосферным давлением.
2. ...от площади той поверхности, перпендикулярно которой она действует.
3. …гидростатическим.
4. ... на одном уровне.
5. …с меньшей плотностью.
6. …увеличивается.
7. …высоты столба жидкости.
8. … одинаково по всем направлениям.
9. … масса и температура газа остаются неизменными.
10. … чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.
II. Объяснение нового материала.
Учитель: В эпоху раннего средневековья представление об атмосфере высказал египетский ученый Ал Хайсама (Альгазена), живший в XI веке. Он не только знал, что воздух имеет вес, но что плотность воздуха уменьшается с высотой. Наблюдая за продолжительностью сумерек, Альгазен оценивал высоту атмосферы примерно в 40 километров. Первыми, кто практически измерил давление воздушного океана, были итальянские колодезники. Практики с достаточной точностью оценили силу атмосферного давления. Необходимо было сделать дальнейший шаг. Его сделал Торричелли.
[pic]
Недоумевающие строители обратились за помощью Галилею, который сострил, что, вероятно, природа перестает бояться пустоты на высоте более 34 футов, но все же предложил разобраться в этом своему ученику Торричелли. Поиски причин упрямства воды и опыта с более тяжелой жидкости – ртутью, проведенные в 1643 году Торричелли, привели к открытию атмосферного давления.
Историческая справка.
Ученик 1: Эванджелиста Торричелли (1608—1647) родился в Фаэнце в Италии, в знатной семье. Рано лишившись отца, Торричелли воспитывался своим дядей — ученым монахом, отдавшим его в иезуитскую школу. В восемнадцать лет Торричелли отправили в Рим для продолжения математического образования. В Риме Эванджелиста сблизился с учеником и последователем Галилея — Бендетто Кастелли (1577—1644). Кастелли был доминиканским священником и профессором математики. Он рано примкнул к учению Галилея и сделался верным помощником и другом великого ученого. После смерти Галилея его два ученика — Торричелли и Вивиани — работали в тесном содружестве. Теперь их главной задачей было утверждение экспериментального метода. Уже в римский период жизни Торричелли стоял на пороге фундаментального открытия — открытия давления воздушного океана. И, наконец, Торричелли совершает величайшее открытие. Ему приходит в голову мысль измерить вес атмосферы весом ртутного столба. В 1643 году по его указанию эксперимент был произведен другом Торричелли Винченцо Вивиани. Опыт оправдал все ожидания, ртуть остановилась на заданной высоте, над нею образовалась «торричеллиева пустота».
[pic]
Учитель: Для полной убедительности Торричелли поставил опыт с двумя трубками. Он хочет показать, что ртуть не удерживается никакими симпатиями или антипатиями, а форма пространства над ртутью не играет никакой роли и дело только во внешнем давлении воздуха.
Торричелли удалось найти еще более важное доказательство внешней причины образования ртутного столба. Ученый заметил, что высота столба испытывала колебания, то есть давление атмосферы менялось. Таким образом, трубка Торричелли стала первым барометром. Именно с этого опыта началось научное наблюдение за погодой, важнейшими характеристиками которой являются давление и температура.
Эксперимент Торричелли был не безупречен. Данная им высота ртутного столба, если принять во внимание высоту Флоренции над уровнем моря, соответствует 74,2 сантиметрам ртутного столба. Малое значение этой величины можно объяснить тем, что в «торричеллиевой пустоте» оставалось еще некоторое количество воздуха.
Торричелли предполагал, что причина описанного явления – это давление атмосферного воздуха, и вместе с другим учеником Галилея – Вивиани – поставил опыт и получил ответ на вопрос, на который не успел получить ответа их великий учитель.
Трудно представить себе экспериментальную установку с трубой, высота которой более 10 м. Талант Торричелли позволил ему найти остроумный выход из этой ситуации: вместо воды ученый решил использовать ртуть. Если упрощенно описать установку Торричелли, то можно сказать, что она состоит из двух сосудов: стеклянной трубки длиной в около 1 м, запаянной с одной стороны, и чаши с ртутью. [link]
