Слайд 1
ТЕМА: Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления
Слайд 2Цель урока:
Объяснить учащимся причины возникновения атмосферного давления.
Раскрыть физическую сущность опыта
Торричелли.
Задачи:
Максимальное вовлечение учащихся класса в активную деятельность урока при изучении нового материала.
Тип урока: лекция – диалог.
Слайд 3
Атмосфера - воздушная
оболочка Земли
высотой несколько
тысяч километров .
Слайд 4Такой увидел советский космонавт
Герман
Титов атмосферу Земли из кабины космического корабля.
Слайд 5Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница
Луна,
где попеременно царят то испепеляющий зной,
то леденящий холод - + 130 С днем
и - 150 С ночью.
Слайд 6Атмосфера имеет слоистое строение, которое зависит от особенностей распределения температуры по
высоте (различают тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу).
АТМОСФЕРА, воздушная среда вокруг Земли, которая вращается вместе с нею.
В основном атмосфера состоит: азот 78,1%, кислород 21%, аргон 0,9%.
Атмосфера обеспечивает возможность жизни на Земле, причем наибольшее значение из атмосферных газов для жизнедеятельности организмов имеют кислород, азот, водяной пар, углекислый газ, озон.
Слайд 7Зачем Земле нужна атмосфера?
Для защиты от небольших космических тел.
Для защиты от
опасного УФ излучения.
Для защиты от перегревания и переохлаждения.
Необходима для дыхания.
Слайд 8На воздух, как и на любое тело, находящееся на Земле, действует
сила тяжести. Поэтому воздух обладает весом и создает давление. Мы живем на дне воздушного океана и постоянно испытываем давление воздуха, хотя не чувствуем его.
Слайд 9В этом можно убедиться на опыте.
Выкачав часть воздуха из шара, мы
увидим, что он стал легче.
Слайд 10
Масса воздуха в объёме при градусов С
и нормальном атмосферном давлении равна 1,3 кг.
Вес этого воздуха найдем по формуле:
P= 9.8 H/кг •1,3 кг ≈13 Н.
Вычислим вес воздуха ( по массе )
Слайд 11 Атмосфера, как показывают наблюдения за полетом искусственных спутников
Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров.
Сила тяжести, действующая на молекулы воздуха в верхних слоях атмосферы, создает давление на нижние слои атмосферы. Поэтому воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего.
Согласно закону Паскаля, давление воздуха передается одинаково по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, что называется атмосферным давлением.
Слайд 12Земная поверхность и все тела на ней испытывают давление толщи воздуха,
т.е. испытывают
атмосферное давление.
Слайд 13Подтверждение существования атмосферного давления.
Существование атмосферного давления могут быть объяснены многие явления,
с которыми мы встречаемся в жизни. Рассмотрим некоторые из них.
На рисунке изображена стеклянная трубка, в нутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься вода, Происходит это по тому, что при подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство.
В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.
Слайд 14В 1654 г. Отто Герике в городе Магдебурге, чтобы доказать существование
атмосферного давления, произвел такой опыт.
Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе.
Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.
Слайд 15Весовое давление газа
Давление в атмосфере действует по такому же принципу,
что и в воде. Вес воздуха, находящегося в верхних слоях, давит на нижние слои. Это называется атмосферным давлением. Чем ближе к поверхности Земли вы находитесь, тем выше атмосферное давление. «Весовое» давление газа вызвано действием на его слои силы тяжести.
Слайд 17Впервые весомость воздуха
привела людей в
замешательство в 1638 году,
когда
не удалась затея
герцога Тосканского
украсить сады Флоренции
фонтанами - вода не
поднималась выше 10,3м.
Слайд 18Поиски причин упрямства
воды и опыты с более
тяжелой жидкостью
-
ртутью, предпринятые
в 1643г. Торричелли,
привели к открытию
атмосферного давления.
Слайд 19Опыт Торричелли.
Давление столба ртути высотой в 1 мм равно:
1мм.рт.ст= 133,3
Па
1 гПа ( гектопаскаль) = 100 Па.
Слайд 20Торричелли заметил, что высота столба ртути в трубке меняется, и эти
изменения атмосферного давления как-то связаны с погодой.
Если прикрепить к трубке с ртутью вертикальную шкалу, то получиться простейший ртутный барометр ( греч. «барос» - тяжесть, «метрео» - измеряю) – прибор для измерения атмосферного давления.
Вывод:
Слайд 21
Единица атмосферного давления – 1 мм рт. ст.
Соотношение между Па и
мм. рт.ст.
P= ρgh = 13 600 кг/м3 • 9,8Н/кг • 0,001 м = 133,3 Па
1 кПа = 1000 Па
1 гПа = 100 Па
760 мм.рт.ст. ≈ 101 300 Па ≈ 1013 гПа
Единицы измерения атмосферного давления.
Слайд 22Правильность предположения Торричелли была подтверждена
в 1648г. опытом Паскаля на горе
Пью-де-Дом. Паскаль доказал,
что меньший столб воздуха оказывает меньшее давление.
Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости
молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство.
Однако они не падают на поверхность Земли , а парят над ней,
т.к. находятся в непрерывном тепловом движении.
Слайд 23Если в пол-литровую банку налить полстакана воды и поместить туда пиявку,
то наблюдая за ней можно судить об изменении атмосферного давления. В хорошую погоду пиявка лежит на дне, свернувшись в клубок. Перед дождем она всплывает к краю сосуда и лежит, пока погода не улучшится. Если будет ветер, то пиявка быстро плавает и успокаивается вместе с ветром. Перед бурей она конвульсивно подергивается. В морозную, ясную погоду она лежит на дне, а в снегопад – поднимается к поверхности. Все это связано с изменением атмосферного давления. При пониженном давлении ( перед дождем или снегом) содержание воздуха и кислорода в воде уменьшается. В хорошую погоду давление высокое, кислорода в воде достаточно, и пиявка хорошо себя чувствует на дне. Тоже самое наблюдается и в природе – в водоеме.
Слайд 24Наблюдения показывают, что атмосферное давление в местах, лежащих на уровне
моря, в среднем равно 760 мм. рт. ст.
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 градусах Цельсия, называется нормальным атмосферным давлением.
Нормальное атмосферное давление
равно 101 300 Па = 1013 гПа
При подъемах на не очень большие высоты атмосферное давление убывает в среднем на каждые 12 м на 1 мм. рт. ст.
Слайд 25В мире несколько стран (Боливия, Мексика, Перу, Эфиопия, Афганистан), в которых
большинство населения проживает на высоте свыше 1 000 м над уровнем моря. В Боливии, Перу и Китае (Тибет) граница обитания человека превышает 5 000 м над уровнем моря. Ла-Пас – столица Боливии- находится на высоте 4 500м. Это самая высокая столица государства на Земле. Нормальное атмосферное давление на этой высоте равно 430 мм.рт.ст.
Слайд 26Атмосферное давление в живой природе
Мухи и древесные лягушки могут держаться
на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле.
Рыбы-прилипалы имеют присасывающую поверхность, состоящую из ряда складок, образующих глубокие «карманы». При попытке оторвать присоску от поверхности, к которой она прилипла, глубина карманов увеличивается, давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску.
Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот.
Засасывающее действие болота объясняется тем, что при поднятии ноги под ней образуется разреженное пространство. Перевес атмосферного давления в этом случае может достигать 1000 Н / на площадь ноги взрослого человека. Однако копыта парнокопытных животных при вытаскивании из трясины пропускают воздух через свой разрез в образовавшееся разреженное пространство. Давление сверху и снизу копыта выравнивается, и нога вынимается без особого труда.
Слайд 27Закрепление материала
Как объясняется сохранение воздушной оболочки Земли (ее атмосферы)?
Притяжением планеты
и движением молекул газов, составляющих атмосферу.
Может ли молекула покинуть Землю, как космический корабль?
Может, если будет иметь очень большую скорость, такую же, как ракета – носитель.
Как объяснить «парение» молекул воздушной оболочки в пространстве около Земли?
Молекулы беспорядочно движутся, на них действует сила тяжести. Измерения показывают уменьшение плотности воздуха с высотой (5.5 км – в 2 раза, 11 км – в 4 раза и т.д.). Отсутствие четкой границы атмосферы.
Вопросы:
Слайд 28Почему нельзя рассчитать давление воздуха так же, как рассчитывают давление жидкости
на дно или стенки сосуда?
Плотность воздуха уменьшается с высотой, различие в плотности атмосферного не даёт возможность определять давление в газе как в жидкости.
Что означает запись: «Атмосферное давление равно 780 мм рт.ст.»?
Это означает что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.
Как устроен ртутный барометр?
Если к трубке с ртутью прикрепить вертикальную шкалу, то получится – ртутный барометр. Он служит для измерения атмосферного давления.
Скольким гПа равно давление ртутного столба высотой 760 мм?
760 мм.рт.ст =1013 гПа.
Вопросы: (продолжение)
Слайд 29Тела не разрушаются под воздействием атмосферного давления. Чем это объясняется?
Подведение
итогов:
Объясните, как с помощью трубки Торричелли можно измерить атмосферное давление?
Это объясняется тем, что внутри тела наполнены воздухом, противодействующим наружному давлению и имеющим одинаковое с ним давление
Если прикрепить к трубке с ртутью вертикальную шкалу, то получиться простейший ртутный барометр – прибор для измерения атмосферного давления.