О том, что Земля покрыта воздушной оболочкой под названием атмосфера , вы узнали на уроках географии, давайте же вспомним, что вам известно об атмосфере из курса географии? Она состоит из газов. Они полностью заполняют предоставленный им объём.
В озникает вопрос: почему молекулы воздуха в атмосфере, двигаясь непрерывно и беспорядочно, не улетают в мировое пространство? Что удерживает их у поверхности Земли? Какая сила? Удерживает сила тяжести! Значит, у атмосферы есть масса и вес?
А почему атмосфера “не оседает” на поверхность Земли? Потому что между молекулами воздуха есть силы не только притяжения, но и отталкивания. К тому же, чтобы покинуть Землю, они должны обладать скоростью не меньше 11,2 км/с, это вторая космическая скорость. Большинство молекул имеют скорость меньше 11,2 км/с.
Опыт 1. Возьмём два резиновых шарика. Один надутый, другой нет. Что в надутом шарике? Положим на весы оба шарика. На одну чашу надутый шарик, на другую сдутый. Что мы видим? (Надутый шарик тяжелее).
Мы выяснили, что на воздух, как и на всякое тело, находящиеся на Земле, действует сила тяжести, обладает массой, и, следовательно, обладает весом.
Ребята, вытяните руки вперед ладонями вверх. Что вы чувствуете? Вам тяжело? А ведь на ваши ладони давит воздух, причем, масса этого воздуха равна массе КАМАЗа, груженого кирпичом. То есть около 10 тонн! Ученые подсчитали, что столб воздуха давит на площадь 1 см 2 с такой силой, как гиря в 1 кг 33 г .
Масса воздуха в 1м³ воздуха: на уровне моря – 1 кг 293г; на высоте 12 км – 310 г; на высоте 40 км – 4г.
Почему же мы не ощущаем этого веса?
Как передаётся давление, производимое на нижний воздушный слой верхним слоем? Каждый слой атмосферы испытывает давление со стороны всех верхних слоёв, а, следовательно, земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испытывают атмосферное давл ение , и, согласно закону Паскаля, это давление передаётся одинаково по всем направлениям.
Из какого вещества состоит атмосфера? Из воздуха? А он что собой представляет? Воздух- смесь газов: 78% - азот, 21%- кислород, 1%- другие газы (углерод, водяной пар, аргон, водород…) . О том, что воздух имеет вес, мы часто забываем. Между тем, плотность воздуха у поверхности Земли при 0°С составляет 1,29 кг/м 3 . То, что воздух действительно имеет вес, было доказано Галилеем. А ученик Галилея Эванджелиста Торричелли предположил и смог доказать, что воздух оказывает давление на все тела, находящиеся на поверхности Земли. Это давление называется атмосферным давлением.
Атмосферное давление – давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся на ней предметы .
Это современные теоретические знания, а как об атмосферном давлении узнавали на практике?
Предположения о существовании атмосферного давления возникли в 17 веке.
Большую известность по его изучению получили опыты немецкого физика и бургомистра г. Магдебурга Отто фон Герике. Откачивая как-то воздух из тонкостенного металлического шара, Герике вдруг увидел, как этот шар сплющился. Размышляя над причиной аварии, он понял, что расплющивание шара произошло под действием давления окружающего воздуха.
Для доказательства существования атмосферного давления он задумал и провёл такой опыт.
8 мая 1654 года в германском городе Регенсбург при весьма торжественной обстановке собралось много знати во главе с императором Фердинандом III. Все они стали свидетелями поразительного зрелища: 16 лошадей изо всех сил старались разнять 2 приложенных медных полушария, имевших диаметры около метра. Что связывало их? Ничто! – воздух. Однако 8 лошадей тянувших в одну сторону и 8 в другую не могли разнять полушария. Так бургомистр г. Магдебурга Отто фон Герике показал всем, что воздух, вовсе не ничто и что он давит со значительной силой на все тела. (2 помощника)
Кстати “Магдебургские полушария” есть у всех людей – это головки бедренных костей, которые удерживаются в тазовом суставе атмосферным давлением.
Сейчас мы с вами повторим опыт с Магдебургскими полушариями и раскроем его секрет.
Опыт 2. Возьмём два стакана. Поставим зажженный огарок свечи в один из стаканов. Вырежем из нескольких слоёв газетной бумаги кольцо диаметром немного больше, чем внешний край стакана. Смочив бумагу водой, положим на верхний край первого стакана. Осторожно (медленно) поставим на эту прокладку перевёрнутый второй стакан и прижмём его к бумаге. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись рукой за верхний стакан, поднимем его. Мы увидим, что нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним. Почему это произошло? Огонь нагрел воздух, содержащийся в нижнем стакане, а, как мы уже знаем, нагретый воздух расширяется и становится легче, поэтому часть его вышла из стакана. Значит, когда оба стакана были плотно придавлены один к другому, в них было меньше воздуха, чем до начала опыта. Свеча потухла, как только был израсходован весь содержащийся в стаканах кислород. После того как оставшиеся внутри стакана газы остыли, там возникло разряжённое пространство, а атмосферное давление снаружи осталось неизменным, поэтому оно плотно придавило стаканы один к другому, и когда мы подняли верхний из них, то и нижний поднялся вместе с ним. Мы видим, что давление атмосферы - большое.
Как же измерить давление атмосферы?
Рассчитать атмосферное давление по формуле расчета давления столба жидкости нельзя. Ведь для этого необходимо знать плотность и высоту столба жидкости или газа. Но у атмосферы нет четкой верхней границы, а плотность атмосферного воздуха уменьшается с ростом высоты. Поэтому Торричелли предложил совершенно другой способ для нахождения атмосферного давления.
Торричелли взял стеклянную трубку длиной около одного метра, запаянную с одного конца, налил в эту трубку ртуть и опустил трубку открытым концом в чашу с ртутью. Некоторое количество ртути вылилось в чашу, но большая часть ртути осталась в трубке. Изо дня в день уровень ртути в трубке незначительно колебался, то немного опускаясь, то немного поднимаясь.
Давление ртути на уровне ее поверхности создается весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет (там вакуум, который получил название «торричеллиева пустота»). Отсюда следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке. Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно будет равно атмосферному. Если атмосферное давление уменьшается, то столб ртути в трубке Торричелли понижается, и наоборот. Наблюдая ежедневно за изменением уровня столба ртути, Торричелли заметил, что он может повышаться и понижаться. Также Торричелли связал эти изменения с изменениями погоды.
В настоящее время давление атмосферы, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0°С, принято называть нормальным атмосферным давлением , что соответствует 101 325 Па .
760 мм рт. ст. =101 325 Па 1 мм рт. ст. =133,3 Па
Если к трубке Торричелли прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр .
Но использование ртутного барометра небезопасно, так как пары ртути ядовиты. Впоследствии были созданы другие приборы для измерения атмосферного давления, с которыми вы познакомитесь в ходе следующего урока.
Атмосферное давление, близкое к нормальному, наблюдается обычно в местностях, находящихся на уровне моря. С увеличением высоты над уровнем моря (например, в горах) давление уменьшается.
Опыты Торричелли заинтересовали многих ученых - его современников. Когда о них узнал Паскаль, он повторил их с разными жидкостями (маслом, вином и водой).
Опыт 3. Если в крышке бутылки с водой сделать отверстие, сжать и выпустить немного воды. Что происходит с формой бутылки? Почему она деформируется? Что нужно сделать, чтобы она распрямилась и вода снова стала интенсивно выливаться? (в результате прокола бутылки атмосферный воздух стал поступать в бутылку и давить на воду, это используется в капельницах при подаче лекарств).
Этот способ изменения давления в бутылке используют хозяйки в кулинарии при отделении желтков от белков. Каким образом?
Атмосферным давлением объясняется и засасывающее действие болота или глины. Когда человек пытается вытащить ногу из болота или глины, под ней образуется разрежение, а атмосферное давление не меняется. Перевес атмосферного давления может достигать 1000 Н на ногу взрослого человека.
Опыт 4. Как достать монетку руками со дна тарелки с водой, не намочив их? Надо в тарелку с водой поставить кусочек картофелины с воткнутыми в него спичками или свечку и зажечь. Сверху накрыть стаканом. Горение прекратилось и вода собралась в стакане и монету можно свободно взять с сухой тарелки. Что же заставило собраться воду под стаканом?
Мы с вами наблюдали интересные явления, которые вызваны действием атмосферного давления. Где вы видели в жизни такие приспособления, действия которых основано на существовании и изменении атмосферного давления?
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Уваровская средняя общеобразовательная школа" Ленинского района Республики Крым
ПЛАН-КОНСПЕКТ
УРОКА ПО ФИЗИКЕ
ДЛЯ 7 КЛАССА ПО ТЕМЕ:
«Атмосферное давление»
Технологии : дифференцированного обучения, здоровьесберегающие и информационно-коммуникационные, исследовательская.
Разработала: Шатило Валентина Александровна
учитель физики
Тема урока: «Атмосферное давление».
Цель: раскрыть природу атмосферного давления, показать на опытах и объяснить на примерах существования атмосферного давления. Ознакомить с опытом Торричелли. Раскрыть причинно-следственные связи при объяснении примеров и опытов на основе знаний об атмосферном давлении. Обратить внимание на то, что атмосферное давление является причинным фактором окружающего среды и предопределяет протекание жизненно важных процессов в живых организмах. Продолжать формировать практические умения и навыки при решении задач. Содействовать формированию таких основных мировоззренческих идей, как единство природы и человека. Развивать логическое мышление. Продолжать формирование интереса к истории развития науки физики.
Тип урока: урок изучения нового учебного материала и первичного закрепления.
Технология: интерактивная, исследовательская
Структура урока
| 1. Организационный момент. | |
| 2. Актуализация знаний учеников. | |
| 3. Целеполагание | |
| 4. Мотивация учебной деятельности. | |
| 5. Этап получения новых знаний. | |
| 6. Релаксация | |
| 7. Закрепление учебного материала. | |
| 8. Подведение итогов урока. | |
| 9. Рефлексия. | |
| 10. Домашнее задание. |
Демонстрации: 1. Существование атмосферного давления (стакан с водой, бумага, медицинский шприц, пипетка, ливер, воздушный шарик под вакуумом).
2. Таблицы (опыт Торричелли, барометр).
3. Компьютерная поддержка урока: презентация , видео и виртуальные опыты.
Ход урока
Эпиграф:
«Физика – это наука понимать природу». Эдвард Роджерс
Организационный момент.
Проверка готовности учеников к уроку. Приветствие.
Сегодня мы проведем урок, который покажет все ваши знания и способности. Расширит ваш кругозор, научит применять полученные знания в жизни. Вам нужно только быть активными и внимательными на уроке.
Учитель: Физика – это наука о природе, я думаю, вы согласитесь с высказыванием английского ученого Эдварда Роджерса «Физика – это наука понимать природу». Что это значит? (С помощью законов физики мы объясняем явления, происходящие в природе.)
В ходе урока каждый из вас будет получать оценки за разные виды деятельности, будете их заносить в карточки оценивания за урок.
| Карта оценивания работы ученика на уроке учени_____ класс___ Фамилия___________________имя___________ | ||||||
| Блиц – опрос (проверка домашнего задания) | «Виртуальные опыты и их объяснение» | За активность и правильные ответы во время изучения новой темы | За работу в группе | Тестирование | Оценка за урок |
|
Актуализация опорных знаний.
Проверка знаний в виде фронтальной беседы и игры “ Живой компьютер”.
Блиц - опрос
Вещевой мешок должен иметь широкие ремни, а не узкие лямки. Почему?
Если при переходе по льду человек провалился, то спасающий должен приближаться к нему ползком, а на край полыньи рекомендуют класть доски или лыжи. Почему
Почему возникает давление жидкости?
(Потому что действует сила тяготения.)
От чего зависит давление жидкости?
(Зависит от плотности и столба жидкости.)
Как зависит давление жидкости от формы сосуды?
(Не зависит от формы сосуды.)
В каких единицах измеряется давление?
(в Паскалях)
Какой формулой определяют давление жидкости на дно и стенки сосуды?
В каких единицах измеряют величины, которые входят в эту формулу?
(плотность ρ в кг/м, высота столба h в метрах, g=9,8 Н/кг.)
Сформулируйте закон Паскаля.
(давление, которое действует на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа.)
Тестирование
1. В каких единицах измеряется давление?
А) Н. Б) Па. В) м 2 .
2. Чем…………….площадь опоры, тем………….. давление.
А) больше; меньше. Б) больше; больше. В) меньше; меньше.
3. Какое утверждение называют законом Паскаля?
А) Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку одинаково во всех направлениях.
Б) Модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо пропорционально изменению длины тела.
В) Силы притяжения между телами зависят от массы этих тел и расстояния между ними.
4. Выразите в Па давление 10 кПа?
А) 10000Па. Б) 100Па. В) 1000Па.
5. Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности называется…
А) плотностью. Б) давлением. В) весом тела.
6. Станок весом 12000 Н имеет площадь опоры 2 м 2 . Определите давление станка на фундамент?
А) 600 Па. Б) 24000 Па. В) 6000 Па.
7. Как изменится давление книги на стол, если поставить ее на ребро?
А) не изменится. Б) уменьшится. В) увеличится.
8. По какой формуле мы вычисляем вес тела?
А) ρ= Б) p = В) Р=mg
Проверить ответы. Поменяйтесь листами. Взаимопроверка
(За каждый правильный ответ вы получаете по 1 баллу).
Изучение нового материала.
Мотивация : опыт с бумажным комком
Что нас окружает (воздух, атмосфера)
Ребята, вытяните руки вперед ладонями вверх. Что вы чувствуете? Вам тяжело? А ведь на ваши ладони давит воздух, причем, масса этого воздуха равна массе КАМАЗа, груженого кирпичом. То есть около 10 тонн!
Целеполагание: Так что-же давит нам на руки – атмосфера.
« Атмосфера оживляет Землю. Океаны, моря, реки, ручьи, леса, растения, животные, человек – всё живет в атмосфере и благодаря ей. Земля плавает в воздушном океане; его волны омывают как вершины гор, так и их подножия; а мы живём на дне этого океана, со всех сторон им охваченные, насквозь им проникнутые… Камилл Фламмарион (французский астроном XIX века)
Какие цели мы перед собой поставим на этом уроке?
Что такое атмосфера
Свойства атмосферы
Роль атмосферы в жизни человека
Итак начнем:
Что такое атмосфера? Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой (от греч. атмос - пар, воздух и сфера - шар).
Атмосфера, как показали наблюдения за полетом искусственных спутников Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров.
Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, 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.
В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испытывают атмосферное давление.
Опыты со стаканом с водой, бумагой, медицинским шприцом, пипеткой, воздушным шаром
Опыт Отто Герике (виртуальный опыт http://www.youtube.com/watch?v=j9MP4HZ83es)
Убедимся на опыте. Берём два металлических полушария. Соединяем их вместе и с помощью насоса выкачиваем воздух. Атмосферное давление будет действовать только извне. Вследствие этого полушария будут крепко прижаты одно полушарие к другой. Если отсоединить от них насос, можно услышать характерный шум воздуха. Полушария разъединяются под действием веса груза.
Впервые атмосферное давление измерил итальянский физик Еванджелиста Торричелли. (Опыт Торричелли)
Кто готов объяснить опыт Торричелли?
Что вам известно о веществе, которое находится в Торричеллевой трубке – ртуть?
Ответ ученика: ртуть – это редкий металл, она ядовита и вредная для здоровья. Храниться должна в герметичном сосуде. Используется в термометрах. Осторожно надо работать с этими приборами.
Проводя опыты, Торричелли заметил, что высота столба ртути время от времени менялась.
Вывод : атмосферное давление не остается постоянным, оно меняется. Особенно меняется перед изменением погоды.
Действие атмосферного давления на организм человека имеет большое значение. . Для нормальной жизни человеку, прежде всего, нужен воздух. Без еды человек может прожить до пяти дней, без воздуха не более пяти минут. В сутки человек в среднем потребляет около килограмма пищи, до двух с половиной литров воды и кислород из двадцати килограммов воздуха. Но потребляемый воздух должен отвечать определённым требованиям, иначе он вызовет хронические заболевания. В результате промышленных выбросов воздух многих городов загрязнен настолько, что днем почти не видно солнца. Промышленная пыль представляет собой один из основных видов загрязнения атмосферы. Вред, причиняемый пылью и золой, является глобальным. Пыль засоряет слизистые оболочки дыхательных органов и глаз, раздражает кожные покровы человека, является переносчиком бактерий и вирусов, снижает освещенность улиц, заводских зданий, жилищ, вызывая перерасход электроэнергии. Атмосферный воздух - это источник дыхания человека, животных и растительности, а также средой, в которую выбрасываются отходы жизнедеятельности человека, животных и растений. Важную роль во всех природных процессах играет атмосфера. Она служит надежной защитой от вредных космических излучений, определяет климат данной местности и планеты в целом. Воздух атмосферы является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды. Беречь его, сохранять в чистоте - значит сохранять жизнь на Земле.
Релаксация
Учитель: Устали? Давайте сделаем дыхательные упражнения. Правильное дыхание способствует улучшению мыслительного процесса. Положите руки на диафрагму и сделайте 3-4 глубоких вдохов и выдохов.
Учитель: Задумывались ли вы над тем, как мы дышим?
При вдохе диафрагма увеличивает объем легких. Давление воздуха в легких становится меньше атмосферного. Атмосферный воздух проникает в легкие.
При выдохе диафрагма сжимает легкие, объем легких уменьшается. Поэтому давление воздуха в легких становится больше, чем атмосферное. Воздух выходит наружу.
Почему организм человека выдерживает такие нагрузки?
Это достигается за счет того, что давление жидкостей, которые заполняют сосуды тела уравновешивает внешнее атмосферное давление.
IV. Закрепление материала.
Практические задания (работа в парах):
1.) достать монетку не замочив рук;
2) опустить шарик в банку
3) перелить из стакана воду не прикасаясь к нему
- Введение- стр. 2
- Материал и методика – стр. 3
- Выводы – стр. 10
- Собрать информацию об атмосферном давлении
- Провести опыты по подтверждению существования атмосферного давления
- Определить роль атмосферного давления в жизни человека.
- Проанализировать полученные результаты и информацию.
- Собрана информация об атмосферном давлении.
- Проведены опыты по подтверждению существования давления атмосферы..
- Найдена информация о воздействии атмосферного давления на все тела на Земле и на человека.
- Атмосферное давление существует.
- Оно действует на все предметы на Земле и на человека.
- Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
- «Средняя общеобразовательная школа №3»
- Еманжелинского муниципального района
- Как было открыто атмосферное давление 4
- Торричелли 5
- Роль атмосферного давления в жизни живых организмов 6
- Как было открыто атмосферное давление?
- Торричелли
- Роль атмосферного давления в жизни живых организмов .
- Физика: Учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений / С. В. Громов, Н. А. Родина. – М.: Просвещение, 2001.
- Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / А. В. Перышкин. – 11-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2007.
- Зорин Н.И., Элективный курс «Элементы биофизики» - М., «Вако», 2007г.
- Сёмке А.И., Занимательные материалы к урокам – М., «Издательство НЦ ЭНАС», 2006г.
- Волков В.А, С.В. Громова, Поурочные разработки по физике,7кл. – М. «Вако», 2005г.
- Сергеев И.С., Как организовать проектную деятельность учащихся, М., «Аркти», 2006г.
- Материал из Интернета, CRC Handbook of Chemistry and Physics by David R. Lide, Editor-in-Chief 1997 Edition
Определить высоты горы если у подножья 710, а на вершине 720 мм.рт.ст
Выполняется на доске.
3. Лечебный эффект медицинских стаканов.
Во многих домах есть медицинские банки – маленькие пузатые стеклянные стаканчики.
Если, к сожалению, вы простудитесь, врач посоветует поставить банки. Мама продемонстрирует на вас их действие. А, вы, представляя себя мучеником науки, великодушно согласитесь, «жертвуя собой, проверить их работу и объяснить, что при этом происходит.
V. Итог урока.
Оценивание учеников.
Рефлексия
1. Понравился ли вам урок?
2. Что нового вы узнали?
3. Какие навыки и умения получили?
4. Какие вопросы были наиболее интересными?
5. Какие были трудности?
Домашнее задание
Каким будет результат опыта Торричелли на Луне?
1. Высота столба ртути будет такой же, как на Земле: 760 мм.
2. Высота столба ртути будет выше, потому что сила тяготения на Луне в 6 раз меньше.
3. Столб ртути будет меньше.
4. Ртуть выльется к из сосуда.
Ответ: 4. На Луне нет атмосферы, поэтому нельзя удержать ртуть.
Муниципальное автономное образовательное учреждение
« Средняя общеобразовательная школа №16
г. Сыктывкара с углубленным изучением отдельных предметов»
Подтверждение существования
атмосферного давления
Торопов Иван, 5 «в» класс
Руководитель:
Торопова Ирина Ивановна,
Учитель физики
2013год
3.3.1Результаты исследования – стр. 4
3.2Действие атмосферного давления – стр.5
3.3Опыты, подтверждающие существование
атмосферного давления-стр.6-8
3.4Влияние атмосферного давления на человека – стр. 8
3.5Значение атмосферы – стр. 9
4.Литература-стр. 11
1.Введение
Цель – привести доказательства существования атмосферного давления.
Задачи:
2.Материал и методика
Дата проведения исследований - январь- начало марта 2013г.
Место проведения – кабинет физики школы
Описание:
1.Выяснить, что такое атмосферное давление
2.Кто впервые обнаружил существование атмосферного давления
3.Какие опыты подтверждают существование атмосферного давления
4.Выяснить значение атмосферного давления для всего живущего на Земле.
3.1 Результаты исследования
Атмосферное давление - давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность
Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле
Эванджелиста Торричелли изобрел прибор, который состоял из стеклянной трубки, запаянной сверху и сосуда с ртутью. В стеклянную трубку Торричелли налил ртуть, затем повернул её. Сначала какое-то количество ртути из трубки вылилось, но потом высота столбика почти не менялась.
Стеклянную трубку высотой 1 метр он разделил на 1000 частей. Чему равна 1 часть? (1 мм). Поэтому атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. С тех пор нормальным принято считать давление 760 мм ртутного столба.
3.2 ДЕЙСТВИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ.
1.В результате атмосферного давления на каждый квадратный сантиметр нашего тела и любого предмета действует сила равная 10Н, но тело не разрушается под действием такого давления. Это объясняется тем, что оно внутри наполнено воздухом, давление которого равен давлению наружного воздуха.
Когда мы вдыхаем воздух, то увеличиваем объем грудной клетки, при этом давление воздуха внутри легких уменьшается и атмосферное давление, вталкивает туда порцию воздуха.
При выдыхании происходит наоборот.
2. Многие живые организмы, например глисты, спруты, черви- сосальщики, пиявки, комнатные мухи, имеют присоски, при помощи которых они могут прилипнуть, присосаться к любому предмету. Пиявки пользуются присосками для перемещения по дну водоема, осьминоги - для схватывания добычи. . Присоски увеличиваются в объеме, поэтому внутри них образуется разреженное пространство, и наружное давление воздуха прижимает их к какому-либо предмету.
3. ..На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление.
4. А вот рыбы чувствуют колебания атмосферного давления гораздо лучше
Рыбе, чтобы уменьшить влияние высокого давления, стоит подняться в более высокие слои воды. И, наоборот - при низком - опуститься глубже.
3.3Опыты, подтверждающие
существование атмосферного давления
Опыт№1
(вода в шприце).
Приборы и материалы: шприц, стакан с подкрашенной водой..
Ход опыта: опустить поршень шприца вниз, затем опустить в стакан с водой и поднять поршень. Вода войдет в шприц.
Объяснение опыта: при опускании поршня воздух выходит из шприца и давление воздуха в нем уменьшается. Наружный воздух вталкивает воду в шприц.
Опыт №2.
(сухая тарелка)
Приборы и материалы: тарелка, свеча, сухой стакан.
Ход опыта: наливаем немного воды в тарелку, ставим зажженную свечу. Накрываем свечу стаканом. Вода оказывается в стакане, а тарелка – сухая.
Объяснение опыта: огонь выталкивает воздух из-под стакана, давление воздуха там уменьшается. Атмосферное давление снаружи загоняет воду под стакан.
Опыт№3.
(стакан- непроливайка).
Приборы и материалы: стакан, вода, лист бумаги.
Ход опыта: в стакан налить воду и сверху закрыть бумагой. Перевернуть стакан. Лист бумаги не падает.
Объяснение опыта: воздух давит со всех сторон и снизу вверх тоже. Сверху на лист действует вода. Давление воды в стакане равно давлению воздуха снаружи.
Опыт№4.
(яйцо в бутылке)
Приборы и материалы: стеклянная бутылка из- под молока, вареное яйцо, спички и свечки для торта.
Ход опыта: вставим свечки в яйцо и подожжем их. Сверху поднесем бутылку.вставим яйцо как пробку.
Объяснение опыта: огонь вытесняет кислород из бутылки, давление воздуха внутри бутылки уменьшилось. снаружи давление воздуха осталось прежним и заталкивает яйцо в бутылку.
Опыт№5.
(сплющенная бутылка)
Приборы и материалы:
Чайник с горячей водой, пустая пластиковая бутылка.
Ход опыта: ополоснуть бутылку горячей водой. Воду слить и бутылку быстро закрыть крышкой. Бутылка сплющится.
Объяснение опыта: горячая вода нагрела воздух в бутылке, воздух расширился. Когда закрыли пробкой бутылку, воздух остыл. Давление при этом уменьшилось. Снаружи атмосферный воздух сдавил бутылку.
Опыт№6.
(могучая присоска).
Приборы и материалы: мыльница с присоской, классная доска, ноутбук.
Ход опыта: прижать мыльницу с присоской к доске- мыльница держится. Прижать мыльницу к ноутбуку- можно поднять аппарат достаточно высоко. Присоска держит.
Объяснение опыта: когда прижимаем мыльницу к поверхности – из-под присоски выдавливается воздух, давление там уменьшается. Воздух снаружи продолжает оказывать давление. Присоска держится.
Опыт№7.
(медицинская банка)
Приборы и материалы: медицинские банки, спирт
Ход опыта: вату смочить спиртом и поджечь. Прогреть изнутри банку и поставить на спину больного.
Объяснение опыта: огонь из банки выдавливает кислород. Когда банку прижимаем к спине, внутри банки давление воздуха маленькое. Снаружи обычное давление воздуха. Оно втягивает ткани спины. Получается выпуклость.
3. 4Влияние атмосферного давления на человека
Сердечнососудистые заболевания :
,
- резкое понижение или повышение (на 8 градусов и больше) температуры воздуха;
- резкие перепады атмосферного давления (более 6 мм рт. ст. в течение суток);
-
(температура воздуха больше +25°С) или сильный
(температура ниже -20°С);
- влажность воздуха выше 80%;
- сильный ветер (8 м/сек и больше)
.
Заболевания органов дыхания
:
:
- те же перепады температуры воздуха и давления и сильный ветер;
- особенно опасна жаркая
с повышенной влажностью воздуха летом и промозглая слякоть зимой.
3.5Значение атмосферы
1. Атмосфера защищает все живое на Земле от разрушительных действия ультрафиолетовых лучей, от быстрого нагревания лучами Солнца и остывания.
2. Атмосфера надежная защита нашей планеты от метеоритов. Не будь ее, они сыпались бы на Землю как дождь. Пока метеориты летят через атмосферу, они встречают сопротивление воздуха, раскаляются и сгорают. Это явление можно наблюдать в ночном небе. Его называют «звездный дождь» или «падающие звезды».
3. Атмосфера определяет все жизненные процессы на Земле и оказывает большое влияние на жизнь и хозяйственную деятельность человека.
4. Человек использует энергию движущихся масс воздуха, например, для получения электрической энергии, с этой целью строятся ветровые электростанции.
3.6Выводы.
Литература
1. Балашов М. М.О природе. М., Просвещение, 1991
2. Вечера по физике в ср. школе. Состав. Браверман Э.М. М., Просвещение, 1969
3. Владимиров А. В. Рассказы об атмосфере. М., Просвещение, 1981
4. Гальперштейн Л. Забавная физика. М., Просвещение, 1993
5. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. М., Просвещение, 1985
7. Кац И. Биофизика на уроках физики. М., Просвещение, 1988
9. Покровский С. Ф. Наблюдай и исследуй сам. М., Просвещение, 1966
Алексеева Ксения
Проект «Опыты с атмосферным давлением» предполагает исследовательское освоение ребятами темы «Давление», показывает учащимся значимость данной темы в жизни живых организмов на Земле, подробно знакомит с проектной деятельностью.
Ожидается, что творческая работа над проектом позволит заинтересовать ребят, в результате чего они лучше овладеют основными теоретическими понятиями темы.
Тип проекта: исследовательский
Выполнение проекта способствует развитию творческих, исследовательских и коммуникативных способностей детей, учит получать информацию из разных источников (в том числе из сети Интернет), осмысливать её и применять в своей деятельности.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Проектно-исследовательская работа по физике
«Опыты с атмосферным давлением».
Выполнила: Алексеева Ксения
ученица 7а класса.
Руководитель:
учитель физики Орзуева Н.А.
2018
Введение 3
Заключение 8
Литература 9
Введение
Мы живём на дне воздушного океана. Над нами – огромная толща воздуха. Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой .
Атмосфера Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров. А воздух, как он не лёгок, всё же имеет вес. Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает производимое на него давление одинаково по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испытывают атмосферное давление.
Каким же образом выдерживают живые организмы такие огромные нагрузки? Как можно измерить атмосферное давление и от чего оно зависит?
Почему наше здоровье зависит от изменения атмосферного давления?
Цель моей работы изучить влияние атмосферного давления на процессы, протекающие в живой природе; выяснить параметры, от которых зависит атмосферное давление;
Задачи проекта. Изучить информацию об атмосферном давлении. Пронаблюдать проявления атмосферного давления. Выяснить зависимость атмосферного давления от высоты над уровнем моря; зависимость силы атмосферного давления от площади поверхности тела; роль атмосферного давления в живой природе.
Продукт: научно-исследовательская работа; учебное пособие для проведения уроков физики в 7 классе.
В своей работе я показала, что существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни. Для этого провела ряд занимательных опытов. Выяснила зависимость силы атмосферного давления от площади поверхности и значение атмосферного давления от высоты здания, значение атмосферного давления в жизни живой природы.
Атмосфера - воздушная оболочка Земли, высотой несколько тысяч километров. Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница Луна, где попеременно царят то испепеляющий зной, то леденящий холод - + 130 0 С днем и - 150 0 С ночью. По подсчетам Паскаля атмосфера Земли весит столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10км - пять квадриллионов (5000000000000000) тонн!
Впервые 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. Поиски причин упрямства воды и опыты с более тяжелой жидкостью - ртутью, предпринятые в 1643г. Торричелли, привели к открытию атмосферного давления. Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки, ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760мм.
Ученый предположил, что высота столба жидкости уравновешивается давлением воздуха. Зная высоту столба и плотность жидкости, можно определить величину давления атмосферы. Правильность предположения Торричелли была подтверждена в 1648г. опытом Паскаля на горе Пью-де-Дом. 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.
Благодаря тепловому движению и притяжению молекул к Земле их распределение в атмосфере неравномерно. При высоте атмосферы в 2000-3000км 99% ее массы сосредоточено в нижнем (до 30км) слое. Воздух, как и другие газы, хорошо сжимаем. Нижние слои атмосферы в результате давления на них верхних слоев имеют большую плотность воздуха. Нормальное атмосферное давление на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт.ст.= 1013гПа. С высотой давление и плотность воздуха уменьшаются.
ТОРРИЧЕЛЛИ, ЭВАНДЖЕЛИСТА (Torricelli,Evangelista) (1608–1647), итальянский физик и математик. Родился 15 октября 1608 в Фаэнце.
В 1627 приехал в Рим, где изучал математику под руководством Б.Кастелли, друга и ученика Галилео Галилея. Под впечатлением трудов Галилея о движении написал собственное сочинение на ту же тему под названием Трактат о движении (Trattato del moto, 1640).
В 1641 переехал в Арчетри, где стал учеником и секретарем Галилея, а позже его преемником на кафедре математики и философии Флорентийского университета.
С 1642, после смерти Галилея, придворный математик великого герцога Тосканского и одновременно профессор математики Флорентийского университета. Наиболее известны труды Торричелли в области пневматики и механики.
Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр - стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.
В 1644 развил теорию атмосферного давления, доказал возможность получения так называемой торричеллиевой пустоты.
В основном труде по механике «О движении свободно падающих и брошенных тяжёлых тел» (1641) развивал идеи Галилея о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести, заложил основы гидравлики, вывел формулу для скорости истечения идеальной жидкости из сосуда.
Роль атмосферного давления в жизни живых организмов очень велика. Многие органы действуют за счёт атмосферного давления.
Мы, наверное, никогда не задумывались над тем, как мы пьём. А стоит задуматься! При питье мы «втягиваем» жидкость в себя. Почему же жидкость устремляется к нам в рот? При питье мы расширяем грудную клетку и тем разряжаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает к нам в рот.
На существовании атмосферного давления основан механизм вдоха и выдоха. Легкие расположены в грудной клетке и отделены от нее и от диафрагмы герметичной полостью, называемой плевральной. С увеличением объема грудной клетки объем плевральной полости увеличивается, а давление воздуха в ней уменьшается, и наоборот. Так как легкие эластичны, то давление в них регулируется только давлением в плевральной полости. При вдохе объем грудной клетки увеличивается, за счет чего давление в плевральной полости уменьшается; это вызывает увеличение объема легких почти на 1000 мл. При этом давление в них становится меньше атмосферного, и воздух через воздухоносные пути устремляется в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, за счет чего давление в плевральной полости увеличивается, что вызывает уменьшение объема легких. Давление воздуха в них становится выше атмосферного, и воздух из лёгких устремляется в окружающую среду.
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.
Человек, попадая в пространство, где давление значительно ниже атмосферного, например, на высокие горы или при взлёте или посадки самолёта, нередко испытывает боль в ушах и даже во всём теле. Наружное давление быстро уменьшается, воздух находящийся внутри нас, начинает расширяться, производит давление на различные органы и вызывает боль.
При изменении давления меняется скорость многих химических реакций, вследствие чего меняется и химическое равновесие организма. При увеличении давления происходит усиленное поглощение газов жидкостями тела, а при его уменьшении - выделение растворенных газов. При быстром уменьшении давления вследствие интенсивного выделения газов кровь как бы закипает, что приводит к закупорке сосудов, нередко со смертельным исходом. Этим определяется максимальная глубина, на которой могут производиться водолазные работы (как правило, не ниже 50 м). Опускание и поднятие водолазов должно происходить очень медленно, чтобы выделение газов происходило только в легких, а не сразу во всей кровеносной системе.
Заключение.
Сведения, полученные в ходе проекта, позволят следить за своим самочувствием в зависимости от изменения атмосферного давления. На организм человека влияет как пониженное, так и повышенное атмосферное давление. При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое падение кровяного давления, наблюдаются также изменения в крови в виде увеличения количества красных кровяных телец.
С понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода. В результате этого кровь недостаточно насыщается кислородом и не обеспечивает в полном объеме доставку его органам и тканям, что приводит к кислородному голоданию.
В тканевой жидкости и в тканях организма растворено очень большое количество газов. При повышенном давлении газы не успевают выделиться из организма. В крови появляются газовые пузырьки; последние могут привести к эмболии сосудов, т.е. закупорке их пузырьками газа. Углекислота и кислород как газы, которые химически связываются кровью, представляют меньшую опасность, чем азот, который, хорошо растворяясь в жирах и липоидах, накапливается в большом количестве в мозгу и нервных стволах, особенно богатых этими веществами. Для особо чувствительных людей повышенное атмосферное давление может сопровождаться болями в суставах и рядом мозговых явлений: головокружением, рвотой, одышкой, потерей сознания.
При этом важную роль в профилактике играет тренировка и закаливание организма. Необходимо заниматься спортом, систематически выполнять ту или иную физическую работу.
Питание при пониженном атмосферном давлении должно быть высококалорийным, разнообразным и богатым витаминами и минеральными солями.
Особенно это надо учитывать людям, которым иногда приходится работать при повышенном или пониженном атмосферном давлении (водолазы, альпинисты, при работе на скоростных подъемных механизмах), причем эти отклонения от нормы иногда бывают в значительных пределах
Литература:
Игры с водой и в воде любимы многими детьми. Именно поэтому вода является прекрасным инструментом для проведения различных развивающих игр и опытов в том числе. Давление воды и воздуха сложно продемонстрировать в обыденной жизни, ведь для ребенка эти понятия несколько абстрактны. Поэтому на помощь нам приходят простые и наглядные опыты с водой в которых ребенок может принимать непосредственное участие.
Ранее мы уже затрагивали тему атмосферного давления и давления воды, когда проводили и . Сегодня же мы углубимся в тему и рассмотрим принцип сообщающихся сосудов, способы искусственного повышения давления и зависимость давления от уровня глубины. Для данной серии опытов вам не понадобится специальное оборудование. Все необходимое вы найдете у себя дома: две прозрачные пластиковые бутылки с крышками, спички, кусочек пластилина, воронка для воды, краситель для наглядности (по желанию).
Для демонстрации первого опыта с боковой стороны пластиковой бутылки делаем отверстие. Я вначале проткнула стенку толстой иглой и увеличила размер отверстия маникюрными ножницами так, чтобы можно было вставить коктейльную трубочку. Вставляем трубочку и герметично залепливаем промежуток между трубочкой и стенками бутылки.
Конец трубочки направляем вверх и с помощью воронки наливаем в бутылку цветную воду на высоту выше отверстия в стенке, но ниже конца трубочки. Обратите внимание ребенка, что вода поднялась по трубочке и остановилась на том же уровне, что и в бутылке.
Это явление знакомо нам как закон сообщающихся сосудов, когда уровень жидкости в каждом из сообщающихся сосудов устанавливается на одном уровне, если жидкости в них одинаковы и давление над каждым одинаково.
Теперь опускаем конец трубочки вниз, и вода беспрепятственно вытекает из бутылки до тех пор, пока уровень воды не опустится ниже отверстия в стенке.
Это явление широко используется в быту: водопровод, и даже обычный чайник и лейка являются наглядным примером сообщающихся сосудов. Обсудите с ребенком, почему не получится вскипятить полный чайник воды, если его носик расположен вровень или ниже крышки.
Опыт с закрытой бутылкой
Поскольку фраза «одинаковое давление над обоими сосудами» мало что значит для ребенка дошкольного возраста, переходим к двум следующим опытам. В первом давление будем уменьшать, а во втором искусственно повышать.
Итак, через воронку быстро наливаем в бутылку много воды и закручиваем крышкой. Смотрим что получилось. Вода в бутылке выше конца трубочки, но вода не выливается. Почему?
В бутылку больше не поступает воздух, который выталкивал лишнюю воду наружу через трубочку. Конечно, по факту давление мы не уменьшили, но ограничили влияние атмосферного давления на поверхность воды в бутылке и получили такой результат.
На этот раз будем увеличивать давление в бутылке. Для этого снимаем крышку и ждем, пока часть воды вытечет, чтобы установился один уровень. А теперь надуваем воздушный шарик, закрываем его прищепкой и надеваем свободную часть на горлышко бутылки.
Хотите играть с ребенком легко и с удовольствием?
Когда все приготовления окончены – снимаем прищепку и наблюдаем фонтан, бьющий из трубочки. Вода будет выливаться до тех пор, пока не сдуется весь шарик или пока вода не опустится ниже конца трубочки, находящейся в бутылке.
Здесь все понятно, воздух из воздушного шарика выталкивает воду из бутылки через коктейльную трубочку. Другими словами повышенное давление над одним из сообщающихся сосудов изменяет уровень жидкости в них.
Разные струйки воды
Следующий опыт наглядно демонстрирует зависимость давления воды от глубины.
Для его проведения нам понадобится бутылка с тремя одинаковыми отверстиями в стенке на разной высоте. Теперь через воронку быстро наливаем воду в бутылку и наблюдаем за струйками, которые бьют из бутылки.
Обратите внимание ребенка, что из нижнего отверстия самая сильная и бьет дальше других, в то время как струя из верхнего отверстия самая слабая и короткая. Это объясняется тем, что над нижним отверстием воды больше всего, и она с большей силой давит на стенки в бутылки, а вверху количество воды до отверстия меньше и соответственно давит на стенки она меньше.
Эти явления учитываются в работе водолаза и подводника, так как погружаясь под воду человек испытывает давление воды тем больше, чем глубже от погружается. В связи с этим установлены предельные глубины, на которые можно погружаться безопасно для здоровья и различные защитные костюмы, которые помогают работать на большой глубине.
Погружение в воду
В заключение предложите ребенку понаблюдать за спичками – водолазами. Для этого наливаем полную бутылку воды, отрезаем от спичек серные головки и бросаем их в бутылку, которую крепко закручиваем крышкой. Сразу наши водолазы будут плавать на поверхности, но если мы с силой сожмем бутылку – серные головки начнут плавно опускаться на дно. Перестанем сжимать – опять поднимутся наверх.
Почему так происходит? При сжимании мы увеличиваем давление внутри бутылки, поэтому водолазы погружаются на дно, а когда давление уменьшается, они всплывают обратно.
Поскольку для проведения этих опытов не требуется специального оборудования, вы можете проводить их в теплые дни на улице, на пляже и даже на пикнике в качестве развлечения для детей и взрослых.
