Урок физики в 7 классе «Атмосферное давление»

Тема урока:

«Атмосферное давление», физика 7 класс

Цели урока:

Ознакомить школьников с явлениями, причиной которых является атмосферное давление.

Задачи:

Образовательная: повторить, расширить и углубить знания, полученные при изучении темы «Атмосфера и атмосферное давление». Выяснить влияние атмосферного давления на живые организмы, а также познакомить учащихся с явлениями, вызванными действиями атмосферы.

Развивающая: 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

Воспитательная: воспитывать трудолюбие, настойчивость в достижении цели, культуру труда, а также коммуникабельность (умение слушать товарища, учителя, умение работать в коллективе).

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

Формы работы: индивидуальная, групповая работа учащихся с самооценкой знаний под контролем учителя

Оборудование: компьютер с мультимедийным проектором, презентация, выполненная в Microsoft Power Point, учебник “Физика 7” под редакцией А.В. Перышкина, приборы для демонстрации опытов, подтверждающих существование атмосферного давления, карточки-приложения.

Оборудование на столах учащихся:

1.Технологическая карта урока

2. Приложение №1. Задания для проведения опытов

3. Оборудование для опытов в группах

4. Приложение №2. Задания для решения задач

5. Приложение№3. Таблица-карточка «Верите ли вы, что…»

Технологическая карта урока

Ход урока:

Учитель: Здравствуйте, друзья! Я рада вас видеть, и верю, что урок у нас пройдет великолепно, а настроение у нас станет прекрасным.

Учитель: А у меня настроение не очень хорошее.

Учитель: А почему?

Учитель: Готовя к уроку опыт, я ополоснула банку горячей водой и сразу закрыла крышкой. Теперь снять ее невозможно.

Учитель: Ребята, попытайтесь объяснить, что стало причиной этого явления.

(Учащиеся высказывают свои предположения)

Учитель: Объясняя это явление, мы приоткрываем тайну удивительного и важного физического явления, которое является темой нашего урока.

Учитель:

Всё известно вокруг, тем не менее, на Земле ещё много того,

Что достойно, поверь, удивления изумления твоего.

Учитель: Удивляйся росе, удивляйся цветам, удивляйся упругости стали.

Удивляйся тому, чему люди порой удивляться давно перестали

Учитель: Удивительное дело, жить в воздушном океане,
Голубом, огромном, чистом, пить его и не тонуть.

Учитель: Без него, без океана, жизнь была бы очень странной,
Впрочем, даже и не странной: просто не было б её.

Учитель: Не было б рассветов дивных, разноцветных в небе радуг,
Утренней, туманной дымки и плывущих облаков…

Учитель: Атмосферой называют океан воздушный этот.
Хочешь знать о нём побольше? Ну, так слушай и внимай!

Тема урока: Атмосферное давление

Цель урока: убедиться в существовании атмосферного давления и научиться использовать полученные знания для объяснения физических явлений. Выяснить роль атмосферного давления в жизни человека и животных.

Учитель: На ваших столах лежит нужное оборудование и приложения, которые следует использовать соответственно технологической карте урока.

Учитель: Вытяните руки вперед ладонями вверх. Что вы чувствуете? Вам тяжело? А ведь на ваши ладони давит воздух, причем масса этого воздуха равна массе КАМАЗа, груженного кирпичом, то есть около 10 тонн!

Учитель: Почему же мы не ощущаем этого веса? Как доказать, что воздух имеет вес? Можно ли измерить массу воздуха? Как это сделать?

Учитель: Атмосферное давление существует, оно создается всей толщей воздуха. В состав атмосферы входят различные газы, но в основном она состоит из азота (78%) и кислорода (21%). Кстати, подсчитан и общий вес всей земной атмосферы. Оказывается, он составляет 5 квадриллионов (5 000 000 000 000 000!) тонн.

Iстраница. Создание групп.

Изменяется ли Атмосферное давление с высотой и глубиной?

Для решения этого вопроса предлагаем вам разделиться на три группы:

1.группа «Историки». Они остаются на уровне океана. Ребята, ваша задача найти истоки открытия явления атмосферного давления.

2.группа «Подводники». Вы исследуете давление на дне океана.

3.группа «Высотники». Исследуют давление в горах.

II страница теория. Работа в группах

1 группа «Историки». Историческая справка: Как было открыто атмосферное давление

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 760 мм.рт.ст. 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. 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. 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 30 км ) 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. На небольших высотах каждые 12м подъема уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт.ст. На больших высотах эта закономерность нарушается. Происходит это потому, что высота воздушного столба, оказывающего давление, при подъеме уменьшается. Кроме того, в верхних слоях атмосферы воздух менее плотен.

2 группа «Подводники». Исследуют давление в глубинах океана.

В морской глубине существуют особые условия: там царствует мрак, так как солнечный свет, постепенно угасая, совершенно исчезает на глубине 180м. Из практики подводных работ установлено, что при спуске на каждые 10,3 м давление увеличивается на 1 атмосферу, соответственно, давление на глубине 10 км в 1000 раз превышает атмосферное.

Вот поэтому человек, издавна стремился изобрести специальные приспособления, которые, во-первых, позволили бы длительное время дышать под водой, во-вторых, защитили бы организм от воздействия давления.

Погружаться под воду люди начали в 4 тысячелетии до нашей эры. Для дыхания они приспосабливали трубки и мешки с воздухом.

И сейчас я предлагаю вам познакомиться с различными видами снаряжения, предназначенного для погружения:

1. Водолазный костюм, который позволяет водолазу быть под водой подвижным, способным к любой работе. Первый водолазный костюм был изобретён в 1829 году русским исследователем Гаузеном. Он состоял из медного шлема, непромокаемой рубахи и гибкого шланга для подачи воздуха.

2. Революцию в освоении Мирового океана произвел акваланг Жака-Ива Кусто, изобретённый в 1943 году— человек почувствовал себя в чужой стихии совершенно свободным.  

3. Жесткие скафандры, наибольшая глубина погружения водолаза в нем 200 м. Но скафандр связан с кораблем с помощью шланга, по которому подается воздух, он сковывает движения водолаза, мешает быстрому передвижению последнего под водой, и ограничивает свободу работы.  Стенки этого скафандра имеют толщину больше сантиметра, поскольку здесь чудовищное давление от 30 до 60 атмосфер).

4. Современные подводные лодки способны выдержать давление воды на больших глубинах погружения. Глубина погружения - 700 м.

5. «Батисфера», рассчитана на большие давления и удерживается с помощью троса. Батисфера не может передвигаться самостоятельно под водой, она может только висеть на одном месте, размотав трос. С глубиной погружения риск опускания в батисфере растёт, т.к. чем глубже уходит в море батисфера, тем сильнее натягивается трос, на котором она опускается, тем больше возрастает её вес.  

6. Батискаф — автономный аппарат для погружения на большие глубины. Достигнув рассчитанной глубины, батискаф может неподвижно «висеть» в воде, может и передвигаться в горизонтальном направлении при помощи гребного винта, вращающегося от электродвигателя. В 1960 году Жак Пикар на батискафе “Триест” , после пятичасового спуска достиг дна на глубине 10910 м в Марианской впадине.

Влияние глубины на человека.

Повышенное давление вредно отражается на здоровье человека, и это ставит предел глубине, на которой возможна безопасная работа водолаза. Глубина погружения в скафандре составляет 40м.

При длительном пребывании под водой при давлении, значительно  превышающем атмосферное, большое количество воздуха оказывается растворенным в крови и других жидкостях организма водолаза. Если водолаз быстро поднимается на поверхность, то воздух, растворенный под большим давлением, начинает выделяться из крови в виде пузырьков и азот, выделяющийся из крови, начинает закупоривать кровеносные сосуды. Выделяющиеся пузырьки причиняют резкую боль во всем теле и могут вызвать тяжелое заболевание («кессонная болезнь») что может привести к параличу и даже смерти. Поэтому водолаза, долго пробывшего на большой глубине, следует поднимать на поверхность медленно (часами!), чтобы растворенные газы успевали выделяться постепенно, не образуя пузырьков. Для аквалангиста готовят специальный «воздух», в котором азот заменяют на гелий, который меньше растворяется в крови.

Хуже обстоит дело при сжатии воздуха, заполняющего среднее ухо и лобные пазухи. При быстром нарастании давления происходит вдавливание барабанных перепонок и может наступить их разрыв. Чтобы избежать этого, водолазу при спуске необходимо делать глотательные движения; при этом сокращаются мышцы, раскрывающие устья евстахиевых труб¹, и происходит выравнивание давления. При работе водолаза на постоянной глубине давление в среднем ухе установится равным наружному. Кроме этого, большое давление воды может сломать рёбра, если в лёгких ныряльщика будет воздух под атмосферным давлением.

Все перечисленные препятствия к достижению больших глубин преодолимы при достаточной тренировке, хорошем здоровье и соблюдении правил спуска и подъема .

3 группа «Высотники» Исследуют давление в горах

Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъема над уровнем моря?

Так как воздух имеет массу и вес, он оказывает давление на соприкасающуюся с ним поверхность. Подсчитано, что столб воздуха высотой от уровня моря до верхней границы атмосферы давит на площадку в 1 см с такой же силой, как и гиря в 1 кг 33 г. Человек и все другие живые организмы не чувствуют этого давления, так как оно уравновешивается их внутренним давлением воздуха. При подъеме в горах уже на высоте 3000 м человек начинает чувствовать себя плохо: появляется одышка, головокружение. На высоте более 4000 м может пойти кровь из носа, так как разрываются кровеносные сосуды, иногда человек даже теряет сознание. Все это происходит потому, что с высотой атмосферное давление уменьшается, воздух становится разреженным, уменьшается количество кислорода в нем, а внутреннее давление у человека не изменяется. Поэтому в самолетах, летающих на большой высоте, кабины закрыты герметически, и в них искусственно поддерживается такое же давление воздуха, как и у поверхности Земли.

Высотная болезнь  — болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения давления кислорода во вдыхаемом воздухе, которое возникает высоко в горах, а также при полётах на летательных аппаратах, не оснащённых герметичной кабиной (например, парапланах, дельтапланах, воздушных шарах , начиная примерно с 7500 метров и выше над уровнем океанов. Человек способен адаптироваться к высоте, спортсмены специально тренируются.

Сегодня многие люди предпочитают отдыхать в горах. Горный отдых — это потрясающие виды, свежий воздух и активное времяпрепровождение. Тем не менее, отправляясь на отдых в горах, необходимо принять меры, чтобы избежать так называемой горной болезни.Для привычного к горам человека пороговая высота составляет 2,5км над уровнем моря

Что происходит с человеком в горах, вы можете увидеть на следующем слайде

III страница «Чудеса? Нет – физика!»

Опыты по атмосферному давлению

Наблюдения и опыты – источники знаний. А китайская пословица гласит:

“Я услышал и забыл,
Я увидел и запомнил,
Я сделал и понял”.

Приложение №1

Учитель: Все эти опыты вы можете легко повторить дома для своих друзей и близких. Успехов вам!

Учитель: Делаем выводы.

IVстраница. Физкультминутка.

Учитель: Как мы дышим?

За счет мышечного усилия мы увеличиваем объем грудной клетки, при этом давление воздуха внутри легких уменьшается. Далее атмосферное давление «вталкивает» в легкие порцию воздуха. При выдыхании происходит обратное явление.

Учитель: Устали? Давайте сделаем дыхательное упражнение. Правильное дыхание способствует улучшению мыслительных процессов.

Встаньте, положите руки на диафрагму.

Глубоко вдохнуть, задержать дыхание на 8 секунд и медленно выдохнуть. Это упражнение повторить 4 раза.

Воздух вдыхать небольшими отрывками. Задержать воздух на 8 секунд и медленно выдохнуть. Это упражнение повторить 4 раза.

Вдохнуть воздух через нос, а выдохнуть через рот. Повторить 3 раза.

Vстраница. Решим задачу.

Приложение№2

VIстраница « А знаете ли, что….»

1.Что произойдет с человеком, если его выбросить без скафандра в открытый космос?

/ Давление газов внутри тела будет стремиться ``уравновесится'' с внешним (нулевым) давлением. При попадании в открытый космос человек лопнет и ``вскипит'' ... но взрыва тела не происходит. Дело в том, что если воздух из легких (и остальных полостей тела) беспрепятственно вышел, то в организме только жидкость, которая выделяет пузырьки газа, но сама сразу не вскипает. Между прочим, когда происходит разгерметизация, то человек умирает, но на куски его не разрывает. /

Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разряжение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле.

Высокогорные животные, например горные козлы, приспособились к жизни при низком атмосферном давлении. Однако кошки, овцы, кролики, лошади, куры в таких условиях не выживают. У них сильно увеличивается частота дыхания. При этом вместе с выдыхаемым воздухом из организма в виде пара удаляется много воды

2.) Кому легче ходить по грязи: лошади, человеку или жвачным животным?

/Лошади, имеющей сплошное копыто, очень трудно вытащить ногу из глубокой грязи. Под ногой, когда она ее поднимает, образуется разреженное пространство и атмосферное давление препятствует вытаскиванию ноги. / Намного легче передвигаться по такой грязи жвачным животным, у которых копыта состоят из нескольких частей и при вытаскивании ноги из грязи сжимаются, пропуская воздух в образовавшееся углубление. /

Дело в том, что при поднятии ноги человеком под ней образуется разряженное пространство. Перевес атмосферного давления в этом случае может достигать 10000 Н на площадь ноги взрослого человека.

Если откачать насосом воздух из жестяной банки, она сплющивается. Почему?

Падение атмосферного давления, сопровождающее ухудшение погоды

Опасно сдавать в багаж при полете плотно закрытые стеклянные емкости? Подумайте почему.

VIIстраница « Атмосферное давление в быту»

Учитель: Ребята, где мы встречаемся с атмосферным давлением в быту?

/высказывание учащихся по цепочке/

VIIIстраница “Верите ли вы, что…”

Учитель: Я предлагаю вам, ребята, на основе тех знаний, которые вы уже имеете, оценить истинность или ложность утверждений, которые записаны в приложении№3, заполняете 3 и 4 столбцы таблицы, проставляя в каждой ячейке “В” или “Н”, в зависимости от того как вы оцениваете то или иное утверждение

Приложение №3

IXстраница. Рефлексия

Учитель: Мы с вами прошли трудный путь от предположения о существовании атмосферного давления к доказательствам. Цели нашего исследования достигнуты.

Учитель: В ходе нашего исследования вы показали себя хорошими наблюдательными учеными-теоретиками и экспериментаторами, способными не только подмечать вокруг себя все новое и интересное, но и самостоятельно проводить научное исследование.

Учитель: Наш урок подошёл к концу. Давайте ответим на вопрос: «Что тебе понравилось на уроке?»

Предлагаются варианты ответов:

Сегодня я узнал…

Было интересно…

Было трудно…

Я научился…

Меня удивило…

Мне захотелось…

Для меня было открытием …

X страница Итоги урока

Учитель: Над нами – огромная толща воздуха. Десятки, сотни километров. А воздух, как он ни лёгок, всё же имеет вес. Он давит на всё, что находится внизу.

Учитель: И хотя мы не ощущаем давление атмосферы на себе, о его присутствии надо помнить и учитывать в жизни.

Учитель: Сегодня на уроке вы в этом убедились.

Большое спасибо, ребята, за совместную работу.