Проектно-исследовательская работа Атмосферное давление

Проектно-исследовательская работа по физике «Атмосферное давление».

Выполнил: ученик 8а класса Рубан Матвей Александрович. Руководитель: учитель физики Усубян Н.М.

I. Краткая аннотация.

• Мы живём на дне воздушного океана.

Над нами – огромная толща воздуха.

Воздушную оболочку, окружающую Землю, на­зывают атмосферой.

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.

• В своей работе я показал, что существованием атмо- сферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни. Для этого провел ряд занимательных опытов.

• Выяснил зависимость силы атмосферного давления от площади поверхности и значение атмосферного давления от высоты здания, значение атмосферного давления в жизни живой природы.

II. Введение.

• Цель:

• выяснение параметров, от которых зависит атмосферное давление;
• изучение влияния атмосферного давления на процессы, протекающие в живой природе.

• Задачи проекта: Выяснить:

• зависимость атмосферного давления от высоты над уровнем моря;
• зависимость силы атмосферного давления от площади поверхности тела;
• роль атмосферного давления в живой природе.

• Пронаблюдать проявления атмосферного давления. Продукт:

• научно-исследовательская работа; презентация (учебное пособие для проведения уроков физики в 7 классе).
• Необходимое оборудование: ПК с выходом в Интернет, лабораторное оборудование (барометр, линейка, тела правильной формы), научно-популярная литература.

Циклограмма проектно-исследовательской работы.

• Проектно-исследовательская работа «Атмосферное давление».

?

Этапы деятельности

Постановка проблемы

Выдвижение гипотез – путей решения проблемы

Планирование деятельности по реализации проекта

Подготовка проектно-исследовательской работы

Сбор информации

Структурирование информации

Изготовление продукта

Выбор формы презентации

Оформление продукта

Подготовка презентации

Презентация

Самооценка и самоанализ

Сентябрь-октябрь

Октябрь

Формулировка совместно с руководителем темы, проблемы, гипотезы работы).

Ноябрь

Составление развёрнутого плана работы.

Декабрь

Проведение исследований.

Январь

Проведение исследований.

Февраль

Подготовка чистого варианта, составление

Март

Подготовка выступления и электронной презентации на школьную н/практическую конференцию.

Защита работы.

• Мы живём на дне воздушного океана. Над нами – огромная толща воздуха. 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. 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 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?

III. Описание работы. Глава1.

• Проявления атмосферного давления.
• Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни. Особенно меня заинтересовали занимательные опыты. Я провел опыты, которые можно объяснить существованием атмосферного давления.

Опыт1.

• В бутылку с широким горлышком я опустил зажжённую бумажку и быстро закрыл горлышко круто сваренным и очищенным яйцом. Яйцо постепенно втянулось и провалилось внутрь бутылки.
• Объяснение: Пламя нагревает воздух в бутылке, и часть его выходит наружу. Когда бутылку закрывают яйцом, воздух в ней охлаждается, давление его падает и внешнее атмосферное давление загоняет яйцо в бутылку.

Опыт 2.

• Взял две пробирки, входящие друг в друга. В «большую пробирку налил воды и вставил меньшую. Прибор перевернул. Вода вытекла по каплям, а внутренняя пробирка поднимется вверх.
• Объяснение: Когда вода вытекает, давление между стенками пробирок становится меньше атмосферного и атмосферный воздух, действуя изнутри на малую пробирку, поднимает ее вверх.

Опыт 3.

• Положил на плоскую тарелку монету и налил немного воды. Монета очутилась под водой. Теперь необходимо взять монету голой рукой, не замочив пальцев и не выливая воду из тарелки. Для этого надо воду отсосать. Взял тонкий стакан, ополоснул его кипятком и опрокинул на тарелку рядом с монетой. Вода собралась под стаканом.
• Объяснение: воздух в стакане начнет остывать. Холодный воздух занимает меньше места, чем горячий. Стакан, словно медицинская кровососная банка, начнет всасывать воду, и вскоре вся она соберется под ним. Теперь можно подождать, пока монета высохнет, и бери ее, не боясь замочить пальцы.

Глава 2.

• Измерение атмосферного давления и силы атмосферного давления.
• С помощью барометра-анероида измерила атмосфер­ное давление. Затем измерила необходимые размеры тел: крышка стола, учебник, пенал и вычис­лила площади их поверхностей. Пользуясь формулой, F = р • S рассчитала силу атмосферного давления на поверхность стола, учебника и пенала.

Атмосферное давление

Единица измерения

мм. рт. ст.

Поверхность стола

Па

745

Площадь тела,

Поверхность учебника

745

Сила атмосферного давления,

м 2

99300

Поверхность пенала

745

0,72

99300

Н

0,0287

71496

99300

2849,91

0,0096

953,28

Атмосферное давление

Единица измерения

мм. рт. ст.

Поверхность стола

Па

738

Площадь тела,

Поверхность учебника

738

Сила атмосферного давления,

м 2

98400

Поверхность пенала

738

0,72

98400

Н

0,0287

70848

98400

2824,08

0,0096

944,64

Вывод.

• Атмосферное давление меняется ежедневно, а это значит, что сила атмосферного давления также изменяется.
• Сила атмосферного давления при одном и том же атмосферном давлении различна и зависит от площади поверхности тела. Чем больше поверхность тела, тем большее воздействие на него оказывает атмосфера.
• На тело человека, поверхность которого при массе в 60кг и росте 160 см, примерно равна 1,6 м 2 , действует сила в 160000 Н, обусловленная атмосферным давлением.
• Живые организмы выдерживают такие огромные нагрузки благодаря тому, что давление жидкостей, заполняющих сосуды тела, уравновешивает внешнее атмосферное давление.

Глава 3.

• Выявление зависимости атмосферного давления от высоты.
• Для того чтобы выявить зависимость атмосферного давления от высоты я измерял атмосферное давление на различных этажах девятиэтажного дома. Высоту определил приблизительно, по высоте этажа.

Атмосферное давление

Единица измерения

1 этаж

мм. рт. ст.

Высота

740

2 этаж

Па

м.

98642

740

3 этаж

98642

739,5

4 этаж

739,2

3

98575,4

5 этаж

98575,4

6

739

6 этаж

9

7 этаж

98508,7

739

8 этаж

738,5

98508,7

12

15

98442

738,2

9 этаж

18

98402

738

21

98375

24

Вывод: величина атмосферного давления убывает с ростом высоты над уровнем моря.

Глава 4.

• Роль атмосферного давления в жизни живых организмов.
• 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.

• Но перенесение организма на другой высотный уровень вызывает расстройство его функций. Это объясняется, с одной стороны, деформацией стенок сосудов, рассчитанных на определенное давление изнутри и снаружи. Человек, попадая в простран- ство, 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.

• Кроме того, меняется при изменении давления и 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.

IV. 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. Так как их растворимость в крови при переходе от повышенного давления к нормальному понижается, то 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. При повышенном давлении рекомендуется больше отдыхать, не торопясь, медленно подниматься на этажи.

• 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.

V. Литература:

• 1.Зорин Н.И., элективный курс «»Элементы биофизики» - М., «Вако», 2007г.
• 2.Сёмке А.И., Занимательные материалы к урокам – М., «Издательство НЦ ЭНАС», 2006г.
• 3.Волков В.А, С.В. Громова, Поурочные разработки по физике,7кл. – М. «Вако», 2005г.
• 4.Сергеев И.С., Как организовать проектную деятельность учащихся, М., «Аркти», 2006г.
• 5.Материал из Интернета , CRC Handbook of Chemistry and Physics by David R. Lide, Editor-in-Chief 1997 Edition