Раздел программы: «Давление».
Тема урока: «Атмосферное давление. Опыт Торричелли».
Цель: Учащиеся должны изучить особенности атмосферного давления с точки зрения физики.
Задачи урока.
Образовательные:
- Изучение особенностей атмосферного давления с точки зрения физики;
- Ознакомление с опытами Торричелли и Отто фон Герике.
Воспитательные:
- Воспитание культуры умственного труда;
- Показать значение опытных фактов и эксперимента при изучении особенностей атмосферного давления;
- Показать значение причинно-следственных связей в познаваемости явлений окружающего мира.
Развития мышления:
- Развитие мыслительных умений школьников, необходимых не только в учёбе, но и в повседневной жизни (умение принимать взвешенные решения, работать с информацией, анализировать различные стороны явлений);
- Работать над формированием умений выделять главную причину, влияющую на результат (формировать зоркость в поисках).
Тип урока: урок изучения нового учебного материала.
Образовательная технология:
Технология развития критического мышления школьников посредством чтения и письма.
Смысл технологии:
- Целостная система, формирующая навыки работы с информацией;
- Совокупность разнообразных приёмов, цель которых заинтересовать школьника (пробудить в нём исследовательскую, творческую активность), представив ему условия для осмысления материала, помочь ему обобщить полученные знания.
Структура технологии:
- Построение урока по определённому алгоритму: вызов, осмысление и рефлексия (см. таблицу 1).
Что даст мне как учителю применение технологии развития критического мышления школьников? Я перестану быть главным источником информации и буду принимать участие в совместном и интересном творческом поиске.
Используемые приёмы: чтение с остановками, обращение к личностному, опыту, работа с таблицей «З-Х-У», сочинение синквейна.
Ход урока
Первая стадия: вызов. На этой стадии необходима мотивация к изучению материала ( загадки, афоризмы) и обращение к знаниям учащимся, полученным на уроках географии.
Загадки
Афоризм
Есть невидимка без цвета и звука, без вкуса и запаха; с ним человеку и под водой не страшно;
Через нос проходит в грудь и обратный держит путь. Он невидимый, и всё же, без него мы жить не можем.
Великий философ древности Аристотель сказал: «Воздух - великое ничто». Согласны ли вы с этим утверждением?
После этого начинаем работать с таблицей «З-Х-У»
Знаю
Хочу знать
узнал
Школьники самостоятельно заполняют столбец «Знаю». Далее им предла -гается сформулировать вопросы по предложенной теме и записать их в столбец «Хочу знать». Вопросы озвучиваются и записываются на интерактивную доску, одновременно идёт заполнение таблицы в тетрадях.
Вторая стадия: осмысление. На ней переход к главному источнику информации, который поможет ответить на вопросы, подтвердить или опровергнуть уже имеющие сведения. Его лучше разбить на три смысловые части, после прочтения каждой идёт заполнение графы «Узнал».
Технологические этапы
1 стадия
2 стадия
3 стадия
Вызов:
- Актуализация имеющихся знаний;
- Получение новой информации;
- Постановка учеником собственных целей обучения.
Осмысление содержания:
- Получение новой информации;
- Корректировка учеником поставленных целей
- Размышление,
Рождение нового
- Постановка учеником новых целей обучения.
Школьники читают текст, разделённый натри смысловые части. Чтение происходит с так называемыми тремя остановками, которые представляют собою возможные вопросы текста. Специально подобранный текст прилагается.
Третья стадия: рефлексия. На данной стадии учащиеся возвращаются к таблице «З-Х-У», систематизируют полученные знания. Учащимся предлагается письменная работа по составлению синквейна. Синквейн состоит из 5 строк.
Строки
Пример
Слово – существительное задающее тему
Атмосфера
Два прилагательных, характеризующих заданную тему
Воздушная, тяжёлая
Три глагола, характеризующих (по действию) заданную тему
Простирается, давит, сжимает
Предложение-вывод, характеризующее тему
Атмосфера давит на поверхность Земли и на все тела, находящиеся на ней
Одно слово существительное, которое даёт вашу характеристику заданной теме
Оболочка
Атмосферное давление.
Опыт Торричелли.
Высказывание Аристотеля (384-322 гг. до н. э.) «Воздух – великое ничто» просуществовало в науке 19 столетий и было опровергнуто опытами Галилео Галилея (1564 - 1642), который сумел взвесить воздух и определить, что его масса в 1 м3 равна 1,3 кг, а вес этого воздуха соответственно:
P= mg =1.3·9.8 H=13 H
Слово же «атмосфера» было образовано из двух слов – «атмос» и «сфера» М.В. Ломоносовым (1711 - 1765). Появление этого термина в печати вызвало бурю негодования. Утверждали, что оно никогда не приживётся в русской лексике, так как не соответствует языковым традициям.
Почему существует воздушная оболочка Земли? Как и все тела, молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли притягиваются к Земле.
Но, почему, же тогда все они не упадут на поверхность Земли? Каким образом сохраняется воздушная оболочка Земли, её атмосфера? Чтобы понять это, надо учесть, что молекулы газов, составляющих атмосферу, находятся в непрерывном и беспорядочном движении, но тогда возникает другой вопрос: почему эти молекулы не улетают в мировое пространство?
Для того, чтобы совсем покинуть Землю, молекула, как и космический корабль или ракета, должна иметь очень большую скорость (не меньше 11,2 км/с). Это так называемая вторая космическая скорость. Скорость большинства молекул воздушной оболочки Земли значительно меньше этой космической скорости. Поэтому большинство их «привязано» к Земле силой тяжести, и лишь ничтожно малое число молекул улетает в космическое пространство, покидает Землю.
Беспорядочное движение молекул и действие на них силы тяжести приводит в результате к тому, что молекулы газов «парят» в пространстве около земли, образуя воздушную оболочку, или атмосферу.
Атмосфера, как показали наблюдения за полётом ИСЗ, простирается на высоту несколько 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, передаёт производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящие на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испытывают атмосферное давление.
Первая остановка
Возможные вопросы:
- Почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, не улетают в космическое пространство?
- Почему молекулы газов не падают на Землю?
- Предполагают, что Луна когда-то была окружена атмосферой, но постепенно потеряла её. Чем это можно объяснить?
- Чтобы вдохнуть воздух, человек при помощи мышц расширяет грудную клетку, Почему воздух входит при этом в лёгкие?
Потом продолжаем чтение. Говоря об атмосферном давлении нельзя не упомянуть о знаменитом опыте с «магдебургскими полушариями», проведённым Отто фон Герике – бургомистром города Магдебурга. Он был образованным человеком: прошёл курс наук в Йене и Лейпциге, изучал физику, математику и юридические науки.
В мае1654 года Отто фон Герике поставил опыт, который явился важным этапом в деле изучения атмосферы.
Для опыта подготовили два металлических полушария, одно из которых было снабжено трубкой для откачивания воздуха, Полушария сложили вместе, между ними поместили кожаное кольцо, пропитанное расплавленным воском – для лучшего и более плотного прилегания полушарий друг к другу. С помощью насоса откачали воздух из полости, образовавшейся между полушариями, На каждом из полушарий имелось прочное железное кольцо: две восьмёрки лошадей, впряжённых в эти кольца, потянули в разные стороны, пытаясь разъединить полушария, но…ничего не вышло. Когда же в полость между полушариями впустили воздух, полушария распались безо всякого внешнего усилия.
Вам ясна причина прочности «магдебургских полушарий»? Чем больше воздуха выкачали из полого шара, тем сильнее сжимались полушария атмосферным давлением. Проникнуть внутрь шара воздуху мешало пропитанное воском кожаное кольцо.
Интересно, что «магдебургские полушария» имеются у каждого человека – головки бедренных костей удерживаютя в тазовом суставе атмосферным давлением.
Вторая остановка
Возможные вопросы и демонстрации:
- Какая сила сжимает полушария?
- Повторение опыта Отто фон Герике с использованием модели.
- Опыт с яйцом, втягивающимся в прозрачный графин.
- Опыт со стаканом воды и листом бумаги.
- Опыт с бутылкой, наполненной водой, опрокинутой вверх дном и погружённой горлышком в воду.
- Опыт с сосудом «наказанное любопытство»
Учащиеся проводят опыты и объясняют их результаты. Далее продолжают читать текст.
Теперь не осталось сомнений в том, что атмосферное давление существует. Но как её измерить? Может быть рассчитать по формуле Р = ρ·g·h ? Но для этого надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Однако определённой (высоты у атмосферы нет, так как она постепенно переходит в безвоздушное космическое пространство. Да и плотность воздуха с увеличением высоты падает (приблизительно в два раза на каждые 5-6 км подъёма).
Измерить атмосферное, давление можно с помощью опыта, предложенного в 17 веке итальянским учёным Э. Торричелли. Стеклянную трубку длиной около метра, запаянную с одного конца, наполняют доверху ртутью, затем плотно закрыв отверстие пальцем,
Трубку переворачивают и опускают в чашку со ртутью. Если убрать палец, то ртуть из трубки начинает выливаться в чашу, но не вся! Остаётся её столб примерно 760 мм высотой, при чём он не зависит ни от длины трубки, ни от глубины её погружения в ртуть.
Торричелли, предложивший указанный опыт, дал и его объяснение. Поскольку высота столба ртути не изменяется, следовательно, ртуть внутри трубки в близи её отверстия находится в покое. Ртутный столб давит вниз, стремится вытолкнуть рассматриваемую часть ртути в чашу. А ртуть в чаше, сжатая атмосферным давлением, наоборот, давит вверх, стремится «вогнать» ртуть обратно в трубку. Значит, столб ртути, создаёт такое же давление, как и атмосфера. Иначе под действием большего из давлений ртуть переливалась бы и её уровень изменялся.
В сводке погоды по радио мы часто слышим, что атмосферное давление равн, например, 760 мм рт. ст. (читается : семистам шестидесяти миллиметрам ртутного столба).Выразим это давление в более привычных нам единицах – паскалях:
Р = ρ·g·h=13600 кг/м3 ·9,8Н/кг·0,76 Па=100 кПа
Измерения показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне моря, в среднем около 760 мм рт. ст =101325 Па=105Па. Такое давление при температуре 00С называется нормальным атмосферным давлением. Если подняться на 12 м над Землёй, то атмосферное давление уменьшится на 1 мм рт. ст. или 133,3 Па. Поэтому для зависимости атмосферного давления от высоты вблизи Земли, полезно вывести две формулы для решения задач.Составим пропорцию:
12 м -- 1 мм рт. ст.
H --- Δ P
Найдем высоту, если давление выражено в мм рт. ст.
H= 12 м· ;
А если давление выражено в паскалях:
H= 12 м· ;
Третья остановка
Возможные вопросы:
- Зачем в опыте Торричелли трубка запаяна с одного конца?
- Изменится ли результат, если трубку наклонить?
- Можно ли взять трубку длиной мене или более 1 м?
- Обязательно ли сечение трубки должно быть определённой площади?
- Почему не выливается вода из опрокинутой вверх дном бутылки, если горлышко её погружено в воду?
- Мальчик сорвал с ветки лист, приложил его ко рту, и, когда втянул воздух, лист лопнул. Почему лопнул лист?
Задание на дом и его инструктаж § 40, 41; читать и отвечать устно на вопросы самоконтроля.
