Технологическая карта урока "Барометр – анероид. Атмосферное давление на разных высотах. Опыт Торричелли".

Тема:

Барометр – анероид. Атмосферное давление на разных высотах. Опыт Торричелли.

Цель :

Образовательная:
1) раскрыть явления, подтверждающие существование атмосферного давления;
2) объяснить, что причиной увеличения атмосферного давления с уменьшением высоты является сила притяжения к Земле;
3) познакомить учащихся с примером определения атмосферного давления, раскрыть физическое содержание опыта Торричелли;
4) изучить работу и устройство барометра-анероида;
5) научить определять атмосферное давление с помощью барометра-анероида.

Развивающая: развивать у учащихся логическое мышление, наблюдательность, познавательный интерес к физике и технике.

Воспитательная: воспитать у учащихся необходимость заботиться о чистоте атмосферного воздуха и соблюдать правила охраны природы. В связи с тем, что жизнь человека протекает на поверхности Земли в нижних слоях атмосферы, то каждый человек должен уметь определять значение атмосферного давления, так как у многих от его изменения зависит изменение кровяного давления.

Планируемый результат

Предметные умения

УДД

Научиться измерять атмосферное давление с помощью барометра-анероида, объяснять изменение атмосферного давления по мере увеличения высоты над уровнем моря, применять знания из курсов биологии и географии

Личностные: Изображают силы в выбранном масштабе.

Познавательные: Выделяют и формулируют познавательную цель. Выделяют количественные характеристики объектов, заданные словами.

Регулятивные: Составляют план и последовательность действий. Анализируют и строго следуют ему.

Коммуникативные: Умеют слышать, слушать и понимать партнера, планировать и согласованно выполнять совместную деятельность.

Основные понятия

Организация пространства

Межпредметные связи

Формы работы

Ресурсы

• с математикой (работа со степенями, задача на математические действия);

• с историей (история открытия атмосферного давления, факты из жизни Торричелли);

• с биологией (атмосферное давление и жизнедеятельность организмов);

• с географией (давление на различных высотах на Земле).

фронтальный опрос, обсуждение, фронтальная работа, решение задач

Учебник, тетрадь, компьютер, мультимедийный проектор и экран,

 Барометр-анероид; таблица «Схема устройства барометра. 2. Измерение атмосферного давления барометром-анероидом. 3. Изменение показаний барометра, помещенного под колокол воздушного насоса (по рис. 49). 4. Изменения атмосферного давления с высотой.

Ход урока:

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Познавательная

Коммуникативная

Регулятивная

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Осуществляемые

действия

Формируемые

способы

деятельности

Организация внимания учащихся

Каждый наш урок является открытием? И к каждому маленькому открытию вы приходите через получение новых знаний, через поиск истины, через исследования.

Включение учащихся в деловой ритм работы

Развитие учебно-познавательного интереса к уроку

Отражают личностную готовность к сотрудничеству и взаимодействию, предполагающему общение

Анализ готовности к сотрудничеству и взаимодействию, предполагающему общение

Самопроверка готовности к уроку

Прогнозирование предстоящей учебной деятельности

Актуализация ранее изученного

Что такое давление? (Давление – это физическая величина, равная отношению силы, действующей на тело к площади этой поверхности
p = F/S)

– В каких единицах выражается давление в СИ? (1 Па = 1Н/1 м²)

– От чего зависит давление, оказываемое жидкостями и газами? (От рода вещества и высоты столба; формула p = ρgh)

– Что называется атмосферой? (Атмосфера – воздушная оболочка Земли)

– Что называется атмосферным давлением? (Атмосферное давление – давление атмосферы или воздушной оболочки Земли)

– Почему существует воздушная оболочка Земли? (На молекулы воздуха действует сила тяжести. Чтобы выйти за пределы притяжения Земли, необходимо развить очень большую скорость – 11,2 км/с. Скорость большинства молекул значительно меньше)

Развивают операцию мышления, отвечают на вопросы, на основе, что известно. Ведут поиск правильного ответа.

Выражают свои мысли, строят высказывания, проговаривают, запоминают, выделяют необходимую информацию. Выбирают правильный ответ. Работа в парах.

Осознание того, что уже усвоено, качество и уровень усвоения. Решают учебные проблемы. Не боится сделать ошибку.

Этап постановки целей и задач урока

Учитель подводит учащихся к формулировке темы урока. Просит сформулировать и записать в тетрадях вопросы по данной теме. Организует беседу по составленным учениками вопросам. Подводит итог беседы.

Почему рассчитать атмосферное давление по формуле для вычисления давления столба жидкости (§ 38) нельзя. Для такого расчета надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на разной высоте различна. Однако измерить атмосферное давление можно с помощью опыта, предложенного в XVII в. итальянским ученым Эванджелиста Торричелли, учеником Галилея.

Рассматривают

рисунки.

Выдвигают

предположения о

теме урока.

Осуществляют

актуализацию

личного опыта.

Записывают

вопросы в

тетрадь.

Отвечают на вопросы

Выделять

существенную

информацию из

текста вопросов и

ответов.

Взаимодействуют

с учителем и

учащимися во

время опроса во

фронтальном

режиме.

Слушать

собеседника,

строить понятные

для собеседника

высказывания.

Участвовать в

диалоге, отвечать на

вопросы, слушать и

понимать речь

собеседника.

Контролируют

правильность

ответов

обучающихся.

Умение слушать

в соответствии с

целевой

установкой.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачу,

дополнять,

уточнять

высказанные

мнения по

существу

полученного

задания.

Открытие новых знаний

Историческая справка.

Эванджелиста Торричелли родился 15 октября 1608 г. в небольшом итальянском городе Фаэнца в небогатой семье. Воспитание получил у дяди, бенедиктинского монаха. Дальнейшая жизнь в Риме и общение с известным математиком (учеником Галилея) Кастелли способствовали развитию таланта Торричелли. Большинство трудов ученого по большей части оставались неопубликованными. Торричелли является одним из создателей жидкостного термометра.

Но наиболее известным экспериментальным исследованием Торричелли являются его опыты со ртутью, доказавшие существование атмосферного давления. Заслугой ученого является то, что он решил перейти к жидкости, обладающей большей плотностью, чем вода, – к ртути. Это позволило сделать опыты относительно легко воспроизводимыми. Однако не следует думать, что в середине XVII в. постановка и воспроизведение опытов Торричелли были простым делом. В те времена было довольно трудно изготовить необходимые стеклянные трубки, о чем свидетельствуют неудачи некоторых ученых в постановке аналогичных опытов независимо от Торричелли.

Давление в трубке на уровне аа₁ создается весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет. Отсюда следует, что атмосферное давление равно рис.1 давлению столба ртути в трубке, т. е.:
Р_атм ⁼ Р_ртути

Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно и будет равно атмосферному давлению. Если атмосферное давление уменьшится, то столб ртути в трубке Торричелли понизится.

Чем больше атмосферное давление, тем выше столб ртути в опыте Торричелли. Поэтому на практике атмосферное давление можно измерять высотой ртутного столба (в миллиметрах или сантиметрах). Если, например, атмосферное давление равно 780 мм рт. ст., то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.

Следовательно, в этом случае за единицу атмосферного давления принимают 1 миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.). Найдем соотношение между этой единицей и известной нам единицей давления – Паскалем (Па).

Давление столба ртути ρ_ртути высотой 1 мм равно:

p = gph, p = 9,8 * 13 600 * 0,001 м ≈ 133,3 Па.

Итак, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

В настоящее время атмосферное давление принято измерять и в гектопаскалях. Например, в сводках погоды может быть объявлено, что давление равно 1013 гПа, это то же самое, что 760 мм рт. ст.

Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли обнаружил, что эта высота меняется, т. е. атмосферное давление непостоянно, оно может увеличиваться и уменьшаться. Торричелли заметил также, что изменения атмосферного давления связаны с изменением погоды.

Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор — ртутный барометр (от греч. барос – тяжесть, метрео – измеряю). Он служит для измерения атмосферного давления.

Демонстрация опыта со стаканом и листом бумаги.

Фронтальный опыт : предложить учащимся взять чистый лист бумаги, приложить ко рту и сделать глубокий вздох. Что происходит? Объяснить.

Барометр-анероид.

В практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (в переводе с греческого – безжидкостный. Так барометр называют потому, что он не содержит ртути).

Внешний вид анероида изображен на рисунке 2. Главная часть его — металлическая коробочка 1 с волнистой (гофрированной) поверхностью (рис. 3). Из этой коробочки выкачан воздух, а чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, ее крышку пружиной 2 оттягивают вверх. При увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и натягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4, которая передвигается вправо или влево при изменении давления. Под стрелкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Так, число 750, против которого стоит стрелка анероида (см. рис. 2), показывает, что в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба 750 мм.

Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст., или ≈ 1000 гПа.

Знание атмосферного давления весьма важно для предсказывания погоды на б лижайшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды. Барометр — необходимый прибор при метеорологических наблюдениях.

Самостоятельно создают последовательность действий при решении задач, создают структуру взаимосвязи между физическими величинами, выполняют математические операции.

Умение анализировать, сравнивать, сопоставлять предлагаемые решения с реальными жизненными условиями, расширение границ «сухой» науки на внутренние переживания, опыт, кругозор.

Вступают в диалоговую форму ответа, участвуют в коллективном обсуждении.

Умение формулировать свое мнение и позицию в коммуникации.

Принимают познавательную цель, сохраняют ее при выполнении учебных задач, регулируют процесс выполнения учебных задач, оценивают достигнутый результат.

Умение принимать и сохранять учебно-познавательную цель и задачу, определять последовательность промежуточных целей с учетом конечного результата, осуществлять само- и взаимоконтроль, исправлять, дополнять, уточнять ответы товарищей.

Первичное закрепление во внешней речи

Задает вопросы по обсуждаемой проблеме.

Учитель анализирует ответы учащихся.

1. Для любителей географии. (2 мин.)

Граница обитания человека на высоте

В 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 4 500 м. Это самая высокая столица государства на земном шаре. Нормальное атмосферное давление на этой высоте равно 430 мм рт. ст.

2. Для любителей биологии. (3 мин.)

Природный барометр

Н алейте в пол-литровую банку полстакана воды, поместите туда пиявку и завяжите банку сверху марлей. Воду летом меняйте раз в неделю, а зимой — в две недели раз. 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. То же самое наблюдается и в природе – в водоеме.

Атмосферное 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 из стекле.

С лон 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.

3. Для любителей литературы. (3 мин.)

а) Загадка:

На стене висит тарелка,
По тарелке ходит стрелка.
Эта стрелка наперед
Нам погоду узнает.

б) Решить задачу (Г.Остер):

№ 161. Допустим, вы в научных целях сосали колпачок от авторучки и он крепко присосался к языку. Как, не действуя руками и не пользуясь услугами лошадей, избавиться от слишком уж сильно присосавшегося к языку колпачка авторучки?

Ответ: Подняться вместе с барометром на самую высокую вершину горы. Когда стрелка барометра приблизится к нулю, колпачок сам отпадет.

Отвечают на

вопросы.

Осознанно и

произвольно строить

речевое

высказывание в

устной форме.

Структурировать

знания, выделять

существенную

Взаимодействуют

с учителем и

учащимися во

время опроса во

фронтальном

режиме.

Получать

необходимую

информацию,

отстаивать свою

точку зрения в

диалоге.

Взаимодействовать

с одноклассниками.

Контролируют

правильность

ответов

обучающихся.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачу.

Итог урока

1. Как устроен барометр-анероид? 2. Как градуируют шкалу барометра-анероида? З. для чего необходимо систематически и в разных местах земного шара измерять атмосферное давление? Какое значение это имеет в метеорологии? 1. Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъема над уровнем Земли? 2. Какое атмосферное давление называют нормальным? З. Как называют прибор для измерения высоты по атмосферному давлению? Что он собой представляет? Отличается ли его устройство от устройства барометра?

Отвечают на вопросы

Осознанно и произвольно строят речевое высказывание в устной форме.

Участвуют в обсуждении содержания урока во фронтальном режиме

Понимать на слух ответы учащихся, уметь формулировать собственное мнение и позицию.

Контроль правильности ответов учащихся

Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Уточнение и дополнение высказываний учащихся

Домашнее задание

Объясняет домашнее

задание.

§

Придумать и решить задачу на определение атмосферного давления на известной высоте, используя информацию метеорологов.

Зрительное ознакомление с содержанием домашнего задания и инструкцией по выполнению.

Определяют область применения полученных знаний

Обсуждают, задают вопросы

Пропедевтика самостоятельной постановки и выполнения коммуникативной задачи.

Самостоятельно определяют степень сложности выполнения задания и необходимой помощи.

Готовность к самостоятельным действиям по воспроизведению и применению полученных знаний.

Рефлексия (целостное осмысление и обобщение полученной информации, выработка собственного отношения к изученному материалу и его повторная проблематизация, анализ всего процесса изучения материала)

Организует

обсуждение

достижений.

Предлагает

определить уровень

своих достижений,

наметить

перспективы работы

Был ли полезен для вас урок?
Какие новые знания вы приобрели?

Какие развили умения?

Участвуют в

беседе по

обсуждению

достижений,

отвечая на

вопросы, делают

выводы.

Анализировать

степень усвоения

нового материала

Выслушивают

одноклассников,

озвучивают своё

мнение

Строить понятные

для собеседника

высказывания

Оценивают

уровень личных

достижений,

уточняют

пробелы в

знаниях.

Принимать и

сохранять

учебную цель и

задачи,

осуществлять

самоконтроль,

планировать

будущую

деятельность.

Анализ активности учащихся