Урок - конференція

«Атмосферний тиск  і життя на Землі».

    Мета уроку:

• Сформувати поняття про атмосферний тиск;

• З'ясувати можливі способи вимірювання атмосферного тиску, познайомити  учнів з дослідом Торрічеллі;
• сприяти розвитку наукового світогляду учнів;
•  показати роль фізичного експерименту у фізиці;
•  познайомити учнів із практичним використанням атмосферного тиску;
• формувати вміння спостерігати, аналізувати й пояснювати фізичні явища;
• формувати вміння виступати перед аудиторією.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання:   барометр – анероїд, шприц, лівер, піпетка, медична банка,                     автопоїлка (саморобний прилад), посудина «Покарана цікавість», дві склянки, лійка, дві пробірки, повітряні кульки, 3-літрова скляна  банка, свічка, монета, тарілка, таблиці «Барометр – анероїд» і «Атмосферний тиск».

План уроку:

     Учні класу  були поділені на 5 груп:

1 група – співробітники відділу історії фізики,

2 група – співробітники лабораторії метрології,

3 група – співробітники експериментальної лабораторії,

4 група – співробітники лабораторії по вивченню впливу атмосферного тиску на життя на Землі,

5 група – співробітники музею «Фізика навколо нас».

Хід уроку:

  1. Вступне слово учителя:

    Шановні учасники конференції! Наша конференція присвячена вивченню атмосферного тиску і його значенню для життя на Землі. В конференції приймають участь співробітники науково – дослідного інституту, який працює над цією проблемою. Сьогодні ми заслухаємо звіти  науковців про результати їх роботи.

  У природі все відбувається згідно її законам. Ще римський поет Лукрецій Кар, який жив у 1 сторіччі до н.е. у своїй поемі «Про природу речей» писав:

« З нічого не діється нічого по божій волі

І від того тільки страх всіх смертних охоплює,

Що багато бачать вони явищ на землі й на небі нерідко,

Яких причини ніяк побачити і зрозуміти не вміють,

І думають, що все це божим велінням робиться.

Якщо ж ми будемо знати, що ніщо не здатне виникнути

З нічого, то тоді ми набагато ясніше побачимо

Наших завдань предмет: і звідки з’являються речі

І яким чином все відбувається…»

2. Повідомлення співробітника відділу історії фізики (таблиця «Атмосферний тиск»)

1 учень.  Повітря, що оточує Землю, притягується до Землі та створює тиск на її поверхню і всі тіла поблизу неї.  Еванджеліста Торрічеллі уперше довів існування атмосферного тиску.  Провівши численні досліди, Торрічеллі встановив: висота стовпа ртуті, що залишається в трубці, не залежить ані від довжини трубки, ані від її товщини. Висота  змінювалась залежно від погоди.

 Тиск 760 мм рт. ст. називають нормальним атмосферним тиском.

                760 мм рт.ст. = 101 325 Па ≈ 101 кПа

    У фізиці та техніці також використовують позасистемну одиницю атмосферного тиску – атмосферу (атм): 1 атм = 100 кПа.

 3. Повідомлення співробітника лабораторії метрології «Барометр – анероїд». (повідомлення супроводжується демонстрацією барометра-анероїда і показом таблиці «Барометр – анероїд»).

2 учень.   Атмосферний тиск вимірюють барометром-анероїдом. Анероїд – в перекладі з грецької мови – безрідинний. Так барометр називають тому, що він не містить ртуті.    Барометри – анероїди зручніші у користуванні, ніж ртутні прилади, вони легкі, компактні та безпечні. (Будова і принцип дії барометра-анероїда).

4. Виступ групи експериментаторів.

 3 учень. Найефектніший дослід із демонстрації атмосферного тиску поставив бургомістр німецького міста Магдебурга Отто фон Геріке в 1654 році.  В експерименті він використав дві півкулі діаметром близько 14 дюймів (35,6 см). До однієї півкулі був прироблений кран; з його допомогою можна видалити повітря зсередини. До півкуль були прикріплені 4 кільця, через які протягнули канати, прив’язані до упряжі коней.  Коли викачали повітря із простору між складеними разом мідними півкулями, то відірвати їх змогли тільки 16 коней (по 8 з кожного боку). Але варто було поворотом крана відкрити доступ повітрю всередину півкуль – і їх легко було розняти руками.

  Дослід 1. Дві склянки, або магдебургські півкулі.   Встановити свічку у склянку і покласти прокладку (4-5 шарів газетного паперу, змоченого водою) зверху на склянку. Підпалити свічку і повільно закривати її другою склянкою так, щоб краї склянок збігались. Після того як свічка згасне, склянки треба притиснути одна до одної. Через деякий час склянки «склеяться».

4 учень. У нашій лабораторії було поставлено багато експериментів, що підтверджують існування атмосферного тиску.

Дослід 2. Перевернута склянка.

   Наповнити склянку на 3/4 водою, накрити зверху аркушем паперу, притиснути його рукою і перевернути склянку. Руку прибираємо – аркуш паперу буде триматися, вода не виливається.

Коментар: аркуш паперу втримується атмосферним тиском, що діє в усіх напрямках.

  Дослід 3. Повітряна кулька в 3 - літровій банці. Спалити в банці аркуш паперу і покласти повітряну кульку на горловину банки. Через деякий час кулька повністю втягнеться в банку.

 Дослід 4. Дістати монету, не замочивши рук. На тарілку покласти монету і налити води. Поруч поставити свічку, запалити її і накрити склянкою. Вся вода збереться під склянкою. Монету можна брати.

Дослід 5. «Покарана цікавість». В пластиковій пляшці зроблено декілька отворів. Коли пляшка закрита, вода не виливається. Якщо кришечку відкрити, вода починає витікати з отворів.

5. Повідомлення співробітників лабораторії по вивченню впливу атмосферного тиску на життя на Землі.

 Учитель.  Співробітники лабораторії по вивченню впливу атмосферного тиску на життя на Землі підготували розповідь про пристосування живих організмів до атмосферного тиску. Надаємо їм слово.

5 учень.  Організм людини пристосовується до атмосферного тиску і використовує його. Розглянемо механізм  дихання.  Зусиллям м’язів ми збільшуємо об’єм грудної клітки, при цьому тиск повітря усередині легенів зменшується, і атмосферний тиск вштовхує туди порцію повітря. При видиханні відбувається зворотне явище. Як людина п’є? Підносимо склянку до губ і починаємо тягти рідину в себе. Втягування рідини викликає розширення грудної клітки, повітря в легенях і порожнині рота розріджується, і атмосферний тиск «заганяє» туди чергову порцію рідини.

6 учень. Атмосферний тиск позначається на пересуванні по болотистій місцевості. Під ногою, коли ми її піднімаємо, утворюється розріджений простір і атмосферний тиск перешкоджає витаскуванню ноги. Якщо по трясовині пересувається кінь, то тверді копита її діють як поршні. Складні копита свиней і корів, що складаються з декількох частин, при витаскуванні ноги стискуються і пропускають повітря у заглиблення, що утворилося. В цьому випадку ноги тварин вільно витягуються із ґрунту.

  Багато живих організмів, наприклад, глисти, спрути, п’явки і т.д. мають присоски, за допомогою яких вони можуть прилипнути до будь-якого предмету. П’явки користуються присосками для пересуванню по дну водойми. Відбувається це так. Присоски збільшуються в об’ємі, усередині в них утворюється розріджений простір, і зовнішній тиск повітря притискує їх до будь- якої поверхні.

7 учень. Атмосферний тиск залежить від висоти місця спостереження над рівнем моря. Через кожні 11 метрів висоти тиск зменшується приблизно на 1 мм рт. ст.

Тіло людини  пристосоване до атмосферного тиску й погано переносить його зниження. При підйомі на високі гори (вище 4000м) багато людей почувають себе погано, з’являються приступи «гірської хвороби», стає важко дихати, з вух і носа часто йде кров, можна навіть знепритомніти.

  Завдяки атмосферному тиску суглобні поверхні щільно прилягають одна до одної, тому високо в горах, де атмосферний тиск різко падає, дія суглобів порушується, дуже легко одержати вивих.

   Організм людей, що живуть на великих висотах, пристосовується до зниженого тиску. Наприклад, в Андах Південної Америки, у Тібеті й у деяких інших місцях зустрічаються постійні людські поселення на висотах близько 5000 м. Тільки деякі птахи можуть залітати туди. Так, птах кондор водиться в Андах на висотах до 7000 м, а може підніматися на висоту до 9000 м. Гриф і яструб вільно піднімаються до висоти 6000-7000 м. Орел піднімається до висоти 5000 м, інші птахи тримаються на висоті не більше 4000 м. (показ саморобної картини «Гори» з оцінкою висот і птахів).

Учитель. Для чого потрібно спостерігати за зміною атмосферного тиску?

8 учень. Атмосферний тиск  допомагає прогнозувати погоду. А її знання необхідно людям різних професій - радистам, агрономам,  льотчикам. Якщо атмосферний тиск підвищується, то погода буде гарною: холодною – зимою, жаркою – влітку. Якщо тиск різко падає, то можна чекати появи хмарності, насичення повітря вологою. Зниження тиску влітку передвіщає похолодання, узимку – потепління. Пояснити це можна так. Атмосферний тиск збільшується, якщо будуть відбуватися переміщення мас повітря вниз (спадні потоки). Опускається з більших висот сухе повітря, тому погода буде гарною, без опадів. При висхідних потоках атмосферний тиск знижується. Нагору піднімається повітря, насичене водяними парами. Угорі воно охолоджується, що приводить до появи хмарності, випаданню опадів – погода при цьому погіршується. Різкі зміни атмосферного тиску можуть привести в повільний й плавний коливальний рух поверхні води в бухті, в великій затоці й навіть цілому районі моря; іноді вони здатні викликати шторм й в океані.

  Найвищий атмосферний тиск (815 мм рт.ст.) було зафіксовано в 1968 р. в с. Акапа (Сибір, Росія).

  Найнижчий тиск (645 мм рт.ст.) зафіксовано в 1988 р. під час урагану в Тихому океані.

6. Виступ співробітників музею «Фізика навколо нас».

    На кожному кроці нас оточують безліч речей і пристосувань, якими ми користуємося, але дуже рідко замислюємося про те, які фізичні явища покладені в основу їх дії. Наш музей допомагає це усвідомити. Він складається із двох експозицій: «Фізика в медицині» і «Фізика в побуті».

 Слово надається екскурсоводам музею.

9 учень. «Атмосферний тиск у медицині».

Експонати: 1. Шприц.  2. Медична банка   3. Піпетка.

1. Демонстрація і пояснення дії шприца.

  -  Вода за поршнем піднімається під дією атмосферного тиску, який за законом Паскаля передається у воді в усі напрями однаково. А під поршнем повітря немає, тому вода і заповнює цей простір.

2. Демонстрація дії медичної банки (на повітряній кулі).

3. Демонстрація дії піпетки.

10  учень. «Атмосферний тиск у побуті».

Експонати: 1. Присоска (іграшка, мильниця і т.п.)

                    2. Автопоїлка (саморобний прилад).

1. Демонстрація  і пояснення дії присоски.

- Коли притиснути присоску до гладенької поверхні, з-під неї виходить повітря. Коли присоску відпустити, вона трохи відходить від поверхні й під нею створюється розріджене повітря, яке ще там залишилося. Його тиск менший за атмосферний. Тому зовнішній атмосферний тиск не дає їй відпасти. Присоска відокремиться, якщо під неї запустити повітря.

2. Демонстрація автопоїлки.

   Автоматична поїлка для птиці представляє собою пляшку, наповнену водою і перевернутої в коритце так, що горловина знаходиться трохи нижче рівня води в коритці. Вода з пляшки не виливається. Якщо ж птахи вип’ють воду з коритця, то частина води з пляшки виллється. 

   7.  Підведення підсумків конференції  (за ключовими словами на плакаті).

-Атмосферний тиск – тиск повітря на поверхню Землі та на всі тіла поблизу неї.

- Нормальний атмосферний тиск = 760 мм рт. ст. за температурою 0ºC.

- Барометр – прилад для вимірювання атмосферного тиску.

- Атмосферний тиск зменшується з висотою.

8. Домашнє завдання: § 20 читати, відповідати на контрольні запитання, виконати експериментальне завдання на ст. 104