7 класс. Урок №40 Тема"Атмосфера. Атмосферное давление".

7 класс.
Урок №40
Тема"Атмосфера. Атмосферное давление".
Цель:
 Обучающая: Дать понятие атмосферного давления; рассмотреть строение
атмосферы;
 Развивающая: Развитие умений обобщать и делать выводы, развитие навыка
самостоятельного поиска знаний и практического их применения.
 Воспитательная: Воспитывать трудолюбие, умение слушать друг друга,
оценивать ответы товарищей.
“Атмосфера оживляет Землю. Океаны, моря, реки, ручьи, леса, растения, животные,
человек – все живет в атмосфере и благодаря ей. Земля плавает в воздушном океане; его
волны омывают вершины гор, так и их подножия; а мы живем на дне этого океана, со всех
сторон им охваченные, насквозь им проникнутые… Не кто иной, как она покрывает зеленью
наши поля и луга, питает и нежный цветок, которым мы любуемся, и громадное,
многовековое дерево, запасающее работу солнечного луча для того, чтобы отдать нам
впоследствии”.
Камил Фламмарион – французский астроном XIX века.
Оборудование: интерактивная доска, флипчарт по теме.
Ход урока:
1.
Оргмомент.
2.
Опрос домашнего задания:

Сообщающиеся сосуды.

Водопровод.
3.
Изложение новой темы: страницы флипчарта
Мы живем на дне сказочно красивого океана. Он велик и безбрежен. Как вы считаете, о чем идет
разговор?
(об атмосфере, которая раскинулась над Землей)
Слова: “Мы живем на дне воздушного океана”, - принадлежат известному ученому итальянцу
Эванжелисто Торричелли, об открытии которого мы чуть позже сегодня узнаем.
Древние греки думали, что окружающий нас воздух – это испарившаяся вода, и назвали
оболочку, окружающую планету – АТМОСФЕРОЙ (от греческих слов
(атмос –жидкость) и
(сфера – шар).
Если глобус диаметром 35 см мысленно окружить слоем воздуха толщиной 3 см, то получится
модель, показывающая сравнительные размеры Земли и атмосферы. Наша атмосфера имеет
реально толщину более 1000 км.
Изучая географию, вы можете ответить на следующий вопрос:
Одинакова ли толщина атмосферы на разных высотах?
(нет, различная. Атмосферу условно делят на несколько слоев – тропосферу, стратосферу,
мезосферу, термосферу, экзосферу)
Как показали полеты космических кораблей, атмосфера на разных высотах различна. Границы
условных слоев следующие:

тропосфера – до 16 км;

стратосфера – до 50 км;

мезосфера – до 80 км;

термосфера – до 150 км;

экзосфера – 150км и выше, преходящая в космическое пространство.
90% всей массы воздуха сосредоточена в тропосфере. Ее толщина не везде одинакова. Над
экватором – 17 км, в полярных областях – 8-9 км, в средних широтах –10-11 км. Как вы думаете,
почему?
(в экваториальных широтах воздух сильно нагревается, расширяется и увеличивается в объеме. В
полярных широтах – наоборот)
Названия слоев атмосферы произошли от греческих и латинских слов:

тропосфера - “тропос” - греческое слово – поворот. В ней находится весь водяной
пар, это родина облаков и всех природных явлений;

стратосфера – “стратум” латинское слово – настил, слой. Здесь находится 1/5 часть
атмосферы, это царство стужи, перламутровых облаков, состоящих из кристаллов льда и капелек
переохлажденной жидкости, небо здесь черное или темно-фиолетовое;

мезосфера – “мезо” - греческое слово – средний, промежуточный; воздух здесь
разряжен, содержит озон, серебристые облака, которые видны только в сумерки;

термосфера – “термо” - греческое слово – тепло; здесь невиданная жара при сильно
разряжении;

экзосфера – внешняя оболочка атмосферы, простирающаяся на 500-600 км, это слой
рассеяния.
 Сравним массы и объемы слоев атмосферы.
 Назовите летательные аппараты, которые могут подниматься на разные высоты.
(самолет на границе тропосферы и стратосферы; стратостат в стратосфере;
радиозонд в стратосфере; космический корабль в термосфере; первый советский
искусственный спутник Земли на границе термосферы и экзосферы;
метеорологический спутник в экзосфере)
 Как изменяется плотность атмосферы с высотой?
(плотность атмосферы с высотой уменьшается.)
Измерения показывают, что плотность воздуха быстро убывает с высотой. Так, на высоте 5,5 км
над уровнем моря плотность воздуха в 2 раза меньше, чем у поверхности Земли. На высоте 11 км в
4 раза меньше и так далее… чем выше, тем воздух разреженнее. И наконец, в самых высоких
слоях – сотни и тысячи км над Землей – атмосфера постепенно переходит в безвоздушное
пространство. Таким образом, четкой границы атмосфера не имеет.
Что такое воздух? То, чем мы дышим? Стихия? Ветер? Нечто однородное? Сложное соединение?
Еще 200 лет назад воздух считался элементарным веществом, и до середины XVIII века
представления ученых о составе воздуха оставались не более, как гениальными догадками.
(воздух – это смесь газов)
Ученые многих стран и разных эпох занимались этой проблемой:
Роберт Бойль (Англия), М.В.Ломоносов (Россия), Карл Шееле (Швеция), Джозеф Пристли
(Англия), Антуан Лавуазье (Франция), Генри Кавендиш (Англия), Уильям Рамзай (Англия).
В соответствии с современными представлениями в состав воздуха входят газы: рассмотрите
круговую диаграмму и назовите эти газы в порядке убывания по количеству.
азота – 78%, кислорода – 21%, инертных газов – 0,94%, углекислого газа – 0,03%
Найдите сумму всех долей составляющих воздуха.
(сумма всех долей не дотягивает до 100%.) Почему?
В воздухе есть переменные составные части, на их долю приходится 0,03% (чего как раз и не
хватает до 100%). Что это за переменные составные части?
Это – оксиды азота, серы, угарный газ, аммиак, элементарная сера, сероводород, вода и пыль.
Эти вещества попадают в атмосферу естественным путем. Вода в составе воздуха определяет ее
влажность, способствует образованию облаков и осадков. Остальные вещества играют
отрицательную роль. Они являются загрязнителями атмосферы.
– при извержении вулкана в атмосферу попадают сернистый газ, сероводород, элементарная
сера.
– пылевые бури способствуют появлению пыли.
– попаданию оксидов азота в атмосферу способствуют грозовые разряды, во время которых азот
и кислород воздуха реагируют друг с другом, и деятельность почвенных бактерий, способных
высвобождать оксиды азота из нитратов, а также лесные пожары, горение торфяников.
Процессы разрушения органических веществ сопровождаются образованием различных
газообразных соединений серы.
Важное значение имеет слой озона, расположенный в стратосфере.
Почему у Земли есть атмосфера? Какие силы действуют на воздух?
Воздух объемом 1м3 имеет массу 1,3 кг.
(со стороны Земли на воздух, как на всякое другое тело действует сила тяжести. Он
притягивается Землей)
 Почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, не падают на поверхность
Земли?
(молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении)
 Почему же тогда молекулы не покидают Землю?
(чтобы покинуть Землю, молекуле, как и ракете, нужно иметь скорость11,2 км/с (вторая
космическая скорость), но скорость движения молекул газов много меньше данного значения)
Итак, два фактора – беспорядочное движение и действие силы притяжения, приводят к тому, что
молекулы располагаются вокруг Земли, образуя атмосферу.
В Солнечной системе на планетах атмосфера есть, но иная.
– на Венере и Марсе – углекислый газ, на планетах-гигантах – гелий, метан, аммиак, на Луне и
Меркурий атмосферы нет.
В 1862 году английский естествоиспытатель Джеймс Глейшер с другом отправились
путешествовать на воздушном шаре в одних пиджаках. Поднявшись на высоту 11 км,
путешественники потеряли сознание и сильно обморозились. Они не знали, что с подъемом на
каждые 1500 м температура падает на 80С. Почему так происходит?
(на больших высотах воздух разряжен и молекулы редко сталкиваются, поэтому скорость их
движения уменьшается, и температура воздуха понижается)
Какое действие оказывает атмосфера на поверхность Земли? Рассмотрим схему действия – (
верхние слои действуют на нижние и,следовательно, на дне воздушного океана давление
наибольшее, так как на нас давит толстый слой воздуха).
Итак, существует атмосферное давление. Проведем опыты, доказывающие существование
атмосферного давления.
Опыт 1: возьмем стакан с водой, накроем листом бумаги, прижмем рукой и перевернем. Уберем
руку и видим, что лист бумаги не падает. Почему? Ведь на лист оказывает давление столбик воды.
(сила давления воды направлена вниз, а ее уравновешивает сила атмосферного давления,
направленная вверх)
Опыт 2: затянем горлышко воронки резиновой пленкой и присоединим воронку резиновой
трубкой к насосу. Будем накачивать воздух под пленку в воронку. Поставим на пленку небольшой
груз. Что наблюдаем? Почему?
(пленка выгибается, так как давление воздуха изнутри превышает атмосферное, и даже груз
поднимается вместе с пленкой)
Итак, несмотря на то, что воздух очень легкий, он производит значительное давление – на 1 см2
давит с силой в 1 кг. Поверхность человека в среднем составляет 1,5 м2 и каждый из нас
испытывает давление воздуха в 15 тонн
Первым убедительным опытом, доказывающим, что атмосферное давление велико, был опыт
бургомистра города Магдебурга (Германия) с медными полушариями, который он
продемонстрировал перед членами рейхстага 8 мая 1654 года. На просмотр прибыл даже
император Фердинанд
– одно полушарие было снабжено трубкой для откачивания воздуха. Соединив медные
полушария, Герике откачал насосом воздух из получившегося шара. По мере откачивания он
убедился, что поршень насоса с трудом вытягивался несколькими физически сильными рабочими.
И даже 8 лошадей, впряженных с разных сторон, не смогли разъединить полушария. Давайте
попробуем объяснить этот опыт.
( чем больше выкачивали воздух из полого шара, тем сильнее прижимались полушария
атмосферным давлением снаружи)
Дома можете попробовать проделать аналогичный опыт – для этого понадобится два стакана,
огарок свечи, немного газетной бумаги и ножницы.
Поставьте зажженный огарок в один из стаканов. Вырежьте из нескольких слоев газетной
бумаги, положенных один на другой, круг диаметром немного большим, чем внешний край
стакана. Затем вырежьте середину круга таким образом, чтобы большая часть отверстия стакана
оставалась открытой. Смочите бумагу водой, полученную эластичную прокладку положите на
верхний край первого стакана. Осторожно поставьте на прокладку перевернутый второй стакан и
прижмите его к бумаге так, чтобы внутреннее пространство обоих стаканов оказалось
изолированным от внешнего воздуха. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись за верхний стакан,
поднимите его. Нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним. Почему это
произошло? Объясните после выполнения.
(огонь нагрел воздух, содержащийся в нижнем стакане, воздух расширился и часть его вышла из
стакана. Когда мы медленно приближали к первому стакану второй, содержащийся в нем воздух
тоже нагрелся и часть его вышла наружу. Значит, когда оба стакана были плотно придавлены один
к другому, в них было меньше воздуха, чем до начала опыта. Свеча потухла, как только был
израсходован весь содержащийся в обоих стаканах кислород. После того как оставшиеся газы
остыли, давление их уменьшилось, а атмосферное давление снаружи осталось неизменным. Оното так плотно и придавило стаканы друг к другу, а точнее, разность между атмосферным
давлением и давлением газов внутри стаканов)
Рассмотрим еще один опыт, доказывающий существование атмосферного давления.
Опыт 3: в сосуд с водой опускаем прозрачный цилиндр с поршнем (шприц), плотно
прилегающим к стенкам цилиндра. Поднимем поршень из нижнего положения вверх. Что
наблюдаем? Почему?
(вода поднимается вслед за поршнем вверх, так как вода по закону Паскаля передает давление,
оказываемое атмосферой на воду в сосуде. В пространстве под поршнем образовалось разряжение,
куда и устремилась вода под действием атмосферного давления)
В 1640 году в Италии герцог Тосканский решил построить фонтан на террасе дворца. Денег не
жалел, ему хотелось быть обладателем самого большого фонтана. Построили насос, однако он
поднимал воду из подземного источника всего лишь на высоту 10,3 м над уровнем водоема.
Герцог рвал и метал, обвиняя ученых в невежестве, а местных служителей церкви в неумении
изгнать злого духа из насоса. Тогда пригласили Эванжелисто Торричелли – ученика Галилея, и он
высказал мысль, что вода в насосе поднимается под действием веса атмосферы. Давление столба
воды высотой 10,3 м как раз уравновешивается давлением атмосферы. А если взять не воду, а
более плотную жидкость, например, ртуть, плотность которой 13600 кг/м3, что более, чем в 13 раз
больше плотности воды, то высота столба жидкости будет менее 1 м. И Торричелли проделал
следующий опыт:
Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнил полностью ртутью, и
плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее этим концом в чашку с ртутью. Часть ртути
из трубки вылилась. Часть осталась. Над ртутью образовалось безвоздушное пространство.
Почему часть ртути вылилась?
(атмосфера давит на ртуть в чашке, ртуть в трубке тоже давит на ртуть в чашке, так как
установилось равновесие, то эти давления равны. Значит атмосфера оказывает такое же давление,
как столбик ртути в трубке)
Высота столбика ртути в опыте Торричелли оказалась равной 760 мм. Рассчитать давление ртути
в трубке означает рассчитать давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или
понижается, то столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Так
появилась единица измерения атмосферного давления - мм. рт. ст. – миллиметр ртутного столба.
Связь между единицами измерения давления: 1 мм.рт.ст. = 133,3 Па. Нормальное атмосферное
давление принято считать равным 760 мм.рт.ст.:
760 мм.рт.ст. = 760 х 133,3 = 101300Па = 101,3 кПа.
Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, значит он не
является постоянным и зависит от изменения погоды.
– если давление повышается, погода будет хорошей: холодной –зимой, жаркой – летом. Если
давление резко понижается, значит будет появление облачности и насыщение влагой воздуха.
Давайте вспомним из курса географии, почему так происходит?
(давление повышается, если будут происходить перемещения масс воздуха вниз (нисходящие
потоки). Опускается с больших высот сухой воздух, поэтому погода будет хорошей без осадков.
Давление понижается при восходящих потоках воздуха. Вверх поднимается воздух, обильно
насыщенный водяными парами. Вверху он охлаждается, что приводит к появлению облачности,
выпадению осадков – погода резко ухудшается)
Также давление зависит от высоты над уровне моря. Так, подъем на каждые 12 м ведет к
уменьшению давления на 1 мм.рт.ст. (133,3 Па)
Сравните давления атмосферы на станции метро и у вагона метро; у подножия горы и на
вершине.
(так как давление с глубиной увеличивается, то у вагона метро оно будет больше. И наоборот,
так как давление с высотой уменьшается, то на вершине горы оно будет меньше)
Трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения
атмосферного давления – ртутный барометр – от греческого слова – baros – тяжесть).
Удобен ли такой прибор?
(Закрепление
Экспериментальное задание № 3.
Тема: “Расчет силы давления атмосферы на книгу”.
Цель: Рассчитать силу давления атмосферы на учебник “Физика-7”.
Оборудование:

учебник,

линейка,

барометр.
Расчетные формулы:

F=

S=

Ход работы
1. Измерьте длину и ширину учебника.
2. Запишите результат и осуществите перевод в систему С И.:
a=
b=
3. Рассчитайте площадь поверхности учебника:
S=
4. Зная атмосферное давление (в мм. рт. ст.),осуществите перевод в систему СИ., помня, что:
1мм. рт. ст. = 133,3 Па
p=
6. Рассчитайте силу давления атмосферы на учебник:
F=
7. Выразите силу давления в килоньютонах:
F=
8. Сделайте вывод.
Домашнее задание: на флипчарте.
7 класс.
Темаурока:"Атмосфера. Атмосферное давление".
Цель:
 Обучающая: Дать понятие атмосферного давления; рассмотреть строение
атмосферы;
 Развивающая: Развитие умений обобщать и делать выводы, развитие навыка
самостоятельного поиска знаний и практического их применения.
 Воспитательная: Воспитывать трудолюбие, умение слушать друг друга,
оценивать ответы товарищей.
Оснащение урока:
 Интерактивная доска;
Тип урока: комбинированный урок изучения нового материала и урок-исследование.
Урок является связующим звеном между ранее изученным материалом и последующим
изложение темы «Давление». Класс готов к восприятию нового материала, предыдущий
материал хорошо усвоен.
Исходя из поставленных целей, наиболее эффективной формой урока я посчитала урок
изучения нового материала совместить с уроком- исследованием. На основе выбранной
формы была построена логическая структура урока. Урок организован т.о., что знания не
излагаются учителем, а добываются учащимися при постановке проблемных вопросов и
поиска ответов опытным путем. Ученики самостоятельно делают выводы, основываясь на
ранее полученных знаниях. Этапы урока логически переходили на следующий уровень.
При использовании интерактивных методов обучения у ребят поддерживается высокая
мотивация к обучению, учащиеся максимально активизируются и активно применяют
ранее полученные знания.
Методы, приемы, средства обучения отобраны с учетом возможностей учащихся и
наличием учебно-материальной базы и способствуют формированию ключевых
компетентностей.
Для закрепления знаний используется экспериментальное задание. Учащиеся на уроке
были активны, показали высокий уровень владения знаниями, умениями и навыками.
Цели урока были достигнуты.
Для закрепления темы дано домашнее задания по отработке теоретического и
практического материала.