загрузка...


ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ФИЗИКЕ 7 класс

Давление твердых тел, жидкостей и газов

 

Урок 41. Барометр-анероид

Цели урока: знакомство с работой и устройством барометра-анероида; развитие навыков решения задач.

Оборудование: барометр-анероид; таблица «Схема устройства барометра».

Демонстрации: измерение атмосферного давления барометром; изменение давления барометром, помещенным под воздушный колокол.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания. Повторение изученного

Один ученик отвечает на вопросы по изученному материалу, второй

— объясняет физические процессы в экспериментальном задании.

Можно провести очень краткий фронтальный опрос по изученному материалу:

— Почему возникает атмосферное давление?

— Почему атмосферное давление нельзя вычислить по формуле Р = ρgh?

— Почему атмосферное давление действует не только на улице, но и под крышей дома?

— Почему давление многокилометрового слоя воздуха над поверхность Земли уравновешивается давлением столбика ртути высотой всего 76 см?

Объясните эксперимент. Возьмите алюминиевый бидон, закройте его крышкой и переверните. Крышка падает. Заполните бидон водой, закройте крышкой и переверните. Почему крышка не падает?

Объясните эксперимент. Положите на стол линейку длиной 50-70 см так, чтобы конец ее 10 см свешивался. На линейку положите полностью развернутую газетку. Если медленно оказывать давление на свешивающийся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с газетой. Если резко ударить по концу линейки молотком, то она ломается, причем противоположный конец с газетой почти не поднимается. Как объяснить наблюдаемое явление?

II. Изучение нового материала

Приступая к объяснению нового материала, следует заметить, что ртутные барометры использовались более двух веков, и лишь в середине XIX века был сконструирован первый безжидкостный барометр. Его назвали барометр-анероид (от греческого слова анерос - безжидкостный).

Обычно в физической лаборатории есть несколько подобных барометров и их можно раздать по рядам, а объяснение устройства можно пояснить по схеме на плакате.

Говоря об устройстве и назначение чувствительного элемента (коробочки с гофрированными основанием), поясните, что внутри нее сильное разряжение, а гофрированное основание необходимо для легкого изменения объема коробки.

Назначение промежуточных механических звеньев от коробочки до стрелки понимается достаточно просто.

Далее нужно пояснить, что барометры-анероиды очень надежны и компактны по сравнению с ртутными. Хотя с течением времени упругость мембраны, которая воспринимает изменения атмосферного давления, уменьшается, и показания становятся неточными.

Такие барометры фиксируют изменения давления при перемещении его на высоту два-три метра. Так как с увеличением высоты над землей атмосферное давление падает, то при помощи барометра можно определять высоту подъема над поверхностью Земли.

При малых подъемах атмосферное давление падает примерно на 1 мм. рт.ст. на высоту 12 м. На подобной зависимости строится работа приборов, которые измеряют высоту подъема тела — высотомеров.

Далее можно показать работу барометра-анероида под воздушным колоколом. Для закрепления задачи 569-572.

III. Решение задач

Первую задачу у доски решает один из учеников:

Задача 1. На какой глубине находится станция метро, если барометр на платформе показывает 863 мм. рт. ст., а при входе в метро — 760 мм. рт. ст.?

Будет полезным, если ученик найдет не только глубину метро, но и определит, как связана высота подъема с изменением давления.

Остальные задачи даются для самостоятельного решения:

Задача 2. Атмосферное давление равно 150 мм. рт. ст. Чему равна высота ртутного столба в трубке Торричелли? (Ответ: h = 750 мм)

Задача 3. Каково показание ареометра на уровне высоты на Останкинской телевизионной башни (540 м), если внизу показания ареометра 100641 Па? (Ответ: Р = 94650 Па)

Задача 4. Давление, развиваемое насосом водонапорной башни, равно 500 кПа. На какую высоту сможет поднимать воду такой насос?

Решение задач 576, 577, 578,579.

Домашнее задание

§ 43-44; вопросы к параграфу; задачи 580, 581.

Домашние опыты: Определение высоты вашего дома с помощью барометра-анероида

1. Определите давление воздуха на первом этаже вашего дома р1.

2. Поднявшись на верхний этаж вашего дома, определите давление воздуха р2.

3. Рассчитайте высоту вашего дома по формуле:

где ρ — плотность воздуха, которую можно принять равной 1,3 кг/м3.

Примечание: для десятиэтажного дома (h ≈ 30 м) перепад давлений составит около 400 Па, или 3 мм. рт. ст. Это очень немного, так что на большую точность результатов не рассчитывайте.

Имея барометр или пользуясь школьным барометром, проведите наблюдения за изменением атмосферного давления в течение некоторого промежутка времени, например за неделю, за 10 дней. Запись результатов может быть различной. Проследите связаны ли изменения атмосферного давления с изменением погоды.

Дополнительный материал.

Однажды Торричелли, повторяя свой опыт с трубкой, заметил что-то неладное. Уровень ртути остановился совсем не на привычном месте, а на целый палец ниже. Торричелли подливает ртуть, меняет маленькую чашку на большую. Меняет трубки. Результат один и тот же. Почему? Ученый подходит к окну, стоит пасмурная погода, в комнате душно, нечем дышать. Проходит день другой. Ртуть снова на своем привычном уровне. Она поднялась. Значит, прибор отмечает изменение давления воздуха, показывает его изменяющуюся тяжесть. Тяжесть по-гречески барос, и прибор Торричелли стали называть барометром. Вот уже три века он исправно служит людям. За три века барометр во многом изменился стал автоматическим, самозаписывающим. Научился управлять другими механизмами, поддерживать заданное давление в различных устройствах.

Опыты Торричелли всполошили умы в Германии. В это время на пост бургомистра в городе Магдебурге приходит Отто фон Герике. Он получил хорошее образование. В 1653 году он ставит свой знаменитый опыт с полушариями. Добропорядочные горожане втихомолку посмеиваются над своим бургомистром, человеком который тратит свое время на пустяки. Впрочем, после одного случая смеяться горожане перестали. В доме бургомистра с первого до второго этажа тянется стеклянная трубка, в которую налита вода. С одного конца трубка запаяна. Это водяной барометр. На поверхности воды плавает пробка, на которой укреплен человек. Его вытянутая рука указывает на шкалу. Бургомистр уверяет, что человек предсказывает погоду и обязательно сошлется на Торричелли. Чудак, но кто ему поверит? Но в воскресение, 9 декабря 1660 года, из дома бургомистра поползли странные слухи. Человечек опустился как никогда низко. Фон Герике в беспокойстве. Он велит оповестить горожан о надвигающейся буре. Буря при ясном небе? Все же наиболее осторожные горожане следуют примеру дома бургомистра, там закрывают ставни, крепят крышу. И верно, через несколько часов небо потемнело. Пронесся ураган, какого не помнили даже старожилы.

Далеко от солнечной Италии, под хмурым небом Голландии, живет французский дворянин Рене де Кард. Пытливый ум откликается на любое самое незначительное явление. Однажды в руки ученого попадается старый серебряный флакон с духами побитый острием шпаги. Из закрытого пробкой продырявленного флакона духи не вытекают, но стоит только вынуть пробку и жидкость выливается. В чем причина? Жидкость граничит только с воздухом. И никаких преград здесь нет. Так неужели воздух оказывает давление и удерживает жидкость в небольшим отверстии. Когда отверстие большое, воздух давит уже на большую площадь, тогда вес жидкости превосходит давление воздуха и жидкость выливается. Если жидкость давит значит воздух имеет вес. Знаменитый опыт Торричелли будет поставлен только через двенадцать лет. А Декарт уже сообщает, в письме своему другу аббату Мерсену, об интересном открытии. Какая она воздушная оболочка? Декарт выдвигает предположение, вблизи Земли более плотная, а чем выше, тем более разряженная. Проходят годы и слава опыта Торричелли достигает Голландии. Тогда Декарт вспоминает о своей догадке. Если она верна,то чем выше тем давление меньше. Но как ее проверить в Голландии гор нет. Декарт просит Блезе Паскаля юного талантливого математика и физика. На юге Франции, где живет Паскаль есть высокие горы. Паскаль выбирает самую высокую гору ее высота 4456 метров. Паскаль поднимается осторожно каждый раз сверяется с показаниями своего барометра, делая записи в своей записной книжке. По мере подъема ртуть в трубке неизменно понижается. Гений Декарт не ошибся.






загрузка...
загрузка...