Барометр-анероид. Манометр. Атмосферное давление на различных высотах. Цель урока: - рассказать об устройстве и принципе действия данного типа барометра и манометра; - объяснить физические причины уменьшения атмосферного давления с высотой. Оборудование: записи на доске (К-38), индивидуальные карточки, «Говорящие картинки», барометр-анероид, манометр жидкостный, манометр трубчатый, сосуд с водой, таблица «Барометранероид», «Манометры». План урока. Этапы урока Время, мин 1. Актуализация знаний. 10 – 12 Фронтальный опрос. Индивидуальная работа. нового 15 – 20 Рассказ с элементами беседы. Постановка и обсуждение опытов. Работа с учебником. 3. Отработка изученного материала. 8 – 10 Решение задач. Ответы на вопросы. 4. Подведение итогов. 3–5 Фронтальное повторение. 5. Домашнее задание. 1 Приемы и методы Повторение. 2. Изучение материала. Запись на доске. Ход урока. 1. Несколько учащихся работают с индивидуальными карточками. ИК №33 1. Каков вес одного кубического метра воздуха при нормальном атмосферном давлении и температуре 00С? 2. Объясните принцип действия пипетки. ИК №34 1. Что называют атмосферой? На какую высоту от поверхности Земли простирается атмосфера? 2. Каков механизм заполнения шприца жидкостью? Ответ поясните. ИК №35 ИК №36 1. Объясните сжатие нижних слоев 1. Каким образом сохраняется воздушная атмосферы ее верхними слоями. оболочка Земли? 2. Почему космонавту, выходящему в 2. Можно ли на Луне набрать жидкость в открытый космос, необходим герметичный пипетку? Почему? скафандр? С остальными проводится «Гимнастика ума»: Выразите давления в паскалях: 1 мм.рт.ст., 760 мм.рт.ст., 73 мм.рт.ст. Выразите давления в мм.рт.ст.: 105 Па, 70121 Па, 987 гПа. Если вымыть горячей водой стакан и поставить его на клеенку, то под стаканом клеенка вздуется? Почему? В медицинской практике часто используются банки. Ватный тампон, смоченный спиртом, поджигают и обводят пламенем внутреннюю полость банки так, как показано на «Говорящей картинке». Затем банку быстро прижимают отверстием к телу. Банка присасывается. Почему? В быту для продувки засорившихся канализационных труб используют вантуз. Если взять два одинаковых вантуза и сложить чашками, туго прижимая, их друг к другу, то разнять вантузы удается не сразу. Почему? 2. Изучение нового материала учитель начинает с демонстрации барометра – анероида и изучения его устройства по таблице или по учебнику. 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). Учитель. Трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр (от греческого слова – baros – тяжесть). Удобен ли такой прибор? Ученик. Нет, так как он очень громоздкий и небезопасный, так как ртуть – ядовитая жидкость. Учитель. Поэтому жидкостный барометр заменен безжидкостным. Рассмотрим схему: гофрированная коробочка, из которой выкачан воздух, соединена плоской пружиной с передаточным механизмом, на который насажена спираль, конец которой соединен со стрелкой. Как работает данное устройство? Ученик. При изменении атмосферного давления изменяется объем гофрированной коробочки, вследствие чего изменяется сжатие пружины. Передаточный механизм передает движение пружины стрелке, которая скользит вдоль шкалы прибора. 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. Учитель. Шкала барометра проградуирована в мм.рт.ст. и в кПа. Иногда шкала барометра указывает и погодные условия. Сконструированы модификации барометра – барограф – прибор для непрерывной автоматической записи изменений атмосферного давления; и альтиметр – прибор для определения высоты полета самолета. 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 12м. На подобной зависимости строится работа приборов, которые измеряют высоту подъема тела высотомеров. Можно произвести измерения атмосферного давления в подвале школы и на верхнем этаже. Затем учитель демонстрирует, как изменяются показания счетчика барометра, помещенного под колокол воздушного насоса, при выкачивании воздуха. Учитель подчеркивает, что барометр – прибор только для измерения атмосферного давления и отмечает как важно для предсказывания погоды вести наблюдения за изменением атмосферного давления. После этого учитель знакомит учащихся с металлическим демонстрационным манометром (можно воспользоваться таблицей «Манометр). С помощью насоса Камовского показывает действие металлического манометра, знакомит со шкалой манометра и кратко рассказывает, где применяется металлический манометр (в котельных, теплоходах и т.д.) Для измерения давлений, больших или меньших атмосферного, используют манометры (жидкостные и металлические). На уроке следует рассмотреть U-образный манометр, состоящий из двухколенной стеклянной трубки, в которой налита подкрашенная жидкость. Жидкость устанавливается в обоих коленах на одном уровне, так как на ее поверхность в коленах сосуда действует только атмосферное давление. Если к одному из колен подсоединить плоскую коробочку, затянутую с одной стороны резиновой пленкой, и нажать на пленку, то уровень жидкости понизится (давление возрастет). В другом колене жидкость поднимется на некоторую высоту. На основании формулы p=ρgh выясняем, внешнее давление уравновешивается давлением части столбика жидкости, высота которого равна разности уровней жидкости в левом и правом коленах. По разности высот жидкости в коленах судят об измеряемом давлении. Демонстрируя работу простейшего U- образного жидкостного манометра, следует отметить, что он может измерять давления много меньшие, чем атмосферное. Хотя водяные манометра весьма чувствительные, но неудобные для практического применения. Поэтому чаще применяют металлические манометры. Опираясь на рисунок 122 учебника, разбирается устройство и работа трубчатого манометра, который в XIX веке сконструировал ученый Э.Бурдон. Основной частью трубчатого манометра является плоская трубка, согнутая дугой небольшого радиуса. Один конец трубки запаян, а другой соединен посредством трубки с резервуаром, в котором измеряется давление. 3. Решение задач направлено на углубление знаний, на формирование умений, одновременно осуществляется контроль усвоения. Чем объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъема над Землей? С помощью барометра определите атмосферное давление в физическом кабинете, выразите это давление в Па. У подножия горы барометр показывает 7600 мм.рт.ст., на вершине – 722 мм.рт.ст. Какова высота горы? Какое давление покажет барометр-анероид на вершине Останкинской башни, высота которой равна 540 м? В сосуд с водой поочередно опускаются на нитке две гири одинаковой массы – фарфоровая и чугунная. В каком случае давление на дне будет больше? Почему при нормальном атмосферном давлении вода за поршнем насоса может быть поднята не больше, чем на 10,3 м? На какую высоту при нормальном атмосферном давлении поднимается за поршнем нефть? 4. Подведение итогов организуется в форме повторения и обсуждения записей в тетради. Как устроен барометр-анероид? Какое атмосферное давление называют нормальным? Как называют прибор для измерения давлений, больших или меньших атмосферного? Как устроен и действует открытый жидкостный манометр? Как устроен и действует металлический манометр? 5. Домашнее задание. § 43 – 45, ? (п), упр. 21 (2), составить синквейн на тему: «Барометр» или «Манометр» Если следовать правилам, может получиться, например, такой синквейн: Барометр - анероид Безжидкостный, атмосферное. Измеряет, используется, проградуировать. Являются необходимыми приборами в метеорологии. Высотомер.
