Урок физики в 10 классе "Влажность воздуха"
методическая разработка по физике (10 класс) по теме

МОУ «Темповская средняя общеобразовательная школа Ртищевского района Саратовской области»

Районный семинар учителей физики

Фрагмент урока физики в 10 классе

по теме: «Влажность воздуха»

(этап урока: изучение новой темы)

Подготовила: учитель физики

Старостина Т.В.

        2013год

Урок физики в 10 классе (фрагмент)

по теме: «Влажность воздуха»

(этап урока: изучение новой темы)

Цель занятия: ввести понятие о влажности воздуха как физической величины и ознакомить учащихся с приборами для измерения влажности воздуха; показать практическое применение и важность данной физической величины.

Задачи урока:

1. Образовательные: 
   Сформулировать и дать представление об абсолютной и относительной влажности воздуха. Продемонстрировать различные способы измерения влажности воздуха при помощи метеоприборов – гигрометра, психрометра. Рассмотреть различные виды измерений искомой величины; выбрать оптимальные пути достижения цели.
2. Развивающие: 
   Развитие монологической речи с применением физических терминов; развитие умения находить влажность воздуха и видеть физические явления в окружающем мире; формирование и развитие способности анализировать, устанавливать связь между элементами содержания ранее изученного материала на уроках физики и новой информацией, полученной из различных источников (мультимедийных документов, учебной литературы, эксперимента, интернета и т.д.) и делать выводы; побудить интерес к познанию о влажности воздуха; развитие воображения и формирование умений выделять цели и способы деятельности, т.е. развитие творческого мышления.
3. Воспитательные: 
   На материале урока показать важность понятия влажности воздуха в жизнедеятельности человека. Создание позитивного отношения учащихся к изучаемому материалу; вызвать желание связать знания и умения, получаемые на уроках физики с практическим применением; вырабатывать наблюдательность, навыки и культуру проведения физического эксперимента, учить делать выводы по результатам; способствовать дальнейшему формированию нравственных норм поведения в коллективе; способствовать развитию самостоятельности, самоуправлению, формированию экологической грамотности.

Основные знания и умения:

1. Знать формулу, определение и единицы измерения абсолютной и относительной влажности воздуха, а также понятие о точке росы и парциальном давлении; строение земной атмосферы.

2. Уметь пользоваться гигрометром и психрометром, психрометрическими таблицами и таблицами плотности насыщенных водяных паров. Уметь решать задачи по определению абсолютной и относительной влажности воздуха
3. Применять теоретические и практические  знания о влажности воздуха в жизни.

Оборудование и материалы компьютер, мультимедиа-проектор, программное обеспечение, доступ к сети интернет, презентация к уроку “Влажность воздуха”, раздаточный материал – таблицы (психометрические и “Плотность насыщенного водяного пара”),  психрометр, конденсационный гигрометр, волосяной гигрометр, продукты питания.

Ход урока:

Этап урока – изучение новой темы

постановки учебной проблемы

слайд1-6– Тему сегодняшнего урока предлагаю определить вам самим, выполнив мое задание.

– Итак,  задание: подумайте, что объединяет следующие фрагменты.

Ниже  темы урока запишите в опорном конспекте (тетради) эти природные явления – Облака, Дождь, Запишите через запятую и это явление.

1. «Под голубыми небесами

Великолепными коврами

Блестя на солнце…» (…снег лежит)

 – О каком явлении идёт речь? Запишем это слово в наш конспект.

– О чем идёт речь в следующем стихотворении?

2. «Приди на рассвете

на склон косогора,

над зябкой рекою

дымится прохлада» (Туман)

– Запишем это слово в наш конспект. А про что следующий отрывок?

3. «Белая берёза под моим окном принакрылась снегом, точно серебром» (Иней)

– Запишем и это слово в наш конспект.

А теперь– ответ на основной вопрос: что объединяет эти явления? (Вода, содержащаяся в атмосфере,)

Какое понятие характеризует вода , находящаяся в воздухе? ( влажность воздуха)

Слайд7 – Итак, Тема сегодняшнего урока – Влажность воздуха.

Слайд8– Если есть какой-нибудь предмет, который представляет интерес для всех, то это, вероятно погода. Говорят, что погода является самым величественным спектаклем на Земле, в котором участвуют только три актера: солнечная радиация, влага и воздух.

Погода не только является темой многих праздных разговоров, но она также часто определяет наше поведение. В зависимости от погоды мы решаем, поехать ли на пикник, пойти ли на каток, покататься ли на лодке, пойти ли поплавать или пройтись на лыжах. По климату можно судить, какую одежду носят люди, что они едят и в каких жилищах живут. В зависимости от погоды каникулы могут быть очень приемлемыми или неудачными. Погода действует на здоровье, самочувствие и благополучие всего населения.

Т.е. по целому ряду соображений нам следует знать о погоде больше, чем необходимо для приятной беседы на эту тему. Более или менее произвольно погоду определяют как атмосферные условия, существующие в определенном месте и в определенное время. Климат включает все виды погоды, которые наблюдались в данном пункте за большой период времени. Климат данного района остается достаточно постоянным из года в год, но погода может резко измениться за день или даже за несколько часов. Что же вызывает эти изменения? Какие параметры погоды могут измениться?(температура, атм.давление, влажность воздуха, направление и сила ветра).

Слайд -9 Мы живем на дне воздушного океана –называемым атмосфера. 

Атмосфера – воздушная оболочка, окружающая Землю. Смесь газов: кислород(21%)+азот(77%)+углекислый газ(0,3%)+ водяной пар (1%) и т.д.

Что показывает влажность воздуха? (содержание воды в атмосфере)

В атмосфере в среднем содержится 24*1016 м3 водяного пара. И хотя его доля составляет меньше 1% от общей массы атмосферы, его влияние на погоду, климат, самочувствие людей очень велико.

Что является главным источником  водяного пара в атмосфере? – испарение воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы, растений, поэтому в атмосфере Земли всегда содержится водяной пар.

Давайте определим цели урока, что нам необходимо узнать, чему научиться?

Слайд-10

1. Сформировать понятие влажности воздуха.
2. Величины, характеризующие влажность воздуха, расчет влажности воздуха..
3. Измерение влажности и других параметров воздуха в классе.
4. Значение влажности воздуха в быту, природе, технике и для живых организмов.
5. Сообщение о прогнозе погоды на сегодняшний и завтрашний  день.

Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности рек, озер, океанов не является насыщенным, атмосфера открытый сосуд. Движение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других наоборот.

Демонстрационный опыт. Приведите примеры, доказывающие наличие воды в воздухе. Подумайте, как экспериментально можно доказать наличие водяного пара в атмосфере?

Опыт. Укрепить шар. В  шар налить холодной воды с кусочками снега (1/2 часть). Через некоторое время появится роса.

Содержание водяного пара в воздухе - его влажность характеризуется рядом величин.

Слайд-11 Существует понятие абсолютной влажности воздуха абсолютной влажностью  [г/м3]. (плотность водяного пара)

Абсолютная влажность ничего не говорит о том,  какой воздух: сухой или влажный,  насколько водяной пар далёк от насыщения. Для оценки степени влажности вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при определенной  температуре близок к насыщению - относительная влажность.

Вопрос учителя: Что называют парциальным давлением? (Находят его по учебнику.)

(Парциальное давление водяного пара — давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали) Работа с таблицей «Давление насыщенного пара»

Слайд-12 Влажность воздуха можно определить специальными приборами.

Индивидуальные задания учащимся:

изучить прибор, используя ресурсы интернета, учебник.

Слайд 13 1) Конденсационный гигрометр – просмотр видеоролика. Определить влажность воздуха по таблице и данным видеоролика.

Конденсационный гигрометр (влажный) . C помощью гигрометра измеряют точку росы – температуру, до которой необходимо охладить воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар, остывая, стал насыщенным.

Слайд 14 2) Волосной гигрометр

Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса (человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится.

Слайд 15 3) Психрометр

В психрометре есть два термометра. Один - обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Внимательно рассмотреть психометрическую таблицу 

Задание: Подумайте как сейчас определить парциальное давление, зная влажность воздуха (использовать формулу относит.вл.воздуха)

4)работа с ресурсами интернета: с помощью виртуальной лаборатории определить влажность воздуха.

Виртуальная модель влажность воздуха-

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/898b75ba-a74f-4859-afa3-9d957e72bce7/common/shell.htm?veevaporation#0

5) Решить задачу на определение влажности воздуха из сборника КИМ ЕГЭ.

Слайд 16-18 6) Значение влажности воздуха в быту, природе, технике и для живых организмов -найти информацию в интернете

7)сообщение- Образование облаков, тумана, росы

Слайд  19 8)Сообщение о прогнозе погоды на сегодняшний и завтрашний  день. –найти  информацию в интернете

Слайд 20 9)народные приметы -поиск в интернете

10)рассмотреть предоставленные продукты питания (мука, печенье, конфеты и т.д.). Найти на упаковке сведения о продукте, которые важны для нашего урока.

Слайд 21 Работа учащихся с тестовой системой по теме: «Влажность воздуха»

Слайд 22 Составить синквейн –влажность воздуха

Слайд 23 Д.З. п.72, . Подобрать и объяснить приметы, связанные с влажностью; измерить влажность воздуха в комнате. Индив.зад: задачи из сборника КИМ ЕГЭ.

Приложения:

Значение влажности воздуха для живых организмов

При температуре 20-25°С наиболее благоприятным для жизни человека считается воздух с относительной влажностью от 40% до 60%. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, то происходит усиленное потоотделение. Обильное выделение пота ведет к охлаждению организма. Однако такое потоотделение является значительной нагрузкой для человека.

Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воздуха также вредна, так как приводит к усиленной потере влаги организмов, что ведет к его обезвоживанию. Особенно низкая влажность воздуха в помещениях в зимнее время; она составляет 10-20%. При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что может привести к ухудшению самочувствия. Также при низкой влажности воздуха во внешней среде дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, а на поверхности предметов скапливается больше статического заряда. Поэтому в зимнее время в жилых помещениях производят увлажнение с помощью пористых увлажнителей. Хорошими увлажнителями являются растения.

Если относительная влажность высокая, то мы говорим, что воздух влажный и удушливый. Высокая влажность воздуха действует угнетающе, поскольку испарение происходит очень медленно. Концентрация паров воды в воздухе в этом случае высока, вследствие чего молекулы из воздуха возвращаются в жидкость почти так же быстро, как и испаряются. Если пот с тела испаряется медленно, то тело охлаждается очень слабо, и мы чувствуем себя не совсем комфортно. При относительной влажности 100% испарение вообще не может происходить - при таких условиях мокрая одежда или влажная кожа никогда не высохнут.

Из курса биологии вы знаете о разнообразных приспособлениях растений в засушливых местностях. Но растения приспособлены и к высокой влажности воздуха. Так, родина Монстеры - влажный экваториальный лес Монстера при относительной влажности, близкой к 100%, "плачет", она удаляет избытки влаги через отверстия в листьях - гидатоды. В современных зданиях производится кондиционирование воздуха создание и поддержание в закрытых помещениях воздушной среды, наиболее благоприятной для самочувствия людей. При этом автоматически регулируется температура, влажность, состав воздуха.

Исключительное значение для образования заморозка имеет влажность воздуха. Если влажность велика и воздух близок к насыщению парами, то при понижении температуры воздух может стать насыщенным и начнет выпадать роса. Но при конденсации водяных паров выделяется энергия (удельная теплота парообразования при температуре, близкой к 0 °С, равна 2490 кДж/кг), поэтому воздух у поверхности почвы при образовании росы не будет охлаждаться ниже точки росы и вероятность наступления заморозка уменьшится. Вероятность заморозка зависит, во-первых, от быстроты понижения температуры и, во-вторых, от влажности воздуха. Достаточно знать одно из этих данных, чтобы более или менее точно предсказать вероятность заморозка.

Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека

1. Влажность воздуха, существенно влияя на теплообмен организма с окружающей средой, имеет большое значение для здоровья и жизнедеятельности человека.
2. При низкой температуре и высокой влажности воздуха повышается теплоотдача и человек подвергается большему охлаждению.
3. При высокой температуре и высокой влажности воздуха теплоотдача резко сокращается, что ведёт к перегреванию организма, особенно при выполнении физической работы. Высокая температура легче переносится, когда влажность воздуха понижена. Так, при работе в горячих цехах оптимальное влияние на теплообмен и самочувствие оказывает относительная влажность воздуха 20%.
4. Наиболее благоприятной для человека в средних климатических условиях является относительная влажность воздуха 40-60%.
5. Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию, кондиционирование воздуха, увлажнители и др.
6. Специалисты в области экологии и здоровья человека считают, что в сыром, плохо вентилируемом помещении очень быстро распространяются различные бактерии. При этом, значительно возрастает опасность возникновения инфекционных заболеваний.

Народные приметы.

Ученик: Наши предки еще в давние времена обратили внимание на взаимосвязь состояния неба и погоды. В 60-е годы 19 века политссыльный И.А.Худяков собрал наиболее интересные приметы народной метеорологии якутов. Вот некоторые из них, имеющие отношение к теме нашего урока:

7. Северное сияние при пасмурной погоде – к ясным дням, а если северное сияние будет при ясной погоде, то через два дня будет пасмурно;
8. Если солнце и месяц окружены кругом преломленных лучей (по-якутски “домом”) – к ненастью;
9. Если через облака, застящие солнце, от последнего будут падать заметные пряди лучей, значит, будет ненастье;
10. Если облаков много, а явления этого нет, то будет вёдро: «солнце и месяц – да не сыреют»;
11. У больного человека заболит больная часть тела к ненастью;
12. Если грудная кость весенней птицы (гуся или утки) будет на свет казаться прозрачною, то лето будет сухое и ясное; если же будет прозрачною только верхняя часть, а нижняя темновата, то осень будет сухая, а весна дождливая и наоборот. Если вся грудная кость будет кровянистою, то лето наступит дождливое;
13. Спать хочется – к ненастью; на сыром молоке не настаиваются сливки – к большому ненастью.

Интересные явления, связанные с водяным паром в воздухе.

а) Облака — взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли.Облака состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами).Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C — кристаллические. (слайд 20)

б) Туман — атмосферное явление, скопление в воздухе мельчайших продуктов конденсации водяного пара (при температуре воздуха выше −10° это мельчайшие капельки воды, при −10…-15° — смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15° — кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).Относительная влажность воздуха при туманах обычно близка к 100 % (по крайней мере, превышает 85-90 %). (слайд 21)

в) Роса— вид атмосферных осадков, образующихся на поверхности земли, растениях, предметах, крышах зданий, автомобилях и других предметах.  Из-за охлаждения воздуха водяной пар конденсируется на объектах вблизи земли и превращается в капли воды. Это происходит обычно ночью. В пустынных регионах роса является важным источником влаги для растительности. (слайд 22)

г) Иней — один из видов    нарастающих твёрдых атмосферных осадков. Представляет собой тонкий слой кристаллического льда различной мощности. Кристаллы инея, при слабых морозах имеют форму шестиугольных призм, при умеренных - пластинок, а при сильных - тупоконечных игл. Иней образуется путём десублимации водяного пара из воздуха на различных поверхностях. (слайд 23)

д) Эффект Прандтля — Глоерта  явление, заключающееся в возникновении облака позади объекта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха. Чаще всего наблюдается у самолётов. При очень высокой влажности этот эффект возникает также при полётах на меньших скоростях. (слайд 24)

е) Паргелий (от др. греч. παρα- и ἥλιος «солнце» — ложное солнце) — один из видов гало, выглядит как светлое радужное пятно на уровне солнца. Возникает вследствие преломления солнечного света в анизотропно ориентированных кристалликах льда, парящих в атмосфере. (слайд 25)