Урок физики в 7 классе: «Вес воздуха. Атмосферное давление».
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему

Открытый урок на конкурс «Учитель года-2011»

Урок физики в 7 классе

Тема урока: «Вес воздуха. Атмосферное давление».

Цели урока:

Образовательные:

-  дать  определение  атмосферного  давления;

-  рассмотреть  причины,  создающие  атмосферное  давление;

- экспериментально доказать его наличие.

Воспитательные:

 - продолжить  формирование  познавательных  интересов   учащихся;

 - продолжить  формирование  стремления  школьников  к  глубокому  усвоению  теоретических  знаний.

Развивающие:

 - продолжить  формирования  умений  сравнивать,  анализировать,  делать  выводы;

 - использовать  проблемно-поисковый  метод  изучения  нового  материала;

 - научиться  применять  имеющиеся  знания  в  проблемных  ситуациях.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Методы урока: постановка учебной проблемы, частично-поисковый, словесно-наглядный.

Форма организации занятия: беседа, экспериментальная работа, индивидуальная работа.

Оборудование:

- сосуд  с  водой;

- лист  бумаги;

 - магдебургские  полушария;

-  вакуумный насос;

-  шар для взвешивания воздуха

 - ноутбук;

 - мультимедийный проектор.

Этапы урока: 

1. организационный этап – 2 мин.
2. актуализация познавательной деятельности- 3 мин.
3. постановка учебной проблемы и ее обсуждение – 10 мин.
4. проведение демонстрационных экспериментов – 15 мин.
5. закрепление- 5 мин.
6. итог урока – 3 мин.
7. рефлексия – 2 мин.

Ход урока.

I этап.

Учитель: Здравствуйте, дорогие ученики! Я очень рад вас видеть, и я верю, что урок у нас пройдет великолепно, настроение у нас будет прекрасным, и мы с вами получим много новых знаний.

II этап.

Знаете, наверное,  каждый урок можно представить как сундук со знаниями, (слайд 2) которые мы получаем. И вот перед нами такой сундук, в котором хранятся новые знания. Но он пока закрыт, и мы не знаем, что именно там находится, что нового мы сегодня узнаем.   А чтобы открыть его, нам нужно правильно составить предложение.  Это задание есть у каждого из вас в личной карте. (слайд 3) Пожалуйста, составьте предложение, поставив в своих картах вместо многоточий номера правильных ответов. Время на то, чтобы открыть сундук, у нас ограничено – всего одна минута. А теперь проверим ваши ответы (адресный опрос). Молодцы! За каждый правильный ответ поставьте себе в карты один балл.

 (слайд 4) Что ж, сундук открылся, и мы с вами видим тему сегодняшнего урока: «Вес воздуха. Атмосферное давление». (слайд 5) Сегодня мы с вами узнаем, что такое атмосферное давление, почему оно существует и как можно доказать его существование – всеми этими знаниями вы пополните свои личные сундуки знаний.

III – IV этап

А чтобы приступить к изучению этого явления, давайте  вспомним, что такое атмосфера.

Древние греки думали, что окружающий нас воздух – это спарившаяся вода, и назвали оболочку, окружающую планету – АТМОСФЕРОЙ (от греческих слов (атмос – шар) и (сфера – шар) (слайд 6).

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. (слайд 7).

Изучая географию, вы можете ответить на следующий вопрос:

Одинакова ли толщина атмосферы на разных высотах?

Ученик: нет, различная. Атмосферу условно делят на несколько слоев – тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.

Учитель: правильно, 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 – 150 км и выше (слайд 8), переходящая в космическое пространство.

90% всей массы воздуха сосредоточена в тропосфере. Ее толщина не везде одинакова (слайд 9). Над экватором – 17 км, в полярных областях – 8-9 км, в средних широтах –10-11 км. Как вы думаете, почему?

Ученик: в экваториальных широтах воздух сильно нагревается, расширяется и увеличивается в объеме. В полярных широтах – наоборот.

Сравним массы и объемы слоев атмосферы, рассмотрев слайд 10.

Как изменяется плотность атмосферы с высотой?

Ученик: плотность атмосферы с высотой уменьшается.

Учитель: 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?

Ученик: воздух – это смесь газов. (слайд 11)

В состав воздуха входят газы:

Ученик: азота – 78%, кислорода – 21%, инертных газов – 0,94%, углекислого газа – 0,03% (слайд 10 компьютерной презентации).

А как вы думаете, воздух имеет массу?

Рассмотрим опыт определения массы воздуха.

[Опыт 1. Определение массы воздуха.]

Воздух объемом 1м3 имеет массу 1,29 кг   (при t=0 C)

P=g*m ,   P=9.8 Н/кг * 1,29 кг = 13 Н

На воздух, как и на всякое тело, находящееся на Земле, действует сила тяжести, и, следовательно, воздух обладает весом. Возникает вопрос – почему же молекулы газов, входящих в состав воздуха, не падают на Землю? Правильно, потому что они постоянно и беспорядочно движутся. А почему же тогда они не улетают в открытый космос? Да потому, что для того, чтобы улететь в открытый космос, любое тело должно обладать скоростью не менее 11,2 км/с, которую называют вторая космическая скорость. Скорость большинства молекул воздушной оболочки Земли значительно меньше этой скорости.
Со стороны Земли на воздух, как на всякое другое тело действует сила тяжести. Он притягивается Землей.

Учитель: но тогда почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, не падают на поверхность Земли?

Ученик: молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении.

Учитель: почему же тогда молекулы не покидают Землю?

Ученик: чтобы покинуть Землю, молекуле, как и ракете, нужно иметь скорость11,2 км/с (вторая космическая скорость) (слайд 12), но скорость движения молекул газов много меньше данного значения.

Учитель: итак, два фактора – беспорядочное движение и действие силы притяжения, приводят к тому, что молекулы располагаются вокруг Земли, образуя атмосферу.

(слайды 13-15)

 Вследствие действия силы тяжести, верхние слои воздуха, подобно воде в океане, сжимают нижние слои, в результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха. Давление воздушной оболочки Земли на её поверхность и все тела называют атмосферным давлением. А вы знаете, что масса атмосферы составляет ~ 5 *1018 кг, и на каждого человека в среднем атмосфера давит с силой 150 000 Н?                      А кто из вас чувствует сейчас это давление? Ведь представьте, на вас сейчас давит столб воздуха массой примерно 15 000 кг, и никто из вас этого не чувствует. Может, и нет тогда никакого атмосферного давления?  А как же мы с вами можем убедиться в его существовании? Как мы знаем, физика – наука экспериментальная, поэтому мы с вами сейчас проведем несколько экспериментов, которые помогут нам убедиться в реальности атмосферного давления.

[Опыт 2. «Перевернутый стакан»]. 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.

Ученик: сила давления воды направлена вниз, а ее уравновешивает сила атмосферного давления, направленная вверх.

Объяснение опыта: внутри стакана всегда есть некоторое количество воздуха, и, следовательно, в нем сохраняется давление, равное наружному. Когда же мы переворачиваем стакан с водой, то бумажка, прикрывающая отверстие стакана, под давлением веса воды немного прогибается наружу, и в стакане при этом создается разрежение находящегося в нем воздуха. Получается небольшая разница в давлениях внутри стакана и снаружи. Этой разницы и достаточно, чтобы удержать воду в стакане.

Но мы с вами не первые, кто опытным путем пытался доказать существование атмосферного давления. И одним из первых такой опыт провел в 1654 году бургомистр немецкого города Магдебург Отто фон Герике с медными полушариями (слайд 16).

(слайд 17) – 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.

Ученик: чем больше выкачивали воздух из полого шара, тем сильнее прижимались полушария атмосферным давлением снаружи (слайд 18)

А сейчас мы попробуем этот опыт воспроизвести. [Опыт 3. «Магдебургские полушария»]

Учитель: 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? Ученик: 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. Оно-то так плотно и придавило стаканы друг к другу, а точнее, разность между атмосферным давлением и давлением газов внутри стаканов.

Ну что ж, теперь, я думаю, все убеждены в существовании атмосферного давления? Вот мы и достигли третьей цели нашего урока. Но у нас остался еще один вопрос: почему же мы не чувствуем атмосферное давление?

Физминутка. (слайд 19) голова вверх вниз влево вправо (ребята попробуйте изменить  / давление вашего тела на пол в 2 раза – встаньте на одну ногу)

V этап.

А теперь давайте проверим, насколько хорошо вы все усвоили. Вот ваше задание. Оно также есть у вас в карточках, и на выполнение этого задания у вас есть три минуты.

(слайд 20-21)

Что ж, проверим вашу работу. (адресный опрос) За каждый правильный ответ поставьте себе в карточки один балл.

VI этап.

(слайд 22)  Итак, подведем итог нашего урока. Что нового вы  сегодня узнали? Всех ли поставленных целей мы достигли? Давайте посчитаем теперь, сколько баллов вы набрали в личных карточках, и какую оценку каждый из вас сегодня получит.

(слайд 23) Те, кто набрал 9-10 баллов, поставьте себе  оценку «5», 7-8 баллов – «4», а те, кто набрал меньшее количество баллов, запомните, на какие вопросы вы не смогли ответить,  восполните эти пробелы дома и вы ответите на них на следующем уроке.

(слайд 24)   Д/з: п.п. 40-41 (ответить на вопросы), задание 10 (№1) (старый 15(1)); подумайте, где в повседневной жизни вы встречаетесь с явлением атмосферного давления.

VII этап.

А теперь еще раз обратимся к вашим личным карточкам. Внизу карточки нарисован ваш личный сундучок со знаниями , которые вы сегодня унесете с урока. Пожалуйста, закрасьте этот сундучок  настолько, насколько, по вашему мнению, вы поняли материал сегодняшнего урока.

И еще: Давайте теперь те, кому урок понравился, сделают так (руки вверх) , кому не очень понравился – так (головы вниз), а те, кому совсем не понравился – вот так (закрыть лицо руками).

Очень рад, что вам понравился наш урок. Спасибо за работу. Молодцы!