Меню

Атмосферное давление измерение атмосферного давления опыт торричелли

Атмосферное давление измерение атмосферного давления опыт торричелли

1. Почему нельзя рассчитывать давление воздуха по формуле?

Рассчитать атмосферное давление по формуле для вычисления давления столба жидкости нельзя.
Ведь точной границы у атмосферы нет (т.е. высота столба воздуха неизвестна), да и плотность воздуха с высотой меняется.

2. Как Торричелли измерил атмосферное давление?

В 17 веке итальянский ученый Эванджелиста Торричелли сумел иззмерить атмосферное давление.

Торричелли взял стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца и наполнил ее ртутью.
Закрыл открытый конец трубки пальцем, перевернул ее и опустил этот конец трубки в чашку с ртутью.
Под поверхностью ртути он убрал палец с трубки.
Часть ртути из трубки вылилась в чашку, а часть осталась.
Высота столба ртути, оставшейся в трубке, была равна 760 мм.

Как это объяснить?
В перевернутой трубке над ртутью воздуха нет — безвоздушное пространство.
Давление воздуха на ртуть в чашке равно атмосферному давлению.

Давление в трубке на уровне аа1 создается только лишь весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет.
Таким образом давление столба ртути в трубке уравновешивается атмосферном давлением.
р атм = р ртути

Если измерить высоту столба ртути в трубке, то можно рассчитать давление, которое производит столб ртути в трубке.
Оно будет равно атмосферному давлению.

3. Как устроен прибор для измерения атмосферного давления?

Если к трубке с ртутью Торричелли, прикрепить шкалу, то получится ртутный барометр — прибор для измерения атмосферного давления.
При изменении атмосферного давления в природе высота столба ртути в трубке барометра будет меняться.

Если атмосферное давление уменьшится, то столб ртути в трубке Торричелли понизится.
Если атмосферное давление увеличится, то столб ртути в трубке Торричелли повысится.
То есть внешнее атмосферное давление регулирует высоту столба ртути в трубке.


4. Почему для уравновешивания давления атмосферы, высотой в десятков тысяч километров, достаточно столба ртути высотой всего 760 мм?

Плотность ртути очень велика по сравнению с плотностью воздуха.
В результате столб ртути высотой 760 мм создает такое же по величине давление, что и атмосфера Земли.

5. Почему атмосферное давление удерживает столб ртути в трубке, хотя действует на ртуть в чашке сверху вниз?

Ртуть — жидкость, а для жидкости действует закон Паскаля:
Жидкость передает оказываемое на нее давление одинаково во все точки жидкости и по всем направлениям.
Поэтому давление, равное атмосферному, подпирает столб ртути в трубке снизу.


6. Работал бы барометр, если бы верхний конец трубки был открыт?

Нет!
Тогда и на столб ртути в трубке, и на поверхность ртути в чашке действовало бы одинаковое атмосферное давление.
И под действием силы тяжести ртуть полностью выливалась бы из трубки в чашку.

7. Изменится ли высота столба ртути в барометре, если трубку опустить глубже в чашку со ртутью?

Нет!
А как это объяснить?
Рассмотрим левую трубку (на рисунке точка А находится на уровне нижнего края трубки).

На нижний край опущенной в ртуть трубки снизу вверх действует сумма давлений:
наружное атмосферное давление воздуха + весовое давление слоя воды над точкой А (оба давления по закону Паскаля передаются в любую точку жидкости во всех направлениях).
Давление ртути внутри трубки сверху вниз на уровне нижнего края — тоже сумма давлений:
давление «подводного » столба ртути в трубке + давление «надводного» столба ртути в трубке.
Весовое давление слоя воды над точкой А = давлению «подводного» столба ртути в трубке, так как у них одинаковая высота h1.
Эти давления при любой глубине погружения трубки уравновешивают друг друга, и их можно не учитывать.
Вывод:
Погружай — не погружай, только величина атмосферного давления будет влиять на высоту столба ртути в трубке барометра над ртутной поверхностью чашки!

8. Изменится ли показание барометра, если трубку барометра наклонить?

Если считать, что шкала барометра прикреплена к трубке и наклоняется вместе с ней, то показание барометра изменится!
А если шкала как была вертикальна, так и осталась, а трубка наклоняется отдельно, то не изменится!
В любом случае расстояние от уровня поверхности ртути в чашке до верхнего края ртути в наклоненной трубке останется прежним.

Читайте также:  Постоянное давление 140 на 100 что делать

Почему?
При расчете давления, создаваемого наклонным столбом жидкости, можно мысленно разделить его на части.
По формуле подсчитать весовые давления, созданные отдельными слоями.
Применить закон Паскаля и прийти к выводу, что для расчета общего давления жидкости в наклонной трубке требуется не длина этой трубки, а расстояние между верхним и нижним уровнем жидкости.


9. В каких единицах измеряют атмосферное давление?

С помощью ртутного барометра можно измерять атмосферное давление высотой ртутного столба.
Тогда за единицу атмосферного давления можно принять 1 миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.).

Но в системе СИ за единицу давления принят 1 Па (Паскаль).

Соотношение между этими единицами таково:

Давление столба ртути высотой 1 мм равно:

1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

В сводках погоды сообщают, что атмосферное давление равно 760 мм рт.ст., это то же самое, что 1013 гПа (гектоПаскалей).
Изменения атмосферного давления связаны с изменением погоды, оно непостоянно, может увеличиваться и уменьшаться.


10. Водяной барометр Паскаля

В барометре Торричелли исползовалась ртуть.
Такие барометры, в которых исползуется жидкость, назвали жидкостными барометрами.

В 1646 году Блез Паскаль построил водяной барометр.

Так как вода имеет значительно меньшую плотность, Паскалю пришлось взять для своего барометра более длинную трубку.
Для того, чтобы показать атмосферное давление 760 мм рт. ст. трубка должна была иметь длину не менее 10,3 метра?

11. Что доказывает опыт Отто Герике?

В 1654 г. Отто Герике в г. Магдебурге с помощью своего знаменитого опыта подтвердил существование атмосферного давления.
Он выкачал воздух из полости между двумя сложенными вместе металлическими полушариями.
Атмосферное давление так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.

Источник

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли
учебно-методический материал по физике (7 класс) по теме

К уроку прилагаются презентация, файл- рефлексия,файл-актуализации знаний, непосредственно сам конспект урока

Скачать:

Вложение Размер
Презентация к уроку 882.5 КБ
план-конспект урока 516.37 КБ
физический диктант(Соотношения) 11.97 КБ
Закрепление 454.72 КБ
rabochaya_graf_razdat.docx 10.86 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Тема: «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.» Цель урока: Знакомство с примером определения атмосферного давления; раскрытие физического содержания опыта Торричелли ; научиться использовать полученные знания для решения физических задач.

Эванджелиста Торричелли Впервые экспериментально определил в 1634 г значение атмосферного давления.

Опыт Торричелли Стеклянную трубку длиной около 1 м, один конец которой запаян, заполняют ртутью и, закрыв отверстие другого конца, переворачивают и погружают в сосуд со ртутью . Затем отверстие открывают, часть ртути из трубки выливается в сосуд, а в трубке остается столб ртути высотой h (над ним в трубке образуется безвоздушное пространство, заполненное парами ртути). Эта высота ртутного столба сохраняется и при наклонном положении трубки (показано штрихом) и определяет атмосферное давление

Причины изменения атмосферного давления Из-за изменения температуры; Смены направлений ветра;

Ртутный барометр Первые ртутные барометры

, Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760мм при температуре 0 С, называется нормальным атмосферным давлением или физической атмосферой и обозначают 1 атм

Единицы измерения атмосферного давления Используя формулу гидростатического давления р=rgh и зная, что плотность ртути r=13600 кг/м3, найдем давление столба ртути высотой 1 мм: Р=9,8Н/кг*13600кг/м3*0,001м= 133,3 Па 1мм рт. ст.= 133,3 Па 760 мм рт.ст.= 101300 Па=1013 гПа= 1 атм.

С высотой давление уменьшается При подъёме на каждые 12 м давление уменьшается на 1 мм.рт.ст. или на 133,3 Па

У подножия горы барометр показывает 760мм.рт.ст., а на вершине – 722мм.рт.ст Какова высота горы? дано Решение Р1=760мм.рт.ст. Р2=722мм.рт.ст. H- ? 1.760-722=38мм.рт.ст. 2.38мм.рт.ст. · 12м=456м. Ответ:456м.

Задача для самостоятельного решения Дано: Р1=770 мм.рт.ст. Р2=750 мм.рт.ст. Н-? Решение: Найдите высоту здания, если барометр на первом этаже показывает давление 770 мм.рт.ст, а на крыше здания – 750 мм.рт.ст.

Ключевые слова урока. нормальное атмосферное давление., опыт Торричелли, ртутный барометр, циклон, антициклон

Синквейн – концентрация знаний, ассоциаций, чувств; сужение оценки явлений и событий, выражение своей позиции, взгляда на событие, предмет.

Правила составления синквейна : одно слово, обычно существительное, отражающее главную идею; два слова, прилагательные, описывающие основную мысль; три слова, глаголы, описывающие действия в рамках темы; фраза из 4 слов, показывающая отношение к теме; слово или несколько слов, связанные с первым, отражающие сущность темы .

Мой синквейн 1.Давление. 2. нормальное, атмосферное 3. уменьшается, увеличивается, измеряется 4.Измерять давление важно в жизни. 5. Отличный учёный этот Торричелли!

Предварительный просмотр:

Открытый урок физики в 7 классе

Тема: «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли»

1. Знакомство с примером определения атмосферного давления; раскрытие физического содержания опыта Торричелли

2. Развитие аналитического мышления и творческой самостоятельности учащихся.

3. Формирование навыка самостоятельной работы, видеть практическую пользу знаний; привитие интереса к физике.

Урок объяснения нового материала.

Оборудование: компьютер с мультимедийным проектором; учебник «Физика.7 класс», под ред. А.В. Перышкина; приборы для демонстрации опытов, подтверждающих существование атмосферного давления; план-конспект урока, мультимедийное приложение к уроку, выполненное в Microsoft Power Point, интерактивная карта «Африка».

Демонстрации: при проверке д/з 2 эксперимента:

1.Стакан, блюдце, горячая вода, ведро, чай

2. Бутылка, бумага гармошкой, спички, воздушный шарик с водой

  1. Оргмомент
  2. Проверка домашнего задания :

А) Объясните эксперимент: Выльем на блюдце немного чая и дадим ему охладиться, возьмите горячий стакан(ополоснуть кипятком) и опрокиньте на блюдце. Спустя непродолжительное время весь чай из блюдца соберется под стаканом.

В) Объясните эксперимент: Взять воздушный шарик, налить в него воды. Свернуть лист гармошкой и поджечь. Когда бумага разгорится, бросить ее в стеклянную бутылку. Через 1-2 с. Закрыть горлышко бутылки воздушным шариком. Бумага перестанет гореть, шарик начнет втягиваться в бутылку.

С глубиной давление…

Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют…

При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет…

меньше высоты столба жидкости с большей плотностью

Давление- величина, равная отношению силы, действующей …

перпендикулярно к площади поверхности

это вторая космическая скорость

Нижний слой атмосферы, составляющий до 80% всей массы воздуха, называется

С увеличением высоты плотность атмосферы

Масса воздуха объёмом 1м 3 равна

давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся на ней предметы

Атмосферное давление создается в следствии действия…

силы тяжести со стороны верхних слоев воздуха на нижние слои

Если бы сила земного тяготения исчезла, то…

Атмосфера постепенно рассеялась бы в космическом пространстве

Если бы сила земного притяжения увеличилась, то…

Атмосферный слой стал бы плотнее и тоньше, давление возросло

А теперь поменяйтесь своими работами, а один человек идет к доске и проверяем задания. Выставляем друг другу оценки:

1 ошибка-5, 2-3ош.- 4, 4-5 ош.-3, больше- 2

3 .Раздать заготовки и предложить ученикам заполнить первые 2 столбца граф-схемы.( 5 мин)

Отложите до конца урока

Ребята, знание основных характеристик земной атмосферы очень важно. В то же время, трудность измерения атмосферного давления заключается в том, что нельзя воспользоваться формулой , т.к. с увеличением высоты меняется плотность воздуха и значение g . Как же быть?

Ответом на этот вопрос будет являться очень простой по содержанию опыт, который был поставлен итальянским учёным Эванджелиста Торричелли

Тема нашего урока: Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли (ученики записывают тему в тетрадь). Слайд №1

Цель урока: Знакомство с примером определения атмосферного давления; раскрытие физического содержания опыта Торричелли и научиться использовать полученные знания для решения физических задач.

Слайд №2 Имя Торричелли, ученика Галилея (1608-1647) навсегда вошло в историю физики, как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и сконструировавшего первый барометр

( рассказать дополнительный материал, стр. 45- методичка)

Слайд №3- опыт Торричелли

Стеклянную трубку длиной около 1 м, один конец которой запаян, заполняют ртутью и, закрыв отверстие другого конца, переворачивают и погружают в сосуд со ртутью .

Затем отверстие открывают, часть ртути из трубки выливается в сосуд, а в трубке остается столб ртути высотой h≈760 мм. (над ним в трубке образуется безвоздушное пространство, заполненное парами ртути). Эта высота ртутного столба сохраняется и при наклонном положении трубки (показано штрихом) и определяет атмосферное давление.

Почему же вся ртуть из трубки не вылилась?

Сила притяжения ртути в трубке заставляет её двигаться вниз, но снизу на ртуть в трубке действует по закону Паскаля сила атмосферного давления.

Когда давление столба ртути становится равным атмосферному давлению, столбик ртути перестаёт перемещаться : Р атм =Р рт

Слайд №4- Причины изменения атмосферного давления

Если внимательно отмечать положение столбика ртути, можно заметить, что с течением времени оно меняется. Меняется оно по ряду причин:

  1. Из-за изменения температуры;
  2. Смены направлений ветра и т.д

Изменение атмосферного давления объясняется перемещением воздуха. Оно повышается там, где воздуха становится больше, и понижается там, откуда воздух уходит. А главная причина перемещения воздуха — его нагревание и охлаждение от подстилающей поверхности.

Атмосферное давление постоянно меняется, по мере того как воздушные массы перемещаются над поверхностью Земли. Область пониженного давления называется циклоном, а повышенного – антициклоном.

Слайд №5- Ртутный барометр

Если к ртутной трубке прикрепить вертикальную шкалу, можно получить простейший прибор для измерения атмосферного давления- ртутный барометр.

Слайд №6- определение нормального атмосф. Давления

Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760мм при температуре 0 С, называется нормальным атмосферным давлением или физической атмосферой

и обозначают 1 атм =760 мм.рт.ст=101300 Па=1013 гПа ,

Слайд №7-Единицы измерения атмосферного давления

  • Используя формулу гидростатического давления р=rgh и зная, что плотность ртути r=13600 кг/м3, найдем давление столба ртути высотой 1 мм:
  • В системе СИ атмосферное давление измеряется в Паскалях
  • Р=9,8Н/кг*13600кг/м3*0,001м= 133,3 Па
  • 1мм рт. ст.= 133,3 Па
  • 760 мм рт.ст.=101300 Па=1013 гПа= 1 атм.≈10 5 Па

Слайд №8-с высотой давление уменьшается , а с уменьшением высоты (впадины, шахты)- увеличивается

  • При подъёме на каждые 12 м давление уменьшается на

1 мм.рт.ст. или на 133,3 Па

Слайд №9-задача с решением

У подножия горы барометр показывает 760мм.рт.ст., а на вершине – 722мм.рт.ст Какова высота горы?

4.Закрепление изученного материала.

Слайд №10- задача для самостоятельного решения

Найдите высоту здания, если барометр на первом этаже показывает

давление 770 мм.рт.ст, а на крыше здания – 750 мм.рт.ст.

Интерактивная карта Африки- гора Килиманджаро

( Один человек у доски работает с интерактивной доской, решает прямо по карте)

Задача: Каково атмосферное давление на вершине горы Килиманджаро, если у её подножия барометр показывает 770 мм рт.ст.?

Посмотрим высоту горы на карте, запишем данные задачи.

Закрепление: документ Word- интерактивный ( у доски 1 человек)

Закрыть карту, выйти из интерактива

Слайд №11- Ключевые слова урока

Ребята, вспомним ключевые слова урока и заполним 3 столбец нашей граф-схемы.

  • нормальное атмосферное давление., опыт Торричелли, ртутный барометр, циклон, антициклон

Проверим, как вы заполнили 3 столбец.

Ребята, цель наша достигнута. Мы вспомнили, что такое атмосфера, познакомились с понятием нормального атмосферного давления, узнали об ученом Торричелли , рассмотрели опыт, позволяющий измерить атмосферное давление и теперь знаем, что атмосферное давление играет очень важную роль.

И в заключении нашего урока хотелось бы от вас услышать синквейн по теме нашего урока «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли»

Слайд №12 Напомню, что синквейн- это итог урока в 5 строчках

Слайд №13 напоминаю правила его составления и даю вам 3 мин. На его написание

Слайд №14- мой синквейн

6. Домашнее задание: параграфы 42 и 44, упражнение 21:задачи № 2,3,4

Всем желающим- подготовить реферат об Э. Торричелли, рассказать о нем.

Опыт №2: Отто фон Герике провел опыт, который является важным этапом в деле изучения атмосферы. (СЛАЙД 10) Для опыта подготовили два металлических полушария, полушария сложили вместе, между ними поместили кожаное кольцо, пропитанное расплавленным воском. Из полушариев откачали воздух, две семерки лошадей не смогли растащить полушария, когда же впустили воздух в полость между полушариями, полушария легко распались без всякого усилия. (СЛАЙД 11,12)

Учитель: Как вы считаете, что удерживало полушария?

Ученики: Атмосферное давление, которое превысило давление внутри полого шара.

Ребята, я просила вас повторить опыт Герике дома, что у вас получилось?

Повторим опыт Отто фон Герике, используя два стакана, свечу, бумажное кольцо. И попробуем объяснить наблюдаемое явление.

Поставим зажженный огарок в один из стаканов. Вырежем из нескольких слоев газетной бумаги, положенных один на другой, круг диаметром немного большим, чем внешний край стакана. Затем вырежем середину таким образом, чтобы большая часть отверстия стакана оставалась открытой. Смочим бумагу водой, полученную эластичную прокладку положим на верхний край первого стакана. Осторожно поставим на прокладку перевернутый второй стакан и прижмем его к бумаге так, чтобы внутреннее пространство обоих стаканов оказалось изолированным от внешнего воздуха. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись за верхний стакан, поднимем его. Нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним. Попробуем объяснить, почему же это произошло.

Источник

Adblock
detector