Атмосфералы? ?ысым. Торричелли т?жірибесі. Барометр. Атмосфералы? ?ысымны? биіктікке байланысты ?згеруі.
№119 мектеп-лицей
Тақырыбы: Атмосфералық қысым. Торричелли тәжірибесі. Барометр. Атмосфералық қысымның биіктікке байланысты өзгеруі.
Физика пәнінің мұғалімі: Алиева А.А
Алматы қаласы
Сабақ: 38 Сыныбы: 7а Күні: 28.12.2015Сабақ тақырыбы: Атмосфералық қысым. Торричелли тәжірибесі. Барометр. Атмосфералық қысымның биіктікке байланысты өзгеруі.
Сабақ мақсаты:
Білімділік мақсаты: Атмосфералық қысымның пайда болу себебін, атмосфералық қысымның ашылу тарихын, Торричели тәжірибесін түсіндіру, оны өлшейтін құралмен таныстыру. Атмосфералық қысымның биіктікке байланысты қалай өзгеретінін оқушыларға жете түсіндіру.
Тәрбиелік мақсаты: Оқушыларды танымдық және практикалық іс- әрекетте дұрыс әдіс-тәсіл жасауға үйрету. Еңбекке, ынталылыққа және қиындықтарды жеңуге, табандылыққа үйрете отырып, тәрбиелеу.
Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың алған білімдері бойынша өз пікірлерін тез қорыта білуге жетелеу. Және оқушыларды өздерінің ойларындағы күнделікті тұрмыстағы мысалдарды келтіре отырып, өз ойларын дамыту.
Сабақ түрі: аралас сабақ
Сабақ әдісі: сабақты интериактивтік тақтаны қолдана отырып тусіндіру.
Сабақта қолданылатын техникалық құралдар: Компьютер, интериактивтік тақта, телесканер.
Сабақта қолданылатын көрнекілік құралдар: Магдебург жарты шарлары, шыны бөтелке, жұмыртқа, қағаз, сіріңке, стакан, су, слайд, плакаттар, сөзжұмбақ, карточкалар.
Демонстрациялық көрсетілімдер: атмосфералық қысымның бар екендігін дәлелдейтін тәжірибелер, бейнеәдіс «Торричелли тәжірибесі».
Сабақтың өту барысы:
1.Ұйымдастыру кезеңі;
2.Үй тапсырмасын сұрау;
3.Жаңа сабақты хабарлау;
4.Сабақты бекіту;
5.Сабақты қорыту;
6. Үйге тапсырма;
7. Бағалау кезеңі.
ІІ. Үй тапсырмасын тексеру: (карточкалар арқылы сұрақтар қою).
Карточка №1: Қатынас ыдыстарға қандай мысалдар келтіре аласыңдар?
Карточка №2: Қатынас ыдыстардың үш тармағы бар. Оларға су, керосин және сынап құйылған. Осы әр текті сұйықтардың еркін беттері қалай орналасады?
Карточка №3: Су құбыры не үшін керек?
Карточка №4: Су құбырының жұмыс істеу принципі қандай?
Карточка №5: Тұрмыстық су құбыры не үшін қажет?
Карточка №6: Өнеркәсіптік су құбырлары не үшін қажет?
Карточка №7: Қазақстанда су құбырлары қай ғасырларда пайда болған және ол қандай материалдан жасалған?
Карточка №8: Алматыда алғашқы су құбыры қашан салынды және ол неден жасалды?
ІІІ. Жаңа сабақ: Сендер Жердің бетін ауа қабығы – атмосфера қоршап тұратынын білесіндер. (Атмосфера – грекше атмос – бу, ауа және сфера – шар деген екі сөзінен құралған.)
Атмосфера бірнеше қабаттан тұрады. Ауырлық күшінің әрекетінен оның жоғарғы қабаттары төменгі қабаттарына қысым түсіреді. Атмосфера – газ, сондақтан ол Паскаль заңы бойынша өзіне түскен қысымды барлық бағытта таратады. Соның салдарынан Жер бетіне және ондағы барлық денелерге атмосфералық қысым түседі.
Мынадай тәжірибе жасап көрейік. Ішкі қабырғаларына тығыз кептеліп тұратын жылжымалы поршені бар шыны түтік алынады. Оны ішінде суы бар ыдысқа батырып, поршеньді сумен жанасқанға дейін түсіреді де, сонан соң қайтадан жоғары қарай жылжытады. Сонда поршеньмен ілесіп, су да жоғары котеріле бастайды. Мұның мәнісі мынада: атмосфера су бетіне төмен қарай бағытталған қысыммен әрекет етеді. Паскаль заңы бойынша ол қысым барлық бағыттарға бірдей беріледі. Міне суды поршеньмен ілестіре көтеретін осы атмосфералық қысым. Атмосфералық ауаның тұрақты тығыздығы (әр түрлі биіктікте әр түрлі) және белгілі бір биіктігі болмағандықтан (атмсофераның нақты шекарасы жоқ) атмосфералық қысымды өлшеу үшін p = ρgh формуласын қолдануға болмайды. Бірақ бәрібір атмосфералық қысымды анықтауға болады. Атмосфералық қысымды қалай өлшеу керектігін ең алағаш итальян ғалымы HYPERLINK "file:///G:\\7%20сынып%20физика%20през\\GPH_2A02_8F.avi" \t "_parent"Эванджелиста Торричелли (1608-1647) ойлап тапты. Бұл тәжірибеде бір ұшы бекітілген ұзындығы 1м-ге жуық шыны түтік қолданылды. Оны сынаппен толтырып саусақпен жауып, (сынап төгілмеу үшін) төңкеріп сынабы бар ыдысқа саламыз. Түтіктен саусақты алсақ, біраз сынап бөлігі ағып, жоғары жағында ауасыз кеңістік — “торричелли бостығы” пайда болады. Мұндағы сынап бағанының биіктігі (ыдыстағы сынап деңгейі) 760 мм еді.
Түтікте қалған сынап бағанын атмосфералық қысым ұстап тұр, - деп Торричелли алғаш рет осындай ой түйеді. Атмосфералық қысымның ауа райына да байланысты екенін алғаш рет байқаған Торричелли болатын. Атмосфералық қысым түтік бағанының қысымына тең:
pатм = pсынап
Егер бұл қысымдар тең болмаса, сынап тепе-теңдікте болмас еді. pсынап>pатм болғанда сынап түтікшеден табаққа төгілер еді, ал pатм>pсынап болғанда түтікше бойымен жоғары көтеріледі.
Кейіннен бұл Торричеллидің қондырғысын атмосфералық қысымды өлшеуге қолдана бастады.
Атмосфералық қысымды сол түтікшенің ішіндегі сынап бағанының биіктігінің деңгейі бойынша есептейді. Сынап бағанының биіктігі үлкен болса атмосфералық қысым үлкен, ал биіктігі аз болса қысым да аз болады.
Атмосфералық қысымның бірлігі ретінде 1 миллиметр сынап бағаны (1 мм.сын.бағ.) алынады.
1 мм.сын.бағ.=133,3 Па=1,33гПа.
Сонымен балалар атмосфера бізге және басқа барлық денелерге қысым түсіреді. Сондай-ақ атмосфералық қысым адамдардың көңіл күйіне, денсаулығына елеулі әсерін тигізеді.
Атмосфералық қысымды өлшеуге арналған құрал барометр (грек сөзі барос - ауырлық, метрео - өлшеймін) деп аталады.
Торричелли тәжірибесіндегі сынапты түтікке вертикаль шкала орнатса, қарапайым сынапты барометр пайда болады. Мұндай сынапты барометрдегі сынап бағанының биіктігі 1 метрге жуық әрі оны тік қалыпта орнату керек немесе іліп қою керек. Сондықтан ондай барометрлерді алып жүру қиын әрі ыңғайсыз және қауіпті де, өйткені сынаптың буы – улы.
Торричеллидің жасаған тәжірибесі оның көптеген замандас-ғалымдарының қызығушылығын туғызады. Тәжірибені естіген Паскаль әр түрлі сұйықтармен (май, шарап, су) оны қайталап жасап көрді. 1646 ж. Паскаль жасаған су барометрі көрсетілген. Атмосфералық қысымды теңестірген су бағаны сынап бағанынан биіктеу болып шықты.
1648 ж. Паскальдың тапсырмасымен, Ф. Перье Пюи-де-Дом тауының етегі мен төбесіндегі барометрдің сынап бағанының биіктігін өлшеп, Паскальдің атмосфералық қысым биіктікке байланысты деген болжамын дәлелдеді: тау төбесіндегі сынап бағаны 84,4 мм аз болып шықты. Жер бетінен биіктеген сайын атмосфералық қысымның азаятынына ешқандай күмән қалмас үшін Паскаль тағы да бірнеше тәжірибелерін, бұл жолы Парижде, Нотр-Дам соборының етегі мен төбесінде, Сен-Жак мұнарасында, сондай-ақ 90 баспалдақты биік үйде жасады. Өзінің нәтижелерін ол “сұйықтардың тепе-теңдігінің ұлы тәжірибесі туралы” еңбегінде жариялады.
Неміз физигі Отто фон Герикенің (1602—1686) де тәжірибесі көпке танымал болды. Атмоссфералық қысымның бар екенін Торичеллиден тыс қорытындылаған еді (оның тәжірибелері туралы 9 жыл өткесін естіген). Өте жұқа қабырғалы металл шардың ауасын сора отырып, Герике шардың жиырылғанын байқады. Бұл құбылыстың себебін ойлана отырып, шардың жиырылуы қоршаған ауаның қысымының әсерінен болғанын түсінді.
Атмосфеалық қысымды ашқан Герике Магдебургте шыныдағы бөліктерді көрсететін су барометрін жасады.
1654 ж. атмосфералық қысымның бар екеніне көз жеткізу үшін Герике “Магдебург жартышарларымен” өзінің атақты тәжірибесін жасады. Тәжірибенің көрсетілуіне император Фердинанд ІІІ және Регенсбург рейхстагының мүшелері қатысты. Олардың көзінше өзара біріктірілген екі жарты шарлардың қуысынан ауа сорылып алынады. Осы жарты шарларды атмосефералық қысым күші бір-біріне жабыстырғаны сонша, оларды бірнеше жегулі аттармен ажырату қиын болды.
Барометр-анероид
ХІХ ғасырдың ортасына дейін атмосфералық қысымды өлшеу үшін Э. Торричелли ойлап тапқан сұйық барометрлер (негізінен сынапты) қолданылды. 1844 жылы жаңа сұйықсыз барометр жасап шығарылды, ол барометр-анероид деп аталды (“анерос” — грек сөзі — сұйықсыз)
Барометр-анероидтың құрылысы
1-дөңгелек жұқа металл қорапша
2-серіппе
3-беріліс тетігі
4-көрсеткіш
5-шкала
Анероидтардың сезімталдығының жоғарылығы сонша, оны тіпті 2–3 м-ге көтерген кезде стрелка-көрсесткіші бірден қозғала бастайды. Бұл атмосфералық қысымның өзгерісін тіпті үйдегі баспалдақтар бойымен немесе метродағы эскалаторлармен көтеріліп келе жатқанда байқауға мүмкіндік береді.
Атмосфераның негізгі қабаттары
термосфера
Тропосфера
стратосфера
мезосфера
Биіктігі 760 мм сынап бағынына тең, 00С температурадағы атмосфералық қысым қалыпты атмосфералық қысым деп аталады.
Қалыпты атмосфералық қысым 760 мм сын. бағ.=101325 Па=1013 гПа≈100 кПа≈105Па.
Барометрді теңіз деңгейінен шамамен әрбір 110 м биіктікке көтерген сайын сынап бағаны 1 см-ге төмендейтіні анықталды.
Атмосфералық қысымның биіктікке байланысты өзгеретінін пайдаланып, анероидтарды көбінесе көтерілу биіктігін көрсететіндей етіп градуирлейді.
Авиацияда қолданылатын барометрлік биіктікті өлшейтін аспаптар альтиметр деп аталады. Солардың көмегімен ұшқыштар самолеттің көтерілу биіктігін анықтап отырады.
IV. Сабақты бекіту:
А) Сөз жұмбақ:1.Анеройд қандай мағынаны білдіреді?(Сұйықсыз)2.Барос қандай мағынаны білдіреді?(ауырлық)3.Жер бетін, ауа қабатын не қоршап тұр?(атмосфера)4.Торричелли тәжірибесінде шынының ішінде не құйады?(сынап)5.Атмосфералық қысымды өлшеуге арналған құрылғы?(барометр)
1 Қ 2 Ы 3 С 4 Ы 5 М Атмосфералық қысымның бар екендігін дәлелдейтін тәжірибелер:
B) Сиқырлы жұмыртқа!
С) Суы бар стаканмен жұмыс!
«Сергіту сәті» (Кел,күлейік!).
Тапсырма: Адамға қарағанда 5 қабырғасы артық, 30 қабырғалы, 517 мускулдан, алдыңғы аяғында 5 саусақ, артқы аяғында 4 саусағы бар, жүгіргенде 50 км/сағ жүгіре, 60 метр қашықтықтан көре алатын, адамға қарағанда 14 есе иісті артық сезе алатын жануар қалай аталады? Жауабы: МЫСЫҚ!
V. Сабақты қорыту: Өткен тақырыпқа есептер шығару! Формулалар мен физикалық шамалардың өлшем бірліктерін еске түсірейік, оларды еске түсіру үшін «Ойлан тап!» ойынын ойнайық! (Тақтаға екі оқушы шығарылады. Бір оқушы шатастырылған формулаларды ретімен қояды; екінші оқушы шатастырылған өлшем бірліктерді ретімен орналастырады).
1. ϑ=st? Заттың тығыздығы
2. ρ=mV? Гук заңы
3. Fсерп=kх ? Жылдамдық
4. Fa=mg ? Қысым
5. Fүйк=μN? Ауырлық күші
6. p= FS? Үйкеліс күші
1. ϑ- жылдамдық ? кг/м3
2. t – уақыт ? килограмм
3. m- масса ? Паскаль
4. ρ- тығыздық ? секунд
5. F- күш ? м3
6. V- көлем ? Н/м
7. k – қатаңдық ? Ньютон
8. p- қысым ? м/с
№1. Массасы 480 кг гранит плита ұзындығы 1,2 м, ені 0,8 м тірек үстінде жатыр. Плитаның топырыққа түсіретін қысымын анықтаңдар.
Берілгені:Талдау: Шешуі:
m=480 кг S=a*b S=1,2 м * 0,8 м = 0,96м2
a=1,2 м F=mg F=480 кг * 10 Н/кг = 4800Н
b=0,8 м p=F/S p=4800Н/0,96м2 = 5000Па.
т/к: p=? Жауабы: р=5кПа.
№2. Гидравликалық престің кіші поршенінің ауданы 20 см2. Оған әсер ететін күш 400 Н. Үлкен поршеньнің ауданы 300 см2. Үлкен поршеньге қандай күш әсер етеді?
Берілгені: Талдау: Шешуі:
S1=20 см2 F2F1=S2S1 F2 = 400 Н*300 см2 / 20 см2 = 6000 Н
F1=400 Н
S2=300 см2 F2=F1S2S1 Жауабы: F2 = 6кН.
т/к: F2=?
№3.Керосин бак түбіне 1600 Па қысым түсіреді. Бактағы керосиннің биіктігі қандай?. Керосиннің тығыздығы 800 кг/м3.
Берілгені: Талдау: Шешуі:
p=1600 Па p=ρgh h=1600 Па / 800 кг/м3 * 10Н/кг = 0,2 м.
ρ=800 кг/м3 h=Pρg
Жауабы: h=0,2 м.
т/к: h=?
VI. Үйге тапсырма: §40-41. 19-20жаттығулар.
VII. Бағалау. (Үй тапсырмасы бойынша карточка сұрақтарына толық жауап берген оқушыларды, сабаққа жақсы белсене қатысып отырған және жаңа сабақты жақсы меңгерген оқушыларды, берілген есептерді жете орындаған оқушыларды жақсы және өте жақсы деген бағалармен бағалаймын).