Тест по физике: Атмосферное давление на различных высотах (Перышкин 7 класс) — пройти тест онлайн — игра — вопросы с ответами
Мой результат
Тест онлайн
Нашли ошибку? Выделите ошибку и нажмите Ctrl+Enter
Выбрав правильный на ваш взгляд вариант ответа, жмите на кнопку «Проверить». Если хотите сразу увидеть правильные ответы, ищите под вопросами ссылку «Посмотреть правильные ответы»
1.
От чего не зависит давление жидкости?
2.
Отличается ли плотность жидкости вверху и внизу?
3.
Выберите правильное утверждение.
4.
Чем создается давление газа?
5.
Выберите правильное утверждение.
6.
Выберите правильное утверждение.
7.
Выберите правильное утверждение.
8.
Что будет с давлением воздуха на воздушный шар, если он поднимется вверх?
9.
Какое атмосферное давление называют нормальным?
10.
Каково значение нормального атмосферного давления?
Новое и Интересное на портале
2. | Постановка целей урока, мотивация деятельности учащихся Рассказ учителя с элементами беседы Изучение нового материала | Анимация(значение атмосферы для жизни на Земле) (1) Интерактивная анимация «Вес воздуха» (2) История открытия атмосферного давления (3) | Какую общую тему мы изучаем ? Что мы знаем о давлении? Над нами – огромная толща воздуха, десятки, сотни километров.Что вы знаете об атмосфере? Атмосфера оживляет Землю. Океаны, моря, реки, ручьи, леса, растения, животные, человек — все живет в атмосфере и благодаря ей. Земля плавает в воздушном океане; его волны омывают как вершины гор, так и их подножья, а мы на дне этого океана, со всех сторон им охваченные. «Ни кто иной, как она покрывает зеленью наши поля и луга, питает и нежный цветок, которым мы любуемся, и грандиозное многовековое дерево, запасающее работу солнечного луча для того, чтобы отдать нам ее впоследствии». Так поэтично писал об атмосфере французский астроном 1в. Амилл Фламмарион. Советским космонавтам удалось посмотреть, как выглядит атмосфера Земли со стороны. Вот как описал увиденное сквозь иллюминаторы корабля «Восток-2» летчик- космонавт Герман Степанович Титов: «Горизонт Земли окружен ореолом нежно-голубого цвета, который постепенно темнеет, становясь бирюзовым, синим, фиолетовым и, наконец, переходит в черный цвет». Таков океан атмосферы, на дне которого мы живем. «Мы находимся на дне воздушного океана…» Э. Торричелли. Согласны ли вы с этим утверждением итальянского ученого? А воздух, как он ни лёгок, всё же имеет вес. И он давит на всё, что находится внизу. На каждый квадратный сантиметр воздух оказывает такое же давление, как тело массой один килограмм. Давление воздушной оболочки Земли на её поверхность и все тела называют атмосферным давлением. Откройте тетради и запишите тему урока (тема записана на доске) Почему нас не раздавила такая тяжесть? Не ощущается вес воздуха? Как на поверхности Земли проявляется давление атмосферы? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно прежде всего выяснить, как обнаружили давление атмосферы. Атмосфера оживляет Землю. Океаны, моря, реки, ручьи, леса, растения, животные, человек — все живет в атмосфере и благодаря ей. Земля плавает в воздушном океане; его волны омывают как вершины гор, так и их подножья, а мы на дне этого океана, со всех сторон им охваченные. «Ни кто иной, как она покрывает зеленью наши поля и луга, питает и нежный цветок, которым мы любуемся, и грандиозное многовековое дерево, запасающее работу солнечного луча для того, чтобы отдать нам ее впоследствии». Так поэтично писал об атмосфере французский астроном 1в. Амилл Фламмарион. Советским космонавтам удалось посмотреть, как выглядит атмосфера Земли со стороны. Вот как описал увиденное сквозь иллюминаторы корабля «Восток-2» летчик- космонавт Герман Степанович Титов: «Горизонт Земли окружен ореолом нежно-голубого цвета, который постепенно темнеет, становясь бирюзовым, синим, фиолетовым и, наконец, переходит в черный цвет». Таков океан атмосферы, на дне которого мы живем. | “Давление”. Отвечают на вопросы. .
Наблюдают, запоминают
(записано на доске-читают, отвечают Ученик проводит эксперимент Открывают тетради и записывают тему урока. Записывают: от греч. атмос –пар, воздух и сфера –шар Сообщение ученика | 7 мин | Практическое применение знаний. Демонстрация опытов, иллюстрирующих действие атмосферного давления. | Вывод: существует атмосферное давление и оно объясняет многие явления, с которыми встречаемся в жизни. Рассмотрим некоторые из них:
Опыт №1 Налить воду в стакан, закрыть листом бумаги, перевернуть. Почему вода не выливается? (Кто хочет попробовать повторить этот опыт?)
Опыт №2 Положить яйцо в бутылку. Как это сделать? В бутылку из под кефира наливается горячая вода (или опускается горящая бумага), через некоторое время вода выливается, и на горлышко бутылки кладется сваренное очищенное яйцо. Постепенно яйцо втягивается, наружное атмосферное давление «заталкивает» яйцо в бутылку, и оно падает на дно. (Кто хочет попробовать повторить этот опыт?)
Опыт № 3 На дно блюдца кладётся монета, наливается немного воды. Вопрос: Как вытащить монету из воды, не намочив пальцы? В стакан наливается горячая вода (или опускается горящая бумага). Затем, вылив воду, переворачиваем стакан на блюдце (не закрывая монету). Вода из блюдца постепенно, под атмосферным давлением, поднимается в стакан. (Кто хочет попробовать повторить этот опыт?)
Надувают мыльный пузырь и пускают его, Надувают второй мыльный пузырь и оставляют на конце трубки. Почему мыльный пузырь на трубке сдувается? | Учащиеся обсуждают опыты и делают вывод . Ученик делает опыт и объясняет Ученик делает опыт и объясняет Ученик делает опыт и объясняет Ученик делает опыт и объясняет | 15 мин | 3. | Закрепление Рефлексия | Слайд – шоу «Атмосфера Земли» | Работа в парах. Ученики получают карточки с сообщениями, после 2-3 минут рассказывают о том, что узнали из текста. Текст1. Механизм вдоха и выдоха. Легкие расположены в грудной клетке. При вдохе Объем грудной клетки увеличивается, за счет чего давление в плевральной полости, где находятся легкие, уменьшается. При этом давление в них становится меньше атмосферного и воздух через воздухоносные пути устремляется в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, что вызывает уменьшение объема легких. Давление воздуха в них увеличивается и становится выше атмосферного, и воздух из легких устремляется в окружающую среду. Текст 2. Мухи обладают удивительной способностью подниматься вертикально вверх по гладкому оконному стеклу и свободно разгуливать по потолку. Как им это удается? Все это им доступно благодаря крошечным присоскам, которыми снабжены мушиные лапки. Такими присосками обладают не только мухи. Даже сравнительно крупные животные, такие, как древесные лягушки. Могут держаться на оконном стекле благодаря присоскам на лапках. Как же действуют эти присоски? В них создается разряженное воздушное пространство и атмосферное давление удерживает присоску у той поверхности, к которой «прилипла». Почему же существует атмосфера Земли? | Ученик готовит пересказ Ученик готовит пересказ Смотрят и слушают, а затем пишут ответы в тетради и самоконтроль. | 10 мин 3 мин. |
|
Ход урока |
Формируемые УУД |
|||
|
Позновательные |
Коммуникативные |
Регулятивные |
||
|
1. Мотивация к деятельности |
||||
|
Здравствуйте! Садитесь. Рада вас всех видеть. Я думаю, вы согласитесь с высказыванием английского ученого Эдварда Роджерса «Физика – это наука понимать природу». Что это значит? (С помощью законов физики мы объясняем явления, происходящие в природе.) Я желаю вам успеха в открытии тайны удивительного явления. Ребята, у вас на столах лежат жетоны. В течение урока вы будете их брать за правильные ответы. |
Выделение существенной информации из слов учителя. |
Слушание учителя |
Умение настраиваться на занятие |
|
|
2. Актуализация знаний уч-ся |
||||
|
Сейчас давайте вспомним, что мы изучили на прошлом уроке. (Сообщающиеся сосуды) — Какие же сосуды называются сообщающимися? Сформулируйте закон сообщающихся сосудов. Вы изготовили самостоятельно такие сосуды, продемонстрируйте их классу. Ученики представляют сделанные из подручных материалов сообщающиеся сосуды. Устное оценивание представленного проекта. Ученики получают по 2 жетона за выполнение проекта «Сообщающиеся сосуды». Молодцы! |
Умение демонстрировать продукт проекта. Компетенция обучающихся в области физики. Умение строить речевое высказывание |
Умение вступать в диалог. |
Оценка.
|
|
|
3. Этап целеполагания |
||||
|
Ребята, отгадайте загадку:
Есть ли, дети, одеяло, Чтоб его на всех хватило, Да притом не видно было? Ни сложить, ни развернуть, Ни пощупать, ни взглянуть? Пропускало б дождь и свет, Есть, а вроде бы и нет? Слайд 1 (Учащиеся отгадывают загадку) У: Верно. Это атмосфера Земли. Ребята, а какую общую тему мы с вами изучаем сейчас? Учащийся: Мы изучаем тему «Давление». У: Сформулируйте тему сегодняшнего урока. Учащийся: «Атмосферное давление.» У. корректирует: «Вес воздуха. Атмосферное давление.» Слайд 2. (учащиеся записывают в тетрадь тему урока) У: А сейчас постараемся определить для себя круг вопросов, на которые мы с вами должны найти ответы в течение урока. Учащиеся предлагают формулировки вопросов, учитель с помощью магнитов прикрепляет на доске следующие вопросы:
Ребята, а какова же будет цель урока? — Найти ответы на поставленные вопросы. — Давайте двигаться в достижении этих целей. |
Отгадывание загадки. Формулирование темы урока. Выделение существенной информации из слов учителя. Выделение проблемы и путей ее решения.
|
Слушание учителя и товарищей, построение понятных для собеседника высказываний. |
Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Принятие и сохранение учебной цели и задачи. Уточнение и дополнение высказываний обучающихся |
|
|
4. Этап открытия новых знаний |
||||
|
-Из курса географии вспомните: что такое атмосфера? Из чего она состоит? (21% кислорода, 78% азота, 1% другие газы). Учащиеся формулируют определение: Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой (от греч. атмос — пар, воздух и сфера — шар). Атмосфера, как показали наблюдения за полетом искусственных спутников Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров. Атмосфера не имеет четкой верхней границы. Плотность атмосферы с высотой уменьшается. У всех ли планет Солнечной системы есть атмосфера? У всех, кроме Меркурия, но составы отличаются от земной атмосферы. Как вы думаете,что произошло бы с атмосферой Земли, если бы не было силы земного притяжения? (она бы улетела). — А почему атмосфера «не оседает» на поверхность Земли? (Молекулы газов, составляющих атмосферу, движутся непрерывно и беспорядочно) |
Осознанно и произвольно строят речевое высказывание в письменной и устной форме. |
Согласования усилий по решению учебной задачи, договариваться и приходить к общему мнению в совместной деятельности, учитывать мнения других. Поиск в традиционных источниках.
|
Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Планировать свои действия. Корректировать свои действия |
|
|
Мы находимся на глубине воздушного океана. Как вы думаете, атмосфера давит на нас? (-Да) |
Уточнение и дополнение высказываний обучающихся. |
|||
|
Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает производимое на него давление по всем направлениям.
|
Умение слушать и вступать в диалог.
|
|||
|
Давайте попробуем дать определение атмосферному давлению (ученики высказывают свои мнения). Итак, атмосферное давление – это давление, оказываемое атмосферой Земли на земную поверхность и на все тела, находящиеся на ней.(Записать в тетрадь)
|
Умение строить продуктивное взаимодействие и сотрудничество со сверстниками и взрослыми. |
|||
|
Учитель создаёт проблемную ситуацию. — Ребята, вытяните руки вперед ладонями вверх. Что вы чувствуете? Вам тяжело? Нет, странно! А кто-нибудь может ответить, почему мы не ощущаем этого веса? -Может воздух не имеет веса? -Как это проверить? Предложите способ определения веса воздуха при помощи весов и надувного шарика. Ученики высказывают свое мнение, проверяем с помощью электронных весов. Так почему же нас не раздавливает вся толща воздуха, мы даже не ощущаем атмосферного давления? |
Поиск ответа на проблемный вопрос. |
Принятие и сохранение учебной цели и задачи. |
||
|
Опыт. Если растянуть двумя руками бумажный лист, и кто-то с одной стороны надавит на него пальцем, то результат будет один — дырка в бумаге. Но если надавить двумя указательными пальцами на одно и то же место, но с разных сторон, ничего не случится. Давление с обеих сторон будет одинаковым. То же самое происходит и с давлением воздушного столба и встречным давлением внутри нашего тела: они уравновешивают друг друга. Посмотрите на высказывание Фламмариона. Давление жидкостей, заполняющих сосуды тела, давление воздуха в легких уравновешивают внешнее атмосферное давление. |
Выполняют эксперимент.
|
Умение выражать свои мысли в соответствии с условиями коммуникации. |
Уточнение и дополнение высказываний обучающихся.
|
|
|
О том кто и как доказал существование атмосферного давления, вы узнаете из текста:
Много и плодотворно изучением атмосферного давления занимался немецкий физик Отто фон Герике. В 1654 г. Отто фон Герике поставил опыт, который доказал существование атмосферного давления. Для опыта подготовили два металлических полушария, одно с трубкой для откачивания воздуха. Их сложили вместе, между ними поместили кожаное кольцо, пропитанное расплавленным воском. С помощью насоса откачали воздух из полости, образовавшейся между полушариями. На каждом из полушарий имелось прочное железное кольцо. Восемь пар лошадей, впряженных в эти кольца, потянули в разные стороны, пытаясь разъединить полушария, но это им не удалось. Когда внутрь полушарий впустили воздух, они распались без внешнего усилия. Вопросы:
Подобный опыт мы можем продемонстрировать сейчас. Опыт со стеклянным колпаком, из под которого выкачивают воздух. Получение жетонов за ответы. Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в жизни. Образуйте группы по 4 человека. На столах у вас есть оборудование. Выполните предлагаемые задания и ответьте на вопросы, обсудите ответ в группе. |
Чтение текста, выделение существенной информации. Получают информацию из текста. Делают вывод.
|
|
Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Осуществление самоконтроля |
|
|
Задания.
1 ученик от группы (5 групп) отвечает на один из вопросов. Вы на опытах увидели работу атмосферного давления. Сформулируем правило: жидкость движется из зоны большего давления в зону меньшего давления. Отвечающие получают жетоны. |
Выполняют исследование. Наблюдение, анализ, выводы. Объясняют наблюдаемые явления во фронтальной беседе, делают выводы.
|
|
|
|
|
5. Физкультминутка |
||||
|
Встаньте поудобней. Сегодня у нас дыхательная гимнастика. Выполняется под музыку. |
|
|
|
|
|
6. Этап первичного закрепления изученного |
||||
|
А вы знаете, что именно атмосферное давление помогает нам дышать! И не только здесь работает атмосферное давление. Сейчас поработаем с текстами в парах. А потом послушаем желающих рассказать классу принцип работы некоторых органов человека и других животных, действующих за счет атмосферного давления. Работа в парах. Ученики получили карточки №1 с одним из текстов, после 2-3 минут рассказывают о том, что узнали из текста. Текст 1. Как мы дышим.Легкие расположены в грудной клетке. При вдохе объем грудной клетки увеличивается, за счет мышечного усилия, давление в легких уменьшается, становится меньше атмосферного (рис. б). И воздух через воздухоносные пути устремляется в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается (рис. в), что вызывает уменьшение объема легких. Давление воздуха в них увеличивается и становится выше атмосферного, и воздух из легких устремляется в окружающую среду.
Текст 2. Как мы пьём. Втягивание ртом жидкости вызывает расширение грудной клетки и разрежение воздуха как в легких, так и во рту. Наружное атмосферное давление становится выше внутреннего. И под его действием жидкость устремляется в рот. Текст 3.Почему мухи ходят по потолку.Мухиподнимаются вертикально по гладкому оконному стеклу и свободно разгуливают по потолку. Как это им удается? Все это им доступно благодаря крошечным присоскам, которыми снабжены мушиные лапки. Как же действуют эти присоски? В них создается разряжённое воздушное пространство, и атмосферное давление удерживает присоску у той поверхности, к которой она «прилипла». Отвечающие получают жетоны. |
Чтение текста, выделение существенной информации. Выступление перед одноклассниками. |
Умение использовать речь для регулирования своего действия Умение выражать свои мысли в соответствии с условиями коммуникации.
|
Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Контроль и оценка процесса и рез-тов действия.
|
|
|
7. Самостоятельная работа |
||||
|
Выполним индивидуальную работу, чтобы проверить, как вы усвоили изучаемый материал. Задание на карточке №2. Восстановите предложения, заполнив пропуски. 1. Вокруг Земли существует ___________________, которая удерживается благодаря _________________________________. 2. Воздух обладает ________ и давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней тела. 3. С увеличением высоты плотность воздуха ____________________ и атмосферное давление _____________________ . |
Самостоятельное решение задач. Установление причинно-следственных связей. Применение изученных знаний. |
Понимание вопросов, умение использовать внутреннюю речь для выбора ответа |
Управление процессом деятельности |
|
|
8. Самопроверка по эталону |
||||
|
1. Вокруг Земли существует атмосфера, которая удерживается благодаря силе притяжения. 2. Воздух обладает весом и давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней тела. 3. С увеличением высоты плотность воздуха уменьшается и атмосферное давление уменьшается. За правильно выполненное задание возьмите 2 жетона, если допустили 1-2 ошибки – 1 жетон, более 2-х ошибок – жетон не получаете. |
Анализ, сравнение. Контроль и оценка процесса и результатов действия.
|
Понимание затруднений
|
Умение слушать. Осуществление самоконтроля и взаимоконтроля. Коррекция. Самооценка |
|
|
9. Подведение итогов |
||||
|
Скажите, смогли вы ответить на все поставленные в начале урока вопросы? Посмотрим на доску. Кратко повторяем ответы на вопросы, сформулированные в начале урока и записанные на доске. |
Осознанно и произвольно строят речевое высказывание в устной форме. |
Понимание на слух ответов обучающихся, уметь формулировать собственное мнение и позицию. |
Умение слушать в соответствие с целевой установкой. |
|
|
10. Информация о д.з. |
||||
|
§42,43, №550, 552 (устно) из сборника задач В.И.Лукашика. По желанию выполнить проект «Опыт, демонстрирующий работу атмосферного давления». |
Выделение существенной информации из слов учителя. |
Слушание учителя |
Регуляция учебной деятельности. Выбор задания. |
|
|
11. Рефлексия |
||||
|
— У меня в руках 2 шарика. Их надули гелием одинакового размера. Один оставили в руке, а другой выпустили, он полетел высоко-высоко в небо и изменился в размере. Какой шар (больший или меньший по объему) будет высоко над Землей? 1) Поднимите руку те, кто считает, что шар, поднимаясь вверх уменьшится? 2) Поднимите руку те, кто считает, что шар, поднимаясь вверх увеличится? Правильный ответ 2). Объясните. За правильный ответ возьмите жетон. Молодцы, СПАСИБО за урок. |
Умение делать выводы. Рефлексия способов и условий действий.
|
Умение формулировать собственное мнение. |
Саморегуляция. Рефлексия. |
|
|
12. Выставление оценок. |
||||
|
Подсчитайте количество жетонов. Критерии оценивания: 5 жетонов и более – оценка «5» 3-4 жетона – оценка «4» Менее 3-х – оценка «3» Встаньте, пожалуйста, у кого «5», «4». Кто сегодня не дотянул до хорошей оценки, не расстраивайтесь. Поставьте оценку в дневник. Молодцы, СПАСИБО за урок. |
|
|
Самооценка |
|
Урок физики в 7 классе по теме «Атмосферное давление» | Физика
Урок физики в 7 классе по теме «Атмосферное давление»
Автор: Сабирьянов Игорь Газинурович
Организация: МБОУ СОШ№5
Населенный пункт: ЯНАО, г. Губкинский
Цель: сформировать представления об атмосферном давлении и его роли в жизни человека и животных.
Задачи:
Образовательные:
- способствовать усвоению понятий: атмосфера, вес воздуха, атмосферное давление;
- совершенствовать умения извлекать из текста необходимую информацию, высказывать свое мнение.
Развивающие:
- развивать умение работать с новой информацией;
- развивать навык систематизации полученных знаний;
- стимулировать навык критического мышления и самостоятельного осмысления текста;
- формировать навыки поисковой деятельности.
Воспитательные:
- пробудить интерес к предмету, расширить кругозор учащихся;
- научить видеть вокруг физические явления, уметь их правильно объяснять;
- совершенствовать навыки учебного сотрудничества
Тип урока – Изучение нового материала.
Методы обучения – Беседа, проблемный.
Оборудование: Компьютер с мультимедийным проектором, учебник “Физика, 7 класс”, УМК А.В.Перышкина, барометр-анероид, план-конспект урока, презентация к уроку, раздаточный материал (текст, карточки), гиря (гантеля), палетка, чашки –Петри, стеклянный стакан, монетка, свечка, Модель Дондерса или материал для ее изготовления: большая воронка с короткой выводной трубкой; нитки или резиновые кольца; пружина от шариковой авторучки или тонкая стеклянная трубка, которую можно вставить в выводную трубку воронки; два резиновых шарика; прозрачная липкая лента или лейкопластырь
План урока.
- Организационный момент.
- Мотивация и целеполагание.
- Актуализация знаний. Атмосфера.
- Изучение нового материала. Атмосферное давление.
- Физкультминутка.
- Закрепление знаний.
- Подведение итогов.
- Рефлексия.
Мотивация и целеполагание
Наше занятие хочется начать с решения одной задачи. Итак, перед вами чашки-Петри с водой, в них монетки. Ваша задача, используя только то, что есть на столе, а именно: стакан, спички, свеча, достать монету не замочив рук. Монету можно брать только руками, а тарелку поднимать со стола нельзя!
(решают задачу)
Правильное решение
Зажечь свечку , поставить ее в чашку Петри и накрыть ее перевернутым стеклянным стаканом. Через несколько секунд огонь потухнет и вода начнет втягиваться внутрь стакана. При этом оголится участок блюдца, на котором вы оставили монетку, и ее можно будет забрать, не намочив рук.
Учитель: Почему же это произошло? Почему вода втянулась в стакан? Чем это можно объяснить?
Ученик: Огонь нагрел воздух внутри стакана. В результате чего значит выросло давление этого воздуха. В итоге часть воздуха из стакана начала выходить. Когда огонь потух, воздух остыл и снова уменьшился в объеме, а значит его давление тоже уменьшилось и стало меньше атмосферного. Именно поэтому атмосферное давление и вдавило воду внутрь стакана, обнажив нашу монету.
Учитель: Раз атмосфера действует на воду, то она должна действовать и на нас с вами. А мы это чувствуем?
Ученик : Нет.
Учитель: Почему же мы этого не чувствуем?
Ученик : Потому что , повидиму, это действие очень маленькое.
Учитель: Давайте с вами попробуем оценить силу, с которой атмосфера действует на нашу ладонь. Что нам необходимо знать для этого?
Ученик : Чтобы вычислить силу необходимо давление атмосферы умножить на площадь ладони. Нормальное атмосферное давление равно 760 мм. рт. ст. или 100 000 Па, площадь ладони можно измерить с помощью палетки.
(Решают задачу)
Учитель: Итак, несмотря на то, что воздух очень легкий, он производит значительное давление – на 1 см2 давит с силой в 10 Н. Поверхность человека в среднем составляет 1,5 м2.
Давайте оценим, с какой силой атмосфера действует на нас.
Ученик:: 1,5 м2 = 15000 см2, получается что атмосфера действует на нас с силой в 150000 Н.
Учитель: Наши расчеты показывают что это очень большая сила. Почему мы не замечаем, что на нас давит вертикальный столб воздуха?
Ученик: Может быть, за долгое время существования человечества, мы просто привыкли к действию этой силы поэтому ее не замечаем?
Учитель: Раз мы привыкли к действию такой большой силы и не чувствуем ее, то почему же мы чувствуем действия меньших сил. Например, если взять в руки восьми килограммовую гирю, то мы почувствуем, как она действует на нашу руку, а это всего 80 Н.
Чтоб ответить на этот вопрос поработаем с информацией, которую я вам подготовил. (работа с текстом)
Ученик: Внутри организма тоже есть воздух. Внешнее и внутреннее давление как бы уравновешиваются и мы его не замечаем.
Физкультминутка.
Учитель: Устали? Давайте сделаем дыхательные упражнения. Правильное дыхание способствует поступлению кислорода к головному мозгу.
Положите руки на диафрагму и сделайте 3-4 глубоких вдоха и выдохов.
Учитель: Задумывались ли вы над тем, как мы дышим? При вдохе диафрагма увеличивает объем легких, поэтому давление воздуха в легких уменьшается. Оно становится меньше чем атмосферное и атмосферный воздух проникает в легкие.
.(Демонстрация на модели. Для того чтобы показать вдох, оттягиваем резиновое дно диафрагмы вниз. Это вызывает падение давления в пространстве между стенками воронки и шариком, изображающим легкие (т. е. в плевральной полости). Шарик, изображающий легкое, раздувается, в него втягивается атмосферный воздух )
При выдохе, диафрагма сжимает легкие, объем легких уменьшается, давление воздуха в легких возрастает. Оно становится больше чем атмосферное, поэтому воздух из легких выходит наружу. (Демонстрация на модели. Отпустить резиновое дно, а еще лучше вдавить его внутрь воронки. Давление в «плевральной полости» поднимается, шарик спадается, и находящийся там воздух выталкивается).
Человеческое тело функционирует лучше всего на высоте уровня моря, где атмосферное давление равно 101,325 кПа, или 1013,25 мбар (т. е. равно 1 атм). Атмосферное давление убывает с увеличением высоты, в то время как доля O2 остаётся неизменной примерно до высоты 100 км, из-за чего давление кислорода также убывает вместе с увеличением высоты. На высоте базового лагеря на горе Эверест -5000 м над уровнем моря — величина давления кислорода примерно вдвое меньше, чем на уровне моря, а на вершине Эвереста, на высоте 8848 м — в три раза меньше. На уменьшение давления кислорода организм человека отвечает приспособительными реакциями — высотной акклиматизацией.
Закрепление знаний.
Учитель: Зачем нам знать о существовании атмосферного давления? Пригодится ли нам это знание в нашей жизни?
Ученик: Атмосферное давление о многом может поведать. Прежде всего, оно помогает предсказывать погоду. А ее знание необходимо людям разных профессий — летчикам, агрономам, радистам, полярникам, медикам, ученым. В зонах повышенных значений атмосферного давления погода имеют спокойный характер, в небе почти нет облаков, а ветровые порывы несильные. Наблюдается засушливая и жаркая погода. В зонах низкого давления много облаков, дождливо и ветрено. За счёт таких областей летом приходит прохлада с дождями, в небе масса облаков, а зимой идут снегопады. Большое различие в двух зонах служит фактором, вызывающим ураганы и штормы.
Учитель: Попробуем с вами предсказать погоду, хотя бы направление ветра .
(работа с картинками)
Рефлексия
Мы с вами прошли трудный путь от предположения о существовании атмосферного давления к доказательствам. Цели нашего исследования достигнуты. В ходе нашего исследования вы показали себя хорошими наблюдательными учеными-теоретиками и экспериментаторами, способными не только подмечать вокруг себя все новое и интересное, но и самостоятельно проводить научное исследование.
Наш урок подошёл к концу.
Давайте ответим на вопрос: «Что тебе понравилось на уроке?»
Список использованной литературы
- Пёрышкин А.В. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений, — 13-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2009. — 192 с.: ил.;
- Якласс [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.yaklass.ru/p/fizika для доступа к информ. ресурсам требуется авторизация;
- Занимательная физика [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://class-fizika.ru/p11.html свободный;
- Высотная болезнь [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Высотная_болезнь свободный;
Приложение
Текст для работы с текстом. ( Вставьте пропущенные слова)
Над нашей планетой довлеет огромный воздушный океан. А на человека воздух давит с силой более _______. Представь, что на тебя навалились 3 грузовика, — вот какой это вес! Но эти «грузовики» никогда не раздавят человека. Причина в том, что «воздушный столб» давит на нас не только сверху, а со _________ равномерно. Кроме того, внутри нас тоже есть воздух. И этот воздух находится под таким же давлением. Давление воздуха изнутри уравновешивает давление на организм снаружи. Вот почему мы не замечаем давления на свой организм.
В процессе эволюции живые организмы приспособились к давлению земной атмосферы, Наше внутреннее давление как раз ________ атмосферному . А вот, например, глубоководные рыбы, приспособились к еще более _______ давлению. Если такую рыбу вытащить из воды, то она «взрывается», потому что давление внутри нее оказывается _________, чем давление атмосферы снаружи.
Тело человека приспособлено к атмосферному давлению и плохо переносит его понижение. При подъеме на высокие горы (4000 м) многие люди чувствуют себя плохо, появляются приступы «горной болезни», становится трудно дышать, как бы не хватает воздуха, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание.
Так как благодаря атмосферному давлению суставные поверхности плотно прилегают друг к другу, то высоко в горах, где атмосферное давление _______ чем у подножья, действие суставов расстраивается, руки и ноги плохо «слушаются», легко получаются вывихи.
Атмосферное давление о многом может поведать. Прежде всего, оно помогает предсказывать погоду. В зонах ________значения атмосферного давления погода имеют спокойный характер, в небе почти нет облаков, а ветровые порывы несильные. Наблюдается засушливая и жаркая погода. В зонах _______ давления много облаков, дождливо и ветрено. За счёт таких областей летом приходит прохлада с дождями, в небе масса облаков, а зимой идут снегопады. Большое различие в двух зонах служит фактором, вызывающем ураганы и штормы.
Пропущенные слова:
Всех сторон; равно; больше; меньше; высокому; высокого; низкого;среднего; низкому; низкого;
Картинка для работы по определению направления ветра.
Приложения:
- file0.docx.. 478,5 КБ
Открытый урок 7 класс ФГОС «Атмосферное давление. Вес воздуха.» | Методическая разработка по физике (7 класс) по теме:
Технологическая карта открытого урока по физике.
Тема урока: Атмосферное давление. Вес воздуха.
Класс: 7
Учитель: Суанова Ф.К.
Тип урока: урок «открытия» нового знания
Цели по содержанию:
обучающие: ввести определение атмосферного давления и раскрыть его природу; изучить причины возникновения атмосферного давления, ознакомить с явлениями, вызванными действиями атмосферы;
развивающие: развивать умение выделять главное, аргументировать свой ответ, приводить примеры, формулировать выводы, анализировать и систематизировать предлагаемую информацию, давать полный развёрнутый ответ; способствовать овладению методами научного исследования.
воспитывающие: помочь учащимся увидеть практическую пользу знаний, продолжить формировать умение работать в группах, включаться в диалог друг с другом.
Планируемые результаты учебного занятия:
Предметные : знать и понимать смысл атмосферного давления, объяснять влияние атмосферного давления на живые организмы, использовать знания об атмосферном давлении в повседневной жизни, проводить наблюдения, опыты, делать выводы, докладывать о результатах экспериментов, кратко и чётко отвечать на вопросы, представлять результаты смысловой деятельности, экспериментов с помощью таблиц.
Метапредметные :
Регулятивные — ставить цель, оценивают свою работу; исправлять и объяснять свои ошибки..
Коммуникативные — вступать в диалог, уметь слушать и слышать, выражать свои мысли, строить высказывания, участвовать в коллективном обсуждении проблем, учитывают позиции других людей, работают в группах.
Познавательные — анализировать учебную ситуацию; развивать операции мышления; ставить задачу (ответить на вопрос) на основе соотнесения того, что известно, смысловое чтение; умение адекватно, осознано и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной речи, передавая содержание текста в соответствии с целью и соблюдая нормы построения текста; выделять существенное.
Личностные: сформировать интерес и практические умения, самостоятельность в приобретении знаний о весе воздуха и атмосферном давлении, ценностное отношение друг к другу, к учителю, к результату обучения, развивать инициативу.
Используемые технологии: технология критического мышления, технология обучения в сотрудничестве, информационно-коммуникационная технология.
Информационно-технологические ресурсы :
Список использованных источников и литературы:
- Учебник «Физика. 7 класс». Перышкин А.В. Учебник для общеобразовательных учреждений. 2-е издание — М.: Дрофа, 2011
- Лукашик В. И. Сборник задач по физике для 7 — 9 классов общеобразовательных учреждений – М.: Просвещение, 2007-2013
- Перельман Я. И. Занимательная физика.– М.: Наука, 1979. –с.98.
- ЦОР по физике 7 класс
Оборудование: для фронтального эксперимента: стеклянные стаканы, пипетки, шприцы без иголок, трубочки
для демонстрационных экспериментов: лист бумаги, стакан с водой, бутылка, яйцо, поилка для животных,
бланки отчетов, бланки самооценки , смайлики, компьютер, экран, проектор, авторская презентация.
Содержание урока
Этапы урока | Задачи этапа | Деятельность учителя | Деятельность учащихся | УУД |
этап мотивации (самоопределения) к учебной деятельности. | Создать благоприятный психологический настрой на работу | Приветствие. Краткий настрой на продуктивную работу. Ребята, скажите пожалуйста, какие темы мы изучали на предыдущих уроках? Зачем нам надо знать о давлении в разных средах? Сегодня мы продолжим работу по изучению давления. Но перед этим нам надо вспомнить пройденный материал написав физический диктант. | Приветствие. Слушают учителя, участвуют в диалоге с учителем. Изучали давление твердых тел, жидкостей и газов. Чтобы использовать в повседневной жизни и т.д. Пишут физический диктант. | Личностные: выражают положительное отношение к процессу познания, желание узнать новое, проявляют внимание Коммуникативные: вступление в диалог, отслеживание действий учителя, умение слушать и слышать Познавательные: анализируют учебную ситуацию. |
Создание проблемной ситуации, выявления места и причины затруднения; | Обеспечение мотивации учения детей, стимулирование познавательной деятельности | Проводит демонстрационный эксеримент: опыт с яйцом и бутылкой. Почему яйцо вошло в бутылку? Проводит фронтальный эксперимент: опыт со шприцом и стаканом с водой. Наблюдают, как вода поднимается вслед за поршнем. Почему? Рассказывает, как объясняли этот факт во времена Аристотеля. (Аристотель и его последователи объясняли движение воды за поршнем тем, что «природа боится пустоты». Истинная причина этого явления – атмосферное давление). | Отвечают на вопросы. Формулируют собственные мысли, высказывают и обосновывают свою точку зрения. | Познавательные: развивают операции мышления, ставят задачу (ответить на вопрос) на основе соотнесения того, что известно. Коммуникативные: выражают свои мысли, строят высказывания. |
Формулирование темы и целей урока. | Осмысление и принятие детьми целей урока | Объясняя многие явления, мы приоткрываем тайну удивительного и важного физического явления, которое является темой нашего урока. Тема урока: Атмосферное давление. Вес воздуха. Учитель предлагает ученикам сформулировать цель урока. Предлагает сделать записи в тетради. ( см. презентацию) Цели урока: (запись в тетрадях) | Анализируют проблемную ситуацию. Выделяют проблему. Формулируют цель урока. | Регулятивные: формулируют цель урока на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимися, и того, что еще неизвестно Познавательные: извлекают необходимую информацию из прослушанных высказываний учителя, одноклассников, умение строить логическую цепь размышлений. Коммуникативные: выражают свои мысли, строят высказывания, участвуют в коллективном обсуждении проблем, учитывают позиции других людей, вступают в диалог |
Этап построения проекта выхода из затруднения; | Включение учащихся в целенаправленную деятельность | Учитель предлагает план работы на уроке и обсуждает его. Вспомнить необходимые сведения из курса географии; Ответить на поставленные вопросы в ходе групповой работы Закрепить полученные знания в ходе демонстрации экспериментов. | Учащиеся обсуждают предложенный план. | Коммуникативные: выражают свои мысли, строят высказывания, участвуют в коллективном обсуждении проблем, учитывают позиции других людей, вступают в диалог |
этапы реализации построенного проекта: | ||||
— актуализация опорных знаний | Вспомнить необходимые сведения об атмосфере из курса географии. | Учитель показывает отрывок из фильма «Хаббл», ведёт фронтальную беседу с классом. Итак, закройте глаза (музыка и часть из фильма «Хаббл») и представьте, что мы с вами подлетаем к незнакомой, но очень красивой планете. Мы о ней ничего не знаем, и нам её надо исследовать. Можно открыть глаза и посмотреть на нее из космоса. Сканеры нашего корабля уже передают информацию о… И вопрос к вам, ребята, что в первую очередь нужно выяснить перед посадкой? Конечно, атмосфера, состав атмосферы. Предлагает вопросы: -Из курса географии вспомните: что такое атмосфера? Из чего она состоит? — Назовите слои атмосферы? Сообщает познавательную информацию об атмосфере в ходе демонстрации презентации. | Учащиеся участвуют в беседе, отвечают на вопросы учителя | |
-Изучение новой темы | В ходе разрешения проблемной ситуации дети доказывают, что воздух имеет вес | Учитель ведёт фронтальную беседу с классом. Учитель создаёт проблемную ситуацию. Как проверить, что воздух имеет вес? Предлагает на примере шара с воздухом предложить теоретически способ определения веса воздуха. Выполнение демонстрационного эксперимента с коромыслом и двумя шарами. Что будем наблюдать, когда положим на одну чашу весов надутый шар , а на другой сдутый? Что доказывает этот опыт? | ||
-Изучение новой темы. Работа уч-ся по группам | Организация самостоятельной работы учащихся с источниками информации по поиску нового знания, Поиск новых знаний Воспроизведение новых знаний в ходе отчетов групп | Организовывает работу групп по поиску новых знаний: 1 группа (искатели) – рассчитывают массу и вес 1 м3 воздуха. 2 группа (экспериментаторы) – изучают п 42, объясняют, что называется атмосферным давлением, с помощью опытов доказывают существование атмосферного давления 3 группа (теоретики) – изучают п 43, отвечают на вопросы: почему существует воздушная оболочка Земли, почему молекулы газов, входящих в состав воздуха, не улетают в космическое пространство? Почему не падают на Землю под действием земного притяжения 4 группа (любознательные) – вычисляют силу давления атмосферы на парту. Давление атмосферы принять за 100кПа. 5 группа (практики) – выясняют роль атмосферного давления в жизни человека. Изучают дополнительные материалы и отвечают на вопросы. Как мы дышим, как мы пьем, почему выдерживаем такое большое атмосферное давление Учитель консультирует и принимает отчет групп | Учащиеся работают в группах; читают предложенный текст; анализируют его; отвечают на вопросы; делают выводы; обсуждают и анализируют эксперимент; решают задачи делают записи в бланках-отчетах. Краткий отчет – рассказ групп | Коммуникативные: вступление в диалог, отслеживание действий учителя, умение слушать и слышать, выражают свои мысли, строят высказывания. Познавательные: осмысление цели чтения, анализируют текст; умение адекватно, осознано и произвольно строить речевое высказывание в устной и письменной речи, передавая содержание текста в соответствии с целью и соблюдая нормы построения текста; развивают операции мышления; анализируют эксперимент, выделение существенного. Регулятивные: ставят цель прочитать текст и выполнить задания к тексту. |
Физ. минутка | Отдых и настрой на последующую работу | Физ.минутка Делаем вдох! Раз, два, три, четыре – атмосферу мы впустили Делаем выдох- Два, три четыре, пять – Выпустим ее опять. Очень физику мы любим! Шеей влево, вправо крутим. Воздух – это атмосфера, Руки потрусили смело. В атмосфере есть азот, делай вправо поворот. Так же есть и кислород, делай влево поворот, воздух обладает массой, Подними ее над классом. мы друг к другу повернёмся, дружно всем мы улыбнёмся! | ||
этап первичного закрепления с элементами соревнования по группам | Обеспечение восприятия, осмысления и первичного запоминания детьми изучаемой темы: | Учитель демонстрирует опыты
| Учащиеся в группах по очереди объясняют эксперимент учителя | Коммуникативные: работают в группах, участвуют в коллективном обсуждении экспериментальной групповой работы, вырабатывают умение слушать и слышать, выражают свои мысли, строят высказывания. Познавательные: выделяют существенное; отрыв от конкретных ситуативных значений; формирование обобщенных знаний развивают операции мышления; анализируют эксперимент. Регулятивные: вспомнили цель урока. |
этап самостоятельной работы с взаимопроверкой по эталону | Выявление качества и уровня усвоения знаний и способов действий, а также выявление недостатков в знаниях и способах действий, установление причин выявленных недостатков | Итак, в начале урока мы сказали, что на наши вытянутые ладоши давит воздух с силой, равной весу груженого КАМАЗа. Почему мы выдерживаем такое давление? Подведем итоги урока. Для этого в предложения вставьте пропущенные слова: 1. Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют (атмосферой). 2. Воздух имеет (вес) и давит на (земную поверхность) и на (все тела), находящиеся на ней. На следующих уроках мы продолжим тему атмосферного давления, мы узнаем, кто и каким способом измерил атмосферное давление, какими приборами можно измерить атмосферное давление, как определить высоту по значениям атмосферного давления.
| Выполняют предложенные им задания. Записывают ответы в тетрадь. Проводят взаимоконтроль. | Познавательные: анализируют, сравнивают, и обобщают изученные понятия; развивают операции мышления. Регулятивные: ставят для себя цель — выполнить самостоятельную работу; реализуют самоконтроль в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном с целью обнаружения отклонений и отличий от эталона. |
Информация о домашнем задании | Обеспечение понимания детьми цели, содержания и способов выполнения домашнего задания | Учитель даёт дифференцировано домашнее задание с учётом индивидуальных способностей детей.
2Первый пункт домашнего задания является обязательным для всех. | Слушают, обсуждают. | Коммуникативные: участвуют в обсуждении. Личностные: проявляют уважение, учитывают мнение учителя. |
этап рефлексии учебной деятельности на уроке. | Инициировать рефлексию детей по их собственной деятельности и взаимодействия с учителем и другими детьми в классе | Учитель организует коррекцию работы; — предлагает учащимся вспомнить цель урока. — оценивает работу учащихся; — организует рефлексию;
| Оценивают свою работу; -анализируют свою деятельность. Заполняют смайликами ступени достижений | Регулятивные: оценивают свою работу; исправляют и объясняют свои ошибки. |
Структура урока
- Опыт с яйцом
- Фр. Опыт со шприцами
- Постановка темы и целей урока
- Рассуждения об атмосфере (под музыку)
- Вытянутые ладони – имеет ли воздух вес
- Опыты доказывающие, что имеет
- Работа в группах – показываю
- Анализ работы
Физ.минутка Делаем вдох!
Раз, два, три, четыре –
атмосферу мы впустили
Делаем выдох-
Два, три четыре, пять –
Выпустим ее опять.
Очень физику мы любим!
Шеей влево, вправо крутим.
Воздух – это атмосфера,
Руки потрусили смело.
В атмосфере есть азот,
делай вправо поворот.
Так же есть и кислород,
делай влево поворот,
воздух обладает массой,
Подними ее над классом.
мы друг к другу повернёмся,
дружно всем мы улыбнёмся!
- Фокусы с атмосферным давлением – работа с группами
- Тестирование – цор
- Проверка теста
- Подведение итогов — рефлексия
Презентация «Вес воздуха. Атмосферное давление»
библиотека
материалов
Содержание слайдов
Номер слайда 1
Номер слайда 2
Вес воздуха. Атмосферное давление Удивительное дело — жить в воздушном океане, голубом, огромном, чистом, «пить» его и не тонуть. Без него, без океана, жизнь была бы очень странной. Впрочем, даже и не странной, просто не было б ее.
Номер слайда 3
ατμος (атмос) – пар δφαίρα (сфера) — шар Вертикальный разрез атмосферы (стратификация атмосферы
Номер слайда 4
Номер слайда 5
Давление воздушной оболочки Земли на её поверхность и все тела называют атмосферным давлением
Номер слайда 6
Самое лучшее из всех доказательств есть опыт. Бэкон Ф. Опыт «Вода в перевернутом стакане»
Номер слайда 7
Опыт был задуман бургомистром г. Магдебурга Отто фон Герике в 1654 году. Им был изобретен особый насос, использованный для доказательства существования атмосферного давления. В опыте принимали участие 8 пар лошадей. Опыт потряс зрителей. Чей опыт изумил людей, Потребовал 16 лошадей? Когда и кем он сделан был И в чем людей он убедил?
Номер слайда 8
Номер слайда 9
«КАК МЫ …………» « При вдохе диафрагма увеличивает объем легких. Давление воздуха в легких …..……. Оно становится …….., чем атмосферное. Атмосферный воздух проникает в легкие. Когда диафрагма сжимает легкие, объем легких ……. Поэтому давление воздуха в легких ………….. Оно становится …………………., чем атмосферное. Атмосферный воздух выходит наружу». дышим увеличивается меньше уменьшается больше уменьшается
Номер слайда 10
Однажды мама вымыла банки горячей водой и сразу надела на них горячие пластмассовые крышки. Спустя некоторое время мама не смогла снять крышки. Призванный на помощь папа с большим трудом справился с заданием, поругивая … Послушайте, ребята, одну историю. Назовите это явление. Атмосферное давление
Номер слайда 11
В каком случае художник прав? Давление распределено по всей площади тела, и внутри тела существует давление, уравновешивающее атмосферное
Номер слайда 12
Номер слайда 13
Номер слайда 14
Автор: Царьгородцева Ирина Степановна Учитель физики МБОУ Саркеловская СОШ
Тест по физике Атмосферное давление 7 класс
Тест по физике Атмосферное давление для учащихся 7 класса с ответами. Тест состоит из 12 заданий и предназначен для проверки знаний к теме Давление твердых тел, жидкостей и газов.
1. Известно, что масса 1 м3 воздуха на уровне моря при 0 °С равна 1,29 кг. Каковы вес этого объёма воздуха и его плотность?
1) 0,129 Н; 1,29 кг/м3
2) 1,29 Н; 1,29 кг/м3
3) 12,9 Н; 1,29 кг/м3
4) 12,9 Н; 0,129 кг/м3
2. Вычислите вес воздуха в помещении, объём которого 60 м3
1) 77,4 Н
2) 774 Н
3) 7,74 кН
4) 77,4 кН
3. Какова причина существования атмосферного давления?
1) Подвижность и хаотичность движения молекул
2) Их взаимодействие
3) Бес воздуха
4) Воздушные течения
4. Как изменяется плотность воздуха с изменением высоты над поверхностью Земли?
1) Увеличивается при подъёме
2) Не изменяется
3) Уменьшается с возрастанием высоты
5. Почему атмосферное давление нельзя рассчитать, как давление жидкости, по формуле р = gρh?
1) Потому что плотность воздуха очень мала
2) Из-за того, что h — слишком большая величина: несколько тысяч километров
3) Из-за размытости границы воздушной оболочки (неопределённости значения h) и изменения плотности воздуха с высотой
6. Кто и как впервые измерил атмосферное давление?
1) Галилео Галилей при наблюдениях в телескоп
2) Исаак Ньютон, когда изучал движение тел
3) Влез Паскаль при выяснении условий равновесия жидкостей
4) Эванджелиста Торричелли в опытах с трубкой, в которой ртуть устанавливается на определённом уровне
7. Как изменяется уровень ртути в трубке Торричелли при изменении атмосферного давления?
1) Не изменяется
2) Повышается при увеличении атмосферного давления и понижается при его уменьшении
3) Понижается в случае увеличения атмосферного давления и повышается, когда оно уменьшается
4) Среди ответов нет правильного
8. Атмосферное давление измеряют в паскалях и в
1) миллиметрах
2) сантиметрах
3) миллиметрах и сантиметрах ртутного столба
4) ньютонах на квадратный метр
9. Атмосферное давление сегодня выше нормального атмосферного давления на 10 мм рт. ст. Какой высоты столбик ртути в трубке Торричелли будет при этом давлении?
1) 770 мм
2) 750 мм
3) 760 мм
4) 780 мм
10. Столбик ртути в трубке Торричелли (рис. а) опустился (рис. б). Как изменилось атмосферное давление? Насколько оно изменилось?
1) Уменьшилось на 10 мм рт. ст.
2) Увеличилось на 5 мм рт. ст.
3) Уменьшилось на 5 мм рт. ст.
11. Где атмосферное давление будет больше — на первом или последнем этаже небоскрёба?
1) На первом
2) На последнем
3) Различия не будет
4) Нельзя определить: не указано, какой этаж — последний
12. Как изменится уровень ртути в трубке Торричелли, когда человек, наблюдающий за его положением, спустится с горы?
1) Опустится
2) Останется прежним
3) Поднимется
4) Ответ невозможен, так как неизвестна высота горы, с которой человек спускается
Ответы на тест по физике Атмосферное давление
1-3
2-2
3-3
4-3
5-3
6-4
7-2
8-3
9-1
10-3
11-1
12-3
Атмосферное давление — Видео по физике от Brightstorm
Итак, давайте поговорим об атмосферном давлении, давлении, связанном с атмосферой воздуха, который окружает нас. Что ж, воздух — это жидкость, это то, что может изменять свою форму и размер, не слишком сильно давя на нее. Это означает, что мы сидим здесь, погруженные в воздух, и это означает, что мы получили поддержку веса всего воздуха над нами, а это означает, что мы получаем давление. Итак, мы готовы, верно? Давление жидкости, давление жидкости, мы идем, плотность жидкости умноженная на g, умноженную на высоту.Хорошо, что мы используем для определения плотности воздуха, я имею в виду, что мы знаем, какая плотность здесь внизу, но плотность воздуха становится меньше по мере того, как мы поднимаемся вверх, поэтому что мы должны использовать в этой формуле и как насчет h? Что мы должны использовать для высоты атмосферы? Что вы думаете? Я не знаю, и на самом деле эти две вещи связаны друг с другом. Так что это своего рода проблема, мы не можем использовать эту формулу, поэтому нам нужно сделать что-то еще, и мы собираемся просто измерить это напрямую. Итак, мы собираемся взять трубку, полную ртути, мы собираемся погрузить ее в ванну с ртутью, а затем мы собираемся поднять трубку вот так, хорошо.
Так вот, внутри трубки не было воздуха, это означает, что ртуть собирается немного упасть, а там ничего нет. Итак, давление здесь 0, нечего поддерживать. С другой стороны, здесь вся атмосфера давит вниз. Это означает, что разница в давлении между атмосферным давлением и 0 поддерживает эту высоту столба ртути. А теперь мы можем умножить плотность на g на h, потому что плотность ртути примерно постоянна, и мы можем измерить высоту.Таким образом, атмосферное давление определяется как плотность ртути, умноженная на 9,8 метра в секунду в квадрате, как бы высока эта колонка ртути. Хорошо, это атмосферное давление пропорционально высоте столба ртути. И это приводит к одному из самых ранних измерений — одной из первых единиц измерения давления — миллиметру ртутного столба.
Теперь, когда мы проводим стандартные измерения, мы обнаруживаем, что атмосферное давление составляет всего около 760 миллиметров ртутного столба. Теперь у нас действительно есть определение того, что мы подразумеваем под стандартной атмосферой, и давайте посмотрим сюда.Одна стандартная атмосфера равна 760 торр. Этот торр — единица измерения, которая должна была быть похожа на миллиметр ртутного столба, но названа в честь физика по имени Торр Чарли, который много работал над давлением в 1600-х годах. Итак, если вы действительно посмотрите на то, что это на самом деле с точки зрения миллиметров ртутного столба, это 763,3, так что это близко, но не совсем то же самое. В США для стандартной единицы измерения часто используют фунты на квадратный дюйм. Одна атмосфера в PSI составляет приблизительно 14,7 фунтов на квадратный дюйм. Так что это значит?
Что ж, это означает, что на каждый квадратный дюйм вашего лица, такой дюйм, дюйм, у меня получается 14.7 фунтов на каждый квадратный дюйм. Вот почему я не просто падаю в обморок, я вдыхаю воздух с таким же давлением. Таким образом, воздух выталкивается наружу, воздух снаружи вталкивается внутрь, и коже не нужно очень сильно поддерживать. Те же идеи, что и у аквалангистов, которые ныряют глубоко и вдыхают сжатый воздух, так что давление оказывается выше, и тогда их коже не приходится выдерживать такую большую разницу давлений между водой в воде. океан и их внутренности, их легкие и их кровь и все такое.Так что в любом случае это просто небольшая заметка.
Чтобы записать это в единицах СИ, поскольку, конечно, мы всегда использовали единицы СИ, он будет записан как 101,325 Паскаля, так что это одна атмосфера, и снова это стандартное определение. Когда кто-то говорит о стандартной атмосфере, это то, что они имеют в виду: 101,325 нет, в любой день фактическое давление атмосферы может быть немного выше или немного ниже. Но это просто стандартная атмосфера. Хорошо, давайте продолжим и воспользуемся этой идеей для решения проблемы.Поэтому, когда я всасываю соломинку, по сути, я делаю то же самое, что мы видели здесь с этой ртутной колонкой. Я удаляю часть воздуха из верхней части соломинки, так что теперь давление внутри моего рта меньше давления, оказываемого атмосферой. Таким образом, эта разница в давлении заставляет столб воды или содовой или чего-то еще, что я пью, подниматься в соломинке. Итак, теперь у меня к вам вопрос: какова максимальная высота воды, которую вы можете выдержать в соломе? Итак, если вы будете сосать изо всех сил, насколько высоко может подняться эта колонка? Может ли он стать бесконечно высоким?
Ну вот идея, точно так же, как до того, как у вас есть столб воды, и на самом деле то, что поддерживает, — это атмосферное давление.Лучшее, что вы можете сделать, это то же самое, что мы видели с ртутным барометром. 0 давления наверху, теперь вы на самом деле не можете этого сделать, хотя вы можете попробовать, но это было бы похоже на идеализированное лучшее, что вы можете даже представить, делая 0 давления там. А затем здесь внизу атмосферное давление, и оно должно поддерживать этот столб воды. Итак, что мы собираемся сделать, мы собираемся сказать, что атмосферная плотность равна плотности воды, умноженному на ускорение силы тяжести, умноженное на высоту. И это та высота, которую мы ищем, верно? Что ж, теперь это очень просто, мне просто нужно решить и вставить числа, пока все в единицах СИ, я готов.Таким образом, h будет на 101,325 атмосферы выше плотности воды от 10 до третьей, g 9,8, и когда вы все это разберетесь, вы обнаружите, что это около 10,34. Что это за единица? Ну, все в единицах СИ, поэтому все в единицах СИ, это высота, значит, это метры. Это означает, что максимальная высота столба воды, который вы можете поддерживать на земле, составляет 10,34 метра.
Вы хотите поддерживать больше, вы должны работать еще сильнее, вы не можете просто позволить атмосфере делать вашу работу за вас. Хорошо, конечно, если это более плотная жидкость, такая как ртуть, максимальная высота, которую вы можете выдержать, будет 763.3 миллиметра, что немного меньше, примерно 75% 76,33% метра, хорошо, так что это намного меньше, и это потому, что ртуть намного плотнее воды. Хорошо, давайте продолжим и рассмотрим некоторые другие типы проблем, которые вас могут попросить решить, связанные с этим. Некоторые из них довольно странные, в них нет ничего сложного, но вы, возможно, не думали, что делать нормально. Итак, вопрос, каков общий вес атмосферы? Странный вопрос, правда? Вы смотрите на этот вопрос, и вам нравится что? Откуда мне это знать? хорошо, вес атмосферы, помните, мы говорили, что давление, связанное с атмосферой, действительно было связано с ее весом.Итак, я знаю давление, а что насчет веса? Что ж, вес будет, это сила, так что вес будет равен давлению, умноженному на площадь.
Ну, я знаю атмосферное давление, где это? Что ж, атмосфера действует на всю планету. Итак, это давление действует по всей поверхности планеты. Ну какова площадь поверхности всей планеты? Это в 4 раза больше радиуса всей планеты в квадрате, 4 пи в квадрате, как мы знаем из геометрии, верно? Итак, теперь все, что мне нужно сделать, это указать цифры, радиус Земли составляет около 6370 километров.Итак, мы снова напишем это 101,325. Я проигнорирую единицы, потому что я знаю, какими будут единицы в конце, пока все в единицах СИ. Я в порядке. Итак, p атмосфера 4 пи равняется 12,54, а затем у нас есть радиус, он должен быть в единицах СИ. Я сказал, что 6370 километров, мне нельзя использовать километры. Я должен сказать 6,37 умножить на 10 на 6 метров, и я возведу это в квадрат. И когда я вставляю все эти числа в калькулятор, я получаю вес в 5,17 раза больше 19, хорошо, а что это за единица? Это вес, так что это сила, и в единицах СИ, выраженных в Ньютонах, это довольно большой вес.
Но это вся атмосфера Земли, и обратите внимание, как это на самом деле легко. Это просто прямо следует из того, что означает вес, что означает давление и что означает площадь? А потом, хорошо, умножьте числа, хорошо, так оно и есть. Хорошо, давайте посмотрим на этот последний, какова масштабная высота атмосферы при постоянной плотности. Хорошо, это займет минуту, чтобы понять, что я имею в виду. Помните, что в начале мы хотели использовать умножение плотности на ускорение из-за силы тяжести, умноженное на высоту, чтобы определить давление на поверхности земли во всей атмосфере.Но мы сказали, что есть пара проблем, плотность непостоянна, и мы не знали, что использовать по высоте или по высоте. Итак, в этой задаче нас просят принять постоянную плотность и просто взять плотность на уровне моря. А затем определите, какой будет высота, подходящая высота, которая даст нам измеряемое нами давление.
Хорошо, давайте продолжим и сделаем это, потому что это будет интересный ответ. Итак, мы скажем, что p атмосфера равна плотности gh, я хочу h, так что у нас h будет равно p атмосфере 101,325 при плотности воздуха на уровне моря примерно 1.3 килограмма на кубический метр. Так что у меня будет 1,3, 9,8, и когда вы все это проработаете, вы получите 7,9 км. Это довольно безумно. 7,9 км — это действительно не очень высокая высота, все в порядке. На самом деле это меньше, чем высота полета большинства самолетов. Хорошо, по крайней мере, однажды они пройдут большие расстояния, и поэтому должен быть воздух над ним, и это напрямую указывает нам на то, что плотность воздуха должна измениться, потому что, если бы она была постоянной, весь путь вверх атмосферы тоже закончился бы. низкий. Хорошо, это атмосферное давление.
Примечания по атмосферному давлению — I
Земля окружена воздушной оболочкой, известной как атмосфера. Этот атмосферный воздух простирается на 300 километров над поверхностью земли и покрывается льдом из-за силы тяжести. Атмосферный воздух действует на все объекты в атмосфере и на Земле. Сила или тяга, оказываемая атмосферным воздухом на единицу площади, определяется как атмосферное давление. Примерное значение атмосферного давления на поверхности земли — 1.013 x 105 Па. Атмосферное давление в точке одинаково во всех направлениях.
Демонстрация атмосферного давления
Налейте немного воды в пустую канистру. Затем нагрейте банку, пока вода не начнет превращаться в пар. Затем прекратите нагревать банку и закройте ее крышкой. Теперь налейте немного холодной воды на банку. Затем замечают, что банка мнется. Это связано с тем, что когда на банку наливается холодная вода, пар внутри банки конденсируется, создавая вакуум.Атмосферное давление снаружи банки раздавливает ее стенки.
Сила атмосферного давления
Рассмотрим сферу, состоящую из двух полых полусфер радиусом 0,5 м каждая. Воздух внутри сферы удаляется, и полушария прижимаются друг к другу под действием атмосферного давления, которое равно 1,0 × 105 Па. Теперь, если бы две полусферы были разделены, минимальная требуемая сила была бы произведением атмосферного давления и площадь одного полушария.Подставляя значения и упрощая, мы получаем значение силы F как 1,57 143 Н.
Атмосфера оказывает давление на все объекты, включая людей. Однако мы не чувствуем влияния атмосферного давления, поскольку наша кровь оказывает давление, известное как артериальное давление, чтобы противостоять атмосферному давлению.
Последствия атмосферного давления
При потягивании напитка через соломинку воздух внутри соломинки вдыхается в легкие, снижая давление воздуха в соломинке. Однако атмосферное давление, действующее на поверхность напитка в стакане, остается неизменным и заставляет жидкость подниматься по соломке.
Применения атмосферного давления: рабочие :
• Шприц
• Резиновая присоска
• Сифонная система и
• Подъемный насос
Наличие атмосферного давления на земле связано с наличием атмосферный воздух, окружающий его. На Луне, однако, нет воздуха, а значит, и понятия атмосферного давления.
Измерение атмосферного давления
Атмосферное давление в месте измеряется барометром.
Обычно используются следующие три типа барометров:
i. Простой барометр
ii. Барометр Фортина
iii. Барометр-анероид
Барометр
Атмосферное давление Земли в любом месте можно измерить с помощью прибора, называемого барометром. Ртутный барометр — идеальный стандартный прибор для измерения атмосферного давления. В барометре-анероиде изменение давления отображается на циферблате стрелкой.Ртутный барометр был изобретен Евангелистой Торричелли около 1644 года.
Простой барометр состоит из стеклянной трубки длиной 100 см с одним закрытым концом и желоба с ртутью. Трубка полностью заполнена чистой и сухой ртутью. Его открытый конец закрывается большим пальцем и перевернут вертикально в желоб, заполненный ртутью. Замечено, что часть ртути из стеклянной трубки стекает вниз в желоб, а столбик ртути фиксированной длины остается в трубке. Пустое пространство над ртутным столбиком называется вакуумом Торричелля.
Рассмотрим две точки «A» и «B» на поверхности ртути. Обратите внимание, что обе точки находятся на одной и той же горизонтальной поверхности. Над точкой «А» находится воздух, а над точкой «В» — столбик ртути. PA — это давление атмосферы в точке A, а PB — давление, оказываемое высотой столба ртути в трубке в точке B. Поскольку «A» и «B» находятся в одной горизонтальной плоскости, PA = PB. Следовательно, атмосферное давление выражается длиной ртутного столба.Атмосферное давление на уровне моря 76 см ртутного столба. Единица СИ для атмосферного давления — паскаль (Па).
Атмосферное давление на уровне моря
Атмосферное давление равно давлению ртутного столба высотой «h». Атмосферное давление = h x d x g, где h — высота столба ртути, d — плотность ртути, а g — ускорение свободного падения.
Атмосферное давление = hxdxg = 0,76 × 13600 × 9,8 = 101293 Па.
Причины использования ртути в качестве барометрической жидкости
• Ее плотность самая высокая среди жидкостей
• Доступен в чистом и сухом виде
• При нормальных температурах давление его паров незначительно.Следовательно, над ртутным столбом отсутствуют пары ртути.
• Легко записать показания ртути, потому что это блестящий и непрозрачный металл, а
• Он не прилипает к стенкам стеклянной трубки.
Дефекты простого барометра
- Стеклянная трубка не имеет защиты.
- Барометр неудобно переносить из одного места в другое (не переносной.
- Шкала не может быть прикреплена к трубке для измерения атмосферного давления.
- Поверхность ртути в желобе открыта, поэтому есть вероятность, что примеси могут попасть внутрь и смешаться с ртутью в желобе.
Что такое атмосферное давление — A Plus Topper
Что такое атмосферное давлениеУченые открыли атмосферное давление в семнадцатом веке. Это открытие раскрыло интересный факт: воздух действительно имеет вес! Вес атмосферы давит на поверхность Земли и оказывает на нее давление.Давление в любой точке, создаваемое массой воздуха над ней, называется атмосферным давлением.
Атмосферное давление
- Давление, создаваемое атмосферой Земли, можно рассматривать как результат веса воздуха, действующего на единицу площади поверхности Земли.
- Атмосферное давление — это давление, оказываемое атмосферой на поверхность Земли, а также на все объекты на Земле.
- На уровне моря атмосферное давление около 1.013 x 10 5 Н м -2 . Это значение обычно обозначается как 1 атмосфера .
- Метеорологи выражают давление в миллибарах. Один миллибар равен 100 Н · м -2 или 100 Па. Следовательно, 1 атмосфера составляет около 1013 миллибар.
- Атмосферное давление медленно уменьшается с высотой, потому что на большей высоте атмосфера становится тоньше. На рисунке показано уменьшение атмосферного давления с высотой.
Изменение атмосферного давления с высотой
Высота места — это его высота над уровнем моря.Атмосферное давление в месте зависит от его высоты и уменьшается по мере того, как мы поднимаемся вверх. Мы знаем, что атмосферное давление в каком-либо месте — это сила, действующая под действием веса столба воздуха над этим местом. По мере того, как мы поднимаемся вверх, длина столба воздуха над нами уменьшается. Это означает, что его вес уменьшается, и, следовательно, атмосферное давление меньше в более высоких местах (чем на уровне моря).
Если давление атмосферы изменится внезапно, кровеносные сосуды в нашем теле лопнут из-за давления крови и других жидкостей внутри.Вот почему астронавты должны быть в специальных герметичных костюмах — в космосе нет воздуха, а значит, и давления воздуха.
Приложения атмосферного давления- На рисунке изображен человек, пьющий через трубочку.
(a) Он всасывает воздух в соломинку и создает в ней частичный вакуум.
(b) Окружающее атмосферное давление выталкивает напиток в соломинку и попадает в рот человека. - На рисунке показан рабочий, несущий кусок стекла с парой резиновых присосок.
(a) Когда он прижимает присоски к стеклу, воздух вытесняется из стаканов, создавая в нем частичный вакуум.
(b) Окружающее атмосферное давление плотно прижимает резиновые колпачки к гладкой поверхности стекла. - На рисунке показан используемый пылесос.
(a) Вращающийся вентилятор вытесняет воздух, создавая частичный вакуум в пространстве перед ним.
(b) Окружающее атмосферное давление нагнетает воздух в трубку, унося с собой частицы пыли.
(c) Когда воздух проходит через фильтр, частицы пыли улавливаются фильтром, так что воздух, выходящий из пылесоса, остается чистым.
- На рисунке показан простой ртутный барометр , сделанный путем переворачивания длинной стеклянной трубки, наполненной ртутью.
(a) Из-за переворота у основания трубки создается вакуум, и столб ртути поддерживается атмосферным давлением.
(b) Единицами измерения атмосферного давления могут быть сантиметры ртутного столба (см ртутного столба) или паскаль (Па). Другая единица измерения давления — торр, где 1 торр равен 1 мм рт.
(c) На уровне моря атмосферное давление может поддерживать столб ртути с вертикальной высотой h 76 см. Следовательно, атмосферное давление P атм можно рассчитать как:
где, ρ — плотность ртути. - На рисунке показан барометр Fortin , который существенно модифицирован из простого ртутного барометра.
(a) Барометр Fortin имеет металлическую шкалу с прикрепленным нониусом и зеркало за верхней частью ртутного столба, чтобы избежать ошибки параллакса при снятии показаний.
(b) Благодаря этим характеристикам барометр Fortin измеряет атмосферное давление более точно, чем простой ртутный барометр. - На рисунке показан барометр-анероид . Барометр-анероид — более удобная форма барометра, потому что он не использует жидкость и может быть размером с наручные часы.
(a) Внутри барометра-анероида находится частично откачанный металлический корпус из тонкого и гибкого сплава.
(b) Изменение атмосферного давления приведет к перемещению центра металлического корпуса внутрь или наружу. Это движение усиливается системой рычагов.
(c) Цепь, прикрепленная к последнему рычагу, вращает указатель, чтобы показать измеренное атмосферное давление.
Пример 1. Ртутный барометр в физической лаборатории показывает вертикальный столб ртути диаметром 732 мм.
На основании этого значения рассчитайте атмосферное давление в лаборатории в паскале.
[Плотность ртути, ρ = 1.36 x 10 4 кг м -3 ; g = 9,8 Н кг -1 ]
Раствор:
Цель: Показать наличие атмосферного давления.
Необходимые материалы: Стеклянный стакан (с гладким краем у горлышка и без ободка), кусок жесткого картона (немного больше горлышка стакана) и вода. (Было бы удобно выполнять это действие над умывальником или кухонной раковиной.).
Метод:
- Наполните стакан водой до краев.
- Накройте стакан картонной деталью (рис. A).
- Положите ладонь на кусок картона и быстро переверните стакан (рис. B).
- Медленно уберите руку, поддерживающую кусок картона (Рисунок C).
Наблюдение: Вы увидите, что кусок картона не упадет.
Заключение: Атмосферное давление обеспечивает достаточную силу, чтобы выдержать полный стакан воды.
Цель: Изучить атмосферное давление с помощью резиновых присосок.
Необходимые материалы: Присоски резиновые.
Метод: Возьмите резиновую присоску и плотно прижмите ее к гладкой поверхности, например к кухонной плитке или простому стеклянному окну. Попробуй вытащить.
Наблюдение: Вы увидите, что оторвать резиновую присоску от гладкой поверхности действительно сложно.
Заключение: Прижимая резиновую присоску к гладкой поверхности, вы создали частичный вакуум, а давление воздуха, давящего на внешнюю поверхность присоски, удерживает ее на месте.
Удлинитель: Возьмите гладкую пластину из нержавеющей стали или керамики и прикрепите к ней резиновую присоску. Теперь вы можете удерживать пластину под любым углом (горизонтально, вертикально, вверх ногами и т. Д.) И попытаться снять резиновую присоску с пластины. Вы обнаружите, что резиновая присоска остается прилипшей к пластине независимо от угла, под которым вы держите пластину. Это показывает, что воздух оказывает давление во всех направлениях.
экспериментов с давлением воздуха: я не могу выдержать давление! — Мероприятие
Резюме
Учащиеся получают представление о давлении воздуха, используя конфеты или вафли для печенья, чтобы смоделировать его изменение с высотой, сравнивая его величину с силой тяжести на единицу площади и наблюдая за его величиной с помощью эксперимента по дроблению алюминиевой банки.Предоставляются три рабочих листа для учащихся (и ключи для ответов). Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).Инженерное соединение
Давление воздуха — это концепция, которую важно понять инженерам во всех областях. Например, инженеры-экологи должны понимать давление воздуха, потому что оно влияет на то, как загрязненный воздух распространяется по воздуху.Особенно в густонаселенных районах инженеры работают с местными сообществами, чтобы понять их уникальные погодные и атмосферные условия, и предложить обществу и промышленности поведение и изменения в политике, чтобы поддерживать качество воздуха на безопасном уровне для дыхания. Они также создают новые технологии предотвращения загрязнения воздуха у источников.
Цели обучения
После этого занятия студенты должны уметь:
- Сравните атмосферное давление (в фунтах на квадратный дюйм) с давлением, оказываемым объектом (вес на единицу площади в фунтах на квадратный дюйм).
- Объясните, почему давление воздуха меняется с высотой.
- Определите места высокого и низкого давления в эксперименте.
- Опишите, как инженеры должны понимать давление воздуха, поскольку оно влияет на то, как загрязненный воздух распространяется через воздух.
- Определите аспекты давления, которые важно учитывать при проектировании самолетов.
Образовательные стандарты
Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).
Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).
В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например — естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .
NGSS: научные стандарты нового поколения — наука| Ожидаемые характеристики NGSS | ||
|---|---|---|
3-5-ETS1-3. Планируйте и проводите честные испытания, в которых контролируются переменные и рассматриваются точки отказа, чтобы определить аспекты модели или прототипа, которые можно улучшить.(3-5 классы) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв! | ||
| Щелкните здесь, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям. | ||
| В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS: | ||
| Наука и инженерная практика | Основные дисциплинарные идеи | Пересекающиеся концепции |
| Совместно спланируйте и проведите расследование для получения данных, которые послужат основой для доказательств, используя справедливые тесты, в которых контролируются переменные и количество рассмотренных испытаний. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! | Тесты часто предназначены для выявления точек отказа или трудностей, которые предполагают элементы дизайна, которые необходимо улучшить. Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! Необходимо протестировать различные решения, чтобы определить, какое из них лучше всего решает проблему с учетом критериев и ограничений.Соглашение о выравнивании: Спасибо за отзыв! | |
- Применяйте формулы площади и периметра для прямоугольников в реальных и математических задачах.
(Оценка
4) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Сложить, вычесть, умножить и разделить десятичные дроби до сотых, используя конкретные модели или чертежи и стратегии, основанные на разряде, свойствах операций и / или соотношении между сложением и вычитанием; свяжите стратегию с письменным методом и объясните используемую аргументацию.(Оценка
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Представляйте реальный мир и математические проблемы, отображая точки в первом квадранте координатной плоскости, и интерпретируйте значения координат точек в контексте ситуации.(Оценка
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Представляйте реальный мир и математические проблемы, отображая точки в первом квадранте координатной плоскости, и интерпретируйте значения координат точек в контексте ситуации.(Оценка
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Применяйте свойства операций для вычислений с числами в любой форме, при необходимости конвертируйте между формами и оценивайте обоснованность ответов с помощью мысленных вычислений и стратегий оценки.(Оценка
7) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Разработать и распространить научно обоснованное научное объяснение изменений погодных условий.
(Оценка
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Используйте инструменты сбора данных и измерительные устройства для сбора, систематизации и анализа данных, таких как температура, атмосферное давление, ветер и влажность, в зависимости от ежедневных погодных условий.
(Оценка
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?
Список материалов
Задание 1: Сила давления воздуха
- рабочие листы (3) и справочные листы, по 1 комплекту на студента; Насколько велико атмосферное давление? — Рабочий лист 1, Величина давления воздуха на квадратной таблице и графике — Рабочий лист 2, График атмосферного давления — Рабочий лист 3, Зависимость давления воздуха отСправочный лист данных о высоте и графиков
- миллиметровая бумага, сетка 1 квадратный дюйм; 1 лист на студента; онлайн-источник миллиметровой бумаги для печати: http://www.teachervision.com/lesson-plans/lesson-6169.html
- каталожных карточек, по 1 на студента
- набора из 4 предметов, которые будут взвешиваться, например, учебник, роман, журнал и словарь; 1 комплект на группу (пусть одна группа взвешивает себя как предметы) Лента
- , делиться с классом Весы
- (тройные лучи, маленькие цифровые, весы для ванной и т. Д.), разделить с классом
Задание 2: атмосферное давление и высота
- Некко или ванильные вафли, или цветные плитки / блоки, 14 на ученика
- бумага, карандаш, линейка; на каждого студента
- (необязательно) 1 галлон воды, чтобы показать учащимся, что такое 8,5 фунтов. веса ощущается как
Демо 1: Алюминий может раздавить
- 1 алюминиевая банка соды
- 1 большой стакан или ведро
- 1 конфорка
- 1 пара щипцов
- 1 стакан водопроводной воды
- ведро ледяной воды
- (опция) подставка для предотвращения повреждения столешницы из-за нагретой банки
Рабочие листы и приложения
Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_air_lesson04_activity1] для печати или загрузки.Больше подобной программы
Введение / Мотивация
Давление определяется как величина силы, приложенной на единицу площади, или как отношение силы к площади (P = F / A). Давление, которое оказывает объект, можно рассчитать, если известны его вес (сила тяжести на объект) и площадь контактной поверхности.При заданной силе (или весе) прикладываемое давление увеличивается по мере уменьшения площади контакта.
Чтобы лучше понять это, предложите учащимся держать большую книгу в вытянутых руках и замечать, какое давление на нее оказывает книга. Затем попросите их попытаться удержать книгу на кончике указательных пальцев. Какое давление оно сейчас оказывает?
Также важно отметить, что атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты (см. Рисунок 1 и Таблицу 1).В таблице 1 указано давление воздуха для определенных высот. Для более подробного сравнения см. Справочный лист данных о атмосферном давлении и высоте над уровнем моря и график.
Рис. 1. Давление воздуха увеличивается ближе к поверхности Земли. Авторское право
Copyright © 2003 Натали Мах, аспирант, Интегрированная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере
Таблица 1. Давление воздуха на разных высотах. Авторское право
Copyright © 2003 Натали Мах, аспирант, Интегрированная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере
Давление измеряется в различных единицах.Ученые и инженеры обычно используют метрическую единицу Паскаль (Па). Паскаль определяется как давление, оказываемое грузом в 1 Ньютон (1 кг под действием силы тяжести Земли), лежащим на площади в 1 квадратный метр. Ниже приведен список некоторых стандартных единиц, используемых для измерения давления , и их эквивалентов. Обратите внимание, что есть много других единиц, которые можно использовать.
На уровне моря атмосферное давление воздуха может быть представлено как любое из следующих:
- 1.013 x 10 5 Па (Паскаль или Н / м 2 )
- 1 атм (атмосфера)
- 760 мм рт. Ст. (Миллиметры ртутного столба)
- 14,7 фунта / дюйм 2 (фунт / кв. Дюйм, фунт силы на квадратный дюйм; если 1 фунт веса опирается на 1 квадратный дюйм площади поверхности, давление составляет 1 фунт / кв. Дюйм)
Люди относительно проницаемы для воздуха (он может легко входить и выходить из нашего тела), и поэтому наше внутреннее давление остается таким же, как давление окружающего (окружающего) воздуха.По этой же причине рыба не раздавливается в глубинах океана; они проницаемы для воды. Хотя атмосфера оказывает значительное давление на все в нашей окружающей среде, большинство людей осознают давление воздуха только тогда, когда оно изменяется (например, при изменении высоты, например, когда вы едете в гору).
По мере того, как вы поднимаетесь на высоту, атмосферное давление снижается, в то время как давление в среднем ухе может оставаться постоянным, вызывая разницу в давлении.Эта разница в давлении приводит к тому, что барабанные перепонки вздуваются и, возможно, причиняют боль. Зевание облегчает боль, потому что при этом открываются маленькие евстахиевы трубы между ухом и глоткой, позволяя воздуху выходить из среднего уха в атмосферу через нос и рот. Когда давление выравнивается, ваше ухо «хлопает», когда барабанная перепонка возвращается в свое нормальное положение.
Инженеры, проектирующие самолеты, изучают давление воздуха. Кабины самолетов «герметичные». Это означает, что внутри самолета поддерживается постоянное давление около 14 фунтов на квадратный дюйм независимо от давления снаружи кабины.На больших высотах давление воздуха очень низкое, что влияет на то, как мы дышим. Тот же эффект возникает, когда люди переезжают из мест на уровне моря, таких как Нью-Йорк, в горы, например, Денвер, штат Колорадо. Часто их телам требуется несколько недель, чтобы приспособиться к более низкому давлению.
Процедура
Перед мероприятием
- Соберите материалы и сделайте копии справочного листа и трех рабочих листов (1, 2, 3).
- Если в вашем классе нет весов и весов, определите массу предметов перед уроком и предоставьте учащимся информацию.
- Практика демонстрации алюминиевых банок.
Задание 1: Сила давления воздуха
- Попросите учащихся определить давление воздуха. При необходимости напомните им о свойствах воздуха: он имеет массу, он занимает пространство, он может двигаться, он оказывает давление (он давит на предметы) и он может выполнять работу.
- Спросите: Насколько велико атмосферное давление воздуха? (Это столько же давления, сколько может оказать муравей, стоящий на 1 квадратном дюйме? Или слон? Или 12 слонов?)
- Скажите студентам, что они собираются сравнить давление, которое различные объекты оказывают на Землю (из-за силы тяжести), с атмосферным давлением воздуха.
- Разделите класс на группы по четыре ученика в каждой.
- Раздайте каждой группе рабочие листы, миллиметровую бумагу, каталожные карточки и четыре объекта (для одной группы четыре объекта могут быть самими собой).
- Попросите учащихся определить массу своих объектов и записать ее на рабочем листе 1 (см. Рисунок 2). Направляйте взвешивающуюся группу к каждой стойке на одной плоской ножке на весах во время измерения.
Рис. 2. Взвешивание различных объектов с разными контактными площадками. Авторское право
Авторское право © 2003 Шэрон Перес, аспирант, Интегрированная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере
- Посоветуйте учащимся разместить свой объект на сетке в той же ориентации, в которой он находился на весах (положение не влияет на массу, но влияет на значение площади контакта / поверхности и, таким образом, на предельное давление) .Попросите учащихся тщательно обвести объект, сложить квадраты и записать область контакта на своих рабочих листах. Пусть группа, которая взвешивается, обведет ногу, на которой они стояли. Студентам может потребоваться помощь в вычислении и округлении частичных квадратов.
- Попросите учащихся записать на своих рабочих листах данные по каждому члену группы.
- Попросите учащихся вычислить давление, которое оказывает каждый из предметов. (P = F / A, в данном случае F = вес объекта.)
- Попросите учащихся записать названия своих предметов и возникающее давление на учетных карточках и приклеить их к классной доске.
- Попросите учащихся переставить карточки в порядке увеличения давления.
- Предложите учащимся угадать на своих рабочих листах, какой объект, по их мнению, имеет наиболее близкое значение к атмосферному давлению вокруг них, и объясните, почему. Попросите нескольких студентов поделиться своими предположениями.
- Сообщите учащимся фактическое значение атмосферного давления (около 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря). Были ли они удивлены результатами?
Задание 2: Давление воздуха и высота
- Задайте вопрос классу: изменяется ли давление воздуха с высотой? Если да, то как это изменится? Почему они думают, что это происходит?
- Посоветуйте каждому из студентов построить башню из пластин или цветных плиток / блоков высотой в 14 пластин (см. Рис. 3).
- Спросите студентов: как эта модель отражает изменение атмосферного давления с высотой? (Послушайте объяснения студентов.) Пояснение: Представьте, что пластинки — это воздух в атмосфере, а нижняя пластина находится на уровне моря — самой нижней точке тропосферы.Верхняя пластина — это более высокий слой в стратосфере или в каком-то месте, например, на вершине горы Килиманджаро. Представьте, что вы стоите на уровне моря, на уровне нижней вафли. Давление воздуха на уровне моря самое высокое, потому что в этот момент весь воздух (вафли) давит на все. Теперь представьте, что вы стоите на вершине стопки или рядом с ней, на большей высоте. Здесь гораздо меньше воздуха (меньше пластин) давит друг на друга, поэтому давление воздуха меньше, чем на уровне моря.
- Поделитесь атмосферным давлением на уровне моря со студентами (14.7 фунтов на квадратный дюйм) и атмосферное давление в вашем городе (например, в Денвере, штат Колорадо, на высоте в одну милю составляет около 12,4 фунтов на квадратный дюйм).
- Попросите учащихся описать своими словами, как давление воздуха меняется с высотой, записав полученную информацию в рабочий лист 1.
- Вариант: Сложите книги или подушки на коленях / руках студентов, чтобы они могли «чувствовать» различное давление, а не просто визуализировать с помощью пластин.
- Съешьте конфеты или вафли с печеньем.
- В Денвере атмосфера Земли имеет силу около 12 фунтов на квадратный дюйм (psi).Для справки: галлон молока или воды весит около 8 фунтов. Покажите ученикам, как выглядит квадрат размером 1 на 1 дюйм. Теперь покажите ученикам, как выглядит квадрат 2 x 2 дюйма, и спросите их, сколько фунтов будет давить на этот квадрат. (Ответ: 48) См. Величину давления воздуха на квадрате — Рабочий лист 2 для сравнения давлений на высотах Бостона, Массачусетс, и Денвера, Колорадо.
- Спросите: Сколько фунтов можно было бы отжать на квадрате размером 3 x 3 дюйма? (Ответ: 108) А 4 х 4 дюйма? (Ответ: 192) Предложите студентам заполнить Таблицу атмосферного давления — Рабочий лист 3.
- Спросите: Вы видите закономерность? Что происходит каждый раз, когда квадрат увеличивается на единицу из 2 ? (Ответ: фунтов силы увеличивается на 12.)
- Среднее давление на ученика средней школы составляет 24 000 фунтов! Спросите: Вы чувствуете это давление? Почему ты не чувствуешь этого давления? (Посмотрите, могут ли ученики объяснить. Ответ: Люди проницаемы для воздуха. Воздух существует и внутри тела — от дыхания, через кожу, уши и т. Д. — и этот воздух уравновешивает давление снаружи тела.)
- Наполните ведро ледяной водой.
- Залейте в банку содовой примерно 1 см воды.
- Поставьте банку с содовой на плиту, пока вода не закипит. Будьте бдительны, не позволяйте банке высохнуть!
- Используйте щипцы, чтобы осторожно снять банку с огня и поставить ее в вертикальном положении на столешницу (или подставку).
- Спросите: Вы видите какие-нибудь изменения в банке? (См. Рис. 4.) Предложите студентам записать свои наблюдения на рабочем листе 1 .
- Повторить процесс нагрева.На этот раз, когда вы вынимаете банку щипцами, быстро переверните ее и погрузите отверстие банки в ведро с ледяной водой.
- Спросите: Вы видите какие-нибудь изменения в банке? (См. Рис. 4.) Предложите студентам записать свои наблюдения на рабочем листе 1.
- Попросите студентов нарисовать схему результатов эксперимента.Попросите их указать, где давление должно быть самым высоким, буквой H, и самым низким, буквой L. (Ответ: давление воздуха самое низкое, L, внутри перевернутой банки, и самое высокое, H, вне банки и вокруг эксперимента.)
- Спросите: Как вы думаете, почему банка была раздавлена? (Послушайте объяснения учащихся. Ответ: Перед нагреванием давление внутри и снаружи банки одинаковое. Мы предполагаем, что давление с обеих сторон остается примерно одинаковым при нагревании, поскольку банка не деформируется.Когда вода закипает, воздух, выходящий из банки, постепенно заменяется водяным паром, пока внутренняя атмосфера не будет почти полностью состоять из водяного пара. Когда банку снимают с огня, давление пара резко падает. Оно снижается с 101,3 кПа при 100 ºC до примерно 2,3 кПа при комнатной температуре. Таким образом, когда температура падает до комнатной, давление внутри банки падает на 97%. Если баллон открыт для атмосферы, воздух возвращается в баллон по мере конденсации воды и поддерживает постоянное давление.Однако, если отверстие банки погружено в воду, пар в банке не может уравновеситься с атмосферой. В ведре с водой температура в банке понижается, и водяной пар конденсируется, создавая перепад давления почти в 99 кПа. Вода нагнетается, чтобы заполнить этот частичный вакуум, но прежде, чем это произойдет, давление воздуха на стенках взорвет банку. Обратите внимание, что в рухнувшей банке содержится воды (больше, чем когда вы начали), что указывает на то, что вода поступила одновременно с обрушением стен.
- Попросите учащихся работать в парах, чтобы ответить на следующие вопросы:
- Воздух внутри самолета поддерживается под давлением, аналогичным тому, которое испытывают человеческие тела на поверхности Земли.Зная это, что вы можете сказать о разнице давлений между воздухом внутри самолета и воздухом вне самолета, если самолет находится на высоте 30 000 футов над поверхностью Земли? (Ответ: Давление воздуха вне самолета намного ниже, чем внутри самолета.)
- Давление выходит изнутри самолета наружу? Или давление толкает самолет снаружи внутрь? Чтобы понять это, нарисуйте плоскость и используйте стрелки, чтобы указать направление давления.(Ответ: Давление толкает изнутри [высокое давление] наружу, где давление ниже.)
- Как инженеры могут использовать эти знания при проектировании самолетов? (Ответ: Инженеры проектируют самолеты, реактивные самолеты, ракеты и космические челноки, чтобы они были достаточно прочными, чтобы они не взрывались, когда они находятся высоко в атмосфере и в условиях, в которых внутреннее и внешнее давление воздуха различаются. Материал должен быть намного прочнее, чем алюминиевая банка!)
- Что такое давление воздуха?
- Насколько сильно атмосферное давление воздуха? Неужели это такое же давление, какое оказал бы муравей, стоящий на 1 квадратном дюйме? Или слон? Или 12 слонов?
- Убедитесь, что учащиеся понимают, что они могут получить ожоги, если дотронутся до горячей плиты или горячей банки.
- Убедитесь, что конфорка выключена, когда она не используется.
- Для классов 3 и 4, возможно, потребуется изменить умножение и деление; ожидайте, что учащиеся смогут производить умножение с помощью калькулятора.
- Для 1-х и 2-х классов выполните это задание как класс. Используйте ленту и учетную карточку, чтобы пометить предметы с давлением, которое они оказывают, и попросите каждого ученика взять карточку.Попросите студентов расположить себя (и карточки) в порядке увеличения давления.
- Вместо того, чтобы показывать квадраты ученикам, попросите их измерить свои собственные квадраты 1 x 1, 2 x 2, 3 x 3 и 4 x 4 дюйма и найти давление.
- Средняя площадь поверхности для ученика начальной школы составляет около 2 000 из 2 . Вместо того, чтобы сообщать студентам эту информацию, попросите их вычислить величину давления воздуха, оказывающего на них давление (24000 фунтов.).
- Попросите учащихся рассчитать силу для других областей, таких как один квадратный фут (144 из 2 ), футбольное поле (примерно 8 000 000 из 2 ).
- Попросите учащихся изобразить квадратные дюймы в зависимости от силы на графике.
- Средняя сила атмосферы на уровне моря (Нью-Йорк = 87 футов, Сан-Диего = 13 футов и Бостон = 10 футов — все близко к уровню моря) составляет 15 фунтов на квадратный дюйм (почти 2 галлона молока). ). Попросите учащихся повторить свои расчеты давления на уровне моря.
- Средняя сила атмосферы на уровне моря (Нью-Йорк = 87 футов, Сан-Диего = 13 футов и Бостон = 10 футов — все близко к уровню моря) составляет 15 фунтов на квадратный дюйм (почти 2 галлона воды). молоко). Попросите учащихся повторить свои расчеты давления на уровне моря.
- Попросите учащихся заполнить «Величину давления воздуха на квадрате» — Рабочий лист 2 и сделать прогнозы для нескольких других квадратов, например 100 x 100.
- Давление — это скалярная величина, определяемая как сила на единицу площади. Давление касается только составляющей силы, перпендикулярной поверхности, на которую оно действует, таким образом, если сила действует под углом, составляющая силы вдоль направления, перпендикулярного поверхности, должна использоваться для расчета давления.
- Давление, оказываемое объектом на поверхность, увеличивается по мере увеличения веса объекта или уменьшения площади поверхности контакта.В качестве альтернативы оказываемое давление уменьшается по мере уменьшения веса объекта или увеличения площади поверхности контакта.
- Давление, оказываемое идеальными газами в замкнутых контейнерах, обусловлено средним числом столкновений молекул газа со стенками контейнера в единицу времени. Таким образом, давление зависит от количества газа (в количестве молекул), его температуры и объема контейнера.
- идеальный газ : Теоретический газ, характеризующийся случайным движением, отдельные молекулы которого не взаимодействуют друг с другом и являются химически инертными.
- кинетическая энергия : энергия, связанная с движущейся частицей или объектом, имеющим определенную массу.
- Гидростатическое давление относится к давлению, оказываемому текучей средой (газом или жидкостью) в любой точке пространства внутри этой текучей среды, при условии, что текучая среда несжимаема и находится в состоянии покоя.
- Давление в жидкости зависит только от плотности жидкости, ускорения свободного падения и глубины внутри жидкости. Давление, оказываемое такой статической жидкостью, линейно возрастает с увеличением глубины.
- Давление в газе зависит от температуры газа, массы отдельной молекулы газа, ускорения свободного падения и высоты (или глубины) внутри газа.
- несжимаемый : Невозможно сжимать или конденсировать.
- статическое равновесие : физическое состояние, в котором все компоненты системы находятся в покое, а результирующая сила равна нулю во всей системе
- Гидростатический баланс — это термин, используемый для области или неподвижного объекта в статической жидкости, который находится в статическом равновесии и для которого сумма всех сил и сумма всех крутящих моментов равна нулю.
- Область или статический объект в неподвижной жидкости испытывает нисходящие силы из-за веса области или объекта и давления, оказываемого жидкостью над областью или объектом, а также восходящую силу из-за давления, оказываемого жидкостью. под регионом или объектом.
- Для области или статического объекта в статической жидкости, направленной вниз силе из-за веса области или объекта противодействует восходящая выталкивающая сила, которая равна весу жидкости, вытесняемой областью или объектом.
- Плавучесть : Сила поддержки тела, позволяющего ему плавать; восходящее давление, оказываемое жидкостью, в которую погружено тело.
- крутящий момент : то, что вызывает или имеет тенденцию производить кручение или вращение; момент силы или системы сил, стремящихся вызвать вращение.
- равновесие : состояние покоя или равновесия из-за равного действия противодействующих сил.
- Принцип Паскаля используется для количественного соотношения давления в двух точках несжимаемой статической жидкости.В нем говорится, что давление передается в замкнутой статической жидкости в неизменном виде.
- Общее давление в любой точке несжимаемой статической жидкости равно сумме приложенного давления в любой точке этой жидкости и изменения гидростатического давления из-за разницы в высоте внутри этой жидкости.
- Благодаря применению принципа Паскаля статическая жидкость может быть использована для создания большого выходного усилия с использованием гораздо меньшего входного усилия, что дает такие важные устройства, как гидравлические прессы.
- гидравлический пресс : Устройство, в котором используется гидравлический цилиндр (закрытая статическая жидкость) для создания сжимающей силы.
- Атмосферное давление является мерой абсолютного давления и обусловлено весом молекул воздуха над определенной высотой относительно уровня моря, увеличивающимся с уменьшением высоты и уменьшающимся с увеличением высоты.
- Манометрическое давление — это дополнительное давление в системе по отношению к атмосферному давлению. Это удобное средство измерения давления для большинства практических применений.
- Хотя манометрическое давление более удобно для практических измерений, абсолютное давление необходимо для большинства расчетов давления, поэтому для расчетов к манометрическому давлению необходимо прибавить атмосферное давление.
- Манометрическое давление : Давление в системе выше атмосферного.
- Манометрическое давление — это давление в системе выше атмосферного, которое необходимо преобразовать в абсолютное давление для большинства расчетов.
- Барометр — это устройство, которое использует гидростатические жидкости для прямого определения атмосферного давления и может использоваться для косвенного измерения манометрического давления в системах.
- В барометре с гидростатической колонкой для функциональности используется жидкость, такая как вода или ртуть, а в барометре-анероиде используется вакуумированная гибкая металлическая ячейка.
- Торр : единица давления, равная одному миллиметру ртутного столба (760 торр = 101,325 Па).
- Барометр-анероид : Устройство для измерения давления, часто специально откалиброванное для использования в качестве высотомера, состоящее из коробки или камеры, частично удаленной воздухом, с эластичным верхом и указателем, показывающим степень сжатия верха, вызванного внешний воздух.
- Давление, наряду с потенциальной работой, возникающей из-за разницы в давлении, играет важную роль в функционировании нескольких критических функций и систем организма, необходимых для выживания.
- Система кровообращения зависит от разницы давлений циркулирующей крови, а также кислорода, необходимых питательных веществ и продуктов жизнедеятельности по всему телу.
- Дыхание становится возможным в результате разницы давлений между грудной полостью, легкими и окружающей средой и в значительной степени регулируется движением диафрагмы.
- Грудная полость : Полое место или пространство, или потенциальное пространство внутри тела или одного из его органов.
- Закон Пуазейля : Закон, согласно которому скорость жидкости, протекающей через капилляр, прямо пропорциональна давлению жидкости и четвертой степени радиуса капилляра и обратно пропорциональна вязкости жидкости и длине. капилляра.
- Альвеолы : Небольшие воздушные мешочки или полости в легких, которые придают ткани сотовый вид и увеличивают площадь ее поверхности для обмена кислорода и углекислого газа.
- Абсолютное давление. Самым четким эталонным давлением является нулевое давление, которое существует в безвоздушном пространстве Вселенной.
- Атмосферное давление.
- Дифференциальное давление.
- Избыточное давление (избыточное давление)
Демо 1: Алюминий может раздавить
Рис. 4. Алюминиевая банка до и после демонстрации. Авторское право
Copyright © 2003 Шэрон Перес, аспирант Интегрированной программы преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в Боулдере
Оценка
Оценка перед началом деятельности
Вопросы для обсуждения : Запрашивайте, обобщайте и объединяйте ответы учащихся на следующие вопросы.После обсуждения объясните, что на эти вопросы будут даны ответы во время предстоящих демонстраций и мероприятий. Спросите у студентов:
Встроенная оценка деятельности
Рабочие листы : Используйте три рабочих листа и справочный лист, чтобы помочь учащимся следить за выполнением задания.Просмотрите их ответы, чтобы оценить глубину их понимания.
Оценка после деятельности
Вопросы, созданные учениками : Попросите каждого ученика придумать один вопрос, который нужно задать классу, в зависимости от содержания задания. Студентам может потребоваться помощь в составлении вопросов. Попросите нескольких студентов задать свои вопросы.
Вопросы безопасности
Советы по поиску и устранению неисправностей
В английском языке мы используем термин «вес», когда на самом деле имеем в виду массу. Масса — это количество вещества в объекте. Вес — это сила тяжести, действующая на определенную массу. Студентам могут потребоваться пояснения. Чтобы добавить путаницы, мы также используем фунты для обоих! Однако масса измеряется в фунтах-массе, а вес — в фунтах-силе.
Во время расчета площади контакта учащимся может потребоваться помощь в оценке и округлении частичных квадратов. Это может помочь сделать быстрый пример на классной доске или на диапроекторе.
Вы можете начать кипячение воды в алюминиевой банке во время выполнения задания 2: Давление воздуха и высота — только не забудьте об этом и дайте ему высохнуть!
Когда банку опускают в ведро с холодной водой, она очень быстро раздавливается, поэтому попросите учеников собраться вокруг, чтобы они могли увидеть, что происходит.Настоятельно рекомендуется заранее попрактиковаться в этом занятии.
Если расчет давления на уровне моря слишком сложен, может быть проще указать площади 1–12 квадратов или выполнить вычисления с использованием давления воздуха в Денвере (12 фунтов на кв. Дюйм).
Расширения деятельности
Попросите учащихся выполнить все свои измерения и расчеты в метрических единицах. Используйте следующие коэффициенты пересчета:
1 см 2 = 0.001 м 2
1 фунт = 0,454 кг
1 дюйм 2 = 6,45 см 2 = 0,000645 м 2
1 Па = 1,45 x 10 -4 фунт / дюйм 2
Масса 1 кг 9,8 Н
Измените размер сетки, используемой учащимися для вычисления площади их ступней. Например, используйте сетку 1 см 2 или ½ в сетке 2 .
Создайте график, показывающий, как давление воздуха изменяется с высотой.
Свяжите концепции, изучаемые в этом упражнении, с давлением воды глубоко в океане.
Масштабирование активности
Задание 1: Сила давления воздуха
Задание 2: Давление воздуха и высота
Для учащихся 6 класса:
Для учащихся 3 класса:
Для учащихся 2 класса упростите фунты на квадратный дюйм (фунты на квадратный дюйм) с 12 до 10, чтобы упростить вычисления.
использованная литература
Каннингем Дж. И Герр Н. Практические занятия по физике с использованием реальных приложений . West Nyack, NY: Центр прикладных исследований в образовании, стр. 188-210, 1994.
Четвертьдюймовая миллиметровая бумага (для печати). Авторское право 2000-2004 гг. Видение учителя, Сеть семейного образования, Pearson Education, Inc. (источник миллиметровой бумаги для печати), дата просмотра 17 сентября 2020 г.http://www.teachervision.com/lesson-plans/lesson-6169.html
Уолпол, Бренда. 175 Научные эксперименты, чтобы развлечь и удивить ваших друзей . Рэндом Хаус, стр. 72, 1988.
ЮНЕСКО. 700 научных экспериментов для всех . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Doubleday, стр. 79, 1958.
авторское право
© 2004 Регенты Университета КолорадоАвторы
Эми Коленбрандер; Шарон Перес; Дарья Котыс-Шварц; Джанет Йоуэлл; Натали Мах; Малинда Шефер Зарске; Дениз В.КарлсонПрограмма поддержки
Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в БоулдереБлагодарности
Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда (грант GK-12 No.0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.
Последнее изменение: 5 октября 2021 г.
Плотность и давление | Безграничная физика
Давление
Давление — это скалярная величина, которая определяется как сила на единицу площади, где сила действует в направлении, перпендикулярном поверхности.
Цели обучения
Определите факторы, определяющие давление газа
Основные выводы
Ключевые моменты
Ключевые термины
Давление — важная физическая величина, она играет важную роль в самых разных областях, от термодинамики до механики твердого тела и жидкости. Как скалярная физическая величина (имеющая величину, но не имеющую направления), давление определяется как сила на единицу площади, приложенная перпендикулярно к поверхности, к которой оно приложено. Давление может быть выражено в нескольких единицах в зависимости от контекста использования.
Давление и принцип Паскаля : Краткое введение в давление и принцип Паскаля, включая гидравлику.
Единицы, уравнения и представления
В единицах СИ единицей давления является Паскаль (Па), который равен Ньютону на метр 2 (Н / м 2 ). Другие важные единицы давления включают фунт на квадратный дюйм (psi) и стандартную атмосферу (атм). Элементарное математическое выражение для давления дает:
[латекс] \ text {pressure} = \ frac {\ text {Force}} {\ text {Area}} = \ frac {\ text {F}} {\ text {A}} [/ latex]
где p — давление, F — сила, действующая перпендикулярно поверхности, к которой эта сила приложена, а A — площадь поверхности.Любой объект, обладающий весом, в состоянии покоя или без него, оказывает давление на поверхность, с которой он контактирует. Величина давления, оказываемого объектом на данную поверхность, равна его весу, действующему в направлении, перпендикулярном этой поверхности, деленному на общую площадь поверхности контакта между объектом и поверхностью. показаны графические представления и соответствующие математические выражения для случая, когда сила действует перпендикулярно поверхности контакта, а также случая, когда сила действует под углом θ относительно поверхности.
Представление давления : На этом изображении показаны графические представления и соответствующие математические выражения для случая, когда сила действует перпендикулярно поверхности контакта, а также случая, когда сила действует под углом θ относительно поверхности.
Давление как функция площади поверхности
Поскольку давление зависит только от силы, действующей перпендикулярно поверхности, к которой оно прикладывается, только составляющая силы, перпендикулярная поверхности, способствует давлению, оказываемому этой силой на эту поверхность.Давление может быть увеличено либо за счет увеличения силы, либо за счет уменьшения площади, либо наоборот, может быть уменьшено либо за счет уменьшения силы, либо за счет увеличения площади. иллюстрирует эту концепцию. Прямоугольный блок массой 1000 Н сначала кладут горизонтально. Он имеет площадь контакта (с поверхностью, на которую он опирается) 0,1 м 2 , таким образом оказывая давление в 1000 Па на эту поверхность. Тот же самый блок в другой конфигурации (также на Рисунке 2), в котором блок расположен вертикально, имеет площадь контакта с поверхностью, на которой он опирается, равной 0.01 м 2 , создавая таким образом давление в 10 000 Па, что в 10 раз больше, чем в первой конфигурации из-за уменьшения площади поверхности в 10 раз.
Давление как функция площади поверхности : Давление может быть увеличено либо путем увеличения силы, либо путем уменьшения площади, либо, наоборот, может быть уменьшено путем уменьшения силы или увеличения площади.
Хорошей иллюстрацией этого является причина, по которой острый нож гораздо более эффективен для резки, чем тупой.Та же сила, приложенная острым ножом с меньшей площадью контакта, будет оказывать гораздо большее давление, чем тупой нож, имеющий значительно большую площадь контакта. Точно так же человек, стоящий на одной ноге на батуте, вызывает большее смещение батута, чем тот же человек, стоящий на том же батуте двумя ногами, — не потому, что человек прикладывает большую силу, стоя на одной ноге, а потому, что область на батуте эта сила уменьшается, тем самым увеличивая давление на батуте.В качестве альтернативы, объект, имеющий вес больше, чем другой объект той же размерности и площади контакта с данной поверхностью, будет оказывать большее давление на эту поверхность из-за увеличения силы. Наконец, при рассмотрении данной силы постоянной величины, действующей на постоянную площадь данной поверхности, давление, оказываемое этой силой на эту поверхность, будет тем больше, чем больше угол этой силы, когда она действует на поверхность, достигая максимума, когда эта сила действует перпендикулярно поверхности.
Жидкости и газы: жидкости
Точно так же, как твердое тело оказывает давление на поверхность, с которой оно находится в контакте, жидкости и газы также оказывают давление на поверхности и объекты, с которыми они контактируют. Давление, оказываемое идеальным газом на закрытый контейнер, в котором он находится, лучше всего анализировать на молекулярном уровне. Молекулы газа в газовом баллоне беспорядочно перемещаются по объему баллона, оказывая силу на стенки баллона при столкновении.Определение общей средней силы всех столкновений молекул газа, заключенных в контейнере, за единицу времени, позволяет правильно измерить эффективную силу молекул газа на стенках контейнера. Учитывая, что контейнер действует как ограничивающая поверхность для этой результирующей силы, молекулы газа оказывают давление на контейнер. Для такого идеального газа, заключенного в жесткий контейнер, давление, оказываемое молекулами газа, может быть рассчитано с использованием закона идеального газа:
[латекс] \ text {p} = \ frac {\ text {nRT}} {\ text {V}} [/ latex]
где n — количество молекул газа, R — идеальная газовая постоянная (R = 8.314 Дж моль -1 K -1 ), T — температура газа, V — объем емкости.
Давление, оказываемое газом, можно увеличить за счет: увеличения числа столкновений молекул газа в единицу времени за счет увеличения числа молекул газа; увеличение кинетической энергии газа за счет повышения температуры; или уменьшение объема контейнера. предлагает представление закона идеального газа, а также влияние изменения параметров уравнения на давление газа.Другой распространенный тип давления — это давление статической жидкости или гидростатическое давление. С гидростатическим давлением легче всего справиться, рассматривая жидкость как непрерывное распределение вещества, и его можно рассматривать как меру энергии на единицу объема или плотности энергии. Мы обсудим гидростатическое давление в других разделах.
Давление идеального газа : Это изображение представляет закон идеального газа, а также влияние изменения параметров уравнения на давление газа.
Изменение давления с глубиной
Давление в статических жидкостях зависит от свойств жидкости, ускорения свободного падения и глубины внутри жидкости.
Цели обучения
Определите факторы, определяющие давление, оказываемое статическими жидкостями и газами
Основные выводы
Ключевые моменты
Ключевые термины
Давление определяется в простейших терминах как сила на единицу площади. Однако, имея дело с давлением, оказываемым газами и жидкостями, удобнее всего рассматривать давление как меру энергии на единицу объема посредством определения работы (W = F · d). Вывод давления как меры энергии на единицу объема из определения силы на единицу площади приведен в.Поскольку для газов и жидкостей сила, действующая на систему, влияющая на давление, действует не на определенную точку или конкретную поверхность, а скорее как распределение силы, анализ давления как меры энергии на единицу объема более уместен. Для жидкостей и газов в состоянии покоя давление жидкости или газа в любой точке среды называется гидростатическим давлением. В любой такой точке среды давление одинаково во всех направлениях, как если бы давление не было одинаковым во всех направлениях, жидкость, будь то газ или жидкость, не была бы статической.Обратите внимание, что следующее обсуждение и выражения относятся только к несжимаемой жидкости в статическом равновесии.
Энергия на единицу объема : Это уравнение представляет собой вывод давления как меры энергии на единицу объема из его определения как силы на единицу площади.
Давление, оказываемое статической жидкостью, зависит только от глубины, плотности жидкости и ускорения свободного падения. дает выражение для давления как функции глубины в несжимаемой статической жидкости, а также вывод этого уравнения из определения давления как меры энергии на единицу объема (ρ — плотность газа, g — ускорение из-за силы тяжести, а h — глубина внутри жидкости).Для любой жидкости с постоянной плотностью давление увеличивается с увеличением глубины. Например, человек под водой на глубине h 1 будет испытывать вдвое меньшее давление, чем человек под водой на глубине h 2 = 2h 1 . Для многих жидкостей плотность можно считать почти постоянной по всему объему жидкости и практически для всех практических применений, то же самое может быть и ускорение свободного падения (g = 9,81 м / с 2 ). В результате давление в жидкости, следовательно, является функцией только глубины, причем давление увеличивается линейно по мере увеличения глубины.В практических приложениях, связанных с расчетом давления как функции глубины, важно различать, требуется ли абсолютное или относительное давление в жидкости. Уравнение 2 само по себе дает давление, оказываемое жидкостью, относительно атмосферного давления, однако, если требуется абсолютное давление, атмосферное давление должно быть добавлено к давлению, оказываемому одной только жидкостью.
Давление как энергия на единицу объема : Это уравнение дает выражение для давления как функции глубины в несжимаемой статической жидкости, а также вывод этого уравнения из определения давления как меры энергии на единицу объема ( ρ — плотность газа, g — ускорение свободного падения, h — глубина жидкости).
При анализе давления в газах необходимо использовать несколько иной подход, поскольку по природе газов сила, влияющая на давление, возникает из среднего числа молекул газа, занимающих определенную точку в газе в единицу времени. Таким образом, сила, влияющая на давление газа в среде, не является непрерывным распределением, как для жидкостей, и для определения давления, оказываемого газом на определенной глубине (или высоте) внутри газа ( p 0 — давление при h = 0, M — масса отдельной молекулы газа, g — ускорение свободного падения, k — постоянная Больцмана, T — температура газа, h — высота или глубина в газе).Уравнение 3 предполагает, что газ несжимаемый и что давление является гидростатическим.
Давление в газе : Сила, влияющая на давление газа в среде, не является непрерывным распределением, как для жидкостей, и барометрическое уравнение, приведенное на этом рисунке, должно использоваться для определения давления, оказываемого газом при определенном глубина (или высота) внутри газа (p0 — давление при h = 0, M — масса отдельной молекулы газа, g — ускорение свободного падения, k — постоянная Больцмана, T — температура газа , h — высота или глубина внутри газа)
Статическое равновесие
Любая область или точка, или любой статический объект в статической жидкости находится в статическом равновесии, где все силы и моменты равны нулю.
Цели обучения
Определить необходимые условия для покоя жидкости
Основные выводы
Ключевые моменты
Ключевые термины
Статическое равновесие — это особое состояние физической системы. Он качественно описывается покоящимся объектом и суммой всех сил, при этом сумма всех крутящих моментов, действующих на этот объект, равна нулю. Статические объекты находятся в статическом равновесии, при этом результирующая сила и чистый крутящий момент, действующие на этот объект, равны нулю; в противном случае у этого объекта был бы движущий механизм, чтобы он мог перемещаться в пространстве.Анализ и изучение объектов в статическом равновесии, а также сил и моментов, действующих на них, называется статикой — это подраздел механики. Статика особенно важна при проектировании статических и несущих конструкций. Что касается жидкости, статическое равновесие касается сил, действующих на статический объект в жидкой среде.
Жидкости
Для покоящейся жидкости условия статического равновесия должны выполняться в любой точке текучей среды. Следовательно, сумма сил и моментов в любой точке статической жидкости или газа должна быть равна нулю.Точно так же сумма сил и моментов покоящегося объекта в статической текучей среде также должна быть равна нулю. При рассмотрении неподвижного объекта в жидкой среде в состоянии покоя необходимо проанализировать силы, действующие в любой момент времени и в любой точке пространства внутри среды. Для неподвижного объекта в статической жидкости нет крутящих моментов, действующих на объект, поэтому сумма крутящих моментов для такой системы немедленно равна нулю; это не должно касаться анализа, поскольку условие равновесия крутящего момента выполняется.
Плотность
В любой точке пространства внутри статической жидкости сумма действующих сил должна быть равна нулю; в противном случае условие статического равновесия не было бы выполнено. При анализе такой простой системы рассмотрим прямоугольную область внутри текучей среды с плотностью ρ L (такой же, как у текучей среды), шириной w, длиной l и высотой h, как показано на. Затем силы, действующие на эта область в среде учитывается. Во-первых, в этой области действует сила тяжести, действующая вниз (ее вес), равная его плотности объекта, умноженному на его объем, умноженному на ускорение свободного падения.Нисходящая сила, действующая на эту область из-за жидкости над областью, равна давлению, умноженному на площадь контакта. Точно так же на эту область действует направленная вверх сила из-за жидкости под областью, равная давлению, умноженному на площадь контакта. Для достижения статического равновесия сумма этих сил должна быть равна нулю, как показано на. Таким образом, для любой области внутри текучей среды, чтобы достичь статического равновесия, давление текучей среды ниже этой области должно быть больше, чем давление от жидкость выше по весу региона.Эта сила, которая противодействует весу области или объекта в статической жидкости, называется выталкивающей силой (или плавучестью).
Статическое равновесие области внутри жидкости : На этом рисунке показаны уравнения статического равновесия области внутри жидкости.
Область внутри статической жидкости : Этот рисунок представляет собой диаграмму свободного тела области внутри статической жидкости.
В случае объекта, находящегося в стационарном равновесии в статической жидкости, сумма сил, действующих на этот объект, должна быть равна нулю.Как обсуждалось ранее, существуют две действующие вниз силы, одна из которых представляет собой вес объекта, а другая — силу, оказываемую давлением жидкости над объектом. В то же время существует восходящая сила, создаваемая давлением жидкости под объектом, которая включает в себя выталкивающую силу. показывает, как расчет сил, действующих на неподвижный объект в статической текучей среде, изменился бы по сравнению с представленными в, если бы объект, имеющий плотность ρ S , отличную от плотности текучей среды, окружен текучей средой.Появление выталкивающей силы в статических жидкостях связано с тем, что давление внутри жидкости изменяется с изменением глубины. Представленный выше анализ может быть распространен на гораздо более сложные системы, включающие сложные объекты и различные материалы.
Принцип Паскаля
ПринципПаскаля гласит, что давление передается и не уменьшается в замкнутой статической жидкости.
Цели обучения
Применение принципа Паскаля для описания поведения давления в статических жидкостях
Основные выводы
Ключевые моменты
Ключевые термины
Принцип Паскаля
Принцип Паскаля (или Закон Паскаля) применяется к статическим жидкостям и использует зависимость давления от высоты в статических жидкостях. Названный в честь французского математика Блеза Паскаля, установившего эту важную взаимосвязь, принцип Паскаля можно использовать для использования давления статической жидкости в качестве меры энергии на единицу объема для выполнения работы в таких приложениях, как гидравлические прессы.В качественном отношении принцип Паскаля утверждает, что давление в замкнутой статической жидкости передается в неизменном виде. Количественно закон Паскаля выводится из выражения для определения давления на заданной высоте (или глубине) внутри жидкости и определяется принципом Паскаля:
Давление и принцип Паскаля : Краткое введение в давление и принцип Паскаля, включая гидравлику.
[латекс] \ text {p} _2 = \ text {p} _1 + \ Delta \ text {p} [/ latex], [latex] \ Delta \ text {p} = \ rho \ text {g} \ Delta \ text {h} [/ latex]
, где p 1 — внешнее приложенное давление, ρ — плотность жидкости, Δh — разница в высоте неподвижной жидкости, а g — ускорение свободного падения.Закон Паскаля явно определяет разницу давлений между двумя разными высотами (или глубинами) внутри статической жидкости. Поскольку, согласно закону Паскаля, изменение давления линейно пропорционально изменению высоты внутри несжимаемой статической жидкости постоянной плотности, удвоение высоты между двумя точками отсчета приведет к удвоению изменения давления, в то же время уменьшив вдвое высоту между двумя точками. две точки будут наполовину меньше изменения давления.
Закрытые статические жидкости
Хотя принцип Паскаля применим к любой статической жидкости, он наиболее полезен с точки зрения приложений при рассмотрении систем, включающих конфигурации закрытых колонн с жесткими стенками, содержащих гомогенные жидкости постоянной плотности.Используя тот факт, что давление в замкнутой статической жидкости передается в неизменном виде, например, в системах этого типа, статические жидкости можно использовать для преобразования небольшого количества силы в большое количество силы для многих приложений, таких как гидравлические прессы.
В качестве примера, ссылаясь на, к бутылке, наполненной статической жидкостью постоянной плотности ρ, на носике с площадью поперечного сечения 5 см прикладывается направленная вниз сила 10 Н, в результате чего прикладываемое давление составляет 2 Н. / см 2 .Площадь поперечного сечения бутылки изменяется с высотой, так что на дне бутылки площадь поперечного сечения составляет 500 см 2 . В результате закона Паскаля изменение давления (давление, приложенное к статической жидкости) передается в статической жидкости в неизменном виде, так что приложенное давление также составляет 2 Н / м 2 на дне бутылки. Кроме того, гидростатическое давление из-за разницы в высоте жидкости определяется уравнением 1 и дает общее давление на нижней поверхности бутылки.Поскольку площадь поперечного сечения на дне бутылки в 100 раз больше, чем наверху, сила, влияющая на давление на дне бутылки, составляет 1000 Н плюс сила, создаваемая весом статической жидкости в бутылке. Этот пример показывает, как с помощью принципа Паскаля сила, оказываемая статической жидкостью в замкнутой системе, может быть умножена путем изменения высоты и площади поверхности контакта.
Давление, прикладываемое к гидростатической жидкости : к баллону, наполненному статической жидкостью постоянной плотности ρ на носик с площадью поперечного сечения 5 см2, прикладывают направленную вниз силу 10 Н, создавая приложенное давление 2 Н / см2.
Давление, передаваемое по всей жидкости
Как указано в Принципе Паскаля, давление, приложенное к статической жидкости в закрытом контейнере, передается по всей жидкости. Воспользовавшись этим явлением, гидравлические прессы могут оказывать большое количество силы, требуя гораздо меньшего входного усилия. Это дает два различных типа конфигураций гидравлического пресса: в первом отсутствует разница в высоте статической жидкости, а во втором — разница в высоте Δh статической жидкости.В первой конфигурации сила F 1 прикладывается к статической жидкости с плотностью ρ через площадь поверхности контакта A 1 , создавая входное давление P 2 . На другой стороне конфигурации пресса жидкость оказывает выходное давление P 1 через площадь контакта A 2 , где A 2 > A 1 . Согласно принципу Паскаля, P 1 = P 2 , что дает силу, создаваемую статической жидкостью F 2 , где F 2 > F 1 .В зависимости от приложенного давления и геометрии гидравлического пресса величина F 2 может быть изменена. Во второй конфигурации геометрия системы такая же, за исключением того, что высота текучей среды на выходном конце на Δh меньше высоты текучей среды на входном конце. Разница в высоте текучей среды между входным и выходным концами способствует общей силе, оказываемой текучей средой. Для гидравлического пресса коэффициент увеличения силы — это отношение площадей выходного контакта к входному.
Диаграммы гидравлического пресса : Два различных типа конфигураций гидравлического пресса, в первом отсутствует разница в высоте статической жидкости, а во втором — разница в высоте Δh статической жидкости.
Манометрическое давление и атмосферное давление
Давление часто измеряется как манометрическое давление, которое определяется как абсолютное давление за вычетом атмосферного давления.
Цели обучения
Объясните взаимосвязь между абсолютным давлением, манометрическим давлением и атмосферным давлением
Основные выводы
Ключевые моменты
Ключевые термины
Атмосферное давление
Следует проводить важное различие в отношении типа величины давления, используемой при измерениях и расчетах давления. Атмосферное давление — это величина давления в системе, создаваемого атмосферой, например, давление, оказываемое молекулами воздуха (статическая жидкость) на поверхность земли на заданной высоте. В большинстве измерений и расчетов атмосферное давление считается постоянным и составляет 1 атм или 101,325 Па, что является атмосферным давлением при стандартных условиях на уровне моря.
Атмосферное давление возникает из-за силы молекул в атмосфере и представляет собой случай гидростатического давления. В зависимости от высоты по отношению к уровню моря фактическое атмосферное давление будет меньше на больших высотах и больше на более низких высотах, поскольку вес молекул воздуха в непосредственной атмосфере изменяется, тем самым изменяя эффективное атмосферное давление. Атмосферное давление является мерой абсолютного давления и может зависеть от температуры и состава воздуха в атмосфере, но, как правило, может быть точно приближено к стандартному атмосферному давлению в 101 325 Па.В большей части земной атмосферы давление меняется с высотой в зависимости от. В этом уравнении p 0 — давление на уровне моря (101,325 Па), g — ускорение свободного падения, M — масса отдельной молекулы воздуха, R — универсальная газовая постоянная, T 0 — стандартная температура на уровне моря, а h — высота над уровнем моря.
Давление и высота : Атмосферное давление зависит от высоты или высоты.
Манометрическое давление
Для большинства приложений, особенно связанных с измерением давления, в качестве единицы измерения более практично использовать манометрическое давление, чем абсолютное давление.Манометрическое давление — это измерение относительного давления, которое измеряет давление относительно атмосферного давления и определяется как абсолютное давление за вычетом атмосферного давления. Большинство оборудования для измерения давления дает давление в системе как манометрическое, а не абсолютное давление. Например, давление в шинах и артериальное давление условно являются манометрическими давлениями, в то время как атмосферное давление, давление глубокого вакуума и давление высотомера должны быть абсолютными.
Для большинства рабочих жидкостей, где жидкость находится в замкнутой системе, преобладает измерение манометрического давления.Приборы для измерения давления, подключенные к системе, будут показывать значения давления относительно текущего атмосферного давления. Ситуация меняется при измерении экстремальных вакуумных давлений; вместо этого обычно используется абсолютное давление.
Чтобы найти абсолютное давление в системе, необходимо добавить атмосферное давление к манометрическому давлению. Хотя манометрическое давление очень полезно при практических измерениях давления, для большинства расчетов, связанных с давлением, таких как закон идеального газа, требуются значения давления в терминах абсолютного давления и, следовательно, требуется преобразование манометрического давления в абсолютное давление.
Измерения: избыточное давление и барометр
Барометры — это устройства, используемые для косвенного измерения атмосферного и манометрического давления с помощью гидростатических жидкостей.
Цели обучения
Сравнить конструкцию и работу анероидных и гидростатических барометров
Основные выводы
Ключевые моменты
Ключевые термины
Манометрическое давление
На практике давление чаще всего измеряется как манометрическое давление. Манометрическое давление — это давление в системе выше атмосферного. Поскольку атмосферное давление в основном постоянно с небольшими колебаниями вблизи уровня моря, где проводится большинство практических измерений давления, предполагается, что оно составляет приблизительно 101 325 Па.Современные устройства для измерения давления иногда включают механизмы для учета изменений атмосферного давления из-за перепада высот. Манометрическое давление намного удобнее, чем абсолютное давление для практических измерений, и широко используется в качестве установленной меры давления. Однако важно определить, нужно ли использовать для расчетов абсолютное (манометрическое плюс атмосферное) давление, как это часто бывает в большинстве расчетов, например, связанных с законом идеального газа.Точные измерения давления проводились с середины 1600-х годов, когда был изобретен традиционный барометр. Барометры — это устройства, которые используются для измерения давления и первоначально использовались для измерения атмосферного давления.
Гидростатические барометры
Ранние барометры использовались для измерения атмосферного давления с помощью гидростатических жидкостей. Барометры на гидростатической основе состоят из столбчатых устройств, обычно сделанных из стекла и заполненных статической жидкостью постоянной плотности.Столбчатая секция герметична, удерживает вакуум и частично заполнена жидкостью, в то время как базовая секция открыта для атмосферы и образует границу с окружающей средой. По мере изменения атмосферного давления давление, оказываемое атмосферой на резервуар с текучей средой, открытое для атмосферы у основания, изменяется, увеличиваясь при увеличении атмосферного давления и снижаясь при понижении атмосферного давления. Это изменение давления вызывает изменение высоты жидкости в столбчатой структуре, увеличиваясь по высоте, когда атмосфера оказывает большее давление на жидкость в основании резервуара, и уменьшается, когда атмосфера оказывает более низкое давление на жидкость в основании резервуара.Высота жидкости внутри стеклянной колонки дает измерение атмосферного давления. Давление, определяемое гидростатическими барометрами, часто измеряется путем определения высоты жидкости в столбике барометра, таким образом, торр как единица давления, но может использоваться для определения давления в единицах СИ. В гидростатических барометрах в качестве статической жидкости чаще всего используется вода или ртуть. Хотя использование воды гораздо менее опасно, чем ртуть, ртуть часто является лучшим выбором для изготовления точных гидростатических барометров.Плотность ртути намного выше, чем у воды, что обеспечивает более высокую точность измерений и возможность изготовления более компактных гидростатических барометров. Теоретически гидростатический барометр может быть помещен в замкнутую систему для измерения абсолютного давления и манометрического давления системы путем вычитания атмосферного давления.
Барометр-анероид
Другой тип барометра — это барометр-анероид, который состоит из небольшой гибкой герметичной металлической коробки, называемой ячейкой-анероидом.Ячейка-анероид изготовлена из бериллиево-медного сплава и частично вакуумирована. Жесткая пружина предохраняет анероидную ячейку от разрушения. Небольшие изменения внешнего давления воздуха вызывают расширение или сжатие ячейки. Это расширение и сжатие усиливается механическими механизмами для измерения давления. Такие устройства измерения давления более практичны, чем гидростатические барометры, для измерения давления в системе. Многие современные устройства для измерения давления предварительно спроектированы для измерения манометрического давления.Хотя барометр-анероид является основным механизмом, лежащим в основе многих современных устройств для измерения давления, давление также можно измерить с помощью более совершенных измерительных механизмов.
Барометр с гидростатической колонкой : концепция определения давления с использованием высоты жидкости в барометре с гидростатической колонкой
Изменение давления с высотой : Плотность жидкости равна p, g — ускорение свободного падения, а h — высота жидкости в столбике барометра.
Давление в теле
Давление играет важную роль в ряде критических функций организма, включая дыхание и кровообращение.
Цели обучения
Объясните роль давления в системе кровообращения и дыхания
Основные выводы
Ключевые моменты
Ключевые термины
Роль давления в системе кровообращения
Давление играет важную роль в различных критических системах организма, необходимых для выживания. Одной из таких критических систем организма, функционирование которой зависит от давления, является система кровообращения, которая является примером замкнутой системы жидкости под давлением. Система кровообращения отвечает за транспортировку кислорода и основных питательных веществ ко всем органам в организме, а также за удаление отходов из этих органов.Кровь можно рассматривать как вязкую жидкость, содержащуюся в системе кровообращения, которая перемещается по этой замкнутой системе в результате перепадов давления и давления в системе кровообращения.
Поскольку объем крови в кровеносной системе ограничен венами, артериями и капиллярами, внутри этой замкнутой системы возникает давление. Кроме того, из-за сложной системы вен, артерий и капилляров различного диаметра, а также клапанов и сердца, действующих как непрерывный насос, в системе кровообращения возникают перепады давления, что приводит к возможности циркуляции крови по системе кровообращения. таким образом выполняя основные функции тела для выживания.
Давление в системе кровообращения называется кровяным давлением и является основным и важным показателем жизненно важных функций, который можно использовать для диагностики или обозначения ряда заболеваний. Артериальное давление варьируется по всему телу, а также от одного человека к другому и зависит от ряда факторов, таких как частота сердечных сокращений, объем крови, сопротивление кровеносной системы (вены, артерии и капилляры) и вязкость крови. Любые медицинские условия, влияющие на любой из этих факторов, будут влиять на артериальное давление и общее состояние системы кровообращения.
Аппроксимация среднего артериального давления : На практике среднее артериальное давление (САД) может быть приблизительно определено на основе легко доступных измерений артериального давления.
Среднее артериальное давление (САД) — это среднее давление в течение сердечного цикла, которое определяется, где СО — сердечный выброс, УВО — системное сосудистое сопротивление, а ЦВД — центральное венозное давление (ЦВД). На практике среднее артериальное давление (САД) может быть приблизительно определено из легко доступных измерений артериального давления в, где P sys — измеренное систолическое давление, а P dias — измеренное диастолическое давление.Одним из наиболее распространенных и опасных состояний системы кровообращения является частичная закупорка кровеносных сосудов из-за ряда факторов, таких как образование бляшек из-за высокого холестерина, что приводит к уменьшению эффективного диаметра поперечного сечения кровеносных сосудов и соответствующему уменьшению скорость кровотока и, следовательно, повышение артериального давления для восстановления нормального кровотока в соответствии с законом Пуазейля.
Уравнение для среднего артериального давления : Среднее артериальное давление (САД) — это среднее давление в течение сердечного цикла, которое определяется этим уравнением, где СО — сердечный выброс, УВО — системное сосудистое сопротивление, а ЦВД — центральное венозное давление. давление (ЦВД).
Роль давления в дыхательной системе
Давление также играет важную роль в дыхательной системе, поскольку оно отвечает за механизм дыхания. Разница в давлении между легкими и атмосферой создает возможность попадания воздуха в легкие, что приводит к вдыханию. Механизм, приводящий к вдоху, происходит из-за опускания диафрагмы, что увеличивает объем грудной полости, окружающей легкие, тем самым снижая ее давление, как определено законом идеального газа.Снижение давления в грудной полости, которая обычно имеет отрицательное манометрическое давление, таким образом поддерживая легкие раздутыми, втягивает воздух в легкие, раздувая альвеолы и приводя к транспорту кислорода, необходимому для дыхания. Когда диафрагма восстанавливается и движется вверх, давление в грудной полости увеличивается, что приводит к выдоху. Цикл повторяется, приводя к дыханию, которое, как уже говорилось, механически обусловлено изменениями давления. Без давления в теле и соответствующего потенциала для динамических процессов в организме такие важные функции, как кровообращение и дыхание, были бы невозможны.
Что такое атмосферное давление? Приведите пример
Атмосферное давление — это давление, оказываемое атмосферным воздухом в единице площади на поверхности земли.
Атмосферное давление , также известное как барометрическое давление (после барометра), это давление в пределах атмосферы Земли. Стандартная атмосфера (обозначение: атм) — это единица давления , определяемая как 101,325 Па (1,013.25 гПа; 1013,25 бар), что эквивалентно 760 мм рт. Ст., 29,9212 дюймов рт. Ст. Или 14,696 фунтов на кв. Дюйм.
Стандартное или почти среднее атмосферное давление на уровне моря на Земле составляет 1013,25 мбар или около 14,7 фунта на квадратный дюйм. Манометрическое давление в автомобильных шинах чуть более чем вдвое больше. Это давление называется атмосферным давлением или давлением воздуха. Это сила, действующая на поверхность со стороны воздуха над ней, когда гравитация притягивает ее к Земле. Атмосферное давление обычно измеряется барометром.Метеорологи описывают атмосферное давление по тому, насколько высоко поднимается ртуть.
Давление воздуха создается за счет веса молекул воздуха выше. Это давление заставляет молекулы воздуха на поверхности Земли быть более плотными, чем молекулы, находящиеся высоко в атмосфере. При нажатии на колбу воздух присутствует в трубке, и колба улетучивается в виде пузырьков. Однако на поверхности жидкости есть атмосферное давление. Когда мы отпускаем лампочку, вода перемещается внутри трубки.
Причина, по которой мы не можем этого чувствовать, заключается в том, что воздух внутри нашего тела (например, в наших легких и желудке) оказывает такое же давление наружу, поэтому нет разницы в давлении и нам не нужно прилагать никаких усилий. Когда воздух всасывается из соломинки для питья, давление воздуха внутри уменьшается, а атмосферное давление снаружи заставляет жидкость проходить внутрь соломинки. Лыжи имеют большую площадь, чтобы снизить давление на снег. Как жидкость, воздух обтекает вас и пытается раздавить вас.К счастью, как правило, давление внутри вашего тела, давящее наружу, такое же, как давление воздуха снаружи вашего тела, толкающее внутрь. Обычно они нейтрализуются, а это означает, что на вас нет общей силы и вас не раздавят.
Изменения атмосферного давления, сопровождающие штормы и изменения погодных условий, действительно влияют на наш организм, и многие люди более чувствительны к этим эффектам, чем другие.
Различные типы давления различаются только эталонным давлением.
Читать все
5 способов продемонстрировать давление воздуха у детей
Примечание. Родители всегда должны присутствовать — как физически, так и умственно — когда дети проводят дома какой-либо научный эксперимент.Даже самые простые эксперименты могут привести к неприятностям, если они будут выполнены неправильно.
Обычное давление окружающего нас воздуха составляет 14,7 фунта на квадратный дюйм, но давление может измениться, когда дует ветер или какой-либо объект, например автомобиль или самолет, ускоряется.
Следует помнить один важный принцип: там, где давление воздуха выше, будет более сильная сила или толчок к объекту. Также полезно знать, что когда частица воздуха ускоряется, она на самом деле меньше «толкает».Представьте, что быстро движущиеся частицы воздуха так торопятся, что не успевают применить силу. Этот принцип используется в крыльях самолетов, чтобы заставить их летать. Когда самолет движется по взлетно-посадочной полосе, воздух над крылом ускоряется еще больше, что снижает давление, так что воздух под крылом может подтолкнуть самолет вверх. Также для вас: Обучение на дому для студентов инженерных специальностей
Хотите узнать, работают ли эти принципы на самом деле? Большой! Попробуйте один или несколько из следующих экспериментов:
Уловка с водяным стеклом. Наполните чашку на треть водой. Закройте рот учетной карточкой. Удерживая карту на месте, поднесите чашку к раковине и переверните ее вверх дном. Уберите руку снизу. Вуаля! Поскольку вода внутри чашки легче, чем воздух снаружи, карта удерживается на месте за счет силы около 15 фунтов силы, выталкивающей вверх, в то время как сила толчка воды вниз составляет всего около фунта силы.
Фонтанная бутылка. Наполните 2-литровую бутылку содовой водой наполовину.Возьмите длинную соломинку и вставьте ее в рот. Оберните соломинку комком глины, чтобы скрепить ее. Сильно подуйте на соломинку — затем отойдите. Ваш обдув увеличивает давление воздуха внутри закрытой бутылки. Это более высокое давление толкает воду и заставляет ее подниматься и выталкивать соломинку.
Воронка для пинг-понга. Поместите мяч для настольного тенниса в широкую часть воронки и сильно дуньте в узкий конец. Почему не выскакивает мяч? Когда вы дуете в воронку, воздух движется быстрее и понижает давление воздуха под мячом.Поскольку давление воздуха над мячом выше, чем под ним, мяч толкается в воронку независимо от того, как сильно вы дунете или в каком направлении вы направите воронку.
Ставка на миллион долларов. Возьмите пустую бутылку из-под воды или содовой и поставьте ее на стол горизонтально. Скатайте бумажное полотенце в маленький шарик размером примерно в половину отверстия. Скажите другу, что вы заплатите 1 миллион долларов, если он или она сумеют надуть мяч в бутылку. Не беспокойтесь о потере денег, потому что это невозможно.Независимо от того, как сильно кто-то дует, чтобы втянуть больше воздуха в бутылку, для него нет места, поэтому он вытечет наружу, отталкивая бумажный шарик.
Воздушные шары для поцелуев. Надуйте два воздушных шара и прикрепите к каждому кусок веревки. Возьмите по одному воздушному шарику за шнур в каждую руку и расположите два шарика так, чтобы они находились на уровне вашего носа и на расстоянии 6 дюймов друг от друга. Сильно подуйте в пространство между воздушными шарами. Это снижает давление воздуха. Давление окружающего воздуха теперь выше, и он будет толкать воздушные шары вместе.
[Адаптировано из «Десяти лучших экспериментов с давлением воздуха, чтобы ввести детей в заблуждение с помощью вещей из дома» Авроры Липпер, для Машиностроение , январь 2008 г.] Подробнее: Как наставлять молодых инженеров Практическое обучение и совместное обучение окупаются Инженерное образование, семейный стиль
.