Урок по изучению атмосферного давления может иметь много различных сценариев. Но при выборе любого из них успех возможен только в случае использования богатых возможностей этой темы из-за большого выбора демонстрационных опытов.
Большинство опытов по обнаружению атмосферного давления не требует специального оборудования. Стакан, бутылка, пипетка, шприц и многие другие обиходные предметы могут быть использованы для выполнения демонстрационных опытов на этом уроке.
Обозначим несколько вариантов построения урока. Первым можно назвать проблемный вариант. Демонстрационные опыты выполняются учителем или заранее подготовившимися учащимися для постановки проблемы перед всеми учащимися: почему так происходит? Далее идет коллективное обсуждение возможных объяснений и формулируется общий вывод.
Второй вариант — выступления учащихся с рассказами об основных этапах истории открытия атмосферного давления и с демонстрациями обнаруженных явлений.
Третий вариант — дискуссионный. Этот вариант учитывается в экспериментальном задании 18.1. Задание можно выполнить с подготовкой двух групп учащихся — сторонников Аристотеля и сторонников Торричелли, организовав диспут между сторонниками двух различных взглядов на проблему существования пустоты и атмосферного давления. При подготовке диспута можно сформулировать его участникам такие условия.
Представьте себе, что машиной времени вы перенесены в эпоху Аристотеля, владеете греческим языком и современными знаниями по физике. Но приборы и инструменты вы можете взять с собой лишь такие, какими располагаете в повседневной жизни. Ваша задача — открыть глаза Аристотелю на факт существования атмосферного давления, используя логические доводы и эксперименты. Имейте в виду, что Аристотель, наверное, приведет следующие серьезные доводы против вашего мнения:
1) Как любая часть воды не тонет в воде, теряя свой вес, так и любая часть воздуха в воздухе теряет свой вес. Если же любая часть воздуха теряет свой вес, то и весь воздух не оказывает давления.
2) Ты утверждаешь, что существует атмосферное давление, равное давлению столба воды высотой 10 м, и ты способен его выдержать. Площадь твоей спины не меньше 0,2 м2, сила атмосферного давления примерно равна:
F = pS = ρgHS ≈ 1000 · 10 · 10 · 0,2 Н = 20 000 Н.
Это вес тела массой 2 т. Ты удержишь на своей спине такое тело?
В дискуссии должны принять участие все учащиеся и решить, кто же был прав — Аристотель или Торричелли.
Пример сценария такого диспута и перечень некоторых опытов с возможными вариантами их объяснений по Аристотелю и Торричелли даны в главе 1 пункте.
Задача 18.1. Решение. Если принять площадь поверхности 1 м2, то сила атмосферного давления будет примерно равной:
F = pS = 100 000 Па · 1 м2 = 100 000 Н.
Это вес тела массой 10 т.
Задача 18.2. Решение. Плотность атмосферного воздуха на уровне моря 1,2 кг/м3, атмосферное давление 100 000 Па. Если бы плотность воздуха не изменялась с высотой, то атмосферное давление у поверхности Земли было бы равно p = ρgh, где h — высота однородной атмосферы. Вычислим эту высоту:
h= p ρg = 100000 1,2⋅9,8 м≈8500 м≈8,5 км .
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 18.2. Этот эксперимент легко выполнить, если в вашей местности есть холмы или горы. Для проведения эксперимента нужно взять барометр-анероид и снять его показания сначала в одной из наиболее низко расположенных точек города, затем в одной из наиболее высоко расположенных точек.
Еще проще эта задача решается, когда есть возможность использовать лифт в многоэтажном доме. При подготовке этого эксперимента нужно знать, что вблизи уровня моря атмосферное давление при подъеме вверх на 100 м понижается примерно на 12 гПа или на 9 мм рт. ст. Так как бытовой барометр позволяет уверенно заметить изменения давления 2 гПа или 2 мм рт. ст., то для обнаружения зависимости атмосферного давления от высоты необходимо ее изменение не менее чем на 20 м. В девятиэтажном доме опыт проходит вполне успешно. По найденной разности показаний барометра можно оценить разность высот расположения двух мест, в которых проводились измерения.
Вариант выполнения задания 18.3 дан в главе 1 пункте 5.
| 
