А. В. Перышкина для 7 класса, написанного по программе курса физики для 7-9 классов 9-летней (базовой) школы. Практичес­кие задания (решения задач) адаптированы на сборник задач

Решение задач. №№ 561,565, 566,573 III. Опыт с магдебургскими полушариями
Если позволяют возможности, можно продемонстрировать класси­ческий опыт с магденбургскими полушариями. Домашнее задание
§42; вопросы к параграфу; задачи №№ 569,574; экспериментальное задание — стр. 104.
Дополнительный материал
Еше древней цивилизации были известны всасывающие насосы. С их помо­щью можно было поднять воду на значительную высоту, т.к. вода послушно сле­довала за поршнем такого насоса.
Древние философы задумывались о причинах этого и пришли к следующему заключению: вода следует за поршнем потому, что природа боится пустоты, по­этому-то между поршнем и водой не остается свободного пространства.
Рассказывают, что одни мастер построил для садов герцога Тосканского во Флоренции всасывающий насос, поршень которого должен был затягивать воду на высоту более 10л<. Но как ни старались засосать этим насосом воду, ничего не получалось. На 10л« (34 фута) вода поднималась за поршнем, а дальше поршень отходил от воды, и образовывалась та самая пустота, которой природа боится.
Когда с просьбой объяснить причину неудачи обратились к престарелому Га­лилею, он пошутил, что, вероятно, природа перестает бояться пустоты на высо­те более 34 футов, и предложил своим ученикам — Торричелли и Вивиани разо­браться в этом странном явлении.
Имя Е.Торричелли (1608-1647) навсегда вошло в историю физики как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и сконс­труировавшего первый барометр.
Магдебургские полушария
В 1654 году, спустя 11 лет после открытия Торричелли, действие атмосфер­ного давления было наглядно показано магдебургским бургомистром Отто фон Герике. Известность принесла автору не столько физическая сущность опыта, сколько театральность его постановки.
Два медных полушария были соединены кольцевой прокладкой. Через кран, приделанный к одному из полушарий, из составленного шара был выкачан воз­дух, после чего полушария невозможно было разнять. Сохранилось подробное описание опыта Герике. Чтобы разъединить полушария, Герике приказал за­прячь две восьмерки лошадей. К упряжи шли канаты, продетые через кольца, прикрепленные к полушариям. Лошади оказались не в силах разъединить по­лушария.
Силы восьми лошадей (именно восьми, а не шестнадцати, так как вторая восьмерка, запряженная для пущего эффекта, могла быть заменена крюком, вбитым в стену, с сохранением той же силы, действующей на полушария) было недостаточно для разрыва магдебургских полушарий. Магдебургские полуша­рия иеются у каждого человека: головки бедренных костей удерживаются в та­зовом суставе атмосферным давлением.
Урок 41. Барометр-анероид
Цели урока: знакомство с работой и устройством барометра-анероида; развитие навыков решения задач.
Оборудование: барометр-анероид; таблица «Схема устройства баро­метра».
Демонстрации: измерение атмосферного давления барометром; изме­нение давления барометром, помещенным под воздушный колокол.
Ход урока
I. Проверка домашнего задания. Повторение изученного
Один ученик отвечает на вопросы по изученному материалу, второй — объясняет физические процессы в экспериментальном задании.
Можно провести очень краткий фронтальный опрос по изученному материалу:

• 
  Почему возникает атмосферное давление?
  
• 
  Почему атмосферное давление нельзя вычислить по формуле Р = pgh?
  
• 
  Почему атмосферное давление действует не только на улице, но и под крышей дома?
  
• 
  Почему давление многокилометрового слоя воздуха над поверх­ность Земли уравновешивается давлением столбика ртути высо­той всего 76см?
  

Объясните эксперимент. Возьмите алюминиевый бидон, закройте его крышкой и переверните. Крышка падает. Заполните бидон водой, закройте крышкой и переверните. Почему крышка не па­дает?
Объясните эксперимент. Положите на стол линейку длиной 50-70см так, чтобы конец ее 10 см свешивался. На линейку положите пол­ностью развернутую газетку. Если медленно оказывать давление на свешивающийся конец линейки, то он опускается, а противо­положный поднимается вместе с газетой. Если резко ударить по концу линейки молотком, то она ломается, причем противопо­ложный конец с газетой почти не поднимается. Как объяснить наблюдаемое явление?

2. 
   Изучение нового материала
   

Приступая к объяснению нового материала, следует заметить, что ртутные барометры использовались более двух веков, и лишь в середи­не XIX века был сконструирован первый безжидкостный барометр. Его назвали барометр-анероид (от греческого слова анерос - безжидкост­ный).
Обычно в физической лаборатории есть несколько подобных баро­метров и их можно раздать по рядам, а объяснение устройства можно пояснить по схеме на плакате.
Говоря об устройстве и назначение чувствительного элемента (коро­бочки с гофрированными основанием), поясните, что внутри нее силь­ное разряжение, а гофрированное основание необходимо для легкого изменения объема коробки.
Назначение промежуточных механических звеньев от коробочки до стрелки понимается достаточно просто.
Далее нужно пояснить, что барометры-анероиды очень надежны и компактны по сравнению с ртутными. Хотя с течением времени упру­гость мембраны, которая воспринимает изменения атмосферного дав­ления, уменьшается, и показания становятся неточными.
Такие барометры фиксируют изменения давления при перемещении его на высоту два-три метра. Так как с увеличением высоты над землей атмосферное давление падает, то при помощи барометра можно опреде­лять высоту подъема над поверхностью Земли.
При малых подъемах атмосферное давление падает примерно на 1 мм. рт.ст. на высоту 12м. На подобной зависимости строится работа прибо­ров, которые измеряют высоту подъема тела — высотомеров.
Далее можно показать работу барометра-анероида под воздушным колоколом. Для закрепления задачи 569-572

2. 
   Решение задач
   

Первую задачу у доски решает один из учеников:
Задача 1. На какой глубине находится станция метро, если барометр на платформе показывает 863мм.рт.ст., а при входе в метро — 760мм. рт.ст.?
Будет полезным, если ученик найдет не только глубину метро, но и определит, как связана высота подъема с изменением давления.
Остальные задачи даются для самостоятельного решения:
Задача 2. Атмосферное давление равно 750мм.рт.ст. Чему равна вы­сота ртутного столба в трубке Торричелли? (Ответ: И = 150мм)
Задача 3. Каково показание ареометра на уровне высоты на Остан­кинской телевизионной башни (540л<), если внизу показания ареометра 100641 Па? (Ответ: Р= 9465077а)
Задача 4. Давление, развиваемое насосом водонапорной башни, рав­но 500кПа. На какую высоту сможет поднимать воду такой насос?
Решение задач 576, 577, 578,579.
Домашнее задание