Jakie skutki może powodowad ciśnienie atmosferyczne?

Transkrypt

Biuro Projektu INTERBLOK: ul. Stradomska 10, 31-058 Kraków, Tel: 12-422-26-08 Fax: 12-421-67-45
Bank PKO bp I/O Kraków; 10 1020 2892 0000 5902 0427 5400
Autor: Katarzyna Stępieo
Realizacja eksperymentu wg instrukcji. – „Jakie skutki może
powodowad ciśnienie atmosferyczne?”
1. Realizowane treści podstawy programowej
Przedmiot
Matematyka
Fizyka
Chemia
Biologia
Geografia
Realizowana treśd podstawy programowej
1. Liczby wymierne dodatnie.
7) stosuje obliczenia na liczbach wymiernych do rozwiązania problemów w
kontekście praktycznym;
3. 6) posługuje się pojęciem ciśnienia:
8. 1) opisuje przebieg i wynik przeprowadzonego doświadczenia, wyjaśnia rolę
użytych przyrządów;
5) rozróżnia wielkości dane i szukane;
3. Wybrane zagadnienia geografii fizycznej.
1) charakteryzuje wpływ głównych czynników klimatotwórczych na klimat;
Informatyka
2. Kształcone kompetencje

Kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo-techniczne.

Umiejętnośd uczenia się.
3. Cele szczegółowe jednostki

przeprowadzenie doświadczeo dowodzących istnienia ciśnienia atmosferycznego

przedstawienie mechanizmu powstawania wiatru

wykonanie zadao na podstawie wzoru ciśnienia atmosferycznego
4. Umiejętności jakie uczeo nabędzie

sformułuje i zapisze wnioski z przeprowadzonych doświadczeo

wyjaśni przyczynę powstawania wiatru

wyjaśni zależnośd pomiędzy wysokością n.p.m. a ciśnieniem atmosferycznym

dokona obliczeo na podstawie wzoru ciśnienia atmosferycznego
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
5. Wykaz pomocy dydaktycznych
Lp
Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu
1
2
3
4
5
6
7
Instrukcja nr 1 – zał .nr 1
Instrukcja nr 2 – zał .nr 2
Klucz odpowiedzi - zał. nr 3
Woda mineralna niegazowana w małej butelce
balon
butelka plastikowa po napoju
dętka lub piłka
8
butelka szklana z dużym otworem
9
jajka
10
woda
11
sól
12
Naczynie do sporządzenia mieszaniny
Inne materiały przygotowane przez nauczyciela
1
Czajnik bezprzewodowy
2
Kawałek gazety
3
Zapalniczka lub zapałki
4
Taśma klejąca
Ilośd sztuk na dwie
osoby
1
1
1
1
1
1
1 (jeżeli to niemożliwe
to min 1 na salę)
1
2
1 litr
0,5 kg
1
6. Proponowany przebieg zajęd z rozliczeniem czasowym
Lp
Opis kolejnych działao
Uwagi do realizacji dla
nauczyciela (rysunki, schematy,
fotografie, linki do WWW itp.)
1
Zapoznanie uczniów z tematem zajęd
2
Podział uczniów na dwuosobowe zespoły Rozdanie uczniom kart pracy
Rozdanie uczniom kompletu materiałów. wraz z instrukcją nr 1 i 2. (zał.nr
1i nr2)
3
Zapoznanie się uczniów z poleceniami
Nauczyciel powinien sprawdzid
zawartymi w karcie pracy.
czy wszyscy zrozumieli
instrukcje.
4
Zapoznanie się uczniów z instrukcją nr 1
(zał. 1) „Ciśnienie atmosferyczne” i
instrukcją nr 2 (zał. 2)„Jak powstaje
wiatr?”
5
Wykonanie dwiczenia nr 1-2.
Pomoc uczniom, którzy nie
potrafią samodzielnie wykonad
pracy.
Sprawdzenie przez uczniów poprawności Uczniowie pokazują
wykonania dwiczenia.
nauczycielowi wykonane
dwiczenia. Nauczyciel sprawdza
dwiczenie lub rozdaje uczniom
klucz odpowiedzi do
samodzielnego sprawdzenia
(zał. nr 3).
6
Wykonanie doświadczenia A
pracy
Czas trwania
w minutach
3 min.
2 min
2 min
5min
15 min
5 min
15 min
7
Wykonanie doświadczenia B
8
Wykonanie doświadczenia C
9
Wykonanie doświadczenia z pkt 4.
pracy
pracy
pracy
10
Wypełnienie ankiety, karty samooceny
ucznia, analiza kosztów przeprowadzenia
dwiczenia.
11
Sprzątanie sali po zajęciach
Całkowity czas trwania jednostki
7.
a)
b)
c)
10 min
15 min
8 min
5 min
5 min
90 min
Obudowa do lekcji
Instrukcja nr 1 -„Ciśnienie atmosferyczne”
Instrukcja nr 2 – „Jak powstaje wiatr?”
Klucz odpowiedzi do dwiczeo 1-2
ZADANIE 3A
- Woda będzie wypływad, a balonik będzie wpychany do butelki.
- Przyczyna : ciśnienie powietrza w butelce maleje, ponieważ wylewająca się woda pozostawia nad
swą powierzchnią coraz większą przestrzeo. Normalnie ta przestrzeo byłaby uzupełniona przez
powietrze atmosferyczne, ale szyjka butelki jest zatkana balonikiem.
- Co wpycha balon do butelki?: parcie powietrza atmosferycznego, które jest większe od parcia
powietrza w butelce. Błona balonika z obu stron ma taką samą powierzchnię, ale ciśnienie powietrza
atmosferycznego jest większe , więc i jego parcie na błonę będzie większe.
ZADANIE 3B
- Butelka zapada się do wewnątrz (odkształca się).
- Wyjaśnienie wyniku obserwacji:
Na miejscu wody pitnej pojawia się próżnia.
Ciśnienie atmosferyczne powoduje odkształcenie butelki, tak aby jej objętośd była równa objętości
pozostałej w butelce wody.
ZADANIE 3C
- Dzięki wypalonemu powietrzu w butelce powstała próżnia.
- Jajko od góry było pod naciskiem ciśnienia atmosferycznego i dlatego wpadło do butelki.
ZADANIE 4
- Po napompowaniu balonika jest w nim wysokie ciśnienie . Na zewnątrz panuje niskie ciśnienie.
- Po udrożnieniu wejścia do napompowanego odczuwamy powiew . Tak powstaje wiatr.
Powietrze dąży do wyrównania ciśnienia. Wiatr wieje zawsze z wyżu do niżu.
8. Karta pracy ucznia
Nazwisko i imię: ..........................................................................................
Nazwisko i imię: ..........................................................................................
Temat zajęd: Jakie skutki może powodowad ciśnienie atmosferyczne?
1. Celem zajęd jest uświadomienie Wam skutków jakie może powodowad ciśnienie atmosferyczne.
2. Jednym ze składników pogody i klimatu jest ciśnienie atmosferyczne.
Zapoznajcie się z instrukcją nr 1 „Ciśnienie atmosferyczne” i nr 2 „ Jak powstaje wiatr?” później
wykonajcie dwiczenie nr 1-2.
Ćwiczenie 1
Uzupełnij tekst.
Ciśnienie atmosferyczne to ............................................... z jaką słup powietrza działa na
jednostkę .................................. . Jednostką ciśnienia atmosferycznego jest ......................... .
Do pomiaru ciśnienia atmosferycznego używamy ................................................ i aneroidu.
Wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie atmosferyczne .............................................. .
Niż baryczny występuje wtedy, gdy ciśnienie ku środkowi danego obszaru
....................................... . Wyż baryczny występuje wtedy, gdy ciśnienie ku środkowi danego
obszaru ............................... . Izobary to linie na mapach łączące punkty o
.................................... ciśnieniu.
Wiatr to .................................... ruch powietrza. Wyróżniamy wiatry: ...................................,
okresowo zmienne i lokalne. Do pomiaru wiatru wykorzystujemy ............................... i
anemometr. Prędkośd wiatru podajemy w m/s oraz .................................... .
Ćwiczenie 2
Wykonaj zadanie:
Ciśnienie atmosferyczne w Kielcach jest równe1000hpa. Oblicz wartośd siły nacisku (parcia)
atmosfery ziemskiej na powierzchnię koca o wymiarach 2mx2m leżącego w ogródku.
3. W dalszej części zajęd spróbujemy zaobserwowad w jaki sposób działa ciśnienie atmosferyczne.
WYKONAJMY DOŚWIADCZENIA
A - Za pomocą gwoździa zrób w butelce otwór w dnie i zaklej plastrem lub taśmą klejącą.
- Nalej do butelki wody (3/4).
- Na szyjkę butelki nałóż nie nadmuchany gumowy balonik.
- Odklej przylepioną uprzednio taśmę ( nad miską).
Zapiszcie co zauważyliście.
Jaka jest tego przyczyna?
B Do doświadczenia użyjcie butelki plastikowej z wodą niegazowaną.
- Otwórz butelkę z wodą i pij ją tak , by powietrze z zewnątrz nie dostawało się do butelki.
Wyjaśnij zachowanie się ścianek butelki.
Co jest przyczyną tego zjawiska?
C W eksperymencie wykorzystamy:
- butelkę z dużym otworem np. po soku, jajko ugotowane na twardo bez skorupki, jajko ugotowane
na twardo w skorupce, które namoczymy w silnie stężonym roztworze soli przez parę godzin.
Wykonanie:
- Położyd jajko na otworze butelki i sprawdzid, czy jajko się mieści w butelce.
- Zdjąd jajko i wrzucid do butelki kawałek palącego się papieru.
- Gdy gazeta zacznie gasnąd położyd na otwór butelki jajko.
- To samo wykonad z jajkiem w skorupce namoczonym w roztworze soli.
Zapiszcie co zaobserwowaliście.
Dlaczego tak się stało?
4. Zademonstrujmy powstawanie wiatru za pomocą nadmuchanego balona , piłki lub dętki.
Udrażniamy otwór nadmuchanego balonu.
Co zaobserwowaliście?
Dlaczego tak się stało?
5.Kalkulacja kosztów wykonania eksperymentu
Lp Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia
Ilośd
eksperymentu
sztuk
1 Instrukcja nr 1
1
2 Instrukcja nr 2
1
3 Klucz odpowiedzi
1
4 Ksero karty pracy.
1
5 „Koszulki” do pakowania materiałów dla uczniów 1
Suma kosztów
6.Oszacowanie kosztów pracy
lp zadanie
Czas
Liczba
wykonania osób
(h)
1 Wykonanie dwiczenia nr 1-2
0,25
2
2 Wykonanie doświadczenia 3A
0,25
2
Cena
jednostkowa
10 gr
10 gr
10 gr
40 gr
7 gr
Łącznie
osobogodzin
pracy
0,5
0,5
Cena
łączna
10 gr
10 gr
10 gr
80 gr
7 gr
1.17 zł
Cena
koszt
osobogodziny
pracy (zł)
15
7,5
15
7,5
3
4
5
Wykonanie doświadczenia 3B
0,16
2
0,32
Wykonanie doświadczenia 3C
0,25
2
0,5
Wykonanie doświadczenia z pkt
0,13
2
0,26
4
Suma:
7.Zaproponuj w jaki sposób można zmniejszyd koszty eksperymentu:
15
15
15
4,8
7,5
3,9
31,2
8.Wypełnioną kartę oddajcie nauczycielowi.
9. Ankieta ewaluacyjna zajęd
Lp. Pytanie do ucznia
1
2
3
4
5
Tak
Raczej
tak
Trudno
powiedzied
Nie
Zdecydowanie
nie
Czy po dzisiejszych zajęciach
będziesz pamiętał zasadę
działania ciśnienia
atmosferycznego?
Czy na dzisiejszych zajęciach
nauczyłeś się jak powstaje
wiatr?
Czy zadania, które
wykonywałeś dziś na zajęciach
były dla Ciebie za trudne?
Czy na wykonanie zadao
powinno byd przeznaczone
więcej czasu.
Jeżeli uważasz, że można coś zmienid, ulepszyd w tych zajęciach napisz tutaj:
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
10. Karta samooceny uczniów
Określ w procentach wkład pracy każdego uczestnika waszej grupy w poszczególnych dwiczeniach.
Rodzaj czynności
Ja
Partner
Wykonanie dwiczeo 1-2
Wykonanie doświadczenia 3A
Wykonanie doświadczenia 3B
Wykonanie doświadczenia 3C
Wykonanie doświadczenia 4
11. Kryteria oceniania pracy uczniów
Stopieo wykonania
zadania
1
2
3
4
5
6
Prawidłowy zapis na
karcie
1
2
3
4
5
6
12. Uwagi o realizacji jednostki zajęd
- Jajka należy wcześniej ugotowad na twardo. Jedno z nich (w skorupce) namoczymy w silnie
stężonym roztworze soli przez parę godzin.
Jednostka nie była testowana.
13. Literatura uzupełniająca, zalecana podręczniki i artykuły:
- Roman Malarz,: Podręcznik do geografii dla klasy pierwszej gimnazjum „Puls ziemi”, wyd. Nowa
Era, Straszyn 2009
ZAŁĄCZNIK NR 1
Instrukcja nr 1 - „Ciśnienie atmosferyczne”
Istnienie ciśnienia atmosferycznego doświadczalnie potwierdził w 1643 roku włoski fizyk i matematyk
Ewangelista Torricelli, był on uczniem Galileusza, a później profesorem uniwersytetu we Florencji, był
on również jednym z prekursorów rachunku różniczkowego i całkowego.
CIŚNIENIE ATMOSFERYCZNE to siła z jaką słup powietrza atmosferycznego działa na
jednostkę powierzchni.
p(Pa)= F(N)/S(m²)
p - ciśnienie atmosferyczne
F - siła nacisku (parcia)
S – powierzchnia
Ciśnienie powietrza obecnie mierzy się w hektopaskalach (hPa) , kiedyś w milimetrach słupa rtęci
( mmHg), przy czym 1hPa = 0.75 mmHg.
Jako ciśnienie normalne uważa się ciśnienie, które w temperaturze 0°C i na 45°równoleżniku
szerokości geograficznej wynosi 760 mmHg, to jest 1013.2hPa.
W średnich szerokościach geograficznych ciśnienie atmosferyczne ulega częstym zmianom z dnia na
dzieo. Absolutne wahania ciśnienia mogą dochodzid do 100 hPa lecz rzadko przekraczają wartośd 70
hPa w ciągu roku.
Do pomiaru ciśnienia służą barometry i aneroidy.
Zawsze w atmosferze ciśnienie spada ze wzrostem wysokości, spadek ten zależy od temperatury
oraz w mniejszym stopniu od ilości pary wodnej w powietrzu.
Ciśnienie również zależy od szerokości geograficznej, ponieważ wraz z nią zmienia się wartośd
przyspieszenia ziemskiego. Na równiku wskutek maksymalnej prędkości liniowej ziemi wokół własnej
osi wzrasta siła odśrodkowa powodując zmniejszenie siły grawitacji. W okolicach bieguna, gdzie
prędkośd ta jest znikoma lub równa się zero, ciążenie jest największe. W związku z tym nacisk
powietrza oraz ciśnienie jest mniejsze na równiku niż na biegunie. Jednak zmiany te są małe nie
należy przypuszczad iż z tej przyczyny w okolicach równoleżnika zerowego obserwuje się strefę
niskiego ciśnienia , zaś na szerokościach wysokich podwyższonego. W rzeczywistości o różnicach tych
decyduje temperatura (rozkład ciśnienia na Ziemi uwarunkowany jest nierównomiernym
rozkładem temperatury). Nad obszarami ciepłymi, odznaczającymi się wyższą temperaturą,
powietrze unosi się ku górze i w dolnej warstwie staje się rzadsze, przez co następuje spadek
ciśnienia. Powietrze o niskiej temperaturze jest cięższe, cechuje je wyższe ciśnienie. W atmosferze
niskie ciśnienie charakterystyczne jest dla wznoszącego się ciepłego powietrza, a wysokie ciśnienie
dla osiadającego powietrza.
W atmosferze mamy więc do czynienia z obszarami o podwyższonym lub obniżonym ciśnieniu.
Można to zobaczyd na mapach ciśnienia, na których za pomocą izobar rysuje się układy baryczne.
IZOBARY – to linie na mapach łączące punkty o jednakowym ciśnieniu atmosferycznym.
Układy ciśnienia na półkuli północnej (strzałki oznaczają kierunek ruchu powietrza).
Do głównych układów barycznych należą:




niż - na mapach rozkładu ciśnienia zaznacza go układ zamkniętych izobar z ciśnieniem
malejącym do środka
wyż -określa go układ zamkniętych izobar z najwyższą wartością w środku układu
zatoka niskiego ciśnienia - to obszar obniżonego ciśnienia położony między obszarami
o ciśnieniu wyższym
klin wysokiego ciśnienia - położony jest pomiędzy obszarami o ciśnieniu niższym
http://krzysztofginter.webpark.pl/index4.html
INSTRUKCJA NR2
Instrukcja nr 2 – „Jak powstaje wiatr?”
WIATR – poziomy ruch powietrza.
Różnice ciśnienia atmosferycznego wywołują naturalną dążnośd do jego wyrównania. Tak powstaje
wiatr, który jest poziomym ruchem powietrza, wywołanym różnicą ciśnienia i przemieszczającym się
od obszarów wysokiego do obszarów niskiego ciśnienia. Wiatr wiejąc odchyla się pod działaniem siły
Coriolisa (związanej z ruchem obrotowym kuli ziemskiej; powoduje ona odchylenie ciał znajdujących
się w ruchu), na półkuli północnej na prawo, na półkuli południowej na lewo.
Wiatr zawsze wieje z wyżu do niżu.
Rodzaje wiatrów
Najczęściej wiatry można podzielid na:
Wiatry stałe

Pasaty są wiatrami strefy równikowej, a ich powstawanie wiąże się silnie z ruchem,
obrotowym planety. Są trwałe - występują zawsze w obszarze Ziemi pomiędzy trzydziestym
stopniem szerokości geograficznej północnej i południowej. Nie są zbyt silne ani groźne w
sutkach. Tworzą się na skutek cyrkulacji powietrza powodowanej dużym nasłonecznieniem i
ogrzaniem strefy równikowej w stosunku do obszarów zwrotnikowych. Ogrzane masy
powietrza znad równika porusza się w kierunku biegunów w górnych warstwach atmosfery i
obserwujemy wówczas antypasat. Na jego miejsce napływa jednak powietrze chłodniejsze od
strony dalszych szerokości geograficznych - pasat. Pasaty i antypasaty wykazują znaczne
odchylenie w kierunku wschodu, powodowane obrotem Ziemi.
Wiatry okresowo zmienne:

Bryza jest łagodnym wiatrem wiejącym w dzieo od morza w kierunku lądu, a w noc - na
odwrót. Obserwuje się ją nie tylko nad brzegiem morza, ale i przy większych jeziorach
śródlądowych. Za bryzę oraz zmiany jej kierunku w czasie doby odpowiedzialne są prądy
konwekcyjne - unoszenie się ogrzanego powietrza do wyższych warstw atmosfery. Przy
dużym nasłonecznieniu obszaru ląd, jak już opisano, ogrzewa się dużo szybciej niż woda,
powietrze znad niego unosi się wzwyż i powoduje lokalna różnica ciśnieo, przyciągająca
chłodniejsze powietrze znad zbiornika wodnego. Wiatr jest zatem skierowany nad obszar
lądu. Ponieważ jednak nocą ląd szybciej oddaje powietrzu zgromadzone w dzieo ciepło,
sytuacja powtarza się dokładnie odwrotnie: nocą morze jest na ogół cieplejsze niż ziemia i w
rezultacie tworzy rejon małego ciśnienia, który zostaje wyrównany dopiero poprzez przepływ
powietrza znad lądu do obszaru nadwodnego. Wieje wtedy bryza nocna ("lądowa"),
o nieco mniejszej sile niż bryza dzienna ("morska"). Podobne fizycznie zjawisko może
zachodzid także przy dużych połaciach lasu i obszarów lądowych bezleśnych - przy ciepłej,
słonecznej pogodzie w dzieo las nagrzewa się wolniej i bryza wieje w kierunku pola. Nocą
podobny ruch nie ma miejsca na skutek wyrównania temperatur w obrębie lasu. Inną bryzą
jest tzw. bryza miejska, czyli lekki wiaterek wiejący z chłodniejszego terenu otaczającego
duże miasto ku centrum miasta - dzieje się to za sprawą silnego nagrzewania budynków i ulic
oraz magazynowania w nich ciepła, zwłaszcza w krajach, gdzie panuje latem upalna pogoda.

Monsuny powstają podobnie jak bryza za sprawą pionowych ruchów gorących mas
powietrza znad lądu. Występują u południowych i wschodnich wybrzeży Azji. Letni monsun
jest wiatrem ciepłym przenoszącym wilgod, jest bardzo pomocny przy nawadnianiu upraw.
Monsun zimowy przeciwnie - jest zimny i chłodny. W lecie monsuny wieją znad oceanu w
kierunki lądu, zimą - znad obszaru lądowego nad zbiorniki wody. Dzieje się tak znowu na
skutek różnicy ciśnieo, związanej z szybkim nagrzewaniem się lądu (lato) oraz tworzeniem się
obszarów niżu barycznego (obszaru małego ciśnienia) nad wolno oddającym ciepło oceanem
(zima.)
Wiatry lokalne:
Fen jest wiatrem lokalnym, powstającym w górach, gdzie powietrze po przebyciu bariery
górskiej spływa w dół. Wiatr ten jest suchy, ciepły i porywisty. W Tatrach fen nosi lokalną
nazwę halny, a w Górach Skalistych- chinook /czyt. czinuk/
Określając kierunek wiatru, podajemy stronę świata, z której wieje.
Wiatr mierzymy wiatromierzem, anemometrem.
Prędkośd wiatru podajemy w m/s lub w km/h.
ZAŁĄCZNIK NR 3
Klucz odpowiedzi
Ćwiczenie 1
Ciśnienie atmosferyczne to siła z jaką słup powietrza działa na jednostkę powierzchni .
Jednostką ciśnienia atmosferycznego jest hektopaskal . Do pomiaru ciśnienia atmosferycznego
używamy barometru i aneroidu. . Wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie atmosferyczne maleje .
Niż baryczny występuje wtedy, gdy ciśnienie ku środkowi danego obszaru maleje. . Wyż baryczny
występuje wtedy, gdy ciśnienie ku środkowi danego obszaru rośnie . Izobary to linie na mapach
łączące punkty o jednakowym ciśnieniu.
Wiatr to poziomy ruch powietrza. Wyróżniamy wiatry: stałe , okresowo zmienne i lokalne.
Do pomiaru wiatru wykorzystujemy wiatromierz i anemometr.
Ćwiczenie 2
Dane:
Szukane:
p= 1000hPa = 100000 Pa
F =?
S = 2*2 = 4 m²
Wykorzystujemy wzór na ciśnienie atmosferyczne, przekształcając go:
p= F/S
[ *S
p*S = F
F = 100000 Pa * 4 m² = 400000 N
Odp: Wartośd siły parcia na koc wynosi 400000N.

Jakie skutki może powodowad ciśnienie atmosferyczne?

Transkrypt

Podobne dokumenty

30 JS 2. Gaśnica for

38 JS 2.Akustyczny wzmacniacz dźwieku for

Cennik - Nasz Dziennik

Scenariusz gry ekonomicznej

W jaki sposób fale modelują brzeg morski?

Realizacja eksperymentu wg instrukcji. – „Jak

Jak poprawnie mierzyć ciśnienie w domu?

Stacja pogodowa

1. Ciśnienie hydrostatyczne

Podstawowe wzkazówki które pomogą ci w