Запись на доске: “Молодой человек моей Родины! Первое – это настойчиво овладевай всей широтой имеющихся знаний… учиться всегда, учиться упорно – вот второе, что я хочу тебе посоветовать. Умей работать в коллективе. Без умения работать в большом коллективе не может быть ученого. В учебе, в труде, в науке, в беззаветно служении своему народу, ты найдешь свое счастье”.
Зелинский Н.Д. – академик
“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 вершины гор, так и их подножия; а мы живем на дне этого океана, со всех сторон им охваченные, насквозь им проникнутые… Не кто иной, как она покрывает зеленью наши поля и луга, питает и нежный цветок, которым мы любуемся, и громадное, многовековое дерево, запасающее работу солнечного луча для того, чтобы отдать нам впоследствии”.
Камил Фламмарион – французский астроном XIX века.
Учитель: мы живем на дне сказочно красивого океана. Он велик и безбрежен. Как вы считаете, о чем идет разговор?
Ученик: об атмосфере, которая раскинулась над Землей.
Учитель: слова: “Мы живем на дне воздушного океана”, - принадлежат известному ученому итальянцу Эванжелисто Торричелли, об открытии которого мы чуть позже сегодня узнаем (слайд 1 компьютерной презентации).
Древние греки думали, что окружающий нас воздух
– это спарившаяся вода, и назвали оболочку,
окружающую планету – АТМОСФЕРОЙ (от греческих
слов 
(атмос – шар) и 
(сфера – шар) (слайд 2 компьютерной
презентации).
Если глобус диаметром 35 см мысленно окружить слоем воздуха толщиной 3 см, то получится модель, показывающая сравнительные размеры Земли и атмосферы. Наша атмосфера имеет реально толщину более 1000 км. (слайд 3 компьютерной презентации).
Изучая географию, вы можете ответить на следующий вопрос:
Одинакова ли толщина атмосферы на разных высотах?
Ученик: нет, различная. Атмосферу условно делят на несколько слоев – тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.
Учитель: правильно, как показали полеты космических кораблей, атмосфера на разных высотах различна. Границы условных слое следующие:
- тропосфера – до 16 км;
- стратосфера – до 50 км;
- мезосфера – до 80 км;
- термосфера – до 150 км;
- экзосфера – 150км и выше (слайд 4 компьютерной презентации), преходящая в космическое пространство.
90% всей массы воздуха сосредоточена в тропосфере. Ее толщина не везде одинакова (слайд 5 компьютерной презентации). Над экватором – 17 км, в полярных областях – 8-9 км, в средних широтах –10-11 км. Как вы думаете, почему?
Ученик: в экваториальных широтах воздух сильно нагревается, расширяется и увеличивается в объеме. В полярных широтах – наоборот.
Учитель: названия слоев атмосферы произошли от греческих и латинских слов:
- тропосфера - “тропос” - греческое слово – поворот. В ней находится весь водяной пар, это родина облаков и всех природных явлений;
- стратосфера – “стратум” латинское слово – настил, слой. Здесь находится 1/5 часть атмосферы, это царство стужи, перламутровых облаков, состоящих из кристаллов льда и капелек переохлажденной жидкости, небо здесь черное или темно-фиолетовое;
- мезосфера – “мезо” - греческое слово – средний, промежуточный; воздух здесь разряжен, содержит озон, серебристые облака, которые видны только в сумерки;
- термосфера – “термо” - греческое слово – тепло; здесь невиданная жара при сильно разряжении;
- экзосфера – внешняя оболочка атмосферы, простирающаяся на 500-600 км, это слой рассеяния (слайд 6 компьютерной презентации).
Сравним массы и объемы слоев атмосферы, рассмотрев слайд 7 компьютерной презентации.
Откройте учебник на странице 49, рассмотрим рисунок 55 (слайд 8 компьютерной презентации).
Назовите летательные аппараты, которые могут подниматься на разные высоты.
Ученик: самолет на границе тропосферы и стратосферы; стратостат в стратосфере; радиозонд в стратосфере; космический корабль в термосфере; первый советский искусственный спутник Земли на границе термосферы и экзосферы; метеорологический спутник в экзосфере.
Рассмотрите последнюю вертикальную ось на рисунке и ответьте на вопрос:
Как изменяется плотность атмосферы с высотой?
Ученик: плотность атмосферы с высотой уменьшается.
Учитель: измерения показывают, что плотность воздуха быстро убывает с высотой. Так, на высоте 5,5 км над уровнем моря плотность воздуха в 2 раза меньше, чем у поверхности Земли. На высоте 11 км в 4 раза меньше и так далее… чем выше, тем воздух разреженнее. И наконец, в самых высоких слоях – сотни и тысячи км над Землей – атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Таким образом, четкой границы атмосфера не имеет.
Что такое воздух? То, чем мы дышим? Стихия? Ветер? Нечто однородное? Сложное соединение? (слайд 9 компьютерной презентации).
Еще 200 лет назад воздух считался элементарным веществом, и до середины XVIII века представления ученых о составе воздуха оставались не более, как гениальными догадками.
Ученик: воздух – это смесь газов.
Учитель: ученые многих стран и разных эпох занимались этой проблемой:
Роберт Бойль (Англия), М.В.Ломоносов (Россия), Карл Шееле (Швеция), Джозеф Пристли (Англия), Антуан Лавуазье (Франция), Генри Кавендиш (Англия), Уильям Рамзай (Англия).
В соответствии с современными представлениями в состав воздуха входят газы: рассмотрите круговую диаграмму и назовите эти газы в порядке убывания по количеству.
Ученик: азота – 78%, кислорода – 21%, инертных газов – 0,94%, углекислого газа – 0,03% (слайд 10 компьютерной презентации).
Учитель: найдите сумму всех долей составляющих воздуха.
Ученик: сумма всех долей не дотягивает до 100%. Почему?
Учитель: в воздухе есть переменные составные части, на их долю приходится 0,03% (чего как раз и не хватает до 100%). Что это за переменные составные части?
Это – оксиды азота, серы, угарный газ, аммиак, элементарная сера, сероводород, вода и пыль. Эти вещества попадают в атмосферу естественным путем. Вода в составе воздуха определяет ее влажность, способствует образованию облаков и осадков. Остальные вещества играют отрицательную роль. Они являются загрязнителями атмосферы.
(слайд 11 компьютерной презентации) – при извержении вулкана в атмосферу попадают сернистый газ, сероводород, элементарная сера.
(слайд 12 компьютерной презентации) – пылевые бури способствуют появлению пыли.
(слайд 13 компьютерной презентации) – попаданию оксидов азота в атмосферу способствуют грозовые разряды, во время которых азот и кислород воздуха реагируют друг с другом, и деятельность почвенных бактерий, способных высвобождать оксиды азота из нитратов, а также лесные пожары, горение торфяников.
Процессы разрушения органических веществ сопровождаются образованием различных газообразных соединений серы.
Важное значение имеет слой озона, расположенный в статосфере (слайд 14 компьютерной презентации). Озон образуется в верхних разреженных слоях под влиянием коротковолновых ультрофиолетовых лучей их двухатомной молекулы кислорода, путем расщепления на отдельные атомы, которые, соединяясь по трое, образуют молекулы озона, которые располагаются тонким слоем толщиной всего 3-6 мм.
Озоновый слой, расположенный на высоте 20-30 км над Землей, защищает все живое от пагубных лучей Солнца с малой длиной волны. Если растения будут разрушены этим излучением, то сразу нарушится соотношение кислорода и углекислого газа в природе, а также соотношение между остальными газами в атмосфере Земли. Вместе с тем, слой озона пропускает длинноволновые ульрофиолетовые лучи, которые благотворно влияют на все живое на Земле.
Поэтому тонкий слой обязательно должен быть сплошным и непрерывным. Но озон – весьма хрупкое соединение, он легко распадается на молекулу и атом кислорода, который быстро окисляет поверхность металлов.
Содержание озона в близких к Земле слоях атмосферы весьма мало, но в горах и в моменты молний, количество озона увеличивается в десятки раз. Поэтому после грозы мы всегда чувствуем аромат свежести, который придает воздуху озон. Не случайно исследователи конца XVII века назвали озон газом, которым “пахнет” электричество.
Количество и равномерность распределения озона изучается учеными, которые могут разглядеть прозрачные дыры в озоновом слое и понять причины их возникновения (слайд 15 компьютерной презентации). Очень разрушают озоновый слой пары газа фреона, содержащиеся в холодильных установках и аэрозолях (анимация “Озоновые дыры” - слайд 16 компьютерной презентации).
Почему у Земли есть атмосфера? Какие силы действуют на воздух?
Воздух объемом 1м3 имеет массу 1,3 кг (слайд 17 компьютерной презентации).
Ученик: со стороны Земли на воздух, как на всякое другое тело действует сила тяжести. Он притягивается Землей.
Учитель: но тогда почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, не падают на поверхность Земли?
Ученик: молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении.
Учитель: почему же тогда молекулы не покидают Землю?
Ученик: чтобы покинуть Землю, молекуле, как и ракете, нужно иметь скорость11,2 км/с (вторая космическая скорость) (слайд 18 компьютерной презентации),но скорость движения молекул газов много меньше данного значения.
Учитель: итак, два фактора – беспорядочное движение и действие силы притяжения, приводят к тому, что молекулы располагаются вокруг Земли, образуя атмосферу.
В Солнечной системе на планетах атмосфера есть, но иная.
(слайд 19 компьютерной презентации) – на Венере и Марсе – углекислый газ, на планетах-гигантах – гелий, метан, аммиак (слайд 20 компьютерной презентации), на Луне и Меркурий атмосферы нет (слайд 21 компьютерной презентации).
В 1862 году английский естествоиспытатель Джеймс Глейшер с другом отправились путешествовать на воздушном шаре в одних пиджаках. Поднявшись на высоту 11 км, путешественники потеряли сознание и сильно обморозились. Они на знали, что с подъемом на каждые 1500 м температура падает на 80С (слайд 22 компьютерной презентации). Почему так происходит?
Ученик: на больших высотах воздух разряжен и молекулы редко сталкиваются, поэтому скорость их движения уменьшается, и температура воздуха понижается.
Учитель: но такая картина в тропосфере на высоте 17 км. На этой высоте над тропиками температура - 750С, в стратосфере температура повышается до 00С, в мезосфере падает до – 850С, в термосфере на высоте 400 км температура 7270-9270С, в экзосфере температура 10000 – 12000С (слайд 23 компьютерной презентации).
Как на таких высотах летают космические корабли?
Ученик: атмосфера очень разрежена, почти достигая вакуума. Такая атмосфера не оказывает сопротивления кораблям, что позволяет им годами оставаться на орбитах.
Учитель:
Береги свою планету!
Есть одна планета-сад
В этом космосе холодном.
Только здесь леса шумят,
Птиц скликая перелетных.
И стрекозы только тут
В речку смотрят удивленно.
Здесь в траве живет беспечно
Стрекотун-певун кузнечик,
Юный ветер, хулиган,
Щекочет старый океан,
Грациозные дельфины
Вальс танцуют и поют,
В общем, счастливо живут.
Здесь лишь утро золотое,
Воздух нежно-голубой,
Дышится легко и вволю.
Забываем мы порой:
Воздух дан в аренду нам,
Он один на всех землян.
Чтобы жизнь торжествовала,
Охранять нам воздух надо.
Береги свою планету,
Ведь другой на свете нету!
Галина Маршанова.
Учитель: какое действие оказывает атмосфера на поверхность Земли? Рассмотрим схему действия – (слайд 24 компьютерной презентации).
Ученик: верхние слои действуют на нижние и следовательно на дне воздушного океана давление наибольшее, так как на нас давит толстый слой воздуха.
Учитель: итак, существует атмосферное давление. Проведем опыты , доказывающие существование атмосферного давления.
Опыт 1: возьмем стакан с водой, накроем листом бумаги, прижмем рукой и перевернем. Уберем руку и видим, что лист бумаги не падает. Почему? Ведь на лист оказывает давление столбик воды.
Ученик: сила давления воды направлена вниз, а ее уравновешивает сила атмосферного давления, направленная вверх.
Опыт 2: затянем горлышко воронки резиновой пленкой и присоединим воронку резиновой трубкой к насосу. Будем накачивать воздух под пленку в воронку. Поставим на пленку небольшой груз. Что наблюдаем? Почему?
Ученик: пленка выгибается, так как давление воздуха изнутри превышает атмосферное, и даже груз поднимается вместе с пленкой.
Учитель: итак, несмотря на то, что воздух очень легкий, он производит значительное давление – на 1 см2 давит с силой в 1 кг. Поверхность человека в среднем составляет 1,5 м2 и каждый из нас испытывает давление воздуха в 15 тонн (слайд 25 компьютерной презентации).
Первым убедительным опытом, доказывающим, что атмосферное давление велико, был опыт бургомистра города Мегдебурга (Германия) с медными полушариями, который он продемонстрировал перед членами рейхстага 8 мая 1654 года. На просмотр прибыл даже император Фердинант (слайд 26 компьютерной презентации).
(слайд 27 компьютерной презентации) – одно полушарие было снабжено трубкой для откачивания воздуха. Соединив медные полушария, Герике откачал насосом воздух из получившегося шара. По мере откачивания он убедился, что поршень насоса с трудом вытягивался несколькими физически сильными рабочими. И даже 8 лошадей, впряженных с разных сторон, не смогли разъединить полушария. Давайте попробуем объяснить этот опыт.
Ученик: чем больше выкачивали воздух из полого шара, тем сильнее прижимались полушария атмосферным давлением снаружи (слайд 28 компьютерной презентации)
Учитель: дома можете попробовать проделать аналогичный опыт – для этого понадобится два стакана, огарок свечи, немного газетной бумаги и ножницы.
Поставьте зажженный огарок в один из стаканов. Вырежьте из нескольких слоев газетной бумаги, положенных один на другой, круг диаметром немного большим, чем внешний край стакана. Затем вырежьте середину круга таким образом, чтобы большая часть отверстия стакана оставалась открытой. Смочите бумагу водой, полученную эластичную прокладку положите на верхний край первого стакана. Осторожно поставьте на прокладку перевернутый второй стакан и прижмите его к бумаге так, чтобы внутреннее пространство обоих стаканов оказалось изолированным от внешнего воздуха. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись за верхний стакан, поднимите его. Нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним. Почему это произошло? Объясните после выполнения.
Ученик: огонь нагрел воздух, содержащийся в нижнем стакане, воздух расширился и часть его вышла из стакана. Когда мы медленно приближали к первому стакану второй, содержащийся в нем воздух тоже нагрелся и часть его вышла наружу. Значит, когда оба стакана были плотно придавлены один к другому, в них было меньше воздуха, чем до начала опыта. Свеча потухла, как только был израсходован весь содержащийся в обоих стаканах кислород. После того как оставшиеся газы остыли, давление их уменьшилось, а атмосферное давление снаружи осталось неизменным. Оно-то так плотно и придавило стаканы друг к другу, а точнее, разность между атмосферным давлением и давлением газов внутри стаканов.
Рассмотрим еще один опыт, доказывающий существование атмосферного давления.
Опыт 3: в сосуд с водой опускаем прозрачный цилиндр с поршнем, плотно прилегающим к стенкам цилиндра. Поднимем поршень из нижнего положения вверх. Что наблюдаем? Почему?
Ученик: вода поднимается вслед за поршнем вверх, так как вода по закону Паскаля передает давление, оказываемое атмосферой на воду в сосуде. В пространстве под поршнем образовалось разряжение, куда и устремилась вода под действием атмосферного давления.
Учитель: в 1640 году в Италии герцог Тосканский решил построить фонтан на террасе дворца (слайд 29 компьютерной презентации). Денег не жалел, ему хотелось быть обладателем самого большого фонтана. Построили насос, однако он поднимал воду из подземного источника всего лишь на высоту 10,3 м над уровнем водоема. Герцог рвал и метал, обвиняя ученых в невежестве, а местных служителей церкви в неумении изгнать злого духа из насоса. Тогда пригласили Эванжелисто Торричелли – ученика Галилея, и он высказал мысль, что вода в насосе поднимается под действием веса атмосферы. Давление столба воды высотой 10,3 м как раз уравновешивается давлением атмосферы. А если взять не воду, а более плотную жидкость, например ртуть, плотность которой 13600 кг/м3, что более, чем в 13 раз больше плотности воды, то высота столба жидкости будет менее 1 м. И Торричелли проделал следующий опыт (слайд 30 компьютерной презентации):
Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнил полностью ртутью, и плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее этим концом в чашку с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась. Часть осталась. Над ртутью образовалось безвоздушное пространство.
Почему часть ртути вылилась?
Ученик: атмосфера давит на ртуть в чашке, ртуть в трубке тоже давит на ртуть в чашке, так как установилось равновесие, то эти давления равны. Значит атмосфера оказывает такое же давление, как столбик ртути в трубке.
Учитель: высота столбика ртути в опыте Торричелли оказалась равной 760 мм. Рассчитать давление ртути в трубке означает рассчитать давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или понижается, то столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Так появилась единица измерения атмосферного давления - мм. рт. ст. – миллиметр ртутного столба (слайд 31 компьютерной презентации).
Связь между единицами измерения давления: 1 мм.рт.ст. = 133,3 Па. Нормальное атмосферное давление принято считать равным 760 мм.рт.ст.:
760 мм.рт.ст. = 760 х 133,3 = 101300Па = 101,3 кПа.
Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, значит он не является постоянным и зависит от изменения погоды.
(слайд 32 компьютерной презентации) – если давление повышается, погода будет хорошей: холодной –зимой, жаркой – летом. Если давление резко понижается, значит будет появление облачности и насыщение влагой воздуха. Давайте вспомним из курса географии, почему так происходит?
Ученик: давление повышается, если будут происходить перемещения масс воздуха вниз (нисходящие потоки). Опускается с больших высот сухой воздух, поэтому погода будет хорошей без осадков. Давление понижается при восходящих потоках воздуха. Вверх поднимается воздух, обильно насыщенный водяными парами. Вверху он охлаждается, что приводит к появлению облачности, выпадению осадков – погода резко ухудшается.
Учитель: также давление зависит от высоты над уровне моря. Так, подъем на каждые 12 м ведет к уменьшению давления на 1 мм.рт.ст. (133,3 Па) (слайд 33 компьютерной презентации).
Сравните давления атмосферы на станции метро и у вагона метро; у подножия горы и на вершине.
Ученик: так как давление с глубиной увеличивается, то у вагона метро оно будет больше. И наоборот, так как давление с высотой уменьшается, то на вершине горы оно будет меньше.
Учитель: трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр (слайд 34 компьютерной презентации) – от греческого слова – baros – тяжесть).
Удобен ли такой прибор?
Ученик: нет, так как очень громоздкий и небезопасен, так как ртуть – ядовитая жидкость.
Учитель: поэтому жидкостный барометр
заменен безжидкостным. Это – барометр – анероид
(слайд 35 компьютерной презентации). В переводе с
греческого 
– Нерей –морской бог.
Рассмотрим схему: (слайд 36 компьютерной презентации) гофрированная коробочка из которой выкачан воздух, соединена плоской пружиной с передаточным механизмом, на который насажена спираль, конец которой соединен со стрелкой. Как работает данное устройство?
Ученик: при изменении атмосферного давления изменяется объем гофрированной коробочки, вследствие чего изменяется сжатие пружины. Передаточный механизм передает движение пружины стрелке, которая скользит вдоль шкалы прибора.
Учитель: шкала барометра (слайд 37 компьютерной презентации) проградуирована в мм.рт.ст. и в кПа. Иногда шкала барометра указывает и погодные условия. Сконструированы модификации барометра – барограф – прибор для непрерывной автоматической записи изменений атмосферного давления; и альтиметр – прибор для определения высоты полета самолета.
Итак, сегодня мы познакомились с понятием атмосферного давления и с приборами для его измерения.
На следующем уроке мы поговорим о значении атмосферного давления в нашей жизни, о влиянии, учете и использовании атмосферного давления.
Домашнее задание: прочитать страницы 50-51 учебника и выполнить экспериментальное задание на странице 55 № 1 по инструкции.
Экспериментальное задание № 3.
Тема: “Расчет силы давления атмосферы на книгу”.
Цель: Рассчитать силу давления атмосферы на учебник “Физика-7”.
Оборудование:
- учебник,
- линейка,
- барометр.
Расчетные формулы:
- F = p х S
- S = a х b
Ход работы
1. Измерьте длину и ширину учебника.
2. Запишите результат и осуществите перевод в систему С. И.:
a = … см = …м
b = … см = …м
3. Рассчитайте площадь поверхности учебника:
S = a х b = … м … м = … м
4. Рассмотрев шкалу барометра, измерьте атмосферное давление (в мм. рт. ст.).
5. Запишите результат и осуществите перевод в систему С. И., помня, что:
1мм. рт. ст. = 133,3 Па
p = … мм. рт. ст. = … Па
6. Рассчитайте силу давления атмосферы на учебник:
F = p х S = … Па х …м = … Н
7. Выразите силу давления в килоньютонах:
F = … Н = … кН
8. Сделайте вывод.
Используемая литература:
- Кириллова И.Г., Книга для чтения по физике, Москва, Просвещение,1978.
- Бесчастная Н.С. Физика в рисунках, Москва, Просвещение, 1981.
- под редакцией академика Ландсберга Г.С. Элементарный учебник физики, том 1, механика, теплота, молекулярная физика, Москва, Наука, 1973.
- Храмов Ю.А. Физики: Библиографический справочник, Москва, Наука,1983.
- Балебанова Т.В., Козина Е.В., Естествознание, 5-6 классы, Москва, Аквариум,1997.
- Гуревич А.Е. Физика 7 класс, Москва, Новая школа, 1996.
- Керол Варли, Лайза Майлз, , География, энциклопедия, Москва, Росмен, 2002.
- Арманд Н.Н., Утехина В.Д. Наша планета, Москва, Мир,1985.
- Большая энциклопедия эрудита, Москва, Махаон, 2004.
- программное обеспечение – 1с: школа, Физика, библиотека наглядных пособий, 7-11 классы, Дрофа , Формоза;
Интерактивный курс физики для 7-11 классов, Физикон;
Библиотека электронных наглядных пособий, Физика 7-11 классы, Кирилл и Мефодий.