IV. Изучение нового материала.

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.

Но мы на себе давление воздуха не ощущаем. Так существует ли оно? Докажем существование атмосферы и атмосферного давления на опытах, а в этом помогут нам сами учащиеся.

Опыт 1.Положите обычную деревянную линейку на стол так, чтобы ее, примерно, четверть свешивалась наружу. Если по этому концу линейки стукнуть палкой, то линейка, конечно, упадет. А теперь накройте линейку на столе аккуратно расправленной газетой и снова резко, очень резко ударьте по ее кончику: линейка остается на месте, а палка отскакивает и может даже сломаться. Почему?

Ответ: Опыт этот наглядно показывает существование атмосферного давления. Ведь действительно, на каждый квадратный сантиметр атмосфера давит с силой в 1 кГ-сила (9,8 Ньютон). Ваш удар был очень коротким, воздух под газету не успевал пройти и поэтому не мог уравновесить это давление снизу, следовательно, газета, поднимаясь, должна была бы приподнять столько килограмм, сколько в ней квадратных сантиметров! Вот и подумайте, могла ли палка быстро поднять такой груз.

Опыт 2.Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. Накроем его листком бумаги так, как это показано на рисунке. Плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Почему это происходит?

Ответ: Воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково (по закону Паскаля), значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной.

Опыт 3.В 1654 году магдебургский бургомистр и физик Отто фон Герике показал на рейхстаге в Регенсбурге один опыт, который теперь во всём мире называют опытом с магдебургскими полушариями .Когда полушария сложили вместе, между ними поместили кожаное кольцо, не оставившее между полушариями даже малейшей щели. Затем с помощью насоса откачали воздух из пространства между полушариями. Какая же сила сжимала полушария, противодействуя силе шестнадцати коней?

Ответ: Этой силой было действие атмосферного воздуха. Чем больше воздуха выкачивали из полости между полушариями, тем сильнее они сжимались снаружи атмосферным давлением. Оно, оставаясь постоянным, тем больше превышало давление внутри шара, чем меньше там оставалось воздуха.

Выводы: учащиеся наблюдают за учителем, предлагают свои версии, приходят к выводу, что атмосферное давление на самом деле существует.

А сейчас выясним, имеет ли воз­дух массу?

Опыт 4. Возьмём два резиновых шарика. Один надутый, другой нет. Что в надутом шарике? Положим на весы оба шарика. На одну чашу надутый шарик, на другую сдутый. Что мы видим?

Выводы: надутый шарик тяжелее, значит, воздух имеет массу.

Опыт 5. Можно ли измерить массу воздуха в шаре? Как это сделать? Проведем виртуальный опыт со стеклянным шаром.

Известно, что воздух объемом 1 м³ имеет массу 1.3 кг. Из опыта следует, что воздух должен давить на Землю и на все тела, находящиеся на ней.

Вес 1 м³ воздуха:

P = 9/8 Н/кг * 1.3 кг = 13 Н

Вывод: Если воздух имеет вес, то он давит на все, что находится на земле.

Учитель приводит примеры различных масс воздуха.

Задача. Определить, какой вес имеет воздух, находящийся в кабинете физике, если длина комнаты – 8м, ширина – 6м, высота – 4м.

Решая задачу, учащиеся приходят к ответу: объем (V) комнаты – 192 м³, значит, в классе 192 м³ воздуха. Он весит почти 1/4 тонны.

Оказывается, на 1 кв. см земной поверхности воздух давит с силой в 1 кг. Площадь (S) нашей тетради 300 см². Значит, на нее давит 300 кг воздуха. Если в среднем поверхность человеческого тела составляет около 1,5 м², то оказывается, что на каждого из нас воздух давит с силой около 15 т.

Как вы думаете почему мы не чувствуем этот вес? Действительно, мы не смогли бы выдерживать такую тяжесть, если бы ей не противостояло такое же давление внутри нашего тела. Следующий опыт поможет нам понять это.

Опыт 6.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.