Министерство образования и науки Челябинской области

Пластовский технологический филиал

ГБПОУ СПО «Копейский политехнический колледж им. С.В Хохрякова»

МАСТЕР - КЛАСС

«ОПЫТЫ И ЭКСПЕРЕМЕНТЫ

ДЛЯ ДЕТЕЙ»

Учебно - исследовательская работа

«Занимательные физические опыты

из подручных материалов»

Руководитель: Ю.В. Тимофеева, преподаватель физики

Исполнители: студенты группы ОПИ - 15

Аннотация

Физические опыты повышают интерес к изучению физики, развивают мышление, учат применять теоретические знания для объяснения различных физических явлений, происходящих в окружающем мире.

К сожалению, из-за перегруженности учебного материала на уроках физики занимательным опытам уделяется недостаточное внимание

С помощью опытов, наблюдений и измерений могут быть исследованы зависимости между различными физическими величинами.

Все явления, наблюдаемые при проведении занимательных опытов, имеют научное объяснение, для этого использовали фундаментальные законы физики и свойства окружающей нас материи.

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Введение
	Основное содержание
	Организация исследовательской работы
	Методика проведения различных опытов
	Результаты исследования
	Заключение
	Список использованной литературы
	Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Без сомнения, все наше знание начинается с опытов.

(Кант Эммануил - немецкий философ 1724-1804г.г)

Физика - это не только научные книги и сложные законы, не только огромные лаборатории. Физика - это еще интересные эксперименты и занимательные опыты. Физика - это фокусы, показанные в кругу друзей, это смешные истории и забавные игрушки-самоделки.

Самое главное, для физических опытов можно использовать любой подручный материал.

Физические опыты можно делать с шарами, стаканами, шприцами, карандашами, соломинками, монетами, иголками и т.д.

Опыты повышают интерес к изучению физики, развивают мышление, учат применять теоретические знания для объяснения различных физических явлений, происходящих в окружающем мире.

При проведении опытов приходится не только составлять план его осуществления, но и определять способы получения некоторых данных, самостоятельно собирать установки и даже конструировать нужные приборы для воспроизведения того или иного явления.

Но, к сожалению, из-за перегруженности учебного материала на уроках физики занимательным опытам уделяется недостаточное внимание, большое внимание уделяется теории и решению задач.

Поэтому было решено провести исследовательскую работу по теме «Занимательные опыты по физике из подручных материалов».

Цели исследовательской работы следующие:

1. Освоить методики физических исследований, овладеть навыками правильного наблюдения и техникой физического эксперимента.

   Организация самостоятельной работы с различной литературой и другими источниками информации, сбор, анализ и обобщение материала по теме исследовательской работы.

   Научить обучающихся, применять научные знания для объяснения физических явлений.

   Привить любовь обучающимся к физике, усилить концентрацию их внимания на понимании законов природы, а не на механическом их запоминании.

При выборе темы исследования мы исходили из следующих принципов:

Субъективность - выбранная тема соответствует нашим интересам.

Объективность - выбранная нами тема актуальна и важна в научном и практическом отношении.

Посильность - задачи и цели, поставленные нами в работе, реальны и выполнимы.

1. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ.

Исследовательская работа проводилась по следующей схеме:

Постановка проблемы.

Изучение информации из разных источников по данной проблеме.

Выбор методов исследования и практическое овладение ими.

Сбор собственного материала - комплектование подручных материалов, проведение опытов.

Анализ и обобщение.

Формулировка выводов.

В ходе исследовательской работы применялись следующие физические методики исследований:

1. Физический опыт

Проведение опыта состояло из следующих этапов:

Уяснение условий опыта.

Этот этап предусматривает знакомство с условиями проведения эксперимента, определение перечня необходимых подручных приборов и материалов и безопасных условий при проведении опыта.

Составление последовательности действий.

На этом этапе намечался порядок проведения опыта, в случае необходимости добавлялись новые материалы.

Проведение опыта.

2. Наблюдение

При наблюдении за явлениями, происходящими в опыте, мы обращали особое внимание на изменение физических характеристик, при этом мы получали возможность обнаруживать закономерные связи между различными физическими величинами.

3. Моделирование.

Моделирование является основой любого физического исследования. При проведении опытов мы моделировали различные ситуативные эксперименты .

Всего нами смоделировано, проведено и научно объяснено несколько занимательных физических опытов.

2.Организация исследовательской работы:

2.1 Методика проведения различных опытов:

Опыт № 1 Свеча за бутылкой

Приборы и материалы : свеча, бутылка, спички

Этапы проведения опыта

Поставить зажженную свечу позади бутылки, а самому стань так, чтобы лицо отстояло от бутылки на 20-30 см.

Стоит теперь дунуть, и свеча погаснет, будто между тобой и свечёй нет никакой преграды.

Опыт № 2 Вертящаяся змейка

Приборы и материалы: плотная бумага, свеча, ножницы.

Этапы проведения опыта

Из плотной бумаги вырезать спираль, растянуть её немного и посадить на конец изогнутой проволоки.

Держать эту спираль над свечкой в восходящем потоке воздуха, змейка будет вращаться.

Приборы и материалы : 15 спичек.

Этапы проведения опыта

Положить одну спичку на стол, а на неё поперёк 14 спичек так, чтобы головки их торчали кверху, а концы касались стола.

Как поднять первую спичку, держа её за один конец, и вместе с нею все остальные спички?

Опыт № 4 Парафиновый мотор

Приборы и материалы: свеча, спица, 2 стакана, 2 тарелки, спички.

Этапы проведения опыта

Чтобы сделать это мотор, нам не нужно ни электричества, ни бензина. Нам нужно для этого только… свеча.

Раскалить спицу и воткнуть её их головками в свечку. Это будет ось нашего двигателя.

Положить свечу спицей на края двух стаканов и уравновесить.

Зажечь свечу с обоих концов.

Опыт №5 Толстый воздух

Мы живём благодаря воздуху, которым мы дышим. Если тебе не кажется это достаточно волшебным, проделай этот эксперимент, чтобы узнать, на какую ещё магию способен воздух.

Реквизит

Защитные очки

Сосновая дощечка 0,3х2,5х60 см (можно приобрести в любом магазине пиломатериалов)

Газетный лист

Линейка

Подготовка

Начинаем научное волшебство!

Надень защитные очки. Объяви зрителям: «В мире есть два вида воздуха. Один из них - тощий, а другой - жирный. Сейчас я с помощью жирного воздуха совершу волшебство».

Положи на стол дощечку так, чтобы примерно 6 дюймов (15 см) выступало на край стола.

Произнеси: «Толстый воздух садись на дощечку». Ударь по концу дощечки, который выступает за край стола. Дощечка подпрыгнет в воздух.

Скажи зрителям, что на дощечку сел, должно быть, тощий воздух. Опять положи дощечку на стол как в пункте 2.

Положи на дощечку газетный лист, как показано на рисунке, чтобы дощечка была посередине листа. Разгладь газету, чтобы между ней и столом не осталось воздуха.

Снова скажи: «Толстый воздух, садись на дощечку».

Ударь по выступающему концу ребром ладони.

Опыт №6 Непромокаемая бумага

Реквизит

Бумажное полотенце

Стакан

Пластиковая миска или ведёрко, в которое можно налить достаточное количество воды, чтобы она полностью покрыла стакан

Подготовка

Разложи всё необходимое на столе

Начинаем научное волшебство!

Объяви зрителям: "C помощью своего магического мастерства я смогу сделать так, чтобы кусочек бумаги остался сухим».

Сомни бумажное полотенце и положи его на дно стакана.

Переверни стакан и убедись, что комок бумаги остаётся на месте.

Произнеси над стаканом какие-нибудь волшебные слова, например: «магические силы, оградите бумагу от воды». Потом медленно опусти перевёрнутый стакан в миску с водой. Старайся держать стакан как можно ровнее, пока он не скроется под водой полностью.

Вытащи стакан из воды и стряхни с него воду. Переверни стакан дном книзу и достань бумагу. Дай зрителям пощупать её и убедиться, что она осталась сухой.

Опыт №7 Летающий мячик

Видел ли ты, как на выступлении фокусника человек поднимается в воздух? Попробуй провести подобный эксперимент.

Обрати внимание: Для этого эксперимента понадобиться фен и помощь взрослых.

Реквизит

Фен (пользоваться должен только взрослый помощник)

2 толстые книги или другие тяжёлые предметы

Мячик для пинг-понга

Линейка

Взрослый ассистент

Подготовка

Установи фен на столе вверх отверстием, откуда дует горячий воздух.

Чтобы установить его в таком положении, используй книги. Проверь, чтобы они не закрывали отверстие сбоку, где воздух засасывается в фен.

Включи фен в розетку.

Начинаем научное волшебство!

Попроси кого-нибудь из взрослых зрителей стать твоим ассистентом.

Объяви зрителям: «Сейчас я заставлю обыкновенный пинг-понговый шарик летать по воздуху».

Возьми шарик в руку и отпусти, чтобы он упал на стол. Скажи зрителям: «Ой! Я забыл сказать волшебные слова!»

Произнеси над мячиком волшебные слова. Пусть твой ассистент включит фен на полную мощность.

Аккуратно помести шарик над феном в струю воздуха, примерно в 45 см от выдувающего отверстия.

Советы учёному волшебнику

В зависимости от силы выдува, тебе, возможно, придётся поместить шарик немного выше или ниже, чем указано.

Что ещё можно сделать

Попробуй проделать тоже самое с мячиком разного размера и массы. Одинаково ли хорошо будет получаться опыт?

2. 2 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1) Опыт № 1 Свеча за бутылкой

Объяснение:

Свеча будет понемножку всплывать, причём охлаждённый водой парафин у края свечи будет таять медленней, чем парафин, окружающий фитиль. Поэтому вокруг фитиля образуется довольно глубокая воронка. Эта пустота, в свою очередь, облегчает свечу, потому-то наша свеча и догорит до конца .

2) Опыт № 2 Вертящаяся змейка

Объяснение:

Змейка вращается, т.к. происходит расширение воздуха под действием тепла и о превращении теплой энергии в движение.

3) Опыт №3 Пятнадцать спичек на одной

Объяснение:

Для того, чтобы поднять все спички, нужно только поверх всех спичек, в ложбинку между ними, положить ещё одну, пятнадцатую спичку.

4) Опыт № 4 Парафиновый мотор

Объяснение:

Капля парафина упадёт в одну из тарелок, подставленных под концы свечи. Равновесие нарушится, другой конец свечи перетянет и опустится; при этом с него стечёт несколько капель парафина, и он станет легче первого конца; он поднимается к верху, первый конец опустится, уронит каплю, станет легче, и наш мотор начнёт работать вовсю; постепенно колебания свечи будут увеличиваться всё больше и больше.

5) Опыт №5 Толстый воздух

Когда ты ударяешь по дощечке в первый раз, она подпрыгивает. Но если ударить по дощечке, на которой лежит газета, дощечка ломается.

Объяснение:

Когда ты разглаживаешь газету, ты удаляешь из-под неё почти весь воздух. Вместе с тем большое количество воздуха сверху газеты давит на неё с большой силой. Когда ты ударяешь по дощечке, она ломается, потому что давление воздуха на газету не даёт дощечке подняться вверх в ответ на приложенную тобой силу.

6) Опыт №6 Непромокаемая бумага

Объяснение:

Воздух занимает определённый объём. В стакане есть воздух, в каком бы положении он не находился. Когда ты переворачиваешь стакан кверху дном и медленно опускаешь в воду, воздух остаётся в стакане. Вода из-за воздуха не может попасть в стакан. Давление воздуха оказывается больше, чем давление воды, стремящейся проникнуть внутрь стакана. Полотенце на дне стакана остаётся сухим. Если стакан под водой перевернуть набок, воздух в виде пузырьков будет выходить из него. Тогда сможет попасть в стакан.

8) Опыт №7 Летающий мячик

Объяснение:

На самом деле этот трюк не противоречит силе тяжести. В нём демонстрируется важная способность воздуха, называемая принципом Бернулли. Принцип Бернулли - закон природы, согласно которому любое давление любого текучего вещества, в том числе воздуха, уменьшается с ростом скорости его движения. Иначе говоря при низкой скорости потока воздуха он имеет высокое давление.

Воздух, выходящий из фена, движется очень быстро, и следовательно его давление невелико. Мячик со всех сторон окружён областью низкого давления, которая образует конус у отверстия фена. Воздух вокруг этого конуса обладает более высоким давлением, и не даёт мячику выпасть из зоны низкого давления. Сила тяжести тянет его вниз, а сила воздуха тянет его вверх. Благодаря совместному действию этих сил, шарик и зависает в воздухе над феном.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализируя результаты занимательных опытов, мы убедились, что знания полученные на занятиях по физике вполне применимы для решения практических вопросов.

С помощью опытов, наблюдений и измерений были исследованы зависимости между различными физическими величинами.

Все явления, наблюдаемые при проведении занимательных опытов, имеют научное объяснение, для этого мы использовали фундаментальные законы физики и свойства окружающей нас материи.

Законы физики основаны на фактах, установленных опытным путем. Причем нередко истолкование одних и тех же фактов меняется в ходе исторического развития физики. Факты накапливаются в результате наблюдений. Но при этом только ими ограничиваться нельзя. Это только первый шаг к познанию. Дальше идет эксперимент, выработка понятий, допускающих качественные характеристики. Чтобы из наблюдений сделать общие выводы, выяснить причины явлений, надо установить количественные зависимости между величинами. Если такая зависимость получается, то найден физический закон. Если найден физический закон, то нет необходимости ставить в каждом отдельном случае опыт, достаточно выполнить соответствующие вычисления. Изучив экспериментально количественные связи между величинами, можно выявить закономерности. На основе этих закономерностей развивается общая теория явлений.

Следовательно, без эксперимента не может быть рационального обучения физике. Изучение физики и других технических дисциплин предполагает широкое использование эксперимента, обсуждение особенностей его постановки и наблюдаемых результатов.

В соответствии с поставленной задачей все опыты проведены с использованием только дешевых, малогабаритных подручных материалов.

По итогам учебно - исследовательской работы можно сделать следующие выводы:

1. В различных источниках информации можно найти и самим придумать много занимательных физических опытов, выполняемых с помощью подручного оборудования.

   Занимательные опыты и самодельные физические приборы увеличивают спектр демонстраций физических явлений.

   Занимательные опыты позволяют проверить законы физики и теоретические гипотезы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

М. Ди Специо «Занимательные опыты», ООО «Астрель», 2004г.

Ф.В. Рабиза «Забавная физика», Москва, 2000г.

Л. Гальперштейн «Здравствуй, физика», Москва, 1967г.

А. Томилин «Хочу все знать», Москва, 1981г.

М.И. Блудов «Беседы по физике», Москва, 1974г.

Я.И. Перельман «Занимательные задачи и опыты», Москва, 1972г.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Диск:

1. Презентация «Занимательные физические опыты из подручных материалов»

2. Видеоролик «Занимательные физические опыты из подручных материалов»

Добрый день, гости сайта НИИ «Эврика»! Вы согласны, что знания, подкреплённые практикой, гораздо эффективнее теории? Занимательные опыты по физике не только отлично развлекут, но и вызовут у ребёнка интерес к науке, а также останутся в памяти гораздо дольше, чем параграф учебника.

Чему опыты научат детей?

Мы предлагаем вашему вниманию 7 экспериментов с объяснением, которые обязательно вызовут вопрос у малыша «А почему?» В результате ребёнок узнает, что:

• Смешивая 3 основных цвета: красный, жёлтый и синий, - можно получить дополнительные: зелёный, оранжевый и фиолетовый. Вы подумали о красках? Мы вам предлагаем другой, необычный способ удостовериться в этом.
• Свет отражается от белой поверхности и превращается в тепло, если попадает на чёрный предмет. К чему это может привести? Давайте разберёмся.
• Все предметы подвержены гравитации, то есть стремятся к состоянию покоя. На практике это выглядит фантастически.
• У предметов есть центр массы. И что? Давайте научимся извлекать из этого пользу.
• Магнит - невидимая, но мощная сила некоторых металлов, способная наделить вас способностями мага.
• Статическое электричество может не только притягивать ваши волосы, но и сортировать мелкие частички.

Итак, давайте сделаем наших детей опытными!

1. Творим новый цвет

Этот эксперимент будет полезен для дошкольников и младших школьников. Для проведения опыта нам пригодятся:

• фонарик;
• красный, синий и жёлтый целлофан;
• ленточка;
• белая стена.

Опыт проводим около белой стены:

• Берём фонарь, покрываем его сначала красным, а затем жёлтым целлофаном, после чего зажигаем свет. Смотрим на стену и видим оранжевое отражение.
• Теперь убираем жёлтый целлофан и поверх красного надеваем синий пакет. Наша стена освещается фиолетовым цветом.
• А если фонарь накрыть синим, а затем жёлтым целлофаном, то на стене мы увидим зелёное пятно.
• Этот эксперимент можно продолжить и с другими цветами.

2. Чёрный цвет и солнечный луч: взрывоопасное сочетание

Для проведения эксперимента понадобятся:

• 1 прозрачный и 1 чёрный воздушный шарик;
• лупа;
• солнечный лучик.

Для этого опыта потребуется сноровка, но вы справитесь.

• Сначала нужно надуть прозрачный воздушный шар. Держите его крепко, но не завязывайте кончик.
• Теперь при помощи тупого конца карандаша протолкните чёрный воздушный шарик внутрь прозрачного до половины.
• Надуйте чёрный шар внутри прозрачного, пока он не займёт примерно половину объёма.
• Завяжите кончик чёрного шарика и протолкните его в середину прозрачного шара.
• Прозрачный шарик надуйте ещё немного и завяжите конец.
• Расположите лупу так, чтобы солнечный луч попал на чёрный шарик.
• Через несколько минут чёрный шар лопнет внутри прозрачного.

Расскажите малышу, что прозрачные материалы пропускают солнечный свет, поэтому мы видим улицу через окно. А чёрная поверхность, наоборот, поглощает световые лучи и превращает их в тепло. Именно поэтому в жару рекомендуют носить светлую одежду, чтобы избежать перегрева. Когда чёрный шарик нагрелся, он начал терять свою эластичность и под давлением внутреннего воздуха лопнул.

3. Ленивый мяч

Следующий опыт - настоящее шоу, но для его проведения нужно будет потренироваться. Школа даёт объяснение этому явлению в 7 классе, но на практике это можно сделать ещё в дошкольном возрасте. Подготовьте следующие предметы:

• пластиковый стакан;
• металлическое блюдо;
• картонную втулку из-под туалетной бумаги;
• теннисный мячик;
• метр;
• метла.

Как провести этот эксперимент?

• Итак, установите стаканчик на краю стола.
• Поставьте на стаканчик блюдо так, чтобы его край с одной стороны оказался над полом.
• Основу рулона туалетной бумаги установите по центру блюда прямо над стаканом.
• Сверху положите мяч.
• Встаньте за полметра от конструкции с метлой в руке так, чтобы её прутья были загнуты к вашим стопам. Встаньте на них сверху.
• Теперь оттяните метлу и резко отпустите.
• Рукоятка ударит по блюду, и оно вместе с картонной втулкой улетит в сторону, а мячик упадёт в стакан.

Почему он не улетел вместе с остальными предметами?

Потому что, согласно закону инерции, предмет, на который не действуют другие силы, стремится остаться в покое. В нашем случае на мячик подействовала только сила притяжения к Земле, поэтому он и упал вниз.

4. Сырое или варёное?

Давайте познакомим ребёнка с центром массы. Для этого возьмём:

· остывшее яйцо, сваренное вкрутую;

· 2 сырых яйца;

Предложите компании детей отличить варёное яйцо от сырого. При этом разбивать яйца нельзя. Скажите, что вы можете это сделать безошибочно.

1. Раскрутите оба яйца на столе.
2. Яйцо, которое вращается быстрее и с равномерной скоростью, - варёное.
3. В подтверждение своих слов разбейте другое яйцо в миску.
4. Возьмите второе сырое яйцо и бумажную салфетку.
5. Попросите кого-то из зрителей сделать так, чтобы яйцо стояло на тупом конце. Никто не сможет так сделать, кроме вас, так как только вы знаете секрет.
6. Просто энергично потрясите яйцо вверх-вниз полминуты, после чего без проблем установите его на салфетку.

Почему яйца ведут себя по-разному?

У них, как и у любого другого предмета, есть центр масс. То есть разные участки предмета могут весить не одинаково, но есть точка, которая делит его массу на равные части. У варёного яйца из-за более равномерной плотности центр масс при вращении остаётся на одном и том же месте, а у сырого яйца оно смещается вместе с желтком, что затрудняет его движение. У сырого яйца, которое потрясли, желток опускается к тупому концу и центр масс оказывается там же, поэтому его можно поставить.

5. «Золотая» середина

Предложите детям найти середину палки без линейки, а просто на глаз. Оцените результат при помощи линейки и скажите, что он не совсем верный. Теперь проделайте это сами. Лучше всего подойдёт ручка от швабры.

• Поднимите палку до уровня талии.
• Уложите её на 2 указательных пальца, держа их на расстоянии 60 см.
• Сдвигайте пальцы ближе друг к другу и следите, чтобы палка не теряла равновесие.
• Когда ваши пальцы сойдутся и палка будет располагаться параллельно полу, вы дошли до цели.
• Положите палку на стол, держа палец на нужной отметке. Убедитесь при помощи линейки, что вы точно справились с заданием.

Расскажите ребёнку, что вы нашли не просто середину палки, а её центр масс. Если предмет симметричный, то он совпадёт с его серединой.

6. Невесомость в банке

Давайте заставим иголки зависнуть в воздухе. Для этого возьмём:

• 2 нити по 30 см;
• 2 иголки;
• прозрачный скотч;
• литровую банку и крышку;
• линейку;
• небольшой магнит.

Как провести опыт?

• Вденьте нитки в иголки и завяжите концы двумя узелками.
• Прикрепите узлы скотчем на дно банки, чтобы до её края оставалось около 2,5 см.
• Изнутри крышки приклейте скотч в виде петли, липкой стороной наружу.
• Положите крышку на стол и приклейте к петле магнит. Переверните банку и закрутите крышку. Иголки будут свисать и тянуться к магниту.
• Когда вы перевернёте банку крышкой вверх, иголки всё равно будут тянуться к магниту. Возможно, придётся удлинить нитки, если магнит не удерживает иголки в вертикальном положении.
• Теперь открутите крышку и положите её на стол. Вы готовы провести опыт перед зрителями. Как только вы закрутите крышку, иголки со дна банки устремятся вверх.

Расскажите ребёнку, что магнит притягивает железо, кобальт и никель, поэтому железные иголки подвержены его воздействию.

7. «+» и «-»: полезное притяжение

Ваш ребёнок наверняка замечал, как волосы магнитятся к некоторым тканям или расчёске. А вы рассказывали ему, что всему виной статическое электричество. Давайте проделаем опыт из этой же серии и покажем, к чему ещё может привести «дружба» отрицательных и положительных зарядов. Нам понадобятся:

• бумажное полотенце;
• 1 ч. л. соли и 1 ч. л. перца;
• ложка;
• воздушный шар;
• шерстяная вещь.

Этапы эксперимента:

• Положите на пол бумажное полотенце, высыпьте на него смесь соли и перца.
• Спросите у ребёнка: как же теперь отделить соль от перца?
• Надутый шарик потрите о шерстяную вещь.
• Поднесите его к соли и перцу.
• Соль останется на месте, а перец примагнитится к шарику.

Шарик после трения о шерсть приобретает отрицательный заряд, который притягивает к себе положительные ионы перца. Электроны соли не столь подвижны, поэтому они не реагируют на приближение шарика.

Опыты дома - это ценный жизненный опыт

Признайтесь, вам и самим было интересно наблюдать за происходящим, а ребёнку и подавно. Проделывая удивительные фокусы с самыми простыми веществами, вы научите малыша:

• доверять вам;
• видеть удивительное в обыденности;
• увлекательно познавать законы окружающего мира;
• развиваться разносторонне;
• учиться с интересом и желанием.

Мы ещё раз напоминаем вам, что развивать ребёнка - это просто и для этого не нужно иметь много денег и времени. До скорых встреч!

1. Цилиндры со стругом.

Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу, на расстояниях, сравнимых с размером самих молекул. Два свинцовых цилиндра сцепляются вместе, если их вплотную прижать друг к другу ровными, только что срезанными поверхностями. При этом сцепление может быть настолько прочным, что цилиндры не удаётся оторвать друг от друга даже при большой нагрузке.

2. Определение архимедовой силы.

1. К пружине подвешивают небольшое ведёрко и тело цилиндрической формы. Растяжение пружины по положению стрелки отмечают меткой на штативе. Она показывает вес тела в воздухе.

2. Приподняв тело, под него подставляют отливной сосуд, наполненный водой до уровня отливной трубки. После чего тело погружают целиком в воду. При этом часть жидкости, объём которой равен объёму тела, выливается из отливного сосуда в стакан. Указатель пружины поднимается вверх, пружина сокращается, показывая уменьшение веса тела в воде. В данном случае на тело, наряду с силой тяжести, действует ещё и сила, выталкивающая его из жидкости.

3. Если в ведёрко перелить воду из стакана (т.е. ту, которую вытеснило тело),то указатель пружины возвратится к своему начальному положению.

На основании этого опыта можно заключить, что, сила, выталкивающая тело, целиком погруженное в жидкость, равна весу жидкости в объёме этого тела.

3. Поднесём дугообразный магнит к листу картона. Магнит не притянет его. Затем положим картон на мелкие железные предметы и снова поднесём магнит. Лист картона поднимется, а за ним и мелкие железные предметы. Это происходит потому, что между магнитом и мелкими железными предметами образуется магнитное поле, которое действует и на картон, под действием этого поля картон притягивается к магниту.

4. Положим дугообразный магнит на край стола. Тонкую иглу с ниткой положим на один из полюсов магнита. Затем осторожно потянем иглу за нить, пока игла не соскочит с полюса магнита. Игла зависает в воздухе. Это происходит потому, что находясь в магнитном поле, иголка намагничивается и притягивается к магниту.

5. Действие магнитного поля на катушку с током.

Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле.

У нас имеется катушка, подвешенная на гибких проводах, которые присоединены к источнику тока. Катушка помещена между полюсами дугообразного магнита, т.е. находится в магнитном поле. Взаимодействие между ними не наблюдается. При замыкании электрической цепи катушка приходит в движение. Направление движения катушки зависит от направления тока в ней и от расположения полюсов магнита. В данном случае ток направлен по часовой стрелке и катушка притянулась. При изменении направления тока на противоположное катушка оттолкнётся.

Точно так же катушка изменит направление движения при изменении расположения полюсов магнита (т.е. изменения направления линий магнитного поля).

Если убрать магнит, то при замыкании цепи катушка двигаться не будет.

Значит, со стороны магнитного поля на катушку с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.

6. Прибор для демонстрации правила Ленца.

Выясним, как направлен индукционный ток. Для этого воспользуемся прибором, который представляет собой узкую алюминиевую пластинку с алюминиевыми кольцами на концах. Одно кольцо сплошное, другое имеет разрез. Пластинка с кольцами помещена на стойку и может свободно вращаться вокруг вертикальной оси.

Возьмём дугообразный магнит и внесём его в кольцо с разрезом - кольцо останется на месте. Если же вносить магнит в сплошное кольцо, то оно будет отталкиваться, уходить от магнита, поворачивая при этом всю пластинку. Результат будет точно таким же, если магнит будет повёрнут к кольцам не северным полюсом, а южным.

Объясним наблюдаемое явление.

При приближении к кольцу любого полюса магнита, поле которого является неоднородным, проходящий сквозь кольцо магнитный поток увеличивается. При этом в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в кольце с разрезом тока не будет.

Ток в сплошном кольце создаёт в пространстве магнитное поле, благодаря чему кольцо приобретает свойства магнита. Взаимодействуя с приближающимся магнитом, кольцо отталкивается от него. Из этого следует, что кольцо и магнит обращены друг к другу одноимёнными полюсами, а векторы магнитной индукции их полей направлены в противоположные стороны. Зная направление вектора индукции магнитного поля кольца, можно по правилу правой руки определить направление индукционного тока в кольце. Отодвигаясь от приближающегося к нему магнита, кольцо противодействует увеличению проходящего сквозь него внешнего магнитного потока.

Теперь посмотрим, что произойдёт при уменьшении внешнего магнитного потока сквозь кольцо. Для этого, удерживая кольцо рукой, внесём в него магнит. Затем, отпустив кольцо, начнём удалять магнит. В этом случае кольцо будет следовать за магнитом, притягиваться к нему. Значит, кольцо и магнит обращены друг к другу разноимёнными полюсами, а векторы магнитной индукции их полей направлены в одну сторону. Следовательно, магнитное поле тока будет противодействовать уменьшению внешнего магнитного потока, проходящего сквозь кольцо.

На основании результатов рассмотренных опытов было сформулировано правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало этот ток.

7. Шар с кольцом.

О том, что все тела состоят из мельчайших частиц между которыми есть промежутки, позволяет судить следующий опыт по изменению объёма шара при нагревании и охлаждении.

Возьмём стальной шарик, который в ненагретом состоянии проходит сквозь кольцо. Если шарик нагреть, то, расширившись, он уже сквозь кольцо не пройдёт. Через некоторое время шарик, остыв, уменьшится в объёме, а кольцо, нагревшись от шарика, расширится, и шарик вновь пройдёт сквозь кольцо. Это происходит потому, что все вещества состоят из отдельных частичек, между которыми есть промежутки. Если частицы удаляются друг от друга, то объём тела увеличивается. Если частицы сближаются, объём тела уменьшается.

8. Давление света.

На лёгкие крылышки, находящиеся в сосуде, из которого откачан воздух, направляют свет. Крылышки приходят в движение. Причина светового давления заключается в том, что фотоны обладают импульсом. При поглощении их крылышками они передают им свой импульс. Согласно закону сохранения импульса импульс крылышек становится равным импульсу поглощённых фотонов. Поэтому покоящиеся крылышки приходят в движение. Изменение импульса крылышек означает согласно второму закону Ньютона, что на крылышки действует сила.

9. Источники звука. Звуковые колебания.

Источниками звука являются колеблющиеся тела. Но не всякое колеблющееся тело является источником звука. Не издаёт звука колеблющейся шарик, подвешенный на нити, т.к его колебания происходят с частотой меньше 16 Гц. Если по камертону ударить молоточком, то камертон зазвучит. Значит его колебания лежат в звуковом диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Поднесём к звучащему камертону шарик, подвешенный на нитке, - шарик будет отскакивать от камертона, свидетельствуя о колебаниях его ветвей.

10. Электрофорная машина.

Электрофорная машина является источником тока, в котором механическая энергия превращается в электрическую.

11. Прибор для демонстрации инерции.

Прибор позволяет учащимся усвоить понятие импульса силы и показать его зависимость от действующей силы и времени её действия.

На торец стойки с лункой положим пластинку, а на пластинку - шарик. Медленно сдвинем пластинку с шариком с торца стойки и увидим одновременное движение шарика и пластинки, т.е. шарик по отношению к пластинке неподвижен. Значит результат взаимодействия шарика и пластинки зависит от времени взаимодействия.

На торец стойки с лункой положим пластинку так, чтобы её торец коснулся плоской пружины. На пластинку положим шарик на место соприкосновения пластинки с торцом стойки. Придерживая левой рукой площадку, слегка оттянем пружину от пластинки и отпустим её. Пластинка вылетает из под шарика, а шарик остаётся на месте в лунке стойки. Значит результат взаимодействия тел зависит не только от времени, но и от силы взаимодействия.

Также этот опыт служит косвенным доказательством 1 закона Ньютона - закона инерции. Пластинка после вылета далее движется по инерции. А шарик сохраняет состояние покоя, при отсутствии внешнего воздействия на него.

Сотни тысяч физических опытов было поставлено за тысячелетнюю историю науки. Сложно отобрать несколько «самых-самых».Среди физиков США и Западной Европы был проведен опрос. Исследователи Роберт Криз и Стони Бук просили их назвать наиболее красивые за всю историю физические эксперименты. Об опытах, вошедших в первую десятку по итогам выборочного опроса Криза и Бука, рассказал научный работник Лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий, кандидат физико-математических наук Игорь Сокальский.

1. Эксперимент Эратосфена Киренского

Один из самых древних известных физических экспериментов, в результате которого был измерен радиус Земли, был проведен в III веке до нашей эры библиотекарем знаменитой Александрийской библиотеки Эрастофеном Киренским. Схема эксперимента проста. В полдень, в день летнего солнцестояния, в городе Сиене (ныне Асуан) Солнце находилось в зените и предметы не отбрасывали тени. В тот же день и в то же время в городе Александрии, находившемся в 800 километрах от Сиена, Солнце отклонялось от зенита примерно на 7°. Это составляет около 1/50 полного круга (360°), откуда получается, что окружность Земли равна 40 000 километров, а радиус 6300 километров. Почти невероятным представляется то, что измеренный столь простым методом радиус Земли оказался всего на 5% меньше значения, полученного самыми точными современными методами, сообщает сайт «Химия и жизнь».

2. Эксперимент Галилео Галилея

В XVII веке господствовала точка зрения Аристотеля, который учил, что скорость падения тела зависит от его массы. Чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Наблюдения, которые каждый из нас может проделать в повседневной жизни, казалось бы, подтверждают это. Попробуйте одновременно выпустить из рук легкую зубочистку и тяжелый камень. Камень быстрее коснется земли. Подобные наблюдения привели Аристотеля к выводу о фундаментальном свойстве силы, с которой Земля притягивает другие тела. В действительности на скорость падения влияет не только сила притяжения, но и сила сопротивления воздуха. Соотношение этих сил для легких предметов и для тяжелых различно, что и приводит к наблюдаемому эффекту.

Итальянец Галилео Галилей усомнился в правильности выводов Аристотеля и нашел способ их проверить. Для этого он сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро и значительно более легкую мушкетную пулю. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму, поэтому и для ядра, и для пули силы сопротивления воздуха были пренебрежимо малы по сравнению с силами притяжения. Галилей выяснил, что оба предмета достигают земли в один и тот же момент, то есть скорость их падения одинакова.

Результаты, полученные Галилеем, - следствие закона всемирного тяготения и закона, в соответствии с которым ускорение, испытываемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально массе.

3. Другой эксперимент Галилео Галилея

Галилей замерял расстояние, которое шары, катящиеся по наклонной доске, преодолевали за равные промежутки времени, измеренный автором опыта по водяным часам. Ученый выяснил, что если время увеличить в два раза, то шары прокатятся в четыре раза дальше. Эта квадратичная зависимость означала, что шары под действием силы тяжести движутся ускоренно, что противоречило принимаемому на веру в течение 2000 лет утверждению Аристотеля о том, что тела, на которые действует сила, движутся с постоянной скоростью, тогда как если сила не приложена к телу, то оно покоится. Результаты этого эксперимента Галилея, как и результаты его эксперимента с Пизанской башней, в дальнейшем послужили основой для формулирования законов классической механики.

4. Эксперимент Генри Кавендиша

После того как Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения: сила притяжения между двумя телами с массами Мит, удаленных друг от друга на расстояние r, равна F=γ (mM/r2), оставалось определить значение гравитационной постоянной γ - Для этого нужно было измерить силу притяжения между двумя телами с известными массами. Сделать это не так просто, потому что сила притяжения очень мала. Мы ощущаем силу притяжения Земли. Но почувствовать притяжение даже очень большой оказавшейся поблизости горы невозможно, поскольку оно очень слабо.

Нужен был очень тонкий и чувствительный метод. Его придумал и применил в 1798 году соотечественник Ньютона Генри Кавендиш. Он использовал крутильные весы - коромысло с двумя шариками, подвешенное на очень тонком шнурке. Кавендиш измерял смещение коромысла (поворот) при приближении к шарикам весов других шаров большей массы. Для увеличения чувствительности смещение определялось по световым зайчикам, отраженным от зеркал, закрепленных на шарах коромысла. В результате этого эксперимента Кавендишу удалось довольно точно определить значение гравитационной константы и впервые вычислить массу Земли.

5. Эксперимент Жана Бернара Фуко

Французский физик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 году экспериментально доказал вращение Земли вокруг своей оси с помощью 67-метрового маятника, подвешенного к вершине купола парижского Пантеона. Плоскость качания маятника сохраняет неизменное положение по отношению к звездам. Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе с ней, видит, что плоскость вращения медленно поворачивается в сторону, противоположную направлению вращения Земли.

6. Эксперимент Исаака Ньютона

В 1672 году Исаак Ньютон проделал простой эксперимент, который описан во всех школьных учебниках. Затворив ставни, он проделал в них небольшое отверстие, сквозь которое проходил солнечный луч. На пути луча была поставлена призма, а за призмой - экран. На экране Ньютон наблюдал «радугу»: белый солнечный луч, пройдя через призму, превратился в несколько цветных лучей - от фиолетового до красного. Это явление называется дисперсией света.

Сэр Исаак был не первым, наблюдавшим это явление. Уже в начале нашей эры было известно, что большие монокристаллы природного происхождения обладают свойством разлагать свет на цвета. Первые исследования дисперсии света в опытах со стеклянной треугольной призмой еще до Ньютона выполнили англичанин Хариот и чешский естествоиспытатель Марци.

Однако до Ньютона подобные наблюдения не подвергались серьезному анализу, а делавшиеся на их основе выводы не перепроверялись дополнительными экспериментами. И Хариот, и Марци оставались последователями Аристотеля, который утверждал, что различие в цвете определяется различием в количестве темноты, «примешиваемой» к белому свету. Фиолетовый цвет, по Аристотелю, возникает при наибольшем добавлении темноты к свету, а красный - при наименьшем. Ньютон же проделал дополнительные опыты со скрещенными призмами, когда свет, пропущенный через одну призму, проходит затем через другую. На основании совокупности проделанных опытов он сделал вывод о том, что «никакого цвета не возникает из белизны и черноты, смешанных вместе, кроме промежуточных темных

количество света не меняет вида цвета». Он показал, что белый свет нужно рассматривать как составной. Основными же являются цвета от фиолетового до красного.

Этот эксперимент Ньютона служит замечательным примером того, как разные люди, наблюдая одно и то же явление, интерпретируют его по-разному и только те, кто подвергает сомнению свою интерпретацию и ставит дополнительные опыты, приходят к правильным выводам.

7. Эксперимент Томаса Юнга

До начала XIX века преобладали представления о корпускулярной природе света. Свет считали состоящим из отдельных частиц - корпускул. Хотя явления дифракции и интерференции света наблюдал еще Ньютон («кольца Ньютона»), общепринятая точка зрения оставалась корпускулярной.

Рассматривая волны на поверхности воды от двух брошенных камней, можно заметить, как, накладываясь друг на друга, волны могут интерферировать, то есть взаимогасить либо взаимоусиливать друг друга. Основываясь на этом, английский физик и врач Томас Юнг проделал в 1801 году опыты с лучом света, который проходил через два отверстия в непрозрачном экране, образуя, таким образом, два независимых источника света, аналогичных двум брошенным в воду камням. В результате он наблюдал интерференционную картину, состоящую из чередующихся темных и белых полос, которая не могла бы образоваться, если бы свет состоял из корпускул. Темные полосы соответствовали зонам, где световые волны от двух щелей гасят друг друга. Светлые полосы возникали там, где световые волны взаимоусиливались. Таким образом была доказана волновая природа света.

8. Эксперимент Клауса Йонссона

Немецкий физик Клаус Йонссон провел в 1961 году эксперимент, подобный эксперименту Томаса Юнга по интерференции света. Разница состояла в том, что вместо лучей света Йонссон использовал пучки электронов. Он получил интерференционную картину, аналогичную той, что Юнг наблюдал для световых волн. Это подтвердило правильность положений квантовой механики о смешанной корпускулярно-волновой природе элементарных частиц.

9. Эксперимент Роберта Милликена

Представление о том, что электрический заряд любого тела дискретен (то есть состоит из большего или меньшего набора элементарных зарядов, которые уже не подвержены дроблению), возникло еще в начале XIX века и поддерживалось такими известными физиками, как М.Фарадей и Г.Гельмгольц. В теорию был введен термин «электрон», обозначавший некую частицу - носитель элементарного электрического заряда. Этот термин, однако, был в то время чисто формальным, поскольку ни сама частица, ни связанный с ней элементарный электрический заряд не были обнаружены экспериментально. В 1895 году К.Рентген во время экспериментов с разрядной трубкой обнаружил, что ее анод под действием летящих из катода лучей способен излучать свои, Х-лучи, или лучи Рентгена. В том же году французский физик Ж.Перрен экспериментально доказал, что катодные лучи - это поток отрицательно заряженных частиц. Но, несмотря на колоссальный экспериментальный материал, электрон оставался гипотетической частицей, поскольку не было ни одного опыта, в котором участвовали бы отдельные электроны.

Американский физик Роберт Милликен разработал метод, ставший классическим примером изящного физического эксперимента. Милликену удалось изолировать в пространстве несколько заряженных капелек воды между пластинами конденсатора. Освещая рентгеновскими лучами, можно было слегка ионизировать воздух между пластинами и изменять заряд капель. При включенном поле между пластинами капелька медленно двигалась вверх под действием электрического притяжения. При выключенном поле она опускалась под действием гравитации. Включая и выключая поле, можно было изучать каждую из взвешенных между пластинами капелек в течение 45 секунд, после чего они испарялись. К 1909 году удалось определить, что заряд любой капельки всегда был целым кратным фундаментальной величине е (заряд электрона). Это было убедительным доказательством того, что электроны представляли собой частицы с одинаковыми зарядом и массой. Заменив капельки воды капельками масла, Милликен получил возможность увеличить продолжительность наблюдений до 4,5 часа и в 1913 году, исключив один за другим возможные источники погрешностей, опубликовал первое измеренное значение заряда электрона: е = (4,774 ± 0,009)х 10-10 электростатических единиц.

10. Эксперимент Эрнста Резерфорда

К началу XX века стало понятно, что атомы состоят из отрицательно заряженных электронов и какого-то положительного заряда, благодаря которому атом остается в целом нейтральным. Однако предположений о том, как выглядит эта «положительно-отрицательная» система, было слишком много, в то время как экспериментальных данных, которые позволили бы сделать выбор в пользу той или иной модели, явно недоставало. Большинство физиков приняли модель Дж.Дж.Томсона: атом как равномерно заряженный положительный шар диаметром примерно 108 см с плавающими внутри отрицательными электронами.

В 1909 году Эрнст Резерфорд (ему помогали Ганс Гейгер и Эрнст Марсден) поставил эксперимент, чтобы понять действительную структуру атома. В этом эксперименте тяжелые положительно заряженные а-частицы, движущиеся со скоростью 20 км/с, проходили через тонкую золотую фольгу и рассеивались на атомах золота, отклоняясь от первоначального направления движения. Чтобы определить степень отклонения, Гейгер и Марсден должны были с помощью микроскопа наблюдать вспышки на пластине сцинтиллятора, возникавшие там, где в пластину попадала а-частица. За два года было сосчитано около миллиона вспышек и доказано, что примерно одна частица на 8000 в результате рассеяния изменяет направление движения более чем на 90° (то есть поворачивает назад). Такого никак не могло происходить в «рыхлом» атоме Томсона. Результаты однозначно свидетельствовали в пользу так называемой планетарной модели атома - массивное крохотное ядро размерами примерно 10-13 см и электроны, вращающиеся вокруг этого ядра на расстоянии около 10-8 см.

Современные физические эксперименты значительно сложнее экспериментов прошлого. В одних приборы размещают на площадях в десятки тысяч квадратных километров, в других заполняют объем порядка кубического километра. А третьи вообще скоро будут проводить на других планетах.

1

1. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. Под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой. М.: Издательский центр «Академия», 2000.

2. Опыты и наблюдения в домашних заданиях по физике. С.Ф. Покровский. Москва, 1963.

3. Перельман Я.И. сборник занимательных книг (29 шт.). Квант. Год издания: 1919-2011.

«Расскажи мне, и я забуду, покажи мне, и я запомню, дай мне попробовать, и я научусь».

Древняя китайская пословица

Одной из главных составляющих обеспечения информационно-образовательной среды предмета физики являются образовательные ресурсы и правильная организация учебной деятельности. Современному ученику, легко ориентирующемуся на просторах интернета, можно воспользоваться различными образовательными ресурсами: http://sites.google.com/site/physics239/poleznye-ssylki/sajty, http://www.fizika.ru, http://www.alleng.ru/edu/phys, http://www.int-edu.ru/index.php, http://class-fizika.narod.ru, http://www.globallab.ru, http://barsic.spbu.ru/www/edu/edunet.html, http://www.374.ru/index.php?x=2007-11-13-14 и др. Сегодня основная задача педагога научить учиться учащихся, укрепить их способность к саморазвитию в процессе образования в современной информационной среде.

Изучение учащимися физических законов и явлений всегда должно закрепляется практическим экспериментом. Для этого необходимо соответствующее оборудование, которое есть в кабинете физики. Использование современной техники в учебном процессе позволяет заменить наглядный практический эксперимент компьютерной моделью. На сайте http://www.youtube.com (поиск «опыты по физике») выложены опыты проведенные в реальных условиях.

Альтернативой использования интернета может стать самостоятельный учебный эксперимент, который учащийся может провести вне школы: на улице или дома. Однозначно, что опыты, задаваемые на дом, не должны использовать сложные учебные приборы, а так же вложения материальных затрат. Это могут быть опыты с воздухом, водой, с различными предметами которые доступны ребенку. Конечно научность и ценность таких опытов минимальна. Но если ребенок сам может проверить открытый за много лет до него закон или явление это для развития его практических навыков просто бесценно. Опыт это задание творческое и сделав что-либо самостоятельно, ученик, хочет он этого или нет, а задумается: как проще провести опыт, где встречался он с подобным явлением на практике, где еще может быть полезно данное явление.

Что необходимо ребенку, чтобы провести опыт дома? В первую очередь, это достаточно подробное описание опыта, с указанием необходимых предметов, где в доступной для ученика форме сказано, что надо делать, на что обратить внимание. В школьных учебниках физики на дом предлагается либо решать задачи, либо отвечать на поставленные в конце параграфа вопросы. Там редко можно встретить описание опыта, который рекомендуется школьникам для самостоятельного проведения дома. Следовательно, если учитель предлагает ученикам проделать что-либо дома, то он обязан дать им подробный инструктаж.

Впервые домашние опыты и наблюдения по физике стали проводиться в 1934/35 учебном году Покровским С.Ф. в школе No 85 Краснопресненского района города Москвы. Конечно, эта дата является условной, еще в древности учителя (философы) могли советовать своим ученикам понаблюдать за природными явлениями, проверить какой-либо закон или гипотезу на практике в домашних условиях. В своей книге С.Ф. Покровский показал, что домашние опыты и наблюдения по физике, проводимые самими учащимися: 1) дают возможность нашей школе расширить область связи теории с практикой; 2) развивают у учащихся интерес к физике и технике; 3) будят творческую мысль и развивают способность к изобретательству; 4) приучают учащихся к самостоятельной исследовательской работе; 5) вырабатывают у них ценные качества: наблюдательность, внимание, настойчивость и аккуратность; 6) дополняют классные лабораторные работы тем материалом, который никак не может быть выполнен в классе (ряд длительных наблюдений, наблюдение природных явлений и прочее); 7) приучают учащихся к сознательному, целесообразному труду.

В учебниках «Физика-7», «Физика-8» (авторы А.В. Перышкин), учащимся после изучения отдельных тем предлагаются экспериментальные задания для наблюдений, которые можно выполнить в домашних условиях, объяснить их результаты, составить краткий отчет о работе.

Так как одно из требований к домашнему опыту простота по выполнению, следовательно, их применение целесообразно проводить на начальном этапе обучения физике, когда в детях еще не угасло природное любопытство. Сложно придумать эксперименты для домашнего проведения по таким темам, как, например: большая часть темы «Электродинамика» (кроме электростатики и простейших электрических цепей), «Физика атома», «Квантовая физика». В сети интернет можно найти описание домашних экспериментов: http://adalin.mospsy.ru/l_01_00/op13.shtml, http://ponomari-school.ucoz.ru/index/0-52, http://ponomari-school.ucoz.ru/index/0-53, http://elkin52.narod.ru/opit/opit.htm, http://festival. 1september.ru/ articles/599512 и др. Мной подготовлена подборка домашних опытов c краткими инструкциями по выполнению.

Домашние опыты по физике представляют учебный вид деятельности учащихся, позволяющий не только решать учебно-методические образовательные задачи учителя, но и дает возможность школьнику увидеть, что физика это не только предмет школьной программы. Знания, полученные на уроке, то, что реально можно использовать в жизни и с точки зрения практичности, и для оценивания каких-то параметров тел или явлений, и для прогноза последствий каких-либо действий. Ну, вот 1 дм3 это много или мало? Большинству учащихся (да и взрослых тоже) трудно ответить на этот вопрос. Но стоит только вспомнить, что объем в 1 дм3 имеет обычный пакет молока, и сразу становится проще оценивать объемы тел: ведь 1 м3 это тысяча таких пакетиков! Именно на таких простых примерах приходит понимание физических величин. При выполнении лабораторных работ учащиеся отрабатывают вычислительные навыки, на собственном опыте убеждаются в справедливости законов природы. Недаром Галилео Галилей утверждал, что наука верна тогда, когда становится понятной даже непосвященному. Так что домашние опыты являются расширением информационно-образовательной среды современного школьника. Ведь и жизненный опыт, приобретаемый годами методом проб и ошибок, не что иное, как элементарные знания по физике.

Простейшие измерения.

Задание 1.

Научившись пользоваться линейкой и рулеткой или сантиметром в классе, измерьте при помощи этих приборов длины следующих предметов и расстояний:

а) длину указательного пальца; б) длину локтя, т.е. расстояние от конца локтя до конца среднего пальца; в) длину ступни от конца пятки до конца большого пальца; г) окружность шеи, окружность головы; д) длину ручки или карандаша, спички, иголки, длину и ширину тетради.

Полученные данные запишите в тетрадь.

Задание 2.

Измерьте свой рост:

1. Вечером, перед отходом ко сну, снимите обувь, встаньте спиной к косяку двери и плотно прислонитесь. Голову держите прямо. Попросите кого-нибудь с помощью угольника поставить на косяке небольшую черточку карандашом. Измерьте расстояние от пола до отмеченной черточки рулеткой или сантиметром. Выразите результат измерения в сантиметрах и миллиметрах, запишите его в тетрадь с указанием даты (год, месяц, число, час).

2. Проделайте то же самое утром. Снова запишите результат и сравните результаты вечернего и утреннего измерений. Запись принесите в класс.

Задание 3.

Измерьте толщину листа бумаги.

Возьмите книгу толщиной немного больше 1см и, открыв верхнюю и нижнюю крышки переплета, приложите к стопке бумаги линейку. Подберите стопку толщиной в 1 см = 10 мм = 10000 микрон. Разделив 10000 микрон на число листов, выразите толщину одного листа в микронах. Результат запишите в тетрадь. Подумайте, как можно увеличить точность измерения?

Задание 4.

Определите объем спичечной коробки, прямоугольного лас-тика, пакета из-под сока или молока. Измерьте длину, ширину и высоту спичечной коробки в миллиметрах. Перемножьте полученные числа, т.е. найдите объем. Выразите результат в кубических миллиметрах и в кубических дециметрах (литрах), запишите его. Проделайте измерения и вычислите объемы других предложенных тел.

Задание 5.

Возьмите часы с секундной стрелкой (можно воспользоваться электронными часами или секундомером) и, глядя на секундную стрелку, наблюдайте за ее движением в течение од-ной минуты (на электронных часах наблюдайте за цифровыми значениями). Далее попросите кого-нибудь отметить вслух начало и конец минуты по часам, а сами в это время закройте глаза, и с закрытыми глазами воспринимайте продолжительность одной минуты. Проделайте обратное: стоя с закрытыми глазами, попытайтесь установить продолжительность одной минуты. Пусть другой человек проконтролирует вас по часам.

Задание 6.

Научитесь быстро находить свой пульс, затем возьмите часы с секундной стрелкой или электронные и установите, сколько ударов пульса наблюдается в одну минуту. Затем проделайте обратную работу: считая удары пульса, установите продолжительность одной минуты (следить за часами поручите другому лицу)

Примечание. Великий ученый Галилей, наблюдая за качаниями паникадила во Флорентийском кафедральном соборе и пользуясь (вместо часов) биениями собственного пульса, установил первый закон колебания маятника, который лег в основу учения о колебательном движении.

Задание 7.

При помощи секундомера установите как можно точнее, за какое число секунд вы пробегаете расстояние 60 (100) м. Разделите путь на время, т.е. определите среднюю скорость в метрах в секунду. Переведите метры в секунду в километры в час. Результаты запишите в тетрадь.

Давление.

Задание 1.

Определите давление, производимое стулом. Подложите под ножку стула листок бумаги в клеточку, обведите ножку остро отточенным карандашом и, вынув листок, подсчитайте число квадратных сантиметров. Подсчитайте площадь опоры четырех ножек стула. Подумайте, как еще можно посчитать площадь опоры ножек?

Узнайте вашу массу вместе со стулом. Это можно сделать при помощи весов, предназначенных для взвешивания людей. Для этого надо взять в руки стул и встать на весы, т.е. взвесить себя вместе со стулом.

Если узнать массу имеющегося у вас стула по каким-либо причинам не получается, примите массу стула равной 7кг (средняя масса стульев). К массе собственного тела прибавьте среднюю массу стула.

Посчитайте ваш вес вместе со стулом. Для этого сумму масс стула и человека необходимо умножить примерно на десять (точнее на 9,81 м/с2). Если масса была в килограммах, то вы получите вес в ньютонах. Пользуясь формулой p = F/S, подсчитайте давление стула на пол, если вы сидите на стуле, не касаясь ногами пола. Все измерения и расчеты запишите в тетрадь и принесите в класс.

Задание 2.

Налейте в стакан воду до самого края. Прикройте стакан листком плотной бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро переверните стакан кверху дном. Теперь уберите ладонь. Вода из стакана не выльется. Давление атмосферного воздуха на бумажку больше давления воды на нее.

На всякий случай проделывайте все это над тазом, потому что при незначительном перекосе бумажки и при еще недостаточной опытности на первых порах воду можно и разлить.

Задание 3.

«Водолазный колокол» - это большой металлический колпак, который открытой стороной опускают на дно водоема для производства каких-либо работ. После опускания его в воду содержащийся в колпаке воздух сжимается и не пускает воду внутрь этого устройства. Только в самом низу остается немного воды. В таком колоколе люди могут двигаться и выполнять порученную им работу. Сделаем модель этого устройства.

Возьмите стакан и тарелку. В тарелку налейте воду и поставьте в нее перевернутый вверх дном стакан. Воздух в стакане сожмется, и дно тарелки под стаканом будет очень немного залито водой. Перед тем как поставить в тарелку стакан, положите на воду пробку. Она покажет, как мало воды осталось на дне.

Задание 4.

Этому занимательному опыту около трехсот лет. Его приписывают французскому ученому Рене Декарту (по-латыни его фамилия - Картезий). Опыт был так популярен, что на его основе создали игрушку «Картезианский водолаз». Мы с вами можем проделать этот опыт. Для этого понадобится пластиковая бутылка с пробкой, пипетка и вода. Наполните бутылку водой, оставив два-три миллиметра до края горлышка. Возьмите пипетку, наберите в нее немного воды и опустите в горлышко бутылки. Она должна своим верхним резиновым концом быть на уровне или чуть выше уровня воды в бутылке. При этом нужно добиться, чтобы от легкого толчка пальцем пипетка погружалась, а потом сама медленно всплывала. Теперь закройте пробку и сдавите бока бутылки. Пипетка пойдет на дно бутылки. Ослабьте давление на бутылку, и она снова всплывет. Дело в том, что мы немного сжали воздух в горлышке бутылки и это давление передалось воде. Вода проникла в пипетку - она стала тяжелее и утонула. При прекращении давления сжатый воздух внутри пипетки удалил лишнюю воду, наш «водолаз» стал легче и всплыл. Если в начале опыта «водолаз» вас не слушается, значит, надо отрегулировать количество воды в пипетке.

Когда пипетка находится на дне бутылки, легко проследить, как от усиления нажима на стенки бутылки вода входит в пипетку, а при ослаблении нажима выходит из нее.

Задание 5.

Сделайте фонтан, известный в истории физики как фонтан Герона. Через пробку, вставленную в толстостенную бутылку, пропустите кусок стеклянной трубки с оттянутым концом. Налейте в бутылку столько воды, сколько потребуется для того, чтобы конец трубки был погружен в воду. Теперь в два-три приема вдуйте ртом в бутылку воздух, зажимая после каждого вдувания конец трубки. Отпустите палец и наблюдайте фонтан.

Если хотите получить очень сильный фонтан, то для накачивания воздуха воспользуйтесь велосипедным насосом. Однако помните, что более чем от одного-двух взмахов насоса пробка может вылететь из бутылки и ее нужно будет придерживать пальцем, а при очень большом количестве взмахов сжатый воздух может разорвать бутылку, поэтому пользоваться насосом нужно очень осторожно.

Закон Архимеда.

Задание 1.

Приготовьте деревянную палочку (прутик), широкую банку, ведро с водой, широкий пузырек с пробкой и резиновую нить длиной не менее 25 см.

1. Вталкивайте палочку в воду и наблюдайте, как она выталкивается из воды. Проделайте это несколько раз.

2. Вдвигайте банку в воду дном вниз и наблюдайте как она выталкивается из воды. Проделайте это несколько раз. Вспомните, как трудно вдвинуть ведро дном вниз в бочку с водой (если не наблюдали этого, проделайте при любом удобном случае).

3. Наполните пузырек с водой, закройте пробкой и привяжите к нему резиновую нить. Держа нить за свободный конец, наблюдайте, как она укорачивается при погружении пузырька в воду. Проделайте это несколько раз.

4. Жестяная пластинка на воде тонет. Загните края пластинки так, чтобы получилась коробочка. Поставьте ее на воду. Она плавает. Вместо жестяной пластинки можно использовать кусок фольги, желательно жесткой. Сделайте коробочку из фольги и поставьте на воду. Если коробочка (из фольги или металла) не протекает, то она будет плавать на поверхности воды. Если коробочка набирает воду и тонет, подумайте, как сложить ее таким образом, чтобы вода не попадала внутрь.

Опишите и объясните эти явления в тетради.

Задание 2.

Возьмите кусочек сапожного вара или воска величиной с обыкновенный лесной орех, сделайте из него правильный шарик и при помощи небольшой нагрузки (вложите кусочек проволоки) заставьте его плавно затонуть в стакане или пробирке с водой. Если шарик тонет без нагрузки, то нагружать его, конечно, не следует. При отсутствии вара или воска можно вырезать небольшой шарик из мякоти сырой картофелины.

Подливайте в воду понемногу насыщенного раствора чистой поваренной соли и слегка перемешивайте. Добейтесь сначала того, чтобы шарик держался в равновесии в середине стакана или пробирки, а затем того, чтобы он всплыл к поверхности воды.

Примечание. Предлагаемый опыт является вариантом известного опыта с куриным яйцом и имеет перед последним опытом ряд преимуществ (не требует наличия свежеснесенного куриного яйца, наличия большого высокого сосуда и большого количества соли).

Задание 3.

Возьмите резиновый мяч, шарик от настольного тенниса, кусочки дубового, березового и соснового дерева и пустите их плавать на воде (в ведре или тазу). Внимательно наблюдайте за плаванием этих тел и определите на глаз, какая часть этих тел при плавании погружается в воду. Вспомните, насколько глубоко погружается в воду лодка, бревно, льдина, корабль и прочее.

Силы поверхностного натяжения.

Задание 1.

Подготовьте для этого опыта стеклянную пластинку. Хорошо ее вымойте мылом и теплой водой. Когда она высохнет, протрите одну сторону ваткой, смоченной в одеколоне. Ничем ее поверхности не касайтесь, а брать пластинку теперь нужно только за края.

Возьмите кусочек гладкой белой бумаги и накапайте на него стеарин со свечи, чтобы на нем получилась ровная плоская стеариновая пластинка размером с донышко стакана.

Положите рядом стеариновую и стеклянную пластинки. Капните из пипетки на каждую из них по маленькой капле воды. На стеариновой пластинке получится полушарие диаметром примерно 3 миллиметра, а на стеклянной пластинке капля растечется. Теперь возьмите стеклянную пластинку и наклоните ее. Капля уже и так растеклась, а теперь она потечет дальше. Молекулы воды охотнее притягиваются к стеклу, чем друг к другу. Другая же капля будет кататься по стеарину при наклонах пластинки в разные стороны. Удержаться на стеарине вода не может, она его не смачивает, молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стеарина.

Примечание. В опыте вместо стеарина можно использовать сажу. Надо капнуть на закопченную поверхность металлической пластинки воды из пипетки. Капля превратится в шарик и быстро покатится по саже. Чтобы следующие капли сразу не скатывались с пластины, нужно держать ее строго горизонтально.

Задание 2.

Лезвие безопасной бритвы, не смотря на то, что оно стальное, может плавать по поверхности воды. Нужно только позаботится, чтобы оно не смачивалось водой. Для этого его нужно слегка смазать жиром. Положите осторожно лезвие на поверхность воды. Поперек лезвия положите иголку, а на концы лезвия - по одной кнопке. Груз получится довольно солидный, и даже можно увидеть, как бритва вдавилась в воду. Создается впечатление, будто на поверхности воды упругая пленка, которая и держит на себе такой груз.

Можно заставить плавать и иголку, смазав ее предварительно тонким слоем жира. Класть на воду ее надо очень осторожно, чтобы не проколоть поверхностный слой воды. Сразу это может и не получиться, понадобится некоторое терпение и тренировка.

Обратите внимание на то, как расположена иголка на воде. Если иголка намагничена, то это плавающий компас! А если взять магнит, можно заставить иглу путешествовать по воде.

Задание 3.

Положите на поверхность чистой воды два одинаковых кусочка пробки. Кончиками спички сблизьте их. Обратите внимание: как только расстояние между пробками уменьшится до половины сантиметра, этот водяной промежуток между пробками сам сократиться, и пробки быстро притянутся друг к другу. Но не только друг к другу стремятся пробки. Они хорошо притягиваются и к краю посуды, в которой они плавают. Для этого надо только их приблизить к нему на небольшое расстояние.

Попытайтесь дать объяснение увиденному явлению.

Задание 4.

Возьмите два стакана. Один из них наполните водой и поставьте повыше. Другой стакан, пустой, поставьте ниже. Опустите в стакан с водой конец полоски чистой материи, а ее второй конец - в нижний стакан. Вода, воспользовавшись узенькими промежутками между волокнами материи, начнет подниматься, а потом под действием силы тяжести будет стекать в нижний стакан. Так полоску материи можно использовать в качестве насоса.

Задание 5.

Этот опыт (опыт Плато) наглядно показывает, как под действием сил поверхностного натяжения жидкость превращается в шар. Для этого опыта смешивают спирт с водой в таком соотношении, чтобы смесь имела плотность масла. Наливают эту смесь в стеклянный сосуд и вводят в нее постное масло. Масло сразу располагается в середине сосуда, образуя красивый, прозрачный, желтый шар. Для шара созданы такие условия, как будто он в невесомости.

Чтобы проделать опыт Плато в миниатюре, надо взять очень маленький прозрачный пузырек. В нем должно помещаться немного подсолнечного масла - примерно две столовые ложки. Дело в том, что после опыта масло станет совершенно непригодным к употреблению, а продукты надо беречь.

Налейте немного подсолнечного масла в приготовленный пузырек. В качестве посуды возьмите наперсток. Капните в него несколько капель воды и столько же одеколона. Размешайте смесь, наберите ее в пипетку и выпустите одну каплю в масло. Если капля, став шариком, пойдет на дно, значит, смесь получилась тяжелее масла, ее надо облегчить. Для этого добавьте в наперсток одну или две капли одеколона. Одеколон состоит из спирта, он легче воды и масла. Если шарик из новой смеси начнет не опускаться, а, наоборот, подниматься, значит, смесь стала легче масла и в нее надо добавить каплю воды. Так, чередуя добавление воды и одеколона маленькими, капельными дозами, можно добиться, что шарик из воды и одеколона будет «висеть» в масле на любом уровне. Классический опыт Плато в нашем случае выглядит наоборот: масло и смесь спирта с водой поменялись местами.

Примечание. Опыт можно задавать на дом и при изучении темы «Закон Архимеда».

Задание 6.

Как изменить поверхностное натяжение воды? Налейте в две тарелки чистой воды. Возьмите ножницы и от листа бумаги в клеточку отрежьте две узкие полоски шириной в одну клеточку. Возьмите одну полоску и, держа ее над одной тарелкой, отрезайте от полоски кусочки по одной клеточке, стараясь делать это так, чтобы падающие в воду кусочки располагались на воде кольцом по середине тарелки и не прикасались ни друг к другу, ни к краям тарелки.

Возьмите кусочек мыла, заостренный на конце, и прикасайтесь заостренным концом к поверхности воды в средней части кольца из бумажек. Что наблюдаете? Почему кусочки бумаги начинают разбегаться?

Возьмите теперь другую полоску, так же отрежьте от нее несколько кусочков бумаги над другой тарелкой и, прикоснувшись кусочком сахара к середине поверхности воды внутри кольца, держите его некоторое время в воде. Кусочки бумаги будут приближаться друг к другу, собираясь.

Ответьте на вопрос: как изменилась величина поверхностного натяжения воды от примеси к ней мыла и от примеси сахара?

Задание 1.

Возьмите длинную тяжелую книгу, перевяжите ее тонкой ниткой и прикрепите к нитке резиновую нить длиной 20 см.

Положите книгу на стол и очень медленно начинайте тянуть за конец резиновой нити. Попытайтесь измерить длину растянувшейся резиновой нити в момент начала скольжения книги.

Измерьте длину растянувшейся книги при равномерном движении книги.

Положите под книгу две тонкие цилиндрические ручки (или два цилиндрических карандаша) и так же тяните за конец нити. Измерьте длину растянувшейся нити при равномерном движении книги на катках.

Сравните три полученных результата и сделайте выводы.

Примечание. Следующее задание является разновидностью предыдущего. Оно так же направлено на сравнение трения покоя, трения скольжения и трения качения.

Задание 2.

Положите на книгу шестигранный карандаш параллельно ее корешку. Медленно поднимайте верхний край книги до тех пор, пока карандаш не начнет скользить вниз. Чуть уменьшите наклон книги и закрепите ее в таком положении, подложив под нее что-нибудь. Теперь карандаш, если его снова положить на книгу, съезжать не будет. Его удерживает на месте сила трения - сила трения покоя. Но стоит эту силу чуть ослабить - а для этого достаточно щелкнуть пальцем по книге, - и карандаш поползет вниз, пока не упадет на стол. (Тот же опыт можно проделать, например, с пеналом, спичечным коробком, ластиком и т.п.)

Подумайте, почему гвоздь легче вытащить из доски, если вра-щать его вокруг оси?

Чтобы толстую книгу передвинуть по столу одним пальцем, надо приложить некоторое усилие. А если под книгу положить два круглых карандаша или ручки, которые будут в данном случае роликовыми подшипниками, книга легко передвинется от слабого толчка мизинцем.

Проделайте опыты и сделайте сравнение силы трения покоя, силы трения скольжения и силы трения качения.

Задание 3.

На этом опыте можно наблюдать сразу два явления: инерцию, опыты с которой будут описаны дальше, и трение.

Возьмите два яйца: одно сырое, а другое сваренное вкрутую. Закрутите оба яйца на большой тарелке. Вы видите, что вареное яйцо ведет себя иначе, чем сырое: оно вращается значительно быстрее.

В вареном яйце белок и желток жестко связаны со своей скорлупой и между собой т.к. находятся в твердом состоянии. А когда мы раскручиваем сырое яйцо, то мы раскручиваем сначала лишь скорлупу, только потом, за счет трения, слой за слоем вращение передается белку и желтку. Таким образом, жидкие белок и желток своим трением между слоями тормозят вращение скорлупы.

Примечание. Вместо сырого и вареного яиц можно закрутить две кастрюли, в одной из которых вода, а в другой находится столько же по объему крупы.

Центр тяжести.

Задание 1.

Возьмите два граненых карандаша и держите их перед собой параллельно, положив на них линейку. Начните сближать карандаши. Сближение будет происходить поочередными движениями: то один карандаш движется, тот другой. Даже если вы захотите вмешаться в их движение, у вас ничего не получится. Они все равно будут двигаться по очереди.

Как только на одном карандаше давление стало больше и трение настолько возросло, что карандаш дальше двигаться не может, он останавливается. Зато второй карандаш может теперь двигаться под линейкой. Но через некоторое время давление и над ним становится больше, чем над первым карандашом, и из-за увеличения трения он останавливается. А теперь может двигаться первый карандаш. Так, двигаясь по очереди, карандаши встретятся на самой середине линейки у ее центра тяжести. В этом легко убедится по делениям линейки.

Этот опыт можно проделать и с палкой, держа ее на вытянутых пальцах. Сдвигая пальцы, вы заметите, что они, тоже двигаясь поочередно, встретятся под самой серединой палки. Правда, это лишь частный случай. Попробуйте проделать то же самое с обычной половой щеткой, лопатой или граблями. Вы увидите, что пальцы встретятся не на середине палки. Попытайтесь объяснить, почему так происходит.

Задание 2.

Это старинный, очень наглядный опыт. Перочинный нож (складной) у вас, наверное, карандаш тоже. Заточите карандаш, чтобы у него был острый конец, и немного выше конца воткните полураскрытый перочинный нож. Поставьте острие карандаша на указательный палец. Найдите такое положение полураскрытого ножа на карандаше, при котором карандаш будет стоять на пальце, слегка покачиваясь.

Теперь вопрос: где находится центр тяжести карандаша и перочинного ножа?

Задание 3.

Определите положение центра тяжести спички с головкой и без головки.

Поставьте на стол спичечный коробок на длинную узкую его грань и положите на коробок спичку без головки. Эта спичка будет служить опорой для другой спички. Возьмите спичку с головкой и уравновесьте ее на опоре так, чтобы она лежала горизонтально. Ручкой отметьте положение центра тяжести спички с головкой.

Соскоблите головку со спички и положите спичку на опору так, чтобы отмеченная вами чернильная точка лежала на опоре. Это теперь вам не удастся: спичка не будет лежать горизонтально, так как центр тяжести спички переместился. Определите положение нового центра тяжести и заметьте, в какую сторону он переместился. Отметьте ручкой центр тяжести спички без головки.

Спичку с двумя точками принесите в класс.

Задание 4.

Определите положение центра тяжести плоской фигуры.

Вырежьте из картона фигуру произвольной (какой-либо причудливой) формы и проколите в разных произвольных местах несколько отверстий (лучше, если они будут расположены ближе к краям фигуры, это увеличит точность). Вбейте в вертикальную стену или стойку маленький гвоздик без шляпки или иглу и повесьте на него фигуру через любое отверстие. Обрати внимание: фигура должна свободно качаться на гвоздике.

Возьмите отвес, состоящий из тонкой нити и груза, и перекиньте его нить через гвоздик, чтобы он указывал вертикальное направление не подвешенной фигуре. Отметьте на фигуре карандашом вертикальное направление нити.

Снимите фигуру, повесьте ее за любое другое отверстие и снова при помощи отвеса и карандаша отметьте на ней вертикальное направление нити.

Точка пересечения вертикальных линий укажет положение центра тяжести данной фигуры.

Пропустите через найденный вами центр тяжести нить, на конце которой сделан узелок, и подвесьте фигуру на этой нити. Фигура должна держаться почти горизонтально. Чем точнее проделан опыт, тем горизонтальнее будет держаться фигура.

Задание 5.

Определите центр тяжести обруча.

Возьмите небольшой обруч (например, пяльцы) или сделайте кольцо из гибкого прутика, из узкой полоски фанеры или жесткого картона. Подвесьте его на гвоздик и из точки привешивания опустите отвес. Когда нить отвеса успокоится, отметьте на обруче точки ее прикосновения к обручу и между этими точками натяните и закрепите кусок тонкой проволоки или лески (натягивать надо достаточно сильно, но не настолько чтобы обруч менял свою форму).

Подвесьте обруч на гвоздик за любую другую точку и проделайте то же самое. Точка пересечения проволок или лесок и будет центром тяжести обруча.

Заметьте: центр тяжести обруча лежит вне вещества тела.

К месту пересечения проволок или лесок привяжите нить и подвесьте на ней обруч. Обруч будет находится в безразличном равновесии, так как центр тяжести обруча и точка его опоры (подвеса) совпадают.

Задание 6.

Вы знаете, что устойчивость тела зависит от положения центра тяжести и от величины площади опоры: чем ниже центр тяжести и больше площадь опоры, тем тело устойчивее.

Помня это, возьмите брусок или пустой коробок от спичек и, ставя его поочередно на бумагу в клеточку на самую широкую, на среднюю и на самую меньшую грань, обводите каждый раз каран-дашом, чтобы получить три разных площади опоры. Подсчитайте размеры каждой площади в квадратных сантиметрах и проставьте их на бумаге.

Измерьте и запишите высоту положения центра тяжести коробка для всех трех случаев (центр тяжести спичечного коробка лежит на пересечении диагоналей). Сделайте вывод, при каком положении коробок является наиболее устойчивым.

Задание 7.

Сядьте на стул. Ноги поставьте вертикально, не подсовывая их под сиденье. Сидите совершенно прямо. Попробуйте встать, не нагибаясь вперед, не вытягивая руки вперед и не сдвигая ноги под сиденье. У вас ничего не получится - встать не удастся. Ваш центр тяжести, который находится где-то в середине вашего тела, не даст вам встать.

Какое же условие надо выполнить, чтобы встать? Надо наклониться вперед или поджать под сиденье ноги. Вставая, мы всегда проделываем и то и другое. При этом вертикальная линия, проходящая через ваш центр тяжести, должна обязательно пройти хотя бы через одну из ступней ваших ног или между ними. Тогда равновесие вашего тела окажется достаточно устойчивым, вы легко сможете встать.

Ну, а теперь попробуйте встать, взяв в руки гантели или утюг. Вытяните руки вперед. Возможно, удастся встать, не наклоняясь и не подгибая ноги под себя.

Задание 1.

Положите на стакан почтовую открытку, а на открытку положите монету или шашку так, чтобы монета находилась над стаканом. Ударьте по открытке щелчком. Открытка должна вылететь, а монета (шашка) упасть в стакан.

Задание 2.

Положите на стол двойной лист бумаги из тетради. На одну половину листа положите стопку книг высотой не ниже 25см.

Слегка приподняв над уровнем стола вторую половину листа обеими руками, стремительно дерните лист к себе. Лист должен освободиться из-под книг, а книги должны остаться на месте.

Снова положите на лист книги и тяните его теперь очень медленно. Книги будут двигаться вместе с листом.

Задание 3.

Возьмите молоток, привяжите к нему тонкую нить, но чтобы она выдерживала тяжесть молотка. Если одна нитка не выдерживает, возьмите две нитки. Медленно поднимите молоток вверх за нитку. Молоток будет висеть на нитке. А если вы захотите его снова поднять, но уже не медленно, а быстрым рывком, нитка оборвется (предусмотрите, чтобы молоток, падая, не разбил ничего под собой). Инертность молотка настолько велика, что нитка не выдержала. Молоток не успел быстро последовать за вашей рукой, остался на месте, и нить порвалась.

Задание 4.

Возьмите небольшой шарик из дерева, пластмассы или стекла. Сделайте из плотной бумаги желобок, положите в него шарик. Быстро двигайте по столу желобок, а затем внезапно его остановите. Шарик по инерции продолжит движение и покатится, выскочив из желобка. Проверьте, куда покатится шарик, если:

а) очень быстро потянуть желоб и резко остановить его;

б) тянуть желоб медленно и резко остановить.

Задание 5.

Разрежьте яблоко пополам, но не до самого конца, и оставьте его висеть на ноже.

Теперь ударьте тупой стороной ножа с висящим сверху на нем яблоком по чему - нибудь твердому, например по молотку. Яблоко, продолжая движение по инерции, окажется перерезанным и распадется на две половинки.

Точно то же самое получается, когда колют дрова: если не удалось расколоть чурбак, его обычно переворачивают и что есть сил ударяют обухом топора о твердую опору. Чурбак, продолжая двигаться по инерции, насаживается глубже на топор и раскалывается надвое.

Задание 1.

Положите на столе, рядом, деревянную доску и зеркало. Между ними положите комнатный термометр. Спустя какое-то довольно долгое время можно считать, что температуры деревянной доски и зеркала сравнялись. Термометр показывает температуру воздуха. Такую же, какая, очевидно, и у доски и у зеркала.

Дотроньтесь ладонью до зеркала. Вы почувствуете холод стекла. Тут же дотроньтесь до доски. Она покажется значительно теплее. В чем дело? Ведь температура воздуха, доски и зеркала одинакова.

Почему же стекло показалось холоднее дерева? Попытайтесь ответить на этот вопрос.

Стекло - хороший проводник тепла. Как хороший проводник тепла, стекло сразу же начнет нагреваться от вашей руки, начнет с жадностью «выкачивать» из нее теплоту. От этого вы и ощущаете холод в ладони. Дерево хуже проводит тепло. Оно тоже начнет «перекачивать» в себя тепло, нагреваясь от руки, но делает это значительно медленнее, поэтому вы не ощущаете резкого холода. Вот дерево и кажется теплее стекла, хотя и у того и у другого температура одинаковая.

Примечание. Вместо дерева можно использовать пенопласт.

Задание 2.

Возьмите два одинаковых гладких стакана, налейте в один стакан кипятку до 3/4 его высоты и тотчас накройте стакан куском пористого (не ламинированного) картона. Поставьте на картон вверх дном сухой стакан и наблюдайте, как будут постепенно запотевать его стенки. Этот опыт подтверждает свойства паров диффундировать через перегородки.

Задание 3.

Возьмите стеклянную бутылку и хорошо остудите ее (например, выставив на мороз или поставив в холодильник). Налейте в стакан воды, отметьте время в секундах, возьмите холодную бутылку и, зажав ее в обеих руках, опустите горлом в воду.

Сосчитайте, сколько пузырьков воздуха выйдет из бутылки в течение первой минуты, в течение второй и в течение третьей минуты.

Запишите результаты. Отчет о работе принесите в класс.

Задание 4.

Возьмите стеклянную бутылку, хорошо прогрейте ее над парами воды и налейте в нее кипятку до самого верха. Поставьте бутылку так на подоконник и отметьте время. Через 1 час отметьте новый уровень воды в бутылке.

Отчет о работе принесите в класс.

Задание 5.

Установите зависимость быстроты испарения от площади свободной поверхности жидкости.

Наполните пробирку (небольшую бутылку или пузырек) водой и вылейте на поднос или плоскую тарелку. Снова наполните ту же емкость водой и поставьте рядом с тарелкой в спокойное место (например, на шкаф), предоставив воде спокойно испарятся. Запишите дату начала опыта.

Когда вода на тарелке испарится, снова отметьте и запишите время. Посмотрите, какая часть воды испарилась из пробирки (бутылки).

Сделайте вывод.

Задание 6.

Возьмите чайный стакан, наполните его кусочками чистого льда (например, от расколотой сосульки) и внесите стакан в комнату. Налейте в стакан до краев комнатной воды. Когда весь лед растает, посмотрите, как изменился уровень воды в стакане. Сделайте вывод об изменении объема льда при плавлении и о плотности льда и воды.

Задание 7.

Наблюдайте возгонку снега. Возьмите зимой в морозный день пол стакана сухого снега и поставьте его снаружи дома под каким-нибудь навесом, чтобы в стакан не попал снег из воздуха.

Запишите дату начала опыта и наблюдайте за возгонкой снега. Когда весь снег улетучится, снова запишите дату.

Напишите отчет.

Тема: «Определение средней скорости движения человека».

Цель: используя формулу скорости, определить быстроту движения человека.

Оборудование: мобильный телефон, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить длину своего шага.

2. Пройти по всей квартире, считая количество шагов.

3. Используя секундомер мобильного телефона, определить время своего движения.

4. Используя формулу скорости, определить быстроту движения (все величины должны быть выражены в системе СИ).

Тема: «Определение плотности молока».

Цель: проверить качество продукта, сравнивая значение табличной плотности вещества с экспериментальной.

Ход работы:

1. Измерить массу пакета молока, воспользовавшись контрольными весами в магазине (на пакете должен быть маркировочный талон).

2. Линейкой определить размеры пакета: длину, ширину, высоту, - перевести данные измерения в систему СИ и вычислить объем пакета.

4. Сравнить полученные данные с табличным значением плотности.

5. Сделать вывод о результатах работы.

Тема: «Определение веса пакета молока».

Цель: используя значение табличной плотности вещества, рассчитать вес пакета молока.

Оборудование: пакет молока, таблица плотности вещества, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить размеры пакета: длину, ширину, высоту,- перевести данные измерения в систему СИ и вычислить объем пакета.

2. Используя значение табличной плотности молока, определить массу пакета.

3. По формуле определить вес пакета.

4. Изобразить графически линейные размеры пакета и его вес (два чертежа).

5. Сделать вывод о результатах работы.

Тема: «Определение давления, производимого человеком на пол»

Цель: используя формулу, определить давление человека на пол.

Оборудование: напольные весы, тетрадный лист в клетку.

Ход работы:

1. Встать на тетрадный лист и обвести свою стопу.

2. Для определения площади своей стопы подсчитать число полных клеточек и отдельно - неполных клеточек. Число неполных клеточек уменьшить вдвое, к полученному результату прибавить число полных клеточек, сумму разделить на четыре. Это и есть площадь одной стопы.

3. Используя напольные весы, определить массу своего тела.

4. Используя формулу давления твердого тела, определите давление, производимое на пол (все величины должны быть выражены в системе СИ). Не забудьте, что человек стоит на двух ногах!

5. Сделать вывод о результатах работы. К работе приложите лист с контуром стопы.

Тема: «Проверка явления гидростатического парадокса».

Цель: используя общую формулу давления, определить давление жидкости на дно сосуда.

Оборудование: мерный сосуд, стакан с высокими стенками, ваза, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить высоту налитой жидкости в стакан и вазу; она должна быть одинаковой.

2. Определить массу жидкости в стакане и вазе; для этого воспользуйтесь мерным сосудом.

3. Определите площади дна стакана и вазы; для этого измерьте линейкой диаметр дна и воспользуйтесь формулой площади круга.

4. Используя общую формулу давления, определите давление воды на дно в стакане и вазе (все величины должны быть выражены в системе СИ).

5. Ход эксперимента проиллюстрируйте рисунком.

Тема: «Определение плотности человеческого тела».

Цель: используя закон Архимеда и формулу расчета плотности, определить плотность человеческого тела.

Оборудование: литровая банка, напольные весы.

Ход работы:

4. Используя напольные весы, определите свою массу.

5. По формуле определите плотность своего тела.

6. Сделать вывод о результатах работы.

Тема: «Определение Архимедовой силы».

Цель: используя закон Архимеда, определить выталкивающую силу, действующую со стороны жидкости на человеческое тело.

Оборудование: литровая банка, ванна.

Ход работы:

1. Наполнить ванну водой, по краю пометить уровень воды.

2. Погрузиться в ванну. Уровень жидкости при этом увеличится. По краю сделать пометку.

3. Используя литровую банку, определите свой объем: он равен разности объемов, помеченных по краю ванны. Переведите полученный результат в систему СИ.

5. Проиллюстрируйте произведенный эксперимент, указав вектор силы Архимеда.

6. Сделайте вывод по результатам работы.

Тема: «Определение условий плавания тела».

Цель: используя закон Архимеда, определить местонахождение своего тела в жидкости.

Оборудование: литровая банка, напольные весы, ванна.

Ход работы:

1. Наполнить ванну водой, по краю пометить уровень воды.

2. Погрузиться в ванну. Уровень жидкости при этом увеличится. По краю сделать пометку.

3. Используя литровую банку, определите свой объем: он равен разности объемов, помеченных по краю ванны. Переведите полученный результат в систему СИ.

4. Используя закон Архимеда, определите выталкивающее действие жидкости.

5. С помощью напольных весов измерьте свою массу и рассчитайте свой вес.

6. Сравните свой вес с величиной Архимедовой силы и определите местонахождение своего тела в жидкости.

7. Проиллюстрируйте произведенный эксперимент, указав вектора веса и силы Архимеда.

8. Сделайте вывод по результатам работы.

Тема: «Определение работы по преодолению силы тяжести».

Цель: используя формулу работы, определить физическую нагрузку человека при совершении прыжка.

Ход работы:

1. Линейкой определить высоту своего прыжка.

3. Используя формулу, определить работу, необходимую для совершения прыжка (все величины должны быть выражены в системе СИ).

Тема: «Определение скорости приземления».

Цель: используя формулы кинетической и потенциальной энергии, закон сохранения энергии, определить скорость приземления при совершении прыжка.

Оборудование: напольные весы, линейка.

Ход работы:

1. Линейкой определить высоту стула, с которого будет производиться прыжок.

2. С помощью напольных весов определить свою массу.

3. Используя формулы кинетической и потенциальной энергии, закон сохранения энергии, вывести формулу для расчета скорости приземления при совершении прыжка и выполнить необходимые расчеты (все величины должны быть выражены в системе СИ).

4. Сделать вывод о результатах работы.

Тема: «Взаимное притяжение молекул»

Оборудование: картон, ножницы, миска с ватой, жидкость для мытья посуды.

Ход работы:

1. Вырезать из картона лодочку в виде треугольной стрелы.

2. Налить в миску воды.

3. Осторожно положить лодочку на поверхность воды.

4. Окунуть палец в жидкость для мытья посуды.

5. Осторожно погрузить палец в воду сразу за лодочкой.

6. Описать наблюдения.

7. Сделать вывод.

Тема: «Как впитывает влагу различные ткани»

Оборудование: разные лоскутки ткани, вода, столовая ложка, стакан, круглая резинка, ножницы.

Ход работы:

1. Вырезать из различных кусочков ткани квадрат размером 10x10 см.

2. Накрыть стакан этими кусочкам.

3. Закрепить их на стакане круглой резинкой.

4. Осторожно налить на каждый лоскуток ложку воды.

5. Снять лоскуты, обратить внимание на количество воды в стакане.

6. Сделать выводы.

Тема: «Смешиваем несмешивающиеся»

Оборудование: пластиковая бутылка или прозрачный одноразовый стакан, растительное масло, вода, ложка, жидкость для мытья посуды.

Ход работы:

1. Налить в стакан или бутылку немного масла и воды.

2. Тщательно перемешать масло и воду.

3. Добавить немного жидкости для мытья посуды. Размешать.

4. Описать наблюдения.

Тема: «Определение пройденного пути из дома в школу»

Ход работы:

1. Выбрать маршрут движения.

2. Приблизительно вычислить с помощью рулетки или сантиметровой ленты длину одного шага. (S1)

3. Вычислить количество шагов при движении по выбранному маршруту (n).

4. Вычислить длину пути: S = S1 · n, в метрах, километрах, заполнить таблицу.

5. Изобразить в масштабе маршрут движения.

6. Сделать вывод.

Тема: «Взаимодействие тел»

Оборудование: стакан, картон.

Ход работы:

1. Поставить стакан на картон.

2. Медленно потянуть за картон.

3. Быстро выдернуть картон.

4. Описать движение стакана в обоих случаях.

5. Сделать вывод.

Тема: «Вычисление плотности куска мыла»

Оборудование: кусок хозяйственного мыла, линейка.

Ход работы:

3. С помощью линейки определите длину, ширину, высоту куска (в см)

4. Вычислить объем куска мыла: V = a·b·c (в см3)

5. По формуле вычислить плотность куска мыла: p = m/V

6. Заполнить таблицу:

7. Перевести плотность, выраженную в г/см 3, в кг/м 3

8. Сделать вывод.

Тема: «Тяжел ли воздух?»

Оборудование: два одинаковых воздушных шара, проволочная вешалка, две прищепки, булавка, нить.

Ход работы:

1. Надуть два шарика до одиночного размера и завязать ниткой.

2. Повесить вешалку на поручень. (Можно положить палку или швабру на спинки двух стульев и прицепить вешалку к ней.)

3. К каждому концу вешалки прикрепить прищепкой воздушный шарик. Уравновесить.

4. Проткнуть один шарик булавкой.

5. Описать наблюдаемые явления.

6. Сделать вывод.

Тема: «Определение массы и веса в моей комнате»

Оборудование: рулетка или сантиметровая лента.

Ход работы:

1. С помощью рулетки или сантиметровой ленты определить размеры комнаты: длину, ширину, высоту, выразить в метрах.

2. Вычислить объем комнаты: V = a·b · c.

3. Зная плотность воздуха, вычислить массу воздуха в комнате: m = р·V.

4. Вычислить вес воздуха: P = mg.

5. Заполнить таблицу:

6. Сделать вывод.

Тема: «Почувствуй трение»

Оборудование: жидкость для мытья посуды.

Ход работы:

1. Вымыть руки и вытереть их насухо.

2. Быстро потереть ладони друг о друга в течение 1-2 мин.

3. Нанести на ладони немного жидкости для мытья посуды. Снова потереть ладони в течении 1-2 мин.

4. Описать наблюдаемые явления.

5. Сделать вывод.

Тема: «Определение зависимости давления газа от температуры»

Оборудование: воздушный шар, нить.

Ход работы:

1. Надуть шарик, завязать его нитью.

2. Повесить шарик на улице.

3. Через некоторое время обратить внимание на форму шарика.

4. Объяснить почему:

а) Направляя струю воздуха при надувании шара в одном направлении, мы заставляем его раздуваться сразу во все стороны.

б) Почему не все шары принимают сферическую форму.

в) Почему при понижении температуры шарик изменяет свою форму.

5. Сделать вывод.

Тема: «Вычисление силы с которой атмосфера давит на поверхность стола?»

Оборудование: сантиметровая лента.

Ход работы:

1. С помощью рулетки или сантиметровой ленты вычислить длину и ширину стола, выразить в метрах.

2. Вычислить площадь стола: S = a · b

3. Принять давление со стороны атмосферы равным Рат = 760 мм рт.ст. перевести Па.

4. Вычислить силу, действующую со стороны атмосферы на стол:

P = F/S; F = P ·S; F = P·a·b

5. Заполнить таблицу.

6. Сделать вывод.

Тема: «Плавает или тонет?»

Оборудование: большая миска, вода, скрепка, кусочек яблока, карандаш, монета, пробка, картофелина, соль, стакан.

Ход работы:

1. Налить в миску или таз воды.

2. Осторожно опустить в воду все перечисленные предметы.

3. Взять стакан с водой, растворить в нем 2 столовые ложки соли.

4. Опустить в раствор те предметы, которые утонули в первом.

5. Описать наблюдения.

6. Сделать вывод.

Тема: «Вычисление работы, совершаемой ученика при подъеме с первого на второй этаж школы или дома»

Оборудование: рулетка.

Ход работы:

1. С помощью рулетки измерить высоту одной ступеньки: Sо.

2. Вычислить число ступенек: n

3. Определить высоту лестницы: S = Sо·n.

4. Если это возможно, определить массу своего тела, если нет, взять приблизительные данные: m, кг.

5. Вычислить силу тяжести своего тела: F = mg

6. Определить работу: А = F·S.

7. Заполнить таблицу:

8. Сделать вывод.

Тема: «Определение мощности, которую ученик развивает, равномерно поднимаясь медленно и быстро с первого на второй этаж школы или дома»

Оборудование: данные работы «Вычисление работы, совершаемой ученика при подъеме с первого на второй этаж школы или дома», секундомер.

Ход работы:

1. Используя данные работы «Вычисление работы, совершаемой ученика при подъеме с первого на второй этаж школы или дома» определить работу, совершаемую при подъеме по лестнице: А.

2. С помощью секундомера определить время, затраченное на медленное поднятие по лестнице: t1.

3. С помощью секундомера определить время, затраченное на быстрое поднятие по лестнице: t2.

4. Вычислить мощность в обоих случаях: N1, N2, N1 = A/ t1, N2 = A/t2

5. Результаты записать в таблицу:

6. Сделать вывод.

Тема: «Выяснение условия равновесия рычага»

Оборудование: линейка, карандаш, резинка, монеты старого образца (1 к, 2 к, 3 к, 5 к).

Ход работы:

1. Положить под середину линейки карандаш, чтобы линейка находилась в равновесии.

2. Положить на один конец линейки резинку.

3. Уравновесить рычаг с помощью монет.

4. Учитывая, что масса монет старого образца 1 к - 1 г, 2 к - 2 г, 3 к - 3 г, 5 к - 5 г. Вычислить массу резинки, m1, кг.

5. Сместить карандаш к одному из концов линейки.

6. Измерить плечи l1 и l2, м.

7. Уравновесить рычаг с помощью монет m2, кг.

8. Определить силы, действующие на концы рычага F1 = m1g, F2 = m2g

9. Вычислите момент сил M1 = F1l1, М2 = Р2l2

10. Заполните таблицу.

11. Сделать вывод.

Библиографическая ссылка

Вихарева Е.В. ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ ПО ФИЗИКЕ 7–9 КЛАССЫ // Старт в науке. – 2017. – № 4-1. – С. 163-175;
URL: http://science-start.ru/ru/article/view?id=702 (дата обращения: 21.02.2019).