Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Приаргунская средняя общеобразовательная школа Приаргунского района, Забайкальского края

Краевая

Научно-практическая конференция

«Шаг в науку»

Секция 1 Естественные науки и современный мир

2А Физика и познание мира

Тема: Занимательные эксперименты по физике

Авторы: Гринько Виктор Владимирович,

Глотов Алексей Артемович

ученики 8 Б класса МБОУ Приаргунская СОШ

Домашний адрес: Юбилейная, 7; Октябрьская, 3

Научные руководители:

Бакшеева Екатерина Федоровна, учитель физики

Манасян Елена Анатольевна, учитель физики

высшей квалификационной категории

п. Приаргунск, 2014

Содержание

Краткая аннотация………………………………………………………….…...3

Аннотация……………………………………………………………………….4

Научная статья…………………………………………………………………..5

Роль эксперимента в научном и учебном познании………………………....5

План деятельности по выполнению эксперимента…………………………..6

Занимательные опыты..………………………………………………..……….7

Проведение и описание опытов…………………..…………………………..9

Выводы………………………………………………………………..………..18

План исследований……………………………………………………...…….19

Использованная литература…………………………………….…………….20

Краткая аннотация

Арабская пословица гласит: “Один опыт стоит тысячи слов”. Исходя из этого весьма справедливого утверждения, предлагаем Вашему вниманию разнообразнейшие эксперименты по физике. Предлагаемые нами опыты помогут вам в более наглядной форме увидеть, запомнить и самое главное понять сущность физических законов и принципов, по которым устроен наш мир. Ведь теория, как известно, без практики мертва, и без практического подтверждения все физические формулы и теоремы можно отнести к сфере предположений, домыслов и теоретических умствований. Теория дает знание, - практика же, дает уверенность в этом знании, а эта уверенность, в свою очередь, и является тем базисом, который представляет собой основу мировосприятия.

Опыты по физике – это возможность для человека более основательно разобраться в устройстве его мира.

[pic]

Аннотация

В данной работе рассмотрена теория эксперимента, его роль в научном и учебном познании. Изучены основные требования к школьному физическому эксперименту.

Описаны занимательные опыты с использованием следующего алгоритма:

Тема, название
Необходимые для опыта приборы и материалы
Проведение опыта
Объяснение опыта

Каждый опыт сопровождается иллюстрацией (фотографией) эксперимента.

Особенность данной работы в том, что каждый опыт представлен видеофрагментом (см. презентацию). Все экспериментальные установки изготовлены своими руками, используя доступный материал.

Работа имеет практическую направленность, развивает и совершенствует навыки работы с инструментами и приборами.

Несомненно, что недостаток школьного оборудования может быть восполнен.

Создание и использование собственных изобретений хороший «трамплин» для достижения результатов в экспериментальных турах олимпиад.

Опыты можно использовать на уроках для привлечения внимания учащихся к изучаемому явлению, при повторении и закреплении учебного материала, на физических вечерах. Занимательные опыты углубляют и расширяют знания учащихся, способствуют развитию логического мышления, прививают интерес к предмету.

Эксперимент составляет важную сторону практики. С его помощью наука в состоянии не только объяснить явления материального мира, но и непосредственно овладеть ими. Поэтому эксперимент является одним из главных средств связи науки с производством. Без экспериментального подтверждения ни одна теория не может долго существовать.

Научная статья

Роль эксперимента в научном и учебном познании

Основоположник отечественной науки М.В. Ломоносов отмечал: «Опыт ценнее тысячи мнений рожденных воображением», а академик Л.Д. Ландау говорил: «Опыт – верховный судья теории».

Под экспериментом понимают научно поставленный опыт, то есть наблюдение исследуемого явления в учитываемых условиях, позволяющих следить за его ходом и воссоздавать его каждый раз при повторении тех же условий.

Экспериментальный метод дает возможность установить причинно-следственные связи между явлениями, а также между величинами, характеризующими свойства тел и явлений.

Академик С.В. Вавилов указывал на двойную роль эксперимента:

Эксперимент доказывает или отвергает какие-либо теоретические предположения.
Эксперимент может стать предпосылкой новой теории или гипотезы, которая должна быть подтверждена новыми экспериментами. Обе стороны эксперимента неразрывно связаны.

В соответствии с целями и задачами исследования эксперимент может быть количественным или качественным; иллюстративным, демонстрационным, исследовательским; техническим или научным.

Элементами экспериментального метода исследования в научном познании являются наблюдение, сравнение, измерение и собственно сам эксперимент.

Как метод исследования эксперимент имеет свои сильные и слабые стороны. Сильная сторона эксперимента заключается в том, что он позволяет получить явления в «чистом виде», исключать влияния на изучаемые явления побочных факторов, изучать его в разных условиях, останавливать исследуемый процесс на любой стадии и повторять любое число раз, изучать предмет с большой тщательностью, расчленять его на отдельные части и выделять интересующие нас стороны.

Этим достигается глубина исследования сущности явлений и законов природы, повышается доказательность выводов, которые могут быть сделаны на основе эксперимента.

Эксперимент составляет важную сторону практики. С его помощью наука в состоянии не только объяснить явление материального мира, но и непосредственно овладеть ими. Поэтому эксперимент является одним из главных средств связи науки с производством. Эксперимент является средством исследования и изобретения новых приборов, машин, материалов и процессов промышленной техники. Он является важнейшим средством проверки годности технических проектов и усовершенствования технологических процессов.

Для современного специалиста любой отрасли важное значение имеет владение методикой эксперимента.

План деятельности по выполнению эксперимента

Уяснение цели эксперимента.
Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.
Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.
Планирование эксперимента, включающего ответ на вопросы

Какие наблюдения провести;
Какие величины измерить;
Приборы и материалы, необходимые для проведения опытов;
Ход опытов и последовательность их выполнения:
Выбор формы записи результатов эксперимента.

Отбор необходимых приборов и материалов.
Сбор установки, электрической цепи.
Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результатов.
Математическая обработка результатов измерений.
Анализ результатов эксперимента, формулировка выводов (в словесной, знаковой или графической форме).

К основным требованиям к школьному физическому эксперименту относят:

наглядность;
кратковременность опыта;
выразительность и эмоциональность;
занимательность;
надежность опыта;
убедительность опыта;
соответствие правилам безопасности.

Обучение физике нельзя представить только в виде теоретических занятий, даже если учащимся на занятиях показываются демонстрационные физические опыты. Ко всем видам чувственного восприятия надо обязательно добавить на занятиях “работу руками”. Это достигается при выполнении учащимися лабораторного физического эксперимента, когда они сами собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют опыты.

Но опыты в физике могут не только иллюстрировать различные физические процессы, но и стимулировать познавательную активность и желание учиться.

Теоретическое описание некоторых занимательных опытов

Щелчок

Цель эксперимента: Показать, как заряженные частицы издают звук.

Материалы: ножницы, линейка, пластилин, большая металлическая скрепка, что-нибудь шерстяное: шарф, пальто или свитер из стопроцентной шерсти, прозрачная пластиковая салфетка.

Процесс:

Отрежьте от салфетка полоску (3 см х 20 см).
Пластилином прикрепите скрепку к столу так, чтобы она была в вертикальном положении
Оберните шерсть вокруг пластика и быстро протащите пластик через ткань. Проделайте это 3 раза.
Быстро пронесите кусок пластика к верху скрепки.

Итоги: Послышался треск.

Почему? С шерсти на пластик попадают электроны. Они собираются вместе, пока их общей энергии не хватит для того, чтобы по воздушному промежутку перебраться с шерсти на скрепку. Из-за движения электронов в воздухе образуются звуковые волны, в результате чего слышен треск.

Стальной барьер

Цель эксперимента: Узнать, как металлы влияют на магнитное поле.

Материалы: четыре маленькие металлические скрепки, алюминиевая фольга, прямоугольный магнит, прямоугольный магнит, стальной шпатель.

Процесс:

Положите скрепки на стол и накройте их листом фольги, а сверху положите магнит.
Приподнимите магнит и посмотрите, сдвинулись ли с места скрепки.
Поместите шпатель на магнит
Поднимите шпатель с магнитом и посмотрите, сдвинулись ли скрепки.

Итоги: Магнит притягивает скрепки через фольгу, а через шпатель – нет.

Почему? Магнитное поле может проникать сквозь алюминий, но стальное лезвие ограничивает его действие. Лезвие шпателя притягивает к магниту, а металл, из которого сделано лезвие, как бы вбирает магнитное поле в себя. В результате стальное лезвие становится барьером, ограничивающим распространение магнитного поля.

Цель эксперимента: Показать, как скорость воздуха влияет на полёт самолёта.

Материалы: Маленькая воронка, мячик для настольного тенниса.

Процесс:

Переверните воронку широкой частью вниз.
Вложите мячик в воронку и поддерживайте его пальцем.
Дуйте в узкий конец воронки.
Перестаньте поддерживать пальцем мячик, но продолжайте дуть.

Итоги: Мячик остаётся в воронке.

Почему? Чем быстрее мимо мяча проходит воздух, тем меньше давления он оказывает на мяч. Давление воздуха над мячом гораздо меньше, чем под ним, поэтому мячик поддерживается находящимся под ним воздуха. Благодаря давлению движущегося воздуха крылья самолёта как бы подталкиваются вверх, Благодаря форме крыла воздух быстрее передвигается над его верхней поверхностью, чем под нижней. Поэтому возникает сила, которая толкает самолёт вверх - подъёмная сила.

Проведение и описание опытов

Давление Газов. Атмосферное давление

З [pic] акройте пластиковую бутылку крышкой с патрубком и соедините ее шлангом с вакуумным насосом. После нескольких тактов откачивания бутылка с характерным звуком превращается в «лепешку». Форма бутылки восстанавливается, если ее снова накачать воздухом.

[pic]

Модель работы легких

Отрежьте дно у пластиковой бутылки. Натяните на горлышко воздушный шарик и протолкните его внутрь отрезанную часть бутылки затяните пленкой от другого воздушного шарика или от использованной резиновой перчатки и закрепите ее скотчем. При оттягивании пленки объем воздуха внутри бутылки увеличивается, давление уменьшается и становится меньше атмосферного: шарик надувается. При надавливании на нижнюю пленку объем в бутылке уменьшается, давление становится больше атмосферного, шарик сжимается.

Периодически повторяя движения, наблюдают «работу легких». Резиновая пленка имитирует диафрагму, воздушный шарик – легкие. Диафрагма опускается – вдох, диафрагма поднимается – выдох.

[pic] [pic]

Закон Бернулли

Отрежьте от бутылки коническое горлышко – оно будет служить воронкой. Если у вас нет легкого пластмассового шарика, сделайте небольшой бумажный колпачок. Вставьте его конической частью в воронку и попробуйте выдуть – это вам не удастся, колпачок (или шарик) будет только вращаться.

По закону Бернулли давление в струе воздуха меньше атмосферного, поэтому колпачок прижимается к воронке.

Водоворот (закон Бернулли)

Возьмите две пластиковые бутылки и крышками и футляр от фотопленки. Отрежьте донышко от футляра. В крышках проделайте отверстия диаметром 15 мм. Одну бутылку на одну треть заполните водой. Закройте бутылки крышками и соедините их с помощью футляра от фотопленки. Поставьте бутылки вертикально так, чтобы бутылка с водой оказалась сверху, – вода будет вытекать, образуя водоворот. Картина будет зрелищной, если воду подкрасить пищевым красителем и взять двухлитровые бутылки. Если водоворот не получается сразу, крутаните верхнюю бутылку.

[pic]

Брызгалка (Закон Паскаля)

Проделайте шилом в пластиковой бутылке несколько отверстий и заполните ее водой. Если отверстия небольшие, то при закрытой крышке вода из них не вытекает. При надавливании на бутылку из отверстий брызжут одинаковые струйки. По закону Паскаля давление, производимое на жидкость, передается без изменения в каждую точку объема жидкости.

«Живая перчатка»

Если нет в кабинете физики колокола воздушного насоса, с помощью которого показывают опыт на закон Паскаля, можно взять большую колбу, поместить в неё завязанную резиновую перчатку, закрыть плотно резиновой пробкой, ,в которую вставлена стеклянная трубка и, на которой закреплён резиновый шланг, подсоединяем к насосу Комовского, откачиваем воздух и наблюдаем, как перчатка начинает раздуваться и шевелиться, как будто живая. Как это объяснить? При разряжении воздуха в колбе перчатка раздувается под действием давления воздуха, находящегося в ней.

[pic]

Атмосферное давление

Возьмите склянку с двумя отверстиями. В верхнее отверстие плотно вставьте резиновую пробку со стеклянной трубкой, на нижний конец которой детские резиновые воздушный шар. В боковое отверстие вставьте резиновую пробку с трубкой, на которую наденьте резиновую трубку с зажимом. При открытом зажиме ртом или насосом Шинца надуйте резиновый шар. Затем жмите зажимом нижнюю трубку. Почему резиновый шар остаётся надутым? При этом следует обратить внимание, что полость шара сообщается с атмосферой, что удивляет присутствующих.

Если трубку освободить от зажима, шар сжимается. Почему?

Д [pic] [pic] авление на внутреннюю поверхность резинового шар равняется атмосферному, которое уравновешивается давлением воздуха склянки и давлением упругих сил надутого деформированного шара.

Передача давления жидкостями и газами

Возьмите стеклянный сосуд с водой, закройте его пробкой, через которую пропущены две стеклянные трубки. Как перелить из него воду в пустой сосуд, не вынимая пробки, где используется данное явление.

Если через одну из трубок вдувать в сосуд воздух, то давление воздуха на воду повысится, и вода через вторую трубку будет переливаться в пустой сосуд.

[pic] [pic]

Колебания. Резонанс, звук.

Автоколебания

Возьмите две пластиковые бутылки с крышками, футляр от фотопленки с отрезанным донышком и стеклянную трубочку длинно 10-20 см и внутренним диаметром 4-6 мм. Сделайте в крышках отверстия, что бы в них плотно входила стеклянная трубочка. Налейте в одну из бутылок воды не больше, чем на ¾ ее объема. Соедините бутылки крышками, пропустив сквозь них трубочку и обхватив их для жесткости футляром от фотопленки. Поставьте всю конструкцию вертикально, бутылкой с водой вверх.

Начнутся автоколебания: из трубочки вытекает порция воды, затем по ней поднимается пузырек воздуха и т.д. Чтобы облегчить возникновение процесса, нажмите слегка на верхнюю бутылку

Физическая суть наблюдаемого явления заключается в следующем. Первоначально давление в верхней бутылке больше, чем в нижней, поэтому вода в трубочке вытекает. С увеличением количества жидкости в нижней уменьшается объем воздуха, а следовательно, увеличивается его давление. Когда оно становится больше, чем в верхней бутылке, вода перестает вытекать, а воздух устремляется вверх по трубочке. Его масса, а следовательно, и давление в верхней бутылке увеличивается. Новая порция воды поступает в нижнюю бутылку, и все повторяется.

[pic] [pic]

Реактивное Движение (Водяная ракета)

Закройте пластиковую бутылку резиновой пробкой с отверстием, в которое плотно входит трубочка. Соедините бутылку с насосом, например велосипедным, и начните накачивать воздухом. При достижении некоторого давления пробка вылетит, а бутылка устремится в противоположную сторону.

Еще большего эффекта можно достичь, если наполовину заполнить бутылку с водой. Этот эксперимент следует проводить только на открытом воздухе. Будьте осторожны, иначе окажетесь под струей!

[pic]

Движение на воздушной подушке

Возьмите крышку от бутылки с питьевым носиком, компакт-диск и воздушный шарик. Приклейте крышку от бутылки к компакт-диску, так чтобы центр отверстия в крышке совпал с центром отверстия в компакт-диске. Дайте высохнуть. Надуйте шарик, перекрутите горловину, чтоб воздух не вышел, и натяните горловину шарика на носик крышки. Установите компакт-диск на плоской столешнице, и отпустить шар. Компакт-диск начнет плавать по столу, как на воздушной подушке.

Н [pic] [pic] евидимая воздушная подушка действует как смазка и уменьшает трение между компакт-диском и столом. Так же как и масло в двигателе автомобиля не позволяет его частям тереться друг о друга.

Опыт с яйцом

Нам понадобится яйцо, бумага, бутылка с широким горлышком. Сначала нужно сварить яйцо вкрутую, очистить от скорлупы.

Зажжем бумагу и бросим в бутылку, на горлышко поставим яйцо. Бумага потухнет и яйцо втянется.

Все произошло потому что, воздух в бутылке нагрелся и расширился, когда бумага погасла, он начал остывать, а, следовательно, его объем становиться меньше. Из-за этого, давление в бутылке стало меньше атмосферного. А так как всё стремится в зону меньшего давления – яйцо втянется в бутылку.

[pic]

План исследований

Цель данной работы – с помощью простых занимательных опытов показать сущность физических законов и явлений, повысить интерес к физике.

Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

Составить план эксперимента.
Спроектировать установку.
Подобрать необходимые приборы и материалы.
Сборка экспериментальной установки и создание необходимых условий для выполнения опытов.
Демонстрация опытов.
Анализ результатов и формулировка выводов.

Гипотеза

Приступая к исследованию этого вопроса, предполагаем, что выполняя эти простые, но увлекательные опыты, дети смогут сделать свои первые шаги в физике. Все представленные физические эксперименты безопасны, не требуют специального оборудования и материалов.

Методы: Наблюдение, эксперимент, анализ литературы.

Выводы

Предлагаемые нами опыты помогут вам в более наглядной форме увидеть, запомнить и самое главное понять сущность физических законов и принципов, по которым устроен наш мир.

Все представленные физические эксперименты безопасны, не требуют специального оборудования и материалов.
Значимость данной работы состоит в том, что в последнее время, когда материально-техническая база в школах значительно ослабла, данные опыты помогают формировать некоторые понятия при изучении физики.

Пластиковые бутылки открывают большие возможности для демонстрации физических явлений - они имеют разную форму и объем, прозрачны и прочны, легко деформируются, режутся ножницами и прокалываются шилом, герметично закрываются своими крышками и пробками с патрубками от бутылок с моющими средствами. Бутылки из пластика доступны всем, и опыты с ними не требуют никаких материальных затрат.

Несомненно, что недостаток школьного оборудования может быть восполнен.

[pic]

Список литературы

1. А.В. Усова, А.А. Бобров «Формирование экспериментальных умений» Просвещение 1988

2. Горев Л.А. «Занимательные опыты по физике» Просвещение 1988

3. Дженис Ван Клив «200 экспериментов» Москва 1995

4. Тарасов А.В. «Физика в природе» Просвещение 1988

5. Иласова И.Г. «Справочник по физике» Москва 1996 год

6. Материалы Новосибирского продуктивного центра обучения

7. Татьянкин Б.А. «Исследовательная деятельность учащихся» Москва 2007