Десятки и сотни тысяч физических экспериментов было поставлено за тысячелетнюю историю науки. Непросто отобрать несколько "самых-самых", чтобы рассказать о них. Каков должен быть критерий отбора?
Четыре года назад в газете "The New York Times" была опубликована статья Роберта Криза и Стони Бука. В ней рассказывалось о результатах опроса, проведенного среди физиков. Каждый опрошенный должен был назвать десять самых красивых за всю историю физических экспериментов. На наш взгляд, критерий красоты ничем не уступает другим критериям. Поэтому мы расскажем об экспериментах, вошедших в первую десятку по результатам опроса Криза и Бука.
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 примерно 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.
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.
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.
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=G(mM/r2), оставалось определить значение гравитационной постоянной G. 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.
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.
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 допол¬нительные 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.
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.
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.
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)х10-10 электростатических единиц.
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 10-8см 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.
pnu.edu.ru
Эксперимент – один из самых информативных способов познания. Благодаря ему удается получить разнообразные и обширные звания о исследуемом явлении или системе. Именно эксперимент играет фундаментальную роль в физических исследованиях. Красивые физические эксперименты надолго остаются в памяти последующих поколений, а также способствуют популяризации физических идей в массах. Приведем наиболее интересные физические эксперименты по мнению самих физиков из опроса Роберта Криза и Стони Бука.
1. Эксперимент Эратосфена Киренского
Этот эксперимент по праву считают одним из самых древних на сегодняшний день. В третьем веке до н.э. библиотекарь Александрийской библиотеки Эрастофен Киренский интересным способом измерил радиус Земли. в день летнего солнцестояния в Сиене солнце находилось в зените, в результате чего теней от предметов не наблюдалось. В 5000 стадиях к северу в Александрии в тоже время Солнце отклонилось от зенита на 7 градусов. Отсюда библиотекарь получил информацию, что окружность Земли 40 тысяч км., а её радиус равен 6300 км. Эрастофен получил показатели всего на 5% меньше сегодняшних, что для использованных им древних измерительных приборов просто поразительно.
2. Галилео Галилей и его самый первый эксперимент
В XVII веке Теория Аристотеля была главенствующей и беспрекословной. Согласно этой теории скорость падения тела непосредственно зависела от его веса. Примером служили перо и камень. Теория была ошибочной, так как в ней не учитывалось сопротивление воздуха.
Галилео Галилей в этой теории усомнился и решил провести серию экспериментов лично. Он взял большое пушечное ядро и запустил его с Пизанской башни, в паре с легкой пулей для мушкета. Учитывая их близкую обтекаемую форму можно было легко пренебречь сопротивлением воздуха и конечно же оба предмета приземлялись одновременно, опровергая теорию Аристотеля. Блог Рыбалыч считает, что нужно лично съездить в Пизу и выбросить что-нибудь похожее внешне и разное по весу с башни, дабы почувствовать себя великим ученым.
3. Второй эксперимент Галилео Галилея
Вторым утверждением Аристотеля было то, что тела под действием силы движутся с постоянной скоростью. Галилей запускал металлические шары по наклонной плоскости и фиксировал пройденное ими за определенное время расстояние. Затем он увеличил время в два раза, но шары за это время проходили в 4 раза большее расстояние. Таким образом зависимость была не линейная, то есть скорость не постоянная. Отсюда Галилей сделал вывод о ускоренном движении под действием силы.Эти два эксперимента послужили основой для создания классической механики.
4. Эксперимент Генри Кавендиша
Ньютон является собственником формулировки закона всемирного тяготения, в которой присутствует гравитационная постоянная. Естественно возникла проблема нахождения её числового значения. Но для этого нужно было бы измерить силу взаимодействия между телами. Но проблема в том, что сила притяжения достаточно слабая, нужно было бы использовать или гигантские массы, или малые расстояния.
Джону Мичеллу далось придумать, а Кавендишу провести в 1798 году достаточно интересный эксперимент. В качестве измерительного прибора выступали крутильные весы. На них на коромысле были закреплены шарики на тонких веревочках. На шарики прикрепили зеркальца. Затем к маленьким шарикам подносили очень большие и тяжелые и фиксировали смещении по световым зайчикам. Результатом серии опытов стало определение значения гравитационной постоянной и массы Земли.
5. Эксперимент Жана Бернара Леона Фуко
Благодаря большущему (67 м) маятнику, который был установлен в парижском Пантеоне Фуко в 1851 году методом эксперимента довел факт вращения Земли вокруг оси. Плоскость вращения маятника остается неизменной по отношению к звездам, но наблюдатель вращается вместе с планетой. Таким образом можно увидеть как постепенно смещается в сторону плоскость вращения маятника. Это достаточно простой и безопасный эксперимент, в отличие от того, о котором мы писали в статье Пучок радиации прошедший через голову
6. Эксперимент Исаака Ньютона
И снова проверялось утверждение Аристотеля. Бытовало мнение, что различные цвета являются смесями в разной пропорции света и тьмы. Чем больше тьмы, тем ближе цвет к фиолетовому и наоборот.
Люди уже давно заметили, что большие монокристаллы разлагают свет на цвета. Серии опытов с призмами проделали чешский естествоиспытатель Марции английский Хариот. Новую серию начал Ньютон в 1672 году.Ньютон ставил физические эксперименты в темной комнате, пропуская тонкий луч света через маленькую дырочку в плотных шторах. Этот луч попадал на призму и раскладывался на цвета радуги на экране. Явление было названо дисперсией и позже теоретически обосновано.
Но Ньютон пошел дальше, ведь его интересовала природа света и цветов. Он пропускал лучи через две призмы последовательно. На основании этих своих опытов, Ньютон сделал вывод о том, что цвет не является комбинацией света и тьмы, и тем более не есть атрибутом предмета. Белый свет состоит из всех цветов, которые можно увидеть при дисперсии.
7. Эксперимент Томаса Юнга
Вплоть до XIX века главенствовала корпускулярная теория света. Считалась, что свет как и материя состоит из частиц. Томас Юнг, английский врач и физик, в 1801 году провел свой эксперимент для проверки этого утверждения. Если предположить, что свет имеет волновую теорию, то должно наблюдаться такое же взаимодействующие волны, как и при броске двух камней на воду.
Для имитации камней Юнг использовал непрозрачный экран с двумя отверстиями и источникам света за ним. Свет проходил через отверстия и на экране образовывался рисунок из светлых и темных полос. Светлые полосы образовывались там, где волны усиливали друг друга, а темные там, где тушили.
8. Клаус Йонссон и его эксперимент
В 1961 году Немецкий физик Клаус Йонссон доказал, что элементарные частицы имеют корпускулярно-волновую природу. Он провел для этого эксперимент аналогичный эксперименту Юнга, только заменив лучи света пучками электронов. В результате все равно удалось получить интерференционную картину.
9. Эксперимент Роберта Милликена
Еще в начале девятнадцатого века возникло представление о наличии у каждого тела электрического заряда, который является дискретным и определяется неделимыми элементарными зарядами. К тому моменту было введено понятие электрона, как носителя этого самого заряда, но обнаружить экспериментально эту частицу и вычислить ее заряд не удавалось.Американскому физику Роберт Милликен удалось разработать идеальный образчик изящества в экспериментальной физике. Он изолировал заряженные капли воды между пластинами конденсатора. Затем с помощью рентгеновских лучей ионизировал воздух между этими же пластинами и менял заряд капель.
А теперь самое интересное - когда между пластинами конденсатора включалось, капли начинали подниматься под действием электрического притяжения вверх. Когда же поле отключали – капли опускались под воздействием гравитации. Так наблюдать над каждой каплей можно было по 45 сек. Наконец, к 1909 году было доказано, что заряд капли всегда кратен некой величине е. Позже Милликен заменил капли воды каплями масла. Теперь время наблюдения возросло до 4,5 часов.
10. Эрнст Резерфорд и его альфа-частицы
В начале XX века уже сложилось представление о составе атомов. Предполагалось, что они состоят из электронов положительно заряженных и отрицательных частиц, благодаря такому составу атом в целом оставался нейтральным. Но оставалось неясным структура атома. Была популярна модель Дж.Дж.Томсона, согласно которой атом был положительно заряженным шаром, внутри которого плавали, как изюминки в кексе, электроны.
В 1909 году Эрнст Резерфорд с помощью своего друга-ученого Ганса Гейгера и еще одного коллеги Эрнста Марсдена провел эксперимент по установлению структуры атома. Он бомбардировал тяжелыми положительными альфа-частицами тонкую золотую фольгу. Марсден и Гейгер считали вспышки там, где на осциллятор попали альфа-частицы. Им удалось сосчитать за два года в микроскоп около миллиона вспышек. Оказалось, что на восемь тысяч одна частица отклонялась более чем на 90 градусов, то есть можно сказать, что она возвращалась назад. Это никак нельзя было объяснить в терминах модели Томпсона, но прекрасно обосновывалось планетарной моделью с маленьким тяжелым положительным ядром и облаком отрицательных электронов на орбитах.
А после физических экспериментов стоит обратить внимание на не менее драматический психологический - Стэнфордский тюремный эксперимент отметил юбилей
ribalych.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Курский Государственный Университет
Кафедра общей физики
РЕФЕРАТ
Занимательные опыты по физике
Выполнил: студент 3 курса физико-математического факультета
Сесин Антон Васильевич
Проверила: доцент каф. общей физики
Вервейко М.В.
Курск 2004 г.Содержание
Введение
ГЛАВА 2 Виды и роль эксперимента в обучающем процессе
1. Демонстрационный эксперимент
2. Фронтальные лабораторные работы
3. Физический практикум
1. Инерция
2. Сила тяжести давления
3. Сила трения
4. Закон Бернулли
Заключение
Литература
Введение
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 в форме числа. 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 нет и не может быть рационального обучения физике; одно словесное обучение физике неизбежно приводит к формализму и механическому заучиванию. Первые мысли учителя должны быть направлены на то, чтобы учащийся видел опыт и проделывал его сам, видел прибор в руках преподавателя и держал его в своих собственных руках. Однако если учащиеся будут проделывать различные опыты и наблюдать за демонстрацией опытов, выполняемых учителем, но не будут слышать продуманных ярких рассказов преподавателя, не будут решать задач, не будут читать учебника и знакомиться с литературой, то такую работу учителя еще нельзя назвать удовлетворительной. Преподавание предполагает широкое использование эксперимента, обсуждение со школьниками особенностей его постановки и наблюдаемых результатов. Проведение лабораторного эксперимента и решение расчетных задач не предусматриваются. Для проверки усвоения рекомендуются контрольные работы, ответы на качественные вопросы, написание рефератов с последующим анализом их содержания на уроках.
1.Теоретическая часть
Механика (от греческого mhcanich - мастерство, относящееся к машинам; наука о машинах) – наука о простейшей форме движении материи – механическом движении, представляющем изменение с течением времени пространственного расположения тел, и о связанных с движением тел взаимодействиях между ними. Механика исследует общие закономерности, связывающие механические движения и взаимодействия, принимая для самих взаимодействий законы, полученные опытным путем и обосновываемые в физике. Методы механики широко используются в различных областях естествознания и техники.
Механика изучает движения материальных тел, пользуясь следующими абстракциями:
1) Материальная точка, как тело пренебрежимо малых размеров, но конечной массы. Роль материальной точки может играть центр инерции системы материальных точек, в котором при этом считается сосредоточенной масса всей системы;
2) Абсолютно твердое тело, совокупность материальных точек, находящихся на неизменных расстояниях друг от друга. Эта абстракция применима, если можно пренебречь деформацией тела;
3) Сплошная среда. При этой абстракции допускается изменение взаимного расположения элементарных объемов. В противоположность твердому телу для задания движения сплошной среды требуется бесчисленное множество параметров. К сплошным средам относятся твердые, жидкие и газообразные тела, отражаемые в следующих отвлечённых представлениях: идеально упругое тело, пластичное тело, идеальная жидкость, вязкая жидкость, идеальный газ и другие. Указанные отвлечённые представления о материальном теле отражают действительные свойства реальных тел, существенные в данных условиях.
Соответственно этому механику разделяют на:
- механику материальной точки;
- механику системы материальных точек;
- механику абсолютно твердого тела;
- механику сплошной среды.
Последняя в свою очередь подразделяется на теорию упругости, гидромеханику, аэромеханику, газовую механику и другие.
Термином «теоретическая механика» обычно обозначают часть механики, занимающуюся исследованием наиболее общих законов движения, формулировкой её общих положений и теорем, а также приложением методов механики к изучению движения материальной точки, системы конечного числа материальных точек и абсолютно твердого тела.
В каждом из этих разделов, прежде всего, выделяется статика, объединяющая вопросы, относящиеся к исследованию условий равновесия сил. Различают статику твердого тела и статику сплошной среды: статику упругого тела, гидростатику и аэростатику. Движение тел в отвлечении от взаимодействия между ними изучает кинематика. Существенная особенность кинематики сплошных сред заключается в необходимости определить для каждого момента времени распределение в пространстве перемещений и скоростей. Предметом динамики являются механические движения материальных тел в связи с их взаимодействиями.
Существенные применения механики относятся к области техники. Задачи, выдвигаемые техникой перед механикой, весьма разнообразны; это – вопросы движения машин и механизмов, механика транспортных средств на суше, на море и в воздухе, строительной механики, разнообразных отделов технологии и многие другие. В связи с необходимостью удовлетворения запросов техники из механики выделились специальные технические науки. Кинематика механизмов, динамика машин, теория гироскопов, внешняя баллистика представляют технические науки, использующие методы абсолютно твердого тела. Сопротивление материалов и гидравлика, имеющие с теорией упругости и гидродинамикой общие основы, вырабатывают для практики методы расчёта, корректируемые экспериментальными данными. Все разделы механики развивались и продолжают развиваться в тесной связи с запросами практики, в ходе разрешения задач техники.
Механика как раздел физики развивался в тесной взаимосвязи с другими её разделами – с оптикой, термодинамикой и другими. Основы так называемой классической механики были обобщены в начале XX в. в связи с открытием физических полей и законов движения микрочастиц. Содержание механики быстродвижущихся частиц и систем (со скоростями порядка скорости света) изложены в теории относительности, а механика микродвижений – в квантовой механике.
В основе механики лежат следующие законы Ньютона. П е р в ы й з а к о н, или закон инерции, характеризует движение тел в условиях изолированности от других тел, либо при уравновешенности внешних воздействий. Закон этот гласит: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока приложенные силы не заставят его изменить это состояние. Первый закон может служить для определения инерциальных систем отсчета. В т о р о й з а к о н, устанавливающий количественную связь между приложенной к точке силой и вызываемым этой силой изменением количества движения, гласит: изменение движения происходит пропорционально приложенной силе и происходит в направлении линии действия этой силы. Согласно этому закону, ускорение материальной точки пропорционально приложенной к ней силе: данная сила F вызывает тем меньшее ускорение а тела, чем больше его инертность. Мерой инертности служит масса. По второму закону Ньютона сила пропорциональна произведению массы материальной точки на её ускорение; при надлежащем выборе единицы силы последняя может быть выражена произведением массы точки m на ускорение а:
F = ma .
Это векторное равенство представляет основное уравнение динамики материальной точки. Т р е т и й з а к о н Ньютона гласит: действию всегда соответствует равное ему и противоположно направленное противодействие, т. е. действие двух тел друг на друга всегда равны и направлены по одной прямой в противоположных направлениях. В то время как первые два закона Ньютона относятся к одной материальной точке, третий закон является основным для системы точек. Наряду с этими тремя основными законами динамики имеет место закон независимости действия сил, который формулируется так: если на материальную точку действует несколько сил, то ускорение точки складывается из тех ускорений, которые точка имела бы под действием каждой силы в отдельности.
Но любое изучение и преподавание физики не возможно без проведения экспериментов.
Эксперимент имеет большое значение для преподавания учащимся физических законов и явлений. Значение физического эксперимента непрерывно возрастает в связи с небывалым развитием физики. Гигантское развитее науки требует совершенствования методики преподавания физики. Эта задача приобретает особую важность в связи с перестройкой школы.
Осуществление двух видов школьного эксперимента: демонстрации опытов и проведение лабораторных работ – позволяет успешно решать задачу физики с техникой. Этим и объясняется огромный интерес, проявляемый учителями физики к постановке школьного физического эксперимента.
Использование демонстрационного эксперимента, обсуждение со школьниками особенностей его постановки и наблюдаемых результатов. Проведение лабораторного эксперимента и решение расчетных задач не предусматриваются. Для проверки усвоения рекомендуются контрольные работы, ответы на качественные вопросы, написание рефератов с последующим анализом их содержания на уроках.
mirznanii.com
Тяга детей к экспериментированию не поддается никаким меркам. Ну как же так? Им все надо попробовать, разобрать, смешать, кинуть. А-а-а! Так недалеко и до погрома. Давайте попробуем направить их страсть к опытам в мирное русло.
57 37 т.
На школьных уроках физики учителя всегда говорят, что физические явления повсюду в нашей жизни. Только мы частенько об этом забываем. Меж тем, удивительное рядом! Не думайте, что для организации физических опытов на дому вам потребуется что-то сверхъестественное. И вот вам несколько доказательств ;)
Что необходимо приготовить?
Проведение опыта
Намотайте проволоку вплотную виток к витку на карандаш, не доходя до его краев по 1 см. Кончился один ряд — наматывайте другой сверху в обратную сторону. И так, пока не закончится вся проволока. Не забудьте оставить свободными два конца проволоки по 8–10 см. Чтобы витки после намотки не разматывались, закрепите их скотчем. Зачистите свободные концы проволоки и подсоедините их к контактам батарейки.
Что произошло?
Получился магнит! Попробуйте поднести к нему маленькие железные предметы — скрепку, шпильку. Притягиваются!
Что необходимо приготовить?
Проведение опыта
Откройте кран, чтобы текла тонкая струйка воды. Сильно потрите палочку или расчёску о приготовленную тряпочку. Быстро приблизьте палочку к струйке воды, не касаясь её.
Что произойдёт?
Струя воды изогнётся дугой, притягиваясь к палочке. Попробуйте то же самое сделать с двумя палочками и посмотрите, что получится.
Что необходимо приготовить?
Проведение опыта
Управлять можно не только водой! Вырежьте полоску бумаги шириной 1–2 см и длиной 10–15 см, изогните по краям и посередине, как показано на рисунке. Воткните иголку острым концом в ластик. Уравновесьте заготовку-волчок на иголке. Подготовьте «волшебную палочку», потрите её о сухую тряпочку и поднесите к одному из концов бумажной полоски сбоку или сверху, не касаясь её.
Что произойдёт?
Полоска станет раскачиваться вверх-вниз, как качели, или будет крутиться, как карусель. А если вы сможете вырезать из тонкой бумаги бабочку, то опыт будет ещё интереснее.
(опыт проводится в солнечный день)
Что необходимо приготовить?
Проведение опыта
Налейте в чашку воды и поставьте в морозилку. Когда вода превратится в лёд, выньте чашку и поставьте в ёмкость с горячей водой. Через некоторое время лёд отделится от чашки. Теперь выйдите на балкон, положите кусочек бумажки на каменный пол балкона. Куском льда сфокусируйте солнце на бумажке.
Что произойдёт?
Бумага должна обуглиться, ведь в руках уже не просто лед… Вы догадались, что сделали лупу?
Что необходимо приготовить?
Проведение опыта
Налейте в банку воды с излишком и закройте крышкой, чтобы внутрь не попали пузыри воздуха. Приставьте банку к зеркалу крышкой вверх. Теперь можно смотреться в «зеркало».
Приблизьте лицо и посмотрите внутрь. Там будет уменьшенное изображение. Теперь начинайте наклонять банку в сторону, не отрывая от зеркала.
Что произойдёт?
Отражение вашей головы в банке, само собой, будет тоже наклоняться, пока не окажется перевёрнутым вниз, при этом ног так и не будет видно. Поднимите банку, и отражение вновь перевернётся.
Что необходимо приготовить?
Проведение опыта
Зачистите концы проволоки мелкой наждачной шкуркой. Подсоедините к каждому полюсу батарейки по одному концу проволочек. Свободные концы проволочек опустите в стакан с раствором.
Что произошло?
Вблизи опущенных концов проволоки будут подниматься пузырьки.
Что необходимо приготовить?
Проведение опыта
Зачистите противоположные концы обеих проволок на расстоянии 2–3 см. Вставьте в лимон скрепку, прикрутите к ней конец одной из проволочек. Воткните в лимон в 1–1,5 см от скрепки конец второй проволочки. Для этого сначала проткните лимон в этом месте иголкой. Возьмите два свободных конца проволочек и приложи к контактам лампочки.
Что произойдёт?
Лампочка загорится!
Автор: Наталья Морозова, учитель физики.Подготовлено на основе издания «Гром и молния. Опыты без взрывов» (Серия «Мастерилка», 2000).Материал предоставлен журналом «Игры и игрушки».
Читай также:
Заметили орфографическую ошибку? Выделите её мышкой и нажмите Ctrl+Enter
pustunchik.ua
М.: Наука, 1985. - 128с. (Библиотечка физико-математической школы.)
Основная цель книги состоит в воспитании навыков нестандартного мышления. Знакомство с историей физики показывает, что успех эксперимента часто определяется применением новых, совершенно неожиданных, специально для этого случая разработанных методов измерения. В книге приведено свыше ста задач, в которых предлагается придумать способ измерения величин, используя самые примитивные приборы, казалось бы, совсем не подходящие для этой цели. В новом издании сделаны некоторые дополнения к предыдущему изданию (1979 г.). Для учащихся общеобразовательных и профессиональных школ, интересующихся физикой, учащихся физико-математических школ; может быть полезна преподавателям физики средних школ и техникумов, а также студентам педагогических специальностей вузов.
(До стр. 31 - 143 вопроса/задачи, далее - ответы/решения.)
Формат: djvu / zip
Размер: 2 Мб
Скачать
М.: Физматлит, 2005. - 184с.
Описаны экспериментальные работы, входящие в программу физико-математических лицеев в рамках физического практикума. Пособие представляет собой попытку создания единого руководства для проведения практических занятий в классах и школах с углубленным изучением физики, а также для подготовки к экспериментальным турам олимпиад высокого уровня.
Вводный материал традиционно посвящен методам обработки экспериментальных данных. Описание каждой экспериментальной работы начинается с теоретического введения. В экспериментальной части приводятся описания экспериментальных установок и задания, регламентирующие последовательность работы учащихся при проведении измерений. Приводятся образцы рабочих таблиц для записи результатов измерений, рекомендации по методам обработки и представления результатов и требования к оформлению отчетов. В конце описаний предлагаются контрольные вопросы, ответы на которые учащиеся должны подготовить к защите работ.
Для школ и классов с углубленным изучением физики.
Формат: djvu / zip
Размер: 2,6 Мб
Скачать
М.: Владос, 2007. - 207 с. (Библиотека учителя физики)
Овладение знаниями по физике, развитие познавательных и творческих способностей учащихся, деятельностный подход к организации педагогического процесса будет особенно успешным при использовании домашнего эксперимента по физике в учебном процессе.
Пособие содержит методику проведения эксперимента, логический и психологический практикум.
Для учителей физики общеобразовательной школы.
Формат: djvu / zip
Размер: 4,9 Мб
СкачатьПособие для учителей.
Предисловие:
"Предлагаемое вниманию учебное пособие М.Е.Тульчинского, предназначенное для первой ступени обучения, издавалось в нашей стране лишь однажды, в 1976 г., и давно стало библиографической редкостью. В то же время пособие пользуется заслуженной известностью среди педагогов благодаря удачному подбору ясно сформулированных вопросов, позволяющих на качественном уровне обсудить важные физические закономерности в окружающем нас мире. За прошедшие 20 лет в стране так и не появилось пособия, которое могло бы полностью заменить книгу М.Е.Тульчинского. Учитывая большой «голод» на хорошие книги по физике и пожелания многих учителей, решили переиздать (с разрешения наследников, увы, уже ушедшего от нас автора) пособие, не меняя в нем практически ничего. В некоторых случаях мы позволили себе дать уточняющий вариант ответа (с пометкой «Ред.») и снять часть вопросов."
Формат: doc / zip
Размер: 730 Кб
Скачать
М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. - 152с. (Серия "Портфель учителя".)
В пособии приведены дополнительные материалы к курсу физики - задачи с использованием сведений из смежных школьных дисциплин, качественные вопросы, исторические справки о великих физиках и их открытиях, занимательные цифры и факты, карточки индивидуальных заданий, кроссворды и пр.
Пособие поможет учителям сделать уроки физики и внеклассные мероприятия более увлекательными и разнообразными.
Очень интересная книга в стиле Перельмана. Много занимательного
Формат: djvu / zip
Размер: 1,7 Мб
Скачать
М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 199 с.
Данный элективный курс входит в образовательную область "Естествознание", имеет модульную структуру (натурные наблюдения, демонстрационные эксперименты, лабораторные исследования, компьютерное моделирование).
Содержание курса и его организационно-методическое обеспечение является естественным объединением трех видов познавательной деятельности - наблюдения, эксперимента и моделирования. Особо важным в учебной практике такого рода является ее направленность на развитие универсальных способностей и формирование ряда ключевых компетентностей. В пособии имеется библиография учебно-методической литературы.
Учебное пособие может быть использовано в основной школе для предпрофильной подготовки, сопровождения базового профиля и расширения программы углубленного изучения физики в старших классах школы.
Формат: pdf / zip
Размер: 8,6 Мб
Скачать
М.: Физматлит, 2006. - 232 с.
Представлен новый подход к проблеме формирования у учащихся системы эмпирических знаний по физике. На основе анализа курса физики построена полная и логически непротиворечивая система физических доказательств по электричеству. Разработана методика использования экспериментальных доказательств на уроке физики, предложены специальные задания и методы оценки уровня сформированности эмпирических знаний по электричеству.
Книга предназначена для преподавателей, аспирантов и студентов физических факультетов педагогических вузов; она будет полезна также учителям физики средних общеобразовательных школ и учащимся классов углубленного изучения физики.
Формат: djvu / zip
Размер: 3,4 Мб
Скачатьphysics-school.ucoz.ru
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.
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
З
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.
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.
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.
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.
Если трубку освободить от зажима, шар сжимается. Почему?
Д
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.
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.
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!
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
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.
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.
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
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.
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.
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
infourok.ru
| Механика |
Демонстрации:
Равномерное движение.
Относительность движения.
Криволинейное движение.
Направление скорости при движении по окружности.
Падение тел в разряженном пространстве (трубка Ньютона).
Свободные колебания груза на нити и груза на пружине.
Образование и распространение поперечных и продольных волн.
Явление инерции и взаимодействие тел.
Силы трения покоя, скольжения.
Зависимость силы упругости от деформации пружины.
Второй закон Ньютона.
Третий закон Ньютона.
Закон сохранения импульса. Абсолютно упругий удар.
Реактивное движение.
Переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно.
Зависимость давления твердого тела на опору от действующей силы и площади опоры.
Обнаружение атмосферного давления.
Передача давления жидкостями и газами.
Устройство и действие гидравлического пресса.
| Молекулярная физика. Термодинамика |
Демонстрации:
Диффузия газов и жидкостей.
Диффузия
Модель хаотического движения молекул.
Механическая модель броуновского движения.
Изменение внутренней энергии тела при совершении работы и при теплопередаче.
Теплопроводность различных веществ.
Плавление и отвердевание кристаллических тел.
Устройство паровой турбины.
| Электродинамика |
Демонстрации:
Электризация различных тел.
Возникновение молнии
Два рода зарядов. Взаимодействие двух заряженных тел.
Электрическое поле заряженного шарика.
Составление электрической цепи.
Измерение силы тока амперметром.
Измерение напряжения вольтметром.
Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления участка цепи.
Измерение сопротивлений.
Нагревание проводников током.
Взаимодействие постоянных магнитов.
Взаимодействие параллельных токов.
Действие магнитного поля на ток.
Движение прямого проводника в магнитном поле.
Устройство и действие электрического двигателя постоянного тока.
Электромагнитная индукция.
Прямолинейное распространение света.
Отражение света.
Законы отражения света.
Изображение в зеркале.
Преломление света.
Ход лучей в линзах.
Получение изображений с помощью линз.
| Атомная физика |
Демонстрации:
Модель опыта Резерфорда.
Наблюдение треков частиц в камере Вильсона.
Устройство и действие счетчика ионизирующих частиц.
демонстрация кипения жидкого азота
демонстрация зависимости давления жидкости от высоты столба жидкости
демонстрация опыта, иллюстрирующего наличие веса атмосферы Земли
демонстрация опытов, подтверждающих существование атмосферного давления
классический опыт демонстрации невесомости
демонстрация теплового действия тока (на примере лампочки Лодыгина)
supchenkogv.ucoz.ru
|
|
|
|
|
|
