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
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
Многие думают, что наука – это скучно и тоскливо. Так считает тот, кто не видел научные шоу от «Эврики». Что происходит у нас на «уроках»? Никакой зубрежки, нудных формул и кислого выражения лица соседа по парте. Наша наука, все опыты и эксперименты нравится детям, нашу науку любят, наша наука дарит радость и стимулирует дальнейшее познание сложных предметов.
Попробуйте и вы, провести дома занимательные опыты по физике для детей. Это будет весело, а главное, очень познавательно. Ваш ребенок в игровой форме познакомится с законами физики, а ведь доказано: в игре дети быстрее и легче усваивают материал и запоминают надолго.
Простые занимательные опыты по физике, которые дети запомнят на всю жизнь. Все что необходимо для проведения этих опытов – у вас под рукой. Итак, вперед к научным открытиям!
Шарик, который не горит!
Реквизит: 2 воздушных шарика, свеча, спички, вода.
Интересный опыт: Первый шарик надуваем и держит над свечкой, чтобы продемонстрировать детворе, что шарик от огня лопнет.
Во второй шарик наливаем простой воды из-под крана, завязываем и снова подносим к огню свечи. И о чудо! Что мы видим? Шарик не лопается!
Как происходит «чудо»: объяснение: Вода, которая находится в шарике, поглощает тепло, выделяемое свечой, а потому шарик не горит, следовательно, не лопается.
Чудо-карандаши
Реквизиты: полиэтиленовый пакет, обычные заточенные карандаши, вода.
Интересный опыт: В полиэтиленовый пакет наливаем воду – не полный, наполовину.
В том месте, где пакет заполнен водой, протыкаем пакет насквозь карандашами. Что видим? В местах прокола – пакет не протекает. Почему? А, если сделать наоборот: сначала проткнуть пакет, а затем налить в него воду, вода будет протекать через отверстия.
Как происходит «чудо»: объяснение: При разрыве полиэтилена его молекулы притягиваются ближе друг к другу. В нашем эксперименте, полиэтилен затягивается вокруг карандашей и не дает протекать воде.
Нелопающийся шарик
Реквизиты: воздушный шарик, деревянная шпажка и жидкость для мытья посуды.
Интересный опыт: Смазываем жидкостью для мытья посуды верх и низ шарика, протыкаем шпажкой, начиная снизу.
Как происходит «чудо»: объяснение: А секрет этого «фокуса» – прост. Для сохранения целого шарика, нужно знать, где протыкать – в точках наименьшего натяжения, которые и располагаются в нижней и в верхней части шарика.
«Цветная» капуста
Реквизиты: 4 обыкновенных стакана с водой, яркие пищевые красители, капустные листья или цветы белого цвета.
Интересный опыт: В каждый стакан добавляем пищевой краситель любого цвета и ставим в цветную воду по одному листку капусты или цветок. Оставляем «букет» на ночь. А утром… мы увидим, что листья капусты или цветы стали разных цветов.
Как происходит «чудо»: объяснение: Растения всасывают воду, питая свои цветы и листья. Это происходит благодаря капиллярному эффекту, при котором вода сама заполняет тоненькие трубочки внутри растений. Всасывая подкрашенную воду, листья и цвет меняют свой цвет.
Яйцо, которое умело плавать
Реквизиты: 2 яйца, 2 стакана с водой, соль.
Интересный опыт: Аккуратно кладем яйцо в стакан с обычной чистой водой. Мы видим: оно утонуло, опустилось на дно (если нет – яйцо тухлое и лучше его выбросить).А вот во второй стакан наливаем теплую воду и размешиваем в ней 4-5 столовых ложек соли. Ждем пока вода остынет, затем опускаем в соленую воду второе яйцо. И что мы видим теперь? Яйцо плавает на поверхности и не тонет! Почему?
Как происходит «чудо»: объяснение: А дело все в плотности! Средняя плотность яйца гораздо больше, чем плотность простой воды, поэтому яйцо «тонет». А плотность соляного раствора больше, а потому яйцо «плавает».
Вкусный эксперимент: кристаллические леденцы
Реквизиты: 2 стакана воды, 5 стаканов сахара, деревянные палочки для мини-шашлычков, плотная бумага, прозрачные стаканы, кастрюля, пищевые красители.
Интересный опыт: Берем четверть стакана воды, добавляем 2 столовые ложки сахара, варим сироп. Одновременно высыпаем немного сахара на плотную бумагу. Затем деревянную шпажку обмакиваем в сироп и собираем ею сахаринки.
Оставляем палочки сушиться на ночь.
Утром растворяем в двух стаканах воды 5 стаканов сахара, оставляем сироп остывать минут на 15, но не сильно, иначе кристаллы не будут «расти». Затем разливаем сироп по банкам и добавляем разноцветные пищевые красители. Шпажки с сахаром опускаем в банки, чтобы они не касались ни стенок, ни дна (можно воспользоваться бельевой прищепкой). Что дальше? А дальше наблюдаем за процессом роста кристаллов, ждем результат, чтобы …съесть!
Как происходит «чудо»: объяснение: Как только вода начинает остывать, растворимость сахара снижается и он выпадает в осадок, оседая на стенках сосуда и на шпажке с затравкой из сахарных крупинок.
Есть еще один вариант мотивировать детей для изучения науки – заказать научное шоу в центре развития «Эврика». О, чего здесь только нет!
Шоу-программа «Веселая кухня»
Здесь детишек ждут увлекательные эксперименты с теми вещами и продуктами, которые имеются на любой кухне. Детишки попробуют утопить мандаринку; сделать рисунки на молоке, проверят яйцо на свежесть, а также узнают, почему полезно молоко.
«Фокусы»
В этой программе собраны эксперименты, которые на первый взгляд кажутся настоящими волшебными фокусами, но на самом деле все они объясняются при помощи науки. Детвора узнает: почему не лопается воздушный шарик над свечой; что заставляет яйцо плавать, почему воздушный шарик прилипает к стенке…и другие интересные опыты.
«Занимательная физика»
Весит ли воздух, почему греет ли шуба, что общего между экспериментом со свечой и формой крыла у птиц и самолетов, сможет ли кусок ткани держать воду, выдержит ли а яичная скорлупа целого слона на эти и другие вопросы детишки получат ответ, став участником шоу «Занимательная физика» от «Эврики».
Эти Занимательные опыты по физике для школьников можно провести на уроках, чтобы привлечь внимание учащихся к изучаемому явлению, при повторении и закреплении учебного материала: они углубляют и расширяют знания школьников, способствуют развитию логического мышления, прививают интерес к предмету.
Понравилась статья? Поделитесь со своими друзьями, а также подписывайтесь на наши страницы в Фейсбук https://www.facebook.com/Ewrica/ илиИнстаграм https://www.instagram.com/ewricakiev.
ewrica.com.ua
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
Но опыты в физике могут не только иллюстрировать различные физические процессы но и стимулировать познавательную активность и желание учиться.
Инерция.
Интереснейшим подтверждением существования инерции служит обыкновенный волчок. Каждая частица волчка движется по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения. По закону инерции частица в каждый момент времени стремится сойти с окружности на прямую линию, касательную к окружности. Но всякая касательная расположена в той же плоскости, что и сама окружность; поэтому каждая частица стремится двигаться так, чтобы все время оставаться в плоскости, перпендикулярной к оси вращения. Отсюда следует, что все плоскости в волчке, перпендикулярны к оси вращения, стремятся сохранить свое положение в пространстве, а поэтому и общий перпендикуляр к ним, т.е. сама ось вращения, также стремится сохранить свое равновесие, волчок как бы сопротивляется попытке его опрокинуть. Чем массивнее волчок и чем быстрее он вращается, тем упорнее противодействует он опрокидыванию.
Так же в лабораторных условиях можно проделать следующий эксперимент.
· Возьмем центробежную машину и укрепим на ней диск(сирену дисковую). На край диска поставьте свечу которую накройте коническим сосудом для демонстрации гидростатического парадокса. Сосуд закрепите на диске проволокой. Почему при вращении диска пламя свечи отклоняется от оси вращения?
Ответ: холодный, болие плотный воздух удаляется от оси вращения, а теплый, менее плотный, приближается, чем и объясняется отклонение пламени.
Сила тяжести
Силу тяжести с которой тела притягиваются к Земле, нужно отличать от веса тела. Понятие веса широко используется в повседневной жизни.
Весом тела называют силу, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес. При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса. Пусть тело лежит на неподвижном относительно Земли горизонтальном столе. Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной.
Сила, с которой Земля или другая планета действует на все тела, находящиеся у ее поверхности, называется силой тяжести. Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела. Теперь вам ясно, почему тело, обладающее большей массой тяжелее, ведь его Земля притягивает с большей силой. Сила тяжести действует на тело вертикально вниз. Изображается так же, как и другие силы
Для проверки теории можно использовать следующие опыты:
· Возьмем диск из метала(фанеры или пластмассы ) диаметром 10 см. по его размерам вырежем кусок бумаги. В одну руку возьмите бумажный диск, а в другую металлический (фанерный или пластмассовый) и предоставьте им возможность свободно падать с одной и той же высоты. Почему металлический диск упадет быстрее бумажного? Положите бумажный диск на металлический и дайте им возможность свободно падать. Почему в этом случае они падают одновременно?
Ответ: На каждый диск действует две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. В начале движения равнодействующая этих сил направлена в низ, больше для металлического диска, поэтому он будет двигаться с большим ускорением. Но с увеличением скорости сила сопротивления воздуха увеличится и станет равной силе тяжести. В итоге оба диска будут двигаться равномерно, но металлический диск – с большей скоростью. (Похожая ситуация возникает когда парашютист находится в состоянии свободного полета: выпрыгивая из самолета он имеет сравнительно небольшую скорость потом разгоняясь примерно до 50 м/с эти две силы уравновешиваются и он подает с постоянной скоростью).
Во втором случае сопротивление воздуха преодолеет только металлический диск, а сила тяжести сообщает телам равные ускорения в независимости от их масс.
· Возьмите два одинаковых по размерам и массе листа бумаги. Один лист скомкайте. Одновременно отпустите листы с одной и той же высоты. Почему скомканный лист падает быстрее?
Ответ: скомканный лист бумаги падает быстрее, так как на него действует меньшая сила сопротивления со стороны воздуха.
Сила трения.
Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.
Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.
Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону
Вот опыт, показывающий, что происходит если действие силы трения мало.
· Возьмем шелковую нить. Привяжем ее конец узлами к какому-либо грузу и дерним за второй конец нити. Узлы развяжутся.
Или еще опыт более сложный для объяснения.
· Возьмем линейку и положим горизонтально на указательные пальцы рук. Не торопясь перемещаем пальцы к центру линейки. Почему линейка двигается то по одному, то по другому пальцу?
Ответ: Сила давления со стороны линейки на пальцы изменяется при движении. Стало быть изменяется и сила трения между пальцами и линейкой. Если один палец расположен ближе к центру то на него сила давления действует больше. Между ним и линейкой действует большая сило давления следовательно перемещается второй палец и т.д.
Закон Бернулли.
Согласно ему полное давление в установившемся потоке жидкости(газа) остается постоянным вдоль этого потока. Полное давление состоит из весового, статического и динамического давления. Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока, из-за возрастания скорости, т.е. динамического давления, статическое давление падает. Закон Бернулли справедлив и для ламинарных потоков газа. Явление понижения давления при увеличении скорости потока лежит в основе работы различного рода расходомеров, водо и пароструйных насосов.
Данный опыт прямое следствие вышеизложенного закона.
· Возьмите стеклянную воронку вместимостью 80-100 см3, вставьте ее в отверстие резиновой пробки, находящийся на патрубке пылесоса. Включите пылесос и на ладони поднесите к воронке шарик от настольного тенниса (возможно, шарик внутри воронки надо будет приподнять). Хотя поток воздуха идет через воронку наружу, шарик поднимется к верхенй части раструба и прочно удержится там. Почему?
Ответ: Явление объясняется законом Бернулли. При продувании воздуха скорость его движения между стенками воронки и шарика больше чем у основания конуса. А где скорость меньше, там давление больше. Следовательно, давление воздуха на основании конуса больше. Это давление удерживает его в раструбе воронки.
Это некоторые опыты, которые можно демонстрировать на уроке. Но изучение физики не ограничивается рамками урока, возможно проведение различных викторин, физических вечеров и конкурсов.
Разработать и провести подобное мероприятие дело весьма трудоемкое, что бы вечер удался, следует помнить о некоторых правилах.
Вечер нужно начинать с показа такого интересного опыта, чтобы сразу привлечь внимание учеников. Если в плане вечера есть вопросы их необходимо чередовать с опытами. Заканчивать вечер надо наиболее интересным экспериментом.
После демонстрации опыта желающие объясняют его и отвечают на заданные вопросы. Для ответа следует увлекать как можно больше ребят. Поэтому ученики, правильно ответившие на 1-2 вопроса, в дальнейшем участвуют в исправлении ошибок и неточностей. Иногда целесообразно начать вечер с небольшого сообщения ученикам по тому или иному вопросу с показом соответствующих демонстраций.
Опыты следует тщательно готовить, так как самый занимательный опыт, не удавшийся сразу, перестает интересовать детей и внимание их ослабевает. Опыт не вызывает интереса и в том случае, неудачно сформулирован вопрос, когда плохо пояснена демонстрация.
Заключение
Уже в определении физики как науки заложено сочетание в ней как теоретической, так и практической частей. Считается важным, чтобы в процессе обучения учащихся физике учитель смог как можно полнее продемонстрировать своим ученикам взаимосвязь этих частей. Ведь когда учащиеся почувствуют эту взаимосвязь, то они смогут многим процессам, происходящим вокруг них в быту, в природе, дать верное теоретическое объяснение. Это может являться показателем достаточно полного владения материалом.
Какие формы обучения практического характера можно предложить в дополнение к рассказу преподавателя? В первую очередь, конечно, это наблюдение учениками за демонстрацией опытов, проводимых учителем в классе при объяснении нового материала или при повторении пройденного, так же можно предложить опыты, проводимые самими учащимися в классе во время уроков в процессе фронтальной лабораторной работы под непосредственным наблюдением учителя. Еще можно предложить: 1)опыты, проводимые самими учащимися в классе во время физического практикума; 2)опыты-демонстрации, проводимые учащимися при ответах; 3)опыты, проводимые учащимися вне школы по домашним заданиям учителя; 4)наблюдения кратковременных и длительных явлений природы, техники и быта, проводимые учащимися на дому по особым заданиям учителя.
Опыт же не только учит, он увлекает ученика, заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек заинтересованный в конечном результате добивается успеха. Так и в данном случае заинтересовав ученика, пробудем тягу к знаниям. Использование всякого рода викторин основано тоже на том, что бы заинтересовать, но здесь и проявляется монет игры-соревнования, то есть спортивный интерес. От умения учителя применять такого рода опыты напрямую зависит успеваемость его учеников.
Литература
1. . Занимательные опыты по физике в 6-7 классах средней школы. Л.А.Горев. М.: “Просвещение”, 1985.
2. Занимательная физика. Я.И. Перельман. М.: “Наука”, 1991.
3. Сборник по методике и технике физического эксперимента. Под ред. Н.В. Алексеева. М.: “Учпедгиз”, 1960.
4. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. Под ред. С.Е.Каменецкого, Н.С.Пурышевой. М.: “Академия”, 2000.
5. Т.И.Трофимова. “Курс физики”, изд. “Высшая школа”, М., 1999г.
6. Методическая литература по курсу физика WWW.METODIST.RU
7. Сборник физических законов “закон Бернулли” WWW.ADNET.RU
megaobuchalka.ru
|
|
|
|
|
|
