XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Фокусы? Нет! Физика!
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Опыты… Как это интересно!
Их готова творить я везде и повсеместно.
Я одно хочу лишь вам сказать:
Физику надо учить и всем знать!
В нашей жизни очень много занимательного и интересного. В природе, технике, учебных лабораториях! Еще больше – неизведанного! Изучая физику, мы поняли, что опыты по физике помогают понять то, что мы видим в природе и воспроизвести с помощью несложного оборудования различные физические явления и законы, увидеть много интересного и совсем нетрудного для понимания в школьном курсе.
Физические законы действуют в нашей окружающей жизни повсюду. Мы испытываем и используем их действие постоянно, часто сами того не замечая. Занимательные опыты помогают в увлекательной форме узнать то, что не знаешь и не понимаешь. Также с их помощью можно углубить и оживить уже имеющиеся основные сведения из физики, научиться сознательно ими распоряжаться и разносторонне их применять.
Мы решили реализовать эту идею в творческом проекте «Фокусы? Нет! Физика!», потому что нам нравятся опыты на уроках физики, с их помощью легко доказывать законы физики, а в природе можно увидеть их. Мы считаем, что тема нашего проекта актуальна потому, что важно и полезно привлечь внимание начинающих исследователей к наукам о природе через наблюдения и постановку простейших опытов в лабораторных и домашних условиях. Свой творческий проект мы подготовили для лицеистов начальной школы при проведении «Дня науки» в лицее.
Цель проекта: привлечь интерес младших ребят к науке, исследованиям, научится делать опыты, с их помощью видеть и объяснять законы и закономерности в окружающей нас природе.
Для достижения цели нами поставлены задачи:
1. Разработать сценарий к «Дню науки» для начальной школы,
2. Подготовить физические опыты и провести их в 4-м классе,
3. Сделать фотоотчет.
В исследовательском проекте нами определены:
• объект исследования: природные явления;
• предмет исследования: изучение природных явлений с помощью простейших физических опытов.
Выдвинули рабочую гипотезу: если мы разработаем сценарий к Дню науки с показом занимательных опытов по физике для младших лицеистов, то привлечем их внимание к изучению наук о природе (физика, химия, естествознание), тем самым стараться развивать у них исследовательские навыки, а также получить собственный опыт при проведении «Дня науки».
В работе использовала следующие методы исследования:
1. анализ специальной литературы и интернет-ресурсов по данному вопросу; анкетирование;
2. моделирование;
3. проектирование;
4. анализ;
5. синтез.
Проект выполняется по совместному решению научного общества обучающихся «Горизонты открытий» БМАОУ «Лицей №7» имени А.А. Лагуткина для использования материала на уроках естествознания, химии и физики, в том числе и в начальной школе.
Основная часть
При подготовке сценария к Дню науки мы с задались вопросом: Что же такое опыт? Ведь мы знаем, что Физика – это не только формулы и задачки в тетради, но еще и увлекательные эксперименты.
-
-
Что такое опыт?
-
Опыт – это действие, которое совершает человек для получения результата. Он создает модели исследуемого явления, подтверждает или, наоборот, опровергает гипотезу.
В чем же польза опытов? Польза опытов состоит в том, что можно своими глазами увидеть явление или закон физики, научиться легко его объяснять, а также развить свою интуицию, ведь наши предположения о том «Что же сейчас произойдёт?» заставляют нас задуматься над опытом.
Опыт – специально спроектированная ситуация для установления верности или ложности гипотезы. Изучает и объясняет все явления наука физика. Принято считать, что в своей основе физика является наукой экспериментальной, поскольку открытые ею законы основаны на установленных опытным путем данных.
Существует много простых и эффектных опытов, которые не являются простой ловкостью рук, а построены на основных законах физики. Многие знания получены людьми из собственных наблюдений. Для изучения какого-либо явления необходимо прежде всего наблюдать его и по возможности не один раз. Конечно, ждать, пока какое-либо явление произойдет не один раз, не стоит. Для этого можно взять и провести опыты самостоятельно. Так поступали многие ученые.
Известна легенда об итальянском ученом Галилео Галилее. Для того чтобы изучить, как происходит падение тел он ронял разные шары с наклонной башни в городе Пиза. Проделав такие опыты, ученый получил подтверждение своей гипотезы и открыл закон падения тел.
-
-
Описание опытов с использованием алгоритма
-
Мы узнали, что существует много простых и эффектных опытов, которые не являются простой ловкостью рук, а построены на основных законах физики. Это вызвало у нас восторг, изумление, познавательный интерес и побудило к творческой деятельности. В результате у нас появилось желание участвовать в изготовлении и демонстрации занимательных опытов, которые можно провести в домашних условиях, так как их проведение не требует всякого физического оборудования. В ходе работы мы снимали на видео опыты, делали фотографии. Мы выбирали такие опыты, постановка которых была для нас интересной и неожиданной.
Описание опытов проводилось с использованием следующего алгоритма:
1) Название опыта.
2) Необходимые для опыта материалы.
3) Описание проведения опыта.
4) Объяснение опыта.
Ниже мы опишем опыты, которые удивили нас своей неожиданностью и эффектом новизны, по представленному алгоритму.
Опыт 1 «Не замочив рук»
Оборудование: тарелка или блюдце, монета, стакан, бумага, спички.
Проведение: Положим на дно тарелки или блюдца монету и нальем немного воды. Как достать монету, не замочив даже кончиков пальцев?
Решение: Зажечь бумагу, внести ее на некоторое время в стакан. Нагретый стакан перевернуть вверх дном и поставить на блюдце рядом с монетой.
Так как воздух в стакане нагрелся, то его давление увеличится и часть воздуха выйдет. Оставшийся воздух через некоторое время охладится, давление уменьшится. Под действием атмосферного давления вода войдет в стакан, освобождая монету.
Опыт 2 «Подъем тарелки с мылом»
Оборудование: тарелка, кусок хозяйственного мыла.
Проведение: Налить в тарелку воды и сразу слить. Поверхность тарелки будет влажной. Затем кусок мыла, сильно прижимая к тарелке, повернуть несколько раз и поднять вверх. При этом с мылом поднимется и тарелка. Почему?
Объяснение: Подъем тарелки с мылом объясняется притяжением молекул тарелки и мыла.
Опыт 3 «Волшебная вода»
Оборудование: стакан с водой, лист плотной бумаги.
Проведение: Этот опыт называется «Волшебная вода». Наполним до краев стакан с водой и прикроем листом бумаги. Перевернем стакан. Почему вода не выливается из перевернутого стакана?
Объяснение: Вода удерживается атмосферным давлением, т. е. атмосферное давление больше давления, производимого водой.
Замечания: Опыт лучше получается с толстостенным сосудом.
При переворачивании стакана лист бумаги нужно придерживать рукой.
Опыт 4 «Тяжелая газета»
Оборудование: рейка длиной 50-70 см, газета, метр.
Проведение: Положим на стол рейку, на нее полностью развернутую газету. Если медленно оказывать давление на свешивающийся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с газетой. Если же резко ударить по концу рейки метром или молотком, то она ломается, причем противоположный конец с газетой даже не поднимается. Как это объяснить?
Объяснение: Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.
Замечания: Рейку нужно класть так, чтобы ее конец 10 см свешивался. Газета должна плотно прилегать к рейке и столу.
Опыт 5 «Нервущаяся бумага»
Оборудование: два штативами с муфтами и лапками, два бумажных кольца, рейка, метр.
Проведение: Бумажные кольца подвесим на штативах на одном уровне. На них положим рейку. При резком ударе метром или металлическим стержнем посередине рейки она ломается, а кольца остаются целыми. Почему?
Объяснение: Время взаимодействия очень мало. Поэтому рейка не успевает передать полученный импульс бумажным кольцам.
Замечания: Ширина колец – 3 – см. Рейка длиной 1 метр, шириной 15-20 см и толщиной 0,5 см.
Опыт 6 «Тяни-толкай»
Оборудование: штатив с двумя муфтами и лапками, два демонстрационных динамометра
Проведение: Укрепим на штативе два динамометра – прибора для измерения силы. Почему их показания одинаковы? Что это означает?
Объяснение: тела действуют друг на друга с силами равными по модулю и противоположными по направлению. (третий закон Ньютона)
Опыт 7«Воздух сопротивляется?»
Оборудование: два одинаковых по размеру и массе листа бумаги (один из них скомканный)
Проведение: Одновременно отпустим оба листа с одной и той же высоты. Почему скомканный лист бумаги падает быстрее?
Объяснение: скомканный лист бумаги падает быстрее, так как на него действует меньшая сила сопротивления воздуха.
А вот в вакууме они падали бы одновременно.
Опыт 8 «Как быстро погаснет свеча»
Оборудование: стеклянный сосуд с водой, стеариновая свеча, гвоздь, спички.
Проведение: Зажжем свечу и опустим в сосуд с водой. Как быстро погаснет свеча?
Объяснение: Кажется, что пламя зальется водой, как только сгорит отрезок свечи, выступающий над водой, и свеча погаснет.
Но, сгорая, свеча уменьшается в весе и под действием архимедовой силы всплывает.
Замечание: К концу свечи прикрепить снизу небольшой груз (гвоздь) так, чтобы она плавала в воде.
Опыт 9 «Несгораемая бумага»
Оборудование: металлический стержень, полоска бумаги, спички, свеча (спиртовка)
Проведение: Стержень плотно обернем полоской бумаги и внесем в пламя свечи или спиртовки. Почему бумага не горит?
Объяснение: Железо, обладая хорошей теплопроводностью, отводит тепло от бумаги, поэтому она не загорается.
Опыт 10 «Несгораемый платок»
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, спирт, носовой платок, спички Проведение: Зажать в лапке штатива носовой платок (предварительно смоченный водой и отжатый), облить его спиртом и поджечь. Несмотря на пламя, охватывающее платок, он не сгорит. Почему?
Объяснение: Выделившаяся при горении спирта теплота полностью пошла на испарение воды, поэтому она не может зажечь ткань.
Все подготовленные и проведенные опыты с использованием простейшего лабораторного оборудования и подручными материалами мы систематизировали по темам, подготовили сценарий для проведения «Дня науки» для младших лицеистов.
2.1. Занимательные опыты. Сценарий «День науки» для младших лицеистов
В практической части проекта представляем сценарий для организации выступления в День науки для младших лицеистов!
Ведущий 1.
О том, что физика наука молодая
Сказать определённо, здесь нельзя
И в древности науку познавая,
Стремились постигать её всегда.
Ведущий 2.
Цель обучения физики конкретна:
Уметь на практике все знания применять.
И важно помнить – роль эксперимента
Должна на первом месте устоять.
Уметь планировать эксперимент и выполнять.
Анализировать и к жизни приобщать.
Строить модель, гипотезу выдвинуть,
Новых вершин стремиться достигнуть.
Для лучшего восприятия детьми мы выбрали несложные и яркие опыты, в которых легко раскрыть и показать работу законов физики. При этом использовали не только лабораторное оборудование, но и детские игрушки! Да! Да! Именно игрушки, как правило, работают на основе законов физики! Ниже приведены опыты для демонстрации:
1. Опыт с эбонитовой палочкой
2. Опыты с электрометром
3. Опыт «Бутылка и яйцо»
4. Опыт со стаканом и бумагой, который доказывает существование атмосферного давления.
5. Опыт «Самонадувающийся шарик»
Все опыты мы внимательно изучили. Подготовили объяснение для детей простыми словами, чтобы им было легче воспринимать. Наша встреча прошла в форме игры, мы с Настей были волшебниками! Сценарий и фотоотчет о встрече представлен в Приложении 1 и 2. Среди команд исследователей провели соревнования на качественное проведение опытов.
В процессе игры мы поняли, что наши малыши достаточно много знают о физике, просто порой не могут правильно объяснить. От нас сейчас они узнали ещё больше, им уже легче объяснить, что происходит в опыте, почему так произошло и т. д.
Выступление, конечно же, принесло пользу и нам: мы научились проводить опыты и мероприятие для детей, научились объяснять физические процессы. Ребятам очень понравилось наше выступление, они теперь хотят как можно скорее перейти в среднее звено и посещать уроки физики.
Заключение
На протяжении всей работы мы прочитали много интересных фактов из раздела физики. Увидели, что занимательных опытов великое множество. Научились проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперимент. Подобрали, а потом провели, самые основные опыты и эксперименты, которые помогут лучше понимать материал нам и ребятам.
Опытами мы привлекли внимание ребят, и они стали лучше понимать явления, которые мы им демонстрировать. Кроме этого, мы научились объяснять физические явления, которые присутствуют в этих опытах. Таким образом, были достигнуты все цели, поставленные в начале исследовательской работы. В дальнейшем мы продолжим свои наблюдения и исследования, ведь законы физики сопровождают нас в течение всей жизни. Подведём итоги! Поставленные в проекте цель и задачи выполнены! Теперь младшее поколение уж точно будет любить науку как и мы!
Список интернет-источников и используемой литературы
1. Таничева Александра. Стихотворение о физике.
http://ja-pozdravljaju.ru/prazdniki/704-stikhi-pro-shkolnye-predmety.html
2. Электронная библиотека. Наука и техника. Научные развлечения. Мыльные пузыри на морозе. Дата публикации: 17 февраля 2000 года. http://n-t.ru/tp/nr/mp.htm
3. Денис Мохов. Автор книги «Простая наука». http://simplescience.ru/video/balloon_and_candle_experiments_with_heat_conductivity
4. Статья «А вместо сердца – парафиновый мотор» опубликована в журнале «Популярная механика» №148, февраль 2015. Сделай сам. http://www.popmech.ru/diy/55406-a-vmesto-serdtsa-parafinovyy-motor/#full
5. НИЯУ МИФИ. Механика. Бумажная пила. http://www.youtube.com/watch?v=FBky553KDuE
6. Игорь Белецкий. Занимательная физика. магниты. Магнитная пушка. http://www.youtube.com/watch?v=U7vUcfMmgAA
7. Статья «Спорим, она вертится?» опубликована в журнале «Популярная механика». №132. Октябрь 2013. Сделай сам.
http://www.popmech.ru/diy/14761-sporim-ona-vertitsya/
8. Статья «Магнитный парашют» опубликована в журнале «Популярная механика». №131. Сентябрь 2013.
http://www.popmech.ru/diy/14582-magnitnyy-parashyut/#full
9. Единая коллекция образовательных ресурсов. http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/8f5d7210-86a6-11da-a72b-0800200c9a66/21944/
Приложение 1.
Сценарий праздника, посвященного Дню науки.
Ведущий 1. Добрый день, дорогие ребята! Мы волшебники из нашего Лицея – Ника и Настя! Как думаете, в честь какого праздника мы к вам прилетели и чем мы сегодня будем заниматься? Правильно! День науки, который празднуется 8 февраля! Хотите стать маленькими учёными и волшебниками как мы? Тогда, начинаем!
Ведущий 2. Ребята, а вы знаете, что такое физика? Как вы думаете, что изучают на этом уроке? Верно! Оказывается, вы уже что-то знаете об этом предмете! Сегодня, мы вас посвятим в физиков! Покажем вам фокусы и конечно же расскажем, как мы это сделали! На самом деле, все фокусы основаны на законах физики, которые вы сегодня узнаете!
Ведущий 1. Первый наш фокус называется «Опыт с бутылкой и яйцом!». Для этого нам понадобится бутылка, яйцо, спички и газетка! Посмотрите, мы поставили яйцо на горлышко бутылки! Вы видите, что яйцо никак не влезает в него, потому что у яйца размеры больше, чем у горла бутылки! А сейчас, внимание! Как думаете, сможем ли мы наколдовать так, чтобы яйцо все-таки провалилось в бутылку? Готовы? Трах тибидох тибидох! Вуаля! Как вы можете наблюдать, у нас получилось! Хотите знать, как мы это сделали? Всё дело в физике. Нагреваясь, воздух внутри сосуда расширяется. Как только яйцо оказывается на горлышке, воздух внутрь перестает попадать. В этот момент бумага заканчивает горение, а воздух начинает остывать. При этом он сжимается, что помогает просунуть яйцо в бутылку и оно просто втягивается внутрь.
Ведущий 2. Ну как? Вам уже понравилось быть маленькими физиками? Да? То тогда продолжаем! Следующий опыт будет с Эбонитовой палочкой! Это наша волшебная палочка, как у Гарри Поттера. Смотрите, сейчас мы прикладываем палочку к специальному прибору «Вольтметру» и ничего не происходит. А точнее стрелочки на это приборе не поворачиваются! Хмм, как же заставить стрелочки двигаться? Ну ка, кто у вас тут самый энергичный, признавайтесь! Сейчас мы и проверим! Трах тибидох тибидох! Вуаля! Смотрите, стрелочки поменяли своё местоположение. Значит ребёнок то и вправду энергичный! Как же получилось это волшебство? Дело в том, что ввольтметр определяет напряжение электричества. Потерев эбонитовую палочку о волосы, она электролизуется. И когда мы поднесём палочку к вольтметру, его стрелка начнёт двигаться и измерять напряжение эбонитовой палочки. А сможем ли мы этой палочкой притянуть бумагу? Внимание, трах тибидох тибидох. Оп! Получилось! Бумажка протянулась к палочке, потому что имеет положительный заряд, а палочка отрицательный!
Ведущий 2. Хотите ещё фокус с Вольтметром? Тогда ловите! Для этого нам потребуется воронка и самый обычный песок, с которым мы все грали в детстве! Ставим воронку в прибор, сыпем песок и вуаля! Стрелочки вновь задвигались! Песок, попадая в воронку, трётся об её стенки. От трения песка со стенками воронки производится энергия.
Ведущий 1. Следующий опыт мы уверены вам очень понравится! Опыт с шариком, который сам надувается. Нам понадобится: бутылка, уксус, сода и шарик. И так, начнём! Надиваем в бутылку уксус, насыпаем в шарик соду, надеваем шарик на бутылку так, чтобы сода не высыпалась в бутылку раньше времени. Поднимаем шарик! Трах тибидох тибидох! Вуаля! Шарик надувается! Как же это происходит? Дело в том, что при смешивании соды и уксуса возникает химическая реакция, в результате которой выделяется углекислый газ. Этого газа становится все больше и больше, он уже не может уместиться в бутылке и выходит из нее, попадая в шарик. Именно поэтому шарик и надувается.
Ведущий 2. Ну как, нравится быть физиками? Тогда продолжаем! «Опыт воздушное зеркало». Этот опыт на самом деле похож на волшебство! Для него нам понадобится: стальной шарик, горелка и стакан с водой. Накоптим шарик так, чтобы на нем осталась сажа. Затем опустим в стакан с водой. Трах, тибидох, тибидох. Вуаля! Подходите и смотрите! Шарик стал блестящим! Как же такое может быть?На самом деле в саже находится много пузырьков воздуха и когда мы опускаем шар в воду у него появляется некая воздушная прослойка. Поэтому свет, проникающий в воздух, отражается на шарике и нам кажется, что он блестит.
Ведущий 1. Ну и последний опыт будет с бумагой и стаканом! Это очень интересный опыт. Но для тех, кто изучает физику, всё понятно. Для этого опыта нам понадобится: стакан с водой и бумажка.
Наливаем в стакан воду, кладём на него бумагу и аккуратно переворачиваем! Трах, тибидох, тибидох. Вуаля! Бумага не падает! И вода не выливается. Почему так произошло? Вода не выливается из колбы благодаря силе, возникающей из-за разницы атмосферного давления вне сосуда и давления, которое образуется внутри между дном и поверхностью воды.
Ну вот и подошёл наш научный урок к концу! Вам понравилось быть физиками? Хотите изучать этот предмет? Тогда вам осталось ещё немного подрасти до 7 класса! Спасибо за внимание, всём пока, пока!
Приложение 2. Фоторепортаж «День науки»