XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Создание сайта «Занимательные опыты по физике для учащихся основной школы»
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Проблема: как мотивировать учащихся основной школы к изучению физики с помощью современных информационных технологий.
Гипотеза: если создать сайт занимательных опытов и использовать его на уроках физики, то это усилит интерес учащихся основной школы к физике.
Задачи:
1. Провести опрос среди учащихся 7-9 классов о необходимости проведения тематических опытов на уроках физики.
2. Провести урок с демонстрацией занимательных опытов по физике и провести рефлексию учеников по результатам проведения опытов.
3. Найти интересные и простые опыты по физике в различных источниках.
4. Сделать показательные видеоролики с проведением опытов и объяснением физических явлений.
5. Создать собственный сайт с размещёнными на нём опытами.
Описание методов
1. Теоретический метод позволил познакомиться с различными физическими опытами и законами физики, на которых они основаны.
2. Эмпирический метод позволил проанализировать заинтересованность учеников основной школы в проведении на уроках физики физических опытов, что позволило мне оценить актуальность моей темы.
3. Экспериментально-теоретический метод помог ознакомиться с физическими опытами и проанализировать их.
4. Метод рефлексии помог проанализировать и своевременно скорректировать собственную деятельность.
Библиография
-
Перельман Я. Энциклопедия занимательной физики. Эксмо, 2019 г. В «Энциклопедии занимательной физики» собраны наиболее яркие и важные отрывки из разных трудов известного педагога.
-
Тарасов Л.В. Физика в природе. Просвещение.1988 г. В книге рассмотрены различные природные явления: образование тумана, облаков, грозовых туч, молния, радуга и т.п.
-
Ильин М. Рассказы о вещах. АСТ. 1962 г. В этой книге автор отвечает на множество вопросов о привычных для человека явлениях, постоянно присутствующих в нашей жизни.
-
Перельман Я.И. Занимательная физика. М. Мир. 2006 г. Книга написана известным популяризатором и педагогом и содержит парадоксы, головоломки, задачи, опыты, замысловатые вопросы и рассказы из области физики.
Создание сайта
«Занимательные опыты по физике для учащихся основной школы»»
Горбунов Владислав Георгиевич
Российская Федерация, Ханты-Мансийский автономный округ – Югра, г. Мегион,
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №2», 10Б класс
Научная статья
Глава 1. Основные понятия
1.1.1 Атмосферное давление - давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере, на единицу площади поверхности по нормали к ней.
Атмосферное давление — давление толщи воздуха на тела, находящиеся в нижних слоях.
1.1.2 Давление в жидкостях и газах. Закон Паскаля. Закон Паскаля – давление, которое оказывается на жидкость или газ, передается в каждую точку жидкости или газа без изменений. То есть, передача давления во всех направлениях происходит одинаково.
Данный закон действителен только для жидкостей и газов. Дело в том, что молекулы жидких и газообразных веществ под давлением ведут себя совсем не так, как молекулы твердых тел. Их движение отличается друг от друга. Если молекулы жидкости и газа движутся относительно свободно, то молекулы твердых тел такой свободой не обладают. Они лишь слегка колеблются, немного отклоняясь от исходного положения. И благодаря относительно свободному передвижению молекулы газа и жидкости оказывают давление во всех направлениях.
1.1.3 Теплопроводность — способность материальных тел проводить тепловую энергию от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела (атомов, молекул, электронов и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.
1.1.4 Испарение — это превращение или переход жидкости в газ (пар) со свободной поверхности жидкости при температуре ниже температуры кипения. Если поверхность жидкости открыта и с нее начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное, это будет называться испарением.
1.1.5 Закон прямолинейного распространения света. Свет в однородной среде распространяется прямолинейно. Прямолинейностью распространения света объясняется образование тени и полутени.
При малых размерах источника (источник, находится на расстоянии, по сравнению с которым размерами источника можно пренебречь) получается только тень (область пространства, в которую свет не попадает).
При больших размерах источника света (или, если источник находится близко к предмету) создаются нерезкие тени (тень и полутень).
1.1.6 Притяжение и отталкивание молекул. Смачивание. Все тела состоят из мельчайших частичек – молекул. Размеры молекул очень и очень малы. Молекулы, в свою очередь, строятся из атомов. Между мельчайшими частицами вещества есть промежутки. Между молекулами существует взаимное притяжение. Соседние молекулы притягиваются друг к другу.
Смачивание - это способность жидкости поддерживать контакт с твердой поверхностью, возникающая в результате межмолекулярных взаимодействий, когда они соединяются вместе.
Смачивание возникает в тех случаях, когда притяжение между молекулами воды и твердого тела сильнее, чем притяжение между молекулами воды. Если же притяжение между молекулами воды сильнее, чем притяжение между молекулами твердого тела и молекулами воды, то явление смачивания не происходит.
1.1.7 Линза и ее свойства. Линза - это простейший оптический элемент, ограниченный с двух сторон сферическими поверхностями. Основное свойство линз – способность давать изображения предметов.
Линзы бывают выпуклые и вогнутые. У выпуклых линз середина толще, чем края, у вогнутых — наоборот. В свою очередь, выпуклые линзы делятся на двояковыпуклые, плосковыпуклые и вогнуто-выпуклые.
Двояковыпуклая — линза, ограниченная с обеих сторон выпуклыми сферическими поверхностями.
1.1.8 Спектр — множество значений физической величины, или распределение их, согласно определённому параметру (например, значений энергии, частоты или массы).
По характеру распределения значений физической величины спектры могут быть дискретными (линейчатыми), непрерывными (сплошными), а также представлять комбинацию (наложение) дискретных и непрерывных спектров.
1.1.9 Поверхностное натяжение. Жидкости, в отличие от газов, не занимают весь предоставленный объем, а собираются в капли разной величины. Это происходит из-за того, что жидкости обладают особым свойством, отсутствующим у газов, — поверхностным натяжением.
Молекулы на поверхности жидкости находятся на немного бо́льших расстояниях друг от друга, по сравнению с молекулами в глубине. Поэтому они обладают некоторой поверхностной энергией. Эта энергия является источником поверхностного натяжения жидкостей, благодаря ей жидкость всегда стремится собраться в капли.
1.2.1 Плотность вещества. Как известно из курса физики 7 класса, одной из важнейших характеристик любого тела является его масса. Большие тела, как правило, тяжелы, мелкие — легки. Однако если тела имеют одинаковые размеры, они вовсе не обязательно будут иметь одну и ту же массу. И это обязательно отразится на физических явлениях с этими телами. Всё это объясняется разной плотностью тел.
Плотность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или как производная массы по объёму.
1.2.2 Зависимость температуры кипения от давления. Кипение — это процесс, при котором жидкость превращается в пар при нагревании до температуры кипения. Переход из жидкой фазы в газообразную происходит, когда давление паров жидкости равно атмосферному давлению, оказываемому на жидкость. Кипячение — это физическое изменение, и молекулы не подвергаются химическим изменениям во время процесса.
Когда атомы или молекулы жидкости способны распространиться достаточно, чтобы перейти из жидкой фазы в газообразную фазу, образуются пузырьки и происходит кипение.
Точка кипения — это температура, при которой происходит кипение определенной жидкости. Например, для воды температура кипения составляет 100 ºC при давлении 1 атм. Температура кипения жидкости зависит от температуры, атмосферного давления и давления паров жидкости. Когда атмосферное давление будет равно давлению паров жидкости, начнется кипение.
Температура, при которой вещество кипит и превращается в газ, называется его точкой кипения. Температура кипения — это физическое свойство материи. Другие вещества могут иметь более высокую или более низкую температуру кипения по сравнению с водой.
Чем больше давление, тем больше энергии требуется для кипения жидкостей и тем выше температура кипения.
Глава 2. Физические опыты
ОПЫТ №1. «Непослушная пробирка»
Необходимые для опыта материалы: две пробирки, одна из которых свободно входит в другую.
Описание проведения опыта: в широкую пробирку нальём немного воды, а затем вставим в неё короткую узкую пробирку. Если теперь перевернуть пробирки, то мы станем свидетелями интересного явления.
Узкая пробирка не падает, а, наоборот, по мере вытекания воды поднимается вверх, втягиваясь в широкую пробирку.
Почему это происходит?
Объяснение опыта: вода вытекает, над ней образуется безвоздушное пространство, а атмосфера вталкивает в него узкую пробирку.
ОПЫТ № 2. «Самый простенький фонтан»
Необходимые для опыта материалы: шприц и емкость с водой.
Описание проведения опыта: берём шприц, закрываем отверстие пальцем и перемещаем поршень, увеличивая объём воздуха под поршнем. Затем опускаем шприц в стакан с водой, не открывая отверстия, и убираем палец. В шприце бьёт фонтан. Почему?
Объяснение опыта: когда мы увеличиваем объём воздуха под поршнем, то при этом уменьшается давление газа. Атмосфера давит на воду в стакане и заставляет её с силой входить в разряжённое пространство под поршнем. Так и образуется фонтан.
ОПЫТ № 3. «Огнеупорный шарик»
Необходимые для опыта материалы: два воздушных шарика, свеча, спички, вода.
Описание проведения опыта: надуваем и завязываем один из шариков. Во второй шарик наливаем немного воды, надуваем и тоже завязываем.
Поджигаем свечу и подносим шарик с воздухом к пламени свечи. Он тут же лопается. Теперь подносим к пламени шарик с водой. Спустя время на нем остаются черные пятна от свечи, но он не лопается.
Объяснение опыта: теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Шарик отдает свою температуру воде быстрее, чем нагревается сам, за счет чего шарик не лопается.
ОПЫТ № 4. «Возгорание потухшей свечи»
Необходимые для опыта материалы: обычная свеча, спички или зажигалка.
Описание проведения опыта: зажгите свечу. Через несколько секунд потушите ее. Теперь поднесите горящее пламя к дыму, исходящему от свечи. Свеча снова начнет гореть.
Объяснение опыта: дым, поднимающийся вверх от погасшей свечи, содержит парафин, который быстро загорается. Горящие пары парафина доходят до фитиля, и свеча снова начинает гореть.
ОПЫТ № 5. «Дырявый пакет»
Необходимые для опыта материалы: полиэтиленовый пакет, карандаши
Описание проведения опыта: берем обычный полиэтиленовый пакет, наполняем водой, после чего протыкаем его острозаточенным карандашом. Вода не вытекает!
Объяснение опыта: полиэтилен обладает стойкостью к проколам за счет эффекта стягивания. При разрыве полиэтилена его молекулы ближе притягиваются друг к другу. В нашем случае, полиэтилен затягивается вокруг карандашей, поэтому жидкость не вытекает.
ОПЫТ № 6. «Зажженная спичка»
Необходимые для опыта материалы: спички, фонарик.
Описание проведения опыта: зажгите спичку и держите на расстоянии 10-15 сантиметров от стены. Посветите на спичку фонариком, и увидите, что на стене отражается только ваша рука и сама спичка. Казалось бы, очевидно, но мы никогда об этом не задумывались.
Объяснение опыта: огонь не отбрасывает тени, так он как не препятствует прохождению света сквозь себя.
ОПЫТ № 7. «Оживляем нарисованную стрелку»
Необходимые для опыта материалы: лист бумаги, фломастер или карандаш, прозрачный стеклянный стакан с водой
Описание проведения опыта: берем лист бумаги, рисуем на нем фломастером стрелку и прикладываем к стене. В стеклянный стакан наливаем воду и ставим перед стрелкой. Смотрим на стрелку – она изменила направление.
Объяснение опыта: стакан с водой – это своего рода лупа с двояковыпуклой линзой. Стрелка располагается между лупой и фокусом, поэтому мы видим действительное изображение и мнимое.
ОПЫТ №8. «Перевернутый стакан»
Необходимые для опыта материалы: стакан (из любого материала), лист бумаги (желательно не мятый), вода.
Описание проведения опыта: наполните стакан водой. Можно до краев, можно наполовину. Накройте листом бумаги так, чтобы не было никаких щелей, и переверните стакан вместе с листом. А теперь можете убирать руку. И вода, и лист бумаги останутся на месте.
Объяснение: когда мы перевернули стакан, между дном и поверхностью воды в стакане образовалось пространство, наполненное воздухом и парами воды. Столб воды стремится вниз под действием силы тяжести, увеличивая объем этого пространства. Давление в нем падает и становится меньше атмосферного, что и позволяет жидкости удержаться внутри перевернутого стакана.
ОПЫТ №9. «Включаем радугу»
Необходимые для опыта материалы: глубокая прозрачная посуда (тарелка, ваза), маленькое зеркальце, вода, фонарик.
Описание проведения опыта: заливаем воду в прозрачную емкость, она должна быть заполнена примерно наполовину. Кладем на дно ёмкости зеркало. Размещаем у основания посуды включенный фонарик так, чтобы свет его был направлен вверх. Теперь мы можем увидеть домашнюю радугу. Почему так происходит?
Объяснение опыта: Радуга появляется из-за того, что свет от фонаря преломляется и отражается в капельках воды.
ОПЫТ №10. «Наглядно о поверхностном натяжении»
Необходимые для опыта материалы: бутылка из пластика, иголка или булавка.
Описание проведения опыта: Берем бутылку из пластика, наполняем ее водой и закручиваем крышечкой. При помощи иголки или булавки проделываем дырочки в стенках емкости. Жидкость начнет вытекать из отверстий, но через пару секунд перестанет.
Объяснение опыта: Поверхностное натяжение удерживает жидкость в закрытой бутылке даже при наличии дырок. Но когда крышка откручивается, вода начнет выливаться.
ОПЫТ №11. «Течение жидкости вверх»
Необходимые для опыта материалы: две широких колбы, плотная бумага или картонка, масло, вода.
Описание проведения опыта:в одну из колб наливаем воду, во вторую – растительное масло. На первую колбу кладем картонку или очень плотную бумагу, прижимаем ее ладонью, переворачиваем и несколько секунд держим. Далее ставим в таком положении колбу с водой на колбу с маслом и немного сдвигаем картонку. Результат – жидкость перемещается вниз, а масло «течет» наверх.
Объяснение опыта: масло весит меньше и имеет меньшую плотность, поэтому вода вытесняет его вверх.
ОПЫТ №12. «Кипячение воды в шприце»
Необходимые для опыта материалы: шприц, очень горячая, но не кипящая вода.
Описание проведения опыта: шприц наполняем такой водой и оттягиваем поршень – вода начинает кипеть, в ней образовываются пузыри.
Объяснение опыта: при оттягивании поршня понижается давление в шприце, а чем меньше давление, тем ниже температура кипения, поэтому вода начинает кипеть при температуре ниже 100°.
Заключение
Работая над проектом, я выяснил, что в ходе проведения опытов у учеников повышается внимание и инициатива на уроке, улучшается ориентация в учебном материале, умение работать самостоятельно.
Сделать урок физики по-настоящему интересным процессом, подать его ярко, наглядно и доступно может помочь созданный мною сайт, который позволяет подготовить обучающихся к восприятию нового материала.
Если применять проведение опытов в процессе обучения, то это положительно скажется на повышение мотивации учащихся основной школы к изучению физики.
Работа над проектом была для меня интересной. Я научился проводить физические опыты и объяснять их, формулировать цели и задачи, определять проблему и гипотезу, анализировать физические явления и законы, делать выводы.
В результате работы над проектом я создал сайт с увлекательными физическими видео опытами.
А также, проведя демонстрационный урок и анкетирование на 7 классах, могу сказать, что гипотеза подтвердилась.
Считаю, что цель проекта достигнута. Подводя итог всей своей работы, можно сделать вывод о том, что созданный сайт принесет пользу ученикам в освоении материала физики.
В будущем я планирую продолжить работу над проектом. Данный материал можно использовать учителям физики для проведения своих уроков, а также ученикам для улучшения освоения материала.
Список литературы
-
Перельман Я. Энциклопедия занимательной физики. Эксмо, 2019 г. В «Энциклопедии занимательной физики» собраны наиболее яркие и важные отрывки из разных трудов известного педагога.
-
Тарасов Л.В. Физика в природе. Просвещение.1988 г. В книге рассмотрены различные природные явления: образование тумана, облаков, грозовых туч, молния, радуга и т.п.
-
Ильин М. Рассказы о вещах. АСТ. 1962 г. В этой книге автор отвечает на множество вопросов о привычных для человека явлениях, постоянно присутствующих в нашей жизни.
-
Перельман Я.И. Занимательная физика. М. Мир. 2006 г. Книга написана известным популяризатором и педагогом и содержит парадоксы, головоломки, задачи, опыты, замысловатые вопросы и рассказы из области физики.
-
https://urok.1sept.ru/articles/524485
-
https://adme.media/zhizn-nauka/5-prostyh-opytov-kotorye-stoit-pokazat-detyam-897310/
-
https://abakus-center.ru/blog/zanimatelnye-opyty-po-fizike-v-domashnih-usloviyah#5.naglyadno-o-poverhnostnom-natyazhenii
-
https://cyberpedia.su/17xb37d.html
-
https://mel.fm/ucheba/fakultativ/3965427-7-prostykh-fizicheskikh-opytov-dlya-detey-kotoryye-mozhno-provesti-doma-bez-vreda-dlya-sten-i-potolk
-
https://www.eduspb.com/public/books/nauch_pop_uch/perelman_fizika1.pdf
-
https://dzen.ru/a/Yo9nn5ioeGAu2L1K
-
https://cyberpedia.su/17xb37d.html
-
https://skysmart.ru/media/texts/relax/eksperementi-po-fizike-zimoj
-
https://skysmart.ru/articles/physics/isparenie
-
https://obrazovaka.ru/fizika/poverhnostnoe-natyazhenie-zhidkosti-koefficient-sily.html
-
https://science.fandom.com/ru/wiki/Спектр
-
https://examer.ru/ege_po_fizike/teoriya/vidy_i_svojstva_linz_postroenie_izobrazheniya_v_linzax
-
https://www.eduspb.com/node/1800
-
https://wika.tutoronline.ru/fizika/class/8/chto-nuzhno-znat-ob-izmenenii-temperatury-kipeniya
Приложение 1
Приложение 2