Занимательные физические опыты

XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Занимательные физические опыты

Гриднева И.В. 1
1МБОУ гимназия № 1 г.Задонска
Гриднева Е.Н. 1
1МБОУ гимназия № 1 г.Задонска
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Физика – это не только научные книги и сложные законы, не только огромные лаборатории. Физика – это еще интересные эксперименты и занимательные опыты. Физика – это фокусы, показанные в кругу друзей, это смешные истории и забавные игрушки-самоделки.

Самое главное, для физических опытов можно использовать любой подручный материал.

Физические опыты можно делать с шарами, стаканами, шприцами, карандашами, соломинками, монетами, иголками и т.д. Опыты повышают интерес к изучению физики, развивают мышление, учат применять теоретические знания для объяснения различных физических явлений, происходящих в окружающем мире.

При проведении опытов приходится не только составлять план его осуществления, но и определять способы получения некоторых данных, самостоятельно собирать установки и даже конструировать нужные приборы для воспроизведения того или иного явления.

Но, к сожалению, из-за перегруженности учебного материала на уроках физики занимательным опытам уделяется недостаточное внимание, большое внимание уделяется теории и решению задач.

Поэтому было решено провести исследовательскую работу по теме «Занимательные опыты по физике из подручных материалов».

Цель исследовательской работы: изучение физических явлений с помощью занимательных опытов из подручных материалов.

Задачи исследовательской работы:

  • Изучить литературы по данной теме;

  • С помощью простых опытов из подручных материалов расширить «круг общения» с физическими приборами;

  • Сформировать навыки проведения экспериментов и опытов.

Объект исследования - занимательные опыты по физике, которые можно проводить в домашних условиях.

Предметисследования: физические опыты

Гипотеза исследования: для физических опытов можно использовать любой подручный материал

Методы и приемы исследования - изучение, анализ, а в следствии практическое применение интернет - ресурсов.

Актуальность работы - физические опыты в занимательной форме знакомят нас с разнообразными применениями законов физики.

Новизна данной работы:

  • Выйти за рамки школьной программы и немногим больше узнать о применении опытов.

  • Повысить интерес к науке физике.

    1. Глава 1.История физического эксперимента

    2. 1.1.Физический эксперимент

Физический эксперимент играет исключительно важную роль в технических науках. Необходимость в нем была обусловлена спецификой развития научного познания – переходом от простых наблюдений окружающей природы к созданию теоретических моделей для объяснения закономерностей окружающего мира. С развитием науки и техники сфера физического эксперимента непрерывно расширялась, охватывая все более сложные явления. В настоящее время без физического эксперимента не обходится создание подавляющего числа технических устройств.

Физический эксперимент должен удовлетворять определенным требованиям. Он должен обладать хорошей воспроизводимостью, наглядностью, проводиться при строго определенных условиях, обусловленных соответствующими методиками. В процессе его выполнения экспериментатор должен иметь возможность наблюдения за его ходом, активного вмешательства в целях изменения условий проведения эксперимента. Последнее отличает его от простых наблюдений.

Физический эксперимент может быть натурным и модельным. Модельный эксперимент осуществляется на модельных установках, выполненных в увеличенных или уменьшенных по сравнению с натурой масштабах. Он позволяет наиболее полно изучить физическое явление, создать его в «чистом» виде при отсутствии влияния посторонних факторов. Результаты, полученные на модельных установках, после их обобщения широко применяются для выполнения различных технических расчетов, построения математических моделей.

Натурный эксперимент дает возможность изучать физические процессы в условиях их протекания в конкретных технических устройствах с учетом совместного воздействия нескольких факторов. Натурный эксперимент требует, как правило, больших финансовых затрат и выполняется только в самых необходимых условиях. В связи с этим он должен быть тщательно продуман и хорошо организован.

Физический эксперимент во всех отраслях техники характеризуется определенной методологией – последовательностью выполнения его отдельных этапов. На начальном этапе анализируется математическая модель исследуемого явления, и выявляются параметры, определяющие исследуемую величину. На этой стадии применяется теория подобия физических явлений. При отсутствии математической модели используется анализ размерностей.

В дальнейшем подвергаются тщательному анализу экспериментальные методы получения искомого параметра, из которых выбирается наилучший. Намечаются необходимые измерения, подбираются измерительные средства, разрабатывается программа экспериментов и методика их выполнения. На данном этапе используются теория подобия, математическая теория планирования эксперимента. Большое значение имеет глубокое знание техники измерения основных параметров и методики выполнения эксперимента.

На заключительном этапе физического эксперимента важное значение приобретают правильная обработка экспериментальных данных и их анализ, расчет погрешностей эксперимента, получение обобщающих зависимостей. Здесь широко применяются основные положения теории подобия и теории погрешностей, методы математической и графической обработки экспериментальных данных и т. д.

Физический эксперимент является не столько средством наглядности, сколько необходимой базой и инструментом развития способностей школьников. Изучение физических законов и явлений на основе постановки демонстрационных опытов позволяет формировать и развивать у школьников умения наблюдать, выдвигать гипотезы и планировать свою деятельность в соответствии с ходом эксперимента, выделять общее и частное, проводить анализ и сравнение. Проведение физического эксперимента позволяет развивать у детей школьного возраста не только наглядно-образное, но и абстрактное мышление.

    1. Глава 2.Занимательные опыты из подручных материалов

    2. 2.1.Организация исследовательской работы

Данная исследовательская работа направлена, прежде всего, на осмысления явлений и процессов, происходящих в повседневной жизни: природе, технике, быту. Физические опыты можно делать с помощью простых бытовых предметов, а это приводит к тому, что первоначальные физические понятия строятся в сознании, исходя из собственного опыта ученика. Чем чаще приходится детям размышлять над явлениями природы, тем глубже и осознаннее они усваивают новые закономерности. Большое внимание в работе уделяется так называемым «физическим фокусам», которые учащиеся могут показывать с помощью родителей, в кругу друзей. Это помогает ребятам сделать свой досуг интересней и содержательней. Именно в школьном возрасте ребенка можно и нужно учить наблюдать, размышлять, удивляться открытиям. В данной исследовательской работе я рассмотрела опыты, которые показывают, что изучение физических явлений и законов происходит на основе постановки демонстрационных экспериментов.

Исследовательская работа проводилась по следующей схеме:

  1. Постановка проблемы.

  2. Изучение информации из разных источников по данной проблеме.

  3. Выбор методов исследования и практическое овладение ими.

  4. Сбор собственного материала – комплектование подручных материалов, проведение опытов.

  5. Анализ и обобщение.

  6. Формулировка выводов.

В ходе исследовательской работы применялись следующие физические методики исследований:

1. Физический опыт

Проведение опыта состояло из следующих этапов:

  1. Уяснение условий опыта.

Этот этап предусматривает знакомство с условиями проведения эксперимента, определение перечня необходимых подручных приборов и материалов и безопасных условий при проведении опыта.

  1. Составление последовательности действий.

На этом этапе намечался порядок проведения опыта, в случае необходимости добавлялись новые материалы.

  1. Проведение опыта.

2. Наблюдение

При наблюдении за явлениями, происходящими в опыте, мы обращали особое внимание на изменение физических характеристик, при этом мы получали возможность обнаруживать закономерные связи между различными физическими величинами.

3. Моделирование.

Моделирование является основой любого физического исследования. При проведении опытов мы моделировали различные ситуативные эксперименты.

Всего нами смоделировано, проведено несколько занимательных физических опытов.

    1. 2.2.Методика проведения опытов

    2. Опыт № 1. «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.

Опыт № 2. «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.

Опыт № 3. Свеча за бутылкой

Необходимые для опыта материалы. Свеча, бутылка, спички или зажигалка.

Описание проведения опыта. Поставим зажженную свечу позади бутылки, а сами встанем так, чтобы лицо отстояло от бутылки на 20-30 см. Стоит теперь дунуть, и свеча погаснет, как будто между пламенем нет никакой преграды.

Опыт № 4. Вертящаяся змейка

Необходимые для опыта материалы. Плотная бумага, свеча, ножницы.

Описание проведения опыта. Из плотной бумаги вырезать спираль, растянуть её немного и посадить на конец изогнутой проволоки. Держать эту спираль над свечкой в восходящем потоке воздуха, змейка будет вращаться.

Опыт № 5. Танцующая жидкость

Необходимые для опыта материалы. Крахмал, вода, миска

Описание проведения опыта. Насыпаете в миску четвертую часть упаковки крахмала, медленно наливаете половину стакана воды в миску. Помешайте. (Добавьте краситель в воду – получите цветную массу) Продолжаете насыпать в посудину крахмал и наливать понемногу воду до тех пор, пока не выйдет масса, похожая на кисель, размешивайте массу до однородности. Лучше всего мешать руками.  Налить немного жидкости в кювету и поставить на динамик


Опыт 6. Вода в перевернутом стакане

Необходимые для опыта материалы. Стеклянный стакан, вода, бумага, поднос.

Описание проведения опыта. Наполните до краев стакан водой и прикройте листом бумаги. Переверните стакан, придерживая лист бумаги ладонью руки. Затем уберите руку. Вода из стакана не выливается. Тоже самое происходит, если в стакане оставить меньше воды.

Опыт 7. Лава-лампа

Необходимые для опыта материалы. Бокал, бумага, ножницы, таблетка растворимого аспирина, вода, поваренная соль, подсолнечное масло, краска.

Описание проведения опыта. Наливаем на дно бокала растительное масло. Сворачиваем из бумаги рожок и загибаем его конец под прямым углом, кончик его отрезаем. Наливаем в этот рожок подкрашенную соленую воду (тонкая струйка должна вытекать из него горизонтально, разбиваться о стенки бокала и по нему стекать под масло). Таким же образом наливаем в бокал подкрашенную чистую воду. В бокал получаем три слоя жидкостей. Все слои разного цвета и разной плотности (самые тяжелые внизу, самые легкие вверху). Бросаем в бокал таблетку аспирина.

Опыт 8. «Достань монету, не намочив пальцы»

Необходимые для опыта материалы. Свеча, бокал тарелка, вода

Описание проведения опыта. Наливаем небольшое количество воды в тарелку. Монета находится под водой. Поджигаем свечу, накрываем свечу бокалом. Вода вся затянется в бокал. Достаем монету.

    1. 2.3.Результаты проведения опытов

Опыт № 1. «Огнеупорный шарик».

Объяснение опыта. Теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Пока вода не испарится внутри шарика – он не лопнет. Потому что вода будет забирать большую часть тепла пламени свечи.

Опыт № 2. «Возгорание потухшей свечи».

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 № 3. Свеча за бутылкой

Объяснение опыта. Это происходит потому, что бутылка воздухом "обтекается": струя воздуха разбивается бутылкой на два потока; один обтекает её справа, другой - слева; а встречаются они примерно там, где находится пламя свечи.

Опыт № 4. Вертящаяся змейка

Объяснение опыта. От каждого нагретого предмета дует вверх незаметный теплый ветерок. Он-то и ударяет в витки нашей бумажной змейки и заставляет ее вертеться, как ветер вертит крылья мельницы

Опыт № 5. Танцующая жидкость

Объяснение опыта.Жидкость под воздействием звуковых волн начала «танцевать», т.е. на её поверхности появились бугорки, волны, всплески. От разнообразия звуковых волн неньютоновская жидкость ведёт себя по-разному: где-то уплотняясь, где-то нет, отчего и образуется живой танцующий эффект.

Опыт 6. Вода в перевернутом стакане

Объяснение опыта. Вода удерживается атмосферным давлением.

Опыт 7. Лава-лампа

Объяснение опыта. После добавления таблетки аспирина, она падает на дно бокала, где слой соленой воды, и начинает выпускать пузыри. Эти пузыри увлекают за собой подкрашенную жидкость и проходя через слой масла, образуют нечто похожее на лава-лампу.

Опыт 8. «Достань монету, не намочив пальцы»

Объяснение опыта. Дело в том, что при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается. Как только мы накрыли бокалом свечу, воздух внутри бокала расширился и вытолкнул излишек. Затем после того как свеча погасла из-за недостатка кислорода, воздух начал охлаждаться и сжиматься, давление воздуха внутри стакана стало меньше атмосферного, поэтому вся водя собралась внутри бокала.

Заключение

В ходе проведения исследования я узнала, что существует много простых и эффектных опытов, которые не являются простой ловкостью рук, а построены на основных законах физики. Это вызвало у меня восторг, изумление, познавательный интерес и побудило к творческой деятельности. В результате у меня появилось желание участвовать в изготовлении и демонстрации занимательных опытов, которые можно провести в домашних условиях, так как их проведение не требует всякого физического оборудования. Выбирая, какие опыты демонстрировать я остановилась на физических опытах, постановка которых была для меня интересной и неожиданной с моей точки зрения.

Анализируя результаты занимательных опытов, мы убедились, что знания, полученные на занятиях по физике вполне применимы для решения практических вопросов.

С помощью опытов, наблюдений и измерений были исследованы зависимости между различными физическими величинами.

Все явления, наблюдаемые при проведении занимательных опытов, имеют научное объяснение, для этого мы использовали фундаментальные законы физики и свойства окружающей нас материи. Законы физики основаны на фактах, установленных опытным путем.

В соответствии с поставленной задачей все опыты проведены с использованием только дешевых, малогабаритных подручных материалов.

По итогам исследовательской работы можно сделать следующие выводы:

    1. В различных источниках информации можно найти и самим придумать много занимательных физических опытов, выполняемых с помощью подручного оборудования.

    2. Занимательные опыты и самодельные физические приборы увеличивают спектр демонстраций физических явлений.

    3. Занимательные опыты позволяют проверить законы физики и теоретические гипотезы.

    1. Список использованной литературы

  1. М. Ди Специо «Занимательные опыты», ООО «Астрель», 2004г.

  2. Ф.В. Рабиза «Забавная физика», Москва, 2000г.

  3. Л. Гальперштейн «Здравствуй, физика», Москва, 1967г.

  4. А. Томилин «Хочу все знать», Москва, 1981г.

  5. М.И. Блудов «Беседы по физике», Москва, 1974г.

  6. Я.И. Перельман «Занимательные задачи и опыты», Москва, 1972г

Просмотров работы: 46