VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
"Очевидное - невероятное"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Все мы, дети, любим необычное и увлекательное. Мы хотим узнать, как устроен мир, почему в природе происходят те или иные явления. Поэтому задаём много вопросов, смотрим детские познавательные передачи «Наука во дворе», «Галилео», а также сами с интересом проводим исследования, придумываем собственные эксперименты. Я тоже люблю проводить опыты в домашних условиях. Например, в прошлом году экспериментальным путем из различных моющих средств я создавала мыльные растворы. И провела в классе шоу «Мыльных пузырей».
После дня рождения осталось много воздушных шаров. Оказывается, с шариками можно не только играть, но и проводить интересные опыты. Воздушные шарики бесценный подручный материал, на них можно поставить различные опыты и эксперименты.
Цель моей исследовательской работы – изучение опытов с воздушными шарами
Для достижения этой цели ставятся следующиезадачи:
Изучить информацию по данной теме.
Провести опыты с воздушными шарами.
Найти в различных источниках информацию, позволяющую объяснить наблюдаемые явления.
Объект исследования: воздушные шары
Предмет исследования: опыты с воздушными шарами
Гипотеза: мы предполагаем, что воздушный шарик является прекрасным пособием для изучения основ физических явлений.
Практическая значимость моей работы в следующем:
- использовать на уроках окружающего мира;
- во внеурочной деятельности.
Методы исследования: проведение опытов, наблюдение, сравнение,
обобщение, вывод.
i. Теоретическая часть
1.1. Об опытах и экспериментах
Существует много самых простых экспериментов и опытов, которые не требуют никакой подготовки и специального оборудования, которые мы можем делать самостоятельно, но конечно под наблюдением взрослых.
Я узнала, что слово «эксперимент» происходит от греческого слова «ехреriтепtum», что переводится как «проба, опыт». «Современный словарь иностранных слов» (1988) содержит такое определение: эксперимент — это 1) научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в научно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и многократно воспроизводить его при повторении этих условий; 2) вообще опыт, попытка осуществить что-либо.
В толковом словаре Ожегова я прочитала: «опыт – воспроизведение какого-нибудь явления, создание чего-то нового в определённых условиях с целью исследования, испытания».
Из приведенных выше определений видно, что слова «опыт» и «эксперимент» являются синонимами. В науке эксперимент используется для получения знаний, неизвестных человечеству в целом. Исследовательская деятельность развивает мышление, память и наблюдательность, дает первые представления о физических и химических явлениях вокруг нас, помогает понять некоторые законы природы. Новое знание запоминается надолго, когда мы слышим, видим и делаем что-то сами.
1.2. История появления воздушного шара
История воздушных шариков насчитывает много веков. Первые упоминания о них можно найти в карельских рукописях, датированных XII веком. В те времена воздушные шары изготовляли из кожи кита и быка. Шары были настолько больших размеров, что их использовали в качестве транспортного средства.
Первый резиновый воздушный шар был изобретен много лет спустя – в XIX веке. Эта заслуга принадлежит знаменитому англичанину Майклу Фарадею. Сначала ученый изготовил две «лепешки» из маленького куска каучука. Чтобы предотвратить слипание, Фарадей посыпал их внутренние стороны мукой, после чего вручную соединил необработанные липкие стороны друг с другом. В итоге получилось нечто вроде мешочка, с которым Фарадей проводил свои эксперименты с газом.
Через 80 лет воздушные шарики стали весьма распространенной забавой. В Европе их повсеместно начали использовать во время проведения различных празднеств. Шары наполняли специальным газом, благодаря чему они могли взлетать вверх.
Первый воздушный шар современного образца был выпущен в 1931 году – эта заслуга принадлежит Нейлу Тилотсону. Материалом для изготовления современных воздушных шариков послужил латекс, что произвело настоящую революцию в области производства шаров. Воздушный шарик любимая игрушка детей. Его надувают воздухом или гелием. Если раньше они были исключительно круглыми, то теперь стали приобретать самые причудливые формы – длинных «сосисок», животных, шляп, сердец и т.д.
Воздушные шарики в основном применяются для оформления помещений или праздников. [4]
II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Изучив теоретический материал, мы перешли к опытам.
Опыт№1. «Прилипчивый стакан»
Для опыта: воздушный шарик, пластиковый стакан.
Ход эксперимента: Надуваю шарик примерно на треть. Прикладываю стаканчик к шарику. Удерживаю стаканчик на месте, продолжаю надувать шарик, пока он не будет надут по крайней мере на 2/3. Теперь отпускаю стаканчик. Стаканчик «прилип» к шарику.
Объяснение: Когда прикладываю стаканчик к шарику и надуваю его, вокруг края стаканчика стенка шарика становится плоской. При этом объём воздуха внутри стаканчика слегка увеличивается, однако количество молекул воздуха остаётся прежним, поэтому давление воздуха внутри стаканчика уменьшается. Следовательно, атмосферное давление внутри стаканчика становится меньшим, чем снаружи. Благодаря этой разнице в давлении стаканчик и удерживается на месте.[9] (Приложение 1. Рис.1)
Опыт№2. «Шарик-магнит»
Для опыта: надутый воздушный шарик и маленькие кусочки бумаги.
Ход эксперимента: Потерли шарик о волосы. Поднесли к кусочкам мелко порезанной бумаги - они прилипли на шарик! Потерли шарик о волосы. И шарик поднесли к тонкой струйке воды. Струя воды изогнулась к шарику.
Объяснение: Опыт наглядно демонстрирует существование статического электричества. Когда мы трем шарик о волосы или шерстяную ткань, он получает отрицательный электрический заряд. А так как разноименные заряды притягиваются, то к шарику притягиваются и мелкие бумажки, у которых есть кроме отрицательного и положительный заряд, т.е. приобретает способность притягивать к себе некоторые предметы, словно магнит. Шарик будет притягивать не только бумажки, но и волосы, пылинки, прилипать к стене и даже искривлять тонкую струйку воды из крана. При этом струя воды изгибается в сторону шарика. [16 ] (Приложение 1. Рис.2)
Опыт №3. «Надуваем шарик углекислым газом»
Для опыта: пластиковая бутылка, столовый уксус, сода, воздушный шарик.
Ход эксперимента: В пластиковую бутылку наливаем стакан воды и немного столового уксуса (2-3 ложки), в шарик насыпаем соды (мы насыпали 2 ст. ложки). Шарик аккуратно надеваем на горлышко бутылки, поднимая шарик, из шарика высыпается сода в бутылку. Моментально шарик начинает надуваться.
Объяснение: смешивание соды и уксуса приводит к образованию углекислого газа. Пузырьки газа лёгкие и поэтому легко выходят на поверхность и надувают шарик.[17] ( Приложение 1. Рис.3)
Опыт№4. «Шарик на вертеле»
Для опыта: воздушный шарик и острая деревянная шпажка
Ход эксперимента: Надуваем шарик, но не очень сильно и завязываем его.
Аккуратно и медленно протыкаем шпажкой « макушку» шарика - где резина наиболее толстая, чем бока. Шарик не лопается и не сдувается. Также аккуратно протыкаем шарик насквозь возле завязанного горлышка. Шарик остается невредим, словно нанизанный на вертел.
Объяснение: воздушный шарик не лопается потому, что мы прокололи его длинной шпажкой именно в тех местах, где находится наименьшее натяжение, т.е. там, где резина не натянута. Когда шпажка проходят сквозь стенки воздушных шариков, резина плотно обтягивает их и не даёт воздуху вырваться наружу.[10], [19] (Приложение 1. Рис.4)
Опыт№5. «Огнеупорный шарик»
Для опыта: два воздушных шарика, свечка, спички и вода.
Ход эксперимента: надуваем шары, в один шарик наливаем пол стакана воды. Поджигаем свечу и подносим шарик с воздухом к пламени свечи. Он тут же лопается. Аккуратно подносим шарик с водой к свечке так, чтобы стенки шарика касались открытого огня. Шарик останется целым.
Объяснение: если надутый шарик поднести к огню он лопнет. Но стоит в него налить немного воды и точно также поднести к огню, вода начнет забирать большую часть тепла свечи на себя и не даст стенкам шарика расплавиться. Температура оболочки, пока в ней есть вода, не будет подниматься выше 100С, что ниже температуры возгорания резины. Свойство, которое демонстрирует опыт, называется теплопроводностью.[11] (Приложение 1. Рис.5)
Опыт№6. Шарик и апельсин
Для опыта: воздушный шарик, апельсин.
Ход эксперимента: надуваем шарик очень сильно. Отрезаем от апельсина кусочек кожуры. Надавив на кожуру, брызнем соком цедры на надутый шарик. Шарик, через 2-3 секунды лопнет.
Объяснение:вы замечали, что после того, как вы почистили апельсин, ваши пальцы немного жирные (скользкие). В апельсиновой кожуре содержится эфирное масло, которое называется лимонен.
Лимонен растворяет резину! Именно поэтому, когда он попал на шарик, он растворил резиновую оболочку шарика, и шарик лопнул. [5] (Приложение1. Рис.6)
Опыт№7. «Шарик в бутылке»
Для опыта: воздушный шарик и пластмассовая бутылка.
Ход эксперимента: на горлышко бутылки надеваем шарик, а сам шарик находится внутри пластиковой бутылки. Придерживая шарик, надуваем его. Надуть шарик в бутылке практически невозможно. Аккуратно шилом в бутылке делаем дырочку. Надуваем еще раз, шарик надувается и занимает весь объем бутылки.
Объяснение:чтобы надувать шарик в бутылке, понадобится место, куда он будет расширяться. Но вся бутылка уже заполнена воздухом! Поэтому шарику надуваться некуда. Чтобы это получилось, надо сделать в бутылке дырочку, через которую будет выходить лишний воздух. И шарик можно надуть внутри бутылки. [7](Приложение 1. Рис.7)
Опыт№8. «Шарик в банке»
Для опыта: воздушный шарик, вода и стеклянная банка.
Ход эксперимента: Наливаем в воздушный шарик немного воды для утяжеления. Завязываем шарик. Наливаем в банку горячей воды. Через 2-3 минуты воду выливаем и тут же кладем шарик на горловину банки. Шарик медленно втягивается в банку. И вот он весь в банке.
Объяснение: горячая вода нагревает банку, а банка нагревает воздух. Банка с воздухом быстро остывает, и шарик засасывает внутрь. Воздух в банке с течением времени начинает остывать и сжимается, давление уменьшается, а шарик втягивается внутрь.[14] (Приложение 1. Рис.8)
Опыт№9. «Странные звуки»
Для опыта: воздушный шарик, монетка
Ход эксперимента: монетку помещаем внутрь шарика. Затем надуваем и завязываем шарик. Монета оказалась внутри надутого шарика. Теперь начинаем быстро вращать шарик, монета вращается по внутренним стенкам шарика. При сильном вращении монета издает сильный жужжащий звук. Вращаем медленнее, и звук изменился.
Объяснение: все дело в центробежной силе. Когда вы вращаете шарик, на монетку действует центробежная сила, которая прижимает его к внутренней поверхности шара. В то же время на нее воздействует сам шарик, создавая центростремительную силу. Чем быстрее вращать шарик, тем выше звук, соответственно, чем медленнее — тем звук ниже. Размер тоже имеет значение, чем тяжелее и больше монета, тем тональность звука ниже. Вместо монеты можно использовать другие металлические предметы, например: гайку, шарик, шайбу. [3] (Приложение 1. Рис.9)
Опыт№10.«Шарик - ракета»
Для опыта: воздушный шарик, трубочка для коктейля, скотч, толстая нить.
Ход эксперимента: надули воздушный шарик, но не завязываем его. Нить продеваем через трубочку для коктейля и натягиваем с двух сторон. Скотчем прикрепили трубочку к шарику. Отпускаем шарик. Он как настоящая ракета полетела от одного конца нити к другому.
Объяснение: мы наблюдали реактивное движение. Так называют движение тела, возникающее, когда от него с некоторой скоростью отделяется его часть. Когда мы отпустили шарик, его стенки с силой выталкивают воздух наружу, а сам шарик устремляется в противоположную сторону. Трубочка и нить не дают шарику крутиться произвольно, они направляют его движение.[6],[18] (Приложение 1. Рис.10)
Опыт№10.«Упрямые воздушные шарики»
Для опыта: два воздушных шарика и нитка.
Ход эксперимента: надуваем оба шарика до одного размера и каждый завязываем ниткой длиной 40–50 см. Электризуем шарики, потерев их о волосы. Берём шарики за нитки в одну руку. Шарики разлетаются в разные стороны.Снимаем с шариков заряд, проводя по ним рукой. Снова электризуем шарики, но теперь – потерев их, друг о друга. Берём шарики за нитки в одну руку.Шарики устремляются друг к другу.
Объяснение. При натирании шарика о голову электроны переходят с волос на резиновую оболочку шарика. Шарик заряжается отрицательно, волосы – положительно. Разноименно заряженные тела притягиваются, поэтому волосы тянутся к шарику.Одноимённо заряженные тела отталкиваются, разноимённо заряженные – притягиваются.[16] (Приложение 1. Рис.11)
Вывод: занимаясь данным исследованием, мы провели различные опыты с использованием воздушных шаров. Мы сумели выделить четыре основных шага проведения опытов это: 1) название опыта; 2) приборы и материалы; 3) ход эксперимента; 4) объяснения опытов с точки зрения физики.
Заключение
Как хорошо, что в 1824 году Майкл Фарадей придумал воздушные шарики. Без них было бы скучно, и мы не смогли бы сделать столько интересных опытов с шариками. Гипотеза, которую выдвинули, подтвердилась.Опыты, проведенные нами, доказывают, что шарик отличное пособие для изучения физических явлений.На протяжении всей работы: я прочитала много интересных фактов из раздела физики. Увидела что занимательных опытов великое множество. Выбрала наиболее интересные, увлекательные физические опыты, которые можно провести в домашних условиях.
При проведении занимательных опытов, мы познакомились со следующими физическими явлениями:
— атмосферное давление
— теплопроводность
— статическое электричество
— реактивное движение
— центробежная сила
Надеюсь, что моя работа будет способствовать интересу к изучению физики. А созданная на основе практической части компьютерная презентация поможет школьникам быстрее понять сущность изучаемых физических явлений и вызовет большое желание проводить эксперименты с помощью простейшего оборудования. Опыт не только учит: он увлекает, заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек, заинтересованный в конечном результате, добивается успеха.
Литература
Александрова З.В. Физика на воздушных шариках// [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://edu-teacherzv.ucoz.ru/index/zanimatelnye_opyty/0-41
Занимательные эксперименты и опыты для детей. [Электронный ресурс] http://eksperimentiki.ru/publ/fizika/mekhanika/raketa_iz_vozdushnogo_shara/14-1-0-33-
Звонкие опыты с воздушными шариками [Электронный ресурс] http://naukaveselo.ru/zvonkie-opyityi-s-vozdushnyimi-sharkiami.html-
История появления воздушных шаров. [Электронный ресурс] http://deti-svetgorod.ru/for-parents/1-3year/1111112509-istorija-pojavljenija-vozdushnykh-sharov
Как лопается воздушный шарик при помощи апельсинового сока. [Электронный ресурс] http://hvatalkin.ru/opyty/sharik-apelsin
«Класс!ная физика» [Электронный ресурс] http://class-fizika.ru/op13-6.html-
Надуть шарик в бутылке. [Электронный ресурс] https://users.livejournal.com/-nikolya-/537419.html-как
Очаковский В.А. Урок «Физика на воздушных шариках» // [Электронный ресурс] — URLhttp://1874.my1.ru/news/urok_fizika_na_vozdushnykh_sharikakh/2013-03-02-55
Опыты на канале GТV. [Электронный ресурс] http://allforchildren.ru/gtv/video57.php-занимательные
Опыты с воздушными шарами. [Электронный ресурс] http://video.meta.ua/6344456.video
Огнеустойчивый воздушный шарик. [Электронный ресурс] https://hi-news.ru/science/fizika-ogneustojchivyj-vozdushnyj-sharik.html-
Томилин А. «Хочу все знать», Москва, 1981г.
Туркина Г. Физика на воздушных шариках. //Журнал «Физика» — 2008. — № 16. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:
Физические опыты. [Электронный ресурс] https://www.youtube.com/watch?v=CSgpLG2ICVY-
Физика на воздушных шарах. [Электронный ресурс] http://fiz.1september.ru/articlef.php?ID=200801607
Что такое электризация тел? [Электронный ресурс] http://fb.ru/article/340660/chto-takoe-elektrizatsiya-tel-opredelenie-prostyie-fizicheskie-opyityi-dlya-detey
Шарик надувается с помощью соды и уксуса. [Электронный ресурс] https://www.youtube.com/watch?v=-EHuIaeWfx0
Шарик-ракета. Эксперимент. [Электронный ресурс] https://users.livejournal.com/-nikolya-/876892.html-
Эксперимент с шариками. [Электронный ресурс] https://users.livejournal.com/-nikolya-/798494.html
П
Рисунок 1. «Прилипчивый стаканчик»
риложение 1
Рисунок 2. «Шарик - магнит»
Рисунок 3. «Надуваем шарик углекислым газом»
Рисунок 4. «Шарик на вертеле»
Рисунок 5. «Огнеупорный шарик»
Рисунок 6. Шарик и апельсин
Рисунок 7. «Шарик в бутылке»
Рисунок 8 . «Шарик в банке»
Рисунок 9.«Странные звуки»
Рисунок 10. «Шарик - ракета»
Рисунок 11.«Упрямые воздушные шарики»
19