Домашние наблюдения и опыты учащихся по физике. Их организация

откуда берется погрешность, почему получаются разные результаты и т.д.

Некоторым ученикам может прийти в голову как усовершенствовать установку

для получения более точных результатов. Тут дети вплотную подойдут к

творческому поиску. Это положительно скажется на их развитии.

При измерении ускорения свободного падения мы пользовались описанием

лабораторной работы из учебника “Физика-9” (авторы И.К.Кикоин, А.К. Кикоин)

которое, безусловно, сильно помогло. Практическая часть данного диплома как

раз и состоит из набора описаний опытов, отвечающих соответствующим

требованиям, которые могут быть предложены учителем школьникам для

проведения в домашних условиях.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Как говорилось выше, практическая часть данного диплома представляет

собой набор описаний опытов, пригодных для проведения школьниками в

домашних условиях. Опыты разделены по темам: “Простейшие измерения”;

“Давление”; “Закон Архимеда”; “Силы поверхностного натяжения”; “Трение”;

“Центр тяжести”; “Инерция”; “Теплота”.

Опыты, в основном, взяты из книг: [4], [2], [5]. Некоторые опыты

слегка подкорректированы автором. В них предметы, вышедшие из употребления,

заменены имеющимися в настоящее время практически в любом доме (например,

шариковые ручки вместо перьевых). В некоторых опытах помимо (или вместо)

стеклянных бутылок автор предлагает использовать пластиковые. Они

достаточно прочно вошли в современный быт и менее опасны, чем стеклянные.

Все ниже перечисленные опыты проверены на соответствие требованиям,

предъявляемым к домашним экспериментальным заданиям.

Простейшие измерения.

Задание 1.

Научившись пользоваться линейкой и рулеткой или сантиметром в классе,

измерьте при помощи этих приборов длины следующих предметов и расстояний:

а)длину указательного пальца; б)длину локтя, т.е. расстояние от конца

локтя до конца среднего пальца; в)длину ступни от конца пятки до конца

большого пальца; г)окружность шеи, окружность головы; д)длину ручки или

карандаша, спички, иголки, длину и ширину тетради.

Полученные данные запишите в тетрадь.

Задание 2.

Измерьте свой рост:

1. Вечером, перед отходом ко сну, снимите обувь, встаньте спиной к

косяку двери и плотно прислонитесь. Голову держите прямо. Попросите кого-

нибудь с помощью угольника поставить на косяке небольшую черточку

карандашом. Измерьте расстояние от пола до отмеченной черточки рулеткой или

сантиметром. Выразите результат измерения в сантиметрах и миллиметрах,

запишите его в тетрадь с указанием даты (год, месяц, число, час).

2. Проделайте то же самое утром. Снова запишите результат и сравните

результаты вечернего и утреннего измерений. Запись принесите в класс.

Задание 3.

Измерьте толщину листа бумаги.

Возьмите книгу толщиной немного больше 1см и, открыв верхнюю и нижнюю

крышки переплета, приложите к стопке бумаги линейку. Подберите стопку

толщиной в 1см=10мм=10000 микрон. Разделив 10000 микрон на число листов,

выразите толщину одного листа в микронах. Результат запишите в тетрадь.

Подумайте, как можно увеличить точность измерения?

Задание 4.

Определите объем спичечной коробки, прямоугольного ластика, пакета из-

под сока или молока. Измерьте длину, ширину и высоту спичечной коробки в

миллиметрах. Перемножьте полученные числа, т.е. найдите объем. Выразите

результат в кубических миллиметрах и в кубических дециметрах (литрах),

запишите его. Проделайте измерения и вычислите объемы других предложенных

тел.

Задание 5.

Возьмите часы с секундной стрелкой (можно воспользоваться электронными

часами или секундомером) и, глядя на

секундную стрелку, наблюдайте за ее движением в течение одной минуты

(на электронных часах наблюдайте за цифровыми значениями). Далее попросите

кого-нибудь отметить вслух начало и конец минуты по часам, а сами в это

время закройте глаза, и с закрытыми глазами воспринимайте продолжительность

одной минуты. Проделайте обратное: стоя с закрытыми глазами, попытайтесь

установить продолжительность одной минуты. Пусть другой человек

проконтролирует вас по часам.

Задание 6.

Научитесь быстро находить свой пульс, затем возьмите часы с секундной

стрелкой или электронные и установите, сколько ударов пульса наблюдается в

одну минуту. Затем проделайте обратную работу: считая удары пульса,

установите продолжительность одной минуты (следить за часами поручите

другому лицу)

Примечание. Великий ученый Галилей, наблюдая за качаниями паникадила

во Флорентийском кафедральном соборе и пользуясь (вместо часов) биениями

собственного пульса, установил первый закон колебания маятника, который лег

в основу учения о колебательном движении.

Задание 7.

При помощи секундомера установите как можно точнее за какое число

секунд вы пробегаете расстояние 60 (100)м. Разделите путь на время, т.е.

определите среднюю скорость в метрах в секунду. Переведите метры в секунду

в километры в час. Результаты запишите в тетрадь.

Давление.

Задание 1.

Определите давление, производимое стулом. Подложите под ножку стула

листок бумаги в клеточку, обведите ножку остро отточенным карандашом и,

вынув листок, подсчитайте число квадратных сантиметров. Подсчитайте площадь

опоры четырех ножек стула. Подумайте, как еще можно посчитать площадь опоры

ножек?

Узнайте вашу массу вместе со стулом. Это можно сделать при помощи

весов, предназначенных для взвешивания людей. Для этого надо взять в руки

стул и встать на весы, т.е. взвесить себя вместе со стулом.

Если узнать массу имеющегося у вас стула по каким-либо причинам не

получается, примите массу стула равной 7кг (средняя масса стульев). К массе

собственного тела прибавьте среднюю массу стула.

Посчитайте ваш вес вместе со стулом. Для этого сумму масс стула и

человека необходимо умножить примерно на десять (точнее на 9,81 м/с^2).

Если масса была в килограммах, то вы получите вес в ньютонах. Пользуясь

формулой p=F/S, подсчитайте давление стула на пол, если вы сидите на стуле,

не касаясь ногами пола. Все измерения и расчеты запишите в тетрадь и

принесите в класс.

Задание 2.

Налейте в стакан воду до самого края. Прикройте стакан листком плотной

бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро переверните стакан кверху

дном. Теперь уберите ладонь. Вода из стакана не выльется. Давление

атмосферного воздуха на бумажку больше давления воды на нее.

На всякий случай проделывайте все это над тазом, потому что при

незначительном перекосе бумажки и при еще недостаточной опытности на первых

порах воду можно и разлить.

Задание 3.

“Водолазный колокол” - это большой металлический колпак, который

открытой стороной опускают на дно водоема для производства каких-либо

работ. После опускания его в воду содержащийся в колпаке воздух сжимается и

не пускает воду внутрь этого устройства. Только в самом низу остается

немного воды. В таком колоколе люди могут двигаться и выполнять порученную

им работу. Сделаем модель этого устройства.

Возьмите стакан и тарелку. В тарелку налейте воду и поставьте в нее

перевернутый вверх дном стакан. Воздух в стакане сожмется, и дно тарелки

под стаканом будет очень немного залито водой. Перед тем как поставить в

тарелку стакан, положите на воду пробку. Она покажет, как мало воды

осталось на дне.

Задание 4.

Этому занимательному опыту около трехсот лет. Его приписывают

французскому ученому Рене Декарту (по-латыни его фамилия - Картезий). Опыт

был так популярен, что на его основе создали игрушку “Картезианский

водолаз”. Мы с вами можем проделать этот опыт. Для этого понадобится

пластиковая бутылка с пробкой, пипетка и вода. Наполните бутылку водой,

оставив два-три миллиметра до края горлышка. Возьмите пипетку, наберите в

нее немного воды и опустите в горлышко бутылки. Она должна своим верхним

резиновым концом быть на уровне или чуть выше уровня воды в бутылке. При

этом нужно добиться, чтобы от легкого толчка пальцем пипетка погружалась, а

потом сама медленно всплывала. Теперь закройте пробку и сдавите бока

бутылки. Пипетка пойдет на дно бутылки. Ослабьте давление на бутылку, и она

снова всплывет. Дело в том, что мы немного сжали воздух в горлышке бутылки

и это давление передалось воде. Вода проникла в пипетку - она стала тяжелее

и утонула. При прекращении давления сжатый воздух внутри пипетки удалил

лишнюю воду, наш “водолаз” стал легче и всплыл. Если в начале опыта

“водолаз” вас не слушается, значит, надо отрегулировать количество воды в

пипетке.

Когда пипетка находится на дне бутылки, легко проследить, как от

усиления нажима на стенки бутылки вода входит в пипетку, а при ослаблении

нажима выходит из нее.

Задание 5.

Сделайте фонтан, известный в истории физики как фонтан Герона. Через

пробку, вставленную в толстостенную бутылку, пропустите кусок стеклянной

трубки с оттянутым концом. Налейте в бутылку столько воды, сколько

потребуется для того, чтобы конец трубки был погружен в воду. Теперь в два-

три приема вдуйте ртом в бутылку воздух, зажимая после каждого вдувания

конец трубки. Отпустите палец и наблюдайте фонтан.

Если хотите получить очень сильный фонтан, то для накачивания воздуха

воспользуйтесь велосипедным насосом. Однако помните, что более чем от

одного-двух взмахов насоса пробка может вылететь из бутылки и ее нужно

будет придерживать пальцем, а при очень большом количестве взмахов сжатый

воздух может разорвать бутылку, поэтому пользоваться насосом нужно очень

осторожно.

Закон Архимеда.

Задание 1.

Приготовьте деревянную палочку (прутик), широкую банку, ведро с водой,

широкий пузырек с пробкой и резиновую нить длиной не менее 25 см.

1. Вталкивайте палочку в воду и наблюдайте, как она выталкивается из

воды. Проделайте это несколько раз.

2. Вдвигайте банку в воду дном вниз и наблюдайте как она выталкивается

из воды. Проделайте это несколько раз. Вспомните, как трудно вдвинуть ведро

дном вниз в бочку с водой (если не наблюдали этого, проделайте при любом

удобном случае).

3. Наполните пузырек с водой, закройте пробкой и привяжите к нему

резиновую нить. Держа нить за свободный конец, наблюдайте, как она

укорачивается при погружении пузырька в воду. Проделайте это несколько раз.

4. Жестяная пластинка на воде тонет. Загните края пластинки так, чтобы

получилась коробочка. Поставьте ее на воду. Она плавает. Вместо жестяной

пластинки можно использовать кусок фольги, желательно жесткой. Сделайте

коробочку из фольги и поставьте на воду. Если коробочка (из фольги или

металла) не протекает, то она будет плавать на поверхности воды. Если

коробочка набирает воду и тонет, подумайте, как сложить ее таким образом,

чтобы вода не попадала внутрь.

Опишите и объясните эти явления в тетради.

Задание 2.

Возьмите кусочек сапожного вара или воска величиной с обыкновенный

лесной орех, сделайте из него правильный шарик и при помощи небольшой

нагрузки (вложите кусочек проволоки) заставьте его плавно затонуть в

стакане или пробирке с водой. Если шарик тонет без нагрузки, то нагружать

его, конечно, не следует. При отсутствии вара или воска можно вырезать

небольшой шарик из мякоти сырой картофелины.

Подливайте в воду понемногу насыщенного раствора чистой поваренной

соли и слегка перемешивайте. Добейтесь сначала того, чтобы шарик держался в

равновесии в середине стакана или пробирки, а затем того, чтобы он всплыл к

поверхности воды.

Примечание. Предлагаемый опыт является вариантом известного опыта с

куриным яйцом и имеет перед последним опытом ряд преимуществ (не требует

наличия свежеснесенного куриного яйца, наличия большого высокого сосуда и

большого количества соли).

Задание 3.

Возьмите резиновый мяч, шарик от настольного тенниса, кусочки

дубового, березового и соснового дерева и пустите их плавать на воде (в

ведре или тазу). Внимательно наблюдайте за плаванием этих тел и определите

на глаз, какая часть этих тел при плавании погружается в воду. Вспомните,

насколько глубоко погружается в воду лодка, бревно, льдина, корабль и

прочее.

Силы поверхностного натяжения.

Задание 1.

Подготовьте для этого опыта стеклянную пластинку. Хорошо ее вымойте

мылом и теплой водой. Когда она высохнет, протрите одну сторону ваткой,

смоченной в одеколоне. Ничем ее поверхности не касайтесь, а брать

пластинку теперь нужно только за края.

Возьмите кусочек гладкой белой бумаги и накапайте на него стеарин со

свечи, чтобы на нем получилась ровная плоская стеариновая пластинка

размером с донышко стакана.

Положите рядом стеариновую и стеклянную пластинки. Капните из пипетки

на каждую из них по маленькой капле воды. На стеариновой пластинке

получится полушарие диаметром примерно 3 миллиметра, а на стеклянной

пластинке капля растечется. Теперь возьмите стеклянную пластинку и

наклоните ее. Капля уже и так растеклась, а теперь она потечет дальше.

Молекулы воды охотнее притягиваются к стеклу, чем друг к другу. Другая же

капля будет кататься по стеарину при наклонах пластинки в разные стороны.

Удержаться на стеарине вода не может, она его не смачивает, молекулы воды

притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стеарина.

Примечание. В опыте вместо стеарина можно использовать сажу. Надо

капнуть на закопченную поверхность металлической пластинки воды из пипетки.

Капля превратится в шарик и быстро покатится по саже. Чтобы следующие капли

сразу не скатывались с пластины, нужно держать ее строго горизонтально.

Задание 2.

Лезвие безопасной бритвы, не смотря на то, что оно стальное, может

плавать по поверхности воды. Нужно только позаботится, чтобы оно не

смачивалось водой. Для этого его нужно слегка смазать жиром. Положите

осторожно лезвие на поверхность воды. Поперек лезвия положите иголку, а на

концы лезвия - по одной кнопке. Груз получится довольно солидный, и даже

можно увидеть, как бритва вдавилась в воду. Создается впечатление, будто на

поверхности воды упругая пленка, которая и держит на себе такой груз.

Можно заставить плавать и иголку, смазав ее предварительно тонким

слоем жира. Класть на воду ее надо очень осторожно, чтобы не проколоть

поверхностный слой воды. Сразу это может и не получиться, понадобится

некоторое терпение и тренировка.

Обратите внимание на то, как расположена иголка на воде. Если иголка

намагничена, то это плавающий компас! А если взять магнит, можно заставить

иглу путешествовать по воде.

Задание 3.

Положите на поверхность чистой воды два одинаковых кусочка пробки.

Кончиками спички сблизьте их. Обратите внимание: как только расстояние

между пробками уменьшится до половины сантиметра, этот водяной промежуток

между пробками сам сократиться, и пробки быстро притянутся друг к другу. Но

не только друг к другу стремятся пробки. Они хорошо притягиваются и к краю

посуды, в которой они плавают. Для этого надо только их приблизить к нему

на небольшое расстояние.

Попытайтесь дать объяснение увиденному явлению.

Задание 4.

Возьмите два стакана. Один из них наполните водой и поставьте повыше.

Другой стакан, пустой, поставьте ниже. Опустите в стакан с водой конец

полоски чистой материи, а ее второй конец - в нижний стакан. Вода,

воспользовавшись узенькими промежутками между волокнами материи, начнет

подниматься, а потом под действием силы тяжести будет стекать в нижний

стакан. Так полоску материи можно использовать в качестве насоса.

Задание 5.

Этот опыт (опыт Плато) наглядно показывает, как под действием сил

поверхностного натяжения жидкость превращается в шар. Для этого опыта

смешивают спирт с водой в таком соотношении, чтобы смесь имела плотность

масла. Наливают эту смесь в стеклянный сосуд и вводят в нее постное масло.

Масло сразу располагается в середине сосуда, образуя красивый, прозрачный,

желтый шар. Для шара созданы такие условия, как будто он в невесомости.

Чтобы проделать опыт Плато в миниатюре, надо взять очень маленький

прозрачный пузырек. В нем должно помещаться немного подсолнечного масла -

примерно две столовые ложки. Дело в том, что после опыта масло станет

совершенно непригодным к употреблению, а продукты надо беречь.

Налейте немного подсолнечного масла в приготовленный пузырек. В

качестве посуды возьмите наперсток. Капните в него несколько капель воды и

столько же одеколона. Размешайте смесь, наберите ее в пипетку и выпустите

одну каплю в масло. Если капля, став шариком, пойдет на дно, значит, смесь

получилась тяжелее масла, ее надо облегчить. Для этого добавьте в наперсток

одну или две капли одеколона. Одеколон состоит из спирта, он легче воды и

масла. Если шарик из новой смеси начнет не опускаться, а, наоборот,

подниматься, значит, смесь стала легче масла и в нее надо добавить каплю

воды. Так, чередуя добавление воды и одеколона маленькими, капельными

дозами, можно добиться, что шарик из воды и одеколона будет “висеть” в

масле на любом уровне. Классический опыт Плато в нашем случае выглядит

наоборот: масло и смесь спирта с водой поменялись местами.

Примечание. Опыт можно задавать на дом и при изучении темы “Закон

Архимеда”.

Задание 6.

Как изменить поверхностное натяжение воды? Налейте в две тарелки

чистой воды. Возьмите ножницы и от листа бумаги в клеточку отрежьте две

узкие полоски шириной в одну клеточку. Возьмите одну полоску и, держа ее

Страницы: 1, 2, 3, 4