Учебно-исследовательская работа «Занимательные физические опыты из подручных материалов»

Министерство образования и науки Челябинской области

Пластовский технологический филиал

ГБПОУ СПО «Копейский политехнический колледж им. С.В Хохрякова»

МАСТЕР – КЛАСС

«ОПЫТЫ И ЭКСПЕРЕМЕНТЫ

ДЛЯ ДЕТЕЙ»

Учебно - исследовательская работа

«Занимательные физические опыты

из подручных материалов»

Руководитель: Ю.В. Тимофеева, преподаватель физики

Исполнители: студенты группы ОПИ - 15

 

Аннотация

Физические опыты повышают интерес к изучению физики, развивают мышление, учат применять теоретические знания для объяснения различных физических явлений, происходящих в окружающем мире.

К сожалению, из-за перегруженности учебного материала на уроках физики занимательным опытам уделяется недостаточное внимание

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

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

Все явления, наблюдаемые при проведении занимательных опытов, имеют научное объяснение, для этого использовали фундаментальные законы физики и свойства окружающей нас материи.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Без сомнения, все наше знание начинается с опытов.

(Кант Эммануил - немецкий философ 1724-1804г.г)

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».

Цели исследовательской работы следующие:

1. Освоить методики физических исследований, овладеть навыками правильного наблюдения и техникой физического эксперимента.

   Организация самостоятельной работы с различной литературой и другими источниками информации, сбор, анализ и обобщение материала по теме исследовательской работы.

   Научить обучающихся, применять научные знания для объяснения физических явлений.

   Привить любовь обучающимся к физике, усилить концентрацию их внимания на понимании законов природы, а не на механическом их запоминании.

При выборе темы исследования мы исходили из следующих принципов:

Субъективность – выбранная тема соответствует нашим интересам.

Объективность – выбранная нами тема актуальна и важна в научном и практическом отношении.

Посильность – задачи и цели, поставленные нами в работе, реальны и выполнимы.

1. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ.

Исследовательская работа проводилась по следующей схеме:

Постановка проблемы.

Изучение информации из разных источников по данной проблеме.

Выбор методов исследования и практическое овладение ими.

Сбор собственного материала – комплектование подручных материалов, проведение опытов.

Анализ и обобщение.

Формулировка выводов.

В ходе исследовательской работы применялись следующие физические методики исследований:

1. Физический опыт

Проведение опыта состояло из следующих этапов:

Уяснение условий опыта.

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

Составление последовательности действий.

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

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 и научно объяснено несколько занимательных физических опытов.

2.Организация исследовательской работы:

2.1 Методика проведения различных опытов:

Опыт № 1 Свеча за бутылкой

Приборы и материалы: свеча, бутылка, спички

Этапы проведения опыта

Поставить зажженную свечу позади бутылки, а самому стань так, чтобы лицо отстояло от бутылки на 20-30 см.

Стоит теперь дунуть, и свеча погаснет, будто между тобой и свечёй нет никакой преграды.

Опыт № 2 Вертящаяся змейка

Приборы и материалы: плотная бумага, свеча, ножницы.

Этапы 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 №3 Пятнадцать спичек на одной

Приборы и материалы: 15 спичек.

Этапы проведения опыта

Положить одну спичку на стол, а на неё поперёк 14 спичек так, чтобы головки их торчали кверху, а концы касались стола.

Как поднять первую спичку, держа её за один конец, и вместе с нею все остальные спички?

 

Опыт № 4 Парафиновый мотор

Приборы и материалы: свеча, спица, 2 стакана, 2 тарелки, спички.

Этапы проведения опыта

Чтобы сделать это мотор, нам не нужно ни электричества, ни бензина. Нам нужно для этого только… свеча.

Раскалить спицу и воткнуть её их головками в свечку. Это будет ось нашего двигателя.

Положить свечу спицей на края двух стаканов и уравновесить.

Зажечь свечу с обоих концов.

Опыт №5 Толстый воздух

Мы живём благодаря воздуху, которым мы дышим. Если тебе не кажется это достаточно волшебным, проделай этот эксперимент, чтобы узнать, на какую ещё магию способен воздух.

Реквизит

Защитные очки

Сосновая дощечка 0,3х2,5х60 см (можно приобрести в любом магазине пиломатериалов)

Газетный лист

Линейка

Подготовка

Разложи всё необходимое на столе

Начинаем научное волшебство!

Надень защитные очки. Объяви зрителям : «В мире есть два вида воздуха. Один из них – тощий, а другой – жирный. Сейчас я с помощью жирного воздуха совершу волшебство».

Положи на стол дощечку так, чтобы примерно 6 дюймов (15 см) выступало на край стола.

Произнеси: «Толстый воздух садись на дощечку». Ударь по концу дощечки, который выступает за край стола. Дощечка подпрыгнет в воздух.

Скажи зрителям, что на дощечку сел, должно быть, тощий воздух. Опять положи дощечку на стол как в пункте 2.

Положи на дощечку газетный лист, как показано на рисунке, чтобы дощечка была посередине листа. Разгладь газету, чтобы между ней и столом не осталось воздуха.

Снова скажи : «Толстый воздух, садись на дощечку».

Ударь по выступающему концу ребром ладони.

  Опыт №6 Непромокаемая бумага

Реквизит

Бумажное полотенце

Стакан

Пластиковая миска или ведёрко, в которое можно налить достаточное количество воды, чтобы она полностью покрыла стакан

Подготовка

Разложи всё необходимое на столе

Начинаем научное волшебство!

Объяви зрителям: "C помощью своего магического мастерства я смогу сделать так, чтобы кусочек бумаги остался сухим».

Сомни бумажное полотенце и положи его на дно стакана.

Переверни стакан и убедись, что комок бумаги остаётся на месте.

Произнеси над стаканом какие-нибудь волшебные слова, например: «магические силы, оградите бумагу от воды». Потом медленно опусти перевёрнутый стакан в миску с водой. Старайся держать стакан как можно ровнее, пока он не скроется под водой полностью.

Вытащи стакан из воды и стряхни с него воду. Переверни стакан дном книзу и достань бумагу. Дай зрителям пощупать её и убедиться, что она осталась сухой.

Опыт №7 Летающий мячик

Видел ли ты, как на выступлении фокусника человек поднимается в воздух? Попробуй провести подобный эксперимент.

Обрати внимание: Для этого эксперимента понадобиться фен и помощь взрослых.

Реквизит

Фен (пользоваться должен только взрослый помощник)

2 толстые книги или другие тяжёлые предметы

Мячик для пинг-понга

Линейка

Взрослый ассистент

Подготовка

Установи фен на столе вверх отверстием, откуда дует горячий воздух.

Чтобы установить его в таком положении, используй книги. Проверь, чтобы они не закрывали отверстие сбоку, где воздух засасывается в фен.

Включи фен в розетку.

Начинаем научное волшебство!

Попроси кого-нибудь из взрослых зрителей стать твоим ассистентом.

Объяви зрителям : «Сейчас я заставлю обыкновенный пинг-понговый шарик летать по воздуху».

Возьми шарик в руку и отпусти, чтобы он упал на стол. Скажи зрителям: «Ой! Я забыл сказать волшебные слова!»

Произнеси над мячиком волшебные слова. Пусть твой ассистент включит фен на полную мощность.

Аккуратно помести шарик над феном в струю воздуха, примерно в 45 см от выдувающего отверстия.

Советы учёному волшебнику

В зависимости от силы выдува, тебе, возможно, придётся поместить шарик немного выше или ниже, чем указано.

Что ещё можно сделать

Попробуй проделать тоже самое с мячиком разного размера и массы. Одинаково ли хорошо будет получаться опыт?

2. 2 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1) Опыт № 1 Свеча за бутылкой

Объяснение:

Свеча будет понемножку всплывать, причём охлаждённый водой парафин у края свечи будет таять медленней, чем парафин, окружающий фитиль. Поэтому вокруг фитиля образуется довольно глубокая воронка. Эта пустота, в свою очередь, облегчает свечу, потому-то наша свеча и догорит до конца.

2) Опыт № 2 Вертящаяся змейка

Объяснение:

Змейка вращается, т.к. происходит расширение воздуха под действием тепла и о превращении теплой энергии в движение.

3) Опыт №3 Пятнадцать спичек на одной

Объяснение:

Для того, чтобы поднять все спички, нужно только поверх всех спичек, в ложбинку между ними, положить ещё одну, пятнадцатую спичку.

4) Опыт № 4 Парафиновый мотор

Объяснение:

Капля парафина упадёт в одну из тарелок, подставленных под концы свечи. Равновесие нарушится, другой конец свечи перетянет и опустится; при этом с него стечёт несколько капель парафина, и он станет легче первого конца; он поднимается к верху, первый конец опустится, уронит каплю, станет легче, и наш мотор начнёт работать вовсю; постепенно колебания свечи будут увеличиваться всё больше и больше.

5) Опыт №5 Толстый воздух

Когда ты ударяешь по дощечке в первый раз, она подпрыгивает. Но если ударить по дощечке, на которой лежит газета, дощечка ломается.

Объяснение:

Когда ты разглаживаешь газету, ты удаляешь из-под неё почти весь воздух. Вместе с тем большое количество воздуха сверху газеты давит на неё с большой силой. Когда ты ударяешь по дощечке, она ломается, потому что давление воздуха на газету не даёт дощечке подняться вверх в ответ на приложенную тобой силу.

6) Опыт №6 Непромокаемая бумага

Объяснение:

Воздух занимает определённый объём. В стакане есть воздух, в каком бы положении он не находился. Когда ты переворачиваешь стакан кверху дном и медленно опускаешь в воду, воздух остаётся в стакане. Вода из-за воздуха не может попасть в стакан. Давление воздуха оказывается больше, чем давление воды, стремящейся проникнуть внутрь стакана. Полотенце на дне стакана остаётся сухим. Если стакан под водой перевернуть набок, воздух в виде пузырьков будет выходить из него. Тогда сможет попасть в стакан.

8) Опыт №7 Летающий мячик

Объяснение:

На самом деле этот трюк не противоречит силе тяжести. В нём демонстрируется важная способность воздуха, называемая принципом Бернулли. Принцип Бернулли – закон природы, согласно которому любое давление любого текучего вещества, в том числе воздуха, уменьшается с ростом скорости его движения. Иначе говоря при низкой скорости потока воздуха он имеет высокое давление.

Воздух, выходящий из фена, движется очень быстро, и следовательно его давление невелико. Мячик со всех сторон окружён областью низкого давления, которая образует конус у отверстия фена. Воздух вокруг этого конуса обладает более высоким давлением, и не даёт мячику выпасть из зоны низкого давления. Сила тяжести тянет его вниз, а сила воздуха тянет его вверх. Благодаря совместному действию этих сил, шарик и зависает в воздухе над феном.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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. Причем нередко истолкование одних и тех же фактов меняется в ходе исторического развития физики. Факты накапливаются в результате наблюдений. Но при этом только ими ограничиваться нельзя. Это только первый шаг к познанию. Дальше идет эксперимент, выработка понятий, допускающих качественные характеристики. Чтобы из наблюдений сделать общие выводы, выяснить причины явлений, надо установить количественные зависимости между величинами. Если такая зависимость получается, то найден физический закон. Если найден физический закон, то нет необходимости ставить в каждом отдельном случае опыт, достаточно выполнить соответствующие вычисления. Изучив экспериментально количественные связи между величинами, можно выявить закономерности. На основе этих закономерностей развивается общая теория явлений.

Следовательно, без эксперимента не может быть рационального обучения физике. Изучение физики и других технических дисциплин предполагает широкое использование эксперимента, обсуждение особенностей его постановки и наблюдаемых результатов.

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

По итогам учебно - 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.

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

   Занимательные опыты позволяют проверить законы физики и теоретические гипотезы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

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

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

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

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

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

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

ПРИЛОЖЕНИЯ

Диск:

1. Презентация «Занимательные физические опыты из подручных материалов»

2. Видеоролик «Занимательные физические опыты из подручных материалов»