Исследовательская работа " Что может рассказать о физике обычный стакан?"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ГОРОДА ДЖАНКОЯ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ «СРЕДНЯЯ ШКОЛА № 3

 ИМЕНИ ГЕРОЯ СОВЕТСКОГО СОЮЗА Я.И.ЧАПИЧЕВА»

 

Республиканский конкурс исследовательских работ и проектов учащихся младшего школьного возраста «Я – исследователь»

 

Номинация:  Исследовательские проекты

Секция: Физика и физические явления в природе

 

 

Что может рассказать о физике обычный стакан?

 

Работу выполнила:

 

                                                                                ученица 4-Б класса

Муниципальное  общеобразовательное

учреждение города Джанкоя

 «Средняя школа №3 имени  Я.И. Чапичева»

Научный руководитель:

Фесенко Светлана Владимировна

учитель начальных классов

Муниципальное  общеобразовательное

учреждение города Джанкоя

 «Средняя школа №3 имени  Я.И.Чапичева»

г. Джанкой,  2023г

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.Введение ………………………………………………………………3

2.Основная часть…..……………………………………………………4

3.Заключение………………………………………………………...….8

4.Список используемой литературы…………………………………..9

5. Приложения………………………………………………………….10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Не так давно я открыла для себя такую науку, как физика. И хотя предмет физика у меня будет лишь в 7 классе, многие физические процессы мне интересны уже сейчас. Некоторыми своими наблюдениями я хочу поделиться в своей работе. Возможно, некоторые проведённые мной эксперименты заинтересуют моих сверстников и в будущем дадут начало увлечению физикой как наукой, а может даже и новым открытиям.

Цель моей работы: расширение кругозора своих одноклассников и всех, кому интересна физика, их знаний по окружающему миру, развитие познавательного интереса к изучению законов природы.

Задачи исследовательской работы следующие:

1.  Овладеть навыками правильного наблюдения и техникой физического эксперимента.

2. Организовать самостоятельную работу с различной литературой и другими источниками информации, собрать, анализировать  и обобщить  материал по теме исследовательской работы.

3. Научиться применять научные знания для объяснения физических явлений.

4. Научиться самостоятельно проводить опыты в домашних условиях

Гипотеза: считается, что для проведения научных экспериментов всегда необходимы сложное оборудование и приспособления; в своей работе я покажу, как можно наглядно показать и объяснить физические явления с помощью самого обычного стакана.

Объект исследования – стеклянный стакан.

Предмет исследования – физические явления, которые можно исследовать с помощью стеклянного стакана.

Исследовательская работа проводилась по следующей схеме:

1) Постановка проблемы.

2) Изучение информации из разных источников по данной проблеме.

3) Сбор собственного материала – комплектование подручных материалов, проведение опытов.

4) Анализ и обобщение.

5) Формулировка выводов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.     Стакан и явление инерции

Инерция - это стремление неподвижных тел сохранять неподвижность, а движущихся - продолжать движение. Вспомните поездку в автобусе. Как только автобус останавливается, вы чувствуете, что какая-то сила толкает вас вперед. Если вы стоите и при этом не держитесь за поручни, то при резком торможении можете даже упасть вперёд. Это происходит, потому что инерция вашего тела требует продолжать движение. Когда же автобус опять трогается с места, вас тянет назад, то есть ваше тело стремится остаться в покое.

Проведём первый опыт. Положим на стол лист бумаги. Сверху поставим стакан. Если медленно двигать лист, то стакан будет двигаться за листом. Если выдернуть лист быстро, то стакан останется стоять на своем месте благодаря инерции, так как движение резкое, оно не успевает передаться и стакан сохранит свое состояние покоя. (Приложение 1)

Также я провела ещё один опыт, показывающий явление инерции. Поместим  на стакан лист бумаги. Положим на бумагу монетку. Если лист бумаги двигать медленно, то монетка останется на бумаге. Если за лист бумаги выдернуть быстро, то монетка упадёт в стакан. (Приложение 2)
            Монета и лист бумаги находились без движения благодаря инерции. Инерция – это свойство предмета не менять свое состояние покоя или движения. При резком выбивании бумаги из-под монеты время взаимодействия указанных тел мало, поэтому небольшое трение не может сообщить монете скорость в горизонтальном направлении. Когда мы выдернули бумагу, она соскользнула под неподвижно лежащей монетой, и монета упала под влиянием силы тяжести в стакан.

           Между прочим, явление инерции широко используется:

1) В спорте

После разбега мы продолжаем движение на коньках, лыжах, велосипеде.

Снаряды, которые метают спортсмены (ядро, молот, диск, копье, камни в кёрлинге) продолжают свое движение после того, как спортсмены сообщают им некоторую скорость.

2) В космонавтике

После того, как космический аппарат выходит на орбиту, он долго может двигаться с выключенными двигателями благодаря инерции.

3)При вождении автомобиля

Двигающийся автомобиль невозможно остановить мгновенно. Существует такое понятие как тормозной путь - расстояние, которое пройдет машина с момента срабатывания системы торможения до полной остановки. Тормозной путь зависит не только от массы и скорости автомобиля, но и от дорожного покрытия, вида шин, погодных условий. Кстати, для поезда тормозной путь может достигать 1 км и более.

Именно из-за существования закона инерции при повороте водители машин сбавляют скорость.

Чтобы предотвратить губительное действие инерции при резком торможении автомобиля или во время аварии, используются ремни безопасности: они не дают телу водителя или пассажира продолжать движение вперёд и тем самым предотвращают удар о твёрдые поверхности или вылет через лобовое стекло.

4) В быту

Когда мы встряхиваем термометр, чтобы сбросить ртутный столбик, мы используем закон инерции.

Пуля в ружье или стрела в луке неподвижны, пока их не заставят двигаться, соответственно, пороховые газы или спущенная тетива.

Закон инерции умеют использовать и животные. Чтобы сбросить неопытного наездника, лошадь резко останавливается.

Грузы, которые перевозятся на велосипедах, автомобилях, грузовиках, нужно хорошо закреплять, иначе неизбежны аварии: при начале движения или резком торможении груз может упасть, стремясь сохранить свою скорость.

2.     Стакан с водой и атмосферное давление.

Родители и учитель в школе рассказывали, что нам очень повезло! Земля – пока единственная планета в солнечной системе, обладающая атмосферой, содержащей кислород, жидкие океаны на поверхности и жизнь. Атмосфера - это воздух, который окружает Землю. Слой воздуха, превышает 100 км. Основная масса атмосферы сосредоточено в нижнем слое высотой около 15 км от поверхности Земли. Воздух удерживается вблизи земной поверхности благодаря притяжению Земли. Если бы Земля не притягивала воздух, то он рассеялся бы в окружающем Землю пространстве. Этот воздух давит на нас и на все тела, находящиеся вокруг нас.
           Я провела опыт со стаканом, который наглядно покажет явление атмосферного давления. Как вы считаете, может ли обыкновенный лист бумаги выдержать стакан воды? Я докажу сейчас, что это возможно. Нальём воду до половины стакана. Кладём сверху листок бумаги. Придерживая бумагу ладонью, опрокидываем стакан. И вот: отнимаем ладонь, а бумажка по-прежнему будет надежно закрывать стакан, и ни одна капля воды не выльется! (Приложение 3). Вы спросите: «Почему такое возможно?» Это возможно благодаря атмосферному давлению. Именно атмосфера давит на листок снизу и удерживает его. Давление атмосферного воздуха на бумажку больше давления воды на нее изнутри.

3. Стакан, яйцо и плотность воды.

Все мы знаем, что плавать в соленой воде  куда проще, чем в пресной. А почему это так, я покажу вам в своём следующем эксперименте.

Для проведения опыта мне понадобится мой незаменимый помощник стакан, а ещё соль и сырое яйцо. Наполним стакан пресной водой. Аккуратно поместим в него яйцо. Мы увидим, что яйцо опустилось на дно стакана. Вынимаем яйцо из стакана. Затем добавляем в стакан примерно 2 столовых ложки соли, хорошо перемешиваем, чтобы соль растворилась. Опускаем вновь яйцо и видим, что теперь оно плавает на поверхности. (Приложение 4)

Средняя плотность яйца намного выше, чем плотность водопроводной воды. Когда мы растворяем соль в воде, ее плотность повышается, и яйцо уже не тонет в ней. Таким образом, можно сделать простой вывод: объекты тонут в жидкости, если их плотность выше, чем плотность жидкости. Если опустить объект, который плотнее, чем пресная вода, то объект тонет. Так и произошло, когда мы опустили яйцо в пресную водопроводную воду — яйцо плотнее, оно отталкивает частицы воды и освобождает для себя место, опускаясь на дно. Но когда мы опускаем яйцо в соленую воду, соленая вода тяжелее пресной, у нее больше возможностей удержать яйцо на плаву.

 

4.     Стакан и палитра плотности.

Что легче: килограмм пуха или килограмм железа? Все мы заем, что одинаково. Но металл, конечно, плотнее. Если взять его и пух в одинаковом объеме, то железо окажется тяжелее. Жидкости тоже могут различаться по поверхности тонкой радужной пленкой. Если жидкости не смешиваются, они сами распределяются на тяжелые и легкие слои. Показать, как это работает на практике, нам опять поможет наш стакан. Кроме того, нам потребуется жидкое мыло, подкрашенная вода и подсолнечное масло. Наливаем  в стакан небольшое количество (50 мл) жидкого мыла. Затем наливаем такое же количество подкрашенной воды и подсолнечного масла. Подождём минут 15, чтобы слои жидкости стали чёткими. (Приложение 5). Этот опыт показывает нам, что жидкости с разной плотностью не смешиваются, поэтому в стакане и образуются необычные слои.

5.Свеча в стакане.

Знаете ли вы, как можно погасить пламя свечи, не задувая ее, не прикасаясь ни к свече, ни к пламени? И я теперь знаю. Стакан подсказал мне ответ на этот вопрос. Проведём опыт. Для проведения его мне понадобиться свеча и стакан. Поджигаем свечку и наблюдаем за её горением. Затем берём стакан и накрываем свечу. (Приложение 6) Видим, что после того как мы накрыли свечу стаканом, она вскоре погасла. Накрыв свечу стаканом, мы ограничили доступ кислорода для неё. Вывод: для горения нужен кислород. Тот, что остался в банке, быстро израсходовался и свеча потухла.

 

6.     «Всасывающий» стакан.

Благодаря знаниям из физики, я сумела здорово удивить своих друзей. Я предложила им достать монетку из воды, не замочив рук. Для проведения эксперимента мне понадобилась тарелка, стакан, свеча, вода и монетка. Я положила  монету на дно тарелки. Подожгла свечу. Затем накрыла свечу банкой сначала не касаясь воды ( так чтобы воздух внутри банки прогрелся), а затем опустила банку  в воду, так чтобы  монета оказалась рядом. Свеча потухла. Как мы выяснили из предыдущего опыта, это произошло потому, что для поддержания процесса горения необходим кислород,  а в перевернутой банке он быстро заканчивается.   Нагретый воздух оказывает большее давление, поэтому при остывании давление внутри банки будет уменьшаться, и для его выравнивания с наружным атмосферным давлением вода будет втягиваться в банку. (Приложение 7)Теперь можно взять монету, не замочив рук.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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, например, даже простого стакана.

2) С помощью несложных подручных средств можно ярко и интересно представить материал по физике.

3) Имея стакан и обычные бытовые предметы можно наглядно продемонстрировать такие физические явления как инерция, атмосферное давление и плотность.

В будущем я хочу продолжать заниматься научной деятельностью, экспериментальной работой, а может даже придумать новые эксперименты для демонстрации физических явлений. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1        .Б Донат. Физика в играх. – М.: Центрполиграф, 2011г.

 

2.Н. В. Гулиа. Удивительная физика.- М.: - Энас, 2008 г.

 

3.     Л. В. Тарасов. Физика природных явлений.- М.: Мнемозина, 2013 г.

 

4.     Я. И. Перельман. Занимательная физика. – М.: Эксмо, 2021 г.

 

5.     Тит Том. Научные забавы: интересные опыты, самоделки, развлечения. – М.: Издательский дом Мещерякова, 2007г.