исследовательский проект "Волшебные капли" для учащихся 5-7 классы по естествознанию.

1 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 11» г. Байкальска исследовательский  проект «Волшебные капли» Работу выполнили:  ученики 6­7 классов: Басова Елизавета Вьюкова Алина Гущина Валерия Застрогин Максим Костюкевич Игорь Малов Николай Рябова Валентина руководитель проекта: Дурных Виктория Викторовна2 2017 г.                                        ОГЛАВЛЕНИЕ І. Введение……………………………………………………………………….3 ІІ. Теоретическая часть:…………………………………………………………4 1. Цели, задачи, гипотеза  проекта……………………………………………….4 2. Из истории возникновения  линз……………………………………………….4 3. Виды  линз……………………………………………………………………….7 4. Действие и применение  линз…………………………………………………..8 ІІІ. Практическая часть:…………………………………………………….…… ..9 1. 2. Какие линзы можно получить из капель  жидкости…………………………..9 Вывод   …………………………………………………………………………12 3.Приготовление линз из подручных средств………………………………… 12 IV. Литература………………………………………… …………………..……..143 ВВЕДЕНИЕ Основная деталь многих оптических приборов — линза. Всем известно, как выглядят стеклянные или пластиковые линзы в очках или в лупах. Линза обычно представляет собой стеклянное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями. Линзы могут быть изготовлены не только из стекла,   но,  вообще   говоря,   из   любого   прозрачного   вещества.   Попробуем выяснить,  какие   линзы   могут   получиться  из  капель   разных   жидкостей   и какие изображения мелких объектов можно рассмотреть с помощью этих жидких линз.4 II.  ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЦЕЛЬ: Исследовать, из каких жидкостей можно получить линзы. ЗАДАЧИ: Изучить историю возникновения линз. Познакомиться с видами линз. Проверить   на   опыте   –   можно   ли   изготовить   жидкие   линзы   и   с   их помощью получить изображение рассматриваемых объектов. 1. 2. 3. Предположим, что линзы можно изготовить из ГИПОТЕЗА:  воды  молока  мыльного раствора  растительного масла Линза – тело, ограниченное двумя сферическими (или одной сферической и одной плоской) поверхностями.5 толковый словарь С.И. Ожегова  ИЗ ИСТОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЛИНЗ Изобретение   линз   уходит   вглубь   тысячелетий.   Археологи   находят   их   в довольно неожиданных местах, вроде стоянок доисторического человека. Это  естественные   линзы  из   грубо   обломанных  кусочков   горного хрусталя и берилла, которые, по­видимому,  применяли  для добывания огня с помощью солнечных лучей. Много таких линз было обнаружено при   Италии. раскопках   Месопотамии,   Греции,   Египте, в   В1200–1600   г.   до   н.э.  на   развалинах   Кносского   дворца   на  Крите  была найдена   небольшая   плоско  выпуклая   линза   из   горного   хрусталя, подобными линзами пользовались и римляне.  Известно,   что  император   Нерон  пользовался  сапфировой солнцезащитной линзой, вставленной в оправу. Старейшим экспонатом линзы является линза из Нимруда, датируемая 2700   годом  (древняя   Ассирия).  Дэвид   Брюстер  предположил,   что   эта   или, линза   использовалось   в   качестве   увеличительного   стекла, зажигательного стекла, для получения огня путем концентрации солнечного света.     Первые  же  изображения  линз  можно увидеть на старинных  китайских гравюрах, веками. датированных VII—IX       А. Лейард при раскопках дворца Саргона в Ниневии обнаружил линзу из горного   хрусталя,   датируемую   725   г.   до   н.э.   Линза   плосковыпуклая,6 овальной   формы   Эта  линза  была  исследована  английским  физиком Дейвидом Брюстером.  По его мнению, плоская сторона линзы является одной   из   природных   (естественны)   плоскостей   кристалла,   форма   же выпуклой его поверхности была получена путем обработки с применением инструмента.  При раскопках Г.Шлиманом Трои в 1890 году были обнаружены 6 линз из горного хрусталя.  В 2500 г. до н.э. – обнаружено 41 небольшая линза из горного хрусталя такой же формы– это уже напоминает массовое производство очков для троянцев. На шведском острове Готланд в кладе, зарытом около тысячи лет назад викингами,   найдены  линзы   сложной   асферичной   формы   из   горного хрусталя.   На   острове   нет   месторождения   этого   минерала,   поэтому предполагают,   что   викинги   привезли   их   из   своих   плаваний.  Подобная форма   линз   была   теоретически   рассчитана   лишь   в   17   веке   Рене Декартом. В своей работе он указал, что эти линзы будут давать отличное изображение, но еще долго, ни один оптик не мог их изготовить. Остается загадкой, кто и для каких целей мог их отшлифовать тысячу лет назад. Следует заметить, что тысяча лет – возраст клада, а возраст линз может оказаться   большим.   Месторождение   горного   хрусталя,   из   которого   они изготовлены,   определить   не   сложно   по   химическому   составу   вещества. Быть может, прозрачный кварц окажется из рудников Бразилии, ведь для высокоразвитых   цивилизаций   Центральной   и   Южной   Америки,   которые процветали   здесь   тысячу   лет   назад,   минерал   был   основным   сырьем   для искусства. изготовления предметов оружия     и     Процесс изготовления линз в больших количествах связан с изобретением очков и астрономических приборов.7 Очки  были   изобретены   в  Италии конце   XIII   в  и   при   их   изготовления использовалось венецианское стекло.  Между  XI­XIII­м  веками   были   изобретены  "камни для чтения",  часто используемые   монахами,   чтобы   помочь   в   чтении   рукописей.   Это   были примитивные  плоско­выпуклые   линзы,   первоначально   сделанные   с   помощью стеклянного пополам.   шара резки        Изобретение  книгопечатания   в   середине   XV   в.   вызвало   повышенный спрос на  очки.  Очковые   мастера   появляются   во   всех   крупных   городах Европы. Техника шлифовки стекла все более совершенствуется. Входят в употребление специальные приспособления для шлифовки линз: бронзовые, железные,   медные   и   латунные   формы   ­   "грибы"   и   "чашки"   различных радиусов кривизны.   В   XVII   в.   шлифовкой   и   полировкой   линз  занимались  ученые  самых различных   специальностей.   Для   этих   целей   ими   создавались   станки, оптики. разрабатывались прикладной вопросы   отдельные       Ученый   мир  Европы   был   потрясен  астрономическими   открытиями Галилея, сделанными им в 1609­1610 гг. при помощи телескопа. Галилей усовершенствовал  технологию   изготовления   линз  до   такой   степени, какой   она   еще   никогда   не   достигала.   Это   позволило   ему  изготовить зрительную   трубу   тридцатикратного   увеличения,   в   то   время   как зрительные трубы простых ремесленников­оптиков увеличивали всего в три раза. После изобретения телескопа и микроскопа выдающиеся ученые XVII в. И. Гевелий, X. Гюйгенс, Р. Декарт, И. Ньютон и др. и в более позднее время   ­   Л.   Эйлер,   М.В.   Ломоносов,  уделяли   большое  внимание шлифовке и полировке линз и зеркал.  Именно  практические запросы заставили   их   заниматься   этим.   Так,  благодаря   повышению  качества8 изготовления   линз,   а   главное,   благодаря   тому,   что   ученые   наконец осознали   необходимость   улучшения   качества   обработки   линз,  Оптика  в XVII в. превратилась из "чистой" науки в науку, имеющую огромное практическое   значение.  Оптические   приборы   (телескопы,   зрительные трубы,   а   затем   и   микроскопы)   становятся   постепенно   основными инструментами в руках ученых. ВИДЫ ЛИНЗ Различают рассеивающие и собирающие линзы.   Рассеивающая   линза   –   это   линза,   центральная   часть   которой тоньше,   чем   ее   края.  Падающие   на   линзу   параллельные   световые лучи при выходе из нее расходятся.  Собирающая линза – это линза, центральная часть которой, толще, чем   ее   края.   Падающие   на   линзу   параллельные   лучи   света   при выходе из нее сходятся. Для изготовления линз используется  оптическое стекло, оно  прозрачно и может быть очень однородным. Весьма важно, что стекло обладает большой стойкостью по отношению и к механическим и к химическим воздействиям. Основной   составной   частью   стекол   является   кремнезем.   Но   оптические свойства стекла могут заметно изменяться в зависимости от рода примесей и их количества. ДЕЙСТВИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ЛИНЗ9 С давних пор люди знали, что такое линза. Данная деталь использовалась в первых очках, которые появились в 1280­х годах в Италии. Позже были созданы подзорные трубы, телескопы, бинокли и многие другие устройства, которые состояли из множества различных линз и позволяли значительно расширить возможности человеческого глаза. На тех же принципах были построены микроскопы, которые оказали значительное влияние на развитие всей науки в целом.  Первые   телевизоры   оснащались   огромными   линзами,   которые увеличивали изображение с миниатюрных экранов и давали возможность более детально рассмотреть картинку. Вся видео­и фототехника, начиная с самых   первых   устройств,   оснащается   линзами.   Они   устанавливаются   в объектив для того, чтобы оператор или фотограф мог навести резкость или произвести приближение/отдаление изображения в кадре.  Большинство современных   мобильных телефонов имеют с автофокусировкой,   в   которых   используются   миниатюрные   линзы, камеры   позволяющие получать четкие фотографии объектов, находящихся в паре сантиметров или в нескольких километрах от объектива устройства10  Не стоит забывать о современных космических телескопах (таких, как Хаббл)   и   лабораторных   микроскопах,   на   которых   также   установлены высокоточные   линзы.   Данные   приборы   дают   человечеству   возможность увидеть то, что раннее было недоступно для нашего зрения. Благодаря им можно более детально изучить окружающий мир. III.  ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ДОМАШНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ Цель работы: Какие линзы получаются из капель? Оборудование: линейка с отверстиями разного размера; предметное стекло; стаканы   с:   водой,   мыльным   раствором,   растительным   маслом, молоком; пипетки; вырезки из газеты; фотоаппарат Ход работы: 1.Рассмотри мелкие объекты (клеточки тетради) через капли нескольких жидкостей  в двух случаях:  капля жидкости находится на прозрачной поверхности;  капля «висит» на краях небольшого отверстия.  2.Выясни, могут ли капли играть роль линзы.  • • • • • • • •  Исследуй,   всегда   ли   с   помощью   капель   получается   увеличенное (уменьшенное) изображение рассматриваемых объектов.   3.Сфотографируй свой эксперимент. 4. Заполни таблицу. 5.Сформулируй вывод.11 Опыт № 2 линейка с отверстиями диаметр 3 мм диаметр 6 мм диаметр 10 мм изображение уменьшается, но меньше, чем в1­м отверстии изображение увеличивается, но меньше, чем в1­м отверстии изображение уменьшается, но меньше, чем в1­м отверстии изображение не получилось капля  не удерживается капля  не удерживается капля  не удерживается капля  не удерживается Опыт № 1 предметное стекло изображение немного увеличилось вода изображение уменьшилось мыльная вода изображение увеличилось Изображение увеличилось раститель ное масло изображение увеличилось изображение уменьшилось молоко изображение не получилось изображение не получилось Опыт № 1.    1.Взяли стекло и пипетку.  Капнули  на первую клетку  воду.  Изображение клетки   немного   увеличилось.   Когда   стекло   подняли,   то  изображение увеличилось. Если еще выше поднять стекло – изображение уменьшается. 2.С помощью пипетки капнули мыльный раствор на первую клетку. Мыльная вода   хорошо   держит   форму,   поэтому   капля   устойчивая   и   получилось увеличенное изображение клетки.  3.Поменяли   стекло   и   пипетку.   Капнули   на   первую   клетку  растительное масло.  Изображение  клетки  увеличилось. Масло плохо смачивает стекло и не растекается по стеклу. Стекло с маслом подняли над клеткой, изображение увеличилось,   но   при   дальнейшем  удалении  стекла   от   клетки   получаем уменьшенное  изображение. 4.С помощью пипетки капнули  молоко  на первую клетку,  изображения не получилось, т.к. молоко – это жидкость непрозрачная.12  капли молока изображения не дают, т.к. молоко непрозрачная жидкость;  чем толще капля на стекле, тем больше увеличение клетки.   увеличение изображения   зависит от расстояния от клетки   до капли, если расстояние большое, то  получаем уменьшенное изображение.  Капли похожи на собирающие линзы.  Опыт № 2 1.Взяли линейку, имеющую несколько отверстий разного диаметра.   2.С   помощью   пипетки   капнули   водой,   мыльным   раствором,   молоком, растительным маслом ­  на отверстия различного диаметра. 3.Посмотрели на капли через отверстия – увидели, что  клетка уменьшается и даже,   если   изображения получали уменьшенные.    поднять   линейку   над   клеткой   то   же   уменьшается,   т.е. Все   изображения   получились   уменьшенными,   т.к.   капли   провисали   над отверстиями. Капли похожи на рассевающие линзы. ВЫВОД:  в ходе проведения работы мы убедились, что  Капли могут играть роль линзы. Но при этом они могут не только увеличивать, но и уменьшать рассматриваемые объекты. Это зависит от формы капель. Если капля похожа на выпуклую линзу, происходит увеличение   изображения,   если   на   вогнутую   линзу   –   уменьшение изображения.   Капли из непрозрачных жидкостей изображения не дают. Таким образом, наша гипотеза подтвердилась:      13  линзы можно изготовить из жидкостей, но из воды линзы получаются наиболее  практичными. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЛИНЗ ИЗ ПОДРУЧНЫХ СРЕДСТВ Линзы из пластиковой бутылки. В ходе работы понадобятся: бумага; пластиковая бутылка (желательно прозрачная); ножницы; пластилин/глина; трубочки; вода. Изготовление: 1.Изготовьте из бумаги лекало вашей линзы. Для этого нарисуйте на листе бумаги круг нужного диаметра и вырежьте его. 2.Нарисуйте   на   верхней   выпуклой   части   бутылки   два   круга   и   их   тоже вырежьте.14 3.Склейте две половинки между собой пластилином или глиной так, чтобы края плотно прилегали друг к другу. 4.Заполните   водой   полость   линзы   таким   образом,   чтобы   вода   была   без пузырьков. Для этого вставьте в соединительный элемент (глину, пластилин) трубочки с двух сторон. Одну трубочку погрузите в воду, а другую выведите наружу для извлечения воздуха из полости линзы. 5.После   того   как   вся   линза   будет   заполнена   водой,   удалите   трубочки   и заизолируйте   отверстия.   Теперь   линза   готова   к   использованию   по   своему назначению. Также вместо трубочек можно использовать обыкновенный шприц и с его помощью наполнить линзу водой. В таком случае с одной стороны вставьте иголку шприца и постепенно наполняйте линзу водой, а с противоположной стороны необходимо сделать отверстие для воздуха. Линза изо льда. Если   вы   находитесь   в   холодной   местности,   а   бутылки   и   подручных материалов   нет   под   рукой,   можно   сделать   простую   оптическую   линзу   с помощью льда. Для этого наберите в пакет воды и поставьте его в холодное место (желательно ­ в морозильную камеру). По мере застывания придайте линзе приплюснутую форму. После того как вода в пакете превратится в лед, линзой можно будет пользоваться. ЛИТЕРАТУРА 1. Минарт  Н.«Свет и цвет в природе» ­ М.: 1969., 360с. 2. Перельман Я.И.  «Занимательная физика» ­  «Издание двадцатое,  стереотипное»: “Наука”; Москва; 197915 3. Тарасов Л.В. «Физика в природе»  ­ М.: Наука, 1982. 4.  youtube.com›watch?v=xL5vSY9Eltw 5.otherreferats.allbest.ru› Физика и энергетика›00252294_0.html