Научно-исследовательская работа

     

 

Занимательные опыты по физике.

 

 

                               

                          

                                   Выполнила:                

                                                               Бурдукова Ксения Юрьевна                                             ученица 9 класса

                                                       Динской БОУСОШ № 1

                                            Динского района

 

 

                                          Руководитель: 

                                                                        Суздальцева Наталия Васильевна                                           учитель физики

                                                       Динской БОУСОШ № 1

                                            Динского района

 

 

  

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.        ВВЕДЕНИЕ………………………………………………….………………...4 

2.        ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТОВ

ОПЫТ № 1. «Мыльные пузыри при (- 20)⁰С»………………….………..6

ОПЫТ № 2. «Огнеупорный шарик»…………………………….………..6 

ОПЫТ № 3.  «Шарик в стакане с водой»…………………………...……7

ОПЫТ № 4.  «Возгорание потухшей свечи»…………………….………7

ОПЫТ № 5.  «Парафиновый мотор»…………………………….……….7

ОПЫТ № 6.  «Резка дерева бумажным диском»…………………..….…8

ОПЫТ № 7. «Магнитная пушка»…………………………………..…..…9

ОПЫТ № 8. «Электродвигатель»…………………………………..…….9

ОПЫТ № 9. «Магнитный парашют». …………………………….…….10

ОПЫТ № 10.  «Свеча в воде»………………………………………...….11

ОПЫТ № 11. «Путешествие воды»…………………………………..…11

3.     ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………...…13

4.     СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ………………………..……14

5.     ПРИЛОЖЕНИЕ 1.  Полученные фотографии при проведении опыта 

«Мыльные пузыри при (-20)⁰С».……………………………………….…..15

6.     ПРИЛОЖЕНИЕ 2.  Полученные фотографии при проведении опыта  «Огнеупорный шарик».……………………………………………………..16

7.     ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Полученные фотографии при проведении опыта  «Огнеупорный шарик».………………………………………………....…..17

8.     ПРИЛОЖЕНИЕ 4.  Полученные фотографии при проведении опыта 

«Возгорание потухшей свечи».……………………………………...……...18

9.     ПРИЛОЖЕНИЕ 5.  Полученные фотографии при проведении опыта  «Парафиновый мотор».…………………… ……………………………….19

10. ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Полученные фотографии при проведении опыта  «Резка дерева бумажным диском»………………………………………....20

11. ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Полученные фотографии при проведении опыта 

«Магнитная пушка».……… ………………………………………...……...21

12. ПРИЛОЖЕНИЕ 8.  Полученные фотографии при проведении опыта   

«Электродвигатель».… ……………………………………………………..22

13. ПРИЛОЖЕНИЕ 9.  Полученные фотографии при проведении опыта 

«Возгорание потухшей свечи».……………………………………...……...23

14. ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Полученные фотографии при проведении опыта    «Свеча в воде».…… ………………………………………………...……....24

15. ПИЛОЖЕНИЕ 11. Полученные фотографии при проведении опыта    «Путешествие воды».…… ……………………………………………...…..25

16. ПРИЛОЖЕНИЕ 12. Фотография страницы интернет  сайта   https://www.youtube.com.................................................................................26  ВВЕДЕНИЕ

Опыты.…  Как  это интересно!

Их готова творить я везде и повсеместно.

Я одно хочу лишь вам сказать:

Физику надо учить и всем  знать! [1]

Занимательные опыты по физике помогают увидеть много интересного и совсем нетрудного для понимания в этом предмете школьного курса. Физические законы действуют в нашей окружающей жизни повсюду.  Мы испытываем и используем их действие постоянно, часто сами того не замечая. Занимательные опыты помогают в увлекательной форме узнать то, что не знаешь и не понимаешь. Также с их помощью можно углубить и оживить уже имеющиеся основные сведения из физики, научиться сознательно ими распоряжаться и разносторонне их применять. 

Цели          данной       работы      -        научиться            показывать                    простейшие 

занимательные опыты и уметь объяснить их, пользуясь законами и понятиями предмета физики.

Для достижения данной цели я поставила следующие задачи:

1.     Изучив интернет - ресурсы, выбрать и обобщить наиболее интересные, увлекательные физические опыты, которые можно провести в домашних условиях.

2.     Сформировать умение проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты. Углубить и расширить свой  кругозор, совершенствовать свои знания и умения. Развивать навыки самостоятельного творческого труда и умения логически мыслить.

3.     Снять видео с опытами, смонтировать и выложить полученный фильм в интернет на  сайт  https://www.youtube.com  для общего просмотра.

4.     Принять участие во внеклассных мероприятиях, проведенных на неделе физики.

5.     Привлечь интерес к физической науке.

6.     Сделать выводы.

Объект исследования - занимательные опыты по физике, основанные на изменении агрегатных состояний вещества, теплопроводности, равновесии тел (автоколебания), поверхностном натяжении, а также механике, оптике, магнетизме и электричестве, которые можно проводить в домашних условиях.

Методы и приемы исследования -  изучение, анализ, а в следствии практическое применение интернет - ресурсов.

Актуальность  работы - физические опыты в занимательной форме знакомят нас с разнообразными применениями законов физики. 

Новизна данной работы: 

ü Выйти за рамки школьной программы и немногим больше узнать о материале, поверхностно излагаемом в учебнике.

ü Повысить интерес к науке физике.  

Я узнала, что существует много простых и эффектных опытов, которые не являются простой ловкостью рук, а построены  на основных законах физики. Это вызвало у меня восторг, изумление, познавательный интерес и побудило к творческой деятельности. В результате у меня появилось желание  участвовать в изготовлении и демонстрации занимательных опытов, которые можно провести в домашних условиях, так как их проведение не требует всякого физического оборудования. В ходе работы я  решила снять на видео мои опыты, смонтировать и выложить полученный фильм в интернет на  сайт  https://www.youtube.com для общего просмотра. Выбирая, какие опыты демонстрировать я остановилась на физических опытах, постановка которых была для меня интересной и неожиданной  с моей точки зрения.

 

Описание опытов проводилось с использованием следующего алгоритма:

1)   Название опыта. 

2)   Необходимые для опыта  материалы. 

3)   Описание проведения опыта. 

4)   Объяснение опыта.

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТОВ.

ОПЫТ № 1. «Мыльные пузыри при (- 20)⁰С».

Необходимые для опыта  материалы. Мыльные пузыри, пластмассовая трубка.

Описание проведения опыта. Выносим баночку с мыльным раствором на сильный мороз и выдуваем при помощи пластмассовой трубки мыльный пузырь. Наблюдаем замерзание мыльного  пузыря. Сразу в  разных точках поверхности возникают мелкие кристаллики, которые быстро разрастаются и сливаются в единую картину, образуя красивые узоры. Стенки пузыря на морозе становятся хрупкими и мягкими, как тончайшая пленка. Как только пузырь полностью замерзнет, в его верхней части, вблизи конца трубки, образуется вмятина, которая со временем может разорваться, но шарик будет сохранять шарообразную форму. (Приложение  1).

Объяснение опыта. Вода начинает замерзать при 0 ⁰С. Так как мыльный пузырь состоит из воды и поверхностно - активного вещества, то он должен замерзнуть при отрицательных температурах. Толщина мыльной пленки составляет несколько микрон. Поэтому при большом морозе - от (-15) ⁰С, происходит быстрое замерзание воды, которая находится в мыльных пузырях. Стенки становятся хрупкими и мягкими, как тончайшая пленка. Воздух в пузыре и оболочка пузыря оказываются более охлажденными в нижней части, так как в вершине пузыря находится менее охлажденная трубка. Кристаллизация распространяется снизу вверх. Менее охлажденная и более тонкая (из-за отекания раствора) верхняя часть оболочки пузыря под действием атмосферного давления прогибается. Чем сильнее охлаждается воздух внутри пузыря, тем больше становится вмятина. [2]

ОПЫТ № 2. «Огнеупорный шарик». 

Необходимые для опыта  материалы. Два воздушных шарика, свеча, спички, вода.

Описание проведения опыта. Надуваем  и завязываем один из шариков. Во второй шарик наливаем немного воды, надуваем и тоже завязываем.

Поджигаем свечу и подносим шарик с воздухом к пламени свечи. Он тут же лопается. Теперь подносим к пламени шарик с водой. Спустя время на нем остаются черные пятна от свечи, но он не лопается. (Приложение 2).

Объяснение опыта. Теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Пока вода не испарится внутри шарика – он не лопнет. Потому что вода будет забирать большую часть тепла пламени свечи.  [3]

ОПЫТ № 3.  «Шарик в стакане с водой».

Необходимые для опыта  материалы. Стакан, вода, мячик для настольного тенниса. 

Описание проведения опыта. Бросаем шарик в стакан.  Наливаем в стакан воду и пытаемся установить его по центру. Не получается. Доливаем воду до краев стакана и шарик сам устанавливается по центру. (Приложение 3).

Объяснение опыта. Когда мы добавили воду, поверхность воды стала выпуклой. Сила поверхностного натяжения выставила шарик по центру стакана.

ОПЫТ № 4.  «Возгорание потухшей свечи».

Необходимые для опыта  материалы. Обычная свеча, спички или зажигалка.

Описание проведения опыта. Зажгите свечу. Через несколько секунд потушите ее. Теперь поднесите горящее пламя к дыму, исходящему от свечи. Свеча снова начнет гореть. (Приложение 4).

Объяснение опыта. Дым, поднимающийся вверх от погасшей свечи, содержит парафин, который быстро загорается. Горящие пары парафина доходят до фитиля, и свеча снова начинает гореть.

ОПЫТ № 5.  «Парафиновый мотор».

Необходимые для опыта  материалы. Свеча, зубочистка, 2 стакана, бумага, спички.

Описание проведения опыта. Свече придаем симметричную форму, с обеих сторон освобождаем фитиль. Воткните зубочистку  в свечу посередине.

Это будет ось нашего двигателя. Концы иглы  должны выступать из цилиндрических боков свечи примерно на 1−2 см с каждой стороны. Теперь аккуратно,  уравновешивая нашу конструкцию, устанавливаем ее на края двух стаканов. Поджигаем фитили с обеих сторон. Вначале свеча будет просто гореть, но через некоторое время начнет медленно раскачиваться из стороны в сторону, причем амплитуда будет со временем увеличиваться. (Приложение

5).

Объяснение опыта. Парафиновый  мотор — это изначально равновесная система, которая раскачивает сама себя, типичный пример автоколебаний.

Изначально векторная сумма сил и моментов сил, действующих на систему, равна нулю. Когда с одного из концов падает первая капля парафина, его масса уменьшается; соответственно, вес (P₁) также становится меньше, чем вес противоположного конца (P₂), — это приводит к движению тяжелого конца вниз под действием силы тяжести. Колебания системы, которые в обычных условиях затухли бы, в данном случае поддерживаются за счет периодического изменения масс концов свечи. Постепенно колебания свечи будут увеличиваться всё больше и больше, т.к. пламя разгорается все сильней и сильней и парафин плавится быстрее. [4] 

ОПЫТ № 6.  «Резка дерева бумажным диском».

Необходимые для опыта  материалы. Болгарка или шлифовальный станок, спички, бумага А4, картон, ножницы, карандаш. 

Описание проведения опыта. Снимаем точильный диск с болгарки. Положив на лист бумаги, обводим контуры диска. Вырезаем с помощью ножниц бумажный диск. Закрепляем его на болгарке с помощью прижимной гайки. Осторожно включаем болгарку. Подносим спичку и распиливаем. Можно попробовать распилить сам карандаш. (Приложение 6).

Объяснение опыта. Рассмотрим неинерциальную  вращающуюся систему отсчета. В этой системе отсчета бумажный диск натягивает центробежные силы инерции, обеспечивая его устойчивость. [5]   

 

ОПЫТ № 7. «Магнитная пушка».

Необходимые для опыта  материалы. Четыре круглых неодимовых магнита диаметром 1 см, четыре металлических шарика диаметром 1 см, узкий скотч, маленькие игрушечные человечки из детского конструктора «LEGO», направляющая рейка. 

Описание проведения опыта. Закрепляем на рейке с помощью скотча четыре соединенных между собой неодимовых магнита. Справа от магнитов располагаем  три металлических шарика. Четвертый шарик подносим к левому краю рейки и отпускаем. После того как он притянется к магнитам, произойдет выстрел крайнего правого шарика и создастся впечатление, что мы стреляем из пушки. (Приложение 7).

Объяснение опыта. Рейка играет роль ствола пушки, три шарика – роль заряда, а один шарик – роль пороха.  Попав в поле притяжения магнита, металлический шарик начинает потихоньку притягиваться. Сила притяжения магнита увеличивается по мере приближения металлического шарика, и он незаметно разгоняется.   То есть магнит, притягивая шарик, превращает его потенциальную энергию в кинетическую и упруго передает энергию другому шарику. Происходит выстрел. …[6]   

ОПЫТ № 8. «Электродвигатель».

Необходимые для опыта  материалы. Батарейка АА, тонкогубцы, круглый неодимовый магнит, медная проволока. 

Описание проведения опыта. Ставим батарейку минусом на магнит. Делаем из медной проволоки фигуры в форме сердца, спирали, рамки и т.д., концы проволоки не должны соединятся. Главное чтобы проволочная конструкция находилась в равновесии. Делаем тонкогубцами или шилом углубление в батарейке на плюсе (т.е. в точке опоры нашей конструкции). «Одеваем»  конструкцию из  проволоки  на батарейку. Главное чтобы верх конструкции был в углублении батарейки, а низ касался магнита. (Приложение

8).

Объяснение опыта. 

Батарейка служит источником питания, увесистым статором и опорой для ротора.

Магнит — хорошо проводит электрический ток. Он является в нашем случае и источником  постоянного магнитного поля, и крепежным элементом, и щеточно-коллекторным узлом. 

Проволочная рамка — это отличный ротор со встроенными щетками. 

За счет источника электричества (батарейки) заряженные частицы в проводнике (проволоке) упорядоченно движутся. На проводник электрического тока, находящийся в магнитном поле постоянного магнита, действует сила Ампера, заставляющая его перемещаться. Когда направление силы тока перпендикулярно направлению силовых линий магнитного поля, частицы двигаются по окружности. 

Опыт позволяет наблюдать и побочный эффект, свойственный всем электродвигателям, — выделение тепла: достаточно дать моторчику поработать несколько минут, и батарейка станет горячей. [7]    

ОПЫТ № 9. «Магнитный парашют». 

Необходимые для опыта  материалы. Неодимовый  цилиндрический магнит, обычная металлическая труба из немагнитного материала, но проводящего, например медь или алюминий. Внутренний диаметр трубы должен быть чуть больше (скажем, в полтора-два раза), чем внешний диаметр магнита. 

Описание проведения опыта.  Попробуйте просто уронить магнит на пол — вне трубы. Магнит сразу упадет на пол. Теперь поднимите магнит с пола и бросьте его внутрь ориентированной вертикально трубы.  Заглядываем в трубу через верхний торец и смотрим, как магнит  очень медленно падает. (Приложение 9).

Объяснение опыта. Причиной тому неразрывная связь магнетизма и электричества. Движение магнита порождает изменение магнитного поля, которое, в свою очередь, наводит в трубе циркулирующие круговые токи.

А эти токи порождают магнитные поля, которые взаимодействуют с полем магнита, замедляя его падение. Над падающим магнитом магнитный поток уменьшается. Направление тока при этом таково, что магнитное поле этого тока притягивает магнит сверху, затормаживая падение. Под падающим магнитом магнитный поток нарастает. Направление тока при этом таково, что магнитное поле этого тока отталкивает магнит снизу, тоже затормаживая падение. [8]   

ОПЫТ № 10.  «Свеча в воде».

Необходимые для опыта  материалы. Свеча, стеклянный прозрачный кувшин, вода, плоское стекло (50×50 см).

Описание проведения опыта. Поджигаем свечу. Свеча находится в стеклянном кувшине. Наливаем в кувшин воду. Свеча не гаснет. (Приложение

10).

Объяснение опыта. Между большим плоским стеклом располагаем с одной стороны свечу, а с другой - кувшин. Смотрим со стороны свечи через зеркало на кувшин. Расстояние между кувшином и свечей должны быть одинаковыми, чтобы добиться эффекта горения свечи в кувшине. В плоском стекле мнимое изображение предмета (свечи) находится на таком же расстоянии от стекла, на каком находится предмет, а так же размеры изображения равны размерам предмета. Таким образом, мы добиваемся иллюзии горения свечи в воде. [9]   

ОПЫТ № 11. «Путешествие воды».

Необходимые для опыта  материалы. 5 стеклянных стаканов, вода, краски, 4 бумажных салфетки.

Описание проведения опыта. Возьмем  пять стаканов.  Три  из них заполняем водой и окрашиваем в желтый, синий и красный цвет, а два – оставляем пустыми. Один конец свернутой салфетки  опускаем в стакан с окрашенной  водой, а второй конец опускаем в пустой стакан. Соединяем таким образом все пять стаканов. Как только салфетки полностью пропитаются,  пустые стаканы начнут медленно  заполняться окрашенной водой с соседних стаканов,  и цвета в них будут смешиваться, давая промежуточный цвет.  Все это будет происходить до тех пор, пока уровни воды в пяти стаканах не сравняются. (Приложение 11).

Объяснение опыта. Плотность воды во всех стаканах одинаковая. Здесь используется принцип сообщающихся сосудов и капиллярного эффекта. Вода по капиллярным каналам в салфетке, с помощью  сил поверхностного натяжения, поднимаясь вверх, пропитывает всю салфетку. Пустые стаканы заполняются водой  в результате того что в сосудах разные давления  уровней жидкости. При выравнивании давления уровни в стаканах становятся  одинаковыми,  и вода перестает перетекать. В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

 

              

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Занимательные опыты вызвали у меня восторг, изумление, познавательный интерес и побудили к творческой деятельности. 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.

Я научилась проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперимент. Углубила и расширила свой  кругозор, совершенствовала свои знания и умения. 

Имела возможность снять на видео свои опыты, смонтировать фильм с помощью программы «Киностудия  Windows Live Movie Marker» и выложить его в интернет на сайт   https://www.youtube.com . Адрес для просмотра видео:

http://www.youtube.com/watch?v=IjXnKBVXDTc&spfreload=10  (Приложение 12).

Принимала участие во внеклассных мероприятиях, которые проводились в нашей школе на неделе физики.

Я считаю, что данная работа выполнена, не зря и будет интересна для изучения другими учащимся.

Мне  хочется чаще проводить подобные работы с экспериментальной частью. Опыт не только учит: он увлекает, заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек, заинтересованный в конечном результате, добивается успеха.

 

 

   

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Таничева Александра. Стихотворение о физике.  http://ja-pozdravljaju.ru/prazdniki/704-stikhi-pro-shkolnye-predmety.html

2.     Электронная библиотека. Наука и техника. Научные развлечения.

Мыльные пузыри на морозе. Дата публикации: 17 февраля 2000 года. http://n-t.ru/tp/nr/mp.htm

3.     Денис Мохов. Автор книги «Простая наука». http://simplescience.ru/video/balloon_and_candle_experiments_with_heat_con ductivity/

4.     Статья «А вместо сердца – парафиновый мотор» опубликована в журнале «Популярная механика» №148, февраль 2015. Сделай сам.

http://www.popmech.ru/diy/55406-a-vmesto-serdtsa-parafinovyy-motor/#full 

5.     НИЯУ        МИФИ.      Механика. Бумажная   пила. http://www.youtube.com/watch?v=FBky553KDuE

6.     Игорь Белецкий. Занимательная физика. магниты. Магнитная пушка.  http://www.youtube.com/watch?v=U7vUcfMmgAA

7.     Статья «Спорим, она вертится?» опубликована в журнале «Популярная механика». №132.  Октябрь 2013. Сделай сам.  http://www.popmech.ru/diy/14761-sporim-ona-vertitsya/

8.     Статья «Магнитный парашют» опубликована в журнале «Популярная механика». №131. Сентябрь 2013. http://www.popmech.ru/diy/14582-magnitnyy-parashyut/#full

9.     Единая       коллекция образовательных ресурсов.          http://schoolcollection.edu.ru/catalog/rubr/8f5d7210-86a6-11da-a72b-

0800200c9a66/21944/

    

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Полученные фотографии при проведении опыта  «Мыльные пузыри при (-

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Полученные фотографии при проведении опыта  «Огнеупорный

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.

 

Полученные фотографии при проведении опыта  «Огнеупорный

шарик».

  

ПРИЛОЖЕНИЕ 4.

 

Полученные фотографии при проведении опыта  «Возгорание потухшей

свечи».

 

 

Фото 6

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5.

Полученные фотографии при проведении опыта  «Парафиновый

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 6.

Полученные фотографии при проведении опыта  «Резка дерева

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 7.

 

Полученные фотографии при проведении опыта  «Магнитная пушка».

  

ПРИЛОЖЕНИЕ 8.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 9.

 

Полученные фотографии при проведении опыта  «Возгорание потухшей

свечи».

  

ПРИЛОЖЕНИЕ 10.

 

Полученные фотографии при проведении опыта    «Свеча в воде».

  

ПРИЛОЖЕНИЕ 11.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 12.

 

Фотография страницы интернет  сайта   https://www.youtube.com

 

Имела возможность снять на видео свои опыты, смонтировать фильм с помощью программы «Киностудия  Windows Live Movie Marker» и выложить его в интернет на сайт   https://www.youtube.com «Одиннадцать занимательных опытов по физике», для того чтобы привлечь  интерес к физической науке.

Адрес для просмотра видео:

http://www.youtube.com/watch?v=IjXnKBVXDTc&spfreload=10