Сотні тисяч фізичних дослідів були поставлені за тисячолітню історію науки. Складно відібрати кілька «най-най». Серед фізиків США та Західної Європибуло проведено опитування. Дослідники Роберт Кріз і Стоні Бук просили їх назвати найкрасивіші за всю історію фізичні експерименти. Про досліди, що увійшли до першої десятки за підсумками опитування Криза та Бука, розповів науковець Лабораторії нейтринної астрофізики високих енергій, кандидат фізико-математичних наук Ігор Сокальський.
1. Експеримент Ератосфена Кіренського
Один із найдавніших відомих фізичних експериментів, у результаті якого було виміряно радіус Землі, було проведено у III столітті до нашої ери бібліотекарем знаменитої Олександрійської бібліотеки Ерастофеном Кіренським. Схема експерименту проста. Опівдні, у день літнього сонцестояння, у місті Сієні (нині Асуан) Сонце перебувало у зеніті і предмети не відкидали тіні. Того ж дня і в той же час у місті Олександрії, яке знаходилося за 800 кілометрів від Сієна, Сонце відхилялося від зеніту приблизно на 7°. Це становить близько 1/50 повного кола (360°), звідки виходить, що коло Землі дорівнює 40 000 кілометрів, а радіус 6300 кілометрів. Майже неймовірним видається те, що виміряний настільки простим методомрадіус Землі виявився всього на 5% менше значення, отриманого найточнішими сучасними методами, повідомляє сайт «Хімія та життя».
2. Експеримент Галілео Галілея
У XVII столітті панувала думка Аристотеля, який вчив, що швидкість падіння тіла залежить від його маси. Чим важче тіло, тим швидше воно падає. Спостереження, які кожен з нас може зробити в повсякденному житті, здавалося б, це підтверджують. Спробуйте одночасно випустити з рук легкузубочистку та важкий камінь. Камінь швидше торкнеться землі. Подібні спостереження привели Арістотеля до висновку про фундаментальну властивість сили, з якою Земля притягує інші тіла. Насправді на швидкість падіння впливає як сила тяжіння, а й сила опору повітря. Співвідношення цих сил для легких предметів і для важких по-різному, що і призводить до ефекту, що спостерігається.
Італієць Галілео Галілей засумнівався у правильності висновків Аристотеля та знайшов спосіб їх перевірити. Для цього він скидав з Пізанської вежі в той самий момент гарматне ядро і значно легшу мушкетну кулю. Обидва тіла мали приблизно однакову обтічний форму, тому і для ядра, і для кулі сили опору повітря були зневажливо малі в порівнянні з силами тяжіння. Галілей з'ясував, що обидва предмети досягають землі в той самий момент, тобто швидкість їх падіння однакова.
Результати, отримані Галілеєм, є наслідком закону всесвітнього тяжінняі закону, відповідно до якого прискорення, яке зазнає тіло, прямо пропорційне силі, що діє на нього, і обернено пропорційно масі.
3. Інший експеримент Галілео Галілея
Галілей заміряв відстань, яку кулі, що котилися по похилій дошці, долали за рівні проміжки часу, виміряний автором досвіду з водяного годинника. Вчений з'ясував, що якщо час збільшити вдвічі, то кулі прокотяться вчетверо далі. Ця квадратична залежність означала, що кулі під дією сили тяжіння рухаються прискорено, що суперечило прийнятому на віру протягом 2000 років твердженню Аристотеля про те, що тіла, на які діє сила, рухаються з постійною швидкістю, тоді як сила не прикладена до тіла, то воно спочиває. Результати цього експерименту Галілея, як і результати його експерименту з Пізанською вежею, надалі послужили основою формулювання законів класичної механіки.
4. Експеримент Генрі Кавендіша
Після того, як Ісаак Ньютон сформулював закон всесвітнього тяжіння: сила тяжіння між двома тілами з масами Міт, віддалених один від одного на відстань r, дорівнює F=γ (mM/r2), залишалося визначити значення гравітаційної постійної γ - Для цього потрібно було виміряти силу тяжіння між двома тілами з відомими масами. Зробити це не так просто, тому що сила тяжіння дуже мала. Ми відчуваємо силу тяжіння Землі. Але відчути тяжіння навіть дуже великої поблизу гори неможливо, оскільки воно дуже слабке.
Потрібен був дуже тонкий та чутливий метод. Його вигадав і застосував у 1798 році співвітчизник Ньютона Генрі Кавендіш. Він використовував крутильні ваги – коромисло з двома кульками, підвішене на дуже тонкому шнурку. Кавендіш вимірював усунення коромисла (поворот) при наближенні до куль ваг інших куль більшої маси. Для збільшення чутливості зміщення визначалося за світловими зайчиками, відбитими від дзеркал, закріплених на кулях коромисла. Внаслідок цього експерименту Кавендішу вдалося досить точно визначити значення гравітаційної константи і вперше обчислити масу Землі.
5. Експеримент Жана Бернара Фуко
Французький фізик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 експериментально довів обертання Землі навколо своєї осі за допомогою 67-метрового маятника, підвішеного до вершини купола паризького Пантеону. Площина гойдання маятника зберігає постійне становище стосовно зірок. Спостерігач, що знаходиться на Землі і обертається разом з нею, бачить, що площина обертання повільно повертається у бік, протилежний до напрямку обертання Землі.
6. Експеримент Ісаака Ньютона
У 1672 році Ісаак Ньютон зробив простий експеримент, який описаний у всіх шкільних підручниках. Зачинивши віконниці, він проробив у них невеликий отвір, крізь який проходив сонячний промінь. На шляху променя була поставлена призма, а за призмою – екран. На екрані Ньютон спостерігав веселку: білий сонячний промінь, пройшовши через призму, перетворився на кілька кольорових променів - від фіолетового до червоного. Це називається дисперсією світла.
Сер Ісаак був не першим, хто спостерігав це явище. Вже на початку нашої ери було відомо, що великі монокристали природного походження мають властивість розкладати світло на кольори. Перші дослідження дисперсії світла у дослідах зі скляною трикутною призмою ще до Ньютона виконали англієць Харіот та чеський дослідник природи Марці.
Однак до Ньютона подібні спостереження не піддавалися серйозному аналізу, а висновки, що робилися на їх основі, не перевірялися ще раз додатковими експериментами. І Харіот, і Марці залишалися послідовниками Арістотеля, який стверджував, що відмінність у кольорі визначається різницею у кількості темряви, що «примішується» до білого світу. Фіолетовий колір, за Аристотелем, виникає при найбільшому додаванні темряви до світла, а червоний - при найменшому. Ньютон же проробив додаткові досліди зі схрещеними призмами, коли світло, пропущене через одну призму, потім проходить через іншу. На підставі сукупності виконаних дослідів він зробив висновок про те, що «ніякого кольору не виникає з білизни та чорноти, змішаних разом, крім проміжних темних
кількість світла не змінює вигляду кольору». Він показав, що біле світло слід розглядати як складове. Основними є кольори від фіолетового до червоного.
Цей експеримент Ньютона служить чудовим прикладом того, як різні люди, спостерігаючи те саме явище, інтерпретують його по-різному і тільки ті, хто ставить під сумнів свою інтерпретацію і ставить додаткові досліди, приходять до правильних висновків.
7. Експеримент Томаса Юнга
На початок ХІХ століття переважали ставлення до корпускулярної природі світла. Світло вважали що складається з окремих частинок - корпускул. Хоча явища дифракції та інтерференції світла спостерігав ще Ньютон («кільця Ньютона»), загальноприйнята думка залишалася корпускулярною.
Розглядаючи хвилі лежить на поверхні води від двох кинутих каменів, можна побачити, як, накладаючись друг на друга, хвилі можуть интерферировать, тобто взаємогасити чи взаємопосилювати друг друга. Грунтуючись на цьому, англійський фізик і лікар Томас Юнг проробив у 1801 році досліди з променем світла, який проходив через два отвори в непрозорому екрані, утворюючи, таким чином, два незалежні джерела світла, аналогічні двом кинутим у воду каменям. В результаті він спостерігав інтерференційну картину, що складається з темних і білих смуг, що чергуються, яка не могла б утворитися, якби світло складалося з корпускул. Темні смуги відповідали зонам, де світлові хвилі від двох щілин гасять одна одну. Світлі смуги виникали там, де світлові хвилі зміцнювалися. Таким чином було доведено хвильову природу світла.
8. Експеримент Клауса Йонссона
Німецький фізик Клаус Йонссон провів у 1961 році експеримент, подібний до експерименту Томаса Юнга з інтерференції світла. Різниця полягала в тому, що замість променів світла Йонссон використав пучки електронів. Він отримав інтерференційну картину, аналогічну до тієї, що Юнг спостерігав для світлових хвиль. Це підтвердило правильність положень квантової механікипро змішану корпускулярно-хвильову природу елементарних частинок.
9. Експеримент Роберта Міллікена
Уявлення про те, що електричний зарядбудь-якого тіла дискретний (тобто складається з більшого або меншого набору елементарних зарядів, які вже не схильні до дроблення), виникло ще в початку XIXстоліття та підтримувалося такими відомими фізиками, як М.Фарадей та Г.Гельмгольц. У теорію було запроваджено термін «електрон», що позначав якусь частинку - носій елементарного електричного заряду. Цей термін, однак, був у той час суто формальним, оскільки ні сама частка, ні пов'язаний з нею елементарний електричний заряд не було виявлено експериментально. У 1895 році К.Рентген під час експериментів з розрядною трубкою виявив, що її анод під дією променів, що летять з катода, здатний випромінювати свої, Х-промені, або промені Рентгена. У тому року французький фізик Ж.Перрен експериментально довів, що катодні промені - це потік негативно заряджених частинок. Але, незважаючи на колосальний експериментальний матеріал, електрон залишався гіпотетичною частинкою, оскільки не було жодного досвіду, в якому брали б участь окремі електрони.
Американський фізик Роберт Міллікен розробив метод, який став класичним прикладом витонченого фізичного експерименту. Мілікену вдалося ізолювати у просторі кілька заряджених крапельок води між пластинами конденсатора. Висвітлюючи рентгенівськими променями, можна було трохи іонізувати повітря між пластинами і змінювати заряд крапель. При включеному полі між пластинами крапелька повільно рухалася вгору під впливом електричного тяжіння. При вимкненому полі вона опускалася під впливом гравітації. Включаючи та вимикаючи поле, можна було вивчати кожну з виважених між пластинами крапель протягом 45 секунд, після чого вони випаровувалися. До 1909 вдалося визначити, що заряд будь-якої крапельки завжди був цілим кратним фундаментальної величині е (заряд електрона). Це було переконливим доказомтого, що електрони являли собою частинки з однаковими зарядом та масою. Замінивши крапельки води крапельками олії, Міллікен одержав можливість збільшити тривалість спостережень до 4,5 години й у 1913 року, виключивши одне одним можливі джерела похибок, опублікував перше виміряне значення заряду електрона: е = (4,774 ± 0,009)х 10-10 .
10. Експеримент Ернста Резерфорда
На початку XX століття стало зрозуміло, що атоми складаються з негативно заряджених електронів та якогось позитивного заряду, завдяки якому атом залишається загалом нейтральним. Однак припущень про те, як виглядає ця «позитивно-негативна» система, було надто багато, тоді як експериментальних даних, які б дозволили зробити вибір на користь тієї чи іншої моделі, явно бракувало. Більшість фізиків прийняли модель Дж. Дж. Томсона: атом як рівномірно заряджену позитивну кулю діаметром приблизно 108 см з плаваючими всередині негативними електронами.
В 1909 Ернст Резерфорд (йому допомагали Ганс Гейгер і Ернст Марсден) поставив експеримент, щоб зрозуміти дійсну структуру атома. У цьому експерименті важкі позитивно заряджені а-частки, що рухаються зі швидкістю 20 км/с, проходили через тонку золоту фольгу і розсіювалися на атомах золота, відхиляючись від початкового руху. Щоб визначити ступінь відхилення, Гейгер і Марсден повинні були за допомогою мікроскопа спостерігати спалахи на пластині сцинтилятора, що виникали там, де пластину потрапляла а-частка. За два роки було пораховано близько мільйона спалахів і доведено, що приблизно одна частка на 8000 у результаті розсіювання змінює напрямок руху більш ніж на 90° (тобто повертає назад). Такого ніяк не могло відбуватися в «пухкому» атомі Томсона. Результати однозначно свідчили на користь так званої планетарної моделі атома - масивне крихітне ядро розмірами приблизно 10-13 см та електрони, що обертаються навколо цього ядра на відстані близько 10-8 см.
Сучасні фізичні експерименти значно складніші за експерименти минулого. В одних прилади розміщують на площах десятки тисяч квадратних кілометрів, в інших заповнюють об'єм порядку кубічного кілометра. А треті скоро будуть проводити на інших планетах.
Цікаві досліди.
Позакласний західдля середніх класів
Позакласний захід із фізики для середніх класів «Цікаві досліди»
Цілі заходу:Розвивати пізнавальний інтерес, інтерес до фізики;
- розвивати грамотну монологічну мову з використанням фізичних термінів, розвивати увагу, спостережливість, уміння застосовувати знання у новій ситуації;
- привчати дітей до доброзичливого спілкування.
Вчитель: Сьогодні ми Вам покажемо цікаві досліди. Уважно дивіться та спробуйте їх пояснити. Ті, хто найбільше відзначилися в поясненні, отримають призи – хороші та відмінні оцінки з фізики.
(учні 9 класу показують досліди, а учні 7-8 класів пояснюють)
Досвід 1 «Не замочивши рук»
Обладнання: тарілка або блюдце, монета, склянка, папір, сірники.
Проведення: Покладемо на дно тарілки або блюдця монету і наллємо трохи води. Як дістати монету, не замочивши навіть кінчиків пальців?
Рішення: Запалити папір, внести на деякий час у склянку. Нагріту склянку перевернути вгору дном і поставити на блюдце поруч із монетою.
Оскільки повітря в склянці нагрілося, його тиск збільшиться, і частина повітря вийде. Повітря, що залишилося, через деякий час охолоне, тиск зменшиться. Під дією атмосферного тискувода увійде до склянки, звільняючи монету.
Досвід 2 «Підйом тарілки з милом»
Обладнання: тарілка, шмат господарського мила.
Проведення: Налити в тарілку води та одразу злити. Поверхня тарілки буде вологою. Потім шматок мила, сильно притискаючи до тарілки, повернути кілька разів і підняти нагору. При цьому з милом підніметься тарілка. Чому?
Пояснення: Підйом тарілки з милом пояснюється тяжінням молекул тарілки та мила.
Досвід 3 «Чарівна вода»
Обладнання: склянка з водою, аркуш щільного паперу.
Проведення Цей досвід називається «Чарівна вода». Наповнимо до країв склянку з водою і прикриємо листом паперу. Перевернемо склянку. Чому вода не виливається з|із| перевернутої склянки?
Пояснення: Вода утримується атмосферним тиском, тобто атмосферний тиск більший за тиск, що виробляється водою.
Зауваження: Досвід краще виходить із товстостінною судиною.
При перевертанні склянки аркуш паперу слід дотримувати рукою.
Досвід 4 «Папір, що нервується»
Обладнання: два штативи з муфтами та лапками, два паперові кільця, рейка, метр.
Проведення: Паперові кільця підвісимо на штативах на одному рівні. На них покладемо рейку. При різкому ударі метром або металевим стрижнем посередині рейки вона ламається, а кільця залишаються цілими. Чому?
Пояснення: Час взаємодії дуже мало. Тому рейка не встигає передати отриманий імпульс паперовим кільцям.
Ширина кілець – 3 – см. Рейка довжиною 1 метр, шириною 15-20 см і товщиною 0,5 см.
Досвід 5 «Важка газета»
Обладнання: рейка завдовжки 50-70 см, газета, метр.
Проведення: Покладемо на стіл рейку, повністю розгорнуту газету. Якщо повільно чинити тиск на кінець лінійки, що звисає, то він опускається, а протилежний піднімається разом з газетою. Якщо ж різко вдарити по кінці рейки метром або молотком, то вона ламається, причому протилежний кінець із газетою навіть не піднімається. Як це пояснити?
Пояснення: Зверху на газету тиск атмосферне повітря. При повільному натисканні на кінець лінійки повітря проникає під газету та частково врівноважує тиск на неї. При різкому ударі повітря внаслідок інерції не встигає миттєво проникнути під газету. Тиск повітря на газету зверху виявляється більшим, ніж унизу, і рейка ламається.
Рейку потрібно класти так, щоб її кінець 10 см звисав. Газета повинна щільно прилягати до рейки та столу.
Досвід 6
Обладнання: штатив з двома муфтами та лапками, два демонстраційні динамометри.
Проведення: Зміцнимо на штативі два динамометри - прилади для вимірювання сили. Чому їх свідчення однакові? Що це означає?
Пояснення: тіла діють один на одного з силами, рівними за модулем і протилежними у напрямку. (Третій закон Ньютона).
Досвід 7
Обладнання: два однакових за розміром та масою аркуша паперу (один з них зім'ятий).
Одночасно відпустимо обидва аркуші з однієї і тієї ж висоти. Чому згаяний аркуш паперу падає швидше?
Пояснення: зім'ятий аркуш паперу падає швидше, оскільки на нього діє менша сила опору повітря.
А от у вакуумі вони б падали одночасно.
Досвід 8 « Як швидко згасне свічка»
Устаткування: скляна посудина з водою, стеаринова свічка, цвяхи, сірники.
Проведення: Засвітимо свічку і опустимо в посудину з водою. Як швидко згасне свічка?
Пояснення: Здається, що полум'я заллється водою, як тільки згорить відрізок свічки над водою, і свічка згасне.
Але, згоряючи, свічка зменшується у вазі і під впливом архімедової сили спливає.
До кінця свічки прикріпити знизу невеликий вантаж (цвях) так, щоб вона плавала у воді.
Досвід 9 «Незгоряний папір»
Устаткування: металевий стрижень, смужка паперу, сірники, свічка (спиртування)
Стрижень щільно обгорнемо смужкою паперу і внесемо в полум'я свічки або спиртування. Чому папір не горить?
Пояснення: Залізо, володіючи гарною теплопровідністю, відводить тепло від паперу, тому він не спалахує.
Досвід 10 «Незгорана хустка»
Обладнання: штатив з муфтою та лапкою, спирт, носовичок, сірники.
Проведення: Затиснути в лапці штатива носову хустку (попередньо змочену водою і віджату), облити її спиртом і підпалити. Незважаючи на полум'я, що охоплює хустку, він не згорить. Чому?
Пояснення: Теплота, що виділилася при горінні спирту, повністю пішла на випаровування води, тому вона не може запалити тканину.
Досвід 11 «Негорюча нитка»
Обладнання: штатив з муфтою та лапкою, пір'їнка, звичайна нитка та нитка вимочена у насиченому розчині кухонної солі.
Проведення: На нитки підвісимо пір'їнку та підпалимо її. Нитка згоряє, а пір'їнка падає. А тепер підвісимо пір'їнку на чарівній нитці та підпалимо її. Як бачите, чарівна нитка згоряє, але пір'їнка залишається висіти. Поясніть секрет чарівної нитки.
Пояснення: Чарівна ниткабула вимочена у розчині кухонної солі. Коли нитка згоріла, пір'їнка тримається на сплавлених кристалах кухонної солі.
Зауваження: Нитка має бути вимочена 3-4 рази у насиченому розчині солі.
Досвід 12 «Вода кипить у паперовій каструлі»
Обладнання: штатив з муфтою та лапкою, паперова каструля на нитках, спиртовка, сірники.
Проведення: Підвісимо паперову каструлю на штативі.
Чи можна закип'ятити воду у цій каструлі?
Пояснення: Вся теплота, що виділяється під час горіння, йде на нагрівання води. Крім того, температура паперової каструлі не досягає температури займання.
Цікаві питання.
Вчитель: Поки закипить вода, можна запропонувати залу питання:
Що росте вниз вершиною? (бурулька)
У воді купався, а сухий залишився. (Гусь, качка)
Чому водоплавні птахи не намокають у воді? (Поверхня пір'я у них покрита тонким шаромжиру, а вода не змочує жирну поверхню.)
З землі і дитина підніме, а через паркан і силач не перекине. (Пушинка)
Вдень вікно розбите, на ніч вставлене. (Порубки)
Підбиваються підсумки дослідів.
Виставлення оцінок.
2015 рік -
Більшість людей, згадуючи свої шкільні роки, упевнені, що фізика – це дуже нудний предмет. Курс включає безліч завдань та формул, які нікому в подальшому житті не знадобляться. З одного боку, ці твердження є правдивими, але, як і будь-який предмет, фізика має й інший бік медалі. Тільки її не кожен відкриває собі.
Дуже багато залежить від вчителя
Можливо, в цьому винна наша система освіти, а може, вся справа в учителі, який думає тільки про те, що треба відчитати затверджений матеріал, і не прагне зацікавити своїх учнів. Найчастіше винен саме він. Однак якщо дітям пощастить, і урок у них вестиме викладач, який сам любить свій предмет, то він зможе не лише зацікавити учнів, а й допоможе їм відкрити для себе щось нове. Що призведе до того, що діти почнуть із задоволенням відвідувати такі заняття. Звичайно, формули є невід'ємною частиною цього навчального предмета, від цього нікуди не подітися. Але є й позитивні моменти. Особливий інтерес у школярів викликають досліди. Ось про це ми й поговоримо детальніше. Ми розглянемо деякі цікаві досліди з фізики, які ви зможете провести разом зі своєю дитиною. Це має бути цікавим не тільки йому, але й вам. Цілком імовірно, що за допомогою таких занять ви прищепіте своєму чаду непідробний інтерес до навчання, а улюбленим предметом для нього стане "нудна" фізика. проводити зовсім нескладно, для цього потрібно зовсім небагато атрибутів, головне щоб було бажання. І, можливо, тоді ви зможете замінити дитині шкільного вчителя.
Розглянемо деякі цікаві досліди з фізики для маленьких, адже треба починати з малого.
Паперова рибка
Щоб провести цей експеримент, нам необхідно вирізати з щільного паперу (можна картону) маленьку рибку, довжина якої повинна становити 30-50 мм. Робимо всередині круглий отвір діаметром приблизно 10-15 мм. Далі з боку хвоста прорізаємо тонкий канал (ширина 3-4 мм) до круглого отвору. Після чого наливаємо воду в таз і акуратно поміщаємо туди нашу рибку таким чином, щоб одна площина лежала на воді, а друга залишалася сухою. Тепер необхідно в круглий отвір капнути олії (можна скористатися масляною від швейної машинкичи велосипеда). Олія, прагнучи розлитися по поверхні води, потече по прорізаному каналу, а рибка під дією масла, що витікає назад, попливе вперед.
Слон та Моська
Продовжимо проводити цікаві досліди з фізики зі своєю дитиною. Пропонуємо вам познайомити малюка з поняттям важеля та з тим, як він допомагає полегшувати роботу людини. Наприклад, розкажіть, що за допомогою нього легко можна підняти важку шафу або диван. А для наочності показати елементарний досвід із фізики із застосуванням важеля. Для цього нам знадобляться лінійка, олівець і пара маленьких іграшок, але обов'язково різної ваги (ось чому ми назвали цей досвід «Слон і Моська»). Кріпимо нашого Слона та Моську на різні кінці лінійки за допомогою пластиліну, або звичайної нитки (просто прив'язуємо іграшки). Тепер, якщо покласти лінійку середньою частиною на олівець, то перетягне, звичайно, слон, адже він важчий. А от якщо змістити олівець у бік слона, то Моська запросто переважить його. Ось у цьому і полягає принцип важеля. Лінійка (важіль) спирається на олівець – це місце є точкою опори. Далі дитині слід розповісти, що цей принцип використовується повсюдно, він закладений в основу роботи крана, гойдалки і навіть ножиць.
Домашній досвід з фізики з інерцією
Нам знадобляться банку з водою та господарська сітка. Ні для кого не буде секретом, що якщо відкриту банкуперевернути, вода виллється з неї. Давайте спробуєм? Звісно, для цього краще вийти надвір. Ставимо банку в сітку і починаємо плавно розгойдувати її, поступово нарощуючи амплітуду, і в результаті робимо повний оборот- один, другий, третій тощо. Вода не виливається. Цікаво? А тепер змусимо воду виливатися нагору. Для цього візьмемо бляшанкуі зробимо в денці отвір. Ставимо у сітку, наповнюємо водою і починаємо обертати. З отвору б'є струмінь. Коли банку в нижньому положенні, це не дивує нікого, а от коли вона злітає вгору, то й фонтан продовжує бити в тому ж напрямку, а з горловини – ані краплі. Ось так то. Усе це може пояснити принцип інерції. При обертанні банку прагне відлетіти прямо, а сітка не пускає її і змушує описувати кола. Вода також прагне летіти за інерцією, а в тому випадку, коли ми в денці зробили отвір, їй уже нічого не заважає вирватися і рухатися прямолінійно.
Коробок із сюрпризом
Тепер розглянемо досліди з фізики зі зміщенням. Потрібно покласти сірникову коробку на край столу і повільно рухати її. У той момент, коли він пройде свою середню позначку, станеться падіння. Тобто маса висунутої за край стільниці частини перевищить вагу, що залишилася, і коробок перекинеться. Тепер змістимо центр маси, наприклад, покладемо всередину (якомога ближче до краю) металеву гайку. Залишилося помістити коробок таким чином, щоб мала частина її залишалася на столі, а велика висіла в повітрі. Падіння не станеться. Суть цього експерименту полягає в тому, що вся маса знаходиться вище за точку опори. Цей принцип також використовується усюди. Саме завдяки йому у стійкому положенні знаходяться меблі, пам'ятники, транспорт та багато іншого. До речі, дитяча іграшка Ванька-встанька теж побудована на принципі усунення центру маси.
Отже, продовжимо розглядати цікаві досліди з фізики, але перейдемо до наступного етапу – для школярів шостих класів.
Водяна карусель
Нам будуть потрібні порожня консервна банка, молоток, цвях, мотузка. Пробиваємо за допомогою цвяха та молотка у бічній стінці біля самого дна отвір. Далі, не витягуючи цвях з дірки, відгинаємо його убік. Необхідно, щоб отвір вийшов косий. Повторюємо процедуру з другого боку банки - зробити потрібно так, щоб дірки вийшли один навпроти одного, проте цвяхи були загнуті в різні боки. У верхній частині судини пробиваємо ще два отвори, в них продаємо кінці каната або товстої нитки. Підвішуємо ємність та наповнюємо її водою. З нижніх отворів почнуть бити два косих фонтани, а банк почне обертатися в протилежний бік. На цьому принципі працюю космічні ракети – полум'я із сопел двигуна б'є в один бік, а ракета летить в інший.
Досліди з фізики - 7 клас
Проведемо експеримент із щільністю мас та дізнаємося, як можна змусити яйце плавати. Досліди з фізики з різними щільностями найкраще проводити на прикладі прісної та солоної води. Візьмемо банку, заповнену гарячою водою. Опустимо в неї яйце, і воно одразу втопиться. Далі насипаємо у воду кухонну сільта розмішуємо. Яйце починає спливати, причому чим більше солі, тим вище воно підніметься. Це тим, що солона вода має вищу щільність, ніж прісна. Так, усім відомо, що в Мертвому морі (його вода найсолоніша) практично неможливо потонути. Як бачите, досліди з фізики можуть суттєво збільшити кругозір вашої дитини.
та пластикова пляшка
Школярі сьомих класів починають вивчати атмосферний тиск і його вплив на навколишні предмети. Щоб розкрити цю тему глибше, краще провести відповідні досліди з фізики. Атмосферний тиск впливає на нас, хоч і залишається невидимим. Наведемо приклад з повітряною кулею. Кожен із нас може його надути. Потім ми помістимо його в пластикову пляшку, краю одягнемо на шийку і зафіксуємо. Таким чином, повітря зможе надходити тільки в кулю, а пляшка стане герметичною судиною. Тепер спробуємо надути кулю. У нас нічого не вийде, тому що атмосферний тиск у пляшці не дозволить нам цього зробити. Коли ми дме, куля починає витісняти повітря в посудині. А так як пляшка у нас герметична, то йому подітися нікуди, і він починає стискатися, тим стає набагато щільніше повітря в кулі. Відповідно, система вирівнюється, і кулю надути неможливо. Тепер зробимо отвір у денці і пробуємо надути кулю. У такому разі ніякого опору немає, повітря, що витісняється, залишає пляшку - атмосферний тиск вирівнюється.
Висновок
Як бачите, досліди з фізики зовсім не складні та досить цікаві. Спробуйте зацікавити свою дитину - і навчання для неї проходитиме зовсім по-іншому, вона почне із задоволенням відвідувати заняття, що зрештою позначиться і на її успішності.
З книги "Мої перші досліди."
Об'єм легень
Для досвіду потрібні:
дорослий помічник;
велика пластикова пляшка;
таз для прання;
вода;
пластмасовий шланг;
мірний стакан.
1. Скільки повітря вміщують твої легені? Щоб з'ясувати це, тобі знадобиться допомога дорослого. Наповни таз та пляшку водою. Попроси дорослого тримати пляшку вгору дном під водою.
2. Вставте в пляшку пластмасовий шланг.
3. Глибоко вдихни і подуй у шланг щосили. У пляшці з'являться бульбашки повітря, що піднімаються вгору. Затисніть шланг, як тільки повітря в легенях скінчиться.
4. Витягни шланг і попроси свого помічника, закривши шийку пляшки долонею, перевернути її в правильне положення. Щоб дізнатися, скільки газу ти видихнув, доливай воду в пляшку вимірювальною склянкою. Подивися, скільки води потрібно долити.
Виклич дощ
Для досвіду потрібні:
дорослий помічник;
холодильник;
електричний чайник;
вода;
металева ложка;
блюдце;
прихватка для гарячого.
1. Поклади металеву ложку в холодильник на півгодини.
2. Попроси дорослого допомогти тобі зробити експеримент з початку до кінця.
3. Закип'ятити повний чайник води. Підстав блюдце під носик чайника.
4. Прихваткою обережно піднеси ложку до пари, що піднімається з носика чайника. Потрапляючи на холодну ложку, пара конденсується і проливається дощем на блюдце.
Зроби гігрометр
Для досвіду потрібні:
2 однакові термометри;
вата;
круглі резинки;
порожня склянка з-під йогурту;
вода;
велика картонна коробкабез кришки;
спиця.
1. Проткни спицею дві дірки в стінці коробки на відстані 10 см один від одного.
2. Оберни два термометри однаковою кількістю вати і закріпи резинками.
3. Кожен термометр обв'яжи зверху гумкою і просмикни гумки в дірки нагорі коробки. Просунь у гумові петельки спицю, як показано на малюнку, щоб термометри висіли вільно.
4. Під один термометр підставь склянку з водою так, щоб вода змочувала вату (але не термометр).
5. Порівняй покази термометрів у різний часдіб. Чим більша різниця температур, тим менша вологість повітря.
Виклич хмару
Для досвіду потрібні:
прозора скляна пляшка;
гаряча вода;
кубик льоду;
темно-синій або чорний папір.
1. Обережно наповни пляшку гарячою водою.
2. Через 3 хвилини вили воду, залишивши трохи на самому дні.
3. Поклади зверху на шийку відкритої пляшки кубик льоду.
4. Постав за пляшкою лист темного паперу. Там, де гаряче повітря, що піднімається з дна, стикається з охолодженим повітрям біля шийки, утворюється біла хмаринка. Водяна пара, що міститься в повітрі, конденсується, утворюючи хмару найдрібніших водяних крапель.
Під тиском
Для досвіду потрібні:
прозора пластмасова пляшка;
велика миска або глибокий піднос;
вода;
монети;
смужка паперу;
олівець;
лінійка;
клейка стрічка.
1. Наповни миску та пляшку водою до половини.
2. Намалюй на смужці паперу шкалу і приклей її до пляшки клейкою стрічкою.
3. Поклади на дно миски дві або три невеликі стоси монет так, щоб на них можна було встановити шийку пляшки. Завдяки цьому шийка пляшки не впиратиметься в дно, і вода зможе вільно витікати з пляшки і затікати в неї.
4. Заткни шийку пляшки великим пальцем і обережно встанови пляшку на монети догори дном.
Твій водяний барометр дозволить тобі спостерігати за зміною атмосферного тиску. Коли тиск зростає, рівень води у пляшці підніматиметься. Коли тиск падає, рівень води знизиться.
Зроби повітряний барометр
Для досвіду потрібні:
банку із широким горлом;
повітряну кульку;
ножиці;
кругла гумка;
соломинка для пиття;
картон;
ручка;
лінійка;
клейка стрічка.
1. Розріж повітряну кульку і туго натягни на банку. Закріпи резинкою.
2. Загостри кінець соломинки. Другий кінець приклей до натягнутої кульки клейкою стрічкою.
3. Намалюй на картонній картці шкалу та постав картонку у кінця стрілки. Коли атмосферний тиск зростає, повітря в банці стискається. Коли він падає, повітря розширюється. Відповідно стрілка рухатиметься вздовж шкали.
Якщо тиск піднімається, погода буде гарною. Якщо падає – поганий.
З яких газів складається повітря
Для досвіду потрібні:
дорослий помічник;
скляна банка;
свічка;
вода;
монети;
велика скляна миска.
1. Попроси дорослого запалити свічку та капнути на дно миски парафіном, щоб закріпити свічку.
2. Обережно наповни миску водою.
3. Накрий свічку банкою. Під банку підклади стоси монет, щоб її краї були лише трохи нижче рівня води.
4. Коли весь кисень у банку вигорить, свічка згасне. Вода підніметься, зайнявши той обсяг, де раніше був кисень. Так можна побачити, що у повітрі близько 1/5 (20%) кисню.
Зроби батарейку
Для досвіду потрібні:
міцне паперовий рушник;
харчова фольга;
ножиці;
мідні монети;
сіль;
вода;
два ізольованих мідних дротів;
маленька лампочка.
1. Розчини у воді трохи солі.
2. Наріж паперовий рушник і фольгу на квадратики трохи більші за монети.
3. Намочи паперові квадратики у солоній воді.
4. Поклади один на одного чаркою: мідну монету, шматочок фольги, шматочок паперу, знову монету, і так далі кілька разів. Зверху стоси має бути папір, унизу - монета.
5. Зачищений кінець одного дроту підсунь під стопку, другий кінець приєднай до лампочки. Один кінець другого дроту поклади на стопку зверху, другий теж приєднай до лампочки. Що вийшло?
«сонячний» вентилятор
Для досвіду потрібні:
харчова фольга;
чорна фарба чи маркер;
ножиці;
клейка стрічка;
нитки;
велика чиста скляна банка з кришкою.
1. Виріж із фольги дві смужки розміром приблизно 2,5x10 см кожна. Одну сторону зафарбуй чорним маркером або фарбою. Зроби в смужках проріз і встав їх одну в іншу, загнувши кінці, як показано на малюнку.
2. За допомогою нитки та клейкої стрічки прикріпи сонячні панелі до кришки банки. Постав банку в сонячне місце. Чорна сторона смужок нагрівається сильніше, ніж блискуча. Через різницю температур виникне різниця в тиску повітря, і вентилятор почне обертатися.
Який колір неба?
Для досвіду потрібні:
скляний стакан;
вода;
чайна ложка;
борошно;
білий папір чи картон;
ліхтарик.
1. Розмішай половину чайної ложки борошна у склянці води.
2. Постав склянку на білий папір і посвіти на нього ліхтариком зверху. Вода здається світло-блакитною чи сірою.
3. Тепер постав папір за склянкою і посвіти на неї збоку. Вода здається блідо-оранжевою або жовтуватою.
Найдрібніші частинки повітря, як борошно у питній воді, змінюють колір світлових променів. Коли світло падає збоку (або коли сонце стоїть низько над горизонтом), блакитний колір розсіюється і очі бачать надлишок помаранчевих променів.
Зроби міні-мікроскоп
Для досвіду потрібні:
маленьке дзеркало;
пластилін;
скляний стакан;
алюмінієва фольга;
голка;
клейка стрічка;
крапля воли;
маленька квітка
1. У мікроскопі для заломлення променя світла використовують скляну лінзу. Цю роль може виконати крапля води. Встанови дзеркало під кутом на шматочку пластиліну та накрий склянкою.
2. Склади алюмінієву фольгу гармошкою, щоб вийшла багатошарова смужка. У центрі акуратно пророби маленьку дірочку голкою.
3. Вигни фольгу над склянкою, як показано на малюнку. Краї закріпи клейкою стрічкою. Кінцем пальця або голки краплі водою на дірочку.
4. Поклади маленька квіткаабо інший невеликий предмет на денце склянки під водяну лінзу. Саморобний мікроскоп може збільшити його майже 50 разів.
Виклич блискавку
Для досвіду потрібні:
металеве деко;
пластилін;
целофановий пакет;
металева вилка.
1. Великий шматок пластиліну притисніть до листа так, щоб вийшла ручка. Тепер не торкайся до самого листа - тільки до ручки.
2. Тримаючи лист за пластилінову ручку, три його круговими рухами об пакет. При цьому на деку накопичується статичний електричний заряд. Деко не повинно виходити за краї пакета.
3. Трохи підніми деко над пакетом (все ще тримаючись за пластилінову ручку) і піднеси до одного кута зубці вилки. Іскра проскочить від листа до виделки. Саме так блискавка проскакує від хмари до громовідводу.
