Без сумніву, все наше знання починається з дослідів.
(Кант Еммануїл. Німецький філософ р г)
Фізичні досліди в цікавій формі знайомлять учнів з різноманітними застосуваннями законів фізики. Досліди можна використовувати на уроках для залучення уваги учнів до досліджуваного явища, при повторенні і закріпленні навчального матеріалу, на фізичних вечорах. Цікаві досліди поглиблюють і розширюють знання учнів, сприяють розвитку логічного мислення, прищеплюють інтерес до предмету.
Роль експерименту в науці фізиці
Про те, що фізика наука молода
Сказати точно, тут не можна
І в давнину науку пізнаючи,
Прагнули осягати її завжди.
Мета навчання фізики конкретна,
Вміти на практиці все знання застосовувати.
І важливо пам'ятати - роль експерименту
Повинна на першому місці встояти.
Вміти планувати експеримент і виконувати.
Аналізувати і до життя долучати.
Будувати модель, гіпотезу висунути,
Нових вершин прагнути досягти
Закони фізики засновані на фактах, встановлених дослідним шляхом. Причому нерідко тлумачення одних і тих самих фактів змінюється в ході історичного розвитку фізики. Факти накопичуються в результаті спостережень. Але при цьому тільки ними обмежуватися не можна. Це тільки перший крок до пізнання. Далі йде експеримент, вироблення понять, що допускають якісні характеристики. Щоб із спостережень зробити загальні висновки, з'ясувати причини явищ, треба встановити кількісні залежності між величинами. Якщо така залежність виходить, то знайдений фізичний закон. Якщо знайдений фізичний закон, то немає необхідності ставити в кожному окремому випадку досвід, достатньо виконати відповідні обчислення. Вивчивши експериментально кількісні зв'язки між величинами, можна виявити закономірності. На основі цих закономірностей розвивається загальна теорія явищ.
Отже, без експерименту не може бути раціонального навчання фізиці. Вивчення фізики передбачає широке використання експерименту, обговорення особливостей його постановки і спостережуваних результатів.
Цікаві досліди з фізики
Опис дослідів проводилося з використанням наступного алгоритму:
Назва досвіду Необхідні для досвіду прилади та матеріали Етапи проведення досвіду Пояснення досвіду
Досвід № 1 Чотири поверхи
Прилади й матеріали: келих, папір, ножиці, вода, сіль, червоне вино, соняшникова олія, фарбований спирт.
Етапи проведення досвіду
Спробуємо налити в стакан чотири різних рідини так, щоб вони не змішалися і стояли одна над іншою в п'ять поверхів. Втім, нам зручніше буде взяти не склянка, а вузький, розширюється до верху келих.
Налити на дно келиха солоної підфарбованою води. Згорнути з паперу "Фунтик" і загнути його кінець під прямим кутом; кінчик його відрізати. Отвір в "Фунтик" має бути завбільшки з шпилькову головку. Налити в цей ріжок червоного вина; тонка цівка повинна витікати з нього горизонтально, розбиватися об стінки келиха і по ньому стікати на солону воду.
Коли шар червоного вина по висоті зрівняється з висотою шару підфарбованою води, припинити лити вино. З другого ріжка налий таким же чином в келих соняшникової олії. З третього ріжка налити шар фарбованого спирту.
Ось і вийшло у нас чотири поверхи рідин в одному келиху. Все різного кольору і різної щільності.
Рідини в бакалії розташувалися в наступному порядку: підфарбована вода, червоне вино, соняшникова олія, підфарбований спирт. Найважчі - внизу, найлегші - вгорі. Найбільша щільність у солоної води, найменша у підфарбованого спирту.
Досвід № 2 Дивовижний свічник
Прилади й матеріали. свічка, цвях, стакан, сірники, вода.
Етапи проведення досвіду
Чи не правда, дивовижний свічник - стакан води? А цей свічник зовсім не поганий.
Погіршити кінець свічки цвяхом. Розрахувати величину цвяха так, щоб свічка вся поринула в воду, тільки гніт і самий кінчик парафіну повинні виступати над водою. Запалити гніт.
- Дозволь, - скажуть тобі, - адже через хвилину свічка догорить до води і згасне!
- В тому-то й справа, - відповіси ти, - що свічка з кожною хвилиною коротше. А раз коротше, значить і легше. Раз легше, значить, вона спливе.
І, правда, свічка буде потрошку спливати, причому охолоджений водою парафін у краю свічки буде танути повільніше, ніж парафін, навколишній гніт. Тому навколо гнота утворюється досить глибока воронка. Ця порожнеча, в свою чергу, полегшує свічку, тому-то наша свічка і догорить до кінця.
Досвід № 3 Свічка за пляшкою
Прилади й матеріали. свічка, пляшка, сірники
Етапи проведення досвіду
Поставити запалену свічку позаду пляшки, а самому стань так, щоб особа відстояло від пляшки на 20-30 см. Варто тепер дути, і свічка згасне, ніби між тобою і свічок немає ніякої перешкоди.
Свічка гасне тому, що пляшка повітрям "обтічні": струмінь повітря розбивається пляшкою на два потоки; один обтікає її справа, а інший - зліва; а зустрічаються вони приблизно там, де стоїть полум'я свічки.
Досвід № 4 крутяться змійка
Прилади й матеріали. щільний папір, свічка, ножиці.
Етапи проведення досвіду
З щільного паперу вирізати спіраль, розтягнути її трохи і посадити на кінець зігнутої дроту. Тримати цю спіраль над свічкою в висхідному потоці повітря, змійка буде обертатися.
Змійка обертається, т. К. Відбувається розширення повітря під дією тепла і про перетворення теплою енергії в рух.
Досвід № 5 Виверження Везувію
Прилади й матеріали. скляну посудину, бульбашка, пробку, спиртова туш, вода.
Етапи проведення досвіду
У широкий скляну посудину, наповнений водою, поставити пляшечку спиртової туші. У пробці бульбашки повинно бути невеликий отвір.
Вода має велику щільність, ніж спирт; вона поступово буде входити в пляшечку, витісняючи звідти туш. Червона, синя або чорна рідина тоненькою цівкою буде підніматися із пляшечки догори.
Досвід № 6 П'ятнадцять сірників на одній
Прилади й матеріали. 15 сірників.
Етапи проведення досвіду
Покласти одну сірник на стіл, а на неї поперек 14 сірників так, щоб головки їх стирчали догори, а кінці стосувалися столу. Як підняти першу сірник, тримаючи її за один кінець, і разом з нею всі інші сірники?
Для цього потрібно тільки поверх всіх сірників, в улоговинку між ними, покласти ще одну, п'ятнадцяту сірник
Досвід № 7 Підставка для каструлі
Прилади й матеріали: тарілка, 3 вилки, кільце для серветки, каструля.
Етапи проведення досвіду
Поставити три вилки в кільце. Поставити на дану конструкцію тарілку. На підставку поставити каструлю з водою.
Даний досвід пояснюється правилом важеля і стійким рівновагою.
Прилади й матеріали: свічка, спиця, 2 склянки, 2 тарілки, сірники.
Етапи проведення досвіду
Щоб зробити це мотор, нам не потрібно ні електрики, ні бензину. Нам потрібно для цього тільки ... свічка.
Розжарити спицю і увіткнути її їх головками в свічку. Це буде вісь нашого двигуна. Покласти свічку спицею на краю двох склянок і врівноважити. Запалити свічку з обох кінців.
Крапля парафіну впаде в одну з тарілок, підставлених під кінці свічки. Рівновага порушиться, інший кінець свічки перетягне і опуститься; при цьому з нього стече кілька крапель парафіну, і він стане легше першого кінця; він піднімається до верху, перший кінець опуститься, упустить краплю, стане легше, і наш мотор почне працювати на повну силу; поступово коливання свічки будуть збільшуватися все більше і більше.
Досвід №9 Вільний обмін рідинами
Прилади й матеріали: апельсин, келих, червоне вино або молоко, воду, 2 зубочистки.
Етапи проведення досвіду
Обережно розрізати апельсин навпіл, очистити так, щоб шкірка знялася цілої чашкою. Проткнути в дні цієї чашечки два отвори поруч і покласти її в келих. Діаметр чашечки повинен бути трохи більше діаметру центральної частини келиха, тоді чашка втримається на стінках, не падаючи на дно. Опустити апельсинову чашечку в посудину на одну третину висоти. Налити в апельсинову кірку червоного вина або підфарбованого спирту. Воно буде проходити через дірку, поки рівень вина не дійде до дна чашечки. Потім налити води майже до краю. Можна побачити, як струмінь вина піднімається через один з отворів до рівня води, тим часом як вода, більш важка, пройде через інший отвір і стане опускатися на дно келиха. Через кілька миттєвостей вино опиниться на верху, а вода внизу.
Досвід №10 Співуча чарка
Прилади й матеріали: тонка чарка, вода.
Етапи проведення досвіду
Наповнити чарку водою і витерти краю чарки. Змоченим пальцем потерти в будь-якому місці чарки, вона заспіває.
1. Дифузія рідин і газів
Дифузія (від лат. Diflusio - поширення, розтікання, розсіювання), перенесення частинок різної природи, обумовлений хаотичним тепловим рухом молекул (атомів). Розрізняють дифузію в рідинах, газах і твердих тілах
Демонстраційний експеримент «Спостереження дифузії»
Прилади й матеріали: вата, нашатирний спирт, фенолфталеїн, установка для спостереження дифузії.
Етапи проведення експерименту
Візьмемо два шматочки ватки. Змочивши один шматочок ватки фенолфталеїном, інший - нашатирним спиртом. Наведемо гілки в зіткнення. Спостерігається фарбування ваток в рожевий колір внаслідок явища дифузії.
Явище дифузії можна поспостерігати за допомогою спеціальної установки
Наллємо в одну з колб нашатирний спирт. Змочивши шматочок вати фенолфталеїном і покладемо зверху в колбу. Через деякий час спостерігаємо фарбування ватки. Даний експеримент демонструє явище дифузії на відстані.
Доведемо що явище дифузії залежить від температури. Чим вище температура, тим швидше протікає дифузія.
Для демонстрації даного досвіду візьмемо два одінаових склянки. В один стакан наллємо холодної води, в іншій - гарячої. Додамо в стакани мідний купорос, спостерігаємо, що в гарячій воді мідний купорос розчиняється швидше, що доводить залежність дифузії від температури.
2. Сполучені посудини
Для демонстрації сполучених посудин візьмемо ряд судин різної форми, з'єднаних в нижній частині трубками.
Будемо наливати рідину в один з них: ми зараз же виявимо, що рідина перетече по трубках в інші судини і встановиться в усіх судинах на одному рівні.
Пояснення цього досвіду полягає в наступному. Тиск на вільних поверхнях рідини в судинах одне і те ж; воно дорівнює атмосферному тиску. Таким чином, всі вільні поверхні належать одній і тій же поверхні рівня і, отже, повинні перебувати в одній горизонталі плоі верхня кромка самого судини: інакше чайник можна буде налити доверху.
Куля Паскаля - це прилад призначений для демонстрації рівномірної передачі тиску, виробленого на рідину або газ в закритій посудині, а також підйому рідини за поршнем під впливом атмосферного тиску.
Для демонстрації рівномірної передачі тиску, виробленого на рідини в закритій посудині, необхідно, використовуючи поршень, набрати в посудину води і щільно насадити на патрубок куля. Всуваючи поршень в посудину, продемонструвати витікання рідини з отворів в кулі, звернувши увагу на рівномірне закінчення рідини в усіх напрямках.
