Интересные физические опыты. Опыты в домашних условиях по химии и физике. Опыты для детей
Десятки и сотни тысяч физических экспериментов было поставлено за тысячелетнюю историю науки. Непросто отобрать несколько "самых-самых", чтобы рассказать о них. Каков должен быть критерий отбора?
Четыре года назад в газете "The New York Times" была опубликована статья Роберта Криза и Стони Бука. В ней рассказывалось о результатах опроса, проведенного среди физиков. Каждый опрошенный должен был назвать десять самых красивых за всю историю физических экспериментов. На наш взгляд, критерий красоты ничем не уступает другим критериям. Поэтому мы расскажем об экспериментах, вошедших в первую десятку по результатам опроса Криза и Бука.
1. Эксперимент Эратосфена Киренского
Один из самых древних известных физических экспериментов, в результате которого был измерен радиус Земли, был проведен в III веке до нашей эры библиотекарем знаменитой Александрийской библиотеки Эрастофеном Киренским.
Схема эксперимента проста. В полдень, в день летнего солнцестояния, в городе Сиене (ныне Асуан) Солнце находилось в зените и предметы не отбрасывали тени. В тот же день и в то же время в городе Александрии, находившемся в 800 километрах от Сиена, Солнце отклонялось от зенита примерно на 7°. Это составляет примерно 1/50 полного круга (360°), откуда получается, что окружность Земли равна 40 000 километров, а радиус 6300 километров.
Почти невероятным представляется то, что измеренный столь простым методом радиус Земли оказался всего на 5% меньше значения, полученного самыми точными современными методами.
2. Эксперимент Галилео Галилея
В XVII веке господствовала точка зрения Аристотеля, который учил, что скорость падения тела зависит от его массы. Чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Наблюдения, которые каждый из нас может проделать в повседневной жизни, казалось бы, подтверждают это.
Попробуйте одновременно выпустить из рук легкую зубочистку и тяжелый камень. Камень быстрее коснется земли. Подобные наблюдения привели Аристотеля к выводу о фундаментальном свойстве силы, с которой Земля притягивает другие тела. В действительности на скорость падения влияет не только сила притяжения, но и сила сопротивления воздуха. Соотношение этих сил для легких предметов и для тяжелых различно, что и приводит к наблюдаемому эффекту. Итальянец Галилео Галилей усомнился в правильности выводов Аристотеля и нашел способ их проверить. Для этого он сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро и значительно более легкую мушкетную пулю. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму, поэтому и для ядра, и для пули силы сопротивления воздуха были пренебрежимо малы по сравнению с силами притяжения.
Галилей выяснил, что оба предмета достигают земли в один и тот же момент, то есть скорость их падения одинакова. Результаты, полученные Галилеем. - следствие закона всемирного тяготения и закона, в соответствии с которым ускорение, испытываемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально массе.
3. Другой эксперимент Галилео Галилея
Галилей замерял расстояние, которое шары, катящиеся по наклонной доске, преодолевали за равные промежутки времени, измеренный автором опыта по водяным часам. Ученый выяснил, что если время увеличить в два раза, то шары прокатятся в четыре раза дальше. Эта квадратичная зависимость означала, что шары под действием силы тяжести движутся ускоренно, что противоречило принимаемому на веру в течение 2000 лет утверждению Аристотеля о том, что тела, на которые действует сила, движутся с постоянной скоростью, тогда как если сила не приложена к телу, то оно покоится.
Результаты этого эксперимента Галилея, как и результаты его эксперимента с Пизанской башней, в дальнейшем послужили основой для формулирования законов классической механики.
4. Эксперимент Генри Кавендиша
После того как Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения: сила притяжения между двумя телами с массами Мит, удаленных друг от друга на расстояние r, равна F=G(mM/r2), оставалось определить значение гравитационной постоянной G. Для этого нужно было измерить силу притяжения между двумя телами с известными массами. Сделать это не так просто, потому что сила притяжения очень мала.
Мы ощущаем силу притяжения Земли. Но почувствовать притяжение даже очень большой оказавшейся поблизости горы невозможно, поскольку оно очень слабо. Нужен был очень тонкий и чувствительный метод. Его придумал и применил в 1798 году соотечественник Ньютона Генри Кавендиш. Он использовал крутильные весы - коромысло с двумя шариками, подвешенное на очень тонком шнурке. Кавендиш измерял смещение коромысла (поворот) при приближении к шарикам весов других шаров большей массы.
Для увеличения чувствительности смещение определялось по световым зайчикам, отраженным от зеркал, закрепленных на шарах коромысла. В результате этого эксперимента Кавендишу удалось довольно точно определить значение гравитационной константы и впервые вычислить массу Земли.
5. Эксперимент Жана Бернара Фуко
Французский физик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 году экспериментально доказал вращение Земли вокруг своей оси с помощью 67-метрового маятника, подвешенного к вершине купола парижского Пантеона. Плоскость качания маятника сохраняет неизменное положение по отношению к звездам. Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе с ней, видит, что плоскость вращения медленно поворачивается в сторону, противоположную направлению вращения Земли.
6. Эксперимент Исаака Ньютона
В 1672 году Исаак Ньютон проделал простой эксперимент, который описан во всех школьных учебниках. Затворив ставни, он проделал в них небольшое отверстие, сквозь которое проходил солнечный луч. На пути луча была поставлена призма, а за призмой - экран.
На экране Ньютон наблюдал "радугу": белый солнечный луч, пройдя через призму, превратился в несколько цветных лучей - от фиолетового до красного. Это явление называется дисперсией света. Сэр Исаак был не первым, наблюдавшим это явление. Уже в начале нашей эры было известно, что большие монокристаллы природного происхождения обладают свойством разлагать свет на цвета. Первые исследования дисперсии света в опытах со стеклянной треугольной призмой еще до Ньютона выполнили англичанин Хариот и чешский естествоиспытатель Марци.
Однако до Ньютона подобные наблюдения не подвергались серьезному анализу, а делавшиеся на их основе выводы не перепроверялись дополнительными экспериментами. И Хариот, и Марци оставались последователями Аристотеля, который утверждал, что различие в цвете определяется различием в количестве темноты, "примешиваемой" к белому свету. Фиолетовый цвет, по Аристотелю, возникает при наибольшем добавлении темноты к свету, а красный - при наименьшем. Ньютон же проделал допол¬нительные опыты со скрещенными призмами, когда свет, пропущенный через одну призму, проходит затем через другую. На основании совокупности проделанных опытов он сделал вывод о том, что "никакого цвета не возникает из белизны и черноты, смешанных вместе, кроме промежуточных темных; количество света не меняет вида цвета". Он показал, что белый свет нужно рассматривать как составной. Основными же являются цвета от фиолетового до красного. Этот эксперимент Ньютона служит замечательным примером того, как разные люди, наблюдая одно и то же явление, интерпретируют его по-разному и только те, кто подвергает сомнению свою интерпретацию и ставит дополнительные опыты, приходят к правильным выводам.
7. Эксперимент Томаса Юнга
До начала XIX века преобладали представления о корпускулярной природе света. Свет считали состоящим из отдельных частиц - корпускул. Хотя явления дифракции и интерференции света наблюдал еще Ньютон ("кольца Ньютона"), общепринятая точка зрения оставалась корпускулярной. Рассматривая волны на поверхности воды от двух брошенных камней, можно заметить, как, накладываясь друг на друга, волны могут интерферировать, то есть взаимогасить либо взаимоусиливать друг друга. Основываясь на этом, английский физик и врач Томас Юнг проделал в 1801 году опыты с лучом света, который проходил через два отверстия в непрозрачном экране, образуя, таким образом, два независимых источника света, аналогичных двум брошенным в воду камням. В результате он наблюдал интерференционную картину, состоящую из чередующихся темных и белых полос, которая не могла бы образоваться, если бы свет состоял из корпускул. Темные полосы соответствовали зонам, где световые волны от двух щелей гасят друг друга. Светлые полосы возникали там, где световые волны взаимоусиливались. Таким образом была доказана волновая природа света.
8. Эксперимент Клауса Йонссона
Немецкий физик Клаус Йонссон провел в 1961 году эксперимент, подобный эксперименту Томаса Юнга по интерференции света. Разница состояла в том, что вместо лучей света Йонссон использовал пучки электронов. Он получил интерференционную картину, аналогичную той, что Юнг наблюдал для световых волн. Это подтвердило правильность положений квантовой механики о смешанной корпускулярно-волновой природе элементарных частиц.
9. Эксперимент Роберта Милликена
Представление о том, что электрический заряд любого тела дискретен (то есть состоит из большего или меньшего набора элементарных зарядов, которые уже не подвержены дроблению), возникло еще в начале XIX века и поддерживалось такими известными физиками, как М.Фарадей и Г.Гельмгольц. В теорию был введен термин "электрон", обозначавший некую частицу - носитель элементарного электрического заряда. Этот термин, однако, был в то время чисто формальным, поскольку ни сама частица, ни связанный с ней элементарный электрический заряд не были обнаружены экспериментально.
В 1895 году К.Рентген во время экспериментов с разрядной трубкой обнаружил, что ее анод под действием летящих из катода лучей способен излучать свои, Х-лучи, или лучи Рентгена. В том же году французский физик Ж.Перрен экспериментально доказал, что катодные лучи - это поток отрицательно заряженных частиц. Но, несмотря на колоссальный экспериментальный материал, электрон оставался гипотетической частицей, поскольку не было ни одного опыта, в котором участвовали бы отдельные электроны. Американский физик Роберт Милликен разработал метод, ставший классическим примером изящного физического эксперимента.
Милликену удалось изолировать в пространстве несколько заряженных капелек воды между пластинами конденсатора. Освещая рентгеновскими лучами, можно было слегка ионизировать воздух между пластинами и изменять заряд капель. При включенном поле между пластинами капелька медленно двигалась вверх под действием электрического притяжения. При выключенном поле она опускалась под действием гравитации. Включая и выключая поле, можно было изучать каждую из взвешенных между пластинами капелек в течение 45 секунд, после чего они испарялись. К 1909 году удалось определить, что заряд любой капельки всегда был целым кратным фундаментальной величине е (заряд электрона). Это было убедительным доказательством того, что электроны представляли собой частицы с одинаковыми зарядом и массой. Заменив капельки воды капельками масла, Милликен получил возможность увеличить продолжительность наблюдений до 4,5 часа и в 1913 году, исключив один за другим возможные источники погрешностей, опубликовал первое измеренное значение заряда электрона: е = (4,774 ± 0,009)х10-10 электростатических единиц.
10. Эксперимент Эрнста Резерфорда
К началу XX века стало понятно, что атомы состоят из отрицательно заряженных электронов и какого-то положительного заряда, благодаря которому атом остается в целом нейтральным. Однако предположений о том, как выглядит эта "положительно-отрицательная" система, было слишком много, в то время как экспериментальных данных, которые позволили бы сделать выбор в пользу той или иной модели, явно недоставало.
Большинство физиков приняли модель Дж.Дж.Томсона: атом как равномерно заряженный положительный шар диаметром примерно 10-8см с плавающими внутри отрицательными электронами. В 1909 году Эрнст Резерфорд (ему помогали Ганс Гейгер и Эрнст Марсден) поставил эксперимент, чтобы понять действительную структуру атома. В этом эксперименте тяжелые положительно заряженные а-частицы, движущиеся со скоростью 20 км/с, проходили через тонкую золотую фольгу и рассеивались на атомах золота, отклоняясь от первоначального направления движения. Чтобы определить степень отклонения, Гейгер и Марсден должны были с помощью микроскопа наблюдать вспышки на пластине сцинтиллятора, возникавшие там, где в пластину попадала а-частица. За два года было сосчитано около миллиона вспышек и доказано, что примерно одна частица на 8000 в результате рассеяния изменяет направление движения более чем на 90° (то есть поворачивает назад). Такого никак не могло происходить в "рыхлом" атоме Томсона. Результаты однозначно свидетельствовали в пользу так называемой планетарной модели атома - массивное крохотное ядро размерами примерно 10-13 см и электроны, вращающиеся вокруг этого ядра на расстоянии около 10-8 см.
Мы предлагаем вашему вниманию 10 потрясающих фокусов-опытов, или научных шоу, которые можно сделать своими руками в домашних условиях.
На дне рождения ребенка, на выходных или на каникулах проведите время с пользой и станьте центром внимания множества глаз! 🙂
В подготовке поста нам помог опытный организатор научных шоу - профессор Николя . Он объяснил принципы, которые заложены в том или ином фокусе.
1 - Лавовая лампа
1. Наверняка многие из вас видели лампу, у которой внутри жидкость, имитирующая горячую лаву. Выглядит волшебно.
2. В подсолнечное масло наливается вода и добавляется пищевой краситель (красный или синий).
3. После этого добавляем в сосуд шипучего аспирина и наблюдаем поразительный эффект.
4. В ходе реакции подкрашенная вода поднимается и опускается по маслу, не смешиваясь с ним. А если выключить свет и включить фонарик - начнется «настоящая магия».
: «Вода и масло имеют разную плотность, к тому же обладают свойством не смешиваться, как бы мы ни трясли бутылку. Когда мы добавляем внутрь бутылки шипучие таблетки, они, растворяясь в воде, начинают выделять углекислый газ и приводят жидкость в движение».
Хотите устроить настоящее научное шоу? Больше опытов можно найти в книге .
2 - Опыт с газировкой
5. Наверняка дома или в соседнем магазине для праздника найдется несколько банок с газировкой. Прежде чем выпить их, задайте ребятам вопрос: «Что будет, если погрузить банки с газировкой в воду?»
Утонут? Будут плавать? Зависит от газировки.
Предложите детям заранее угадать, что произойдет с той или иной банкой и проведите опыт.
6. Берем банки и аккуратно опускаем в воду.
7. Оказывается, несмотря на одинаковый объем, они имеют разный вес. Именно поэтому одни банки тонут, а другие нет.
Комментарий профессора Николя
: «Все наши банки имеют одинаковый объем, но вот масса у каждой банки различная, а это значит, что и плотность отличается. Что такое плотность? Это значение массы, поделенное на объем. Так как объем у всех банок одинаковый, то плотность будет выше у той из них, чья масса больше.
Будет ли банка плавать в контейнере или же утонет, зависит от отношения ее плотности к плотности воды. Если плотность банки меньше, то она будет находиться на поверхности, в противном случае банка пойдет ко дну.
Но за счет чего банка с обычной колой плотнее (тяжелее), чем банка с диетическим напитком?
Всё дело в сахаре! В отличие от обычной колы, где в качестве подсластителя используется сахарный песок, в диетическую добавляют специальный сахарозаменитель, который весит намного меньше. Так сколько же сахара в обычной банке с газировкой? Разница в массе между обычной газировкой и ее диетическим аналогом даст нам ответ!»
3 - Крышка из бумаги
Задайте присутствующим вопрос: «Что будет, если перевернуть стакан с водой?» Конечно, она выльется! А если прижать бумагу к стакану и перевернуть его? Бумага упадет и вода все равно прольется на пол? Давайте проверим.
10. Аккуратно вырезаем бумагу.
11. Кладем сверху на стакан.
12. И аккуратно переворачиваем стакан. Бумага прилипла к стакану, как намагниченная, и вода не выливается. Чудеса!
Комментарий профессора Николя : «Хоть это и не так очевидно, но на самом деле мы находимся в самом настоящем океане, только в этом океане не вода, а воздух, который давит на все предметы, в том числе и на нас с вами, просто мы уже так привыкли к этому давлению, что совсем его не замечаем. Когда мы накрываем стакан с водой листком бумаги и переворачиваем, то на лист с одной стороны давит вода, а с другой стороны (с самого низу) - воздух! Давление воздуха оказалось больше давления воды в стакане, вот листок и не падает».
4 - Мыльный вулкан
Как устроить дома извержение маленького вулкана?
14. Вам понадобится сода, уксус, немного моющей химии для посуды и картон.
16. Разводим уксус в воде, добавляем моющей жидкости и подкрашиваем все йодом.
17. Оборачиваем все темным картоном - это будет «тело» вулкана. Щепотка соды падает в стакан, и вулкан начинает извергаться.
Комментарий профессора Николя : «В результате взаимодействия уксуса с содой возникает настоящая химическая реакция с выделением углекислого газа. А жидкое мыло и краситель, взаимодействуя с углекислым газом, образуют цветную мыльную пену - вот и извержение».
5 - Насос из свечи
Может ли свечка изменить законы гравитации и поднять воду вверх?
19. Ставим свечку на блюдце и зажигаем ее.
20. Наливаем подкрашенную воду на блюдце.
21. Накрываем свечу стаканом. Через некоторое время вода втянется внутрь стакана вопреки законам гравитации.
Комментарий профессора Николя : «Что делает насос? Меняет давление: увеличивает (тогда вода или воздух начинают «убегать») или, наоборот, уменьшает (тогда газ или жидкость начинают «прибывать»). Когда мы накрыли горящую свечу стаканом, свеча потухла, воздух внутри стакана остыл, и поэтому давление уменьшилось, вот вода из миски и стала всасываться внутрь».
Игры и опыты с водой и огнем есть в книге «Эксперименты профессора Николя» .
6 - Вода в решете
Продолжаем изучать магические свойства воды и окружающих предметов. Попросите кого-то из присутствующих натянуть бинт и полейте через него воду. Как мы видим - она без всякого труда проходит через отверстия в бинте.
Поспорьте с окружающими, что сможете сделать так, что вода не будет проходить через бинт без всяких дополнительных приемов.
22. Отрежьте кусок бинта.
23. Оберните бинтом стакан или бокал для шампанского.
24. Переворачивайте бокал - вода не выливается!
Комментарий профессора Николя : «Благодаря такому свойству воды, как поверхностное натяжение, молекулы воды хотят все время находиться вместе и их не так просто разлучить (вот такие они замечательные подружки!). И если размер отверстий небольшой (как в нашем случае), то пленка не рвется даже под тяжестью воды!»
7 - Водолазный колокол
И чтобы закрепить за вами почетное звание Мага Воды и Повелителя Стихий, пообещайте, что сможете доставить бумагу на дно любого океана (или ванны или даже тазика), не замочив ее.
25. Пусть присутствующие напишут свои имена на листе бумаги.
26. Сворачиваем листок, убираем его в стакан, чтобы он упирался в его стенки и не скользил вниз. Погружаем листок в перевернутом стакане на дно резервуара.
27. Бумага остается сухой - вода не может до нее добраться! После того как вытащите листок - дайте зрителям удостовериться, что он действительно сухой.
Введение
Без сомнения, все наше знание
начинается с опытов.
(Кант Эммануил. Немецкий философ 1724-1804г.г)
Физические опыты в занимательной форме знакомят учащихся с разнообразными применениями законов физики. Опыты можно использовать на уроках для привлечения внимания учащихся к изучаемому явлению, при повторении и закреплении учебного материала, на физических вечерах. Занимательные опыты углубляют и расширяют знания учащихся, способствуют развитию логического мышления, прививают интерес к предмету.
В данной работе описано 10 занимательных опытов, 5 демонстрационных экспериментов с использованием школьного оборудования. Авторами работ являются учащиеся 10 класса МОУ СОШ № 1 п. Забайкальск, Забайкальского края – Чугуевский Артём, Лаврентьев Аркадий, Чипизубов Дмитрий. Ребята самостоятельно проделали данные опыты, обобщили результаты и представили их в виде данной работы
Роль эксперимента в науке физике
О том, что физика наука молодая
Сказать определённо, здесь нельзя
И в древности науку познавая,
Стремились постигать её всегда.Цель обучения физики конкретна,
Уметь на практике все знания применять.
И важно помнить – роль эксперимента
Должна на первом месте устоять.Уметь планировать эксперимент и выполнять.
Анализировать и к жизни приобщать.
Строить модель, гипотезу выдвинуть,
Новых вершин стремиться достигнуть
Законы физики основаны на фактах, установленных опытным путем. Причем нередко истолкование одних и тех же фактов меняется в ходе исторического развития физики. Факты накапливаются в результате наблюдений. Но при этом только ими ограничиваться нельзя. Это только первый шаг к познанию. Дальше идет эксперимент, выработка понятий, допускающих качественные характеристики. Чтобы из наблюдений сделать общие выводы, выяснить причины явлений, надо установить количественные зависимости между величинами. Если такая зависимость получается, то найден физический закон. Если найден физический закон, то нет необходимости ставить в каждом отдельном случае опыт, достаточно выполнить соответствующие вычисления. Изучив экспериментально количественные связи между величинами, можно выявить закономерности. На основе этих закономерностей развивается общая теория явлений.
Следовательно, без эксперимента не может быть рационального обучения физике. Изучение физики предполагает широкое использование эксперимента, обсуждение особенностей его постановки и наблюдаемых результатов.
Занимательные опыты по физике
Описание опытов проводилось с использованием следующего алгоритма:
- Название опыта
- Необходимые для опыта приборы и материалы
- Этапы проведения опыта
- Объяснение опыта
Опыт № 1 Четыре этажа
Приборы и материалы: бокал, бумага, ножницы, вода, соль, красное вино, подсолнечное масло, крашенный спирт.
Этапы проведения опыта
Попробуем налить в стакан четыре разных жидкости так, чтобы они не смешались и стояли одна над другой в пять этажей. Впрочем, нам удобнее будет взять не стакан, а узкий, расширяющийся к верху бокал.
- Налить на дно бокала солёной подкрашенной воды.
- Свернуть из бумаги “Фунтик” и загнуть
его конец под прямым углом; кончик его
отрезать. Отверстие в “Фунтике” должно
быть величиной с булавочную головку.
Налить в этот рожок красного вина; тонкая
струйка должна вытекать из него
горизонтально, разбиваться о стенки
бокала и по нему стекать на солёную воду.
Когда слой красного вина по высоте сравняется с высотой слоя подкрашенной воды, прекратить лить вино. - Из второго рожка налей таким же образом в бокал подсолнечного масла.
- Из третьего рожка налить слой крашенного спирта.
Рисунок 1
Вот и получилось у нас четыре этажа жидкостей в одном бокале. Все разного цвета и разной плотности.
Объяснение опыта
Жидкости в бакалее расположились в следующем порядке: подкрашенная вода, красное вино, подсолнечное масло, подкрашенный спирт. Самые тяжёлые - внизу, самые лёгкие – вверху. Самая большая плотность у солёной воды , самая маленькая у подкрашенного спирта .
Опыт № 2 Удивительный подсвечник
Приборы и материалы: свеча, гвоздь, стакан, спички, вода.
Этапы проведения опыта
Не правда ли, удивительный подсвечник – стакан воды? А этот подсвечник совсем не плох.
Рисунок 2
- Утяжелить конец свечи гвоздём.
- Рассчитать величину гвоздя так, чтобы свеча вся погрузилась в воду, только фитиль и самый кончик парафина должны выступать над водой.
- Зажечь фитиль.
Объяснение опыта
Позволь, - скажут тебе, - ведь через минуту свеча догорит до воды и погаснет!
В том-то и дело, - ответишь ты, - что свеча с каждой минутой короче. А раз короче, значит и легче. Раз легче, значит, она всплывёт.
И, правда, свеча будет понемножку всплывать, причём охлаждённый водой парафин у края свечи будет таять медленней, чем парафин, окружающий фитиль. Поэтому вокруг фитиля образуется довольно глубокая воронка. Эта пустота, в свою очередь, облегчает свечу, потому-то наша свеча и догорит до конца.
Опыт № 3 Свеча за бутылкой
Приборы и материалы: свеча, бутылка, спички
Этапы проведения опыта
- Поставить зажженную свечу позади бутылки, а самому стань так, чтобы лицо отстояло от бутылки на 20-30 см.
- Стоит теперь дунуть, и свеча погаснет, будто между тобой и свечёй нет никакой преграды.
Рисунок 3
Объяснение опыта
Свеча гаснет потому, что бутылка воздухом “Обтекается”: струя воздуха разбивается бутылкой на два потока; один обтекает её справа, а другой – слева; а встречаются они примерно там, где стоит пламя свечи.
Опыт № 4 Вертящаяся змейка
Приборы и материалы: плотная бумага, свеча, ножницы.
Этапы проведения опыта
- Из плотной бумаги вырезать спираль, растянуть её немного и посадить на конец изогнутой проволоки.
- Держать эту спираль над свечкой в восходящем потоке воздуха, змейка будет вращаться.
Объяснение опыта
Змейка вращается, т.к. происходит расширение воздуха под действием тепла и о превращении теплой энергии в движение.
Рисунок 4
Опыт № 5 Извержение Везувия
Приборы и материалы: стеклянный сосуд, пузырёк, пробку, спиртовая тушь, вода.
Этапы проведения опыта
- В широкий стеклянный сосуд, наполненный водой, поставить пузырёк спиртовой туши.
- В пробке пузырька должно быть небольшое отверстие.
Рисунок 5
Объяснение опыта
Вода имеет большую плотность, чем спирт; она постепенно будет входить в пузырёк, вытесняя оттуда тушь. Красная, синяя или черная жидкость тоненькой струйкой будет подниматься из пузырька кверху.
Опыт № 6 Пятнадцать спичек на одной
Приборы и материалы: 15 спичек.
Этапы проведения опыта
- Положить одну спичку на стол, а на неё поперёк 14 спичек так, чтобы головки их торчали кверху, а концы касались стола.
- Как поднять первую спичку, держа её за один конец, и вместе с нею все остальные спички?
Объяснение опыта
Для этого нужно только поверх всех спичек, в ложбинку между ними, положить ещё одну, пятнадцатую спичку
Рисунок 6
Опыт № 7 Подставка для кастрюли
Приборы и материалы: тарелка, 3 вилки, кольцо для салфетки, кастрюля.
Этапы проведения опыта
- Поставить три вилки в кольцо.
- Поставить на данную конструкцию тарелку.
- На подставку поставить кастрюлю с водой.
Рисунок 7
Рисунок 8
Объяснение опыта
Данный опыт объясняется правилом рычага и устойчивым равновесием.
Рисунок 9
Опыт № 8 Парафиновый мотор
Приборы и материалы: свеча, спица, 2 стакана, 2 тарелки, спички.
Этапы проведения опыта
Чтобы сделать это мотор, нам не нужно ни электричества, ни бензина. Нам нужно для этого только… свеча.
- Раскалить спицу и воткнуть её их головками в свечку. Это будет ось нашего двигателя.
- Положить свечу спицей на края двух стаканов и уравновесить.
- Зажечь свечу с обоих концов.
Объяснение опыта
Капля парафина упадёт в одну из тарелок, подставленных под концы свечи. Равновесие нарушится, другой конец свечи перетянет и опустится; при этом с него стечёт несколько капель парафина, и он станет легче первого конца; он поднимается к верху, первый конец опустится, уронит каплю, станет легче, и наш мотор начнёт работать вовсю; постепенно колебания свечи будут увеличиваться всё больше и больше.
Рисунок 10
Опыт №9 Свободный обмен жидкостями
Приборы и материалы: апельсин, бокал, красное вино или молоко, воду, 2 зубочистки.
Этапы проведения опыта
- Осторожно разрезать апельсин пополам, очистить так, чтобы кожица снялась целой чашечкой.
- Проткнуть в дне этой чашечки два отверстия рядом и положить её в бокал. Диаметр чашечки должен быть немного больше диаметра центральной части бокала, тогда чашечка удержится на стенках, не падая на дно.
- Опустить апельсинную чашечку в сосуд на одну треть высоты.
- Налить в апельсинную корку красного вина или подкрашенного спирта. Оно будет проходить через дырку, пока уровень вина не дойдёт до дна чашечки.
- Затем налить воды почти до края. Можно увидеть, как струя вина поднимается через одно из отверстий до уровня воды, между тем как вода, более тяжёлая, пройдет через другое отверстие и станет опускаться ко дну бокала. Через несколько мгновений вино очутится на верху, а вода внизу.
Опыт №10 Певучая рюмка
Приборы и материалы: тонкая рюмка, вода.
Этапы проведения опыта
- Наполнить рюмку водой и вытереть края рюмки.
- Смоченным пальцем потереть в любом месте рюмки, она запоёт.
Рисунок 11
Демонстрационные эксперименты
1. Диффузия жидкостей и газов
Диффузия(от лат. diflusio - распространение, растекание, рассеивание), перенос частиц разной природы, обусловленный хаотическим тепловым движением молекул (атомов). Различают диффузию в жидкостях, газах и твёрдых телах
Демонстрационный эксперимент «Наблюдение диффузии»
Приборы и материалы: вата, нашатырный спирт, фенолфталеин, установка для наблюдения диффузии.
Этапы проведения эксперимента
- Возьмём два кусочка ватки.
- Смочим один кусочек ватки фенолфталеином, другой – нашатырным спиртом.
- Приведём ветки в соприкосновение.
- Наблюдается окрашивание ваток в розовый цвет вследствие явления диффузии.
Рисунок 12
Рисунок 13
Рисунок 14
Явление диффузии можно пронаблюдать при помощи специальной установки
- Нальём в одну из колбочек нашатырный спирт.
- Смочим кусочек ваты фенолфталеином и положим сверху в колбочку.
- Через некоторое время наблюдаем окрашивание ватки. Данный эксперимент демонстрирует явление диффузии на расстоянии.
Рисунок 15
Докажем что явление диффузии зависит от температуры. Чем выше температура, тем быстрее протекает диффузия.
Рисунок 16
Для демонстрации данного опыта возьмём два одинаовых стакана. В один стакан нальём холодной воды, в другой – горячей. Добавим в стаканы медный купорос, наблюдаем, что в горячей воде медный купорос растворяется быстрее, что доказывает зависимость диффузии от температуры.
Рисунок 17
Рисунок 18
2. Сообщающиеся сосуды
Для демонстрации сообщающихся сосудов возьмем ряд сосудов различной формы, соединенных в нижней части трубками.
Рисунок 19
Рисунок 20
Будем наливать жидкость в один из них: мы сейчас же обнаружим, что жидкость перетечет по трубкам в остальные сосуды и установится во всех сосудах на одном уровне.
Объяснение этого опыта заключается в следующем. Давление на свободных поверхностях жидкости в сосудах одно и то же; оно равно атмосферному давлению. Таким образом, все свободные поверхности принадлежат одной и той же поверхности уровня и, следовательно, должны находиться в одной горизонтали плои верхняя кромка самого сосуда: иначе чайник нельзя будет налить доверху.
Рисунок 21
3.Шар Паскаля
Шар Паскаля – это прибор предназначен для демонстрации равномерной передачи давления, производимого на жидкость или газ в закрытом сосуде, а также подъёма жидкости за поршнем под влиянием атмосферного давления.
Для демонстрации равномерной передачи давления, производимого на жидкости в закрытом сосуде, необходимо, используя поршень, набрать в сосуд воды и плотно насадить на патрубок шар. Вдвигая поршень в сосуд, продемонстрировать истечение жидкости из отверстий в шаре, обратив внимание на равномерное истечение жидкости по всем направлениям.
Из книги "Мои первые опыты."
Объём лёгких
Для опыта нужны:
взрослый помощник;
большая пластиковая бутылка;
таз для стирки;
вода;
пластмассовый шланг;
мерный стакан.
1. Сколько воздуха вмещают твои лёгкие? Чтобы выяснить это, тебе понадобится помощь взрослого. Наполни таз и бутылку водой. Попроси взрослого держать бутылку вверх дном под водой.
2. Вставь в бутылку пластмассовый шланг.
3. Глубоко вдохни и подуй в шланг изо всех сил. В бутылке появятся поднимающиеся вверх пузырьки воздуха. Зажми шланг, как только воздух в лёгких кончится.
4. Вытащи шланг и попроси своего помощника, закрыв горлышко бутылки ладонью, перевернуть её в правильное положение. Для того чтобы узнать, сколько газа ты выдохнул, доливай воду в бутылку измерительным стаканчиком. Посмотри, сколько воды потребуется долить.
Вызови дождь
Для опыта нужны:
взрослый помощник;
холодильник;
электрический чайник;
вода;
металлическая ложка;
блюдце;
прихватка для горячего.
1. Положи металлическую ложку в холодильник на полчаса.
2. Попроси взрослого помочь тебе проделать эксперимент с начала до конца.
3. Вскипяти полный чайник воды. Подставь блюдце под носик чайника.
4. Прихваткой осторожно поднеси ложку к пару, поднимающемуся из носика чайника. Попадая на холодную ложку, пар конденсируется и проливается «дождём» на блюдце.
Сделай гигрометр
Для опыта нужны:
2 одинаковых термометра;
вата;
круглые резинки;
пустой стаканчик из-под йогурта;
вода;
большая картонная коробка без крышки;
спица.
1. Проткни спицей две дырки в стенке коробки на расстоянии 10 см друг от друга.
2. Оберни два термометра одинаковым количеством ваты и закрепи резинками.
3. Каждый термометр обвяжи сверху резинкой и продень резинки в дырки наверху коробки. Просунь в резиновые петельки спицу, как показано на рисунке, чтобы термометры висели свободно.
4. Под один термометр подставь стаканчик с водой так, чтобы вода смачивала вату (но не термометр).
5. Сравнивай показания термометров в разное время суток. Чем больше разность температур, тем меньше влажность воздуха.
Вызови тучу
Для опыта нужны:
прозрачная стеклянная бутылка;
горячая вода;
кубик льда;
темно-синяя или чёрная бумага.
1. Осторожно наполни бутылку горячей водой.
2. Через 3 минуты вылей воду, оставив немного на самом дне.
3. Положи сверху на горлышко открытой бутылки кубик льда.
4. Поставь за бутылкой лист тёмной бумаги. Там, где поднимающийся со дна горячий воздух соприкасается с охлаждённым воздухом у горлышка, образуется белое облачко. Водяной пар, содержащийся в воздухе, конденсируется, образуя облако мельчайших водяных капель.
Под давлением
Для опыта нужны:
прозрачная пластмассовая бутылка;
большая миска или глубокий поднос;
вода;
монеты;
полоска бумаги;
карандаш;
линейка;
клейкая лента.
1. Наполни миску и бутылку водой до половины.
2. Нарисуй на полоске бумаги шкалу и приклей её к бутылке клейкой лентой.
3. Положи на дно миски две или три небольшие стопки монет так, чтобы на них можно было установить горлышко бутылки. Благодаря этому горлышко бутылки не будет упираться в дно, и вода сможет свободно вытекать из бутылки и затекать в неё.
4. Заткни горлышко бутылки большим пальцем и осторожно установи бутылку на монеты вверх дном.
Твой водяной барометр позволит тебе наблюдать за изменением атмосферного давления. Когда давление растёт, уровень воды в бутылке будет подниматься. Когда давление падает, уровень воды понизится.
Сделай воздушный барометр
Для опыта нужны:
банка с широким горлом;
воздушный шарик;
ножницы;
круглая резинка;
соломинка для питья;
картон;
ручка;
линейка;
клейкая лента.
1. Разрежь воздушный шарик и туго натяни на банку. Закрепи резинкой.
2. Заостри конец соломинки. Второй конец приклей к натянутому шарику клейкой лентой.
3. Нарисуй на картонной карточке шкалу и поставь картонку у конца стрелки. Когда атмосферное давление растёт, воздух в банке сжимается. Когда оно падает, воздух расширяется. Соответственно стрелка будет двигаться вдоль шкалы.
Если давление поднимается, погода будет хорошей. Если падает - плохой.
Из каких газов состоит воздух
Для опыта нужны:
взрослый помощник;
стеклянная банка;
свеча;
вода;
монеты;
большая стеклянная миска.
1. Попроси взрослого зажечь свечу и капнуть на дно миски парафином, чтобы закрепить свечу.
2. Осторожно наполни миску водой.
3. Накрой свечу банкой. Под банку подложи стопки монет, чтобы её края были лишь немного ниже уровня воды.
4. Когда весь кислород в банке выгорит, свеча погаснет. Вода поднимется, заняв тот объём, где раньше был кислород. Так можно увидеть, что в воздухе около 1/5 (20%) кислорода.
Сделай батарейку
Для опыта нужны:
прочное бумажное полотенце;
пищевая фольга;
ножницы;
медные монеты;
соль;
вода;
два изолированных медных провода;
маленькая лампочка.
1. Раствори в воде немного соли.
2. Нарежь бумажное полотенце и фольгу на квадратики чуть крупнее монет.
3. Намочи бумажные квадратики в солёной воде.
4. Положи друг на друга стопкой: медную монету, кусочек фольги, кусочек бумаги, снова монету, и так далее несколько раз. Сверху стопки должна быть бумага, внизу - монета.
5. Зачищенный конец одного провода подсунь под стопку, второй конец присоедини к лампочке. Один конец второго провода положи на стопку сверху, второй тоже присоедини к лампочке. Что получилось?
«солнечный» вентилятор
Для опыта нужны:
пищевая фольга;
чёрная краска или маркер;
ножницы;
клейкая лента;
нитки;
большая чистая стеклянная банка с крышкой.
1. Вырежи из фольги две полоски размером примерно 2,5x10 см каждая. Одну сторону закрась чёрным маркером или краской. Сделай в полосках прорези и вставь их одну в другую, загнув концы, как показано на рисунке.
2. С помощью нитки и клейкой ленты прикрепи солнечные панели к крышке банки. Поставь банку в солнечное место. Чёрная сторона полосок нагревается сильнее, чем блестящая. Из-за разницы температур возникнет разница в давлении воздуха, и вентилятор начнёт вращаться.
Какого цвета небо?
Для опыта нужны:
стеклянный стакан;
вода;
чайная ложка;
мука;
белая бумага или картон;
фонарик.
1. Размешай половину чайной ложки муки в стакане воды.
2. Поставь стакан на белую бумагу и посвети на него фонариком сверху. Вода кажется светло-голубой или серой.
3. Теперь поставь бумагу за стаканом и посвети на него сбоку. Вода кажется бледно-оранжевой или желтоватой.
Мельчайшие частицы в воздухе, как мука в воде, меняют цвет световых лучей. Когда свет падает сбоку (или когда солнце стоит низко над горизонтом), голубой цвет рассеивается, и глаза видят избыток оранжевых лучей.
Сделай мини-микроскоп
Для опыта нужны:
маленькое зеркало;
пластилин;
стеклянный стакан;
алюминиевая фольга;
игла;
клейкая лента;
капля волы;
маленьким цветок
1. В микроскопе для преломления луча света используется стеклянная линза. Эту роль может выполнить капля воды. Установи зеркало под углом на кусочке пластилина и накрой стаканом.
2. Сложи алюминиевую фольгу гармошкой, чтобы получилась многослойная полоска. В центре аккуратно проделай маленькую дырочку иглой.
3. Изогни фольгу над стаканом, как показано на рисунке. Края закрепи клейкой лентой. Кончиком пальца или иглы капни водой на дырочку.
4. Положи маленький цветок или другой небольшой предмет на донышко стакана под водяную линзу. Самодельный микроскоп может увеличить его почти в 50 раз.
Вызови молнию
Для опыт нужны:
металлический противень;
пластилин;
целлофановый пакет;
металлическая вилка.
1. Большой кусок пластилина прижми к противню так, чтобы получилась ручка. Теперь не прикасайся к самому противню - только к ручке.
2. Держа противень за пластилиновую ручку, три его круговыми движениями о пакет. При этом на противне накапливается статический электрический заряд. Противень не должен выходить за края пакета.
3. Немного приподними противень над пакетом (всё ещё держась за пластилиновую ручку) и поднеси к одному углу зубцы вилки. Искра проскочит от противня к вилке. Именно так молния проскакивает от облака к громоотводу.
Добрый день, гости сайта НИИ «Эврика»! Вы согласны, что знания, подкреплённые практикой, гораздо эффективнее теории? Занимательные опыты по физике не только отлично развлекут, но и вызовут у ребёнка интерес к науке, а также останутся в памяти гораздо дольше, чем параграф учебника.
Чему опыты научат детей?
Мы предлагаем вашему вниманию 7 экспериментов с объяснением, которые обязательно вызовут вопрос у малыша «А почему?» В результате ребёнок узнает, что:
- Смешивая 3 основных цвета: красный, жёлтый и синий, - можно получить дополнительные: зелёный, оранжевый и фиолетовый. Вы подумали о красках? Мы вам предлагаем другой, необычный способ удостовериться в этом.
- Свет отражается от белой поверхности и превращается в тепло, если попадает на чёрный предмет. К чему это может привести? Давайте разберёмся.
- Все предметы подвержены гравитации, то есть стремятся к состоянию покоя. На практике это выглядит фантастически.
- У предметов есть центр массы. И что? Давайте научимся извлекать из этого пользу.
- Магнит - невидимая, но мощная сила некоторых металлов, способная наделить вас способностями мага.
- Статическое электричество может не только притягивать ваши волосы, но и сортировать мелкие частички.
Итак, давайте сделаем наших детей опытными!
1. Творим новый цвет
Этот эксперимент будет полезен для дошкольников и младших школьников. Для проведения опыта нам пригодятся:
- фонарик;
- красный, синий и жёлтый целлофан;
- ленточка;
- белая стена.
Опыт проводим около белой стены:
- Берём фонарь, покрываем его сначала красным, а затем жёлтым целлофаном, после чего зажигаем свет. Смотрим на стену и видим оранжевое отражение.
- Теперь убираем жёлтый целлофан и поверх красного надеваем синий пакет. Наша стена освещается фиолетовым цветом.
- А если фонарь накрыть синим, а затем жёлтым целлофаном, то на стене мы увидим зелёное пятно.
- Этот эксперимент можно продолжить и с другими цветами.
2. Чёрный цвет и солнечный луч: взрывоопасное сочетание
Для проведения эксперимента понадобятся:
- 1 прозрачный и 1 чёрный воздушный шарик;
- лупа;
- солнечный лучик.
Для этого опыта потребуется сноровка, но вы справитесь.
- Сначала нужно надуть прозрачный воздушный шар. Держите его крепко, но не завязывайте кончик.
- Теперь при помощи тупого конца карандаша протолкните чёрный воздушный шарик внутрь прозрачного до половины.
- Надуйте чёрный шар внутри прозрачного, пока он не займёт примерно половину объёма.
- Завяжите кончик чёрного шарика и протолкните его в середину прозрачного шара.
- Прозрачный шарик надуйте ещё немного и завяжите конец.
- Расположите лупу так, чтобы солнечный луч попал на чёрный шарик.
- Через несколько минут чёрный шар лопнет внутри прозрачного.
Расскажите малышу, что прозрачные материалы пропускают солнечный свет, поэтому мы видим улицу через окно. А чёрная поверхность, наоборот, поглощает световые лучи и превращает их в тепло. Именно поэтому в жару рекомендуют носить светлую одежду, чтобы избежать перегрева. Когда чёрный шарик нагрелся, он начал терять свою эластичность и под давлением внутреннего воздуха лопнул.
3. Ленивый мяч
Следующий опыт - настоящее шоу, но для его проведения нужно будет потренироваться. Школа даёт объяснение этому явлению в 7 классе, но на практике это можно сделать ещё в дошкольном возрасте. Подготовьте следующие предметы:
- пластиковый стакан;
- металлическое блюдо;
- картонную втулку из-под туалетной бумаги;
- теннисный мячик;
- метр;
- метла.
Как провести этот эксперимент?
- Итак, установите стаканчик на краю стола.
- Поставьте на стаканчик блюдо так, чтобы его край с одной стороны оказался над полом.
- Основу рулона туалетной бумаги установите по центру блюда прямо над стаканом.
- Сверху положите мяч.
- Встаньте за полметра от конструкции с метлой в руке так, чтобы её прутья были загнуты к вашим стопам. Встаньте на них сверху.
- Теперь оттяните метлу и резко отпустите.
- Рукоятка ударит по блюду, и оно вместе с картонной втулкой улетит в сторону, а мячик упадёт в стакан.
Почему он не улетел вместе с остальными предметами?
Потому что, согласно закону инерции, предмет, на который не действуют другие силы, стремится остаться в покое. В нашем случае на мячик подействовала только сила притяжения к Земле, поэтому он и упал вниз.
4. Сырое или варёное?
Давайте познакомим ребёнка с центром массы. Для этого возьмём:
· остывшее яйцо, сваренное вкрутую;
· 2 сырых яйца;
Предложите компании детей отличить варёное яйцо от сырого. При этом разбивать яйца нельзя. Скажите, что вы можете это сделать безошибочно.
- Раскрутите оба яйца на столе.
- Яйцо, которое вращается быстрее и с равномерной скоростью, - варёное.
- В подтверждение своих слов разбейте другое яйцо в миску.
- Возьмите второе сырое яйцо и бумажную салфетку.
- Попросите кого-то из зрителей сделать так, чтобы яйцо стояло на тупом конце. Никто не сможет так сделать, кроме вас, так как только вы знаете секрет.
- Просто энергично потрясите яйцо вверх-вниз полминуты, после чего без проблем установите его на салфетку.
Почему яйца ведут себя по-разному?
У них, как и у любого другого предмета, есть центр масс. То есть разные участки предмета могут весить не одинаково, но есть точка, которая делит его массу на равные части. У варёного яйца из-за более равномерной плотности центр масс при вращении остаётся на одном и том же месте, а у сырого яйца оно смещается вместе с желтком, что затрудняет его движение. У сырого яйца, которое потрясли, желток опускается к тупому концу и центр масс оказывается там же, поэтому его можно поставить.
5. «Золотая» середина
Предложите детям найти середину палки без линейки, а просто на глаз. Оцените результат при помощи линейки и скажите, что он не совсем верный. Теперь проделайте это сами. Лучше всего подойдёт ручка от швабры.
- Поднимите палку до уровня талии.
- Уложите её на 2 указательных пальца, держа их на расстоянии 60 см.
- Сдвигайте пальцы ближе друг к другу и следите, чтобы палка не теряла равновесие.
- Когда ваши пальцы сойдутся и палка будет располагаться параллельно полу, вы дошли до цели.
- Положите палку на стол, держа палец на нужной отметке. Убедитесь при помощи линейки, что вы точно справились с заданием.
Расскажите ребёнку, что вы нашли не просто середину палки, а её центр масс. Если предмет симметричный, то он совпадёт с его серединой.
6. Невесомость в банке
Давайте заставим иголки зависнуть в воздухе. Для этого возьмём:
- 2 нити по 30 см;
- 2 иголки;
- прозрачный скотч;
- литровую банку и крышку;
- линейку;
- небольшой магнит.
Как провести опыт?
- Вденьте нитки в иголки и завяжите концы двумя узелками.
- Прикрепите узлы скотчем на дно банки, чтобы до её края оставалось около 2,5 см.
- Изнутри крышки приклейте скотч в виде петли, липкой стороной наружу.
- Положите крышку на стол и приклейте к петле магнит. Переверните банку и закрутите крышку. Иголки будут свисать и тянуться к магниту.
- Когда вы перевернёте банку крышкой вверх, иголки всё равно будут тянуться к магниту. Возможно, придётся удлинить нитки, если магнит не удерживает иголки в вертикальном положении.
- Теперь открутите крышку и положите её на стол. Вы готовы провести опыт перед зрителями. Как только вы закрутите крышку, иголки со дна банки устремятся вверх.
Расскажите ребёнку, что магнит притягивает железо, кобальт и никель, поэтому железные иголки подвержены его воздействию.
7. «+» и «-»: полезное притяжение
Ваш ребёнок наверняка замечал, как волосы магнитятся к некоторым тканям или расчёске. А вы рассказывали ему, что всему виной статическое электричество. Давайте проделаем опыт из этой же серии и покажем, к чему ещё может привести «дружба» отрицательных и положительных зарядов. Нам понадобятся:
- бумажное полотенце;
- 1 ч. л. соли и 1 ч. л. перца;
- ложка;
- воздушный шар;
- шерстяная вещь.
Этапы эксперимента:
- Положите на пол бумажное полотенце, высыпьте на него смесь соли и перца.
- Спросите у ребёнка: как же теперь отделить соль от перца?
- Надутый шарик потрите о шерстяную вещь.
- Поднесите его к соли и перцу.
- Соль останется на месте, а перец примагнитится к шарику.
Шарик после трения о шерсть приобретает отрицательный заряд, который притягивает к себе положительные ионы перца. Электроны соли не столь подвижны, поэтому они не реагируют на приближение шарика.
Опыты дома - это ценный жизненный опыт
Признайтесь, вам и самим было интересно наблюдать за происходящим, а ребёнку и подавно. Проделывая удивительные фокусы с самыми простыми веществами, вы научите малыша:
- доверять вам;
- видеть удивительное в обыденности;
- увлекательно познавать законы окружающего мира;
- развиваться разносторонне;
- учиться с интересом и желанием.
Мы ещё раз напоминаем вам, что развивать ребёнка - это просто и для этого не нужно иметь много денег и времени. До скорых встреч!
