Открытый практический урок по физике для учащихся начальных классов

Открытый практический урок по физике

Цель: мотивация изучения естественных наук и привлечение к исследовательской работе учащихся младших и старших классов.

Пояснение: Всем детям нравится смотреть и самим проделывать разного рода эксперименты, поэтому демонстрация проявлений физических явлений пробуждает интерес и любовь к физике.

Демонстрацию физических опытов проводят ученики старших классов перед учениками начальных классов с последующим кратким объяснением происходящего.

Вверх по горке

Если положить цилиндр на доски с небольшим уклоном, то она будет скатываться вниз, но если же положить двойной конус, то он будет подниматься вверх.

Объяснение: В каждом теле находится точка, опираясь на которую может находиться в равновесии. Эта точка называется «центром тяжести». Значение центра тяжести есть точка, в которой мы можем себе представить сосредоточенной всю тяжесть тела. Каждое тело стремится придать своему центру тяжести самое низкое положение, какое только возможно при данных обстоятельствах.

Наш двойной конус также стремится дать своему центру тяжести самое низкое положение. У нас эта точка находится в центре общего основания обоих конусов. Так как палки раздвинуты по углом и угол подъем не большой и ось конусов, на которой находится их центр тяжести, не повышается а понижается. Так что на самом деле конусы будут катится не кверху, а книзу.

Монетка и стакан

Положите на стол почтовую открытку, а неё монетку. Ударьте по открытке щелчком. Открытка отлетит, а монета попадет в стакан.

Объяснение: Этот опыт основан на законе инерции: монета находилась в состоянии покоя, а щелчок был настолько резок, что движение открытки не успело передаться монетке и она упала в стакан.

Яйцо в воде

В воду опустите яйцо – она утонет. Понемногу растворяя в воде соль, добейтесь того, чтобы яйцо плавало в воде, всплыло.

Объяснение: На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, которая зависит от плотности жидкости. Если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет; если плотность тела равна плотности жидкости, то тело будет плавать в нутрии жидкости; если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело всплывает.

Пресная вода обладает меньшей плотностью, чем соленая вода и в тоже время меньше средней плотности яйца, поэтому яйцо тонет. Постепенно добавляя соль в воду мы увеличиваем плотность воды и тем самым выталкивающую силу до тех пор, пока яйцо окончательно не всплывёт.

Перевернутый стакан

Наполните стакан водой. Сверху положите плотный лист бумаги или картона и, придерживая его, переверните стакан. Результат: бумага не отпадет.

Объяснение: Воздух, который находится над поверхностью воды, создает давление, которое равномерно распределяется по всей поверхности жидкости и давит на лист бумаги, не позволяя воде вытечь. Когда рука убирается, давление на воду остается неизменным, и вода остается в стакане. Этот эксперимент демонстрирует, как атмосферное давление может уравновешивать силу тяжести и сохранять воду внутри стакана.

Кипение со льдом

Пробирка с водой, на дне пробирки кусочки льда. При нагревании пробирки сверху, вода сверху закипит, а лед при этом не растает.

Объяснение: Нагретая в верхней части пробирки вода, становится легче и не опускается вниз. Значит основной процесс теплопередачи в виде конвекции (перемешивания) становится не возможным, а передача тепла через кондукцию (контакт) тел или молекул для жидкости протекает очень медленно поскольку теплопроводность воды очень низкая.

Паровой удар

Нагреваем жестяную банку снизу горелкой, в которой на дне находиться немного воды. Доводим до кипения и немного подождем. Потом быстро переворачиваем банку вверх ногами и опускаем отверстием в холодную воду. Результат – банка сожмется.

Объяснение: Когда вода кипела в банке, водяной пар постепенно занял весь объем этой банки, вытеснив воздух. Достаточно быстро поднеся банку к холодной воде, пар частично вышел, а воздух зайти не успел или зашёл совсем незначительно. При соприкосновении банки и пара с холодной водой, он сконденсировался и давление резко упало. Отсюда атмосферное давление сплющило банку, в которой давление стало гораздо меньше атмосферного.

Вода на весах

Сосуд с водой стоит на весах. Если опустить предмет, так чтобы он не касался ни дна, ни стенок, то показание весов увеличится.

Объяснение: На погруженный в воду предмет будет действовать выталкивающая сила со стороны воды. Сила, равная и противодействующая ей, по третьему закону Ньютона будет действовать на дно сосуда. Следовательно, к весу воды добавится сила, равная выталкивающей силе (сила Архимеда).

Опыт Ньютона

Классический опыт 1672 года по наблюдению дисперсии был поставлен Ньютоном. Узкий луч солнечного света направлялся на треугольную стеклянную призму. На экране за призмой появлялся спектр - радужная полоса. Один край спектра оказался красным, другой - фиолетовым, а цвета внутри спектра непрерывно переходили друг в друга.

Объяснение: Мы видим, таким образом, что стеклянная призма является простейшим спектральным прибором - она позволяет исследовать спектральный состав белого света: белый свет сложный и содержит в себе все цвета радуги.

Лопнуть шарик

Надуйте шарик. Наведите пучок мощного лазера на воздушный шарик и он лопнет. Будьте аккуратны не наводите на другие предметы и сразу после эксперимента выключите лазер!

Объяснение: Лазер – это свет, собранный в пучок, а это в свою очередь энергия фотона, которая преобразуется в тепловую и расплавляет резину шарика в том месте, где наведен лазер. Причем лазер – источник большой энергии.

Трубка Ньютона

Трубка Ньютона, это сосуд длинно около метра, в которой находятся два разных по свойству предмет: металлический шарик с обтекаемой формой и большим весов, относительно второго предмета; перышко неправильной формы и легким весом. Если перевернуть трубку, то шарик упадет быстрей пера. Если вакуумным насосом выкачать воздух из трубки и снова перевернуть, то шарик и перышко упадут одновременно.

Объяснение: Все тела притягиваются к Земле, и эту силу мы называем силой тяжести. Под действием этой силы тела падают на землю. При падении на тела действует еще одна сила - сила сопротивления воздуха. Таким образом, при падении на тела действует равнодействующая этих двух сил: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Это приводит к тому, что тела падают с разной скоростью: одни быстрее, другие медленнее. Чем больше сила сопротивления воздуха, тем медленнее падает тело.

Перо легкое и имеет большую поверхность соприкосновения и сила сопротивления в воздухе больше, чем у шарик, и следовательно, падает последним. В вакууме силы сопротивления отсутствуют, поэтому на тела действую только сила тяжести, т.е. тела находятся в невесомости и ускоряются с одинаковым ускорением.

Колыбель Ньютона

Если отклонить первый шарик, то при соударении о второй, отклоняется последний, примерно с той же амплитудой, что и отклонение первого шарика. Шарики в середине остаются на месте.

Объяснение: Механическая система, придуманная Исааком Ньютоном для демонстрации преобразования энергии различных видов друг в друга: законы сохранения импульса и сохранения энергии. В отсутствие противодействующих сил (трения) система могла бы действовать вечно, но в реальности это недостижимо. Если отклонить первый шарик и отпустить, то его энергия и импульс передадутся без изменения через три средних шарика последнему, который приобретёт ту же скорость и поднимется на ту же высоту. Он в свою очередь передаст свой импульс и энергию по цепочке снова первому шарику. Крайние маятники будут колебаться, а средние шарики будут покоиться.

Танцующий шарик

Подключите выдувающий насос и направьте струю воздуха вверх, сверху расположите теннисный шарик и он будет парить в воздухе на трубкой.

Объяснение: Шарик держится в воздухе, а не улетает, как предполагалось, по закону Бернулли: чем больше скорость потока, тем ниже давление. Получается над трубкой, вследствие образовавшегося потока, давление меньше чем вокруг и при попытки шарика отклонится вправо или влево повышенное давление возвращает его назад.

Необычная катушка

На горизонтальной поверхности лежит катушка с намотанной на нее ниткой. Катушка движется по поверхности без проскальзывания. Если угол наклона нитью большой, то катушка двигается от нити, если угол наклона к горизонту маленький, то катушка двигается к нити.

Объяснение: При большом угле нити к горизонту, линия силы натяжения проходит на стороне нити, относительно оси вращения (точка соприкосновения катушки со столом) и сила натяжения нити заставляет катушку поворачиваться от нити. И наоборот, при малом угле нити к горизонту, линия силы натяжения проходит на противоположной стороне от нити, относительно оси вращения и сила натяжения нити заставляет катушку поворачиваться к нити.