Проектно-исследовательская работа "Как научные игрушки связаны с законами физики?"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЁННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ АНГАРСКАЯ ШКОЛА

Как связаны научные игрушки с законами физики?

Муниципальный этап краевого молодёжного форума

«Научно-технический потенциал Сибири»

Направление: физика и астрономия

(проектно-исследовательская)

Выполнила:

Леонтьева Полина Ильинична

МКОУ Ангарская школа

учащаяся 6 класса

89232789145

_________личная подпись

Руководитель:

Камскова Елена Ивановна

МКОУ Ангарская школа

учитель математики

89233304240

Kelena567@gmail.com

_________личная подпись

п. Ангарский, 2024

Содержание

Введение 3

§1. Истории развития игрушки, объясняемые физическими законами 5

А) Воздушный змей

Б) Волчок

В) Погремушки

§2. Некоторые виды игрушек и физические законы

2.1. Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести 6

2.2. Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы 11

2.3. Магнитные игрушки 12

2.4. Гироскопические игрушки 13

Заключение 15

Список литературы 17

Приложение 1. Игрушки своими руками, действие которых основано на различном положении центра тяжести 18

Приложение 2. Игрушки своими руками, действие которых основано на существовании архимедовой силы 20

Приложение 3. Магнитные игрушки своими руками 21

Приложение 4. Гироскопические игрушки своими руками 22

Приложение 5. Эксперименты с научными игрушками 23

Приложение 6. Турнир юных изобретателей 25

Введение

Актуальность

Участвуя в конкурсе творческих работ «Научная игрушка», организованном краевым Дворцом пионеров, мы поняли, как здорово быть изобретателями и экспериментаторами. Мы научились исследовать и изучать мир, играя! Уже в 60-х годах XIX века русский педагог К.Д. Ушинский опирался в своей практике на национальный опыт с использованием игрушки. Самой ценной он признавал самоделку, создаваемую ребенком, в процессе самостоятельного труда и противостоявшую «грубым, пошлым, безнравственным фабричным игрушкам» [1, с. 72]. Исследование, проведенное Национальной наукой,  обнаружило, что дети, у которых дома был доступ к научным игрушкам, набирали более высокие баллы по стандартным тестам. А также показало, что дети, которые регулярно играли в научные игрушки, с большей вероятностью делали карьеру в области науки, новых технологий, инженерии и математики [14].

Кроме того, было доказано, что научные игрушки улучшают коммуникативные и социальные навыки у детей. Когда дети участвуют в совместной игре с другими, они учатся эффективно делиться, вести переговоры и общаться. Эти навыки ценны на протяжении всей жизни, помогая детям строить отношения и ориентироваться в социальных ситуациях.

Самые интересные и привлекательные научные игрушки обычно основаны на физических процессах. Хотя мы ещё не изучаем физику, нам всё понятно. Игрушки, представленные в работе, позволяют участникам, учащимся 5-6 классов, узнать много нового, увидеть необыкновенные физические явления. Это действительно классные игрушки! Они также отлично подходят для демонстрации в классе. Каждая из них показывает физический процесс. На многие из них можно смотреть часами.

В своей работе мы непросто рассматриваем физические свойства некоторых игрушек, но и самостоятельно их изготавливаем из экологически чистых материалов.

Проблема, которая решается в ходе работы:

Кажется, что детские игрушки понятны каждому: их цель познакомить детей с малых лет с окружающим миром. Но мало кто задумывается о том, какие законы, физические понятия лежат в основе взаимодействия с ними и при их использовании.

Гипотеза: если игрушку сделать своими руками, то можно не только увидеть, но и понять физическое явление.

Цель работы: изучить и изготовить научные игрушки и объяснить принцип их действия на основе законов физики.

Задачи исследования:

1. Изучить литературу, в которой описываются виды научных игрушек и их свойства, основанные на законах физики.

2. Изготовить научные игрушки своими руками и объяснить принцип их работы.

3. Провести эксперименты с некоторыми научными игрушками.

4. Провести Турнир юных изобретателей для учащихся 5-6 классов.  

Предмет исследования: физические явления и законы, используемые в устройстве и работе научных игрушек.

Объект исследования: научная игрушка, готовая и сделанная своими руками.

Методы исследования: наблюдение; эксперимент; сравнение; анализ.

Для этого составляем план исследования:

1. Поиск, сбор и обобщение информации.

2. Выявление законов, описывающих принцип действия игрушки.

3. Проведение домашних экспериментов.

4. Проведение турнира юных изобретателей.

5. Обработка результатов.

6. Выводы.

7. Оформление работы.

Обзор литературы: наука - дело серьёзное, и мы поняли, что её можно изучать с интересом. Интереснейшие книги и сайты сети интернет помогают изучать разные науки. Хороши серии книг – «Занимательная физика» Я. И. Перельмана, Том Тит «Научные забавы», Т.Е. Галатоновой «Стань инженером». Познавать окружающий мир всегда интересно. А проверять те или иные явления на практике самостоятельно – увлекательно вдвойне! Пользовались книгой «Большая книга экспериментов. Твори, выдумывай, изобретай» И.Е. Гусева для своих научных игрушек, в которой можно прочитать, как сделать игрушку или провести эксперимент, что произойдёт и вывод, на основании чего произошло. Из этой книги мы узнавали физические законы, как они действуют, как читаются. В ней автор даёт описание процессов и явлений. В книге Ганайнюк Н. «Опыты профессора Николя с научными игрушками» мы рассмотрели 27 научных игрушек, с которыми можно проделать около 100 экспериментов. Они снабжены фотографиями, а также их можно даже посмотреть на видео в Youtube.

§1. Истории развития игрушки, объясняемые физическими законами
А) Детская игрушка - воздушный змей

Рис.1. Венецианец Марко Поло Рис. 2.Воздушные змеи

Воздушный змей — лёгкая и простая игрушка, которая летает в воздухе благодаря силе ветра. Змеи были изобретены в Китае более 2000 лет назад и использовались при передаче сообщений и разведки в бою [8].

Но со временем воздушные змеи стали популярны среди детей. Их стали изготавливать из более легких и прочных материалов, таких как полиэстер, нейлон или бумага. Змеям придавали самую разную форму, размер, наносили множество рисунков и узоров (рис. 1,2).

Знаменитый физик, математик и астроном Леонард Эйлер писал: «Бумажный змей, детская игрушка, пренебрегая взрослыми, будет когда-нибудь предметом глубоких исследований»[7, с. 26]

В 1752 г. Б. Франклин с помощью змея выявил электрическую природу молнии и изобрёл громоотвод. В XIX веке змеи также широко применялись для метеорологических наблюдений. В начале XX столетия воздушные змеи внесли свою лепту в создание радио А.С. Поповым, который использовал змеи для подъёма антенн на значительную высоту. А.Ф. Можайский провёл серию испытаний с воздушными змеями, которые тянула упряжка лошадей, а потом выбрал размеры самолёта, которые должны были обеспечить ему достаточную подъемную силу. В 1848 г. К.И. Константинов разработал систему спасения судов, терпящих бедствие вблизи берега, с помощью воздушных змеев. Во время первой мировой войны войска различных стран применяли змеи для подъема на высоту наблюдателей-корректировщиков артиллерийского огня, разведки вражеских позиций [8].

Вывод: Воздушный змей был предметом глубоких исследований. Воздух сопротивляется его движению, тормозит его, стараясь замедлить и даже остановить движение. И чтобы воздушный змей взлетел, он должен находиться под углом по отношению к потоку воздуха. Если змей занимает вертикальное положение, то сопротивление воздуха и подъёмная сила увеличивается. А если змей располагается горизонтально, то подъемная сила убывает, и змей не поднимается.

На воздушного змея в воздухе действует  и  сила тяжести, направленная вниз.  Это стремление обусловлено силой притяжения к земле. И если бы не было этого притяжения, то все на Земле полетело бы в космос из-за силы, возникающей от вращения Земли.

Б) И еще один пример — волчок.

Волчок был одной из любимейших игрушек в Египте, Сиаме, Бирме, у эскимосов и у негров Южной Америки, где его погоняли кнутиком и бежали за ним (рис.3). Изготовление волчков было простым. У племен Восточной Африки их делали из круглого кусочка тыквенной корки, в которую продевали палочку, у индейцев — из восковой пластинки или пустого плода, насаженного на палочку [4, с. 129].

В России есть зимняя народная игра в волчок (рис. 4). Чтобы привести волчок в движение, его ставили на ладонь левой руки, указательным пальцем правой руки быстро раскручивали вправо и во вращающемся положении бросали на лёд. Затем его гоняли небольшим кнутом. Устраивались состязания: чей волчок, вращаясь, дольше простоит, чей дольше прокрутится по непротоптанному снегу, кто дальше прогонит свой волчок одним ударом кнута, у кого он перепрыгнет через канаву, или через бревно и т. д. [13].

Р ис. 3.Игра в волчок Рис.4. Зимняя народная игра

Происхождение волчка связано с физической силой, называемой центробежной силой. Когда волчок вращается, центробежная сила действует на его ось и стремится вытолкнуть его из горизонтального положения. Это приводит к тому, что волчок испытывает наклон и в конечном итоге принимает вертикальное положение.

Свойства волчка широко используют в цирке. Брошенным в воздух ножам или шарам, жонглёр придаёт вращательное движение вокруг продольной оси. Предметы приобретают устойчивость, и получаются эффектные номера. Также спортсмены, чтобы волейбольный мяч двигался строго в желаемом направлении, сообщают ему вращение. Дискоболы, метая диск, тоже придают ему вращение вокруг его оси симметрии. Поэтому диск в течение всего полёта сохраняет плоскость своего вращения неизменно под одним и тем же углом к горизонту, уменьшая вредное воздействие сил сопротивления и увеличивая дальность полёта[13].

Вывод: происхождение волчка связано с физической силой, называемой центробежной силой. Когда волчок вращается, центробежная сила действует на его ось и стремится вытолкнуть его из горизонтального положения. Это приводит к тому, что волчок испытывает наклон и в конечном итоге принимает вертикальное положение. Познакомились со свойством сохранения устойчивости при вращении: летающей тарелки, жонглировании, вращении различных волчков.

В) Еще в Древней Греции и Риме погремушки дарили новорождённым.

Рис.5. Первые погремушки Рис. 6. Современные погремушки

Но делали их не ради забавы. В третьем тысячелетии до нашей эры считалось, что своим шумом они отгоняют от детей злых духов и оберегают их. А изготавливали их не только из дерева, но и из глины, соломы, лозы, бересты и костей животных (рис.5). В Древней Руси погремушки называли «побрякушками». Внутрь помещали высушенный горох, разные семена, камушки, косточки. А само слово «погремушка» произошло от выражения «погреметь у ушка» [5, стр. 27].

Звук – это механические упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях или твердых телах.  Внутри погремушки находятся шарики, бусинки, которые ударяясь о ее стенки, вызывают колебания. Эти колебания передаются окружающему воздуху и распространяются в нем. В результате у нас возникают определенные слуховые ощущения. Звуки бывают разные: громкие и тихие, высокие и низкие. Чем чаще колеблется тело, тем выше звук [6, стр. 99].

Вывод: обычная погремушка стала источником познания механических волн. Они передаются окружающей среде и распространяются в ней.

Итак: сейчас детей увлекают радиоуправляемые планетоходы, космонавты и куклы, которые могут делать все, что умеют люди. Словом, в игрушке наступил век техники. Прогресс не стоит на месте и, возможно, через десяток лет игрушки современности будут казаться детям простыми, неинтересными. Тем не менее, хочется, чтобы игрушки и в будущем не утратили своей главного назначения – радовать и обучать и детей, и взрослых!

§ 2. Некоторые виды игрушек и физические законы

2 .1. Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести

Неваляшка – это первая игрушка ребенка на протяжении уже многих поколений (рис. 7). Ее особенность заключается в том, что она постоянно стремится вернуться в свое исходное положение. Это пример устойчивого равновесия [12] .

Устройство неваляшки: круглый полый корпус, внутри которого внизу закреплен груз.

Рис. 7. Неваляшка

Д ля малышей, которые ещё не научились аккуратно кушать, есть даже чашка-неваляшка. Чашка - неваляшка с "носиком" и удобными ручками с утяжелённым дном, не позволяет ей перевернуться (рис.8). А носик сделан так, что из нее не выльется ни капельки. [11].

Рис.8. Чашка-неваляшка

В приложении 1 мы показали вместе с 5-классниками, как можно сделать неваляшку своими руками.

Вывод: мы познакомились с известной игрушкой-неваляшкой и узнали, чтобы она возвращалась в вертикальное положение, нужно правильно вычислить центр тяжести. На своих неваляшках мы в этом убедились. Неваляшка устроена так, что обладает положением устойчивого равновесия. Во-первых, центр тяжести ее смещен ближе к основанию, т.к. полый нижний шар заполняется чем-то тяжелым. Во-вторых, при выведении ее из положения равновесия, возникает сила, которая возвращает ее в устойчивое положение. 

2.2. Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы

Н а тела, погруженные в воду, действует выталкивающая сила. Она была открыта древнегреческим философом Архимедом, который жил в Сиракузах в III веке до н. э. Однажды царь Гиерон, получив от мастеров заказанную им золотую корону, решил проверить, есть ли в золотой короне примесь серебра (рис.9) [7, стр. 192].

Рис. 9. Архимед и золотая корона

Архимед попросил у царя два слитка — серебряный и золотой. Вес каждого слитка был равен весу короны. Положив в сосуд до краёв наполненный водой сначала серебряный, а затем золотой слиток, учёный измерил объём вытесненной каждым из слитков воды. Золото вытеснило меньше воды, чем серебро. Затем Архимед погрузил в сосуд корону и измерил объём вытесненной ею воды. Корона вытеснила меньше воды, чем слиток серебра, но больше чем слиток золота. Так мошенничество ювелиров было разоблачено [10].

Если погрузить в воду мячик, осьминога и отпустить, то мы увидим, как они тут же всплывают (рис. 10).

Рис. 10. Плавающий осьминог

Если вы не умеете плавать, вам на помощь придут надувные резиновые игрушки (круги, матрасы). Эти игрушки обладают большой подъемной силой, потому что действующая на них сила тяжести намного меньше выталкивающей силы.

Пляжные игрушки появились после 1938 года. Надувной мячик из тонкого и лёгкого материала был придуман Джонатаном Де Лонж. Он был маленького размера, но уже тогда имел разноцветные сегменты. Надувные матрацы появились в 40-е годы, а в конце XX века шведским дизайнером Яном Дрангером был создан сверхпрочный и лёгкий материал. [9, стр. 151]. С его изобретением в изготовлении надувных игрушек произошёл прорыв. Надувной круг, прародителем которого был спасательный круг, придуманный Леонардо да Винчи, до наших дней дошёл практически без каких-либо серьёзных изменений [3, стр. 123].

Вывод: мы увидели и узнали, что есть архимедова сила, которая выталкивает тела, погруженные в воду.

В приложении 2 описали плавающие игрушки, сделанные своими руками.

Вывод: на тела, погруженные в воду, действует выталкивающая сила. В наших игрушках, действующая на них сила тяжести, намного меньше выталкивающей. Поэтому они плавают. Кораблик из губки через 15 минут начал намокать и наклонился. Когда делали паруса, тоже верхняя часть оказалась тяжелой, пришлось облегчить верхнюю часть.

2 .3. Магнитные игрушки

Детские магнитные игрушки - это не просто красочные предметы, привлекающие внимание. Это обучающие инструменты, которые сочетают в себе веселье и образование. Их особенность заключается в наличии магнитов, позволяющих им прикрепляться к различным поверхностям, создавая интересные и яркие сцены.

Рис. 11 Магнитные игрушки

В процессе игры мы знакомимся с магнитными свойствами предметов, получаем первые знания из области пространственной геометрии.

С магнитной доской для рисования можно создавать картины. Магнитные игрушки бывают самыми разными: от магнитных азбук и конструкторов, до магнитных кукол. Магнитные пазлы, настольные игры с магнитами, мягкие игрушки с вшитыми магнитами (рис. 12) [10].

Рис. 12. Магнитный конструктор

В приложении 3 показали игрушку, сделанную своими руками, основанную на магнитных свойствах.

Вывод: у магнита имеется два полюса: северный и южный. При этом если приблизить магниты друг к другу одноименными полюсами, они будут отталкиваться, а если разноименными – притягиваться. На взаимодействии магнитных полюсов и основано действие этой игрушки. Сверху на половинках шариков мы укрепили фигурки, ориентируя их и учитывая полярность магнитов таким образом, чтобы волк и заяц поворачивались друг к другу.

1. Гироскопические игрушки

Гироскоп - это устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором оно установлено, относительно инерциальной системы отсчета (рис. 13). Гироскопический прибор – это устройство, в котором используется быстро вращающийся ротор, чтобы его ось вращения поворачивалась.

[3, стр. 45].

Рис. 13. Гироскопический прибор

Отто Шлик предложил установить внутри парохода огромный волчок, который нужно было постоянно раскручивать с помощью двигателя. Волчок будет стремиться сохранить свое положение, а вместе с ним и пароход будет держаться прямо. После установки волчка Шлика пароход шел спокойно, даже п ри сильном волнении на море [14].

На рисунке 14 волчок вращается в направлении стрелок. Свойство сохранения устойчивости при вращении называют гироскопическим. Если взять за стержень и с силой закрутить, он начинает вращаться как обычная юла.

Рис. 14.Волчок

Но через несколько секунд совершается чудо. Вертун кувыркается, переворачиваясь вверх тормашками, и продолжает крутиться на своей тоненькой ножке, причем в ту же сторону, куда его закрутили.

Ю ла – довольно сложная конструкция (рис.15). У неё сверху есть ручка, опуская и поднимая которую, можно придать ей большую скорость вращения. Юла раскручивается с помощью винтообразного осевого стержня. Во время опускания этого стержня, винтовой передаточный механизм, состоящий из винта и гайки, преобразует вращательное движение в поступательное, или наоборот [2, с.156]. 

Рис. 15. Юла

В приложении 4 показано изготовление волчка из проволоки.

Вывод: были изготовлены 4 волчка из проволоки. При изготовлении одного проволока сломалась. Сама сделать не смогла. Помогали взрослые. Первый волчок трудно было запустить, но получилось. Но он недолго совершал круговые движения. Второй по другой схеме сделан, но на гладкой поверхности крутится хорошо. В третьем пришлось изменить угол между частями (прочитали, что он должен быть 53 градуса), только тогда он сработал. Мы узнали, что в основе гироскопических игрушек лежит закон сохранения количества движения. И чтобы волчок крутился, нужно правильно найти центр тяжести.

Заключение

На примере простых научных игрушек, которые есть в любом доме, мы показали, что физика – это не только наука о природе, а ещё и то, что её законы лежат в основе всех действующих тел, придуманных человеком для того, чтобы его жизнь была более удобной и интересной. При выполнении проектно-исследовательской работы мы узнали много нового. Данная тема доступна пониманию даже нам, которые не изучали школьного курса физики.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. Опираясь на знания, полученные из литературных источников, можно найти научное обоснование работы любой игрушки.

2. Были изучены и сделаны своими руками четыре вида научных игрушек:

основанные на различном положении центра тяжести; магнитные игрушки; игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы; гироскопические.

Сделаны выводы, что к основным физическим явлениям, рассматриваемым в данной работе, можно отнести: закон сохранения момента импульса, инерция, различное положение центра тяжести, Архимедова сила, сила притяжения и др.

3. В ходе выполнения 4 экспериментов удалось установить причину устойчивости вращения волчка, условие плавания тел.

4. Турнир юных изобретателей показал, что тема исследования «Как связана научная игрушка с законами физики?» интересна и познавательна многим детям. В турнире участвовало 12 человек 5-го класса и 8 человек 6-го класса. Не у всех получилось сделать научную игрушку: не получалось, не могли найти объяснение, не закончили, но пытались. Три работы были представлены на краевой конкурс «Научная игрушка», за что получили сертификаты участников.

Гипотеза: если игрушку сделать своими руками, то можно не только увидеть, но и понять физическое явление, подтвердилась. Цель: изучить и изготовить научные игрушки и объяснить принцип их действия на основе законов физики, достигнута.

В заключение хотелось бы сказать об актуальности проводимой работы. Мы провели работу для того, чтобы познакомить учащихся 5-6 классов с интересными физическими явлениями, повсеместно использующимися в нашей жизни, их особенностями; и показать, что даже казалось бы ненужная безделушка может приоткрыть тайны физических явлений. В следующем году планируем продолжить свою работу и описать действие механических бытовых приборов на основе физических законов.

Список литературы

1.Абраменкова В. Во что играют наши дети?//Воспитание школьников.-1998.-№4.-с. 33-38.

2.Ганайнюк Н. Опыты профессора Николя с научными игрушками. - Москва: Мысль.-2018.-349 с.

3. Галатонова Т.Е. Стань инженером.-Москва: КТК Галактика.-2022.-120 с.

4.Гусев И.Е. «Большая книга экспериментов. Твори, выдумывай, изобретай»

- Москва: Просвещение.- 1977.- 167 с.

5.Перельман Я.И. Занимательная физика.-Москва: Просвещение, 2019.-247 с.

6.Том Тит. Научные забавы: интересные опыты, самоделки, развлечения/пер. с франц. – Москва: Издательский Дом Мещерякова.- 2008.- 342 с.

7.Ральперштейн Л.Я. Занимательная физика. – Москва: РОСМЕН.-2000.-461 с.
8. Википедия-свободная энциклопедия: [сайт]- URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/

(дата обращения: 28.12.2023).

9.Картезианский водолаз. Как управлять водной медузой при помощи давления:-

URL: https://nik-show.ru/experiments/experience/kartezianskiy-vodolaz/ (дата обращения 30.12.2023).

10. Атомный чемоданчик-какими были первые научные игрушки: URL: https://dzen.ru/a/YfEAd5qAbwpKO1c3 (дата обращения 4.02.2024).

11. Класс!ная физика –любознательным: URL: http://class-fizika.ru/opit.html

(дата обращения 8.02.2024)

12. Делаем игры и игрушки: URL: https://terrakid.ru/category/masterklassy/sozdajem-igry-i-igrushki/ (дата обращения 10.02.2024).

13.Загадки обыкновенного волчка: URL: https://school-science.ru/7/11/39665

(дата обращения 13.02.2024)

14. Детская игрушка в современных психологических игрушках И.Я. Рябкова, Е.Г. Шеина, С.Ю. Смирнова: URL:https://www.researchgate.net/publication/359300093

(дата обращения 17.02.2024).

Приложение 1

Неваляшки своими руками

1 вариант (фото 1)

1.Крышечка от бутылки - основа игрушки.

2 .Чтобы поделка была устойчивой, раскачивалась, внутрь внизу крышечки поместить небольшой кусок пластилина.

3.Из любой яркой бумаги вырезаем деталь, напоминающую восьмерку. Это основа неваляшки.

4. Украсим полученную конструкцию, наклеим на крышечку с грузом.

Фото 1. Изготовление неваляшки из крышечки от бутылки

Вывод: по данной игрушке был неверно найден центр тяжести, она падала и не возвращалась в вертикальное положение.

2 вариант (фото 2)

1 .Контейнер от киндер-яйца необходимо раскрыть.
2. Выстригаем детали для неваляшки и аккуратно наклеиваем их на верхнюю часть контейнера.

3. Затем закладываем в пластилин металлические предметы (аккуратно, по центру). Фото 2. Неваляшка из киндер-яйца

4.Неваляшка готова.

Вывод: центр тяжести был найден и неваляшка, раскачиваясь, принимала вертикальное положение.

3 вариант (фото 3)

1.     Берем воздушный шарик, внутрь просовываем грузик (круглую пуговицу), завязываем резинкой.      

2.     Выворачиваем воздушный шарик. Надуваем его, завязываем. Наш грузик остался внутри. Это основа для неваляшки.

3. Рисуем фломастером глазки, губы.

Фото 3. Неваляшка из шарика

Вывод: веселая игрушка шарик-неваляшка получилась.

А какие еще примеры устойчивого равновесия можно привести? Например, судостроение! У кораблей центр тяжести выше центра опоры. И чтобы они устойчиво держались на волнах, используется тот же принцип неваляшки.

Приложение 2

Плавающие игрушки своим руками

Фото 4. Кораблики, которые не тонут

1 вариант

Кораблик из металлической крышки от банки

2 вариант

Кораблик из губки для мытья посуды

Вывод: на тела, погруженные в воду, действует выталкивающая сила. В наших игрушках, действующая на них сила тяжести, намного меньше выталкивающей. Поэтому они плавают. Кораблик из губки через 15 минут начал намокать и наклонился. Когда делали паруса, тоже верхняя часть оказалась тяжелой, пришлось облегчить верхнюю часть.

Приложение 3

Магнитные игрушки своими руками

Для изготовления этой игрушки использовали следующее оборудование:

один шарик от пинг-понга; пластилин; два магнита; фломастеры; зубочистка; ножницы

Ход работы:

1.На картоне сделали фигурки кошки и собаки.

2.Шарики от пинг-понга разрезали пополам.

3. Заполнили половинки пластилином, вдавили в него магниты.

Фото 5. Изготовление игрушки «Волк и заяц»

Вывод: у магнита имеется два полюса: северный и южный. При этом если приблизить магниты друг к другу одноименными полюсами, они будут отталкиваться, а если разноименными – притягиваться. На взаимодействии магнитных полюсов и основано действие этой игрушки. Сверху на половинках шариков мы укрепили фигурки, ориентируя их и учитывая полярность магнитов таким образом, чтобы волк и заяц поворачивались друг к другу.

Приложение 4

Волчок своими руками

Волчок Сакаи придумал японский физик, профессор Такао Сакаи из университета Тохоку. Для демонстрации законов вращательного движения он взял в руки обычную скрепку и соорудил из него волчок или гироскоп.

Ход работы: скрепку из гибкого металла сначала выпрямляют, потом из полученного куска делают окружность, концы которой (примерно 1/6 часть) сгибают к центру и еще раз в перпендикулярных направлениях так, чтобы получилась ось вращения, круг остается незамкнутым. Если вы правильно согнете, то центр тяжести круга будет лежать на оси, волчок готов.

Фото 6. Волчки из проволоки

Вывод: были изготовлены 4 волчка из проволоки. При изготовлении одного проволока сломалась. Сама сделать не смогла. Помогали взрослые. Первый волчок трудно было запустить, но получилось. Но он недолго совершал круговые движения. Второй по другой схеме сделан, но на гладкой поверхности крутится хорошо. В третьем пришлось изменить угол между частями (прочитали, что он должен быть 53 градуса), только тогда он сработал.

Мы узнали, что в основе гироскопических игрушек лежит закон сохранения количества движения. И чтобы волчок крутился нужно правильно найти центр тяжести.

Приложение 5

Эксперименты с научными игрушками

1.  Изготовили три волчка: из плотного картона, из пластмассовой крышки и из металла. Запускали на гладкой тарелке. Металлический волчок вращался примерно 1 минуту 20 секунд, картонный- 22 секунды, пластмассовый- 30 секунд. Вывод: более тяжёлый волчок вращается лучше и устойчивее.

2. Как происходит вращение волчка при разных условиях ( на тарелке и на столе)?

Вывод: на гладкой поверхности волчок вращается дольше, т.к. сила трения при взаимодействии волчка со столом больше, скорость вращения падает быстрее, чем на тарелке.

3. Будет ли вращаться волчок другой формы или любые вращающиеся тела - волчки? Изготовили юлу из квадратного листа бумаги.

В ывод: и квадратная и круглая юла вращаются и сохраняют вертикальное положение оси. Два основных свойства волчка выполняются, значит можно сказать, что любые вращающиеся тела – волчки.

Фото 7. Эксперименты с волчками

4. Плавающие игрушки-уточки поместили на поверхность воды в чашку. Игрушки плавают на поверхности, что объясняется наличием воздуха в каждой из них. Попробуем опустить игрушку на дно. Она тут же всплывает. Но если мы вытащим из отверстия в игрушке заглушку – пищалку, опустим на дно и, нажав на уточку, выпустим воздух, вода заполнит её тело, и она останется лежать на дне, не всплывая.

Фото 8. Эксперименты с игрушкой

Вывод: на тело, находящееся внутри жидкости, действуют две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и архимедова сила, направленная вертикально вверх. Если сила тяжести меньше силы Архимеда, то тело плавает на поверхности жидкости. Если сила тяжести больше силы Архимеда, то тело тонет.

Итак, законы плавания тел всегда учитываются при изготовлении игрушек, поэтому они и сами плавают на воде, и нам помогают плавать.

Приложение 6

Турнир юных изобретателей

Турнир юных изобретателей – это коллективное творческое дело, конкурс и праздник одновременно. По школе объявляется конкурс на лучшую научную игрушку среди 5-6 классов. Участниками турнира становятся все дети, которые изготовили игрушку. Но к участию нужно подготовиться, придумать, как свою поделку представить, снять видео, рассказать физическое свойство, лежащее в основе.

1.Колыбель Ньютона (Юрчук Эльвира , 6 класс)

Ч то понадобится: 

Шарики, палочки, клей-пистолет, нити.

Что делаем:

• Собираем конструкцию;

• Приводим в движение первый шарик;

• Наблюдаем, как отклоняется последний шарик.

Вывод: продемонстрировали передачу энергии от одного шарика к другому.

2 .«Расцветающий цветок» (Добрынина Арина, 5 класс)

1. Приготовьте ножницы и бумагу

2. Вырежьте бумажные цветы. Лепестки можно делать разной формы: широкие и узкие, закруглённые и острые.

3. Теперь аккуратно загните все лепестки внутрь цветка.

4. Опустите бутоны в воду. Удивительно, но можно услышать шелест лепестков при распускании!

Вывод: дело не в воде. Оказывается, бумажные волокна, из которых состоит бумага, впитывают воду, набухают и стремятся выпрямиться. При этом лепестки начинают раскрываться.

3.Машинка на реактивной тяге (Логинова Антонина, 6 класс)

Для того, чтобы сделать эту поделку нам понадобится:

воздушный шарик, трубочка, скотч, картон, шпажки.

Вывод: забавная игрушка, которую легко сделать своими руками, наглядно демонстрирует принцип работы двигателей на реактивной тяге. Из трубки под давлением вырывается воздух, заставляя машинку передвигаться в противоположном направлении.

4.Опыт со стаканом воды и бумагой (Паньков Александр, 5 класс)

А тмосферное давление – это давление воздуха на земную поверхность, оно распространяется во все стороны с равной силой. Если наклонить наполненный водой стакан, вода начнет выливаться из него, потому что на нее действует сила тяжести, и ничто не мешает жидкости устремиться вниз. В прикрытом салфеткой стакане с водой, вода не выливается, благодаря силе, возникающей из-за разницы атмосферного давления вне стакана и давления, которое образуется внутри между дном и поверхностью воды.

5.«Медуза в бутылке» (Медведева Мария, 5 класс)

С уть этой игрушки в том, что при переворачивании бутылки, "медуза" медленно и плавно всплывает. Достигается это за счет того, что в медузе остаются небольшие пузырьки воздуха, которые при погружении "медузы" в воду, тянут фигурку вверх.

Вывод: принцип действия этой игрушки: пузырьки воздуха делают медузу легче воды, и поэтому она всплывает.

6 .«Балансир - бабочка» (Фатьянов Егор, 5 класс)

Еще одна игрушка, объясняющая понятие равновесия.
У игрушки смещен центр тяжести. Основной вес конструкции находится не над опорой, а под опорой, что позволяет фигурке стоять и не падать.
Изготовление такой игрушки развивает конструктивные способности, учит соблюдать симметрию, развивает мелкую моторику рук и глазомер, формирует начальные научно-технические знания.

7 .«Рука-манипулятор » (Кузнецова Анна, 5 класс)

Самодельная игрушка «Рука-манипулятор» сделана из трубочек для коктейля и может захватывать небольшие и легкие предметы, сгибаясь как настоящая рука. При некоторой тренировке в управлении ею можно, дергая за нитки, изображать различные жесты. Берём трубочки для напитков и кладём на ладонь вровень со своими пальцами.

8.«Ползающая гусеница» (Филиппова Ульяна, 5 класс)

Г усеница сделана из бумаги. Под воздействием потока воздуха она начинает двигаться.

9.«Ракета-попрыгушка» (Дик Сабрина, 6 класс)

 Забавная игрушка, которую легко сделать своими руками. Наглядно демонстрирует силу упругости. Растянутые канцелярские резинки, возвращаясь в исходное положение, выталкивают бумажный стаканчик. Для того чтобы с делать эту поделку нам понадобятся: бумажные стаканчики, канцелярские резинки, клей-карандаш, зубочистки, бумага.

Накопленную энергию с помощью силы упругости можно использовать для двигателя, который может привести в движение разные устройства.

1 0.«Человек со скакалкой»  (Леонтьева Полина, 6 класс)

Забавная игрушка, которую легко сделать своими руками. Наглядно демонстрирует закон всемирного тяготения. Для того чтобы сделать эту поделку нам понадобится:
проволока, втулка от бумажного полотенца, баночка от зубочисток, изолента, цветная бумага, клей-карандаш, пластилин.
В игрушке, чем больше масса тела, тем оно сильнее притягивается к земле.

11.Катапульта (Смирнов Егор , 6 класс)

• П рищепка – основа механизма будущей конструкции;

• палочка от мороженого, она послужит плечом  механизма;

• крышка от пластиковой бутылки –  седло будущей катапульты;

• клей – супер-момент.

Как и в настоящей катапульте, снаряд сначала двигается вместе с палочкой от мороженого. Но палочка ударилась о преграду и остановилась. А на пути снаряда преграды нет. И он продолжает двигаться по инерции, летит, покинув катапульту!