«ВОЛШЕБСТВО» В НАУКЕ творческий проект по физике

МКОУ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1

Зубков

Иван Александрович,

7 класс «А»

«ВОЛШЕБСТВО» В НАУКЕ

творческий проект по физике

Наставник:

Митрофанова

Ольга Онеговна,

учитель физики

Нязепетровск 2018

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

«Без сомнения, все наше знание начинается с опытов»

Кант Эммануил

Фокусы любят все. Когда перед нами происходит что-то необычное это всегда интересно. В свободное время в сети Internet я нахожу сайты, где демонстрируют фокусы. Восторг от увиденных представлений! Мне казалось это волшебством! А в одном видеоролике я прочитал: «Это элементарная физика». Как физика? Физика это же наука!

Чтобы разобраться в этом вопросе я выбрал тему проекта «Волшебство» в науке. Я решил самостоятельно подготовить подборку опытов по определенным темам курса физики 7 класса, научно объяснить демонстрируемые опыты-фокусы, проделать фокусы-опыты самостоятельно и запечатлеть это в видеофильм.

Данная работа позволит мне познать тайны физических явлений и продемонстрировать изучаемые явления. Лучше один раз увидеть, чем десять раз услышать так гласит русская народная пословица.

Проблема:

найти ответ на вопрос: если фокусы это физика, то физика – наука, объясняющая окружающий мир или волшебство?

Задачи исследования:

•Изучить и проанализировать научную и учебную литературу об истории фокусов и физике, как науке.
• Повторить ранее увиденные фокусы.
• Найти научное объяснение проделанным опытам-фокусам.

Как будет проведена работа в моем проекте:

•анализ научной и учебной литературы, материалов сети Internet по выбранной теме

•проведение опытов

•съемка видеофильма «Волшебство науки».

ВОЛШЕБСТВО ЯВЛЕНИЯ ИНЕРЦИИ

Часто мы слышим и употребля­ем слово «инерция». Его произ­носят даже те, кто еще не знает или уже забыл первый закон дви­жения Ньютона.

Инерция — от лат. инерциа— неподвижность, бездеятельность, лень, косность.

О ленивом, малоподвижном человеке гово­рят: «Он очень инертный». Это прямое значение слова «инер­ция».

В физике же оно применяется, когда хотят объяснить определен­ное свойство тела, когда хотят сказать, что тело, будь то бро­шенный камень или катящийся по рельсам вагон, движется само по себе, даже тогда, когда на него движущая сила уже перестала действовать.

И наоборот, если тело непод­вижно, оно с места не сдвинется, и чтобы сдвинуть его, нужно при­менить определенную силу.

Итак, каждое тело обладает свойством сохранять то состоя­ние, в котором оно находится, сохранять состояние покоя или прямолинейного равномерного движения, если никакая сила не заставит его остановиться или не отклонит в сторону.

А вот бытовые примеры, ил­люстрирующие явление инерции.

Когда после домашней уборки вы вытряхиваете во дворе пыль­ную тряпку, обратите внимание, как из нее вылетает пыль. Пыль стремительно вылетает из тряпки, когда вы бьете эту тряпку о что-нибудь, например о столб. При ударе тряпка резко останавливается, и пыль по инерции вылетает из нее.

Когда вы выливаете воду из стакана, вы совершаете быстрое движение рукой и внезапно оста­навливаете руку. Вода по инер­ции движется дальше, выплески­ваясь из стакана.

Когда вам нужно подготовить медицинский термометр для из­мерения температуры, его при­ходится несколько раз сильно встряхнуть. Тогда столбик ртути по инерции опустится вниз — в резервуар.

Наблюдая все, что происходит вокруг, вы можете сами привес­ти еще много случаев инерции. Например, когда вы едете в трамвае, автобусе, троллейбусе и происходит внезапная резкая остановка, вы испытываете тол­чок, как будто какая-то невиди­мая сила толкнула вас резко вперед.

Инерция широко используется и в промышленности, и на тран­спорте. Перед тем как затормо­зить автомашину, обычно снача­ла отключают двигатель, и машина некоторое время движется по инерции. А когда большое судно подходит к пристани, винты уже не работают, и оно медленно дви­жется по инерции, пока не вста­нет на свое место.

Иногда с инерцией приходит­ся и бороться. Например, самолет, совершая посадку, хотя и летит по инерции, но скорость у него еще очень большая, и ее прихо­дится гасить специальными тор­мозными приспособлениями.

При возвращении космонавтов на Землю тоже приходится га­сить скорость.[2, с.115]

Проведем опыт самостоятельно.

Для проведения опыта понадобится:

монеты 5 штук ( стоимость монет по 5 рублей)

бутылка с узким горлышком

линейка

кольцо из картона, шириной 2,5 см.

Расположим приготовленные предметы в следующей последовательности:

Бутылка, на её горлышко кладем кольцо из картона и на него монеты в количестве 5 штук.

Линейку, которую держим рукой, заводим в картонное кольцо и резким горизонтальным движением руки выбиваем его. Монеты падают в бутылку.

Волшебство заключается в том, что кольцо из картона взаимодействует с линейкой, взаимодействие кратковременное, у кольца изменяется скорость, а монеты сохраняют свое состояние покоя по инерции и падают по причине отсутствия опоры т.е. картонного кольца. [2, с.40].

ВОЛШЕБСТВО АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Воздушную оболочку, окружающую Зем­лю, называют атмосферой (от греч. атмос — пар, воздух и сфера — шар).

Атмосфера, как показали наблюдения за по­лётом искусственных спутников Земли, про­стирается на высоту нескольких тысяч кило­метров.

Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передаёт производи­мое на него давление по всем направлениям.

В результате этого земная поверхность и те­ла, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испытывают атмосферное давление.

Существованием атмосферного давления мо­гут быть объяснены многие явления, с которы­ми мы встречаемся в жизни.

Например, мыль­ница и крючок на присосках, пипетка, шприц, водяной насос, ливер, прибор служащий для взятия проб различных жидкостей. [1, с.125].

Проведем опыт самостоятельно.

Для проведения опыта понадобится:

монета
блюдце
стакан
стакан с водой
свеча
спички.
Положите монету ближе к внутреннему краю блюдца.
Налейте воду в блюдце так, чтобы уровень воды был выше монеты.
Затем расположите свечу в центре блюдца, зажгите её и закройте стаканом.

Горение свечи будем наблюдать до тех пор, пока будет воздух под стаканом, перевернутым в блюдце. Как только свеча гаснет, значит, под стаканом ничего нет! Вакуум! Вода устремляется в пустое пространство под действием атмосферного давления! Оно больше чем давление в пространстве под стаканом. Монета в руке! Пальцы рук не намочили! Волшебство атмосферного давления!

ВОЛШЕБСТВО ЯВЛЕНИЯ СМАЧИВАНИЯ

Жидкости по-разному относятся к твердым веществам. В одних случаях они охотно соединяются с твердыми веществами, смачи­вают их и прилипают к ним до­вольно крепко. В других случаях не хотят иметь с ними никакого «дела» и даже стараются отодви­нуться от них.

Все тела состоят из мельчайших частиц (молекул или атомов). Между молекулами сущест­вует взаимное притяжение. Каждая молекула притягивает к себе все соседние молекулы и са­ма притягивается ими. Притяжение между молекулами в разных веществах неодинаково. Взаимное притяжение между молекулами (атома­ми) заметно только на очень малых расстояни­ях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов).

Между молекулами (атомами) в то же время существует отталкивание.

На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов), заметнее проявля­ется притяжение, а при дальнейшем сближе­нии — отталкивание.

Это происходит из-за того, что при сжатии мо­лекулы оказываются на таком расстоянии друг от друга, когда начинает проявляться отталки­вание.

Некоторые явления, происходящие в приро­де, можно объяснить притяжением молекул друг к другу, например смачивание твёрдого тела жидкостью.

Вода смачивает стекло, кожу, дерево, бумагу и другие вещества.

Во многих случаях вода может и не смачи­вать тела. Например, вода не смачивает воск или парафин, эти вещества после погружения в воду вынимаются сухими! Хорошо известно, что вода не смачивает и жирные поверхности тел.[1,с.29-33]

Как все это происходит, мож­но увидеть на следующих опы­тах.

Все приведённые опыты- фокусы можно легко объ­яснить.

Если жидкость смачивает твёрдое тело, то это значит, что молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела.

Когда наблюдается несмачиваемость, то это означает, что молекулы жидкости притягива­ются сильнее друг к другу, чем к молекулам твёрдого тела.

Проведем опыт самостоятельно.
Для проведения опыта «ПРИЛИПАНИЕ К ВОДЕ» понадобится:
деревянная палочка
пробка
кружок из плотной бумаги для рисования
небольшой груз (гайка)
высокая прозрачная емкость цилиндрической формы (ваза для цветов)

вода

Деревянной палочкой протыкаем пробку, получаем «поплавок».
Если опустить теперь «поплавок» в вазу, то он должен погрузиться в воду так, чтобы уровень воды находил­ся у края пробки. Этого легко добиться, изменяя вес груза ( в нашем случае это гайка). Наблюдаем как плавает поплавок. Добавим на «поплавок» кружок из плотной бумаги для рисования так, чтобы от пробки было расстояние 1,5 или 3 см.

Нажмем на палочку, чтобы бумажный кружок коснул­ся поверхности воды. Если отнять руку, кружок так и останется прилипшим к воде. Пробка погрузится в воду.

Вода смочила нижнюю по­верхность кружка, а силы сцеп­ления между бумагой и водой не дают возможности кружку подняться. [2,с.20-21].
Для проведения опыта «ВОДА ТЕЧЕТ ВВЕРХ» понадобится:
стакан с водой
бельевой шнур
маркеры разного цвета.

Возьмите ста­кан с водой. В стакан с водой опустим конец бельевого шнура, предварительно маркером отметим полоски разного цвета.

Вода, «воспользовавшись» узень­кими промежутками между во­локнами бельевого шнура начнет подни­маться вверх, увлекая за собой цветные полоски маркера.
Объясняет такое поведение жидкости капиллярные явления. Жидкость обладает свойством подни­маться по тонким, почти с волос толщиной, трубкам. Происходит это, конечно в том случае, если жидкость хорошо смачивает стенки тонких трубок—капилляров.
Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике.
Множество мельчайших капилляров имеется в растениях. В деревьях по капиллярам влага из почвы поднимается до вершин деревьев, где через листья испаряется в атмосферу. В почве имеются капилляры, которые тем уже, чем плотнее почва. Вода по этим капиллярам поднимается до поверхности и быстро испаряется, а земля становится сухой. Ранняя весенняя вспашка земли разрушает капилляры, т. е. сохраняет подпочвенную влагу и увеличивает урожай.

А вот перья и пух водоплавающих птиц всегда обильно смазаны жировыми выделениями особых желёз, что объясняет их непромокаемость (несмачиваемость). Толстый слой воздуха, заключённый между перьями утки и не вытесняемый оттуда водой, не только защищает утку от потери тепла, но и чрезвычайно увеличивает запас плавучести, действуя подобно спасательному поясу.

Воскообразный налёт на листьях препятствует заливанию так называемых устьиц, которое могло бы привести к нарушению правильного дыхания растений. Наличием того же воскового налёта объясняется водонепроницаемость соломенной кровли, стога сена и т.д. Большинство растительных и животных тканей пронизано громадным числом капиллярных сосудов. Именно в капиллярах происходят основные процессы, связанные с дыханием и питанием организма. Стволы деревьев, ветви и стебли растений пронизаны огромным числом капиллярных трубочек, по которым питательные вещества поднимаются до самых верхних листочков. Корневая система растений оканчивается тончайшими нитями-капиллярами. И сама почва, источник питания для корня, может быть представлена как совокупность капиллярных трубочек, по которым в зависимости от структуры и обработки быстрее или медленнее поднимается к поверхности вода с растворёнными в ней веществами. Высота подъёма жидкости в капиллярах тем больше, чем меньше его диаметр. Отсюда ясно, что для сохранения влаги надо почву перекапывать, а для осушения – утрамбовывать.

В технике капиллярные явления имеют огромное значение, например, в процессах сушки капиллярно-пористых тел и т. п. Большое значение капиллярные явления имеют в строительном деле. Например, чтобы кирпичная стена не сырела, между фундаментом дома и стеной делают прокладку из вещества, в котором нет капилляров.

В бумажной промышленности приходится учитывать капиллярность при изготовлении различных сортов бумаги. Например, при изготовлении писчей бумаги ее пропитывают специальным составом, закупоривающим капилляры. В быту капиллярные явления используют в фитилях, в промокательной бумаге, и т. п. [3].

ВОЛШЕБСТВО, КОТОРОЕ ПРОИСХОДИТ С ЖИДКОСТЯМИ РАЗНОЙ ПЛОТНОСТИ

Это самый сложный опыт для меня и в объяснении и в его проведении!

На тела, которые находятся внутри жидкости, действует сила тяжести и архимедова сила. Под действие этих сил тело либо тонет, либо плавает, либо всплывает!

Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость. Две несмешивающиеся жидкости, например вода и масло, располагаются в соответствие со своими плотностями: в нижней части сосуда — более плотная вода , сверху более легкое масло .[1,с.154].

Проведем опыт самостоятельно.
Для проведения опыта «Жидкости меняются местами» понадобится:

два одинаковых сосуда

вода в объеме сосуда

масло в объеме сосуда

тонкая пластиковая крышка из под майонеза.

Масло и воду наливаем в отдельные сосуды до краев. Отрезав заранее выпирающие края тонкой пластиковой крышки, накрываем сосуд с водой. Ставим его на сосуд с маслом, предварительно перевернув крышкой вниз . Немного сдвигает пластиковую крышку так, чтобы образовалась небольшое отверстие, через которое может проникнуть жидкость из одного сосуда в другой. Масло менее плотное, чем вода, поэтому будет стремиться вверх, а вода вниз. В итоге, через некоторое время обе жидкости поменяются местами.
Такой опыт- фокус можно провести с подкрашенной водой и спиртом.

Волшебство силы Архимеда!

К примеру, популярный метод увеличения добычи нефти при помощи закачки воды в пласт исходит из того, что вода заполняет поры и выдавливает нефть.

ВЫВОД

Опыты, которые я продемонстрировал, подобраны мною по изученным темам. А тем изученных мной не так и много. Физику изучаю первый год.

Тема «Первоначальные сведения о строении вещества» помогла изучит, понять явление смачивания и капиллярные явления. Вот и опыты- фокусы «Вода течет вверх» и «Прилипание в воде» стали понятны. А это «волшебство» существует как в окружающем мире, так и в мире техники!

Тема «Взаимодействие тел» помогла изучит, понять явление инерции. Вот и опыт- фокус « Падение монет в бутылку» стал понятен. И это существует как в окружающем мире так и в мире техники!

Тема «Давление твердых тел, жидкостей и газов» помогла изучит, понять существование атмосферного давления. Вот и опыт- фокус «Достать монету не замочив пальцев!» стал понятен. И это существует как в окружающем мире, так и в мире техники!

Так же можно сказать и о последнем опыте –фокусе, предложенным в работе.

Наука и волшебство - по сути одно и тот же. Волшебники твердят заклинания, ученые разрабатывают формулы, волшебники делают загадочные движения, ученые выполняют не менее странные манипуляции, волшебники совершают чудесные превращения и перемещения в сказках, ученые создают комфортные и удобные чудеса для повседневной жизни - реальные и осязаемые.[4].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Порой кажется, что волшебство и наука - почти одно и то же.

Фокуснику известен секрет иллюзии, а для нас зрителей это кажется магией, так как мы не понимаем, как это делается. Фокусник просто добавляет несколько «волшебных» слов и заставляет нас поверить, что происходит нечто сверхъестественное и таинственное. На самом деле у каждого такого фокуса есть научное объяснение, что наглядно доказано в моей творческой работе. Физика - волшебная наука, с ее помощью можно творить чудеса.

На протяжении всей работы я многое узнал об экспериментальном разделе физики, имел возможность провести несколько опытов и прочитать много интересных фактов из раздела физики. Продуктом моего проекта является фильм «Волшебство науки».

Также я бы хотел продолжить изучение экспериментальной части физики в дальнейшем, и расширить свой кругозор.

Опыт не только учит: он увлекает, заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек, заинтересованный в конечном результате, добивается успеха.

Физика – это волшебство, а волшебство - это физика, а вместе – магия.

«…Чудеса волшебники творят.

Да и мы причастны к ним, бывает…..»

Большой сонет о волшебстве.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Перышкин А.В. Физика 7. ― Москва, из-во Дрофа 2014, ―225с.

2. Рабиза Ф.В. Простые опыты.Забавная физикаждля детей.М: «Детская литература» 1997―225с.

3. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия.―М.,2001, [Электронный ресурс] CD—ROM.

4.https:// m.youtube.com/watch&v J53CVnmA-sA [Электронный ресурс]

ПРИЛОЖЕНИЕ

CD-ROM « Волшебство науки».

14