Optični poskusi doma. Eksperimenti v optiki Eksperimenti in eksperimenti v fiziki na temo. Veliko je odvisno od učitelja

Uvod

1. Pregled literature

1.1. Zgodovina razvoja geometrijske optike

1.2. Osnovni pojmi in zakoni geometrijske optike

1.3. Elementi prizme in optični materiali

2. Eksperimentalni del

2.1 Materiali in eksperimentalne metode

2.2. Eksperimentalni rezultati

2.2.1. Demonstracijski poskusi s stekleno prizmo z lomnim kotom 90º

2.2.2. Predstavitveni poskusi z uporabo steklene prizme, napolnjene z vodo, z lomnim kotom 90º

2.2.3. Predstavitveni poskusi z uporabo votle steklene prizme, napolnjene z zrakom, z lomnim kotom 74º

2.3. Razprava o eksperimentalnih rezultatih

Seznam uporabljene literature

Uvod

Odločilna vloga eksperimenta pri učenju fizike v šoli ustreza glavnemu načelu naravoslovja, po katerem je eksperiment osnova spoznavanja pojavov. Demonstracijski poskusi prispevajo k oblikovanju fizikalnih pojmov. Med demonstracijskimi poskusi zavzemajo eno najpomembnejših mest poskusi v geometrijski optiki, ki omogočajo nazoren prikaz fizikalne narave svetlobe in demonstracijo osnovnih zakonitosti širjenja svetlobe.

Prispevek preučuje problem postavitve eksperimentov v geometrijski optiki s prizmo v srednji šoli. Najbolj nazorne in zanimive poskuse v optiki so izbrali z opremo, ki jo lahko kupi vsaka šola ali pa jo izdelajo sami.

Pregled literature

1.1 Zgodovina razvoja geometrijske optike.

Optika je ena tistih ved, katere začetne ideje so nastale v antičnih časih. V svoji večstoletni zgodovini se je nenehno razvijala in je trenutno ena temeljnih fizikalnih ved, ki jo bogatijo odkritja vedno novih pojavov in zakonitosti.

Najpomembnejši problem v optiki je vprašanje narave svetlobe. Prve ideje o naravi svetlobe so se pojavile v starih časih. Starodavni misleci so poskušali razumeti bistvo svetlobnih pojavov na podlagi vizualnih občutkov. Stari hindujci so mislili, da je oko »ognjene narave«. Grški filozof in matematik Pitagora (582-500 pr. n. št.) in njegova šola sta verjela, da vidni občutki nastanejo zaradi dejstva, da "vroči hlapi" izhajajo iz oči v predmete. V nadaljnjem razvoju so se ti pogledi jasneje oblikovali v obliki teorije o vidnih žarkih, ki jo je razvil Evklid (300 pr. n. št.). Po tej teoriji je vid posledica dejstva, da iz oči tečejo »vidni žarki«, ki se s svojimi konci dotikajo telesa in ustvarjajo vizualne občutke. Evklid je utemeljitelj nauka o premočrtnem širjenju svetlobe. Z uporabo matematike pri preučevanju svetlobe je ugotovil zakone odboja svetlobe od ogledal. Opozoriti je treba, da za konstrukcijo geometrijske teorije odboja svetlobe od ogledal narava izvora svetlobe ni pomembna, ampak je pomembna le lastnost njenega premočrtnega širjenja. Vzorci, ki jih je odkril Evklid, so se ohranili v sodobni geometrijski optiki. Evklid je poznal tudi lom svetlobe. Kasneje je podobna stališča razvil Ptolomej (70–147 n. št.). Veliko pozornosti so posvečali proučevanju pojavov loma svetlobe; predvsem je Ptolemaj opravil veliko meritev vpadnih in lomnih kotov, vendar mu ni uspelo ugotoviti lomnega zakona. Ptolomej je opazil, da se zaradi loma svetlobe v ozračju spreminja položaj svetil na nebu.

Poleg Evklida so učinek konkavnih zrcal poznali tudi drugi starodavni znanstveniki. Arhimedu (287-212 pr. n. št.) pripisujejo sežig sovražne flote s sistemom konkavnih zrcal, s katerimi je zbiral sončne žarke in jih usmerjal na rimske ladje. Določen korak naprej je naredil Empedokles (492-432 pr. n. št.), ki je verjel, da so iz svetlečih teles tokovi usmerjeni v oči, iz oči pa proti telesom. Ko se ti odtoki srečajo, se pojavijo vizualni občutki. Slavni grški filozof, utemeljitelj atomizma, Demokrit (460-370 pr. n. št.) popolnoma zavrača idejo o vizualnih žarkih. Po mnenju Demokrita je vid posledica padca majhnih atomov, ki izhajajo iz predmetov, na površino očesa. Podobna stališča je kasneje zagovarjal Epikur (341–270 pr. n. št.). Odločilni nasprotnik »teorije vidnih žarkov« je bil slavni grški filozof Aristotel (384-322 pr. n. št.), ki je verjel, da je vzrok vidnih občutkov zunaj človeškega očesa. Aristotel je poskušal razložiti barve kot posledico mešanja svetlobe in teme.

Opozoriti je treba, da so pogledi starodavnih mislecev temeljili predvsem na preprostih opazovanjih naravnih pojavov. Starodavna fizika ni imela potrebne podlage v obliki eksperimentalnih raziskav. Zato je učenje starodavnih o naravi svetlobe špekulativno. Kljub temu, da so ti pogledi večinoma le briljantne ugibanja, so vsekakor močno vplivali na nadaljnji razvoj optike.

Arabski fizik Alhazen (1038) je v svojih raziskavah razvil številna vprašanja optike. Preučeval je oko, lom svetlobe, odboj svetlobe v konkavnih ogledalih. Pri preučevanju loma svetlobe je Algazei v nasprotju s Ptolemajem dokazal, da vpadni in lomni koti niso sorazmerni, kar je bila spodbuda za nadaljnje raziskave z namenom iskanja lomnega zakona. Alhazen pozna povečevalno moč sferičnih steklenih segmentov. Pri vprašanju narave svetlobe Alhazen zavzema pravo stališče in zavrača teorijo vidnih žarkov. Algazen izhaja iz ideje, da iz vsake točke svetlečega predmeta izvirajo žarki, ki dosežejo oko in povzročajo vizualne občutke. Alhazen je verjel, da ima svetloba končno hitrost širjenja, kar samo po sebi predstavlja velik korak v razumevanju narave svetlobe. Alhazen je dal pravilno razlago za dejstvo, da sta Sonce in Luna videti večja na obzorju kot v zenitu; to je pojasnil kot prevaro občutkov.

Renesansa. Na področju znanosti postopoma zmaguje eksperimentalna metoda proučevanja narave. V tem obdobju je prišlo do številnih izjemnih izumov in odkritij v optiki. Frančišku Maurolicu (1494 -1575) pripisujejo dokaj natančno razlago delovanja očal. Mavrolik je tudi ugotovil, da konkavne leče ne zbirajo, temveč razpršijo žarke. Ugotovil je, da je leča najpomembnejši del očesa, in sklepal o vzrokih za daljnovidnost in kratkovidnost kot posledici nenormalnega loma svetlobe z lečo, dal je pravilno razlago za nastanek opazovane slike Sonca ko sončni žarki prehajajo skozi majhne luknje. Sledi Italijan Porta (1538-1615), ki je leta 1589 izumil kamero obscuro - prototip bodoče kamere. Nekaj ​​let kasneje sta bila izumljena osnovna optična instrumenta – mikroskop in teleskop.

Izum mikroskopa (1590) je povezan z imenom nizozemskega optičnega mojstra Zacharyja Jansena. Optične daljnoglede so približno istočasno (1608-1610) začeli izdelovati nizozemski optiki Zachary Jansen, Jacob Metius in Hans Lippershey. Izum teh optičnih instrumentov je v naslednjih letih vodil do velikih odkritij v astronomiji in biologiji. Nemški fizik in astronom N. Kepler (1571-1630) je avtor temeljnih del o teoriji optičnih instrumentov in fiziološke optike, katere utemeljitelj ga lahko upravičeno imenujemo Kepler, ki je veliko delal na preučevanju loma svetlobe.

Za geometrijsko optiko je bil velik pomen Fermatov princip, imenovan po francoskem znanstveniku Pierru Fermatu (1601-1665). To načelo je ugotovilo, da svetloba med dvema točkama potuje po poti, ki za potovanje potrebuje najmanj časa. Iz tega sledi, da je Fermat v nasprotju z Descartesom smatral hitrost širjenja svetlobe za končno. Slavni italijanski fizik Galileo (1564-1642) ni izvajal sistematičnega dela, posvečenega preučevanju svetlobnih pojavov. Opravil pa je tudi delo v optiki, ki je znanosti prineslo izjemne rezultate. Galileo je izboljšal teleskop in ga najprej uporabil v astronomiji, v kateri je prišel do izjemnih odkritij, ki so pomagala utemeljiti najnovejše poglede na strukturo vesolja, ki temeljijo na Kopernikovem heliocentričnem sistemu. Galileju je uspelo ustvariti teleskop s povečavo okvirja 30, ki je bila večkrat večja od povečave teleskopov njegovih prvih izumiteljev. Z njeno pomočjo je odkril gore in kraterje na Lunini površini, odkril satelite ob planetu Jupiter, odkril zvezdno zgradbo Rimske ceste itd. zaradi šibkosti eksperimentalnih sredstev, ki so na voljo za ta namen. Iz tega sledi, da je že Galilei imel pravilne predstave o končni hitrosti svetlobe. Galileo je opazoval tudi sončne pege. Prioriteto Galilejevega odkritja sončnih peg je izpodbijal jezuitski znanstvenik Pater Scheiner (1575-1650), ki je natančno opazoval sončne pege in sončne fakule s teleskopom, zasnovanim po Keplerjevem načrtu. Izjemna stvar pri Scheinerjevem delu je, da je teleskop spremenil v projekcijsko napravo, pri čemer je okular razširil bolj, kot je bilo potrebno za jasen vid z očesom, kar je omogočilo pridobiti sliko Sonca na zaslonu in jo prikazati na različnih stopnje povečave več osebam hkrati.

Za 17. stoletje je značilen nadaljnji napredek na različnih področjih znanosti, tehnologije in proizvodnje. Matematika je v pomembnem razvoju. V različnih evropskih državah nastajajo znanstvena društva in akademije, ki združujejo znanstvenike. S tem postaja znanost dostopna širšim krogom, kar prispeva k vzpostavljanju mednarodnih povezav v znanosti. V drugi polovici 17. stoletja je dokončno zmagala eksperimentalna metoda preučevanja naravnih pojavov.

Največja odkritja tega obdobja so povezana z imenom briljantnega angleškega fizika in matematika Isaaca Newtona / (1643-1727). Newtonovo najpomembnejše eksperimentalno odkritje v optiki je bila disperzija svetlobe v prizmi (1666). S proučevanjem prehoda žarka bele svetlobe skozi trikotno prizmo je Newton ugotovil, da se žarek bele svetlobe razcepi v neskončno zbirko barvnih žarkov, ki tvorijo neprekinjen spekter. Iz teh poskusov je bilo ugotovljeno, da je bela svetloba kompleksno sevanje. Newton je izvedel tudi nasprotni poskus, pri čemer je z lečo zbral barvne žarke, ki so nastali po prehodu žarka bele svetlobe skozi prizmo. Posledično je spet prejel belo svetlobo. Nazadnje je Newton eksperimentiral z mešanjem barv z uporabo vrtljivega kroga, razdeljenega na več sektorjev, obarvanih v primarnih barvah spektra. Ko se je disk hitro vrtel, so se vse barve zlile v eno in ustvarile vtis bele barve.

Newton je rezultate teh temeljnih eksperimentov postavil kot osnovo za teorijo barv, česar pred tem ni uspelo doseči nobenemu od njegovih predhodnikov. Po teoriji barv barvo telesa določajo tisti žarki spektra, ki jih to telo odbija; telo absorbira druge žarke.

1.2 Osnovni pojmi in zakoni geometrijske optike. Veja optike, ki temelji na ideji svetlobnih žarkov kot ravnih črt, po katerih se širi svetlobna energija, se imenuje geometrijska optika. To ime je dobilo zato, ker lahko vse pojave širjenja svetlobe pri nas preučujemo z geometrijskimi konstrukcijami poti žarkov ob upoštevanju zakona odboja in loma svetlobe. Ta zakon je osnova geometrijske optike.

Kjer pa govorimo o pojavih interakcije svetlobe z ovirami, katerih dimenzije so precej majhne, ​​se zakoni geometrijske optike izkažejo za nezadostne in je treba uporabiti zakone valovne optike. Geometrijska optika omogoča analizo osnovnih pojavov, povezanih s prehodom svetlobe skozi leče in druge optične sisteme ter z odbojem svetlobe od zrcal. Koncept svetlobnega snopa kot neskončno tankega snopa svetlobe, ki se širi v ravni liniji, naravno vodi do zakonov premočrtnega širjenja svetlobe in neodvisnega širjenja svetlobnih snopov. Prav ti zakoni, skupaj z zakoni loma in odboja svetlobe, so osnovni zakoni geometrijske optike, ki ne le pojasnjujejo številne fizikalne pojave, temveč omogočajo tudi izračune in načrtovanje optičnih instrumentov. Vse te zakonitosti so bile sprva uveljavljene kot empirične, torej na podlagi poskusov in opazovanj.

Večina ljudi, ko se spominja šolskih let, je prepričana, da je fizika zelo dolgočasen predmet. Tečaj vključuje veliko problemov in formul, ki v kasnejšem življenju nikomur ne bodo koristile. Po eni strani so te trditve resnične, a kot vsak predmet ima tudi fizika drugo plat medalje. A tega ne odkrijejo vsi sami.

Veliko je odvisno od učitelja

Morda je za to kriv naš izobraževalni sistem ali pa gre za učitelja, ki razmišlja le o tem, da je treba poučevati od zgoraj odobreno snov, in si ne prizadeva, da bi zanimal svoje učence. Najpogosteje je kriv on. Če pa imajo otroci srečo in pouk vodi učitelj, ki ima rad svoj predmet, ne bo le znal zanimati učencev, temveč jim bo tudi pomagal odkriti nekaj novega. Posledično bodo otroci začeli z veseljem obiskovati takšne ure. Seveda so formule sestavni del tega učnega predmeta, od tega se ne da pobegniti. Vendar obstajajo tudi pozitivni vidiki. Eksperimenti so še posebej zanimivi za šolarje. O tem bomo podrobneje govorili. Ogledali si bomo nekaj zabavnih fizikalnih poskusov, ki jih lahko izvajate s svojim otrokom. To bi moralo biti zanimivo ne le zanj, ampak tudi za vas. Verjetno boste s pomočjo takšnih dejavnosti otroku vzbudili resnično zanimanje za učenje in »dolgočasna« fizika bo postala njegov najljubši predmet. To sploh ni težko izvesti, zahtevalo bo zelo malo atributov, glavna stvar je, da obstaja želja. In morda boste takrat lahko zamenjali šolskega učitelja svojega otroka.

Oglejmo si nekaj zanimivih eksperimentov v fiziki za najmlajše, saj morate začeti z majhnimi.

Papirnate ribe

Za izvedbo tega poskusa moramo iz debelega papirja (ali kartona) izrezati majhno ribo, katere dolžina naj bo 30-50 mm. Na sredini naredimo okroglo luknjo s premerom približno 10-15 mm. Nato s strani repa izrežemo ozek kanal (širine 3-4 mm) do okrogle luknje. Nato v posodo nalijemo vodo in tja previdno položimo ribe, tako da ena ravnina leži na vodi, druga pa ostane suha. Zdaj morate v okroglo luknjo spustiti nekaj olja (lahko uporabite posodo za olje iz šivalnega stroja ali kolesa). Olje, ki se poskuša razširiti po površini vode, bo teklo skozi izrezan kanal, ribe pa bodo pod vplivom olja, ki teče nazaj, plavale naprej.

Slon in Moska

Nadaljujmo z izvajanjem zabavnih eksperimentov v fiziki z našim otrokom. Vabimo vas, da svojemu otroku predstavite pojem vzvoda in kako človeku olajša delo. Na primer, povejte nam, da ga je mogoče uporabiti za enostavno dvigovanje težke omare ali kavča. In zaradi jasnosti pokažite osnovni poskus v fiziki z uporabo vzvoda. Za to bomo potrebovali ravnilo, svinčnik in nekaj majhnih igrač, vendar vedno različnih tež (zato smo ta poskus poimenovali "Slon in mops"). Našega slončka in mopsa pritrdimo na različne konce ravnila s plastelinom ali navadno nitjo (igračke samo privežemo). Zdaj, če položite srednji del ravnila na svinčnik, potem ga bo seveda slon potegnil, ker je težji. Če pa svinčnik premaknete proti slonu, ga bo Moska zlahka preglasila. To je načelo finančnega vzvoda. Ravnilo (vzvod) leži na svinčniku - to mesto je oporišče. Nato je treba otroku povedati, da se to načelo uporablja povsod; je osnova za delovanje žerjava, gugalnice in celo škarij.

Domači eksperiment v fiziki z vztrajnostjo

Potrebovali bomo kozarec vode in uporabno mrežo. Nikomur ne bo skrivnost, da če obrnete odprt kozarec, bo iz njega pritekla voda. Poskusimo? Seveda je za to bolje iti ven. Pločevinko postavimo v mrežo in jo začnemo gladko nihati, postopoma povečujemo amplitudo in posledično naredimo polni obrat - en, dva, tri in tako naprej. Voda se ne izliva. zanimivo? Zdaj poskrbimo, da se voda izlije. Če želite to narediti, vzemite pločevinko in na dnu naredite luknjo. Postavimo ga v mrežo, napolnimo z vodo in začnemo vrteti. Iz luknje teče potok. Ko je pločevinka v spodnjem položaju, to nikogar ne preseneti, ko pa poleti navzgor, vodnjak teče naprej v isti smeri in iz grla ne priteče niti kapljica. To je to. Vse to je mogoče razložiti z načelom vztrajnosti. Pločevinka pri vrtenju rada naravnost poleti, vendar je mreža ne izpusti in jo prisili, da opisuje kroge. Tudi voda rada leti po vztrajnosti in v primeru, ko smo naredili luknjo na dnu, ji nič ne preprečuje, da bi izbruhnila in se premikala premočrtno.

Škatla s presenečenjem

Zdaj pa poglejmo fizikalne poskuse s premikom. Škatlico vžigalic morate postaviti na rob mize in jo počasi premikati. V trenutku, ko preseže povprečno vrednost, bo prišlo do padca. To pomeni, da bo masa dela, potisnjenega čez rob mizne plošče, presegla težo preostalega dela in škatla se bo prevrnila. Zdaj premaknimo središče mase, na primer vstavimo kovinsko matico (čim bližje robu). Škatlo ostane le še postaviti tako, da njen majhen del ostane na mizi, večji del pa visi v zraku. Padca ne bo. Bistvo tega poskusa je, da je celotna masa nad točko. To načelo se uporablja tudi vseskozi. Zahvaljujoč njemu so pohištvo, spomeniki, prevoz in še veliko več v stabilnem položaju. Mimogrede, otroška igrača Vanka-Vstanka je prav tako zgrajena na principu premikanja središča mase.

Torej, nadaljujmo z ogledom zanimivih eksperimentov v fiziki, vendar pojdimo na naslednjo stopnjo - za učence šestega razreda.

Vodni vrtiljak

Potrebovali bomo prazno pločevinko, kladivo, žebelj in vrv. Z žebljem in kladivom naredimo luknjo v stranski steni blizu dna. Nato, ne da bi izvlekli žebelj iz luknje, ga upognite na stran. Potrebno je, da je luknja poševna. Postopek ponovimo na drugi strani pločevinke - paziti morate, da so luknje nasproti druga drugi, vendar so žeblji upognjeni v različnih smereh. V zgornjem delu posode preluknjamo še dve luknji in vanje napeljemo konca vrvi ali debele niti. Posodo obesimo in jo napolnimo z vodo. Iz spodnjih lukenj bosta začela teči dva poševna fontana, kozarec pa se bo začel vrteti v nasprotno smer. Vesoljske rakete delujejo po tem principu – plamen iz šob motorja šviga v eno smer, raketa pa leti v drugo.

Poskusi pri fiziki - 7. razred

Izvedimo poskus z masno gostoto in ugotovimo, kako lahko narediš jajce lebdeče. Fizikalne poskuse z različnimi gostotami je najbolje izvesti na primeru sladke in slane vode. Vzemite kozarec, napolnjen z vročo vodo. Vanj spusti jajce in takoj se bo potopilo. Nato v vodo dodajte kuhinjsko sol in premešajte. Jajce začne lebdeti in več kot je soli, višje se dvigne. To je zato, ker ima slana voda večjo gostoto kot sladka voda. Torej, vsi vedo, da se je v Mrtvem morju (njegova voda je najbolj slana) skoraj nemogoče utopiti. Kot lahko vidite, lahko eksperimenti v fiziki znatno razširijo obzorja vašega otroka.

in plastično steklenico

Učenci sedmega razreda začnejo preučevati atmosferski tlak in njegov vpliv na predmete okoli nas. Če želite globlje raziskati to temo, je bolje izvesti ustrezne poskuse v fiziki. Atmosferski tlak vpliva na nas, čeprav ostaja neviden. Vzemimo primer z balonom. Vsak od nas ga lahko prevara. Nato ga položimo v plastično steklenico, robove nataknemo na vrat in pritrdimo. Tako lahko zrak teče samo v kroglo, steklenica pa bo postala zaprta posoda. Zdaj pa poskusimo napihniti balon. Ne bomo uspeli, saj nam atmosferski tlak v steklenici tega ne bo omogočil. Ko pihamo, žogica začne izpodrivati ​​zrak v posodi. In ker je naša steklenica zaprta, nima kam iti in se začne krčiti ter tako postane veliko gostejša od zraka v krogli. V skladu s tem je sistem izravnan in balona je nemogoče napihniti. Zdaj bomo naredili luknjo na dnu in poskusili napihniti balon. V tem primeru ni upora, izpodrinjeni zrak zapusti steklenico - atmosferski tlak se izenači.

Zaključek

Kot lahko vidite, fizikalni poskusi niso prav nič zapleteni in so zelo zanimivi. Poskusite zanimati svojega otroka - in njegov študij bo popolnoma drugačen, z veseljem bo začel obiskovati pouk, kar bo na koncu vplivalo na njegovo uspešnost.

Kako na narisan pravokotnik položimo ravno ogledalo, da dobimo podobo: trikotnik, štirikotnik, peterokotnik. Oprema: ravno ogledalo, list papirja z narisanim kvadratom. Odgovori

FRAGMENT FILMA

Watson, zate imam majhno nalogo,« je rekel Sherlock Holmes in prijatelju stisnil roko. - Spomnite se umora draguljarja, policija trdi, da je voznik avtomobila vozil z zelo nizko hitrostjo, sam draguljar pa se je vrgel pod kolesa avtomobila, tako da voznik ni imel časa zavirati. Ampak zdi se mi, da je bilo vse narobe, avto je vozil z veliko hitrostjo in ubijanjem Namenoma. Težko je zdaj ugotoviti resnico, vendar sem izvedel, da je bila ta epizoda slučajno ujeta na film, saj so film ravno takrat snemali. Zato vas prosim, Watson, vzemite to epizodo, dobesedno nekaj metrov filma.

Toda kaj vam bo to dalo? - je vprašal Watson.

Ne vem še, je bil odgovor.

Čez nekaj časa so prijatelji sedeli v kino dvorani in na zahtevo Sherlocka Holmesa gledali majhno epizodo.

Avto je že kar nekaj prevozil, draguljar je skoraj nepremično ležal na cesti. Kolesar na športnem dirkalnem kolesu pelje mimo ležeče zlatarne.

Upoštevajte, Watson, da ima kolesar enako hitrost kot avto. Razdalja med kolesarjem in avtomobilom se skozi celotno epizodo ne spreminja.

In kaj iz tega sledi? - Watson je bil zmeden.

Samo trenutek, poglejmo epizodo še enkrat,« je mirno zašepetal Holmes.

Epizoda se je ponovila. Sherlock Holmes je bil zamišljen.

Watson, si opazil kolesarja? - je spet vprašal detektiv.

Da, njihove hitrosti so bile enake,« je potrdil dr. Watson.

Ste opazili kolesarjeva kolesa? - je vprašal Holmes.

Kolesa, tako kot kolesa, so sestavljena iz treh naper, nameščenih pod kotom 120 °, "navadnega dirkalnega kolesa", je razmišljal zdravnik.

Kako pa ste prešteli število naper? – je vprašal slavni detektiv.

Zelo preprosto, med gledanjem epizode sem dobil vtis, da ... kolesar stoji na mestu, saj se kolesa ne vrtijo.

Toda kolesar se je premikal,« je pojasnil Sherlock Holmes.

Premaknil se je, vendar se kolesa niso vrtela,« je potrdil Watson.

Ruska luč

Leta 1876 v Londonu na razstavi natančnih fizičnih instrumentovjarek ruski izumitelj Pavel Nikolajevič Ya blockkov obiskovalcem predstavila izjemno električno svečo. Po obliki podoben navadnemu stearinu, uh tista sveča je gorela s slepečo močno svetlobo. Istega leta so se na pariških ulicah pojavile "sveče Yablochkov". Postavljeni v bele mat kroglice, so dali svetlo, prijetno svetloba. INza kratek čas čudovita sveča ruskih izumiteljevboril do vsesplošnega priznanja. Prižgane "Jabločkove sveče". najboljši hoteli, ulice in parki največjih mest v Evropi, Navajeni medle svetlobe sveč in petrolejk, ljudje prejšnjega stoletja so občudovali "jabločkove sveče". Novo luč se je imenovala "ruska luč", "severna luč". Časopisi zaZahodnoevropske države so zapisale: "Svetloba prihaja k nam s severa - iz Rusije«, »Rusija je rojstni kraj svetlobe«.

Zlomljen svinčnik

Eksperimentirajte s puščicami

To bo presenetilo ne samo otroke, ampak tudi odrasle!

Z otroki lahko izvedete tudi nekaj Piagetovih poskusov. Na primer, vzemite enako količino vode in jo nalijte v različne kozarce (na primer širok in kratek, drugi pa ozek in visok.) In nato vprašajte, kateri ima več vode?
Prav tako lahko postavite enako število kovancev (ali gumbov) v dve vrsti (eno pod drugo). Vprašajte, ali je količina v dveh vrstah enaka. Nato odstranite en kovanec iz ene vrstice, preostale premaknite narazen, tako da je ta vrsta enake dolžine kot zgornja. In spet vprašati, ali je zdaj isto itd. Poskusite – odgovori vas bodo verjetno presenetili!

Ebbinghausova iluzija ali Titchenerjevi krogi- optična iluzija zaznavanja relativnih velikosti. Najbolj znana različica te iluzije je, da sta dva kroga, enake velikosti, postavljena drug poleg drugega, z velikimi krogi okoli enega od njiju, medtem ko je drugi obkrožen z majhnimi krogi; v tem primeru se prvi krog zdi manjši od drugega.

Dva oranžna kroga sta popolnoma enake velikosti; vendar je levi krog videti manjši

Müller-Lyerjeva iluzija

Iluzija je, da je segment, uokvirjen s "točkami", videti krajši od segmenta, uokvirjenega s puščicami "repa". Iluzijo je leta 1889 prvi opisal nemški psihiater Franz Müller-Lyer.

Ali na primer optična iluzija - najprej vidite črno, nato belo

Še več optičnih iluzij

In končno, iluzijska igrača je Thaumatrope.

Ko hitro zavrtite majhen kos papirja z dvema dizajnoma na različnih straneh, ju zaznamo kot eno. Takšno igračo lahko izdelate sami, tako da na precej debel papir narišete ali prilepite ustrezne slike (več običajnih taumatropov - rože in vaza, ptica in kletka, hrošč in kozarec) in ob straneh pritrdite vrvice za zvijanje. Ali še preprosteje – pritrdite ga na paličico, kot liziko, in hitro zavrtite med dlanmi.

In še par slik. Kaj vidite na njih?

Mimogrede, v naši trgovini lahko kupite že pripravljene komplete za izvajanje eksperimentov na področju optičnih iluzij!

Uvod

Brez dvoma se vse naše znanje začne s poskusi.
(Kant Emmanuel. nemški filozof 1724-1804)

Fizikalni poskusi učence na zabaven način seznanijo z različnimi uporabami fizikalnih zakonov. Poskuse lahko uporabimo pri pouku, da pritegnemo pozornost učencev na pojav, ki ga preučujemo, pri ponavljanju in utrjevanju učne snovi ter na fizičnih večerih. Zabavna doživetja poglabljajo in širijo znanje učencev, spodbujajo razvoj logičnega mišljenja in vzbujajo zanimanje za snov.

To delo opisuje 10 zabavnih poskusov, 5 demonstracijskih poskusov z uporabo šolske opreme. Avtorji del so učenci 10. razreda občinske izobraževalne ustanove Srednja šola št. 1 v vasi Zabaikalsk, Transbaikalsko ozemlje - Čugujevski Artjom, Lavrentjev Arkadij, Čipizubov Dmitrij. Fantje so samostojno izvedli te poskuse, povzeli rezultate in jih predstavili v obliki tega dela.

Vloga eksperimenta v znanosti o fiziki

Dejstvo, da je fizika mlada veda
Tukaj je nemogoče reči zagotovo.
In v starih časih, učenje znanosti,
Vedno smo si ga prizadevali razumeti.

Namen pouka fizike je specifičen,
Znati uporabiti vse znanje v praksi.
Pomembno si je zapomniti – vloga eksperimenta
Najprej mora stati.

Znati načrtovati poskus in ga izvesti.
Analizirajte in oživite.
Zgradite model, postavite hipotezo,
Prizadevanje za doseganje novih višin

Fizikalni zakoni temeljijo na empirično ugotovljenih dejstvih. Poleg tega se razlaga istih dejstev v zgodovinskem razvoju fizike pogosto spreminja. Dejstva se kopičijo z opazovanjem. Vendar se ne morete omejiti samo nanje. To je šele prvi korak do znanja. Sledi eksperiment, razvoj konceptov, ki omogočajo kvalitativne značilnosti. Da bi iz opazovanj potegnili splošne sklepe in odkrili vzroke pojavov, je treba ugotoviti kvantitativna razmerja med količinami. Če dobimo takšno odvisnost, potem je bil najden fizični zakon. Če najdemo fizikalni zakon, potem ni treba eksperimentirati v vsakem posameznem primeru, dovolj je izvesti ustrezne izračune. Z eksperimentalnim preučevanjem kvantitativnih odnosov med količinami je mogoče prepoznati vzorce. Na podlagi teh zakonov se razvije splošna teorija pojavov.

Zato brez eksperimenta ne more biti racionalnega pouka fizike. Študij fizike vključuje široko uporabo eksperimentov, razpravo o značilnostih njegove postavitve in opazovanih rezultatih.

Zabavni poskusi v fiziki

Opis poskusov je bil izveden po naslednjem algoritmu:

  1. Ime izkušnje
  2. Oprema in materiali, potrebni za poskus
  3. Faze poskusa
  4. Razlaga izkušenj

Poskus št. 1 Štiri nadstropja

Oprema in materiali: kozarec, papir, škarje, voda, sol, rdeče vino, sončnično olje, barvni alkohol.

Faze poskusa

Poskusimo v kozarec natočiti štiri različne tekočine, da se ne mešajo in stojijo pet nivojev ena nad drugo. Vendar nam bo bolj priročno vzeti ne kozarec, ampak ozek kozarec, ki se proti vrhu razširi.

  1. Na dno kozarca nalijemo osoljeno obarvano vodo.
  2. Zvijte "Funtik" iz papirja in upognite njegov konec pod pravim kotom; odrežite konico. Luknja v Funtiku mora biti velika kot glava bucike. V ta stožec vlijemo rdeče vino; iz njega mora vodoravno teči tanek curek, se razbiti ob stene kozarca in steči po njem na slano vodo.
    Ko je višina plasti rdečega vina enaka višini plasti obarvane vode, vino prenehamo točiti.
  3. Iz drugega stožca na enak način vlijemo sončnično olje v kozarec.
  4. Iz tretjega roga nalijemo plast barvnega alkohola.

Slika 1

Torej imamo štiri nadstropja tekočin v enem kozarcu. Vse različne barve in različne gostote.

Razlaga izkušenj

Tekočine v trgovini so bile razporejene po naslednjem vrstnem redu: obarvana voda, rdeče vino, sončnično olje, obarvan alkohol. Najtežji so na dnu, najlažji na vrhu. Največjo gostoto ima slana voda, najmanjšo gostoto ima obarvani alkohol.

Izkušnja št. 2 Čudovit svečnik

Oprema in material: sveča, žebelj, kozarec, vžigalice, voda.

Faze poskusa

Ali ni čudovit svečnik - kozarec vode? In tale svečnik sploh ni slab.

Slika 2

  1. Konec sveče obtežite z žebljem.
  2. Velikost žeblja izračunajte tako, da bo cela sveča potopljena v vodo, nad vodo naj štrli le stenj in sama konica parafina.
  3. Prižgite stenj.

Razlaga izkušenj

Pustite, vam bodo povedali, kajti čez minuto bo sveča zgorela do vode in ugasnila!

To je bistvo," boste odgovorili, "da je sveča vsako minuto krajša." In če je krajši, pomeni, da je lažji. Če je lažje, pomeni, da bo lebdel navzgor.

In res, sveča bo postopoma lebdela navzgor in vodno hlajeni parafin na robu sveče se bo počasneje stopil kot parafin, ki obdaja stenj. Zato se okrog stenja oblikuje precej globok lijak. Ta praznina pa naredi svečo lažjo, zato bo naša sveča dogorela do konca.

Poskus št. 3 Sveča za steklenico

Oprema in material: sveča, steklenica, vžigalice

Faze poskusa

  1. Za steklenico postavite prižgano svečo in se postavite tako, da je vaš obraz oddaljen od steklenice 20-30 cm.
  2. Sedaj morate le še pihniti in sveča bo ugasnila, kot da med vami in svečo ni nobene ovire.

Slika 3

Razlaga izkušenj

Sveča ugasne, ker steklenico "obletava" zrak: tok zraka steklenica razdeli na dva tokova; ena teče okoli njega na desni, druga pa na levi; in se srečata približno tam, kjer stoji plamen sveče.

Poskus št. 4 Vrteča se kača

Oprema in materiali: debel papir, sveča, škarje.

Faze poskusa

  1. Iz debelega papirja izrežite spiralo, jo malo raztegnite in položite na konec ukrivljene žice.
  2. Držite to spiralo nad svečo v naraščajočem zračnem toku, kača se bo vrtela.

Razlaga izkušenj

Kača se vrti, ker zrak se pod vplivom toplote razširi in topla energija se pretvori v gibanje.

Slika 4

Poskus št. 5 Izbruh Vezuva

Oprema in gradivo: steklena posoda, viala, zamašek, alkoholno črnilo, voda.

Faze poskusa

  1. V široko stekleno posodo, napolnjeno z vodo, postavite steklenico alkoholnega črnila.
  2. V pokrovčku steklenice mora biti majhna luknja.

Slika 5

Razlaga izkušenj

Voda ima večjo gostoto kot alkohol; postopoma bo vstopila v stekleničko in od tam izpodrinila maskaro. Rdeča, modra ali črna tekočina se bo dvignila iz mehurčka v tankem curku.

Poskus št. 6 Petnajst tekem na eno

Oprema in material: 15 vžigalic.

Faze poskusa

  1. Na mizo položite eno vžigalico, čeznjo pa 14 vžigalic, tako da njihove glave štrlijo navzgor in se s konci dotikajo mize.
  2. Kako dvigniti prvo vžigalico tako, da jo držimo za en konec, in z njo vse ostale vžigalice?

Razlaga izkušenj

Če želite to narediti, morate samo postaviti še eno petnajsto vžigalico na vrh vseh vžigalic, v votlino med njimi.

Slika 6

Poskus št. 7 Stojalo za lončke

Oprema in material: krožnik, 3 vilice, obroč za prtičke, lonec.

Faze poskusa

  1. Tri vilice položite v obroč.
  2. Na to strukturo postavite ploščo.
  3. Na stojalo postavite posodo z vodo.

Slika 7

Slika 8

Razlaga izkušenj

Ta izkušnja je razložena s pravilom finančnega vzvoda in stabilnega ravnovesja.

Slika 9

Izkušnja št. 8 Parafinski motor

Oprema in material: sveča, pletilka, 2 kozarca, 2 krožnika, vžigalice.

Faze poskusa

Za izdelavo tega motorja ne potrebujemo elektrike ali bencina. Za to potrebujemo samo ... svečo.

  1. Segrejte pletilko in jo z glavami zapičite v svečo. To bo os našega motorja.
  2. Postavite svečo s pletilko na robove dveh kozarcev in uravnotežite.
  3. Prižgite svečo na obeh koncih.

Razlaga izkušenj

Kapljica parafina bo padla v eno od plošč, postavljenih pod konce sveče. Ravnovesje bo porušeno, drugi konec sveče se bo zategnil in padel; hkrati bo iz njega odteklo nekaj kapljic parafina in postalo bo lažje od prvega konca; dvigne se na vrh, prvi konec se bo spustil navzdol, spustil kapljico, postal bo lažji in naš motor bo začel delovati z vso močjo; postopoma se bodo vibracije sveče vedno bolj povečevale.

Slika 10

Izkušnja št. 9 Prosta izmenjava tekočin

Oprema in gradivo: pomaranča, kozarec, rdeče vino ali mleko, voda, 2 zobotrebca.

Faze poskusa

  1. Pomarančo previdno prerežemo na pol, olupimo, da se odstrani cela lupina.
  2. Na dnu te skodelice naredite dve luknji eno poleg druge in jo postavite v kozarec. Premer skodelice naj bo nekoliko večji od premera osrednjega dela kozarca, potem bo skodelica ostala na stenah, ne da bi padla na dno.
  3. Oranžno skodelico spustimo v posodo do ene tretjine višine.
  4. V pomarančno lupino vlijemo rdeče vino ali pobarvan alkohol. Šlo bo skozi luknjo, dokler nivo vina ne doseže dna skodelice.
  5. Nato nalijemo vodo skoraj do roba. Vidite lahko, kako se tok vina dvigne skozi eno od lukenj do vodne gladine, težja voda pa gre skozi drugo luknjo in začne toniti na dno kozarca. Čez nekaj trenutkov bo vino na vrhu in voda na dnu.

Poskus št. 10 Pojoče steklo

Oprema in material: tanko steklo, voda.

Faze poskusa

  1. Napolnite kozarec z vodo in obrišite robove kozarca.
  2. Z navlaženim prstom podrgnite kamor koli po steklu in začela bo peti.

Slika 11

Demonstracijski poskusi

1. Difuzija tekočin in plinov

Difuzija (iz latinščine diflusio - širjenje, širjenje, razprševanje), prenos delcev različne narave, ki ga povzroča kaotično toplotno gibanje molekul (atomov). Razlikovati med difuzijo v tekočinah, plinih in trdnih snoveh

Demonstracijski poskus "Opazovanje difuzije"

Oprema in materiali: vata, amoniak, fenolftalein, naprava za opazovanje difuzije.

Faze poskusa

  1. Vzamemo dva kosa vate.
  2. En kos vate navlažimo s fenolftaleinom, drugega z amoniakom.
  3. Povežimo veje v stik.
  4. Opazimo, da se koprena obarvajo rožnato zaradi pojava difuzije.

Slika 12

Slika 13

Slika 14

Pojav difuzije lahko opazujemo s pomočjo posebne naprave

  1. V eno od bučk nalijemo amoniak.
  2. Košček vate navlažimo s fenolftaleinom in ga položimo na vrh bučke.
  3. Čez nekaj časa opazimo obarvanost flisa. Ta poskus dokazuje pojav difuzije na daljavo.

Slika 15

Dokažimo, da je pojav difuzije odvisen od temperature. Višja kot je temperatura, hitrejša je difuzija.

Slika 16

Za prikaz tega poskusa vzemimo dva enaka kozarca. V en kozarec nalijte hladno vodo, v drugega pa vročo vodo. Kozarcem dodamo bakrov sulfat in opazimo, da se bakrov sulfat hitreje raztopi v vroči vodi, kar dokazuje odvisnost difuzije od temperature.

Slika 17

Slika 18

2. Komunikacijske žile

Za prikaz sklenjenih posod vzemimo več posod različnih oblik, ki so na dnu povezane s cevmi.

Slika 19

Slika 20

V eno izmed njih natočimo tekočino: takoj bomo ugotovili, da bo tekočina tekla po ceveh v preostale posode in se v vseh posodah usedla na enak nivo.

Razlaga te izkušnje je naslednja. Tlak na prostih površinah tekočine v posodah je enak; je enak atmosferskemu tlaku. Tako pripadajo vse proste površine isti površini nivoja in morajo biti zato v isti vodoravni ravnini kot zgornji rob same posode: sicer kotlička ne moremo napolniti do vrha.

Slika 21

3.Pascalova žoga

Pascalova krogla je naprava, namenjena prikazu enakomernega prenosa pritiska na tekočino ali plin v zaprti posodi, pa tudi dviga tekočine za batom pod vplivom atmosferskega tlaka.

Za prikaz enakomernega prenosa pritiska na tekočino v zaprti posodi je treba z batom potegniti vodo v posodo in kroglo tesno postaviti na šobo. S potiskanjem bata v posodo pokaži tok tekočine iz lukenj v kroglici, pri čemer pazi na enakomerno pretakanje tekočine v vse smeri.