Исследовательский проект естественно- научного направления "Занимательное равновесие"

МОУ СОШ п. Поливаново МО «Барышский район»

     ЗАНИМАТЕЛЬНОЕ РАВНОВЕСИЕ

(направление – естественно - научное)

Работу выполнил:

Козлов Матвей Геннадьевич

ученик 2 класса

Руководитель работы:

Козлова Оксана Вячеславовна

учитель географии

2017

Содержание

Введение______________________________________________________ 3

Теоретическая часть:

1.   Равновесие и  центр тяжести. Что такое равновесие ? _________________ 5

    Исследовательская часть:

1.      Опыт с вилками  _______________________________________________ 8

2.     Опыт с двумя карандашами______________________________________  8 

3.     Изготавливаем игрушку на  равновесие  ___________________________  9

Заключение__________________________________________________10

Литература__________________________________________________ 11

Приложение__________________________________________________12

Введение

Тема: Занимательное равновесие

Проблема: От чего зависит равновесие предмета?

Цель руководителя:

1.     Научить проводить исследования, используя разные способы сбора информации: в специальной литературе, в беседе, через эксперимент, интернет – ресурсы.

2.     Учить обрабатывать полученную информацию.

3.     Развить интерес к естественным наукам.

4.     Заинтересовать проведением опытов в домашних условиях.

Цель ребенка:

1.     Изучение роли центра тяжести для равновесия окружающих предметов.

Задачи:

1.     Выяснить, что такое центр тяжести и как его находить.

2.     Узнать какую  роль он играет в равновесии предметов.

3.      Выяснить,  как удается человеку держать равновесие в различных позах.

4.      Создать фокусы и игрушки  на основе полученных знаний.

5.     Создать альбом « Опыты по занимательному равновесию».

6.     Показать одноклассникам опыты и созданные игрушки.

Объект исследования: равновесие и центр тяжести.

Предмет исследования: занимательные игрушки и различные предметы, которые держат равновесие

Актуальность темы: Данная тема очень актуальна, так как в природе все существует в равновесии. Нет предметов, у которых бы не было центра тяжести. И часто бывает сложно его определить.

Гипотеза: если знать, что такое центр тяжести, научиться его находить, понять какую роль он играет в равновесии, то возможно самому показывать интересные опыты и придумывать игрушки

Новизна работы: Исследования по данной теме проводятся постоянно. Но на основе изученных книг, журналов, энциклопедий, а так же материалов сети Интернет, был  составлен альбом по занимательному равновесию с описанием опытов и изготовлению игрушек. Этот альбом пригодится и в старших классах на уроках физики.

Форма презентации: сообщение с сопровождением мультимедийной презентацией и демонстрация опытов.

Сроки проведения: январь - февраль 2017 г.

    Теоретическая часть.

   Мне подарили игрушку стрекозу, которая всегда и везде держится хоботком на любой поверхности и не падает. Мне стало интересно, почему так происходит. Из интернета я узнал, что стрекоза  находится в равновесии из-за центра тяжести.

Так что же такое центр тяжести?

1.     Равновесие и  центр тяжести. Что такое равновесие.

Равновесие. Вслушаемся в это слово. Каков его смысл? Равный вес. То есть какие-то  части одного тела, сделать оди­наковыми. Нарушили равновесие — и тело вышло из покоя.  
Итак, если тело в покое, значит, оно находится в состоянии равновесия.

   Представим балерину, она стоит на одной ноге и почему- то не падает.

В цирке мы часто видим удивительно ловких канатоходцев, и даже дрессированные животные поражают нас своими умениями удерживать на носу разноцветные шары. Может быть, все дело в том, что они знают какие-то секреты?
А все секреты - в законах физики! Они держат равновесие.

Сохранение равновесия — способность организма быстро приспособиться к изменениям положения тела относительно земли. Без равновесия птицы не смогли бы летать, человек ходить и все живые существа не смогли бы ориентироваться в окружающем их мире.

 У  нас в организме есть специальный орган, который помогает нам держать равновесие.

Это вестибулярный аппарат.

   Вестибулярный аппарат расположен во внутреннем ухе человека, это сложный механизм, который помогает ориентироваться в пространстве. Окончательное развитие вестибулярного аппарата завершается к 10-13 годам жизни.

Давайте разберемся,  как держится равновесие у более простых объектов.

1.     Опыт с деревянной ложкой (Приложение)

   Посмотрим  опыт. Берем две линейки. Большую ложку. Уравновешиваем ложку  на другой линейке.

   Что тяжелее в нашем опыте? Линейка или ложка? Ложка. Центр массы этой конструкции находится ближе к ложке. Такое положение называется устойчивым равновесием.

Таким образом, равновесие предмета зависит от положения его центра тяжести.

   А что же такое центр тяжести?

Допустим, я вешу 40 кг. Внутри моего тела есть точка, где сосредоточена моя масса. Это точка и называется центр тяжести или по-научному,  центр массы.

А как у нас найти эту точку?

Давайте встанем на одну ногу. Мы чувствуем себя не очень устойчиво. Наша точка опоры это нога. Чтобы так стоять, наш организм контролирует равновесие при помощи вестибулярного аппарата. Если расставить в стороны руки будет гораздо легче. Руки помогают держать равновесие.

А если встать на две ноги, то площадь опоры увеличится и равновесие будет еще устойчивей.

 Так при ходьбе по  натянутому канату  канатоходцы идут обычно с расставленными в  обе стороны руками, балансируют, причем явно заметно покачивание из стороны в сторону. При каждом шаге артист старается установить  центр тяжести своего тела над опорой. С длинным шестом в руках удерживать равновесие легче.

Вывод: я узнал,  что такое равновесие, центр тяжести. Осталось проверить это на практике.

Исследовательская часть.

1.     Опыт с вилками  (Приложение)

Возьмем для наших опытов вилки, бутылку с водой,  монетку.

Попробуем уравновесить две вилки на одной монетке. Соединяем две вилки между собой вместе. Вставляем монетку в  место соединения вилок, а другой конец ставим на край бутылки с водой. Вилки балансируют на весу и держатся на бутылке. Монетка в этом случае – точка опоры, а центр массы смещен к концу вилок.

   Вывод: равновесие будет устойчиво, если главная тяжесть находится ниже точки опоры.

2.     Опыт с двумя  карандашами (Приложение)

Возьмите два граненых карандаша и держите их перед собой параллельно, положив на них линейку. Начните сближать карандаши. Сближение будет происходить поочередными движениями: то один карандаш движется, то другой. Даже если вы захотите вмешаться в их движение, у вас ничего не получится. Они все равно будут двигаться по очереди.

Почему это происходит? Как только на одном карандаше давление стало больше и трение настолько возросло, что карандаш дальше двигаться не может, он останавливается. Зато второй карандаш может теперь двигаться под линейкой. Но через некоторое время давление и над ним становится больше, чем над первым карандашом, и из-за увеличения трения он останавливается. А теперь может двигаться первый карандаш. Так, двигаясь по очереди, карандаши встретятся на самой середине линейки, у ее центра тяжести. В этом легко убедиться по делениям линейки.

Вот поэтому и игрушка стрекоза  не падает. Её центр тяжести смещён вперёд, вес на крыльях и на теле уравновешивают друг друга, и стрекоза может стоять на хоботке.

3.      Изготавливаем игрушку на  равновесие (Приложение)

 Используя полученные знания, попробуем  сделать занимательные игрушки и удивить друзей.

 Выполним игрушку бабочку.

Для изготовлении бабочки нам понадобится:

1. Половина листа от офисной бумаги формата А4

2. Канцелярские скрепки - 5 шт. 

3. Скотч

Ход работы:

1. Рисуем на бумаге бабочку (форма крыльев роли практически не играет), раскрашиваем ее и вырезаем по контуру. 

2. После того, как бабочка готова, делаем ей хоботок: берем одну из скрепок, разгибаем ее. С одного конца должен остаться  "носик" в виде буквы "Г". С другого,   делаем петельку так,  чтобы она оказалась в перпендикулярной плоскости по отношению к "носику". Петелька нужна затем, чтобы было легче приклеивать скрепку к бабочке, и чтобы она не проворачивалась потом в процессе эксплуатации.

Когда мы прицепим скрепки на кончики крыльев, они отвиснут вниз - и бабочка теперь будет сидеть ровно. Это все равно, что уравновесить весы - теперь с обоих сторон от пальца, на который опирается кончик хоботка, вес равный. Поэтому бабочка и балансирует на опоре.

Заключение

Тема равновесия оказалась интересной для меня. Для ответа на вопросы о центре тяжести и его влиянии на равновесие предметов, я изучил литературу по теме.  Опираясь на полученные знания, я создал своими руками необычные игрушки.

Результатом моей работы стал  альбом « Опыты по занимательному равновесию». (Приложение), где даны инструкции по созданию опытов и игрушек на равновесие.

Выводы:

- я научился находить центр тяжести у предметов;

- понял, какую роль он играет в равновесии;

- создал  игрушки своими руками.

Моя гипотеза подтвердилась.

Выводы учителя.

   Результат исследовательской работы Матвея – это полученные знания о равновесии и центре тяжести. Благодаря занимательным опытам,  такая сложная тема легко раскрывается. Созданный Матвеем альбом, можно использовать при изучении темы « Равновесие»  в старших классах на уроках физики.

Литература.

1.     Интернет. https://www.2do2go.ru/events/37185/v-mire-cirkovyh-zhivotnyh

2.     Интернет. http://www.stihi.ru/2016/05/19/6596

3.     Интернет. http://class-fizika.spb.ru/index.php/opit/698-op-ravn1

4.     Интернет . http://class-fizika.spb.ru/index.php/opit/698-op-ravn1

5.     Интернет. festival.september.ru

6.     Интернет. pandia.ru

7.     Интернет. fizika.ru

8.     Рабиза Ф. Опыты без приборов. - М.: 1988 г.

9.     Гальперштейн Л.Я. Забавная физика. - М.: Детская литература, 1993 г.

10.  Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. – М.: 1985 г

11. Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга 1.-  М.: Юрайт, 2015 г.

12. Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга 2.- М.: Юрайт, 2015 г.

13. Иллюстрированный энциклопедический словарь. – М.: Терра, 1998 г.

14.  Энциклопедия чудес света. – М.: Проф - Пресс, 2013 г.

15.  Физический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1983 г.

16. Варикаш В.М.,  Кимбар Б.А. ,  Варикаш И.М.: Физика в живой природе; книга для учащихся; издание второе, дополненное; Минск «Народная Асвета», 1984г.

17. Мезенцев В.А.: Обычное в необычном. – М. : Государственное издательство детской литературы Министерства просвещения РСФСР, 1960г.

18.  Тит Т. Научные забавы и занимательные опыты – М.: АСТ: Астрель, 2010 г.

Приложение