Внеклассное мероприятие по физике "Занимательные опыты по физике" (9 класс)

План проведения внеклассного мероприятия для младших школьников "Занимательные опыты по физике"

План проведения внеклассного мероприятия по физике для младших школьников

5-6 класс

Цели проведения: 
1. Знакомство младших школьников с наукой и предметом «физика». 
2. Популяризация физических знаний. 
3. Расширение общего кругозора учащихся.
 4. Демонстрация практической значимости физических явлений и законов. 

План проведения: 
1. Вступительное слово учителя о науке «физика». О роли и значении физических явлений в жизни человека. 
2. Проведение опытов, демонстрирующих физические явления инерции, атмосферного давления, опыты плотности, теплопроводности(конвекции), давления твердых тел, смачиваемости и капиллярности, и неньютоновской жидкости..

Помощники – ученики старших классов

Занимательные опыты для младших школьников

1.     Подъем шарика из песка по инерции

2.     Атмосферное давление, стакан с водой и бумага

3.     Пакетом достаем пробку из бутылки

4.     Лава лампа из сока и аспирина - физические опыты

5.     Яйца в воде – опыты с плотностью

6.     Летающие чайные пакетики

7.     Бумажные спирали

8.     Воздушный шарик и свеча – опыты с теплопроводностью

9.     Воздушный шарик и доска с гвоздями – физические опыты

10. Воздушный шарик и иглы – физические опыты

11. Вода течет вверх по салфетке

12. Неньютоновская жидкость - физические опыты

1). Подъем шарика из песка по инерции

Опыт демонстрирует, как инерция металлического шарика выталкивает его из песка.

Суть опыта:

Стальной шарик много тяжелее песчинок. Когда мы ударяем рукой по верху трубки, песчинки поднимаются и опускаются, а стальной шарик стоит на месте. С каждым ударом песчинки засыпаются под стальной шарик. И вот шарик уже на поверхности.

Этапы эксперимента:

·         Насыпаем в трубку песок. (Дно трубки заклеено)

·         Кладем в песок стальной шарик.

·         С помощью магнита опускаем стальной шарик на дно трубки.

·         Постукивая по верху трубки рукой выманиваем шарик на поверхность песка.

Что использовалось:

·         песок

·         металлический шарик

·         магнит

·         трубка из оргстекла

2). Атмосферное давление, стакан с водой и бумага

Вода не выливается из колбы благодаря силе, возникающей из-за разницы атмосферного давления вне сосуда и давления, которое образуется внутри между дном и поверхностью воды.

Суть опыта:

Вода не выливается из колбы благодаря силе, возникающей из-за разницы атмосферного давления вне сосуда и давления, которое образуется внутри между дном и поверхностью воды. То есть, когда столб воды пытается опуститься вниз, в емкости образуется среда с пониженным давлением, которая и удерживает жидкость.

Этапы эксперимента:

·         Наливаем в сосуды воду.

·         Для красоты добавляем акриловые краски в воду.

·         Кладем на каждый сосуд сверху по листу бумаги.

·         Придерживая лист бумаги рукой, переворачиваем сосуды.

Что использовалось:

·         емкости с водой

·         краски акриловые

·         листы бумаги

Описание:

Атмосферное давление – это давление воздуха на земную поверхность и на все находящиеся в атмосфере предметы, созданное гравитационным притяжением Земли. Оно распространяется во все стороны с равной силой. То есть и вверх тоже.

Если наклонить наполненный водой стакан, вода начнет выливаться из него, потому что на нее действует сила тяжести, и ничто не мешает жидкости устремиться вниз.

Для того, чтобы вода не вылилась из сосуда, можно пойти несколькими путями. Закрыть плотной крышкой, заморозить, не переворачивать стакан. Или, наконец, просто не наливать ее туда.

Но мы не ищем легких путей.

Попробуем создать такие условия, при которых воду в сосуде удерживает именно атмосферное давление, не смотря на силу тяжести.

Наполненную жидкостью колбу накрываем бумажным листом, плотно прижимаем рукой, переворачиваем и какое-то время держим в таком положении. В это время вода смачивает поверхность бумаги, и она «приклеивается» к стенкам колбы за счет сил поверхностного натяжения. Затем медленно убираем руку и наблюдаем заявленный результат.

Между дном (которое теперь вверху) и поверхностью воды образуется пространство, наполненное воздухом и парами воды. Столб воды стремится вниз под действием силы тяжести, увеличивая объем этого самого пространства. При постоянной температуре давление в нем падает, то есть по отношению к атмосферному – становится меньшим. И чем меньше это самое давление, тем больший столб жидкости может оно удержать. Теоретически, до 10 м. Итак, сумма давления воздуха и воды на бумагу изнутри получается несколько меньше, чем атмосферное давление снаружи. На этом и держится.

Но это не вечно. Через некоторое время испарение воды увеличит давление воздуха и оно сравняется с атмосферным. Так же на скорость отрыва влияет прочность, пластичность и смачиваемость бумаги, температура воды, кривизна поверхности сосуда.

3). Пакетом достаем пробку из бутылки

Опыт демонстрирует, как достать пробку из бутылки при помощи полиэтиленового пакета.

Суть опыта:

Надутый воздухом пакет внутри бутылки, как бы обнимает пробку во то время, когда мы его вытягиваем наружу, и увлекает ее за собой.

Этапы эксперимента:

·         Продавливаем пробку внутрь бутылки.

·         Освобождаем бутылку от содержимого.

·         Внутрь бутылки проталкиваем, сложенный в трубочку, пакет свободным краем наружу.

·         Подгоняем пробку к горлышку бутылки.

·         Наполняем пакет воздухом, надувая его.

·         Вытягиваем пакет. Вместе с пакетом легко выходит и пробка.

Что использовалось:

·         бутылка вина с натуральной пробкой

·         фужеры

·         полиэтиленовый пакет

Описание:

Врачи утверждают, что один бокал красного сухого вина в день полезен для здоровья. Не будем спорить и употребим. Не пьянства ради, а здоровья для.

И вот ведь оказия. Бутылка вина есть, а штопора нет! Ну, ничего. Ради здоровья и пальца не жалко. Продавим пробку внутрь, материал природный – не навредим.

Спустя час-другой наблюдаем «здоровым» глазом следующую картину. Пустая бутылка с пробкой внутри. И сия композиция эстетически не радует наш «здоровый» глаз.

Перевернув бутылку, понимаем, что самостоятельно пробке не освободиться, так как, обладая значительной упругостью, она вернула свой изначальный размер, который больше диаметра горлышка.

В поисках подручных средств для извлечения пробки из бутылки окидываем взглядом помещение и обнаруживаем пакет, в котором эта чудесная жидкость попала сюда.

Дальше мыслительный процесс логике не поддается. Поэтому просто опишем последовательность действий.

Свернутый в трубочку пакет помещаем дном вперед в горлышко бутылки. Переворачиваем бутылку так, чтобы пробка оказалась сбоку от пакета. Расправляем пакет внутри путем его надувания. Пробка оказывается прижатой со всех сторон полиэтиленовым «шариком». Тянем за свободные концы пакета, и он «увлекает» за собой пробку. Благодаря гладким поверхностям стекла и пакета, а так же тому, что материал пробки обладает хорошей сжимаемостью, она оказывается снаружи.

Немаловажно, что толщина пакета составляет около 30 мкм (1 мкм=0,001 мм). Так что, даже сотня слоев не повлияет на результат процесса.

Итак, в итоге получаем моральное удовлетворение, пробку для коллекции и больную голову с утра. Минздрав был прав, предупреждая о чрезмерном…

4). Лава лампа из сока и аспирина - физические опыты

Опыт показывает, как две жидкости разной плотности не смешиваются между собой даже при взбалтывании.

Использовались:

·        Подсолнечное масло

·        фруктовые соки

·        шипучие таблетки аспирина

·        два сосуда

Описание:

Для начала, выясним, почему сок и масло не смешиваются друг с другом. Сок примерно на 85% состоит из воды, что дает нам право считать его полярной жидкостью.

Кислород (О) в молекуле воды оттягивает на себя отрицательные заряды, а водород (Н), следовательно, их отдает, становясь при этом положительно заряженным. В целом молекула электрически нейтральна, но имеет полюса. Благодаря этому молекулы воды притягиваются друг к другу и имеют довольно сильную связь. Такое распределение зарядов в молекуле называется дипольным моментом. Кроме воды к полярным жидкостям относят также спирты, амины, карбоновые кислоты и пр.

Так как в природе все стремится к равновесию, у полярных жидкостей есть антиподы -- неполярные жидкости. Электроны в них тоже «гуляют», но гораздо менее активно. У них может возникнуть мгновенный дипольный момент, тогда как в полярных жидкостях он постоянный. Примером неполярных жидкостей являются масло, бензин, жиры, анилин и другие.

Жидкости смешиваются по принципу «подобное растворяется в подобном». Из-за имеющегося межмолекулярного притяжения полярная жидкость не пускает к себе молекулы неполярных жидкостей, и они не смешиваются.

Поэтому сок и масло в бокале живут отдельно друг от друга. Что же касается аспирина, то современные растворимые формы содержат в своем составе соду. В кислой среде идет реакция с выделением углекислого газа, который, стремясь вверх, поднимает жидкость из нижнего слоя. Вот так получается эффект лава-лампы.

5). Яйца в воде – опыты с плотностью

В воде яйцо тонет. В сильно соленой воде яйцо всплывает. Но если концентрацию соли в воде попытаться отрегулировать, то можно добиться того, что яйцо всплывет наполовину. Все дело в разности плотности воды водопроводной и соленой.

Описание:

Как это происходит

На все тела: на стакан, на стол, на котором он стоит, на воду в стакане и на яйцо, плавающее в ней, действует сила тяжести. Она тянет все эти тела вниз, или другими словами, тела стремятся занять положение пониже. \ Но кроме нее есть еще силы реакции, которые возникают, когда одно тело препятствует движению другого. На стакан действует сила реакции стола, на стол сила реакции пола, на воду давят стенки и дно стакана. А на яйцо со всех сторон давит вода. При этом снизу это давление чуточку больше, потому что давление растет с глубиной. Суммарная сила, действующая на яйцо, поэтому направлена вверх, и мы называем ее силой Архимеда.

Чему равна сила Архимеда? Чтобы ответить на этот вопрос, проделаем такой мысленный эксперимент. Блок, веревка и два груза, с одной стороны яйцо, а с другой вода такого же объема, что и яйцо. Насколько яйцо опустится вниз, настолько же вода поднимется вверх. Вес яйца, естественно, равен mg, где g – ускорение свободного падения, а m – масса яйца, которую можно представить как m=ρ_я V, где ρ_я– его средняя плотность, V – его объем. А вес воды – ρ_в Vg, тут ρ_в – плотность воды. Эти две силы отличаются так же, как отличаются плотности. Таким образом, кто плотнее, тот и устремится вниз.

Теперь все также мысленно поместим всю нашу систему в воду. Вода будет выталкивать и яйцо и пакетик с водой одинаково, поэтому это не повлияет на исход эксперимента. А теперь уберем пакетик, что внутри, что снаружи – одна и та же вода, а раз нет никакой разницы, то зачем он нам нужен?

И мы приходим к выводу, что, чтобы узнать всплывет или утонет яйцо, необходимо сравнить его плотность с плотностью воды. А сила Архимеда – это та сила, которая передавалась через веревку от воды, вес воды такого же объема, что и яйцо, она равна.

Можно сказать, что яйцо и вода «борются» друг с другом за более низкое положение, их заставляет это делать сила тяжести. В этой борьбе побеждает плотнейший.

Плотность чистой воды 1 грамм на миллилитр (или кубический сантиметр), а средняя плотность яйца немного больше – около 1,1 грамма на миллилитр (в основном за счет тяжелой скорлупы). Поэтому яйцо тонет в чистой воде.

Но если растворить в воде обыкновенную поваренную соль NaCl, насколько это возможно, то есть приготовить насыщенный раствор, то можно получить плотность почти 1,2 грамма на миллилитр. И тогда вода своей тяжестью вытолкнет яйцо, так что оно всплывет.

Почему плотность воды повышается при растворении в ней соли? Вспомните, молекулы воды состоят их достаточно легких атомов: водорода и кислорода. Они стоят практически в самом начале таблицы Менделеева, их массы 1 и 16 соответственно. А поваренная соль состоит из тяжелых атомов натрия и хлора, их массы 23 и 35,5. При этом размеры этих атомов не сильно отличаются от размеров молекул воды. Поэтому, когда мы растворяем соль в воде, ее плотность повышается. Это все равно что делать пенопласт с вкраплениями свинцовой дроби.

6). Летающие чайные пакетики

Если поджечь пакетики из под чая, то теплый воздух сможет увлечь догорающие пакетики за собой вверх.

Суть опыта:

Если поджечь пакетики из под чая и дать им догореть почти до конца, то теплый воздух сможет увлечь догорающие пакетики за собой вверх.

Этапы эксперимента:

·         Вскрываем чайные пакетики, отрезаем ниточку с этикеткой и высыпаем из них заварку.

·         Ставим пакетики на стол и поджигаем.

Что использовалось:

·         пакетики чая

·         ножницы

·         спички

7). Бумажные спирали

Опыт иллюстрирует, как бумажные спирали вращаются за счет тепла, которое поднимается снизу.

Суть опыта:

Теплый воздух от свечи, поднимаясь вверх, заставляет легкую бумажную спираль вращаться, вращаясь спираль закручивает нитку, за которую она привязана к штативу. Если убрать источник теплого воздуха, спираль начнет крутится в другую сторону, так как нитка будет пытаться прийти в первоначальное состояние, раскрутиться. В качестве источника теплого воздуха можно использовать и электрическую плитку и, например, лампочку накаливания.

Этапы эксперимента:

·         Вырезаем из бумаги две спирали.

·         Привязываем к ним нитки.

·         Подвешиваем спирали на трубке, установленной на штативе.

·         Подставляем под спирали свечи. Наблюдаем вращение в одну сторону.

·         Убираем одну свечу. Наблюдаем вращение в разные стороны.

·         Перемещаем свечу под другую спираль. Спирали вращаются в обратные стороны.

Что использовалось:

·         штатив

·         алюминиевая трубка

·         лист бумаги

·         нитки

·         ножницы

·         свечи

·         газовая зажигалка

Описание:

Простой опыт, демонстрирующий взаимодействие тел, веществ и сред друг с другом.

Изменение – это переход системы из одного состояния в другое. Нет ничего неизменного. Меняется всё, что взаимодействует. А взаимодействует всё. Слабо или сильно.

Возьмем, к примеру, воздух. Он взаимодействует практически со всем окружающим нас миром. Но как-то незаметно, привычно. Невооруженным глазом не увидеть большинство процессов, им провоцируемых.

Попробуем создать такие условия, чтобы процессы были очевидны.

Для этого нам понадобится спираль, вырезанная из бумаги, штатив, нитка и горящая свеча.

Ставим свечу под висящую бумажную спираль. Воздух нагревается. Молекулы начинают двигаться быстрее, а, значит, с большей силой взаимодействуют друг с другом и окружающей средой.

Теплый воздух легче холодного, так как у него меньше плотность. Следовательно, он стремится вверх и вступает в контакт с поверхностью спирали. На нижний участок сила воздействия больше, чем на верхние, так как «по дороге» воздух успевает остыть. Из-за разницы приложенных сил на разные участки предмета начинается вращение. При вращении нитка закручивается и, если убрать свечу, через какое-то время вращение прекратится и начнется в другую сторону, чтобы принять исходное положение.

Получается, что из-за изменения физических свойств воздуха (увеличение температуры) система перешла в состояние видимого движения. Вот так-то. Простая свеча может быть двигателем.

Все в этой жизни взаимосвязано. Загорайтесь и двигайте!

8). Воздушный шарик и свеча – опыты с теплопроводностью

Если в шарик налить немного воды и поместить над открытым огнем, то вода будет забирать тепло и шарик не лопнет.

Суть опыта:

Если надутый воздушный шарик поднести к открытому огню - он лопнет. А если в шарик налить немного воды и поместить над открытым огнем, то вода будет забирать тепло и шарик останется целым. 
Этапы эксперимента:

·         Наливаем в один шарик немного воды и надуваем его.

·         Второй воздушный шарик надуваем без добавления воды.

·         Зажигаем спиртовую горелку или свечу.

·         Помещаем шарик с водой над огнем.

·         Помещаем шарик без воды над огнем.

Что использовалось:

·         воздушный шарик

·         свеча

·         спички

9). Воздушный шарик и доска с гвоздями – физические опыты

Шарик не лопается на доске с гвоздями.

Суть опыта:

Если в воздушный шарик ткнуть острым кончиком гвоздя - шарик лопнет. А если шарик положить на поверхность состоящую из множества таких острых гвоздей, то силы нужно будет приложить гораздо больше, что бы шарик лопнул. Это объясняется тем, что площадь соприкосновения становится больше и сила распределяется между всеми участками соприкосновения поверхности шарика с гвоздями.

Этапы эксперимента:

·         Надуваем два воздушных шарика.

·         Вбиваем в доску много гвоздей так, что бы острые кончики гвоздей были на одной расстоянии от доски.

·         Кладем шарик на кончики гвоздей, торчащие из доски, и слегка надавливаем на шарик.

Что использовалось:

·         воздушный шарик

·         доска

·         гвозди

·         молоток

10). Воздушный шарик и иглы – физические опыты

Воздушный шарик можно проткнуть иглой и он не лопнет.

Суть опыта:

Воздушный шарик легко лопается если его проткнуть иглой. Но если проткнуть его иглой в тех местах, где резина растянута менее всего, а именно на полюсах, то шарик останется целым.

Этапы эксперимента:

·         Надуваем два воздушных шарика.

·         В один шарик, а именно в места, где толщина стенок наиболее толстая (на полюсах), вставляем иглы.

·         Другой шарик протыкаем насквозь длинной спицей.

Что использовалось:

·         воздушный шарик

·         иглы

·         спицы

11). Вода течет вверх по салфетке

Опыт иллюстрирует, как происходит процесс впитывания жидкости твердым телом, а именно салфеткой.

Суть опыта:

Салфетка имеет пористую структуру и состоит преимущественно из целлюлозы, которая, в свою очередь, имеет волокнистое строение. Таким образом, воде не составляет труда найти себе пути-капилляры для движения вверх.

Этапы эксперимента:

·         Вырезаем из салфетки полоску.

·         Наносим фломастерами разноцветные точки с один ряд.

·         На бечевке также наносим на расстоянии друг от друга несколько отметок фломастерами разных цветов.

·         Наливаем в стаканы воду.

·         Опускаем полоску из бумажной салфетки в первый стакан так, чтобы она немного касалась поверхности воды.

·         Бечевку помещаем во второй стакан с водой таким же образом, как и салфетку.

Что использовалось:

·         бумажная салфетка

·         пластиковые стаканчики

·         вода

·         обрезанная бутылка

·         бечевка

·         фломастеры

·         ножницы

Описание:

Вода – уникальное вещество. При всей распространенности и простоте своего состава ее физические и химические свойства зачастую являются исключениями. Так, например, при 4^оС плотность воды максимальна, а при переходе в твердое состояние (лед) она уменьшается! Никакое другое вещество себя так не ведет.

Что же касается данного опыта, на первый взгляд, все очевидно и просто. Вода смачивает бумагу и бечевку, и материалы намокают. А вот объяснить почему так происходит, затруднительно.

Разберемся, для начала, в самом термине «смачивание». Оно представляет собой явление взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела. Вариантов развития событий, как всегда, два:

·         притяжение между молекулами жидкости сильнее, чем их притяжение к молекулам твердого тела. Жидкость стремится сократить контакт с поверхностью и, в результате, собирается в капли.

·         притяжение между молекулами жидкости слабее, чем их притяжение к молекулам твердого тела. Жидкость стремится увеличить площадь соприкосновения и, в результате, прижимается к поверхности тела, растекаясь по ней.

Тут, очевидно, второй вариант. Растекание происходит до тех пор, пока жидкость не покроет всю поверхность, или пока слой жидкости не станет мономолекулярным.

Но как вода преодолевает силы гравитации?

Собственно, так же, как и в растениях. Вода поднимается вверх по капиллярным сосудам растения и доставляет ее от корней к листьям и плодам.

Происходит это за счет разницы давлений и сил поверхностного натяжения воды. Поверхность воды, попадающей в узкий капилляр, принимает вогнутую форму (мениск). При таком положении давление жидкости под этим мениском становится меньше атмосферного, и вода стремится вверх. И чем тоньше капилляр, тем выше поднимается вода, стремясь уравновесить отрицательное давление. Если жидкость не смачивает поверхность, то мениск будет выпуклый, и она не станет подниматься вверх по капилляру.

Салфетка имеет пористую структуру и состоит преимущественно из целлюлозы, которая, в свою очередь, имеет волокнистое строение. Таким образом, воде не составляет труда найти себе пути-капилляры для движения вверх.

В бечевке процессы протекают аналогичным образом, с той лишь разницей, что в ней не нарушаются механические свойства, так как состоит она из цельных нитей. 

12). Неньютоновская жидкость - физические опыты

Наблюдаем удивительные фигуры, образующиеся из смеси крахмала с водой под действием колебаний динамика.

Суть опыта:

Наблюдаем удивительные фигуры, образующиеся из смеси крахмала с водой под действием колебаний динамика. 
Этапы эксперимента:

·         Смешиваем крахмал с водой.

·         Добавляем краситель.

·         Выливаем на динамик.

·         Включаем музыку богатую низкими частотами.

Что использовалось:

·         вода

·         крахмал

·         краситель

·         динамик

·         усилитель