III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЛАСТИКОВЫХ БУТЫЛОК В ПРОСТЫХ ОПЫТАХ ПО ФИЗИКЕ
Кудозова Ф.Г., Мухамбетова З.С.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

«О сколько нам открытий чудных

Готовит просвещенья дух

И опыт, сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг….»

А.С. Пушкин

Мы не зря взяли эпитетом строчки великого русского поэта А.С. Пушкина, ведь изучение большинства наук невозможно без постановки опытов.

Из учебника «Физика» мы узнали о множестве удивительных явлений природы. Нам захотелось сделать самодельные природы и провести самостоятельно опыты по теме давление. Постановка опытов очень увлекательное занятие. Все проведенные нами опыты просты и проводятся с выполнением техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты в домашних условиях, особенно впервые. В своей работе мы описываем предварительную подготовку и стадии выполнения, что позволяет в дальнейшем аккуратно обращаться с предметами и правильно организовывать план своей работы. Помимо изучаемых явлений природы, в этих опытах можно параллельно познакомиться с законами физики (закон Паскаля) и приобрести технические навыки (дрель, работать отвёрткой). Это всегда пригодится мужчине. Пришлось проявить творческую мысль и смекалку.

Мы решили использовать пластиковые бутылки, так как они являются доступным средством и кроме этого, безопасны в использовании. Предложенные установки являются универсальными, одна установка может быть использована для показа нескольких опытов.

В нашей работе представлены опыты для использования на уроках физики в 7 классе. Разработанные опыты можно показывать как на уроке при изучении явлений, так и в качестве домашних заданий учащимся.

Цель: сделать приборы, установки по физике для демонстрации физических явлений по теме «Давление» своими руками, объяснить принцип действия каждого прибора и продемонстрировать их работу.

Гипотеза: сделанный прибор, установка по физике для демонстрации физических явлений своими руками применить на уроке при изучении темы «Давление» в 7 классе. При отсутствии данного прибора в физической лаборатории, данный прибор сможет заменить недостающую установку при демонстрации и объяснении темы.

Задачи:

  • изучить научную и популярную литературу по теме «Давление»;

  • составить систему доступных и простых опытов с использованием пластиковой бутылки;

  • провести опыты, демонстрирующие атмосферное давление;

  • сделать приборы вызывающие затруднение в понимании теоретического материала по физике по теме «Давление»;

  • сделать приборы, отсутствующие в лаборатории;

  • дать рекомендации по постановке опытов.

Практическая значимость работы

Значимость данной работы состоит в том, что в последнее время, когда материально-техническая база в школах значительно ослабла, опыты с применением пластиковых бутылок помогают формировать некоторые понятия при изучении физики.

Теоретическая часть

Вокруг нашего земного шара находится атмосфера. Атмосфера – это смесь различных газов, в основном азота и кислорода. Атмосфера давит на поверхность Земли. Но влияние давления атмосферы нельзя увидеть глазами. Мы его можем только почувствовать при изменении состояния нашего здоровья. А как не просто человеку понять и изучить то, что нельзя увидеть.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Подвижность частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости и газа.

Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения в каждую точку объёма жидкости или газа. Это утверждение называют законом Паскаля. Закон Паскаля справедлив для жидкостей и газов.

За единицу давления в СИ принято давление, которое производит сила 1Н на перпендикулярную к ней поверхность площадью 1м2. Эта единица называется паскалем ( Па ).

Наименование единице давления дано в честь французского учёного Блёза Паскаля.

В физики Паскаль занимался изучение барометрического давления и вопросами гидростатики.

Давление существует и в жидкости. Давление внутри жидкости зависит от её плотности, от высоты столба жидкости. На одном и том же уровне давление одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

Немало важный вклад в изучение темы «Давления» внес Торричелли. Он поставил опыт с трубкой, наполненный ртутью. Таким образом доказал существование атмосферного давления. Нормальное атмосферное давление равно 768 мм.рт.ст. Продемонстрировать атмосферное давление можно опытным путем, изготовив оборудование из пластиковых бутылок.

Практическая часть

ОПЫТ 1. Закон Паскаля

Цель: продемонстрировать закон Паскаля.

Оборудование: пластиковая бутылка, шило

Схема установки

  1. пластиковая бутылка

  2. кювета

Готовое изделие

Ход проведения опыта:

  1. Возьмите пластиковую бутылку емкостью 1,5-2 л.

  2. Сделайте отверстия шилом от дна сосуда на расстоянии 10-15 см в разных местах.

  3. Бутылку заполните водой.

  4. Надавите руками на верхнюю часть бутылки.

  5. Наблюдайте явление.

Результат: наблюдаем вытекание воды из отверстий в виде одинаковых струек.

Анализ: сила действует на поверхность воды, находящиеся в бутылке. Это давление передается нижним слоям воды, которое распределяется в каждую точку жидкости.

ОПЫТ 2. Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости

Цель: показать зависимость давления от высоты столба жидкости.

Оборудование: пластиковая бутылка с проделанными в ней отверстиями на разной высоте, кювета, скотч.

Схема установки

  1. 2

  1. пластиковая бутылка

  2. трубочки от гелиевой ручки

  3. кювета

Готовое изделие

Ход проведения опыта:

  1. В пластиковой бутылке на различной высоте делаем несколько отверстий (d≈ 5 мм).

  2. В отверстия помещаем трубочки от гелиевой ручки.

  3. Бутылку заполняем водой (отверстия предварительно закрываем скотчем).

  4. Открываем отверстия.

  5. Наблюдаем за струйками воды.

Результат: вода из отверстия, расположенного ниже вытекает дальше.

Анализ: давление жидкости на дно и стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости (чем больше высота, тем больше давление жидкости p=gh).

ОПЫТ 3. Модель фонтана

Цель: показать простейшую модель фонтана.

Оборудование: пластиковая бутылка, стержень от гелиевой ручки, кювета.

С

1

2

3

хема установки

 

  1. пластиковая бутылка

  2. кювета

  3. стержень от гелиевой ручки Г-образной формы

Готовое изделие

Ход проведения опыта:

  1. Подержим над огнем стержень и загнем его буквой Г.

  2. В бутылке, ближе к основанию, сделаем отверстие под стержень.

  3. Вставим и закрепим стержень так, как показано на рисунке.

  4. Нальем в бутылку воды и поставим ее в кювету.

  5. Пронаблюдаем за струей воды.

Результат: наблюдаем образование фонтана воды.

Анализ: на воду в стержне действует давление столба жидкости, находящегося в бутылке. Чем больше воды в бутылке, тем больше будет фонтан, так как давление зависит от высоты столба жидкости.

ОПЫТ 4. Сообщающиеся сосуды

Цель: показать расположение поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах на одном уровне.

Оборудование: нижние части от пластиковых бутылок разных сечений, резиновые трубки.

Схема установки

  1. две или три пластиковые бутылки

  2. резиновая трубка

Готовое изделие

Ход проведения опыта:

  1. Отрежем нижние части пластиковых бутылок, высотой 15-20 см.

  2. Соединим части между собой резиновыми трубками.

  3. Нальем в один из получившихся сосудов воду.

  4. Пронаблюдаем за поведением поверхности воды в сосудах.

Результат: уровни воды в сосудах оказались на одном уровне.

Анализ: в сообщающихся сосудах любой формы поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково).

ОПЫТ 5. Картезианский водолаз

Цель: демонстрация плавания тел.

Оборудование: пластиковая бутылка, пузырек (из-под лекарства), надувной резиновый шарик или перчатка.

Схема установки

 

3

 

 

2

 

 

1

 

  1. пластиковая бутылка

  2. пузырек из-под лекарства

  3. резиновый шарик или медицинская перчатка

Готовое изделие

 

Ход выполнения опыта:

  1. Бутылку наполните водой почти до горлышка. Опустите в нее пузырек отверстием вниз и, наклонив его, впустите немного воды.

  2. Количество воды в пузырьке надо отрегулировать так, чтобы он держался почти у поверхности, но от малейшего толчка уходил под воду (удобно воспользоваться соломинкой, вдувая под водой воздух в пузырек).

  3. Затем накройте горлышко бутылки резиновой пленкой от шарика и привяжите ее ниткой. Нажмите на нее - и "водолаз" пойдет ко дну, отпустите - и "водолаз" всплывет.

Результат: наблюдение плавание пузырька

Анализ: если сила тяжести больше архимедовой силы, то тело будет опускаться на дно, тонуть. Если сила тяжести равна архимедовой силы, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости, т.е. тело плавает. Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости, всплывает, т.е. тело плавает.

 

ОПЫТ 6. Автоматическая поилка для живого уголка

Цель: доказать существование атмосферного давления.

Оборудование: пластиковая бутылка, две дощечки, два-три крепления из резинки или проволоки, тарелка.

Схема установки

 

1

 

 

3

 

 

2

 

  1. дощечки

  2. тарелка

  3. пластиковая бутылка

Готовое изделие

Ход выполнения работы:

  1. Из двух дощечек сделайте стойку. Вертикальная дощечка будет стойкой для бутылки с водой, нижняя – горизонтальная – подставкой для тарелки.

  2. Сделайте из проволоки – или жести – крепления для бутылки, с таким расчетом, чтобы опрокинутая бутылка не касалась горлышком дня поилки.

  3. Налейте в поилку воды, а в бутылку, тоже наполненную водой, опустите горлышком вниз, предварительно зажав горлышко рукой.

  4. Установка готова. Её можно поставить в клетку с птицами или мелкими животными в живой уголок.

Результат: наружное атмосферное давление удержит воду в бутылке.

Анализ: По мере уменьшения воды в тарелке она будет автоматически наполняться водой из бутылки.

ОПЫТ 7. Давление в жидкости и газе.

Цель: доказать существование давления внутри жидкости.

Оборудование: пластиковая бутылка, перчатка

Схема установки

 

1

2

3

 

  1. пластиковая бутылка

  2. резиновая перчатка

  3. пластиковая бутылка цилиндрической формы

С погружением сосуда в воду давление увеличивается на пленку

Готовое изделие

На одном и том же уровне давление одинаково

Ход выполнения опыта:

  1. Возьмите пластиковую бутылку, отрежьте дно и верхнюю часть. У вас получится цилиндр.

  2. К нижней часть привяжите перчатку.

  3. Опустите изготовленный прибор в сосуд с водой.

  4. Наблюдайте физическое явление.

Результат: внутри жидкости существует давление.

Анализ: На одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

Вывод

В результате работы мы:

  • провёли опыты, доказывающие существование атмосферного давления;

  • спроектировали и изготовили автоматическую поилку для птиц и домашних животных.

  • создали самодельные приборы, демонстрирующие зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости, закона Паскаля.

Нам понравилось изучать давление, делать самодельные приборы, проводить опыты. Но в мире много интересного, что можно ещё узнать, поэтому в дальнейшем:

- мы будем продолжать изучение этой интересной науки

- мы надеемся, что наши одноклассники заинтересуются этой проблемой, а постараемся помочь им.

- в дальнейшем мы будем проводить новые эксперименты.

Заключение

Наблюдать за опытом проводимым учителем, интересно. Проводить его самому интереснее вдвойне.

А проводить опыт с прибором, сделанным и сконструированным своими руками, вызывает очень большой интерес у всего класса. В таких опытах легко установить взаимосвязь и сделать вывод как работает данная установка.

Проводить данные опыты не сложно и интересно. Они безопасны, просты и полезны. Новые исследования впереди!

Наш конечный результат

Литература

  1. Вечера по физике в средней школе/ Сост. Э.М. Браверман. М.: Просвещение, 1969.

  2. Внеурочная работа по физике/ Под ред. О.Ф. Кабардина. М.: Просвещение, 1983.

  3. Гальперштейн Л. Занимательная физика. М.: РОСМЭН, 2000.

  4. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. М.: Просвещение, 1985.

  5. Горячкин Е.Н. Методика и техника физического эксперимента. М.: Просвещение. 1984 г.

  6. Майоров А.Н. Физика для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия развития, Академия и К, 1999.

  7. Макеева Г.П., Цедрик М.С. Физические парадоксы и занимательные вопросы. Минск: Народная асвета, 1981.

  8. Никитин Ю.З. Потехе час. М.: Молодая гвардия, 1980.

  9. Опыты в домашней лаборатории // Квант. 1980. №4.

  10. Перельман Я.И. Занимательная механика. Знаете ли вы физику? М.: ВАП, 1994.

  11. Перышкин А.В., Родина Н.А. Учебник физики для 7 класса. М.: Просвещение. 2012 г

  12. Перышкин А.В. Физика. – М.: Дрофа, 2012