Школа юных физиков

Школа юных физиков
Учитель: Бережная А.П.
МОУ СОШ №23
июнь, 2008 год
Цель программы:
• Создание условий для формирования и
развития у учащихся интереса к изучению
физики, интеллектуальных и практических
умений в области физического эксперимента,
умения самостоятельно приобретать и
применять знания, умения работать с
источником информации, умения более
осознанно применять на практике
физические законы
Виды деятельности:
•
•
•
•
•
•
•
выполнение опытов;
самостоятельные исследования;
составление и решение физических задач;
составление таблиц;
устные сообщения;
работа над проектами;
работа со справочной литературой.
Тематический план
№
п.п
Тема
Всего
часов
теоритич.
занятия
практич.
занятия
1
Самое необыкновенное
в мире
«обыкновенное»
вещество
1
0,5
0,5
2
Смачивание и
капиллярность
1
0,5
0,5
3
Поверхностное
натяжение
1
0,25
0,75
4
Закон Архимеда
1
0,25
0,75
5
Условия плавания тел
1
1
Занятие 1
Самое необыкновенное в мире
«обыкновенное» вещество
• Какую форму имеет вода?
• За счет чего происходит круговорот в природе?
• При каком условии из опрокинутого вверх дном
ведерка вода не выливается?
• Как образуется сосулька?
Выполнила:
Ученица 8В класса
МОУ СОШ №23
Баранник Валерия
Руководитель:
Бережная А. П.
...Наверное, нет более привычного нам и столь же часто
встречающегося вещества, как вода.
Вода по многим свойствам отличается от других веществ.
Она встречается в жидком, твердом и газообразном
состояниях. Приведенный ниже ряд задач-вопросов поможет вам
больше узнать о свойствах самого удивительного
«обыкновенного вещества» - воды.
Утверждение, что
вода принимает
форму сосуда, а
собственной не
имеет, неверно.
Вода обладает
собственной
формой. Её форма
- шар, но на
Земле она
искажена земным
притяжением. В
космосе вода
принимает форму
шариков,
но увидеть это
можно и на
Земле:
посмотрите на
падающую каплю
или подуйте на
мыльный пузырь.
Во всех этих
случаях действие
веса исключено,
и вода принимает
свою собственную
форму.
Итак, вода имеет
форму шара.
.
...Круговорот воды в природе
происходит за счет энергии Солнца.
Вода испаряется, под действием
воздушных течений разносится по
свету, конденсируется, выпадает на
земную поверхность, стекает в
океан.
Имеется стакан цилиндрической формы, до краёв
наполненный жидкостью. Как разделить
содержимое стакана на две совершенно равные
части, имея ещё один сосуд произвольной формы и
меньшего размера?
Решение: если через точки М и
N провести плоскость так, как
это показано на рис.а, то она
рассечет цилиндр на две
симметричные и равные по
объёму фигуры. Теперь лишь
остается, постепенно наклоняя
стакан, осторожно отливать
N
М
а)
б)
Рис. 1
содержащуюся в нём жидкость до тех пор, пока чуть-чуть не
покажется дно (рис. б). В этот момент в стакане останется
ровно половина жидкости.
Вода не выливается из ведра, которое
вращается, даже тогда, когда ведро
перевернуто вверх дном. Правда,
вращать ведро надо достаточно быстро.
Указанное явление есть не что иное, как
проявление инерции, а всякое движение
по инерции осуществляется без участия
сил.
К
Не будь силы тяжести, водяная
струя по инерции направилась
А
бы по касательной АК к
Р
окружности АВ (см. рис. 2). Сила
тяжести же заставляет струю
снижаться и описывать параболу
О
АР. Если круговая скорость
достаточно велика, эта кривая
будет вне окружности АВ. Теперь
понятно, что вода вовсе не
Рис. 2
стремится выливаться из
ведерка.
Расчёты показывают, что для радиуса вращения R-70 см достаточно
круговой скорости v=2,6 м/с, что соответствует частоте вращения руки –
полтора оборота в секунду. Это вполне достижимо.
Ответ: вода не выливается из вращающегося ведра вследствие своей
инерции.
Как образуется ледяная
сосулька?
Чтобы могли образоваться ледяные
сосульки, необходимо наличие двух
температур: таяние снега – выше 0˚ и
замерзание воды – ниже 0˚.
Идеальным местом для протекания такого
процесса является покатая крыша (см. рис. 3):
снег на склоне крыши тает под действием
солнечных лучей, нагретый до температуры
выше 0˚, а стекающие капли воды у края
крыши замерзают, потому что здесь
температура ниже 0˚.
Даже при морозе в 1-2 ˚С снег на крыше
может растаять, так как здесь солнечные лучи
попадают не полого, как на землю, а круче,
под углом, более близком к прямому. Но под
крышей температура ниже 0 ˚, и капля
замерзает. На замерзшую каплю натекает
следующая и тоже замерзает. Постепенно
образуется ледяной бугорок, который со
временем удлиняется и образует ледяную
сосульку.
Итак, сосулька образуется как результат
таяния и замерзания снега.
60°
Рис. 3
Занятие 2
Смачивание и капиллярность
• Как достать из воды монету, не намочив
пальцев?
• Почему вода поднимается вверх, когда ее
«втягивают» через соломинку?
Занятие 3
Поверхностное натяжение
• Опыты с мыльными пузырями;
• Как насекомые используют силу
поверхностного натяжения воды?
• Можно ли бегать по поверхности воды?
Может ли вода течь вверх?
• Как болотные птицы бегают по воде?
• Вода в решете;
• Копейка, которая в воде не тонет;
Занятие 4
Закон Архимеда
• Игрушки, действие которых основано на
существование архимедовой силы;
• В каком море нельзя утонуть?
• Становится ли озеро тяжелее, когда по нему
плавает лодка?
Занятие 5
Условия плавания тел
• Какую роль играет при плавании рыбы ее
пузырь?
• Как медузы узнают о приближении шторма?
Условия плавания тел
Закон Архимеда
Выполнила:
ученица 8В класса
МОУ СОШ №23
Катунцева Алена
Руководитель:
Бережная А. П.
Условия Плавания Тел
• На твердое тело, погруженное в жидкость, действуют
архимедова сила FA и сила тяжести mg. В зависимости от
соотношения сил mg и FA тело может тонуть, плавать и
всплывать. Если mg > FA, тело тонет; если mg = FA, то тело
плавает внутри жидкости или на ее поверхности; если mg < FA,
то тело всплывает до тех пор, пока архимедова сила и сила
тяжести не сравняются по модулю.
• Тело плавает на поверхности, если рж = рт; тело тонет, если рт
> рж; тело всплывает, если рт < рж
Рассмотрим теоретический вывод закона Архимеда. В сосуд (рис. 56)
налита жидкость и погружено тело, имеющее форму куба. Ребро куба равно l.
Верхняя грань куба находится от поверхности жидкости на глубине h, а нижняя на глубине h+l. На все грани куба жидкость оказывает давление. При этом силы
давления, действующие на боковые грани куба, взаимно компенсируются. На
верхнюю грань куба действует направленная вниз сила давления F1, модуль
которой
F1=rжghS, где rж - плотность жидкости; S - площадь грани куба. На нижнюю
грань куба действует направленная вверх сила давления F2, модуль которой
F2=rжg(h+l)S. Так как h<h+l, то F1<F2, т.е. равнодействующая этих двух сил
направлена вертикально вверх и представляет собой выталкивающую
(архимедову) силу:
FA=F2-F1. Подставив и в, найдем, что модуль архимедовой силы
Fa=rжgl S=rжg V=Pж, где V - объем куба (т. е. объем жидкости, вытесненной
погруженным телом); Pж - вес вытесненной жидкости. Следовательно,
выталкивающая сила по модулю равна весу жидкости, вытесненной
погруженной частью тела.
Архимедова сила FA приложена к телу в центре масс вытесненной
телом жидкости и направлена против силы тяжести, действующей на это тело.
(Необходимо помнить, что закон Архимеда справедлив только при наличии
тяжести. В условиях невесомости он не выполняется.)
Магия воды: жидкие фокусы
•
Фокус 1. «Плавающая скрепка»
Можно ли заставить плавать металлический предмет?
Реквизит(стакан, вода,2 канцелярские скрепки, бумажное полотенце)
Подготовка(налить в стакан воды, сделать из одной скрепки крючок с
плоской загнутой частью, как показано на рисунке)
Начинаем научное волшебство!
1.Всем известно, что металлические предметы тонут в воде. Чтобы
доказать это, бросаем скрепку в стакан с водой.
2.Достаем скрепку из воды и высушим ее. Затем объявляем зрителям,
что сейчас сделаем так , чтобы скрепка плавала.
3.Произнесем над скрепкой волшебные слова. Положим скрепку на
плоский участок крючка, сделанного из другой скрепки. Держим ее
горизонтально как можно ближе к поверхности воды, но не касаясь ее.
4.Медленно опускаем скрепку в воду.
Результат
Скрепка будет плавать!
Магия воды: жидкие фокусы
•
Фокус 2. «Послушный водолаз»
Можно ли заставить предметы подчиняться своей воле, не
дотрагиваясь до них?
Реквизит (глазная пипетка, пластиковый стакан, вода, пустая чистая
пластиковая бутылка емкостью 2л с завинчивающейся крышкой)
Подготовка (Опускаем пипетку в стакан с водой, чтобы убедиться, что она
плавает, нажмем на резиновый кончик и наберем в нее немного воды. Если
пипетка все равно не тонет, добавим еще воды. Если пипетка тонет, удалим
чуть-чуть воды. Добьёмся, чтобы пипетка не плавала по поверхности, но и не
тонула, а плавала стоймя в толще воды. Нальем в бутылку воды до самого
верха. Убедимся что в ней не осталось пузырьков воздуха. Опускаем пипетку в
бутылку и плотно завинтим крышку.)
Начинаем научное волшебство!
1.Объявляем зрителям: «Благодаря своим волшебным способностям можем
заставить пипетку в бутылке подчиняться нашим командам, не дотрагиваясь до
нее».
2.Произнесем несколько волшебных слов, затем слегка сожмем бутылку в руке.
Затем ослабим давление на бутылку. Что происходит?
Результат
Когда сжимаем бутылку, пипетка опускается вниз. Когда ослабляем
сжатие, она всплывает.