Експеримент – один із найбільш інформативних способів пізнання. Завдяки йому вдається отримати різноманітні та великі звання про досліджуване явище або систему. Саме експеримент відіграє фундаментальну роль у фізичних дослідженнях. Красиві фізичні експерименти надовго залишаються у пам'яті наступних поколінь, і навіть сприяють популяризації фізичних ідей у масах. Наведемо найцікавіші фізичні експерименти на думку самих фізиків з опитування Роберта Криза та Стоні Бука.
1. Експеримент Ератосфена Кіренського
Цей експеримент по праву вважають одним із найдавніших на сьогоднішній день. У третьому столітті до н. Бібліотекар Олександрійської бібліотеки Ерастофен Кіренський цікавим способом виміряв радіус Землі. у день літнього сонцестояння у Сієні сонце перебувало у зеніті, у результаті тіней від предметів немає. У 5000 стадіях на північ в Олександрії одночасно Сонце відхилилося від зеніту на 7 градусів. Звідси бібліотекар отримав інформацію, що коло Землі 40 тисяч кілометрів, та її радіус дорівнює 6300 кілометрів. Ерастофен отримав показники всього на 5% менше від сьогоднішніх, що для використаних ним древніх вимірювальних приладів просто разюче.
2. Галілео Галілей та його перший експеримент
У XVII столітті Теорія Аристотеля була чільною і беззаперечною. Відповідно до цієї теорії швидкість падіння тіла безпосередньо залежала від його ваги. Прикладом служили перо та камінь. Теорія була хибною, оскільки в ній не враховувався опір повітря.
Галілео Галілей у цій теорії засумнівався і вирішив провести серію експериментів особисто. Він узяв велике гарматне ядро і запустив його з Пізанської вежі, в парі з легкою кулею для мушкету. Враховуючи їхню близьку обтічну форму можна було легко знехтувати опором повітря і, звичайно ж, обидва предмети приземлялися одночасно, спростовуючи теорію Аристотеля. вважає, що потрібно особисто з'їздити до Пізи і викинути щось схоже зовні та різне за вагою з вежі, щоб відчути себе великим ученим.
3. Другий експеримент Галілео Галілея
Другим твердженням Аристотеля було те, що тіла під впливом сили рухаються постійної швидкістю. Галілей запускав металеві кулі по похилій площині та фіксував пройдену ними за певний час відстань. Потім він збільшив час у два рази, але кулі за цей час проходили у 4 рази більшу відстань. Таким чином, залежність була не лінійна, тобто швидкість не стала. Звідси Галілей зробив висновок про прискорений рух під дією сили.
Ці два експерименти послужили основою створення класичної механіки.
4. Експеримент Генрі Кавендіша
Ньютон є власником формулювання закону всесвітнього тяжіння, в якому є гравітаційна постійна. Природно виникла проблема знаходження її числового значення. Але для цього слід було б виміряти силу взаємодії між тілами. Але проблема в тому, що сила тяжіння досить слабка, треба було б використати або величезні маси, або малі відстані.
Джону Мічеллу далося вигадати, а Кавендішу провести в 1798 досить цікавий експеримент. Як вимірювальний прилад виступали крутильні ваги. На них на коромислі були закріплені кульки на тонких мотузках. На кульки прикріпили люстерка. Потім до маленьких кульок підносили дуже великі і важкі і фіксували усунення світлових зайчиків. Результатом серії дослідів стало визначення значення гравітаційної постійної та маси Землі.
5. Експеримент Жана Бернара Леона Фуко
Завдяки величезному (67 м) маятнику, який був встановлений у паризькому Пантеоні Фуко в 1851 методом експерименту довів факт обертання Землі навколо осі. Площина обертання маятника залишається незмінною стосовно зірок, але спостерігач обертається разом із планетою. Таким чином можна побачити як поступово зміщується у бік площину обертання маятника. Це досить простий та безпечний експеримент, на відміну від того, про який ми писали у статті
6. Експеримент Ісаака Ньютона
І знову перевірялося твердження Арістотеля. Існувала думка, що різні кольори є сумішами в різній пропорції світла і темряви. Чим більше темряви, тим ближчий колір до фіолетового і навпаки.
Люди вже давно помітили, що великі монокристали розкладають світло на кольори. Серії дослідів із призмами проробили чеський дослідник природи Марції англійський Харіот. Нову серію розпочав Ньютон у 1672 році.
Ньютон ставив фізичні експерименти у темній кімнаті, пропускаючи тонкий промінь світла через маленьку дірочку у щільних шторах. Цей промінь потрапляв на призму та розкладався на кольори веселки на екрані. Явище було названо дисперсією та пізніше теоретично обґрунтовано.
Але Ньютон пішов далі, адже його цікавила природа світла та квітів. Він пропускав промені через дві призми послідовно. На підставі цих своїх дослідів Ньютон зробив висновок про те, що колір не є комбінацією світла і темряви, і тим більше не є атрибутом предмета. Біле світло складається з усіх кольорів, які можна побачити при дисперсії.
7. Експеримент Томаса Юнга
Аж до XIX століття панувала корпускулярна теорія світла. Вважалася, що світло, як і матерія, складається з частинок. Томас Юнг, англійський лікар і фізик, в 1801 провів свій експеримент для перевірки цього твердження. Якщо припустити, що світло має хвильову теорію, то має спостерігатися така ж взаємодіюча хвиля, як і при кидку двох каменів на воду.
Для імітації каміння Юнг використовував непрозорий екран із двома отворами та джерелами світла за ним. Світло проходило через отвори і на екрані утворювався малюнок зі світлих та темних смуг. Світлі смуги утворювалися там, де хвилі посилювали одна одну, а темні там, де гасили.
8. Клаус Йонссон та його експеримент
1961 року Німецький фізик Клаус Йонссон довів, що елементарні частинки мають корпускулярно-хвильову природу. Він провів для цього експеримент аналогічний до експерименту Юнга, тільки замінивши промені світла пучками електронів. Внаслідок цього все одно вдалося отримати інтерференційну картину.
9. Експеримент Роберта Міллікена
Ще на початку дев'ятнадцятого століття виникло уявлення про наявність кожного тіла електричного заряду, який є дискретним і визначається неподільними елементарними зарядами. До того моменту було введено поняття електрона, як носія цього заряду, але виявити експериментально цю частинку і обчислити її заряд не вдавалося.
Американському фізику Роберт Міллікен вдалося розробити ідеальний приклад витонченості в експериментальній фізиці. Він ізолював заряджені краплі води між пластинами конденсатора. Потім за допомогою рентгенівських променів іонізував повітря між тими самими пластинами і змінював заряд крапель.
1. Теорія та методика навчання фізики у школі. Загальні питання. За ред. С.Є. Каменецького, Н.С. Пуришева. М: Видавничий центр «Академія», 2000.
2. Досліди та спостереження в домашніх завданнях з фізики. С.Ф. Покровський. Москва, 1963.
3. Перельман Я.І. збірка цікавих книг (29 шт.). квант. Рік видання: 1919–2011.
"Розкажи мені, і я забуду, покажи мені, і я запам'ятаю, дай мені спробувати, і я навчуся".
Стародавнє китайське прислів'я
Однією з основних складових забезпечення інформаційно-освітнього середовища предмета фізики є освітні ресурси та правильна організація навчальної діяльності. Сучасному учню, який легко орієнтується на просторах інтернету, можна скористатися різними освітніми ресурсами: http://sites.google.com/site/physics239/poleznye-ssylki/sajty, http://www.fizika.ru, http://www .alleng.ru/edu/phys, http://www.int-edu.ru/index.php, http://class-fizika.narod.ru, http://www.globallab.ru, http:/ /barsic.spbu.ru/www/edu/edunet.html, http://www.374.ru/index.php?x=2007-11-13-14 та ін. Сьогодні основне завдання педагога навчити вчитися учнів, зміцнити їх здатність до саморозвитку у процесі освіти у сучасному інформаційному середовищі.
Вивчення учнями фізичних законів та явищ завжди має закріплюватися практичним експериментом. Для цього необхідне відповідне обладнання, яке є у кабінеті фізики. Використання сучасної техніки у процесі дозволяє замінити наочний практичний експеримент комп'ютерною моделлю. На сайті http://www.youtube.com (пошук «досліди з фізики») викладено досліди, проведені в реальних умовах.
Альтернативою використання інтернету може стати самостійний навчальний експеримент, який учень може провести поза школою: на вулиці чи вдома. Однозначно, що досліди, що задаються додому, не повинні використовувати складні навчальні прилади, а також вкладення матеріальних витрат. Це можуть бути досліди з повітрям, водою, з різними предметами, які доступні дитині. Звичайно науковість та цінність таких дослідів мінімальна. Але якщо дитина сама може перевірити відкритий за багато років до неї закон або явище це для розвитку його практичних навичок просто безцінно. Досвід це завдання творче і зробивши що-небудь самостійно, учень, хоче він цього чи ні, а замислиться: як простіше провести досвід, де зустрічався він із подібним явищем на практиці, де ще може бути корисним це явище.
Що потрібно дитині, щоб провести досвід вдома? Насамперед, це досить докладний опис досвіду, із зазначенням необхідних предметів, де у доступній для учня формі сказано, що треба робити, на що звернути увагу. У шкільних підручниках фізики додому пропонується або вирішувати завдання, або відповідати на поставлені наприкінці параграфа питання. Там рідко можна зустріти опис досвіду, який рекомендується школярам самостійного проведення будинку. Отже, якщо вчитель пропонує учням зробити щось вдома, він зобов'язаний дати їм докладний інструктаж.
Вперше домашні досліди та спостереження з фізики стали проводитися у 1934/35 навчальному році Покровським С.Ф. у школі No 85 Краснопресненського району міста Москви. Звичайно, ця дата є умовною, ще в давнину вчителі (філософи) могли радити своїм учням поспостерігати за природними явищами, перевірити будь-який закон чи гіпотезу на практиці в домашніх умовах. У книжці С.Ф. Покровський показав, що домашні досліди та спостереження з фізики, що проводяться самими учнями: 1) дають можливість нашій школі розширити сферу зв'язку теорії з практикою; 2) розвивають в учнів інтерес до фізики та техніки; 3) будять творчу думку та розвивають здатність до винахідництва; 4) привчають учнів до самостійної дослідницької роботи; 5) виробляють у них цінні якості: спостережливість, увага, наполегливість та акуратність; 6) доповнюють класні лабораторні роботи тим матеріалом, який ніяк не може бути виконаний у класі (низка тривалих спостережень, спостереження природних явищ та інше); 7) привчають учнів до свідомої, доцільної праці.
У підручниках «Фізика-7», «Фізика-8» (автори А.В. Перишкін), учням після вивчення окремих тем пропонуються експериментальні завдання для спостережень, які можна виконати в домашніх умовах, пояснити їх результати, скласти короткий звіт про роботу.
Оскільки одне з вимог до домашнього досвіду простота виконання, отже, їх застосування доцільно проводити на початковому етапі навчання фізиці, як у дітях ще згасло природне цікавість. Складно придумати експерименти для домашнього проведення на такі теми, як, наприклад: більшість теми «Електродинаміка» (крім електростатики і найпростіших електричних ланцюгів), «Фізика атома», «Квантова фізика». У мережі інтернет можна знайти опис домашніх експериментів: http://adalin.mospsy.ru/l_01_00/op13.shtml, http://ponomari-school.ucoz.ru/index/0-52, http://ponomari-school .ucoz.ru/index/0-53, http://elkin52.narod.ru/opit/opit.htm, http://festival. 1september.ru/ articles/599512 та ін. Мною підготовлена добірка домашніх дослідів з короткими інструкціями з виконання.
Домашні досліди з фізики представляють навчальний вид діяльності учнів, що дозволяє як вирішувати навчально-методичні освітні завдання вчителя, а й дає можливість школяру побачити, що фізика це предмет шкільної програми. Знання, отримані на уроці, те, що реально можна використовувати в житті і з точки зору практичності, і для оцінювання якихось параметрів тіл або явищ, і для наслідків прогнозу будь-яких дій. Ну, ось 1 дм3 це багато чи мало? Більшості учнів (та й дорослих також) важко відповісти на це питання. Але варто лише згадати, що обсяг 1 дм3 має звичайний пакет молока, і відразу стає простіше оцінювати обсяги тіл: адже 1 м3 це тисяча таких пакетиків! Саме таких простих прикладах приходить розуміння фізичних величин. За виконання лабораторних робіт учні відпрацьовують обчислювальні навички, на власному досвіді переконуються у справедливості законів природи. Недарма Галілео Галілей стверджував, що наука вірна тоді, коли стає зрозумілою навіть непосвяченому. Отже, домашні досліди є розширенням інформаційно-освітнього середовища сучасного школяра. Адже і життєвий досвід, який набуває роками методом спроб і помилок, не що інше, як елементарні знання з фізики.
Найпростіші виміри.
Завдання 1.
Навчившись користуватися лінійкою та рулеткою або сантиметром у класі, виміряйте за допомогою цих приладів довжини наступних предметів та відстаней:
а) довжину вказівного пальця; б) довжину ліктя, тобто. відстань від кінця ліктя до кінця середнього пальця; в) довжину ступні від кінця п'яти до кінця великого пальця; г) коло шиї, коло голови; д) довжину ручки або олівця, сірники, голки, довжину та ширину зошита.
Отримані дані запишіть у зошит.
Завдання 2.
Виміряйте своє зростання:
1. Увечері, перед відходом до сну, зніміть взуття, встаньте спиною до одвірка дверей і щільно притулиться. Голову тримайте прямо. Попросіть когось за допомогою косинця поставити на одвірку невелику рису олівцем. Виміряйте відстань від підлоги до зазначеної риси рулеткою або сантиметром. Виразіть результат вимірювання в сантиметрах та міліметрах, запишіть його у зошит із зазначенням дати (рік, місяць, число, година).
2. Зробіть те саме вранці. Знову запишіть результат та порівняйте результати вечірнього та ранкового вимірювань. Запис принесіть до класу.
Завдання 3.
Виміряйте товщину аркуша паперу.
Візьміть книгу завтовшки трохи більше 1см і, відкривши верхню і нижню кришки палітурки, прикладіть до стопки паперу лінійку. Підберіть стос товщиною 1 см = 10 мм = 10000 мікрон. Розділивши 10000 мікрон на число аркушів, виразіть товщину одного аркуша в мікронах. Результат запишіть у зошит. Подумайте, як можна збільшити точність виміру?
Завдання 4.
Визначте обсяг сірникової коробки, прямокутного ластика, пакета з-під соку чи молока. Виміряйте довжину, ширину та висоту сірникової коробки в міліметрах. Перемножте отримані числа, тобто. знайдіть обсяг. Виразіть результат у кубічних міліметрах та у кубічних дециметрах (літрах), запишіть його. Виконайте вимірювання та обчисліть обсяги інших запропонованих тіл.
Завдання 5.
Візьміть годинник з секундною стрілкою (можна скористатися електронним годинником або секундоміром) і, дивлячись на секундну стрілку, спостерігайте за її рухом протягом однієї хвилини (на електронному годиннику спостерігайте за цифровими значеннями). Далі попросіть когось відзначити вголос початок і кінець хвилини по годинах, а самі в цей час заплющити очі, і з заплющеними очима сприймайте тривалість однієї хвилини. Виконайте зворотне: стоячи із заплющеними очима, спробуйте встановити тривалість однієї хвилини. Нехай інша людина проконтролює вас щогодини.
Завдання 6.
Навчіться швидко знаходити свій пульс, потім візьміть годинник із секундною стрілкою або електронні та встановіть, скільки ударів пульсу спостерігається в одну хвилину. Потім проробіть зворотну роботу: рахуючи удари пульсу, встановіть тривалість однієї хвилини (стежити за годинами доручіть іншій особі)
Примітка. Великий учений Галілей, спостерігаючи за гойданнями панікадила у Флорентійському кафедральному соборі та користуючись (замість годин) биттями власного пульсу, встановив перший закон коливання маятника, який ліг в основу вчення про коливальний рух.
Завдання 7.
За допомогою секундоміра встановіть якомога точніше, за скільки секунд ви пробігаєте відстань 60 (100) м. Розділіть шлях на час, тобто. визначте середню швидкість метрів на секунду. Переведіть метри на секунду на кілометри на годину. Результати запишіть у зошит.
Тиск.
Завдання 1.
Визначте тиск, що виробляється стільцем. Підкладіть під ніжку стільця листок паперу в клітинку, обведіть ніжку гострим олівцем і, вийнявши листок, підрахуйте число квадратних сантиметрів. Підрахуйте площу опори чотирьох ніжок стільця. Подумайте, як ще можна порахувати площу опори ніжок?
Дізнайтеся вашу масу разом із стільцем. Це можна зробити за допомогою терезів, призначених для зважування людей. Для цього треба взяти в руки стілець і стати на терези, тобто. зважити себе разом із стільцем.
Якщо дізнатися масу наявного у вас стільця з якихось причин не виходить, прийміть масу стільця 7кг (середня маса стільців). До маси власного тіла додайте середню масу випорожнень.
Порахуйте вашу вагу разом із стільцем. Для цього суму маси стільця та людини необхідно помножити приблизно на десять (точніше на 9,81 м/с2). Якщо маса була в кілограмах, ви отримаєте вагу в ньютонах. Користуючись формулою p = F/S, підрахуйте тиск стільця на підлогу, якщо сидите на стільці, не торкаючись ногами підлоги. Всі виміри та розрахунки запишіть у зошит та принесіть до класу.
Завдання 2.
Налийте у склянку воду до краю. Прикрийте склянку листком щільного паперу і, притримуючи папір долонею, швидко переверніть склянку догори дном. Тепер заберіть долоню. Вода зі склянки не виллється. Тиск атмосферного повітря на папірець більший за тиск води на неї.
Про всяк випадок проробляйте все це над тазом, тому що при незначному перекосі папірця і при ще недостатній дослідності спочатку воду можна і розлити.
Завдання 3.
«Водолазний дзвін» - це великий металевий ковпак, який відкритою стороною опускають на дно водойми для виконання будь-яких робіт. Після опускання його у воду повітря, що міститься в ковпаку, стискається і не пускає воду всередину цього пристрою. Тільки в самому низу залишається трохи води. У такому дзвоні люди можуть рухатися та виконувати доручену їм роботу. Зробимо модель цього пристрою.
Візьміть склянку та тарілку. У тарілку налийте воду і поставте в неї перевернуту догори дном склянку. Повітря в склянці стиснеться, і дно тарілки під склянкою буде трохи залито водою. Перед тим як поставити склянку в тарілку, покладіть на воду пробку. Вона покаже, як мало води лишилося на дні.
Завдання 4.
Цьому цікавому досвіду близько трьохсот років. Його приписують французькому вченому Рене Декарту (латиною його прізвище - Картезій). Досвід був такий популярний, що на його основі створили іграшку «Картезіанський водолаз». Ми з вами можемо зробити цей досвід. Для цього знадобиться пластикова пляшка з пробкою, піпетка та вода. Наповніть пляшку водою, залишивши два-три міліметри до краю шийки. Візьміть піпетку, наберіть у неї трохи води та опустіть у шийку пляшки. Вона повинна своїм верхнім гумовим кінцем бути на рівні або трохи вище за рівень води в пляшці. При цьому потрібно домогтися, щоб від легкого поштовху пальцем піпетка поринала, а потім сама повільно виринала. Тепер закрийте пробку та стисніть боки пляшки. Піпетка піде на дно пляшки. Послабте тиск на пляшку, і вона знову спливе. Справа в тому, що ми трохи стиснули повітря в шийці пляшки і цей тиск передався воді. Вода проникла в піпетку - вона стала важчою і втопилася. При припиненні тиску стиснене повітря всередині піпетки видалило зайву воду, наш «водолаз» став легшим і сплив. Якщо на початку досвіду «водолаз» вас не слухається, то треба відрегулювати кількість води в піпетці.
Коли піпетка знаходиться на дні пляшки, легко простежити, як від посилення натиску на стінки пляшки вода входить у піпетку, а при ослабленні натиску виходить із неї.
Завдання 5.
Зробіть фонтан, відомий історія фізики як фонтан Герона. Через пробку, вставлену в товстостінну пляшку, пропустіть шматок скляної трубки з відтягнутим кінцем. Налийте в пляшку стільки води, скільки потрібно для того, щоб кінець трубки був занурений у воду. Тепер у два-три прийоми вдуйте ротом у пляшку повітря, затискаючи після кожного вдування кінець трубки. Відпустіть палець та спостерігайте фонтан.
Якщо хочете отримати дуже сильний фонтан, то для накачування повітря скористайтесь велосипедним насосом. Однак пам'ятайте, що більш ніж від одного-двох помахів насоса пробка може вилетіти з пляшки і її потрібно буде притримувати пальцем, а при дуже великій кількості помахів стиснене повітря може розірвати пляшку, тому користуватися насосом потрібно дуже обережно.
Закон Архімеда.
Завдання 1.
Приготуйте дерев'яну паличку (прутик), широку банку, відро з водою, широкий пляшечку з пробкою і гумову нитку довжиною не менше 25 см.
1. Вштовхуйте паличку у воду та спостерігайте, як вона виштовхується з води. Зробіть це кілька разів.
2. Всувайте банку у воду дном вниз і спостерігайте, як вона виштовхується з води. Зробіть це кілька разів. Згадайте, як важко всунути відро дном вниз у бочку з водою (якщо не спостерігали цього, проробіть за будь-якої зручної нагоди).
3. Наповніть пляшечку з водою, закрийте пробкою і прив'яжіть до неї гумову нитку. Тримаючи нитку за вільний кінець, спостерігайте, як вона коротшає при зануренні бульбашки у воду. Зробіть це кілька разів.
4. Бляшана пластинка на воді тоне. Загніть краї пластинки так, щоб вийшла коробочка. Поставте її у воду. Вона плаває. Замість жерстяної платівки можна використовувати шматок фольги, бажано твердої. Зробіть коробочку із фольги і поставте на воду. Якщо коробочка (з фольги або металу) не протікає, вона плаватиме на поверхні води. Якщо коробочка набирає воду і тоне, подумайте, як скласти її так, щоб вода не потрапляла всередину.
Опишіть та поясніть ці явища у зошиті.
Завдання 2.
Візьміть шматочок шевського вару або воску завбільшки з звичайний лісовий горіх, зробіть з нього правильну кульку і за допомогою невеликого навантаження (вкладіть шматочок дроту) змусіть його плавно затонути в склянці або пробірці з водою. Якщо кулька тоне без навантаження, то навантажувати її, звичайно, не слід. За відсутності вару або воску можна вирізати невелику кульку з м'якоті сирої картоплини.
Підливайте у воду поступово насиченого розчину чистої кухонної солі і злегка перемішуйте. Досягніть спочатку того, щоб кулька трималася в рівновазі в середині склянки або пробірки, а потім того, щоб вона спливла до поверхні води.
Примітка. Пропонований досвід є варіантом відомого досвіду з курячим яйцем і має перед останнім досвідом ряд переваг (не вимагає наявності свіжознесеного курячого яйця, наявності великої високої посудини та великої кількості солі).
Завдання 3.
Візьміть гумовий м'яч, кульку від настільного тенісу, шматочки дубового, березового та соснового дерева та пустіть їх плавати на воді (у відрі чи тазі). Уважно спостерігайте за плаванням цих тіл і визначте, яка частина цих тіл при плаванні занурюється у воду. Згадайте, наскільки глибоко занурюється у воду човен, колода, крижина, корабель та інше.
Сили поверхневого натягу.
Завдання 1.
Підготуйте для цього досвіду скляну пластинку. Добре її вимийте милом та теплою водою. Коли вона висохне, протріть один бік ваткою, змоченою в одеколоні. Нічого її поверхні не торкайтеся, а брати платівку тепер потрібно тільки за краї.
Візьміть шматочок гладкого білого паперу і накапайте на нього стеарин зі свічки, щоб на ньому вийшла рівна плоска пластина стеаринова розміром з денце склянки.
Покладіть поряд стеаринову та скляну пластинки. Капніть з піпетки на кожну з них по маленькій краплі води. На стеариновій пластинці вийде півкуля діаметром приблизно 3 міліметри, а на скляній пластинці крапля розтечеться. Тепер візьміть скляну пластинку та нахиліть її. Крапля вже й так розтеклася, а тепер вона потече далі. Молекули води більш охоче притягуються до скла, ніж один до одного. Інша ж крапля кататиметься по стеарину при нахилах пластинки в різні боки. Втриматися на стеарині вода не може, вона його не змочує, молекули води притягуються одна до одної сильніше, ніж до молекул стеарину.
Примітка. У досвіді замість стеарину можна використовувати сажу. Потрібно капнути на закопчену поверхню металевої пластинки води з піпетки. Крапля перетвориться на кульку і швидко покотиться по сажі. Щоб наступні краплі відразу не скочувалися з пластини, потрібно тримати її горизонтально.
Завдання 2.
Лезо безпечної бритви, незважаючи на те, що воно сталеве, може плавати по поверхні води. Потрібно лише подбати, щоб воно не змочувалося водою. Для цього його потрібно трохи змастити жиром. Обережно покладіть лезо на поверхню води. Поперек леза покладіть голку, а на кінці леза – по одній кнопці. Вантаж вийде досить солідний і навіть можна побачити, як бритва вдавилася у воду. Складається враження, ніби на поверхні води пружна плівка, що й тримає на собі такий вантаж.
Можна змусити плавати і голку, змастивши її тонким шаром жиру. Класти на воду її треба дуже обережно, щоб не проколоти поверхневий шар води. Відразу це може і не вийти, знадобиться деяке терпіння та тренування.
Зверніть увагу, як розташована голка на воді. Якщо голка намагнічена, це плаваючий компас! А якщо взяти магніт, можна змусити голку подорожувати водою.
Завдання 3.
Покладіть на поверхню чистої води два однакові шматочки пробки. Кінчиками сірника зблизьте їх. Зверніть увагу: як тільки відстань між пробками зменшиться до половини сантиметра, цей водяний проміжок між пробками сам скоротиться і пробки швидко притягнуться один до одного. Але не тільки один до одного прагнуть пробки. Вони добре притягуються і до краю посуду, в якому вони плавають. Для цього треба лише їх наблизити до нього на невелику відстань.
Спробуйте пояснити побачене явище.
Завдання 4.
Візьміть дві склянки. Один із них наповніть водою і поставте вище. Іншу склянку, порожню, поставте нижче. Опустіть у склянку з водою кінець смужки чистої матерії, а її другий кінець – у нижню склянку. Вода, скориставшись вузенькими проміжками між волокнами матерії, почне підніматися, а потім під дією сили тяжіння стікатиме в нижню склянку. Так смужку матерії можна використовувати як насос.
Завдання 5.
Цей досвід (досвід Плато) наочно показує, як під дією сил поверхневого натягу рідина перетворюється на кулю. Для цього досвіду змішують спирт з водою у такому співвідношенні, щоб суміш мала щільність олії. Наливають цю суміш у скляну посудину і вводять у неї олію. Олія відразу розташовується в середині судини, утворюючи красиву, прозору, жовту кулю. Для кулі створені такі умови, ніби він у невагомості.
Щоб зробити досвід Плато в мініатюрі, треба взяти дуже маленький прозорий пляшечку. У ньому повинно бути трохи соняшникової олії - приблизно дві столові ложки. Справа в тому, що після досвіду олія стане зовсім непридатною до вживання, а продукти треба берегти.
Налийте трохи соняшникової олії в приготовлену бульбашку. Як посуд візьміть наперсток. Капніть у нього кілька крапель води і стільки ж одеколону. Розмішайте суміш, наберіть її в піпетку і випустіть одну краплю в олію. Якщо крапля, ставши кулькою, піде на дно, значить, суміш вийшла важчою за олію, її треба полегшити. Для цього додайте в наперсток одну або дві краплі одеколону. Одеколон складається зі спирту, він легший за воду та олію. Якщо кулька з нової суміші почне не опускатися, а, навпаки, підніматися, значить, суміш стала легшою за олію і в неї треба додати краплю води. Так, чергуючи додавання води та одеколону маленькими, краплинними дозами, можна домогтися, що кулька з води та одеколону «висітиме» в маслі на будь-якому рівні. Класичний досвід Плато в нашому випадку виглядає навпаки: олія та суміш спирту з водою помінялися місцями.
Примітка. Досвід можна задавати додому і щодо теми «Закон Архімеда».
Завдання 6.
Як змінити поверхневий натяг води? Налийте у дві тарілки чистої води. Візьміть ножиці та від аркуша паперу в клітинку відріжте дві вузькі смужки шириною в одну клітинку. Візьміть одну смужку і, тримаючи її над однією тарілкою, відрізайте від смужки шматочки по одній клітинці, намагаючись робити це так, щоб шматочки, що падають у воду, розташовувалися на воді кільцем посередині тарілки і не торкалися ні один до одного, ні до країв тарілки.
Візьміть шматочок мила, загострений на кінці, і торкайтеся загостреного кінця до поверхні води в середній частині кільця з папірців. Що спостерігаєте? Чому шматочки паперу починають розбігатися?
Візьміть тепер іншу смужку, так само відріжте кілька шматочків паперу над іншою тарілкою і, доторкнувшись шматочком цукру до середини поверхні води всередині кільця, тримайте його деякий час у воді. Шматочки паперу наближатимуться один до одного, збираючись.
Дайте відповідь на запитання: як змінилася величина поверхневого натягу води від домішки до неї мила і від домішки цукру?
Завдання 1.
Візьміть довгу важку книгу, перев'яжіть її тонкою ниткою і прикріпіть гумову нитку довжиною 20 см до нитки.
Покладіть книгу на стіл і дуже повільно починайте тягнути за кінець гумової нитки. Спробуйте виміряти довжину гумової нитки, що розтягнулася, в момент початку ковзання книги.
Виміряйте довжину книги, що розтягнулася при рівномірному русі книги.
Покладіть під книгу дві тонкі циліндричні ручки (або два циліндричні олівці) і так само тягніть за кінець нитки. Виміряйте довжину нитки, що розтягнулася, при рівномірному русі книги на катках.
Порівняйте три отримані результати та зробіть висновки.
Примітка. Наступне завдання є різновидом попереднього. Воно так само спрямоване на порівняння тертя спокою, тертя ковзання та тертя кочення.
Завдання 2.
Покладіть на книгу шестигранний олівець паралельно до її корінця. Повільно піднімайте верхній край книги, доки олівець не почне ковзати вниз. Трохи зменшіть нахил книги і закріпіть її в такому положенні, підклавши під неї щось. Тепер олівець, якщо його знову покласти на книгу, не з'їжджатиме. Його утримує дома сила тертя - сила тертя спокою. Але варто цю силу трохи послабити – а для цього достатньо клацнути пальцем по книзі, – і олівець поповзе вниз, доки не впаде на стіл. (Той самий досвід можна зробити, наприклад, з пеналом, сірниковою коробкою, гумкою і т.п.)
Подумайте, чому цвях легше витягнути з дошки, якщо обертати його навколо осі?
Щоб товсту книгу пересунути по столу одним пальцем, треба докласти певного зусилля. А якщо під книгу покласти два круглі олівці або ручки, які будуть у цьому випадку роликовими підшипниками, книга легко пересунеться від слабкого поштовху мізинцем.
Зробіть досліди і зробіть порівняння сили тертя спокою, сили тертя ковзання та сили тертя кочення.
Завдання 3.
На цьому досвіді можна спостерігати відразу два явища: інерцію, досліди з якої будуть описані далі, та тертя.
Візьміть два яйця: одне сире, а інше зварене круто. Закрутіть обидва яйця на великій тарілці. Ви бачите, що варене яйце поводиться інакше, ніж сире: воно обертається значно швидше.
У вареному яйці білок і жовток жорстко пов'язані зі своєю шкаралупою та між собою. перебувають у твердому стані. А коли ми розкручуємо сире яйце, то ми розкручуємо спочатку лише шкаралупу, тільки потім, за рахунок тертя, шар за шаром обертання передається білку та жовтку. Таким чином, рідкі білок і жовток своїм тертям між шарами гальмують обертання шкаралупи.
Примітка. Замість сирого та вареного яєць можна закрутити дві каструлі, в одній із яких вода, а в іншій знаходиться стільки ж за обсягом крупи.
Центр ваги.
Завдання 1.
Візьміть два грановані олівці і тримайте їх перед собою паралельно, поклавши на них лінійку. Почніть зближувати олівці. Зближення відбуватиметься почергово: то один олівець рухається, той інший. Навіть якщо ви захочете втрутитися у їхній рух, у вас нічого не вийде. Вони все одно рухатимуться по черзі.
Як тільки на одному олівці тиск побільшав і тертя настільки зросло, що олівець далі рухатися не може, він зупиняється. Натомість другий олівець може тепер рухатися під лінійкою. Але через деякий час тиск і над ним стає більшим, ніж над першим олівцем, і через збільшення тертя він зупиняється. А тепер може рухатись перший олівець. Так, рухаючись по черзі, олівці зустрінуться на середині лінійки біля її центру важкості. У цьому легко переконається у поділах лінійки.
Цей досвід можна зробити і з ціпком, тримаючи її на витягнутих пальцях. Зсуваючи пальці, ви помітите, що вони, теж рухаючись по черзі, зустрінуться під серединою палиці. Щоправда, це лише окремий випадок. Спробуйте зробити те ж саме зі звичайною щіткою, лопатою або граблями. Ви побачите, що пальці зустрінуться не на середині палиці. Спробуйте пояснити чому так відбувається.
Завдання 2.
Це старовинний, дуже наочний досвід. Складний ніж (складний) у вас, напевно, олівець теж. Заточіть олівець, щоб у нього був гострий кінець, і трохи вище кінця вставте напіврозкритий складаний ніж. Поставте вістря олівця на вказівний палець. Знайдіть таке положення напіврозкритого ножа на олівці, при якому олівець стоятиме на пальці, злегка погойдуючись.
Тепер питання: де знаходиться центр ваги олівця та складаного ножа?
Завдання 3.
Визначте положення центру ваги сірника з головкою та без головки.
Поставте на стіл сірникову коробку на довгу вузьку його грань і покладіть на сірник коробку без головки. Цей сірник буде опорою для іншого сірника. Візьміть сірник із головкою і врівноважте її на опорі так, щоб вона лежала горизонтально. Ручкою позначте положення центру сірника з головкою.
Зіскоблить головку зі сірника і покладіть сірник на опору так, щоб позначена вами чорнильна точка лежала на опорі. Це тепер вам не вдасться: сірник не лежатиме горизонтально, оскільки центр ваги сірника перемістився. Визначте положення нового центру ваги та помітте, в який бік він перемістився. Позначте ручкою центр ваги сірника без головки.
Сірника з двома точками принесіть у клас.
Завдання 4.
Визначте положення центру тяжіння плоскої фігури.
Виріжте з картону фігуру довільної (якийсь химерної) форми і проколіть у різних довільних місцях кілька отворів (краще, якщо вони будуть розташовані ближче до країв фігури, це збільшить точність). Вбийте у вертикальну стіну чи стійку маленький гвоздик без капелюшка чи голку і повісьте на нього фігуру через будь-який отвір. Зверніть увагу: фігура повинна вільно гойдатися на гвоздиці.
Візьміть схилу, що складається з тонкої нитки і вантажу, і перекиньте його нитку через гвоздик, щоб він вказував вертикальний напрямок не підвішеної фігури. Позначте на фігурі олівцем вертикальний напрямок нитки.
Зніміть фігуру, повісьте її за будь-який інший отвір і знову за допомогою схилу та олівця позначте на ній вертикальний напрямок нитки.
Точка перетину вертикальних ліній вкаже положення центру ваги цієї фігури.
Пропустіть через знайдений вами центр ваги нитку, на кінці якої зроблено вузлик, і підвісьте фігуру на цій нитці. Фігура має триматися майже горизонтально. Чим точніше зроблено досвід, тим горизонтальніше буде триматися фігура.
Завдання 5.
Визначте центр ваги обруча.
Візьміть невеликий обруч (наприклад, п'яльці) або зробіть кільце з гнучкого прутика, вузької смужки фанери або жорсткого картону. Підвісьте його на гвоздик і з точки привішування опустіть виска. Коли нитка схилу заспокоїться, позначте на обручі точки її дотику до обруча і між цими точками натягніть і закріпіть шматок тонкого дроту або волосіні (натягувати треба досить сильно, але не так, щоб обруч змінював свою форму).
Підвісьте обруч на гвоздик за будь-яку іншу точку і зробіть те саме. Крапка перетину дротів або лісок і буде центром тяжкості обруча.
Зауважте: центр тяжкості обруча лежить поза речовиною тіла.
До місця перетину дротів або лісок прив'яжіть нитку та підвісьте на ній обруч. Обруч буде у байдужому рівновазі, оскільки центр тяжкості обруча і точка його опори (підвісу) збігаються.
Завдання 6.
Ви знаєте, що стійкість тіла залежить від положення центру тяжіння і від величини площі опори: чим нижчий центр тяжкості і більше площа опори, тим стійкіше тіло.
Пам'ятаючи це, візьміть брусок або порожню коробку від сірників і, ставлячи його по черзі на папір у клітинку на найширшу, на середню і на найменшу грань, обводьте щоразу олівцем, щоб отримати три різні площі опори. Підрахуйте розміри кожної площі у квадратних сантиметрах та проставте їх на папері.
Виміряйте та запишіть висоту положення центру тяжіння коробки для всіх трьох випадків (центр тяжкості сірникової коробки лежить на перетині діагоналей). Зробіть висновок, за якого положення коробок є найбільш стійким.
Завдання 7.
Сядьте на стілець. Ноги поставте вертикально, не підсовуючи під сидіння. Сидіть прямо. Спробуйте встати, не нахиляючись уперед, не витягаючи руки вперед і не зсуваючи ноги під сидіння. У вас нічого не вийде – встати не вдасться. Ваш центр тяжіння, який знаходиться десь у середині вашого тіла, не дасть вам підвестися.
Яку ж умову треба виконати, щоб стати? Треба нахилитися вперед або підібгати під сидіння ноги. Встаючи, ми завжди робимо те й інше. При цьому вертикальна лінія, що проходить через ваш центр тяжіння, повинна обов'язково пройти хоча б через одну зі ступнів ваших ніг або між ними. Тоді рівновага вашого тіла виявиться досить стійкою, ви легко зможете встати.
Ну, а тепер спробуйте встати, взявши до рук гантелі чи праску. Витягніть руки вперед. Можливо, вдасться підвестися, не нахиляючись і не підгинаючи ноги під себе.
Завдання 1.
Покладіть на склянку поштову листівку, а на листівку покладіть монету чи шашку так, щоб монета була над склянкою. Вдарте по листівці клацанням. Листівка має вилетіти, а монета (шашка) впасти у склянку.
Завдання 2.
Покладіть подвійний аркуш паперу з зошита на стіл. На одну половину листа покладіть стопку книг заввишки не нижче 25см.
Злегка піднявши над рівнем столу другу половину аркуша обома руками, стрімко смикніть аркуш до себе. Аркуш повинен звільнитися з-під книжок, а книжки мають залишитися дома.
Знову покладіть на аркуш книги та тягніть його тепер дуже повільно. Книги рухатимуться разом із листом.
Завдання 3.
Візьміть молоток, прив'яжіть тонку нитку, але щоб вона витримувала тяжкість молотка. Якщо жодна нитка не витримує, візьміть дві нитки. Повільно підніміть молоток за нитку. Молоток висітиме на нитці. А якщо ви захочете його знову підняти, але вже не повільно, а швидким ривком, нитка обірветься (передбачте, щоби молоток, падаючи, не розбив нічого під собою). Інертність молотка настільки велика, що нитка не витримала. Молоток не встиг швидко наслідувати вашу руку, залишився на місці, і нитка порвалася.
Завдання 4.
Візьміть невелику кульку з дерева, пластмаси або скла. Зробіть із щільного паперу жолобок, покладіть у нього кульку. Швидко рухайте по столу жолобок, а потім його зупините. Кулька за інерцією продовжить рух і покотиться, вискочивши з жолобка. Перевірте, куди покотиться кулька, якщо:
а) дуже швидко потягнути жолоб та різко зупинити його;
б) тягнути жолоб повільно та різко зупинити.
Завдання 5.
Розріжте яблуко навпіл, але не до кінця, і залиште його висіти на ножі.
Тепер ударьте тупою стороною ножа з яблуком, що висить зверху на ньому, по чому-небудь твердому, наприклад по молотку. Яблуко, продовжуючи рух за інерцією, виявиться перерізаним і розпадеться на дві половинки.
Точно так само виходить, коли колють дрова: якщо не вдалося розколоти чурбак, його зазвичай перевертають і щосили вдаряють обухом сокири об тверду опору. Чурбак, продовжуючи рухатися за інерцією, насаджується глибше на сокиру і розколюється надвоє.
Завдання 1.
Покладіть на столі, поруч дерев'яну дошку та дзеркало. Поміж ними покладіть кімнатний термометр. Через деякий час можна вважати, що температури дерев'яної дошки і дзеркала зрівнялися. Термометр показує температуру повітря. Таку ж, яка, очевидно, і біля дошки, і біля дзеркала.
Доторкніться долонею до дзеркала. Ви відчуєте холод скла. Тут же доторкніться до дошки. Вона здасться значно теплішою. В чому справа? Адже температура повітря, дошки та дзеркала однакова.
Чому ж скло здалося холодніше дерева? Спробуйте відповісти на це запитання.
Скло – хороший провідник тепла. Як хороший провідник тепла, скло відразу ж почне нагріватися від вашої руки, почне жадібно «викачувати» з неї теплоту. Від цього ви відчуваєте холод у долоні. Дерево гірше проводить тепло. Воно теж почне «перекачувати» тепло, нагріваючись від руки, але робить це значно повільніше, тому ви не відчуваєте різкого холоду. Ось дерево і здається теплішим за скло, хоча і в того і в іншого температура однакова.
Примітка. Замість дерева можна використовувати пінопласт.
Завдання 2.
Візьміть дві однакові гладкі склянки, налийте в одну склянку окропу до 3/4 його висоти і відразу ж накрийте склянку шматком пористого (не ламінованого) картону. Поставте на картон вгору дном суху склянку і спостерігайте, як поступово запітнітимуть його стінки. Цей досвід підтверджує властивості пар дифундувати через перегородки.
Завдання 3.
Візьміть скляну пляшку і добре остудіть її (наприклад, виставивши на мороз або поставивши холодильник). Налийте в склянку води, позначте час у секундах, візьміть холодну пляшку і, затиснувши її обох руках, опустіть горлом у воду.
Порахуйте, скільки бульбашок повітря вийде з пляшки протягом першої хвилини, протягом другої та протягом третьої хвилини.
Напишіть результати. Звіт про роботу принесіть до класу.
Завдання 4.
Візьміть скляну пляшку, добре прогрійте її над парами води і налийте в неї окропу аж до верху. Поставте пляшку на підвіконня і відзначте час. Через 1 годину позначте новий рівень води у пляшці.
Звіт про роботу принесіть до класу.
Завдання 5.
Встановіть залежність швидкості випаровування від площі вільної поверхні рідини.
Наповніть пробірку (невелику пляшку або пляшечку) водою і вилийте на тацю або плоску тарілку. Знову наповніть ту ж ємність водою і поставте поруч із тарілкою в спокійне місце (наприклад, на шафу), надавши воді спокійно випаровуватись. Запишіть дату початку досліду.
Коли вода на тарілці випарується, знову позначте та запишіть час. Подивіться, яка частина води випарувалася з пробірки (пляшки).
Зробіть висновок.
Завдання 6.
Візьміть чайну склянку, наповніть її шматочками чистого льоду (наприклад, від розколотої бурульки) та внесіть склянку до кімнати. Налийте у склянку до країв кімнатної води. Коли весь лід розтане, подивіться, як змінився рівень води у склянці. Зробіть висновок про зміну об'єму льоду під час плавлення та про щільність льоду та води.
Завдання 7.
Спостерігайте сублімацію снігу. Візьміть взимку в морозний день півсклянки сухого снігу і поставте його зовні будинку під якимось навісом, щоб у склянку не потрапив сніг із повітря.
Запишіть дату початку досвіду і спостерігайте за сублімацією снігу. Коли весь сніг випарується, знову запишіть дату.
Напишіть звіт.
Тема: "Визначення середньої швидкості руху людини".
Ціль: використовуючи формулу швидкості, визначити швидкість руху людини.
Обладнання: мобільний телефон, лінійка.
Хід роботи:
1. Лінійкою визначити довжину свого кроку.
2. Пройти по всій квартирі, рахуючи кількість кроків.
3. Використовуючи секундомір мобільного телефону, визначити час свого руху.
4. Використовуючи формулу швидкості, визначити швидкість руху (всі величини мають бути виражені в системі СІ).
Тема: «Визначення густини молока».
Мета: перевірити якість продукту, порівнюючи значення табличної густини речовини з експериментальною.
Хід роботи:
1. Виміряти масу пакета молока, скориставшись контрольними вагами в магазині (на пакеті має бути маркувальний талон).
2. Лінійкою визначити розміри пакета: довжину, ширину, висоту - перевести дані вимірювання в систему СІ і обчислити обсяг пакета.
4. Порівняти отримані дані з табличним значенням густини.
5. Зробити висновок результати роботи.
Тема: "Визначення ваги пакета молока".
Ціль: використовуючи значення табличної щільності речовини, розрахувати вагу пакета молока.
Обладнання: пакет молока, таблиця густини речовини, лінійка.
Хід роботи:
1. Лінійкою визначити розміри пакета: довжину, ширину, висоту - перевести дані вимірювання в систему СІ і обчислити обсяг пакета.
2. Використовуючи значення табличної густини молока, визначити масу пакета.
3. За формулою визначити вагу пакета.
4. Зобразити графічно лінійні розміри пакета та його вагу (два креслення).
5. Зробити висновок результати роботи.
Тема: «Визначення тиску, що виробляється людиною на підлогу»
Ціль: використовуючи формулу, визначити тиск людини на підлогу.
Обладнання: ваги для підлоги, зошитовий лист в клітку.
Хід роботи:
1. Встати на зошит і обвести свою стопу.
2. Для визначення площі своєї стопи підрахувати кількість повних клітин і окремо - неповних клітин. Число неповних клітин зменшити вдвічі, до отриманого результату додати число повних клітин, суму розділити чотирма. Це і є площа однієї стопи.
3. Використовуючи ваги підлоги, визначити масу свого тіла.
4. Використовуючи формулу тиску твердого тіла, визначте тиск, що виробляється на підлогу (всі величини мають бути виражені в системі СІ). Не забудьте, що людина стоїть на двох ногах!
5. Зробити висновок результати роботи. До роботи прикладіть лист із контуром стопи.
Тема: «Перевірка явища гідростатичного феномена».
Ціль: використовуючи загальну формулу тиску, визначити тиск рідини на дно судини.
Обладнання: мірна посудина, склянка з високими стінками, ваза, лінійка.
Хід роботи:
1. Лінійкою визначити висоту налитої рідини у склянку та вазу; вона має бути однаковою.
2. Визначити масу рідини у склянці та вазі; для цього скористайтеся мірною судиною.
3. Визначте площі дна склянки та вази; для цього виміряйте лінійкою діаметр дна та скористайтеся формулою площі кола.
4. Використовуючи загальну формулу тиску, визначте тиск води на дно у склянці та вазі (всі величини мають бути виражені в системі СІ).
5. Хід експерименту проілюструйте малюнком.
Тема: «Визначення густини людського тіла».
Ціль: використовуючи закон Архімеда і формулу розрахунку щільності, визначити щільність людського тіла.
Обладнання: літрова банка, ваги для підлоги.
Хід роботи:
4. Використовуючи ваги підлоги, визначте свою масу.
5. За формулою визначте густину свого тіла.
6. Зробити висновок результати роботи.
Тема: "Визначення Архімедової сили".
Мета: використовуючи закон Архімеда, визначити силу, що виштовхує, діючу з боку рідини на людське тіло.
Обладнання: літрова банка, ванна.
Хід роботи:
1. Наповнити ванну водою, по краю помітити рівень води.
2. Поринути у ванну. Рівень рідини у своїй збільшиться. По краю зробити позначку.
3. Використовуючи літрову банку, визначте свій об'єм: він дорівнює різниці обсягів, помічених на краю ванни. Переведіть отриманий результат у систему СІ.
5. Проілюструйте зроблений експеримент, вказавши вектор сили Архімеда.
6. Зробіть висновок щодо результатів роботи.
Тема: "Визначення умов плавання тіла".
Ціль: використовуючи закон Архімеда, визначити місцезнаходження свого тіла в рідині.
Обладнання: літрова банка, ваги для підлоги, ванна.
Хід роботи:
1. Наповнити ванну водою, по краю помітити рівень води.
2. Поринути у ванну. Рівень рідини у своїй збільшиться. По краю зробити позначку.
3. Використовуючи літрову банку, визначте свій об'єм: він дорівнює різниці обсягів, помічених на краю ванни. Переведіть отриманий результат у систему СІ.
4. Використовуючи закон Архімеда, визначте дію рідини, що виштовхує.
5. За допомогою підлогових ваг виміряйте свою масу та розрахуйте свою вагу.
6. Порівняйте свою вагу з величиною Архімедової сили та визначте місцезнаходження свого тіла у рідині.
7. Проілюструйте проведений експеримент, вказавши вектор ваги та сили Архімеда.
8. Зробіть висновок щодо результатів роботи.
Тема: «Визначення роботи з подолання сили тяжіння».
Мета: використовуючи формулу роботи, визначити фізичне навантаження людини під час стрибка.
Хід роботи:
1. Лінійкою визначити висоту свого стрибка.
3. Використовуючи формулу, визначити роботу, необхідну для здійснення стрибка (всі величини мають бути виражені в системі СІ).
Тема: "Визначення швидкості приземлення".
Мета: використовуючи формули кінетичної та потенційної енергії, закон збереження енергії, визначити швидкість приземлення під час стрибка.
Обладнання: ваги підлогові, лінійка.
Хід роботи:
1. Лінійкою визначити висоту стільця, з якого вироблятиметься стрибок.
2. За допомогою ваг підлоги визначити свою масу.
3. Використовуючи формули кінетичної та потенційної енергії, закон збереження енергії, вивести формулу для розрахунку швидкості приземлення при здійсненні стрибка та виконати необхідні розрахунки (всі величини мають бути виражені в системі СІ).
4. Зробити висновок результати роботи.
Тема: «Взаємне тяжіння молекул»
Обладнання: картон, ножиці, миска з ватою, рідина для миття посуду.
Хід роботи:
1. Вирізати з картону човник у вигляді трикутної стріли.
2. Налити миску води.
3. Обережно покласти човен на поверхню води.
4. Занурити палець у рідину для миття посуду.
5. Обережно занурити палець у воду відразу за човником.
6. Описати спостереження.
7. Зробити висновок.
Тема: "Як вбирає вологу різні тканини"
Обладнання: різні шматки тканини, вода, столова ложка, склянка, кругла гумка, ножиці.
Хід роботи:
1. Вирізати із різних шматочків тканини квадрат розміром 10x10 см.
2. Накрити склянку цими шматочками.
3. Закріпити їх на склянці круглою резинкою.
4. Обережно налити на кожен клаптик ложку води.
5. Зняти клапті, звернути увагу на кількість води у склянці.
6. Зробити висновки.
Тема: «Змішуємо ті, що не змішуються»
Обладнання: пластикова пляшка або прозора одноразова склянка, олія, вода, ложка, рідина для миття посуду.
Хід роботи:
1. Налити в склянку або пляшку трохи олії та води.
2. Ретельно перемішати олію та воду.
3. Додайте трохи рідини для миття посуду. Розмішати.
4. Описати спостереження.
Тема: «Визначення пройденого шляху з дому до школи»
Хід роботи:
1. Вибрати маршрут руху.
2. Приблизно обчислити за допомогою рулетки чи сантиметрової стрічки довжину одного кроку. (S1)
3. Обчислити кількість кроків під час руху по вибраному маршруту (n).
4. Обчислити довжину шляху: S = S1 · n, у метрах, кілометрах, заповнити таблицю.
5. Зобразити у масштабі маршрут руху.
6. Зробити висновок.
Тема: «Взаємодія тіл»
Обладнання: склянка, картон.
Хід роботи:
1. Поставити склянку на картон.
2. Повільно потягнути картон.
3. Швидко висмикнути картон.
4. Описати рух склянки в обох випадках.
5. Зробити висновок.
Тема: «Обчислення густини шматка мила»
Обладнання: шмат господарського мила, лінійка.
Хід роботи:
3. За допомогою лінійки визначте довжину, ширину, висоту шматка (см)
4. Обчислити обсяг шматка мила: V = a · b · c (см3)
5. За формулою обчислити густину шматка мила: p = m/V
6. Заповнити таблицю:
7. Перевести щільність, виражену в г/см 3, кг/м 3
8. Зробити висновок.
Тема: «Чи тяжке повітря?»
Обладнання: дві однакові повітряні кулі, дротяна вішалка, два прищіпки, шпилька, нитка.
Хід роботи:
1. Надуть дві кульки до одиночного розміру і зав'язати ниткою.
2. Повісити вішалку на поручень. (Можна покласти ціпок або швабру на спинки двох стільців і причепити вішалку до неї.)
3. До кожного кінця вішалки прикріпити прищіпкою повітряну кульку. Врівноважити.
4. Проткнути одну кульку шпилькою.
5. Описати явища, що спостерігаються.
6. Зробити висновок.
Тема: «Визначення маси та ваги у моїй кімнаті»
Обладнання: рулетка чи сантиметрова стрічка.
Хід роботи:
1. За допомогою рулетки чи сантиметрової стрічки визначити розміри кімнати: довжину, ширину, висоту, виразити у метрах.
2. Обчислити об'єм кімнати: V = a · b · c.
3. Знаючи густину повітря, обчислити масу повітря в кімнаті: m = р·V.
4. Обчислити вагу повітря: P = mg.
5. Заповнити таблицю:
6. Зробити висновок.
Тема: «Відчуй тертя»
Обладнання: рідина для миття посуду.
Хід роботи:
1. Вимити руки і витерти насухо.
2. Швидко потерти долоні одне одного протягом 1-2 хв.
3. Нанести на долоні небагато рідини для миття посуду. Знову потерти долоні протягом 1-2 хв.
4. Описати явища, що спостерігаються.
5. Зробити висновок.
Тема: «Визначення залежності тиску газу від температури»
Обладнання: повітряна куля, нитка.
Хід роботи:
1. Надуть кульку, зав'язати її ниткою.
2. Повісити кульку на вулиці.
3. Через деякий час звернути увагу на форму кульки.
4. Пояснити чому:
а) Направляючи струмінь повітря при надуванні кулі в одному напрямку, ми змушуємо його роздмухуватися відразу на всі боки.
б) Чому не всі кулі набувають сферичної форми.
в) Чому при зниженні температури кулька змінює свою форму?
5. Зробити висновок.
Тема: "Обчислення сили з якою атмосфера тисне на поверхню столу?"
Устаткування: сантиметрова стрічка.
Хід роботи:
1. За допомогою рулетки або сантиметрової стрічки обчислити довжину та ширину столу, виразити в метрах.
2. Обчислити площу столу: S = a · b
3. Прийняти тиск із боку атмосфери рівним Рат = 760 мм рт.ст. перекласти Па.
4. Обчислити силу, що діє з боку атмосфери на стіл:
P = F/S; F = P · S; F = P·a·b
5. Заповнити таблицю.
6. Зробити висновок.
Тема: «Плаває чи тоне?»
Обладнання: велика миска, вода, скріпка, шматочок яблука, олівець, монета, корок, картоплина, сіль, склянка.
Хід роботи:
1. Налити в миску чи таз води.
2. Обережно опустити у воду всі ці предмети.
3. Взяти склянку з водою, розчинити в ній 2 столові ложки солі.
4. Опустити в розчин предмети, які потонули в першому.
5. Описати спостереження.
6. Зробити висновок.
Тема: «Обчислення роботи, що здійснюється учня під час підйому з першого на другий поверх школи чи будинку»
Обладнання: рулетка.
Хід роботи:
1. За допомогою рулетки виміряти висоту однієї сходинки: Sо.
2. Обчислити число сходинок: n
3. Визначити висоту сходів: S = Sо·n.
4. Якщо це можливо, визначити масу свого тіла, якщо ні взяти приблизні дані: m, кг.
5. Обчислити силу тяжкості тіла: F = mg
6. Визначити роботу: А = F · S.
7. Заповнити таблицю:
8. Зробити висновок.
Тема: «Визначення потужності, яку учень розвиває, рівномірно піднімаючись повільно та швидко з першого на другий поверх школи чи будинку»
Обладнання: дані роботи "Обчислення роботи, що здійснюється учня при підйомі з першого на другий поверх школи або вдома", секундомір.
Хід роботи:
1. Використовуючи дані роботи «Обчислення роботи, що здійснюється учня під час підйому з першого на другий поверх школи чи будинку» визначити роботу, що здійснюється під час підйому сходами: А.
2. За допомогою секундоміра визначити час, витрачений на повільне підняття сходами: t1.
3. За допомогою секундоміра визначити час, витрачений на швидке підняття сходами: t2.
4. Обчислити потужність обох випадках: N1, N2, N1 = A/ t1, N2 = A/t2
5. Результати записати до таблиці:
6. Зробити висновок.
Тема: "З'ясування умови рівноваги важеля"
Обладнання: лінійка, олівець, гумка, монети старого зразка (1, 2, 3, 5).
Хід роботи:
1. Покласти під середину лінійки олівець, щоб лінійка була у рівновазі.
2. Покласти на один кінець лінійки резинку.
3. Врівноважити важіль за допомогою монет.
4. Враховуючи, що маса монет старого зразка 1 до – 1 г, 2 до – 2 г, 3 до – 3 г, 5 до – 5 г. Обчислити масу гумки, m1, кг.
5. Змістити олівець до одного з кінців лінійки.
6. Виміряти плечі l1 і l2 м.
7. Врівноважити важіль за допомогою монет m2 кг.
8. Визначити сили, що діють на кінці важеля F1 = m1g, F2 = m2g
9. Обчисліть момент сил M1 = F1l1, М2 = Р2l2
10. Заповніть таблицю.
11. Зробити висновок.
Бібліографічне посилання
Віхарєва Є.В. ДОМАШНІ ДОСВІДИ З ФІЗИКИ 7–9 КЛАСИ // Старт у науці. - 2017. - № 4-1. - С. 163-175;URL: http://science-start.ru/ru/article/view?id=702 (дата звернення: 21.02.2019).
І разом із ними пізнавати світ та дива фізичних явищ?Тоді запрошуємо до нашої "експериментальної лабораторії", в якій ми розповімо, як створювати прості, але дуже цікаві експерименти для дітей
Експерименти із яйцем
Яйце з сіллю
Яйце опуститься на дно, якщо Ви помістите його в склянку зі звичайною водою, але що станеться, якщо додати до води сіль?Результат дуже цікавий і може наочно показати цікаві факти про густину.
Вам знадобляться:
- Кухонна сіль
- Висока склянка.
Інструкція:
1. Половину склянки наповнюємо водою.
2. Додаємо в склянку багато солі (близько 6 столових ложок).
3. Заважаємо.
4. Обережно опускаємо яйце у воду і спостерігаємо за тим, що відбувається.
Пояснення
Солона вода має більшу щільність, ніж звичайна водопровідна. Саме сіль піднімає яйце на поверхню. А якщо додавати в прісну воду, що вже є солоною, то яйце поступово опускатиметься на дно.
Яйце в пляшці
Чи знаєте Ви, що варене незбиране яйце можна легко помістити в пляшку?
Вам знадобляться:
- Пляшка з діаметром шийки меншою за діаметр яйця
- Варене яйце круто
- Сірники
- Трохи паперу
- Рослинна олія.
Інструкція:
1. Змастіть шийку пляшки олією.
2. Тепер підпалюйте папір (можна просто кілька сірників) і одразу кидайте в пляшку.
3. Покладіть на шийку яйце.
Коли вогонь згасне, яйце виявиться усередині пляшки.
Пояснення
Вогонь провокує нагрівання повітря у пляшці, що виходить назовні. Після того, як згасне вогонь, повітря у пляшці почне охолоджуватися та стискатись. Тому в пляшці утворюється низький тиск, а зовнішній тиск заштовхує яйце в пляшку.
Експеримент із кулькою
Цей досвід показує, як взаємодіють між собою гума та апельсинова цедра.
Вам знадобляться:
- Повітряну кульку
- Апельсин.
Інструкція:
1. Надуйте повітряну кульку.
2. Почистіть апельсин, але апельсинову шкірку (цедру) не викидайте.
3. Витисніть апельсинову цедру над кулькою, після чого він лусне.
Пояснення.
Цедра апельсина містить лимонну речовину. Він здатний розчиняти гуму, що відбувається з кулькою.
Експеримент зі свічкою
Цікавий експеримент, що показує займання свічки на відстані.
Вам знадобляться:
- Звичайна свічка
- Сірники або запальничка.
Інструкція:
1. Засвітіть свічку.
2. За кілька секунд згасіть її.
3. Тепер піднесіть полум'я, що горить, до диму, що йде від свічки. Свічка знову почне горіти.
Пояснення
Дим, що піднімається вгору від погаслої свічки, містить парафін, який швидко спалахує. Пари парафіну, що горять, доходять до ґнота, і свічка знову починає горіти.
Сода з оцтом
Кулька, яка сама надується, це дуже цікаве видовище.
Вам знадобляться:
- Пляшка
- Склянка оцту
- 4 чайні ложки соди
- Повітряну кульку.
Інструкція:
1. Наливаємо склянку оцту у пляшку.
2. Засипаємо соду в кульку.
3. Надягаємо кульку на шийку пляшки.
4. Повільно ставимо кульку вертикально, висипаючи при цьому соду в пляшку з оцтом.
5. Спостерігаємо за тим, як надувається кулька.
Пояснення
Якщо додавати соду в оцет, відбувається процес, званий гасіння соди. Під час цього процесу виділяється вуглекислий газ, який і надує нашу кульку.
Невидиме чорнило
Пограйте зі своєю дитиною в секретного агента та створіть своє невидиме чорнило.
Вам знадобляться:
- Половина лимона
- Ложка
- Миска
- Ватний тампон
- Білий папір
- Лампа.
Інструкція:
1. Вижміть трохи лимонного соку в миску і додайте стільки ж води.
2. Опустіть ватний тампон у суміш і напишіть щось на білому папері.
3. Зачекайте, поки сік висохне і повністю стане невидимим.
4. Коли ви будете готові прочитати секретне повідомлення або показати його комусь ще, нагрійте папір, тримаючи його близько до лампочки або до вогню.
Пояснення
Лимонний сік є органічною речовиною, яка окислюється та стає коричневою при нагріванні. Розведений лимонний сік у воді робить його важко помітним на папері, і ніхто не знатиме, що там є лимонний сік, доки він не нагріється.
Інші речовини,які працюють за таким же принципом:
- Апельсиновий сік
- Молоко
- Цибульний сік
- Оцет
- Вино.
Як зробити лаву
Вам знадобляться:
- Соняшникова олія
- Сік або харчовий барвник
- Прозора судина (можна склянка)
- Будь-які шипучі таблетки.
Інструкція:
1. Спершу наливаємо сік у склянку так, щоб він заповнив приблизно 70% обсягу тари.
2. Решту склянки заповнюємо соняшниковою олією.
3. Тепер чекаємо, поки сік відокремиться від олії.
4. Кидаємо в склянку таблетку та спостерігаємо ефект, схожий на лаву. Коли таблетка розчиниться, можна кинути ще одну.
Пояснення
Олія відокремлюється від води, тому що вона має меншу щільність. Розчиняючись у соку, таблетка виділяє вуглекислий газ, який захоплює частини соку та піднімає його нагору. Газ виходить повністю зі склянки, коли досягає вершини, причому частинки соку падають назад вниз.
Таблетка шипить за рахунок того, що містить лимонну кислоту та соду (бікарбонат натрію). Обидва ці інгредієнти вступають у реакцію з водою з утворенням цитрату натрію та газоподібного діоксиду вуглецю.
Експеримент із льодом
На перший погляд можна подумати, що кубик льоду, перебуваючи зверху, зрештою плавиться, за рахунок чого і повинен змусити воду розлитись, але чи так це насправді?
Вам знадобляться:
- Склянка
- Кубики льоду.
Інструкція:
1. Заповніть склянку теплою водою до краю.
2. Обережно опустіть кубики льоду.
3. Слідкуйте за рівнем води.
У міру танення льоду рівень води не змінюється.
Пояснення
Коли вода замерзає, перетворюючись на кригу, вона розширюється, збільшуючи свій обсяг (ось чому взимку можуть розриватися навіть опалювальні труби). Вода з льоду, що розтанула, займає менше місця, ніж сам лід. Тому коли кубик льоду тане, рівень води залишається приблизно такий самий.
Як зробити парашут
Дізнайтесь про опір повітря,зробивши невеликий парашут.
Вам знадобляться:
- Поліетиленовий пакет або інший легкий матеріал
- Ножиці
- Маленький вантаж (можливо, будь-яка фігурка).
Інструкція:
1. Вирізаємо великий квадрат із поліетиленового пакету.
2. Тепер обрізаємо краї так, щоб вийшов восьмикутник (вісім однакових сторін).
3. Тепер прив'язуємо 8 відрізків ниток до кожного кута.
4. Не забудьте зробити невеликий отвір у середині парашута.
5. Інші кінці ниток прив'яжіть на невеликий вантаж.
6. Використовуємо випорожнення або знаходимо високу точку, щоб запустити парашут і перевірити, як він літає. Пам'ятайте, що парашут повинен летіти якнайповільніше.
Пояснення
Коли випускається парашут, вантаж тягне його вниз, але за допомогою строп парашут займає велику площу, яка чинить опір повітрю, за рахунок чого вантаж повільно опускається. Чим більше площа поверхні парашута, тим більше чинить опір ця поверхня падінню, і тим повільніше опускатиметься парашут.
Невеликий отвір у середині парашута дозволяє повітря повільно проходити через нього, а не завалювати парашут на один бік.
Як зробити торнадо
Дізнайтесь, як зробити торнадоу пляшці з цим веселим науковим експериментом для дітей. Використані в експерименті предмети легко знайти у побуті. Зроблений домашній міні-торнадонабагато безпечніше торнадо, яке показують по телебаченню в степах Америки.
Сотні тисяч фізичних дослідів були поставлені за тисячолітню історію науки. Серед фізиків США і Західної Європи було проведено опитування. Дослідники Роберт Кріз і Стоні Бук просили їх назвати найкрасивіші за всю історію фізичні експерименти. Про досліди, що увійшли до першої десятки за підсумками опитування Криза та Бука, розповів науковець Лабораторії нейтринної астрофізики високих енергій, кандидат фізико-математичних наук Ігор Сокальський.
1. Експеримент Ератосфена Кіренського
Один із найдавніших відомих фізичних експериментів, у результаті якого було виміряно радіус Землі, було проведено у III столітті до нашої ери бібліотекарем знаменитої Олександрійської бібліотеки Ерастофеном Кіренським. Схема експерименту проста. Опівдні, у день літнього сонцестояння, у місті Сієні (нині Асуан) Сонце перебувало у зеніті і предмети не відкидали тіні. Того ж дня і в той же час у місті Олександрії, що знаходилося за 800 кілометрів від Сієна, Сонце відхилялося від зеніту приблизно на 7°. Це становить близько 1/50 повного кола (360°), звідки виходить, що коло Землі дорівнює 40 000 кілометрів, а радіус 6300 кілометрів. Майже неймовірним видається те, що виміряний таким простим методом радіус Землі виявився лише на 5% меншим від значення, отриманого найточнішими сучасними методами, повідомляє сайт «Хімія і життя».
2. Експеримент Галілео Галілея
У XVII столітті панувала думка Аристотеля, який вчив, що швидкість падіння тіла залежить від його маси. Чим важче тіло, тим швидше воно падає. Спостереження, які кожен з нас може зробити в повсякденному житті, здавалося б, це підтверджують. Спробуйте одночасно випустити з рук легку зубочистку та важкий камінь. Камінь швидше торкнеться землі. Подібні спостереження привели Арістотеля до висновку про фундаментальну властивість сили, з якою Земля притягує інші тіла. Насправді на швидкість падіння впливає як сила тяжіння, а й сила опору повітря. Співвідношення цих сил для легких предметів і для важких по-різному, що і призводить до ефекту, що спостерігається.
Італієць Галілео Галілей засумнівався у правильності висновків Аристотеля та знайшов спосіб їх перевірити. Для цього він скидав з Пізанської вежі в той самий момент гарматне ядро і значно легшу мушкетну кулю. Обидва тіла мали приблизно однакову обтічний форму, тому і для ядра, і для кулі сили опору повітря були зневажливо малі в порівнянні з силами тяжіння. Галілей з'ясував, що обидва предмети досягають землі в той самий момент, тобто швидкість їх падіння однакова.
Результати, отримані Галілеєм, - наслідок закону всесвітнього тяжіння та закону, відповідно до якого прискорення, яке зазнає тіло, прямо пропорційне силі, що діє на нього, і обернено пропорційно масі.
3. Інший експеримент Галілео Галілея
Галілей заміряв відстань, яку кулі, що котилися по похилій дошці, долали за рівні проміжки часу, виміряний автором досвіду з водяного годинника. Вчений з'ясував, що якщо час збільшити вдвічі, то кулі прокотяться вчетверо далі. Ця квадратична залежність означала, що кулі під дією сили тяжіння рухаються прискорено, що суперечило прийнятому на віру протягом 2000 років твердженню Аристотеля про те, що тіла, на які діє сила, рухаються з постійною швидкістю, тоді як сила не прикладена до тіла, то воно спочиває. Результати цього експерименту Галілея, як і результати його експерименту з Пізанською вежею, надалі послужили основою формулювання законів класичної механіки.
4. Експеримент Генрі Кавендіша
Після того, як Ісаак Ньютон сформулював закон всесвітнього тяжіння: сила тяжіння між двома тілами з масами Міт, віддалених один від одного на відстань r, дорівнює F=γ (mM/r2), залишалося визначити значення гравітаційної постійної γ - Для цього потрібно було виміряти силу тяжіння між двома тілами з відомими масами. Зробити це не так просто, бо сила тяжіння дуже мала. Ми відчуваємо силу тяжіння Землі. Але відчути тяжіння навіть дуже великої поблизу гори неможливо, оскільки воно дуже слабке.
Потрібен був дуже тонкий та чутливий метод. Його вигадав і застосував у 1798 році співвітчизник Ньютона Генрі Кавендіш. Він використовував крутильні ваги – коромисло з двома кульками, підвішене на дуже тонкому шнурку. Кавендіш вимірював усунення коромисла (поворот) при наближенні до куль ваг інших куль більшої маси. Для збільшення чутливості зміщення визначалося за світловими зайчиками, відбитими від дзеркал, закріплених на кулях коромисла. Внаслідок цього експерименту Кавендішу вдалося досить точно визначити значення гравітаційної константи і вперше обчислити масу Землі.
5. Експеримент Жана Бернара Фуко
Французький фізик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 експериментально довів обертання Землі навколо своєї осі за допомогою 67-метрового маятника, підвішеного до вершини купола паризького Пантеону. Площина гойдання маятника зберігає постійне становище стосовно зірок. Спостерігач, що знаходиться на Землі і обертається разом з нею, бачить, що площина обертання повільно повертається у бік, протилежний до напрямку обертання Землі.
6. Експеримент Ісаака Ньютона
У 1672 році Ісаак Ньютон зробив простий експеримент, який описаний у всіх шкільних підручниках. Зачинивши віконниці, він проробив у них невеликий отвір, крізь який проходив сонячний промінь. На шляху променя була поставлена призма, а за призмою – екран. На екрані Ньютон спостерігав веселку: білий сонячний промінь, пройшовши через призму, перетворився на кілька кольорових променів - від фіолетового до червоного. Це називається дисперсією світла.
Сер Ісаак був не першим, хто спостерігав це явище. Вже на початку нашої ери було відомо, що великі монокристали природного походження мають властивість розкладати світло на кольори. Перші дослідження дисперсії світла у дослідах зі скляною трикутною призмою ще до Ньютона виконали англієць Харіот та чеський дослідник природи Марці.
Однак до Ньютона подібні спостереження не піддавалися серйозному аналізу, а висновки, що робилися на їх основі, не перевірялися ще раз додатковими експериментами. І Харіот, і Марці залишалися послідовниками Арістотеля, який стверджував, що відмінність у кольорі визначається різницею у кількості темряви, що «примішується» до білого світу. Фіолетовий колір, за Арістотелем, виникає при найбільшому додаванні темряви до світла, а червоний - при найменшому. Ньютон же проробив додаткові досліди зі схрещеними призмами, коли світло, пропущене через одну призму, потім проходить через іншу. На підставі сукупності виконаних дослідів він зробив висновок про те, що «ніякого кольору не виникає з білизни та чорноти, змішаних разом, крім проміжних темних
кількість світла не змінює вигляду кольору». Він показав, що біле світло слід розглядати як складове. Основними є кольори від фіолетового до червоного.
Цей експеримент Ньютона служить чудовим прикладом того, як різні люди, спостерігаючи те саме явище, інтерпретують його по-різному і тільки ті, хто ставить під сумнів свою інтерпретацію і ставить додаткові досліди, приходять до правильних висновків.
7. Експеримент Томаса Юнга
На початок ХІХ століття переважали ставлення до корпускулярної природі світла. Світло вважали що складається з окремих частинок - корпускул. Хоча явища дифракції та інтерференції світла спостерігав ще Ньютон («кільця Ньютона»), загальноприйнята думка залишалася корпускулярною.
Розглядаючи хвилі лежить на поверхні води від двох кинутих каменів, можна побачити, як, накладаючись друг на друга, хвилі можуть интерферировать, тобто взаємогасити чи взаємопосилювати друг друга. Грунтуючись на цьому, англійський фізик і лікар Томас Юнг проробив у 1801 році досліди з променем світла, який проходив через два отвори в непрозорому екрані, утворюючи, таким чином, два незалежні джерела світла, аналогічні двом кинутим у воду каменям. В результаті він спостерігав інтерференційну картину, що складається з темних і білих смуг, що чергуються, яка не могла б утворитися, якби світло складалося з корпускул. Темні смуги відповідали зонам, де світлові хвилі від двох щілин гасять одна одну. Світлі смуги виникали там, де світлові хвилі зміцнювалися. Таким чином було доведено хвильову природу світла.
8. Експеримент Клауса Йонссона
Німецький фізик Клаус Йонссон провів у 1961 році експеримент, подібний до експерименту Томаса Юнга з інтерференції світла. Різниця полягала в тому, що замість променів світла Йонссон використав пучки електронів. Він отримав інтерференційну картину, аналогічну до тієї, що Юнг спостерігав для світлових хвиль. Це підтвердило правильність положень квантової механіки про змішану корпускулярно-хвильову природу елементарних частинок.
9. Експеримент Роберта Міллікена
Уявлення про те, що електричний заряд будь-якого тіла дискретний (тобто складається з більшого чи меншого набору елементарних зарядів, які вже не схильні до дроблення), виникло ще на початку XIX століття і підтримувалося такими відомими фізиками, як М.Фарадей та Г.Гельмгольц. У теорію було запроваджено термін «електрон», що позначав якусь частку - носій елементарного електричного заряду. Цей термін, однак, був у той час суто формальним, оскільки ні сама частка, ні пов'язаний з нею елементарний електричний заряд не було виявлено експериментально. У 1895 році К.Рентген під час експериментів з розрядною трубкою виявив, що її анод під дією променів, що летять з катода, здатний випромінювати свої, Х-промені, або промені Рентгена. У тому року французький фізик Ж.Перрен експериментально довів, що катодні промені - це потік негативно заряджених частинок. Але, незважаючи на колосальний експериментальний матеріал, електрон залишався гіпотетичною частинкою, оскільки не було жодного досвіду, в якому брали б участь окремі електрони.
Американський фізик Роберт Міллікен розробив метод, який став класичним прикладом витонченого фізичного експерименту. Мілікену вдалося ізолювати у просторі кілька заряджених крапельок води між пластинами конденсатора. Висвітлюючи рентгенівськими променями, можна було трохи іонізувати повітря між пластинами і змінювати заряд крапель. При включеному полі між пластинами крапелька повільно рухалася вгору під впливом електричного тяжіння. При вимкненому полі вона опускалася під впливом гравітації. Включаючи та вимикаючи поле, можна було вивчати кожну з виважених між пластинами крапель протягом 45 секунд, після чого вони випаровувалися. До 1909 вдалося визначити, що заряд будь-якої крапельки завжди був цілим кратним фундаментальної величині е (заряд електрона). Це було переконливим доказом того, що електрони були частинками з однаковим зарядом і масою. Замінивши крапельки води крапельками олії, Міллікен одержав можливість збільшити тривалість спостережень до 4,5 години й у 1913 року, виключивши одне одним можливі джерела похибок, опублікував перше виміряне значення заряду електрона: е = (4,774 ± 0,009)х 10-10 .
10. Експеримент Ернста Резерфорда
На початку XX століття стало зрозуміло, що атоми складаються з негативно заряджених електронів та якогось позитивного заряду, завдяки якому атом залишається загалом нейтральним. Однак припущень про те, як виглядає ця «позитивно-негативна» система, було надто багато, тоді як експериментальних даних, які б дозволили зробити вибір на користь тієї чи іншої моделі, явно бракувало. Більшість фізиків прийняли модель Дж. Дж. Томсона: атом як рівномірно заряджену позитивну кулю діаметром приблизно 108 см з плаваючими всередині негативними електронами.
В 1909 Ернст Резерфорд (йому допомагали Ганс Гейгер і Ернст Марсден) поставив експеримент, щоб зрозуміти дійсну структуру атома. У цьому експерименті важкі позитивно заряджені а-частки, що рухаються зі швидкістю 20 км/с, проходили через тонку золоту фольгу і розсіювалися на атомах золота, відхиляючись від початкового руху. Щоб визначити ступінь відхилення, Гейгер і Марсден повинні були за допомогою мікроскопа спостерігати спалахи на пластині сцинтилятора, що виникали там, де пластину потрапляла а-частка. За два роки було пораховано близько мільйона спалахів і доведено, що приблизно одна частка на 8000 внаслідок розсіювання змінює напрямок руху більш ніж на 90° (тобто повертає назад). Такого ніяк не могло відбуватися в «пухкому» атомі Томсона. Результати однозначно свідчили на користь так званої планетарної моделі атома - масивне крихітне ядро розмірами приблизно 10-13 см та електрони, що обертаються навколо цього ядра на відстані близько 10-8 см.
Сучасні фізичні експерименти значно складніші за експерименти минулого. В одних прилади розміщують на площах десятки тисяч квадратних кілометрів, в інших заповнюють об'єм порядку кубічного кілометра. А треті скоро будуть проводити на інших планетах.