Thí nghiệm tại nhà là một cách tuyệt vời để giới thiệu cho trẻ những kiến thức cơ bản về vật lý và hóa học, đồng thời làm cho các định luật và thuật ngữ phức tạp, trừu tượng trở nên dễ hiểu hơn thông qua các minh họa trực quan. Hơn nữa, để thực hiện chúng, bạn không cần phải mua thuốc thử đắt tiền hoặc thiết bị đặc biệt. Rốt cuộc, không cần suy nghĩ, chúng tôi thực hiện các thí nghiệm hàng ngày ở nhà - từ việc thêm soda vào bột cho đến kết nối pin với đèn pin. Đọc tiếp để tìm hiểu cách tiến hành các thí nghiệm thú vị một cách dễ dàng, đơn giản và an toàn.
Thí nghiệm hóa học tại nhà
Bạn có nghĩ ngay đến hình ảnh một giáo sư với chiếc bình thủy tinh và đôi lông mày cháy sém không? Đừng lo lắng, các thí nghiệm hóa học tại nhà của chúng tôi hoàn toàn an toàn, thú vị và hữu ích. Nhờ chúng, trẻ sẽ dễ dàng nhớ được phản ứng ngoại nhiệt và phản ứng thu nhiệt là gì cũng như sự khác biệt giữa chúng.
Vì vậy, hãy làm những quả trứng khủng long có thể nở được để dùng làm bom tắm nhé.
Để có trải nghiệm bạn cần:
- tượng khủng long nhỏ;
- baking soda;
- dầu thực vật;
- axit xitric;
- màu thực phẩm hoặc sơn màu nước lỏng.
Quy trình tiến hành thí nghiệm
- Đặt ½ cốc baking soda vào một cái bát nhỏ và thêm khoảng ¼ thìa cà phê. màu lỏng (hoặc hòa tan 1-2 giọt màu thực phẩm trong ¼ thìa cà phê nước), dùng ngón tay trộn baking soda để tạo màu đều.
- Thêm 1 muỗng canh. tôi. axit xitric. Trộn kỹ các nguyên liệu khô.
- Thêm 1 muỗng cà phê. dầu thực vật.
- Bạn sẽ có một khối bột vụn mà hầu như không dính vào nhau khi ấn vào. Nếu nó không muốn dính vào nhau thì hãy từ từ thêm ¼ muỗng cà phê. bơ cho đến khi bạn đạt được độ đặc mong muốn.
- Bây giờ hãy lấy bức tượng khủng long và nặn bột thành hình quả trứng. Lúc đầu nó sẽ rất dễ vỡ nên bạn nên để qua đêm (ít nhất 10 tiếng) cho cứng lại.
- Sau đó, bạn có thể bắt đầu một thử nghiệm thú vị: đổ đầy nước vào bồn tắm và ném một quả trứng vào đó. Nó sẽ sủi bọt dữ dội khi hòa tan trong nước. Khi chạm vào sẽ thấy lạnh vì đây là phản ứng thu nhiệt giữa axit và kiềm, hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh.
Xin lưu ý rằng bồn tắm có thể trơn trượt do thêm dầu.
Kem đánh răng voi
Các thí nghiệm tại nhà, kết quả có thể cảm nhận và chạm vào, rất được trẻ em yêu thích. Điều đó bao gồm dự án thú vị này kết thúc với rất nhiều bọt dày đặc, màu mịn.
Để thực hiện nó, bạn sẽ cần:
- kính an toàn cho trẻ em;
- men hoạt tính khô;
- nước ấm;
- hydro peroxide 6%;
- nước rửa chén hoặc xà phòng lỏng (không kháng khuẩn);
- phễu;
- nhựa lấp lánh (nhất thiết phải phi kim loại);
- màu thực phẩm;
- Chai 0,5 lít (tốt nhất nên lấy chai có đáy rộng để ổn định hơn, nhưng chai nhựa thông thường sẽ làm được).
Bản thân thí nghiệm này cực kỳ đơn giản:
- 1 muỗng cà phê. pha loãng men khô trong 2 muỗng canh. tôi. nước ấm.
- Trong một cái chai đặt trong bồn rửa hoặc đĩa có thành cao, đổ ½ cốc hydro peroxide, một giọt thuốc nhuộm, kim tuyến và một ít nước rửa chén (ấn vài lần vào bộ phân phối).
- Chèn phễu và đổ men vào. Phản ứng sẽ bắt đầu ngay lập tức, vì vậy hãy hành động nhanh chóng.
Nấm men hoạt động như một chất xúc tác và đẩy nhanh quá trình giải phóng hydro peroxide và khi khí phản ứng với xà phòng, nó sẽ tạo ra một lượng bọt rất lớn. Đây là phản ứng tỏa nhiệt, giải phóng nhiệt nên nếu bạn chạm vào chai sau khi quá trình “phun trào” đã dừng thì chai sẽ ấm. Vì hydro bay hơi ngay lập tức nên bạn chỉ còn lại cặn xà phòng để chơi.
Thí nghiệm vật lý tại nhà
Bạn có biết rằng chanh có thể được sử dụng như một cục pin? Đúng, công suất rất thấp. Thí nghiệm tại nhà với trái cây họ cam quýt sẽ cho trẻ thấy hoạt động của pin và mạch điện khép kín.
Đối với thí nghiệm bạn sẽ cần:
- chanh - 4 chiếc.;
- đinh mạ kẽm - 4 chiếc.;
- những miếng đồng nhỏ (bạn có thể lấy tiền xu) - 4 chiếc.;
- kẹp cá sấu có dây ngắn (khoảng 20 cm) - 5 chiếc.;
- bóng đèn nhỏ hoặc đèn pin - 1 chiếc.
Hãy để có ánh sáng
Đây là cách thực hiện thí nghiệm:
- Lăn trên mặt phẳng cứng, sau đó bóp nhẹ chanh để nước cốt chảy ra bên trong vỏ.
- Chèn một chiếc đinh mạ kẽm và một miếng đồng vào mỗi quả chanh. Đặt chúng trên cùng một dòng.
- Nối một đầu dây với một chiếc đinh mạ kẽm và đầu kia với một miếng đồng trong một quả chanh khác. Lặp lại bước này cho đến khi tất cả các loại trái cây được kết nối.
- Khi hoàn tất, bạn sẽ còn lại 1 chiếc đinh và 1 miếng đồng không được kết nối với bất cứ thứ gì. Chuẩn bị bóng đèn, xác định cực tính của pin.
- Nối miếng đồng còn lại (cộng) và đinh (trừ) vào điểm cộng và điểm trừ của đèn pin. Như vậy, một chuỗi các quả chanh nối với nhau chính là một cục pin.
- Bật bóng đèn sẽ chạy bằng năng lượng trái cây!
Để lặp lại những thí nghiệm như vậy ở nhà, khoai tây, đặc biệt là khoai tây xanh, cũng thích hợp.
Cái này hoạt động thế nào? Axit citric có trong chanh phản ứng với hai kim loại khác nhau, khiến các ion chuyển động theo một hướng, tạo ra dòng điện. Tất cả các nguồn điện hóa học đều hoạt động theo nguyên tắc này.
Niềm vui mùa hè
Bạn không cần phải ở trong nhà để thực hiện một số thí nghiệm. Một số thí nghiệm sẽ hoạt động tốt hơn ở bên ngoài và bạn sẽ không phải dọn dẹp bất cứ thứ gì sau khi hoàn thành. Chúng bao gồm những thí nghiệm thú vị ở nhà với bong bóng khí, không phải những thí nghiệm đơn giản mà là những thí nghiệm khổng lồ.
Để làm chúng, bạn sẽ cần:
- 2 thanh gỗ dài 50 - 100 cm (tùy theo độ tuổi và chiều cao của trẻ);
- 2 tai vít bằng kim loại;
- 1 vòng đệm kim loại;
- 3 m dây bông;
- xô nước;
- bất kỳ chất tẩy rửa nào - cho bát đĩa, dầu gội, xà phòng lỏng.
Dưới đây là cách tiến hành các thí nghiệm ngoạn mục cho trẻ tại nhà:
- Vít các tab kim loại vào đầu que.
- Cắt dây bông thành hai phần, dài 1 và 2 m. Bạn có thể không tuân thủ nghiêm ngặt các phép đo này, nhưng điều quan trọng là tỷ lệ giữa chúng phải được duy trì ở mức 1 đến 2.
- Đặt vòng đệm lên một đoạn dây dài sao cho treo đều ở giữa rồi buộc cả hai sợi dây vào mắt trên que, tạo thành vòng tròn.
- Trộn một lượng nhỏ chất tẩy rửa vào xô nước.
- Nhẹ nhàng nhúng vòng que vào chất lỏng và bắt đầu thổi bong bóng khổng lồ. Để tách chúng ra khỏi nhau, hãy cẩn thận đưa hai đầu que lại với nhau.
Thành phần khoa học của thí nghiệm này là gì? Giải thích cho trẻ rằng bong bóng được giữ với nhau bằng sức căng bề mặt, lực hấp dẫn giữ các phân tử của bất kỳ chất lỏng nào lại với nhau. Tác dụng của nó được thể hiện ở chỗ nước tràn sẽ tụ lại thành những giọt, có xu hướng có dạng hình cầu, nhỏ gọn nhất trong số các loại nước tồn tại trong tự nhiên, hoặc ở chỗ nước khi đổ sẽ tụ lại thành dòng hình trụ. Bong bóng có một lớp phân tử chất lỏng ở cả hai mặt được kẹp bởi các phân tử xà phòng, làm tăng sức căng bề mặt của nó khi phân bố trên bề mặt bong bóng và ngăn không cho nó bay hơi nhanh. Trong khi các que được giữ mở, nước được giữ ở dạng hình trụ; ngay khi chúng đóng lại, nó có xu hướng chuyển sang dạng hình cầu.
Đây là những loại thí nghiệm bạn có thể làm ở nhà với trẻ.
BOU "Trường trung học Koskovskaya"
Quận thành phố Kichmengsko-Gorodetsky
Vùng Vologda
Dự án giáo dục
"Thí nghiệm vật lý tại nhà"
Hoàn thành:
học sinh lớp 7
Koptyaev Artem
Alekseevskaya Ksenia
Alekseevskaya Tanya
Người giám sát:
Korovkin I.N.
Tháng 3-tháng 4-2016.
Nội dung
Giới thiệu
Không có gì trong cuộc sống tốt hơn kinh nghiệm của chính bạn.
Scott W.
Ở trường và ở nhà, chúng ta được làm quen với nhiều hiện tượng vật lý và chúng ta muốn tự chế tạo những dụng cụ, thiết bị và tiến hành thí nghiệm. Tất cả các thí nghiệm chúng tôi tiến hành cho phép chúng tôi hiểu biết sâu sắc hơn về thế giới xung quanh và đặc biệt là vật lý. Chúng tôi mô tả quy trình chế tạo thiết bị dùng cho thí nghiệm, nguyên lý hoạt động và các định luật hoặc hiện tượng vật lý được thể hiện bởi thiết bị này. Các thí nghiệm được thực hiện với sự quan tâm của các học sinh từ các lớp khác.
Mục tiêu: tạo ra một thiết bị từ những phương tiện sẵn có để chứng minh một hiện tượng vật lý và sử dụng nó để nói về hiện tượng vật lý đó.
Giả thuyết: các thiết bị được sản xuất và trình diễn sẽ giúp hiểu vật lý sâu sắc hơn.
Nhiệm vụ:
Nghiên cứu tài liệu về việc tự mình tiến hành thí nghiệm.
Xem video minh họa các thí nghiệm
Làm thiết bị thí nghiệm
Đưa ra một cuộc biểu tình
Hãy mô tả hiện tượng vật lý được chứng minh
Cải thiện nguồn lực vật chất của văn phòng vật lý.
THÍ NGHIỆM 1. Mô hình đài phun nước
Mục tiêu : hiển thị mô hình đơn giản nhất của một đài phun nước.
Thiết bị : chai nhựa, ống nhỏ giọt, kẹp, bóng bay, cuvet.
thành phẩmTiến trình thí nghiệm:
Hãy tạo 2 lỗ trên nút chai. Chèn các ống và gắn một quả bóng vào đầu của một ống.
Đổ đầy không khí vào quả bóng và đóng nó lại bằng kẹp.
Đổ nước vào chai và đặt vào cuvet.
Chúng ta hãy quan sát dòng nước.
Kết quả: Chúng tôi quan sát sự hình thành của một đài phun nước.
Phân tích: Nước trong chai chịu tác dụng của khí nén trong quả bóng. Càng có nhiều không khí trong quả bóng thì đài phun nước sẽ càng cao.
KINH NGHIỆM 2. Thợ lặn nhiệt tình
(Định luật Pascal và lực Archimedes.)
Mục tiêu: chứng minh định luật Pascal và lực Archimedes.
Thiết bị: chai nhựa,
pipet (bình đóng ở một đầu)
thành phẩmTiến trình thí nghiệm:
Lấy một chai nhựa có dung tích 1,5-2 lít.
Lấy một bình nhỏ (pipet) và nạp nó bằng dây đồng.
Đổ đầy nước vào chai.
Dùng tay ấn xuống phần trên của chai.
Quan sát hiện tượng.
Kết quả : ta quan sát thấy pipet chìm xuống khi ấn vào chai nhựa..
Phân tích : Lực nén không khí phía trên mặt nước, áp suất được truyền vào nước.
Theo định luật Pascal, áp suất sẽ nén không khí trong pipet. Kết quả là sức mạnh của Archimedes giảm đi. Cơ thể đang chìm dần. Chúng tôi ngừng nén. Thân hình nổi lên.
THÍ NGHIỆM 3. Định luật Pascal và mạch truyền thông.
Mục tiêu: chứng minh sự hoạt động của định luật Pascal trong máy thủy lực.
Thiết bị: hai ống tiêm có thể tích khác nhau và một ống nhựa từ ống nhỏ giọt.
Sản phẩm đã hoàn thành.
Tiến trình thí nghiệm:
1. Lấy hai ống tiêm có kích cỡ khác nhau và nối chúng bằng ống nhỏ giọt.
2. Đổ đầy chất lỏng không nén được (nước hoặc dầu)
3. Nhấn pít tông của ống tiêm nhỏ hơn. Quan sát chuyển động của pít tông của ống tiêm lớn hơn.
4. Nhấn pít tông của ống tiêm lớn hơn xuống. Quan sát chuyển động của pít tông của ống tiêm nhỏ hơn.
Kết quả : Chúng tôi sửa chữa sự khác biệt trong các lực lượng áp dụng.
Phân tích : Theo định luật Pascal thì áp suất do pít-tông tạo ra là như nhau. Do đó: pít-tông càng lớn thì lực mà nó tạo ra càng lớn.
THÍ NGHIỆM 4. Làm khô bằng nước.
Mục tiêu : biểu diễn sự giãn nở của không khí nóng và sự nén của không khí lạnh..
Thiết bị : ly, đĩa đựng nước, nến, nút chai.
Sản phẩm đã hoàn thành.
Tiến trình thí nghiệm:
1. đổ nước vào đĩa rồi đặt một đồng xu xuống đáy và một chiếc phao nổi trên mặt nước.
2. Chúng tôi mời khán giả lấy đồng xu ra mà không bị ướt tay.
3. Thắp nến và đặt nó vào nước.
4. Đậy bằng ly đã đun nóng.
Kết quả: Chúng ta quan sát chuyển động của nước vào ly..
Phân tích: Khi không khí nóng lên, nó nở ra. Khi ngọn nến tắt. Không khí nguội đi và áp suất của nó giảm. Áp suất khí quyển sẽ đẩy nước dưới kính.
KINH NGHIỆM 5. Quán tính.
Mục tiêu : biểu diễn quán tính.
Thiết bị : Chai cổ rộng, vòng bìa cứng, tiền xu.
Sản phẩm đã hoàn thành.
Tiến trình thí nghiệm:
1. Đặt một vòng giấy trên cổ chai.
2. Đặt đồng xu lên chiếc nhẫn.
3. Đập vỡ chiếc nhẫn bằng một cú đánh mạnh của thước kẻ
Kết quả: Chúng tôi quan sát những đồng xu rơi vào chai.
Phân tích: quán tính là khả năng của một cơ thể để duy trì tốc độ của nó. Khi bạn chạm vào vòng, đồng xu không kịp thay đổi tốc độ và rơi vào chai.
KINH NGHIỆM 6. Lộn ngược.
Mục tiêu : Biểu diễn tính chất của chất lỏng đựng trong chai đang quay.
Thiết bị : Bình cổ rộng và dây thừng.
Sản phẩm đã hoàn thành.
Tiến trình thí nghiệm:
1. Chúng tôi buộc một sợi dây vào cổ chai.
2. đổ nước.
3. Xoay chai qua đầu.
Kết quả: nước không đổ ra ngoài.
Phân tích: Tại điểm trên cùng, trọng lực và lực ly tâm tác dụng lên mặt nước. Nếu lực ly tâm lớn hơn lực hấp dẫn thì nước sẽ không chảy ra ngoài.
THÍ NGHIỆM 7. Chất lỏng phi Newton.
Mục tiêu : Biểu diễn tính chất của chất lỏng phi Newton.
Thiết bị : bát.tinh bột. Nước.
Sản phẩm đã hoàn thành.
Tiến trình thí nghiệm:
1. Trong một cái bát, pha loãng tinh bột và nước theo tỷ lệ bằng nhau.
2. chứng minh tính chất bất thường của chất lỏng
Kết quả: một chất có tính chất của chất rắn và chất lỏng.
Phân tích: với một tác động mạnh, các tính chất của chất rắn xuất hiện và với một tác động chậm, các tính chất của chất lỏng xuất hiện.
Phần kết luận
Là kết quả của công việc của chúng tôi, chúng tôi:
tiến hành thí nghiệm chứng minh sự tồn tại của áp suất khí quyển;
đã tạo ra các thiết bị tự chế chứng minh sự phụ thuộc của áp suất chất lỏng vào chiều cao của cột chất lỏng, định luật Pascal.
Chúng tôi thích nghiên cứu áp suất, chế tạo các thiết bị tự chế và tiến hành các thí nghiệm. Nhưng có rất nhiều điều thú vị trên thế giới mà bạn vẫn có thể học được, vì vậy trong tương lai:
Chúng ta sẽ tiếp tục nghiên cứu môn khoa học thú vị này
Chúng tôi hy vọng rằng các bạn cùng lớp sẽ quan tâm đến vấn đề này và chúng tôi sẽ cố gắng giúp đỡ họ.
Trong tương lai chúng tôi sẽ tiến hành các thí nghiệm mới.
Phần kết luận
Thật thú vị khi quan sát thí nghiệm do giáo viên tiến hành. Tự mình thực hiện nó thú vị gấp đôi.
Và việc tiến hành thí nghiệm với một thiết bị do chính bạn chế tạo và thiết kế đã gây hứng thú lớn cho cả lớp. Trong những thử nghiệm như vậy, thật dễ dàng để thiết lập mối quan hệ và đưa ra kết luận về cách thức hoạt động của quá trình cài đặt này.
Thực hiện những thí nghiệm này không khó và thú vị. Chúng an toàn, đơn giản và hữu ích. Nghiên cứu mới đang ở phía trước!
Văn học
Buổi tối vật lý ở trường trung học / Comp. EM. Người dũng cảm. M.: Giáo dục, 1969.
Công tác ngoại khóa môn Vật lý / Ed. CỦA. Kabardina. M.: Giáo dục, 1983.
Galperstein L. Vật lý giải trí. M.: ROSMEN, 2000.
GorevLA Các thí nghiệm giải trí trong vật lý. M.: Giáo dục, 1985.
Goryachkin E.N. Phương pháp và kỹ thuật thí nghiệm vật lý. M.: Sự giác ngộ. 1984
Thị trưởng A.N. Vật lý dành cho người tò mò hoặc những điều bạn sẽ không được học trên lớp. Yaroslavl: Học viện Phát triển, Học viện và K, 1999.
Makeeva G.P., Tsedrik M.S. Những nghịch lý vật lý và những câu hỏi thú vị. Minsk: Narodnaya Asveta, 1981.
Nikitin Yu.Z. Thời gian để vui chơi. M.: Cận vệ trẻ, 1980.
Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm tại nhà // Lượng tử. 1980. Số 4.
Perelman Ya.I. Cơ học thú vị. Bạn có biết vật lý không? M.: VAP, 1994.
Peryshkin A.V., Rodina N.A. Sách giáo khoa vật lý lớp 7. M.: Sự giác ngộ. 2012
Peryshkin A.V. Vật lý. – M.: Bán thân, 2012
Chúng tôi mang đến cho bạn sự chú ý 10 thí nghiệm ma thuật hoặc chương trình khoa học tuyệt vời mà bạn có thể tự tay thực hiện tại nhà.
Dù đó là bữa tiệc sinh nhật của con bạn, cuối tuần hay ngày lễ, hãy tận dụng tối đa thời gian của mình và trở thành tâm điểm chú ý của nhiều con mắt! 🙂
Một nhà tổ chức triển lãm khoa học có kinh nghiệm đã giúp chúng tôi chuẩn bị bài đăng này - giáo sư Nicolas. Ông giải thích các nguyên tắc vốn có trong trọng tâm này hay trọng tâm kia.
1 - Đèn dung nham
1. Chắc hẳn nhiều bạn đã từng nhìn thấy một chiếc đèn có chất lỏng bên trong mô phỏng dung nham nóng. Trông huyền diệu.
2. Đổ nước vào dầu hướng dương và thêm màu thực phẩm (đỏ hoặc xanh).
3. Sau đó, thêm aspirin sủi bọt vào bình và quan sát hiệu quả đáng kinh ngạc.
4. Trong quá trình phản ứng, nước màu dâng lên và rơi xuống dầu mà không trộn lẫn với dầu. Và nếu bạn tắt đèn và bật đèn pin lên thì “ma thuật thực sự” sẽ bắt đầu.
: “Nước và dầu có mật độ khác nhau và chúng cũng có đặc tính không trộn lẫn với nhau, cho dù chúng ta có lắc chai bao nhiêu đi chăng nữa. Khi chúng tôi cho viên sủi vào trong chai, chúng sẽ hòa tan trong nước và bắt đầu giải phóng carbon dioxide và khiến chất lỏng chuyển động.”
Bạn có muốn tổ chức một chương trình khoa học thực sự không? Nhiều thí nghiệm hơn có thể được tìm thấy trong cuốn sách.
2 - Trải nghiệm soda
5. Chắc chắn có vài lon soda ở nhà hoặc ở cửa hàng gần đó cho kỳ nghỉ. Trước khi uống, hãy hỏi bọn trẻ một câu hỏi: “Điều gì xảy ra nếu bạn ngâm lon soda vào nước?”
Họ sẽ chết đuối? Liệu chúng có nổi không? Phụ thuộc vào soda.
Mời trẻ đoán trước điều gì sẽ xảy ra với một chiếc lọ cụ thể và tiến hành một thí nghiệm.
6. Lấy lọ và cẩn thận hạ chúng xuống nước.
7. Hóa ra dù có cùng thể tích nhưng chúng có trọng lượng khác nhau. Đây là lý do tại sao một số ngân hàng chìm còn số khác thì không.
Nhận xét của giáo sư Nicolas: “Tất cả lon của chúng tôi đều có cùng thể tích, nhưng khối lượng của mỗi lon khác nhau, nghĩa là mật độ cũng khác nhau. Mật độ là gì? Đây là khối lượng chia cho thể tích. Vì thể tích của tất cả các hộp là như nhau nên mật độ của hộp nào có khối lượng lớn hơn sẽ cao hơn.
Việc một cái bình nổi hay chìm trong một thùng chứa phụ thuộc vào tỷ lệ giữa mật độ của nó với mật độ của nước. Nếu mật độ của bình nhỏ hơn thì nó sẽ nổi lên trên bề mặt, nếu không bình sẽ chìm xuống đáy.
Nhưng điều gì làm cho một lon cola thông thường đặc hơn (nặng hơn) so với một lon đồ uống dành cho người ăn kiêng?
Đó là tất cả về đường! Không giống như cola thông thường, nơi đường cát được sử dụng làm chất làm ngọt, chất làm ngọt đặc biệt được thêm vào cola dành cho người ăn kiêng, nhẹ hơn nhiều. Vậy có bao nhiêu đường trong một lon soda thông thường? Sự khác biệt về khối lượng giữa soda thông thường và soda dành cho người ăn kiêng sẽ cho chúng ta câu trả lời!”
3 - Bìa giấy
Hãy hỏi những người có mặt: “Điều gì xảy ra nếu bạn lật một cốc nước?” Tất nhiên là nó sẽ đổ ra! Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn ấn tờ giấy vào kính và lật nó lại? Liệu tờ giấy có rơi xuống và nước vẫn tràn ra sàn không? Hãy kiểm tra xem nó ra.
10. Cẩn thận cắt giấy ra.
11. Đặt lên trên mặt kính.
12. Và cẩn thận lật kính lại. Giấy dính vào kính như có nam châm, nước không tràn ra ngoài. Phép lạ!
Nhận xét của giáo sư Nicolas: “Mặc dù điều này không quá rõ ràng nhưng thực tế chúng ta đang ở trong một đại dương thực sự, chỉ có điều trong đại dương này không có nước mà là không khí, nó ép lên mọi vật thể, kể cả bạn và tôi, chúng ta đã quá quen với điều này rồi.” áp lực khiến chúng ta không hề nhận thấy điều đó. Khi chúng ta dùng một mảnh giấy đậy cốc nước và lật nó lại, nước sẽ ép lên tờ giấy ở một mặt và không khí ở mặt kia (từ dưới lên)! Áp suất không khí hóa ra lớn hơn áp suất nước trong kính nên chiếc lá không rơi”.
4 - Núi lửa xà phòng
Làm thế nào để khiến một ngọn núi lửa nhỏ phun trào tại nhà?
14. Bạn sẽ cần baking soda, giấm, một số hóa chất rửa chén và bìa cứng.
16. Pha loãng giấm trong nước, thêm nước giặt và nhuộm mọi thứ bằng iốt.
17. Chúng tôi bọc mọi thứ trong bìa cứng tối màu - đây sẽ là “phần thân” của ngọn núi lửa. Một nhúm soda rơi vào ly và núi lửa bắt đầu phun trào.
Nhận xét của giáo sư Nicolas: “Do sự tương tác của giấm với soda, một phản ứng hóa học thực sự xảy ra khi giải phóng carbon dioxide. Và xà phòng lỏng và thuốc nhuộm, tương tác với carbon dioxide, tạo thành bọt xà phòng có màu - và đó là vụ phun trào.”
5 - Bơm bugi
Một ngọn nến có thể thay đổi định luật trọng lực và nâng nước lên không?
19. Đặt nến lên đĩa và thắp sáng.
20. Đổ nước màu vào đĩa.
21. Đậy nến bằng cốc. Sau một thời gian, nước sẽ bị hút vào trong cốc, trái với định luật trọng lực.
Nhận xét của giáo sư Nicolas: “Máy bơm làm gì? Thay đổi áp suất: tăng (khi đó nước hoặc không khí bắt đầu “thoát ra”) hoặc ngược lại, giảm (khi đó khí hoặc chất lỏng bắt đầu “đến”). Khi chúng tôi đậy ngọn nến đang cháy bằng một chiếc cốc, ngọn nến tắt đi, không khí bên trong cốc nguội đi, do đó áp suất giảm nên nước trong bát bắt đầu bị hút vào.”
Trò chơi và thí nghiệm với nước và lửa có trong sách "Thí nghiệm của giáo sư Nicolas".
6 - Nước trong rây
Chúng tôi tiếp tục nghiên cứu các tính chất kỳ diệu của nước và các vật thể xung quanh. Yêu cầu người có mặt kéo miếng băng và đổ nước qua nó. Như chúng ta có thể thấy, nó đi qua các lỗ trên băng mà không gặp bất kỳ khó khăn nào.
Đặt cược với những người xung quanh rằng bạn có thể đảm bảo rằng nước không thấm qua băng mà không cần bất kỳ kỹ thuật bổ sung nào.
22. Cắt một miếng băng.
23. Quấn băng quanh ly thủy tinh hoặc ly sâm panh.
24. Lật kính - nước không tràn ra ngoài!
Nhận xét của giáo sư Nicolas: “Nhờ đặc tính này của nước, sức căng bề mặt, các phân tử nước luôn muốn ở bên nhau và không dễ tách rời (họ quả là những người bạn gái tuyệt vời!). Và nếu kích thước của các lỗ nhỏ (như trong trường hợp của chúng tôi), thì màng sẽ không bị rách ngay cả dưới sức nặng của nước!
7 - Chuông lặn
Và để đảm bảo danh hiệu danh dự Pháp sư Nước và Chúa tể các nguyên tố cho bạn, hãy hứa rằng bạn có thể chuyển giấy đến tận đáy đại dương (hoặc bồn tắm hoặc thậm chí cả chậu rửa) mà không bị ướt.
25. Yêu cầu những người có mặt viết tên mình vào một tờ giấy.
26. Gấp mảnh giấy lại và đặt vào ly sao cho nó tựa vào tường và không bị trượt xuống. Chúng tôi nhúng chiếc lá vào một chiếc cốc úp ngược xuống đáy bể.
27. Giấy vẫn khô - nước không thể chạm tới được! Sau khi bạn rút chiếc lá ra, hãy để khán giả chắc chắn rằng nó thực sự khô.
Mùa đông sẽ sớm bắt đầu, kéo theo đó là khoảng thời gian được chờ đợi từ lâu. Trong thời gian chờ đợi, chúng tôi mời bạn giúp con bạn bận rộn với những thí nghiệm thú vị không kém ở nhà, bởi vì bạn muốn có những điều kỳ diệu không chỉ trong Năm Mới mà còn mỗi ngày.
Bài viết này sẽ tập trung vào các thí nghiệm chứng minh rõ ràng cho trẻ thấy các hiện tượng vật lý như: áp suất khí quyển, tính chất của các chất khí, sự chuyển động của các dòng không khí và từ các vật thể khác nhau.
Những điều này sẽ gây ngạc nhiên và thích thú cho con bạn, thậm chí một đứa trẻ bốn tuổi cũng có thể lặp lại chúng dưới sự giám sát của bạn.
Làm thế nào để đổ đầy chai nước mà không cần dùng tay?
Chúng tôi sẽ cần:
- một bát nước lạnh, có màu cho trong;
- nước nóng;
- chai thủy tinh.
Đổ nước nóng vào chai nhiều lần để nó ấm lên. Lật ngược chai nóng rỗng và đặt vào tô nước lạnh. Chúng ta quan sát thấy nước được hút từ bát vào chai và trái với định luật bình thông nhau, mực nước trong chai cao hơn nhiều so với trong bát.
Tại sao điều này lại xảy ra? Ban đầu, một cái chai được làm ấm tốt chứa đầy không khí ấm. Khi khí nguội đi, nó co lại, làm thể tích ngày càng nhỏ đi. Do đó, một môi trường áp suất thấp được hình thành trong chai, nơi nước được dẫn đến để khôi phục lại sự cân bằng, do áp suất khí quyển ép lên nước từ bên ngoài. Nước màu sẽ chảy vào chai cho đến khi áp suất bên trong và bên ngoài bình thủy tinh cân bằng.
Đồng xu nhảy múa
Đối với thí nghiệm này, chúng ta sẽ cần:
- một chai thủy tinh có cổ hẹp có thể bị chặn hoàn toàn bởi một đồng xu;
- đồng xu;
- Nước;
- tủ đông.
Để chai thủy tinh rỗng đã mở trong tủ đông (hoặc bên ngoài vào mùa đông) trong 1 giờ. Chúng tôi lấy chai ra, làm ẩm đồng xu bằng nước và đặt nó lên cổ chai. Sau vài giây, đồng xu sẽ bắt đầu nhảy lên cổ và tạo ra những tiếng tách đặc trưng.
Hành vi này của đồng xu được giải thích là do khả năng của chất khí nở ra khi bị nung nóng. Không khí là một hỗn hợp các loại khí và khi chúng ta lấy cái chai ra khỏi tủ lạnh thì nó chứa đầy không khí lạnh. Ở nhiệt độ phòng, khí bên trong bắt đầu nóng lên và tăng thể tích, trong khi đồng xu chặn lối thoát của nó. Vì vậy, không khí ấm áp bắt đầu đẩy đồng xu ra ngoài, và đúng lúc nó bắt đầu nảy lên trên chai và phát ra tiếng click.
Điều quan trọng là đồng xu phải ướt và vừa khít với cổ, nếu không thủ thuật này sẽ không hiệu quả và không khí ấm sẽ tự do rời khỏi chai mà không cần ném đồng xu.
Cốc thủy tinh - sippy cup
Mời con bạn lật úp một chiếc cốc chứa đầy nước để nước không tràn ra ngoài. Chắc chắn bé sẽ từ chối hành vi lừa đảo như vậy hoặc sẽ đổ nước vào chậu ngay lần thử đầu tiên. Dạy anh ta mẹo tiếp theo. Chúng tôi sẽ cần:
- ly nước;
- một mảnh bìa cứng;
- lưu vực / bồn rửa cho lưới an toàn.
Chúng ta đậy cốc nước bằng bìa cứng, dùng tay cầm cốc nước, lật úp cốc lại, sau đó bỏ tay ra. Tốt hơn là nên thực hiện thí nghiệm này trên một cái chậu/bồn rửa, bởi vì... Nếu bạn lật ngược tấm kính trong một thời gian dài, tấm bìa cứng sẽ bị ướt và nước sẽ tràn ra ngoài. Tốt hơn là không nên sử dụng giấy thay vì bìa cứng vì lý do tương tự.
Thảo luận với con bạn: tại sao tấm bìa cứng ngăn nước chảy ra khỏi kính vì nó không dính vào kính và tại sao tấm bìa cứng không rơi ngay lập tức dưới tác dụng của trọng lực?
Bạn có muốn chơi với con mình một cách dễ dàng và vui vẻ không?
Khi ướt, các phân tử bìa cứng tương tác với các phân tử nước, hút lẫn nhau. Kể từ thời điểm này, nước và bìa cứng tương tác làm một. Ngoài ra, bìa cứng còn ngăn không khí lọt vào kính, khiến áp suất bên trong kính không thay đổi.
Đồng thời, không chỉ nước từ kính ép lên bìa cứng mà cả không khí từ bên ngoài tạo thành lực áp suất khí quyển. Chính áp suất khí quyển đã ép các tông vào kính, tạo thành một loại nắp, ngăn nước tràn ra ngoài.
Thử nghiệm với máy sấy tóc và một dải giấy
Chúng tôi tiếp tục làm đứa trẻ ngạc nhiên. Chúng tôi xây dựng một cấu trúc từ những cuốn sách và gắn một dải giấy lên trên chúng (chúng tôi đã làm điều này bằng băng dính). Giấy treo trên sách như trong ảnh. Bạn chọn chiều rộng và chiều dài của dải dựa trên công suất của máy sấy tóc (chúng tôi lấy 4 x 25 cm).
Bây giờ hãy bật máy sấy tóc và hướng luồng không khí song song với tờ giấy nằm. Mặc dù thực tế là không khí không thổi vào tờ giấy, nhưng bên cạnh nó, dải giấy nhô lên khỏi bàn và phát triển như trong gió.
Tại sao điều này xảy ra và điều gì làm cho dải di chuyển? Ban đầu, dải này chịu tác dụng của trọng lực và bị ép bởi áp suất khí quyển. Máy sấy tóc tạo ra luồng không khí mạnh dọc theo tờ giấy. Ở nơi này, một vùng áp suất thấp được hình thành mà giấy bị lệch về phía đó.
Chúng ta thổi nến nhé?
Chúng tôi bắt đầu dạy bé thổi trước khi bé được một tuổi, chuẩn bị cho sinh nhật đầu tiên của bé. Khi đứa trẻ đã lớn và hoàn toàn thành thạo kỹ năng này, hãy đưa nó cho nó qua một cái phễu. Trong trường hợp đầu tiên, định vị phễu sao cho tâm của nó tương ứng với mức độ của ngọn lửa. Và lần thứ hai, sao cho ngọn lửa dọc theo mép phễu.
Chắc chắn đứa trẻ sẽ ngạc nhiên rằng mọi nỗ lực của mình trong trường hợp đầu tiên sẽ không mang lại kết quả như mong muốn dưới dạng một ngọn nến tắt. Trong trường hợp thứ hai, hiệu quả sẽ ngay lập tức.
Tại sao? Khi không khí đi vào phễu, nó được phân bố đều dọc theo thành phễu, do đó tốc độ dòng chảy tối đa được quan sát thấy ở mép phễu. Và ở trung tâm, tốc độ không khí thấp khiến nến không thể tắt được.
Bóng từ ngọn nến và từ ngọn lửa
Chúng tôi sẽ cần:
- nến;
- đèn pin.
Chúng tôi đốt lửa và đặt nó gần tường hoặc màn hình khác và chiếu sáng bằng đèn pin. Bóng của ngọn nến sẽ xuất hiện trên tường, nhưng sẽ không có bóng của ngọn lửa. Hãy hỏi con bạn tại sao điều này lại xảy ra?
Vấn đề là bản thân lửa là nguồn sáng và truyền các tia sáng khác qua chính nó. Và vì bóng xuất hiện khi một vật thể được chiếu sáng từ phía bên và không truyền tia sáng nên lửa không thể tạo ra bóng. Nhưng nó không đơn giản như vậy. Tùy thuộc vào chất bị đốt cháy, ngọn lửa có thể chứa nhiều tạp chất, bồ hóng, v.v. Trong trường hợp này, bạn có thể thấy một cái bóng mờ, đó chính xác là những gì các thể vùi này mang lại.
Bạn có thích việc lựa chọn các thí nghiệm để làm ở nhà không? Chia sẻ với bạn bè bằng cách nhấp vào nút mạng xã hội để các bà mẹ khác có thể làm hài lòng con mình bằng những thí nghiệm thú vị!
Hàng trăm ngàn thí nghiệm vật lý đã được thực hiện trong lịch sử hàng nghìn năm của khoa học. Thật khó để chọn ra một số “tốt nhất”. Một cuộc khảo sát đã được thực hiện giữa các nhà vật lý ở Mỹ và Tây Âu. Các nhà nghiên cứu Robert Creese và Stoney Book yêu cầu họ kể tên những thí nghiệm vật lý đẹp nhất trong lịch sử. Igor Sokalsky, một nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý thiên văn neutrino năng lượng cao, Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học, đã phát biểu về các thí nghiệm được đưa vào top 10 theo kết quả khảo sát chọn lọc của Kriz và Buk.
1. Thí nghiệm Eratosthenes của Cyrene
Một trong những thí nghiệm vật lý lâu đời nhất được biết đến, nhờ đó bán kính Trái đất được đo, được thực hiện vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên bởi thủ thư của Thư viện Alexandria nổi tiếng, Erastothenes của Cyrene. Thiết kế thử nghiệm rất đơn giản. Vào buổi trưa, ngày hạ chí, tại thành phố Siena (nay là Aswan), Mặt trời ở đỉnh cao và các vật thể không đổ bóng. Cùng ngày và cùng lúc đó, tại thành phố Alexandria, cách Siena 800 km, Mặt trời lệch khỏi thiên đỉnh khoảng 7°. Đây là khoảng 1/50 của một vòng tròn đầy đủ (360°), có nghĩa là chu vi Trái đất là 40.000 km và bán kính là 6.300 km. Trang web Hóa học và Sự sống đưa tin, gần như không thể tin được rằng bán kính Trái đất được đo bằng phương pháp đơn giản như vậy hóa ra chỉ nhỏ hơn 5% so với giá trị thu được bằng các phương pháp hiện đại chính xác nhất.
2. Thí nghiệm của Galileo Galilei
Vào thế kỷ 17, quan điểm thống trị là Aristotle, người dạy rằng tốc độ rơi của một vật phụ thuộc vào khối lượng của nó. Cơ thể càng nặng thì rơi càng nhanh. Những quan sát mà mỗi chúng ta có thể thực hiện trong cuộc sống hàng ngày dường như đã xác nhận điều này. Hãy thử buông một cây tăm nhẹ và một hòn đá nặng cùng một lúc. Hòn đá sẽ chạm đất nhanh hơn. Những quan sát như vậy đã đưa Aristotle đến kết luận về tính chất cơ bản của lực mà Trái đất hút các vật thể khác. Trên thực tế, tốc độ rơi không chỉ bị ảnh hưởng bởi trọng lực mà còn bởi lực cản của không khí. Tỷ lệ của các lực này đối với vật nhẹ và vật nặng là khác nhau, dẫn đến hiệu ứng quan sát được.
Galileo Galilei người Ý nghi ngờ tính đúng đắn của kết luận của Aristotle và tìm ra cách kiểm tra chúng. Để làm điều này, anh ta đã thả một viên đạn đại bác và một viên đạn súng hỏa mai nhẹ hơn nhiều từ Tháp nghiêng Pisa cùng lúc. Cả hai cơ thể đều có hình dạng thuôn gần giống nhau, do đó, đối với cả lõi và viên đạn, lực cản của không khí đều không đáng kể so với lực hấp dẫn. Galileo phát hiện ra rằng cả hai vật chạm đất cùng một lúc, tức là tốc độ rơi của chúng là như nhau.
Các kết quả mà Galileo thu được là hệ quả của định luật vạn vật hấp dẫn và định luật theo đó gia tốc mà một vật chịu tỷ lệ thuận với lực tác dụng lên nó và tỷ lệ nghịch với khối lượng của nó.
3. Một thí nghiệm khác của Galileo Galilei
Galileo đã đo khoảng cách mà các quả bóng lăn trên một tấm ván nghiêng trong những khoảng thời gian bằng nhau, được tác giả thí nghiệm đo bằng đồng hồ nước. Nhà khoa học phát hiện ra rằng nếu thời gian tăng lên gấp đôi thì các quả bóng sẽ lăn xa hơn bốn lần. Mối quan hệ bậc hai này có nghĩa là các quả bóng chuyển động với tốc độ nhanh hơn dưới tác dụng của trọng lực, điều này mâu thuẫn với khẳng định của Aristotle, vốn đã được chấp nhận trong 2000 năm, rằng các vật thể chịu tác dụng của lực sẽ chuyển động với tốc độ không đổi, trong khi nếu không có lực tác dụng thì vào cơ thể thì nó ở trạng thái nghỉ. Kết quả thí nghiệm này của Galileo, giống như kết quả thí nghiệm của ông với Tháp nghiêng Pisa, sau này được dùng làm cơ sở cho việc xây dựng các định luật của cơ học cổ điển.
4. Thí nghiệm của Henry Cavendish
Sau khi Isaac Newton xây dựng định luật vạn vật hấp dẫn: lực hấp dẫn giữa hai vật có khối lượng Mit, cách nhau một khoảng r, bằng F=γ (mM/r2), người ta còn phải xác định giá trị của hằng số hấp dẫn γ - Để làm được điều này, cần phải đo lực hút giữa hai vật có khối lượng đã biết. Điều này không dễ thực hiện vì lực hấp dẫn rất nhỏ. Chúng ta cảm nhận được lực hấp dẫn của Trái đất. Nhưng không thể cảm nhận được sức hấp dẫn của ngay cả một ngọn núi rất lớn gần đó, vì nó rất yếu.
Cần phải có một phương pháp rất tinh tế và nhạy cảm. Nó được phát minh và sử dụng vào năm 1798 bởi người đồng hương của Newton là Henry Cavendish. Ông đã sử dụng một chiếc cân xoắn - một chiếc bập bênh có hai quả bóng treo trên một sợi dây rất mỏng. Cavendish đo độ dịch chuyển của cánh tay đòn (vòng quay) khi những quả bóng khác có khối lượng lớn hơn tiến lại gần chiếc cân. Để tăng độ nhạy, độ dịch chuyển được xác định bằng các đốm sáng phản chiếu từ gương gắn trên quả cầu lắc. Nhờ thí nghiệm này, Cavendish đã có thể xác định khá chính xác giá trị của hằng số hấp dẫn và lần đầu tiên tính được khối lượng Trái đất.
5. Thí nghiệm của Jean Bernard Foucault
Nhà vật lý người Pháp Jean Bernard Leon Foucault đã chứng minh bằng thực nghiệm sự quay của Trái đất quanh trục của nó vào năm 1851 bằng cách sử dụng một con lắc dài 67 mét treo trên đỉnh mái vòm của Pantheon ở Paris. Mặt phẳng dao động của con lắc không thay đổi so với các ngôi sao. Một người quan sát ở trên Trái đất và quay theo nó thì thấy mặt phẳng quay đang dần quay theo hướng ngược lại với hướng quay của Trái đất.
6. Thí nghiệm của Isaac Newton
Năm 1672, Isaac Newton đã thực hiện một thí nghiệm đơn giản được mô tả trong tất cả sách giáo khoa ở trường. Sau khi đóng cửa chớp, anh tạo một lỗ nhỏ trên đó để tia nắng xuyên qua. Một lăng kính được đặt trên đường đi của chùm tia và một màn chắn được đặt phía sau lăng kính. Trên màn hình, Newton quan sát thấy một "cầu vồng": một tia sáng trắng xuyên qua lăng kính biến thành nhiều tia màu - từ tím đến đỏ. Hiện tượng này được gọi là tán sắc ánh sáng.
Ngài Isaac không phải là người đầu tiên quan sát hiện tượng này. Ngay từ đầu kỷ nguyên của chúng ta, người ta đã biết rằng các tinh thể đơn lớn có nguồn gốc tự nhiên có đặc tính phân hủy ánh sáng thành màu sắc. Những nghiên cứu đầu tiên về sự tán sắc ánh sáng trong các thí nghiệm với lăng kính tam giác thủy tinh, thậm chí trước Newton, được thực hiện bởi người Anh Hariot và nhà tự nhiên học người Séc Marzi.
Tuy nhiên, trước Newton, những quan sát như vậy không được phân tích nghiêm túc và các kết luận rút ra trên cơ sở chúng không được kiểm tra chéo bằng các thí nghiệm bổ sung. Cả Hariot và Marzi đều theo Aristotle, người cho rằng sự khác biệt về màu sắc được xác định bởi sự khác biệt về lượng bóng tối “trộn” với ánh sáng trắng. Theo Aristotle, màu tím xảy ra khi bóng tối được thêm vào với lượng ánh sáng lớn nhất và màu đỏ - khi bóng tối được thêm vào với lượng ánh sáng ít nhất. Newton đã thực hiện các thí nghiệm bổ sung với lăng kính chéo, khi ánh sáng truyền qua lăng kính này rồi đi qua lăng kính khác. Dựa trên tổng thể các thí nghiệm của mình, ông kết luận rằng “không có màu nào phát sinh từ màu trắng và đen trộn lẫn với nhau, ngoại trừ những màu tối trung gian”.
lượng ánh sáng không làm thay đổi hình thức của màu sắc.” Ông đã chỉ ra rằng ánh sáng trắng nên được coi là một hợp chất. Màu sắc chủ đạo là từ tím đến đỏ.
Thí nghiệm Newton này đóng vai trò là một ví dụ đáng chú ý về việc những người khác nhau khi quan sát cùng một hiện tượng lại giải thích nó theo cách khác nhau và chỉ những người đặt câu hỏi về cách giải thích của họ và tiến hành các thí nghiệm bổ sung mới đưa ra kết luận chính xác.
7. Thí nghiệm của Thomas Young
Cho đến đầu thế kỷ 19, ý tưởng về bản chất hạt của ánh sáng vẫn chiếm ưu thế. Ánh sáng được coi là bao gồm các hạt riêng lẻ - tiểu thể. Mặc dù hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng đã được quan sát bởi Newton (“vòng Newton”), nhưng quan điểm được chấp nhận rộng rãi vẫn là quan điểm hạt.
Nhìn vào sóng trên mặt nước từ hai hòn đá ném, bạn có thể thấy khi chồng lên nhau, sóng có thể giao thoa, tức là triệt tiêu hoặc tăng cường lẫn nhau. Dựa trên điều này, nhà vật lý và bác sĩ người Anh Thomas Young đã tiến hành thí nghiệm vào năm 1801 với một chùm ánh sáng xuyên qua hai lỗ trên một màn mờ đục, từ đó tạo thành hai nguồn sáng độc lập, tương tự như hai hòn đá ném vào nước. Kết quả là, ông quan sát thấy một vân giao thoa bao gồm các vân tối và trắng xen kẽ nhau, chúng không thể hình thành nếu ánh sáng bao gồm các tiểu thể. Các sọc tối tương ứng với những vùng mà sóng ánh sáng từ hai khe triệt tiêu lẫn nhau. Các sọc sáng xuất hiện ở nơi các sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau. Như vậy bản chất sóng của ánh sáng đã được chứng minh.
8. Thí nghiệm của Klaus Jonsson
Nhà vật lý người Đức Klaus Jonsson đã tiến hành một thí nghiệm vào năm 1961 tương tự như thí nghiệm của Thomas Young về sự giao thoa ánh sáng. Sự khác biệt là thay vì tia sáng, Jonsson sử dụng chùm tia điện tử. Ông thu được hình ảnh giao thoa tương tự như hình ảnh Young quan sát được đối với sóng ánh sáng. Điều này khẳng định tính đúng đắn của các quy định của cơ học lượng tử về bản chất sóng hạt hỗn hợp của các hạt cơ bản.
9. Thí nghiệm của Robert Millikan
Ý tưởng cho rằng điện tích của bất kỳ vật thể nào là rời rạc (nghĩa là bao gồm một tập hợp điện tích cơ bản lớn hơn hoặc nhỏ hơn không còn bị phân mảnh) nảy sinh vào đầu thế kỷ 19 và được ủng hộ bởi các nhà vật lý nổi tiếng như M . Faraday và G. Helmholtz. Thuật ngữ “electron” được đưa vào lý thuyết, biểu thị một loại hạt nhất định - chất mang điện tích cơ bản. Tuy nhiên, thuật ngữ này hoàn toàn mang tính hình thức vào thời điểm đó, vì bản thân hạt cũng như điện tích cơ bản liên quan đến nó đều chưa được khám phá bằng thực nghiệm. Năm 1895, K. Roentgen, trong quá trình thí nghiệm với ống phóng điện, đã phát hiện ra rằng cực dương của nó, dưới tác dụng của các tia bay từ cực âm, có khả năng phát ra tia X của chính nó, hay tia Roentgen. Cùng năm đó, nhà vật lý người Pháp J. Perrin đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng tia âm cực là một dòng hạt tích điện âm. Nhưng, bất chấp vật liệu thí nghiệm khổng lồ, electron vẫn là một hạt giả thuyết, vì không có một thí nghiệm nào trong đó từng electron tham gia.
Nhà vật lý người Mỹ Robert Millikan đã phát triển một phương pháp đã trở thành một ví dụ kinh điển về một thí nghiệm vật lý tao nhã. Millikan đã cố gắng cách ly một số giọt nước tích điện trong không gian giữa các bản tụ điện. Bằng cách chiếu sáng bằng tia X, có thể làm ion hóa nhẹ không khí giữa các tấm và thay đổi điện tích của các giọt. Khi trường giữa các bản được bật, giọt nước từ từ di chuyển lên trên dưới tác dụng của lực hút điện. Khi tắt trường, nó rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực. Bằng cách bật và tắt trường, có thể nghiên cứu từng giọt lơ lửng giữa các tấm trong 45 giây, sau đó chúng bay hơi. Đến năm 1909, người ta có thể xác định được rằng điện tích của bất kỳ giọt nào luôn là bội số nguyên của giá trị cơ bản e (điện tích electron). Đây là bằng chứng thuyết phục cho thấy electron là những hạt có cùng điện tích và khối lượng. Bằng cách thay thế những giọt nước bằng những giọt dầu, Millikan đã có thể tăng thời gian quan sát lên 4,5 giờ và vào năm 1913, loại bỏ từng nguồn sai sót có thể xảy ra, ông đã công bố giá trị đo được đầu tiên của điện tích: e = (4,774) ± 0,009)x 10-10 đơn vị tĩnh điện.
10. Thí nghiệm của Ernst Rutherford
Vào đầu thế kỷ 20, người ta thấy rõ rằng các nguyên tử bao gồm các electron tích điện âm và một số loại điện tích dương, nhờ đó nguyên tử nhìn chung vẫn trung hòa. Tuy nhiên, có quá nhiều giả định về hệ thống “tích cực-tiêu cực” này trông như thế nào, trong khi rõ ràng là thiếu dữ liệu thực nghiệm để có thể đưa ra lựa chọn có lợi cho mô hình này hoặc mô hình khác. Hầu hết các nhà vật lý đều chấp nhận mô hình của J. J. Thomson: nguyên tử như một quả cầu dương tích điện đều có đường kính xấp xỉ 108 cm với các electron âm trôi nổi bên trong.
Năm 1909, Ernst Rutherford (được Hans Geiger và Ernst Marsden hỗ trợ) đã tiến hành một thí nghiệm để tìm hiểu cấu trúc thực tế của nguyên tử. Trong thí nghiệm này, các hạt alpha nặng mang điện dương chuyển động với tốc độ 20 km/s xuyên qua lá vàng mỏng và phân tán trên các nguyên tử vàng, lệch khỏi hướng chuyển động ban đầu. Để xác định mức độ sai lệch, Geiger và Marsden đã phải sử dụng kính hiển vi để quan sát các tia chớp trên tấm kính nhấp nháy xảy ra khi hạt alpha chạm vào tấm kính. Trong suốt hai năm, khoảng một triệu ngọn lửa đã được đếm và người ta đã chứng minh rằng khoảng một hạt trong 8000, do sự tán xạ, làm thay đổi hướng chuyển động của nó hơn 90° (nghĩa là quay ngược lại). Điều này không thể nào xảy ra ở nguyên tử “lỏng lẻo” của Thomson. Các kết quả này rõ ràng ủng hộ cái gọi là mô hình hành tinh của nguyên tử - một hạt nhân cực nhỏ có kích thước khoảng 10-13 cm và các electron quay xung quanh hạt nhân này ở khoảng cách khoảng 10-8 cm.
Các thí nghiệm vật lý hiện đại phức tạp hơn nhiều so với các thí nghiệm trong quá khứ. Ở một số nơi, các thiết bị được đặt trên diện tích hàng chục nghìn km2, ở những nơi khác, chúng chiếm một thể tích khoảng một km khối. Và những việc khác nữa sẽ sớm được thực hiện trên các hành tinh khác.