Цікаві досліди з фізики за допомогою іграшок

Автор: вчитель фізики, математики та інформатики Косенко Інна Станіславівна

Тема екскурсії: «Фізика і дитяча іграшка»

Предмет: фізика

Об’єкти: дитячі іграшки

Класи:

Мета:

• надати учням уявлення про фізичні явища, за допомогою яких можна пояснити принципи роботи  дитячих іграшок; методи фізичного пізнання – досліди та спостереження
• активізувати пізнавальну діяльність учнів шляхом розв’язання проблемних завдань.

Екскурсія використовується при вивченні таких тем:

7 клас
“Навколишнiй свiт, у якому ми живемо”
“Звукові явища”

8 клас
«Архімедова сила»
«Енергія»
«Інерція»
«Звук»

9 клас
“Ядерна енергетика”
“Розвиток ядерної енергетики в Україні”
“Екологічні проблеми ядерної енергетики”

10 клас
“Механічна енергія”
“Кінетична і потенціальна енергія”
“Закон збереження енергії”
«Інерція»
«Звукові коливання»
«Види рівноваги. Стійка та нестійка рівновага»

11 клас

«Електричні явища»
Під час екскурсії учні

• спостерігають об’єкти і слухають пояснення вчителя
• ведуть записи по ходу розповіді і спостереження
• ведуть збір ілюстративних матеріалів для оформлення звітності.

Хід  екскурсії

Екскурсовод: Всі ми родом з дитинства і ще не так давно ви бавилися «погремушками», м’якими іграшками, машинками, а дехто ще й сьогодні без них не може обійтись. Сьогодні ж ми з вами потрапили на фізичну виставку «Фізика і дитяча іграшка»

Дослід з фізики. Зупинка 1

• Іграшки, дія яких заснована на існуванні архімедової сили

Якщо ви не вмієте плавати, вам на допомогу прийдуть надувні гумові іграшки. Ці іграшки мають велику підіймальну силу, тому що їх вага набагато менша діючої на них зі сторони води виштовхувальної сили.

Учень-помічник. В існуванні виштовхувальної сили легко впевнитися на досліді.

Для цього прикріпимо невеликий вантаж до гумової тасьми. Виміряємо довжину розтягнутої при цьому гумки. Тримаючи гумку за верхній кінець, опустимо вантаж в посудину з водою. Довжина гумової тасьми зменшується. Це відбувається тому, що на тіло діє виштовхувальна сила.

Екскурсовод. Зверніть увагу на наш басейн. Ви бачите тут багато корабликів. А уявіть собі, що це великий корабель, його побудували і хочуть визначити, скільки вантажу можна покласти на нього. Не можна ж навантажувати корабель поки він не потоне.

Учень-помічник. Проведемо дослід із залізною коробкою.  Наливатимемо в неї воду. Коробка довгий час не тонутиме, хоча і опускатиметься. Так от, всі кораблі схожі на нашу коробку. А глибину, на яку може опуститися корабель так, щоб не потонути, називають осадкою. І, щоб не навантажити корабель лишнім вантажем, на великих кораблях проводять червону лінію, яка називається ватерлінією.

Екскурсовод. Ось так закони плавання тіл завжди враховуються при виготовленні іграшок, тому вони і самі плавають на воді і нам допомагають плавати.

Дослід з фізики. Зупинка 2.

Заводні іграшки

Екскурсовод. Дуже давно, ще маленькими, ми всі любили заводні іграшки: і зайчика, і косолапого мішку. Чому ж рухаються ці іграшки? Механізм, за допомогою якого рухаються всі ці іграшки, складається із основного вала, пружинки і зубчатого коліщати. Пружинка стискається і має потенціальну енергію, яка і передається до іграшки та допомагає їй рухатися.

Учень-помічник. Покажемо, як таке перетворення відбувається за допомогою досліду:

Помістимо пружину на стержень. Стиснемо її і зв’яжемо ниткою. Підпалимо нитку, пружина злітає високо вверх. Пружина отримала швидкість, тому що її потенціальна енергія перейшла в кінетичну.

Тож повернемося до нашої іграшки. Потенціальна енергія пружинки перетворюється в кінетичну енергію механізму, і ніжки іграшки починають рухатись.

Дослід з фізики. Зупинка 3

Інерційні іграшки

Екскурсовод. Ви, діти, дивилися тільки що на заводні іграшки. А ось ці іграшки не потрібно заводити, але вони теж рухаються (показуємо машинку). Це фізика допомогла створити такі іграшки.

Принцип дії інерційної машини заключається в тому, що на задній або передній осі знаходиться ряд шестерьонок, які в свою чергу з’єднуються з маховиком. Ми штовхаємо автомобіль, шестерні надають руху маховику і автомобіль рухається.

Учень-помічник. Явище інерції можна спостерігати на досліді:

Поставимо на столі похило дошку, внизу дошки покладемо брусок. Поставимо на дошку автомобіль та посадимо в нього ляльку. Хай скочуються вниз. В кінці дошки автомобіль зупиниться, а лялька, яка ще продовжує рухатися, впаде. Тобто рухатиметься по інерції далі. Отже, рух тіл зберігається до тих пір, поки на їх шляху не зустрінеться якась перешкода.

Дослід з фізики. Зупинка 4

• Звукові іграшки

Екскурсовод. Ми живемо у світі звуків. Де б ми не знаходились, нас супроводжують різні звуки. Ось, наприклад, ще зовсім маленька дитина, а вже гримить іграшкою. Це його перша іграшка, і вона звукова.

Подивіться на ці іграшки… Ви хочете знати, чому вони звучать?

Учень-помічник. Подивіться такий дослід.

Ви бачите прилад, який називається камертон. Якщо по камертону ударити молоточком, то камертон зазвучить. Піднесемо до камертона, який звучить маленький шарик, який підвішений на нитці. Вітки камертона його періодично будуть відштовхувати. Це показує, що вітки камертона коливаються. Як тільки закінчуються коливання камертона – зникає і звук. Відповідно, джерелами звуку є тіла, що коливаються.

Екскурсовод. Тепер подивіться на іншу іграшку… Коли ми нажимаємо на неї, повітря виходить із іграшки, а коли ми її відпускаємо – починає втягуватись всередину, вона поступово розпрямляється, повітря всередині неї коливається, ми чуємо звук.

Іграшки можуть розмовляти… Причина цього – коливання повітря всередині коробочки з отворами, яка знаходиться всередині іграшки. При нахилі ляльки вантаж, який знаходиться в коробочці, падає і заставляє повітря в ній стискатися і виходить в отвори. Коливання повітря супроводжується звуком.

Дослід з фізики. Зупинка 5

• Гіроскопічні іграшки

Екскурсовод. Багатьох вчених і винахідників зацікавила древня народна іграшка – вовчок або «дзиґа». Такі вовчки приводять в рух за допомогою рукоятки, яка має ходовий гвинт. Звалити вовчок, що швидко рухається не вдається (показуємо). Під дією пальців він тільки відскакує в сторону і продовжує рухатися далі навколо вертикальної осі. Чому ж вовчок так довго тримається? І тут працюють закони фізики: це закон збереження кількості руху. У навантаженого вовчка виникає обертання системи навколо вертикальної осі.

Учень-помічник. Перевіримо це на досліді із саморобним вовчком.

Попробуємо встановити вовчок вертикально. Це нам не вдається. Надамо вовчку швидке обертання, він зразу ж стає стійким.

Дослід з фізики. Зупинка 6

• Електричні іграшки

Екскурсовод. Багато іграшок, якими ви користуєтесь, працюють від батарейок. В цих іграшках головною частиною є електродвигун. Ось електродвигун і заряджається від батарейок. Як же він працює?

Учень-помічник. Розглянемо такий фізичний дослід:

Пропустимо через провідник, розміщений в магнітному полі, електричний струм. Провідник відхиляється. Цю властивість провідників зі струмом рухатися в магнітному полі і використовують в електродвигунах.

Дослід з фізики. Зупинка 7

• Іграшки, дія яких заснована на різному положенні центра тяжіння

Екскурсовод. Уявіть, що ви в цирку. Іде звичайний виступ. Виступають акробати, дресирувальники звірів, спритно підкидають м’ячі жонглери (показуємо малюнок з зображенням арени цирку).

Дуже цікаве мистецтво – жонглювання. Правда, воно пов’язане з дуже великою працею. Але є особливі секрети, не знаючи яких важко жонглювати. Ці секрети виявляються в законах фізики, без яких жонглер не може бути винахідливим і спритним. Наприклад, він повинен знати, за яких умов тіло може перевернутися чи змінити напрям польоту.

Все це знали і на фабриці дитячої іграшки. Подивіться, яку «неваляшку» там зробили.

Учень-помічник. А щоб зрозуміти, чому вона не падає, звернемося до фізики і подивимося дослід.

Візьмемо лінійку і підвісимо її на нитці так, щоб нитка вільно переміщалася. Будемо змінювати положення петлі так, щоб лінійка прийшла в рівновагу. В цьому випадку говорять, що лінійка підвішені в центрі ваги.

У нашої ж «неваляшки» всередині знаходиться тіло, яке має форму шарика, і тому при кожному нахилянні іграшки центр тяжіння піднімається. Ось тому іграшка і піднімається самостійно.

Домашнє завдання.

Оформити письмовий звіт про екскурсію у формі (за вибором учня):

• Кросворду, елементами якого повинні бути поняття, вивчені на екскурсії, чи об’єкти спостережень
• Повідомлення у шкільну газету про участь у екскурсії та власні враження
• Презентації або публікації