Занимательные опыты по физике !!!
"Физика и астрономия в школе"
Сайт
Народного учителя России Пигалицына Льва Васильевича
Механика.
Теплота.
1. Тепловые явления
Внутренняя энергия
Сделайте около 50 интенсивных ударов молотком по ненужному железному предмету.
Проверьте на ощупь изменение температуры металла и молотка. Объясните явление.
Положите монету на кусок деревянной доски и энергично потрите ее, прижимая к
поверхности, в течение нескольких минут. На ощупь проверьте, как изменилась
температура монеты. Объясните результат.
Способы изменения внутренней энергии тела
Возьмите новый полиэтиленовый пакет, убедитесь в отсутствии в нем дырок.
Ополосните пакет внутри теплой водой так, чтобы остались капли. Герметично
привяжите его к наконечнику велосипедного насоса. Энергично накачайте воздух в
пакет, чтобы он лопнул. В воздухе появится туман. Объясните наблюдаемое явление.
Измерьте домашним термометром температуру воды, налитой в банку или бутылку.
Плотно закройте сосуд и 10–15 мин интенсивно встряхивайте его, после чего вновь
измерьте температуру. Чтобы исключить передачу тепла от рук, наденьте варежки
или заверните сосуд в полотенце. Какой способ изменения внутренней энергии вы
использовали? Поясните.
Возьмите резиновую ленту, связанную кольцом, приложите ленту ко лбу и запомните
ее температуру. Удерживая резину пальцами руки, несколько раз энергично
растяните и в растянутом виде снова прижмите ко лбу. Сделайте вывод о
температуре и причинах, вызвавших изменение.
Теплопроводность
Оберните толстый гвоздь или металлический стержень полоской бумаги в один слой.
Подержите над пламенем свечи до момента возгорания, засеките время. Объясните,
почему бумага загорелась не сразу.
Подберите ложки из разных материалов (алюминиевую, мельхиоровую, стальную,
деревянную и т.д.). Опустите их наполовину в сосуд с горячей водой. Через 1–2
мин проверьте, одинаково ли нагрелись их ручки. Проанализируйте результат.
Приготовьте в морозилке лед. Сложите его в целлофановый пакет и оберните пуховым
платком или обложите ватой. Можно дополнительно завернуть в шубу. Оставьте этот
сверток на 5–7 ч, затем проверьте сохранность льда. Объясните наблюдаемое
состояние. Предложите дома способ сохранения замороженных продуктов при
размораживании холодильника.
Используйте свои руки как термодатчики – обследуйте окружающие вас предметы.
Найдите самые холодные на ощупь, сделайте вывод об их теплопроводности. По своим
ощущениям составьте список веществ, обладающих разной теплопроводностью, от
самой хорошей до самой плохой.
Вскипятите воду в бумажной коробочке (см. рисунок). При выполнении эксперимента
соблюдайте осторожность. Проводите эксперимент только с разрешения родителей.
Приготовьте три одинаковых кусочка льда, один из них заверните в фольгу, второй
– в бумагу, третий – в вату и оставьте на блюдцах в комнате. Определите время
полного таяния. Объясните разницу.
Конвекция
Проведите исследование конвекционных потоков в одной из комнат своей квартиры. В
качестве индикаторов воздушных потоков используйте горящую свечу. Нарисуйте
схему движения потоков. Дополните исследование измерением температуры. Если
центральное отопление не работает, проведите исследования на кухне до и во время
работы газовой плиты.
Пронаблюдайте конвекцию в холодной и горячей воде, используя в качестве
красителя кристаллы марганцовки, каплю зеленки или любые другие красящие
вещества. Сравните характер и скорость конвекции и сделайте выводы.
Используя заранее приготовленный в холодильнике лед, металлическую кружку или
маленькую кастрюльку с крышкой (вместо крышки можно использовать блюдце или
тарелку), выясните, как быстрее остудить горячую воду в сосуде: ставя его на лед
или положив лед на крышку? Лучше проводить опыт с двумя одинаковыми сосудами,
если же их нет, фиксируйте остывание через одинаковые интервалы времени.
Из фольги изготовьте турбину или спираль. Строго определите центр тяжести, для
этого добейтесь равновесия заготовки на иголке. Подвесьте за центр турбину на
проволоке так, чтобы она могла вращаться. В подвешенном состоянии держите
турбину или спираль над пламенем свечи, горящей лампочкой или газовой горелкой,
соблюдая осторожность. Добейтесь вращения, объясните причины наблюдаемого
явления.
Излучение
Используя настольную лампу и комнатный термометр, измеряйте температуру под
лучами лампы в различных точках, постепенно приближаясь к ней. Время измерения
должно быть одинаковым, например, 5–10 мин. Постройте график зависимости
температуры от расстояния, сделайте вывод.
Проверьте поглощающую способность веществ. Положите термометр под лист белой
бумаги или ткани и пронаблюдайте в течение определенного времени за изменением
температуры, затем замените белый лист на черный и проделайте то же самое.
Проанализируйте результаты и объясните наблюдаемое.
Найдите дома две одинаковые белые чашки, одну снаружи покрасьте гуашью или
акварелью в черный цвет. Налейте в каждую одинаковое количество горячей воды и
проверьте, в какой из них вода остынет быстрее. При наличии термометра
результаты подтвердите измерением температуры, укажите время и примерный объем
воды.
Удельная теплоемкость
Электростатика.
Электрический ток.
Электрические фонтаны Гастона Планте
Нам удалось достать редчайшее издание - книгу Гастона Планте "Электрические
явления в атмосфере", изданную в 1891 году на русском языке, и сегодня мы готовы
предложить вам поставить некоторые опыты, описанные самим автором. Но прежде
немного вводной информации.
Проводники с током, напомним, создают вокруг себя магнитное поле, в результате
чего отталкиваются или притягиваются друг к другу. В обычных случаях, например в
комнатной электропроводке, токи и вызываемые ими силы сравнительно малы, а
поскольку сами проводники достаточно жестки, никаких изменений их формы мы не
замечаем. Лишь при авариях токи короткого замыкания достигают тысяч ампер на
квадратный миллиметр, и тогда магнитные силы завязывают проводники толщиною в
руку узлами.
Зато, пропуская по жидкости относительно небольшие токи, Г.Планте обнаружил,
что порою при этом возникают довольно неожиданные эффекты.
Вот самый простой для повторения опыт Планте. В сосуде с раствором медного
купороса (чайная ложка на литр воды) два медных электрода. При подаче на них
напряжения всего в 2 - 3 В на всем протяжении положительного электрода возникают
пузырьки кислорода. Если же к электродам подключалась батарея из 15 - 20
элементов Бунзена, развивавшая напряжение 45 - 50 В, возникала иная картина.
Кислород хлестал, в основном, на конце электрода шипящей струей, которая
расплывалась в виде хлопьев. Если в этот момент к оконечности электрода
приближали полюс намагниченного стального стержня (рис. 1), облачко водорода
приходило в быстрое вращательное движение. Его направление менялось на
противоположное при смене магнитного полюса.
Рис.1
Объяснить причину движения нетрудно. В воде под действием электрического поля,
создаваемого электродами, движутся ионы растворенной соли. Ион - заряженная
частица. При их движении в магнитном поле на ионы действует сила Лоренца,
искривляющая траекторию потока и закручивающая его в спираль Архимеда.
Бывают случаи, когда на жидкость с протекающим в ней током действует не
внешнее магнитное поле, а ее собственное. Тогда картина становится сложнее. Поле
меняет форму траектории движения ионов, а она в свою очередь меняет конфигурацию
поля.
Этим и объясняются необычные эффекты в других опытах.
Таков, например, электрический прилив (рис. 2). В сосуд с солоноватой водой
погружались проводники, соединенные с батареей из 400 пар свинцовых
аккумуляторных пластин. Если один из электродов касался стенки, то возле него
наблюдался вихрь, на 1,5 - 2 см выходящий над поверхностью воды и
сопровождающийся появлением светящихся полос. Получить источник с параметрами
батареи Планте сложно. Ориентировочный расчет на основе параметров
энерговыделения, найденных из рисунков к книге, говорит о возможности применить
для этой цели батарею конденсаторов емкостью в одну фараду при напряжении 600 -
800 В. Однако опыт, чисто внешне схожий с электрическим приливом, получается в
ванне с вазелиновым маслом. Погруженные в нее электроды следует соединить со
школьной электростатической машиной.
Рис.2
На рисунке 3 изображен опыт с дистиллированной водой. Положительный электрод
выполнялся в виде полоски фильтровальной бумаги. При напряжении около 1600 В,
прежде, чем произойдет искровой разряд, жидкость поднимается в виде конуса на 2
- 3 см. Аналогичный конус высотой в несколько миллиметров мо
жно
наблюдать, используя масло и электростатическую машину.
Рис.3
Наконец, самый красивый опыт - электрический фонтан,
вольтаическая помпа, как назвал его сам автор (рис. 4).
В слабосоленую воду опускается стеклянная трубочка со вставленным в нее
проволочным электродом, соединенным с плюсом батареи, дающей напряжение 400 В.
Минусовый провод опускается в чашу с водой. При подаче напряжения вода быстро
поднимается по каналу трубки и, вырываясь на высоту 20 - 30 см, рассыпается на
тысячи блестящих черточек и брызг пара. При более высоком напряжении фонтан
возрастает, но процесс начинает идти почти без выделения тепла.
Планте обращал особое внимание на сходство явлений, наблюдавшихся в его
опытах, с такими атмосферными явлениями, как смерчи и циклоны. Он полагал, что
вращение смерча происходит благодаря взаимодействию атмосферного электричества,
стекающего по столбу влажного воздуха (с водяными каплями), и земного
магнетизма. В подтверждение этому есть множество наблюдений, когда смерчи
сопровождаются канонадой линейных и шаровых молний. Особенно сильные
электрические явления, сопровождающиеся оранжево-красным свечением волн,
отмечаются в районе ока тайфуна - места его зарождения.
Одно время точка зрения Планте на эти грозные явления была популярна среди
ученых. Но энергия электричества в них была измерена и сопоставлена с энергией
воздушных масс. Оказалась, что доля ее ничтожна, и ее вообще перестали принимать
во внимание. Лишь в последние десятилетия на атмосферное электричество стали
смотреть иначе. Ему отводится тонкая организующая роль, примерно роль пальца,
спускающего курок грандиозных природных процессов. В Аргентине, например,
ведутся опыты по электрическому управлению погодой. Похоже, что идеи Гастона
Планте живут и побеждают. Но это тема отдельного разговора...
Рис.4.
Магнитные явления.
Световые явления.
