АЛЬТЕРНАТИВНІ ДОСЛІДНИЦЬКІ ПРОЕКТИ, ЯК ЕФЕКТИВНІ ЗАСОБИ ФОРМУВАННЯ ПРЕДМЕТНОЇ І КЛЮЧОВИХ КОМПЕТЕНТНОСТЕЙ УЧНІВ У ПРОЦЕСІ ВИВЧЕННЯ ФІЗИКИ

Відділ освіти, молоді та спорту Новоушицької селищної ради

 

 

 

 

 

 

АЛЬТЕРНАТИВНІ ДОСЛІДНИЦЬКІ ПРОЕКТИ, ЯК ЕФЕКТИВНІ

ЗАСОБИ ФОРМУВАННЯ ПРЕДМЕТНОЇ І КЛЮЧОВИХ

КОМПОТЕНТНОСТЕЙ УЧНІВ У ПРОЦЕСІ ВИВЧЕННЯ ФІЗИКИ

 

Методичний посібник

 

 

 

 

Сіваш Валерій Вікторович

вчитель фізики

Песецької загальноосвітньої школи

І-ІІ ступенів

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нова Ушиця - 2019

 

Упорядники:

 

Сіваш Валерій Вікторович – вчитель фізики, математики та інформатики Песецької ЗОШ І-ІІ ступенів.

Сіваш Раїса Іванівна – вчитель математики Песецької ЗОШ І-ІІ ступенів

 

 

 

 

 

 

Рецензенти: Облядрук Олександр Іванович, методист Новоушицького МК

 

 

 

 

Альтернативні дослідницькі проекти, як ефективні засоби формування предметної і ключових компетентностей учнів у процесі вивчення фізики – Нова Ушиця — 2019 р. – 45 с.

 

 

        У посібнику описано методику і техніку демонстраційних дослідів з фізики, які можна демонструвати в проектній діяльності. Значну увагу приділено дослідам, що ілюструють застосування фізичних явищ і процесів на практиці.        У примірнику подані окремі технічні дані для виготовлення самостійно необхідних придалів.

       Посібник складений відповідно до чинної програми з фізики та призначений вчителям для застосування у педагогічній діяльності.

ЗМІСТ

ПЕРЕДМОВА…………...……………………………………………………….….5

КОВЕКЦІЯ ПОВІТРЯ ………………………………………………………..…….7

ПРИТЯГАННЯ І ВІДШТОВХУВАННЯ НАЕЛЕКТРИЗОВАНИХ ТІЛ ………..8

ДИФІЗІЯ В РІДИНАХ …………………………………………………………...…9

ВИЯВЛЕННЯ СИЛ ЗЧЕПЛЕННЯ МІЖ АТОМАМИ І МОЛЕКУЛАМИ

ТВЕРДИХ ТІЛ ………………………………………...……………………………11

ПРЯМОЛІНІЙНИЙ РІВНОМІРНИЙ ТА НЕРІВНОМІРНИЙ РУХ ТІЛ …….…13 ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОЇ ШВИДКОСТІ КУЛІ, ЩО РУХАЄТЬСЯ ПО

ГОРИЗОНТАЛЬНІЙ ПОВЕРХНІ ………………………………………………... 15

ВЗАЄМОДІЯ ДВОХ КУЛЬ ………………………………………………………..16

ДЕМОНСТРУВАННЯ ВЗАЄМОДІЇ ТІЛ НА ПРИЛАДІ 

І. М. РУМЯНЦЕВА……………………………………………...…………………..17

ПОРІВНЯННЯ ВЕЛИЧИНИ СИЛИ ТЕРТЯ КОВЗАННЯ І КОЧЕННЯ ………...19

ДЕМОНСТРУВАННЯ ЗАКОНУ ПАСКАЛЯ ДЛЯ РІДИН ……………...…...… 20

ВИВЧЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ТИСКУ  ………………………………….…….21

УМОВИ ПЛАВАННЯ ТІЛА В РІДИНІ  ………………………………….…….…23

УМОВИ ВИНЕКНЕННЯ ВИШТОВХУВАЛЬНОЇ СИЛИ ………………….……24

ПІДНІМАННЯ ГУМОВОЇ КУЛІ В ПОВІТРІ ………………………………….….25

ПЕРЕХІД МЕХАНІЧНОЇ ЕНЕРГІЇ У ВНУТРІШНЮ І НАВПАКИ …………….26

ДЕМОНСТРУВАННЯ РІЗНОЇ ПИТОМОЇ ТЕПЛОЄМНОСТІ МЕТАЛІВ …..…28

ПОРІВНЯННЯ ПИТОМИХ ТЕПЛОЄМНОСТЕЙ ДВОХ МЕТАЛІВ ……...…... 29

ПЛАВЛЕННЯ І ТВЕРДНЕННЯ КРИСТАЛІЧНИХ ТІЛ ………………………....30

ВИЯВЛЕННЯ ЗАРЯДІВ, ЩО ВИНИКАЮТЬ ПІД ЧАС ЕЛЕКТРИЗАЦІЇ

ДОТИКОМ, ЗА ДОПОМОГОЮ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАЯТНИКІВ І

ЕЛЕКТРОСКОПІВ…………………………………………………………….……. 31

ОДНОЧАСНА ЕЛЕКТРИЗАЦІЯ ДВОХ ВЗАЄМОДІЮЧИХ ТІЛ ………….……33

ВМИКАННЯ В ЕЛЕКТРИЧНЕ КОЛО АМПЕРМЕТРА ……………………...… 34

ВВЕДЕННЯ ПОНЯТТЯ ПРО НАПРУГУ. ВИМІРЮВАННЯ НАПРУГИ ………35

ЗАЛЕЖНІСТЬ СИЛИ СТРУМУ В ЕЛЕКТРИЧНОМУ КОЛІ ВІД 

НАПРУГИ …………………………………………………………………...…..….. 36

ЗАЛЕЖНІСТЬ СПАДУ НАПРУГИ ВІД ОПОРУ ПРИ

 СТАЛІЙ СИЛІ СТРУМУ ……………………………………………….…………. 36

ПЕРЕГОРЯННЯ ПЛАВКИХ ЗАПОБІЖНИКІВ ПІД ЧАС КОРОТКОГО

ЗАМИКАННЯ ………………………………………………………………………..38

ДОСЛІД ЕРСТЕДА ………………………………………………………...…….….39

ЗРОСТАННЯ ЕНЕРГІЇ МАГНІТНОГО ПОЛЯ КОТУШКИ ІЗ СТРУМОМ,  КОЛИ В НЕЇ ВВЕДЕНО СТАЛЬНИЙ СТЕРЖЕНЬ АБО ЗБУДЖЕНО БІЛЬШИЙ

СТРУМ   ……………………………………………..……………………………..    40

БУДОВА І ДІЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТУ ………………………………………………41

ДОБУВАННЯ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ЗА ДОПОМОГОЮ

МАГНІТОЕЛЕКТРИЧНОЇ МАШИНИ. ОБОРОТНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОЇ

МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ………………………………………………42

ЛІТЕРАТУРА …………………………………………………………………..…….45

Передмова

Ефективним засобом формування предметної й ключових компетентностей учнів у процесі навчання фізики є навчальні проекти. Тому практично в кожному розділі програми запропоновано орієнтовні теми навчальних проектів і зазначено кількість навчальних годин, яка виділяється на цей вид навчальної діяльності учнів на уроці.  Учитель може доповнювати цей перелік, об’єднувати кілька проектів в один залежно від обраного плану уроку. 

В даному посібнику  наведені альтернативні дослідницькі проекти, а саме ті, які можна виконати в умовах відсутності сучасних обладнань. Тут зібрані найцікавіші та найпростіші теми проектів з фізики з усіх розділів предмету фізика, які можна використовувати для власних учнівських навчальних досліджень та поглиблення знань з предмету у загальноосвітній школі.

Дослідницькі проекти – потребують добре обміркованої структури, повністю підпорядковані логіці дослідження і мають відповідну структуру: визначення методології дослідження, тобто теми дослідження, аргументація її актуальності, предмета й об’єкта, завдань і методів дослідження, формулювання гіпотез, розв’язання проблеми і вибір шляхів її розв’язання.

Будь-які теми дослідницьких робіт з фізики можна вибрати зі списку перерахованих тем для будь-якого класу загальноосвітньої школи та розділу фізики. Надалі вчитель проводить консультації для більш точного визначення теми проекту. Це допоможе учневі сконцентруватися на найважливіших аспектах дослідження.

Метою навчального проектування є створення педагогом таких умов під час освітнього процесу, за яких результатом є індивідуальний досвід проектної діяльності учня. Учитель здійснює управління такою діяльністю і спонукає до пошукової діяльності учнів, допомагає у визначенні мети та завдань навчального проекту, орієнтовних прийомів дослідницької діяльності та пошуку інформації для розв’язання окремих навчально-пізнавальних задач. Під час виконання навчальних проектів вирішується ціла низка різнорівневих дидактичних, виховних і розвивальних завдань: розвиваються пізнавальні навички учнів, формується вміння самостійно конструювати свої знання, вміння орієнтуватися в інформаційному просторі, активно розвивається критичне мислення, сфера комунікації тощо. У проектній діяльності важливо зацікавити учнів здобуттям знань, які обов’язково знадобляться в житті. Для цього необхідно зважати на проблеми реального життя, для розв’язання яких дітям потрібно застосовувати здобуті знання. У такому випадку учні відчувають потребу в знаннях. У проектній роботі учні здобувають ключові навички: постановка проблеми, планування роботи, пошук, збирання, обробка інформації та презентація результатів роботи. Таким чином, проектне навчання сприяє розв’язанню таких педагогічних цілей: 

–   створення позитивної мотивації під час навчання; 

–   формування навичок розумової праці, розвиток умінь аналізувати, виокремлювати найважливіше, робити висновки; 

–   формування прийомів групової роботи в колективі; 

–   розвиток індивідуальних здібностей та особливостей мислення;  – удосконалення навичок писемного та усного мовлення. 

Конвекція повітря Обладнування: 

1.        Змійка або вертушка з паперу.

2.        Спиртівка.

3.        Електрична лампа.

4.        Загострена дротинка, зігнута під прямим кутом.

5.        Свічка.

6.        Шпилька.

7.        Дерев’яна паличка.

8.        Сірники.

9.        Екран.

10.   Освітлювач.

Демонструють потоки висхідних течій теплого повітря, які виникають над нагрітим тілом, а також у різних місцях кімнати внаслідок різниці температур.

Виявляють їх вертушкою та іншими пристроями.

1.                  Розміщуючи вертушку над електричною лампою або над спиртівкою, спостерігають її обертання  

Те саме можна спостерігати, якщо спочатку піднести вертушку до гасової або електричної лампи, а потім — до холодного вікна — напрям обертання вертушки змінюється на протилежний.

2.                  З теплої кімнати в холодну відчиняють трохи двері і підносять

до них запалену свічку. Спостерігають за відхиленням її полум’я на різних висотах.

 

Притягання і відштовхування наелектризованих тіл

О б л а д н а н н я . 

1.   Електричні маятники — 2 шт. 

2.   Скляна і ебонітова палички. 

3.   Кусок тканини, суха газета, шкіра, хутро тощо. 

4.   Ізоляційний штатив. 

5.   Ящик для підсушування приладів. 

6.   Екран. 

7.   Прилади для підсвічування.

1.                  На     ізоляційному штативі закріплюють електричний маятник    і встановлюють його проти освітленого екрана. Одну з паличок натирають шовковою тканиною, папером або іншим матеріалом і підносять до гільзи. Наелектризована гільза відштовхується. Повторюють дослід з другою паличкою. З досліду роблять висновок: в обох випадках явища однакові.

2.                  Поряд підвішують два електричних маятники (гільзи) і наелектризовують їх однією і тією самою паличкою. Констатують взаємне відштовхування наелектризованих тіл.

3.                  Один з маятників наелектризовують зарядом від ебонітової палички, а другий — від скляної. Тіла (гільзи), наелектризовані різнойменними зарядами, притягаються.

Дифузія в рідинах

О б л а д н а н н я . 

1.   Скляні циліндри місткістю 300—500 см3— 3 шт.

2.   Спеціальна скляна трубка з лійкою або піпетка Мора. 

3.   Скляні трубки—4. шт. 

4.   Колба або склянка місткістю 0,25—0,5 л. 

5.   Насичені водні розчини мідного купоросу, перманганату калію і хромпіку. 

6.   Кристалики перманганату калію. 

7.   Вода дистильована,  8. Кусочки свинцю або заліза. 

9.        Клаптики тонкого паперу. 

10.   Екран білий. 

11.   Прилад для освітлення. 12. Склянки.

13.   Штатив. 

14.   Кухонна сіль. 

15.   Тіло, що плаває у водному розчині кухонної солі. 

16.   В-подібна скляна трубка. 

17.   Спирт забарвлений.

1.                  В-подібну трубку закріплюють на .фоні білого екрана і наповнюють водою. В одне коліно зверху наливають трохи забарвленого спирту або спиртового розчину зеленого брильянтину (зеленки). Відмічають межу розділу. Через кілька хвилин забарвлений спирт проникне у верхні шари води, хоч його густина менша за густину води.

2.                  У скляний циліндр з, водою, діаметр якого 3—4 см, висота 20—25 см, за допомогою скляної трубки з лійкою наливають на  1/3 – 1/4 висоти концентрованого водного розчину мідного купоросу. Між водою і цим розчином мідного купоросу утворюється різка межа, яку показують на фоні освітленого екрана. Потім цей циліндр Ставлять на поличці біля дошки і протягом місяця спостерігають за перебігом дифузії. Ефективність досліду збільшується, якщо приготувати чотири або й більше таких циліндрів з розчином: перший за 10' днів до проведення досліду, другий — напередодні його, третій — за годину до демонстрування і четвертий — під час демонстрування. Всі чотири циліндри ставлять поряд, освітлюють ззаду або спереду і спостерігають за переміщенням межі забарвленої рідини протягом години, тижня, місяця.

Цей дослід часто проводять так. Щоб запобігти перемішуванню рідин, на розчин мідного купоросу чи іншої забарвленої речовини, яка розчиняється у воді, кладуть кружок з корка або пінопласту і на нього ллють воду за допомогою скляної трубки або піпетки. Коли шар чистої води стає товстим, продовжують лити воду з посудини тонким струменем.

3.                  Скляні трубки наполовину наповнюють насиченим водним розчином мідного купоросу,- перманганату калію і хромпіку, а потім водою і встановлюють для спостереження за переміщенням межі поділу рідин. Відкриті кінці трубок запаюють або закривають пробками. Дослід спостерігають протягом кількох місяців. .

4.                  Кілька кристалів перманганату калію разом з кусочком свинцю або заліза загортають в тоненький цигарковий папір і кидають у циліндр з водою. Через кілька хвилин вода на дні циліндра забарвлюється. Межа забарвленої рідини за одну годину переміщується на 1—2 см від дна і стає помітною для аудиторії. Перевага цього досліду полягає в порівняно великій швидкості протікання явища і в простоті його проведення.

5.                  Спрощений дослід з дифузії рідин проводять так. Скляну Трубку діаметром 8—14 мм, довжиною 25—50 см опускають у склянку з водою на глибину 5 см. Верхній отвір трубки закривають пальцем і занурюють в другу склянку або циліндр із забарвленим розчином на глибину 12—16 см. Потім трубку виймають з розчину, щільно закривають знизу пробкою, закріплюють в штадиві і кілька днів спостерігають за переміщенням межі забарвленого розчину.

6.                  На дно прозорої посудини насипають солі (наприклад, хлорид натрію або тіосульфат натрію). Обережно наповнюють  ПОСУДИНУ водою і опускають добре помітне тіло (наприклад, картоплину з вставленими в неї сірниками), яке плаває на певній висоті. Незабаром тіло почне підніматися вгору. Це свідчить про дифузію розчиненої в рідині солі.

  

 

Виявлення сил зчеплення між атомами і молекулами твердих тіл.

 

О б л а д н а н н я . 

1.        Два свинцевих циліндри. 

2.        Два залізних циліндри з вирізами. 

3.        Плоскопаралельні плитки Йогансона. 

4.        Скляні пластинки з товстого дзеркального скла — 2 шт. 

5.        Металеві й скляні шліфовані пластинки — 4 шт. 

6.        Набір тягарців з гачками. 

7.        Деко з піском.

8.        Ніж.

9.        Лещата. 

10.   Терези технічні з важками. 

11.   Динамометр Бакушинського або демонстраційний. 

12.   Нитки. 

13.   Пінцет. 

14.   Штатив. 

15.   Пасатижі.

16.   Пристрій для зачищення торців свинцевих циліндрів, що його випускає Головучтехпром. 

1.                  Спочатку притискують свинцеві циліндри один до .одного.

Вони не утримують один одного. Потім затискують їх у ручні або настільні лещата і зачищають гострим ножем1 або спеціальним стругом, який додається до набору свинцевих циліндрів, щоб поверхня свинцю була гладенькою, рівною, без виступів і заглибин, блискучою, не окисленою. Беруть циліндри в обидві руки, наближають основами і, трохи повертаючи,

притискують один до одного. Обережно підвішують циліндри до штатива. Під ними розміщують деко з піском. До звислого гачка і підвішують тягарці, поки не настане розрив. При старанній підготовці поверхонь зчеплені циліндри витримують навантаження до 60 н. Недоліки приладу: дуже швидко мнуться торцеві поверхні.  

2.                  Замість свинцевих циліндрів виточують залізні діаметром 1 см і роблять вирізи, як показано на мал. На поздовжній площині вирізів обох циліндрів напаюють однаковий шар свинцю товщиною близько 1 мм. Напайка свинцю на площинах довго зберігається. Поновлювати її легко. 

Циліндри розміщують вертикально, складають по вирізах, поверхня один відносно одного, легенько притирають і стискують  пасатижами напаяні площини. Це збільшує площу дотику. 

Дослід проводять так, як і попередній (п. 1). Циліндри витримують розривне зусилля 9 ,8 -104 н/м2 і більше.

3.                  Плитки Йогансона миють бензином, витирають замшею або чистять ганчіркою і притискують одну до одної. Вони утримують одна одну не тільки у вертикальному положенні, а й у горизонтальному.

Якщо максимальне відхилення від гладенької поверхні не перевищує 9,8*10*4 н/м*2, то за силою зчеплення плиток можна мати уявлення про величину міжатомних сил. Плитки Йогансона зберігають в ящиках. їх не можна брати руками за поліровану поверхню.

4.                  Дві скляні (або металеві) пластинки з пристроями для підвішування і закріплення, складені полірованими поверхнями і розміщені горизонтально, утримують одна одну і невеликий тягар. 

Якщо пластинки не мають пристроїв для закріплення, дослід проводять так. Стискують дві пластинки з товстого дзеркального скла, щільно насуваючи одну на одну. Потім, поклавши їх на долоню лівої руки, кінцями пальців правої руки беруть верхню пластинку за пруг і піднімають угору. Нижня пластинка Не відпадає. її утримують сили міжмолекулярного зчеплення. 

Нагадують учням, що лише в небагатьох місцях пластинки наблизилися одна до одної на відстань міжмолекулярних взаємодій.  

 

Прямолінійний рівномірний та нерівномірний рух тіла

О б л а д н а н н я . 

1.       Установка для демонстрування прямолінійного г рівномірного руху. 

2.       Метроном або демонстраційний секундомір. 

3.       Метр демонстраційний. 

4.       Електропрогравач або патефон. 

5.       Широка гладенька дошка довжиною 1,2— 1,7л.

6.       Котушки від ниток. 

7.       Крапельниця.

8.       Смужка білого паперу. 

9.       Склянка із забарвленою рідиною. 

10.   Вузенька дошка довжиною 1,2—1,7 м.

11.   Штативи — 2 шт. 

12.   Візок саморуйший.

 

 

 

 

1.                  З дерева та інших матеріалів виготовляють установку* будова якої зрозуміла з мал. 23. На дерев’яній платформі (130X65X2,5 см) закріплюють на двох стояках триступінчастий вал. До цієї ж платформи прикріплюють горизонтально три дошки довжиною по 100 см, але різної товщини. На кожну з дощок кладуть легенький брусок із стрілкою-покажчиком, який ниткою з’єднують з валом., Вал приводять у дію за допомогою пасової або іншої передачі від електродвигуна (електропрогравача або патефона), що розвиває невелику кількість обертів.

Досліди проводять так. Приводять у дію секундомір (або краще метроном) і демонструють рух кожного бруска окремо. Звертають увагу учнів на те, що бруски рухаються прямолінійно і рівномірно. За однакові проміжки часу (за однакову кількість ударів метронома) кожний з них проходить однакові (для даного тіла) відрізки шляху. Потім з’єднують з валом усі три тіла, демонструють їх одночасний рух. За однакові проміжки часу кожне тіло проходить різні відстані. Визначають швидкість кожного бруска. Учні роблять висновки: 1) рух брусків прямолінійний і рівномірний; 2 ) рухи брусків відрізняються один від одного швидкістю, бо за однакові проміжки часу вони проходять різні відрізки шляху. 

2.                  Дерев’яну дошку (платформу) трохи піднімають над поверхнею стола, закріплюють у горизонтальному положенні. На дошку ставлять візок, а на нього — крапельницю. Збоку платформі, під отвором крапельниці, розміщують похило дошку із закріпленою смужкою паперу. Візок приводять у рух нитку ,яка намотується на шків, насаджений на вал електродвигуна або вісь електропрогравача чи патефона. Шківом може бути котушка з-під ниток. Швидкість витікання крапель регулюють метрономом. Порівнюють відстань між двома сусідніми краплинами. Вимірюють відстань, пройдену візком за ввесь час руху. Визначають швидкість рівномірного прямолінійного руху .

3.                  Візок саморушний з мікроелектродвигуном настроюють ШВИДКІСТЬ 10 см/сек і розміщують уздовж переднього краю

демонстраційного стола. Поряд ставлять метроном з частотою 60 ударів за хвилину. 

Приводять у дію одночасно метроном і мікроелектродвигун візка. При кожному ударі метронома відмічають відстань, яку пройшов візок.

  Повторюють дослід, змінивши кількість ударів метронома. Кожного разу швидкість дорівнюватиме приблизно 10   см/сек. Отже, візок рухається прямолінійно і рівномірно. 

4.                  Повторюють досліди (п. 1—3). Обертають вал (п. 1) з різною кутовою швидкістю. Піднімають один кінець платформи (п. 2, 3). Спостерігають нерівномірний рух візка. Відстані, які пройшов візок за рівні проміжки часу, будуть різними. Це й характеризує нерівномірний рух. Обчислюють середню швидкість руху візка.

 

Визначення середньої швидкості кулі, що рухається по горизонтальній поверхні

О б л а д н а н н я . 

1.       Дерев’яна або металева куля. 

2.       Гладенька дошка довжиною 40—50 см, з одного кінця спиляна на клин. 

3.       Дерев’яний клин.

4.       Дві маркіровані колодки. 

5.       Метр демонстраційний.

6.       Метроном або секундомір демонстраційний. 

7.       Кусок фанери. 

8.       Жолоб Галілея. 

9.       Жолоб криволінійний. 

10.   Рулетка на 2 м. 

11.   Стрілки-Покажчики або стояки.

1.                  Один кінець гладенької дошки (незагострений) ставлять на дерев’яний  клин, а другий — на рівний стіл. У нижній частині цієї похилої площини і в кінці стола розміщують маркіровані колодки.

 

 

На похилій площині якнайвище затримують кулю маленькою дощечкою. Приймають дощечку. Куля скочується. За певний час, який відмічають секундоміром чи метрономом, вона проходить по горизонтальній площині шлях А В— з. (Бажано заздалегідь дібрати такі відрізки шляху, які відповідали б цілому числу секунд). Повторюють дослід кілька разів. Поділивши шлях на час руху, дістають середню швидкість змінного руху кулі на ділянці АВ в см/сек, м/сек, км/год.

2.                  Жолоб Галілея, довжина якого 1,7—2,2 м, розміщують горизонтально. Біля нього на відстані 15—20 см ставлять кілька стрілок-покажчиків або стояків. Пускають кулю до жолобу і одночасно приводять у дію секундомір. Дають учням завдання простежити, скільки стрілок-покажчиків пройде куля за певний час (звичайно, заздалегідь треба дібрати відповідну швидкість кулі). Обчислюють середню швидкість кулі. Повторюють дослід при різних кутах нахилу жолоба.

Обчислюють середню швидкість кулі при нерівномірному русі.

3.                  Повторюють дослід (п..2), використовуючи криволінійний жолоб. Його легко виготовити, закріпивши дві дротини на відстані, трохи меншій за діаметр кулі. Висота вертикальної підставки 28—35 см. Висоту горба добирають такою, щоб куля, опущена з вершини жолоба, мала на вершині горба швидкість, близьку до нуля. Вимірюють рулеткою пройдений шлях. Знаючи час руху, обчислюють середню швидкість руху.

 

Взаємодія двох куль

О б л а д н а н н я . 

1.   Гумові м’ячі — 2 шт. 

2.   Важка куля з пластмаси, дерева або металу. 

3.   Тасьма широка.

4.   Нитки.

5.   Сірники. 

Вводячи поняття про масу, спочатку проводять досліди, в яких помітна

«безпосередня» дія одного тіла на інше (без допомоги пружин, магнітів тощо).

Заздалегідь просвердлюють отвір у великій порожнистій пластмасовій кулі, наповнюють її піском і замазують отвір. Можна виготовити кулю з дерева або з металу.

 

Два гумових м’ячі міцно стягують широкою тасьмою. її кінці зв’язують ниткою. Перепалюють нитку. М’ячі розлітаються і за певний проміжок часу долають однакові відстані. Повторюють дослід із зв’язаними

м’ячем і важкою пластмасовою кулею. Помічають, що за той самий час гумовий м’яч проходить більшу відстань, ніж куля. Це означає, що куля рухалася з меншою швидкістю, ніж м’яч. Зміна її швидкості менша за зміну швидкості м’яча. Отже, куля має більшу масу, ніж м’яч.

 

Демонстрування взаємодії тіл на приладі І. М. Румянцева

О б л а д н а н н я . 

1.   Прилад для демонстрування законів Ньютона (прилад І. М. Румянцева). 

2.   Штатив універсальний. 

3.   Метр демонстраційний.

4.   Рівень.

Установка для досліду  складається з таких основних частин: тонкого стального дроту 2, надягнутого між двома металевими стояками 7 , які закріплені на довгому стержні від універсального штатива; трьох легких пустотілих куль 3 однакової маси і ударника 4. Кулі мають приливки з протилежних боків, в яких є отвори для дроту. Приливки дають можливість з’єднувати кулі, тобто змінювати масу взаємодіючих тіл. Ударник має гумовий присос, а з Протилежного боку — гвинт з диском. Коли пружина стискується, гумовий присос «прилипає» до диска і тримає його кілька секунд. Після цього відбувається автоматичний спуск пружини. 

Спочатку надівають ударник і кулю. На горизонтально розміщеному  дроті стискують пружину. Біля неї розміщують кулю.

Незабаром присос відпускає диск, тіла з певними швидкостями рухаються в протилежні боки і вдаряються об упори. Щоб тіла ударилися одночасно, заздалегідь добирають початкове положення ударника і кулі на дротині. Помічають, що пройдені відстані приблизно пропорційні змінам швидкостей тіл. Знаходять відношення змін швидкостей. Повторюють дослід, змінюючи силу стиску пружини. Помічають, що зміна швидкості кожного тіла буде іншою, а відношення швидкостей— попереднім.

 

З’єднують дві кулі. Відношення зміни швидкостей збільшується майже в два рази, але при повторенні досліду кожного разу лишається сталим.

Отже, стале відношення швидкостей виражає своєрідну властивість взаємодіючих тіл. Фізичну величину, яка характеризує цю властивість, називають масою. При одиничному значенні маси одного тіла, знаючи відношення зміни швидкостей тіл, можна визначити масу другого тіла.

Порівняння величини сили тертя ковзання і кочення

О б л а д н а н н я . 

1.   Візок. 

2.   Динамометр демонстраційний або від приладу Румянцева. 

3.   Трибометр. 

4.   Важок. 

5.   Блок на стержні. 

6- Штатив.

7. Нитки. 

1.                  До платформи візка прив’язують нитку. На дошку трибометра кладуть візок, перекинутий Догори колесами, а на нього— важок. Зачіплюють за нитку динамометром. Переміщують динамометр так, щоб візок рухався рівномірно по дошці. Динамометр показує величину сили Тяги, яка зрівноважує силу тертя ковзання, але протилежна їй за напрямом.

Ставлять візок колесами на дошку трибометра, кладуть той самий важок! Переміщують динамометр так, щоб візок рухався рівномірно. Визначають величину сили тертя кочення. Помічають, Що вона менша від величини сили тертя ковзання.

2.                  У верхній частині стояка штатива закріплюють блок. У жолобок блока кладуть нитку. До її звислих кінців прив’язують важок і динамометр. Закріплюють коліщатко блока, щоб воно не оберталось, або тримають його рукою. Переміщують рівномірно важок угору, тягнучи динамометр униз. Визначають величину сили тертя ковзання нитки по жолобку блока. Вона дорівнює різниці між показами динамометра і вагою важка.

Повторюють дослід. Коліщатко блока й цьому разі обертається навколо своєї осі. Визначають величину сили тертя кочення. Вона менша від сили тертя ковзання.

3.                  Визначають величину сили тертя кочення (п. 1). Колесо візка прив’язують до його платформи. Рухають візок рівномірно. Визначають силу тертя ковзання. Вона набагато збільшилася. Нагадують учням, про практичне використання спостережуваного на досліді явища гальмування і про потребу заміни тертя кочення тертям ковзання і навпаки.

 

Демонстрування закону Паскаля для рідин

О б л а д н а н н я . 

1.   Саморобний прилад для демонстрування закону Паскаля. 

2.   Вода забарвлена. 

3.   Кювета. 

4.   Освітлювач.

У кришці банки просвердлюють чотири отвори.          За      допомогою спеціального        ключа обкочують її краї. У банку наливають на 2/3 її висоти води. Отвори       закривають          гумовими пробками з вставленими в них скляними трубками.

Нагнітають повітря в банку гумовою грушею. Рідина в усіх трубках піднімається на однакову висоту. Це свідчить про рівномірне передавання тиску рідиною в усіх напрямах. 

 

Передавання тиску рідиною

О б л а д н а н н я . 

1.   Камера до футбольного м’яча. 

2.   Відкриті ящики, які входять один в одного.

3.   Зігнута скляна трубка довжиною 1—1,2 м.  

4.   Штатив. 

5.   Метр демонстраційний. 

6.   Вода забарвлена. 

7.   Лійка.

8.   Деко. 

Складають установку, показану на мал.

Видаляють з камери до футбольного м’яча повітря. До гумової трубки камери міцно приєднують скляну трубку (манометр). Камеру наповнюють водою, вміщують в ящик, накривають верхнім

ящиком—кришкою, закріплюють вертикально манометр. Натискують на кришку рукою. Рівень води лише трохи піднімається. На кришку кладуть тягар 196,2 н. Вода в манометрі піднімається приблизно на 20 см. Стовпчик води зрівноважує силу тиску, створену тягарем. Поступово збільшують тягар. Пропонують найлегшому учневі обережно стати на кришку. В останньому випадку стовпчик рідини підніметься на 40—50 см.  

На основі експерименту проводять один з розрахунків. Так, коли тягар

196,2 н має площу дотику 10ХЮ см2= 100 см2, то створений тиск дорівнюватиме 1962 н/м2. Це відповідає підняттю стовпчика води на 20 см. Камеру до м’яча можна замінити велосипедною або гумовим кругом. У цьому разі тягарі кладуть на дерев’яну дошку.

 

Виявлення атмосферного тиску

О б л а д н а н н я . 

1.        Пляшка. 

2.        Прозора посудина з водою місткістю "2—3 л.  

3.        Склянка з водою. 

4.        Циліндр скляний. 

5.        Аркуш паперу.

6.        Тягарі вагою 50—100 н.  

7.        Банка жерстяна (бідончик) з отворами в дні. 

8.        Деко велике. 

9.        Магдебурзькі півкулі. 

10.   Циліндр Геріке. 

11.   Штатив з механіки.

12.   Вантуз. 

1.                  Пляшку повністю наповнюють водою, закривають пальцем, перевертають шийкою вниз і занурюють частково в посудину з водою. Вода з пляшки не виливається внаслідок дії атмосферного тиску на вільну поверхню рідини. 

2.                  Склянку або циліндр наповнюють водою, накривають аркушем цупкого паперу, перевертають догори дном. Вода не виливається. Якщо папір добре прилягає до країв склянки або циліндра, то він триматиметься і тоді, коли посудину нахилити..

3.                  Жерстяну банку або бідончик з багатьма отворами в дні, зробленими шилом, занурюють у воду і наповнюють водою. Долонею або пробкою

закривають верхній отвір. Піднімають бідончик угору. Вода через отвори і в дні не виливається, бо на неї діє атмосферний тиск. Відкривають пробку, вода під дією сили тяжіння струменями витікає з посудини.

4.                  Магдебурзькі півкулі добре змащують маслом і щільно прикладають одну до одної. Відкривають кран і сполучають простір

між півкулями з розріджувальним насосом. Усередині півкулі, розріджують повітря. Закривають кран, знімають гумову трубку . Пропонують двом учням роз’єднати півкулі. Вони прикладають значні зусилля, але роз’єднати півкулі їм не вдається. Відкривають кран. Півкулі легко роз’єднуються. 

               Повторюють    дослід.    Півкулі    прикріплюють    до    міцного     штатива.

Викачують повітря. Намагаються роз’єднати їх, підвішуючи великі тягарі.

5.                  Аналогічно виконують дослід з циліндром Геріке

6.                  Змочують вінця вантуза, прикладають до гладенького листа лінолеуму або до дошки і притискують. Дно вантуза прогинається, частина повітря з нього виходить назовні. Відпускають дно. Гума намагається повернутися у недеформований стан, вантуз збільшує свій об’єм. Атмосферний тиск надійно притискує його до дошки. Так діють гумові й інші присоси.

Умови плавання тіла в рідині

О б л а д н а н н я . 

1.   Картезіанський водолаз. 

2.   Циліндр або мензурка з водою. 

3.   Тонка гумова плівка (наприклад, кусок камери  футбольного м’яча). 

4.   Освітлювач.

Заздалегідь виготовляють поплавок для картезіанського водолаза.

Для цього отвір невеликої пробірки (довжиною 5—6 см, товщиною 1—1,5 см) закривають пробкою, через яку. Пропускають вузьку скляну трубочку; кінець її мав виступати всередину пробірки на 2—3 мм. У пробірку кладуть кілька свинцевих дробинок і наливають стільки води, щоб вона покривала кінчик скляної трубки, коли пробірку перевернути, і лише трохи виступала над поверхнею дробинок, коли поплавок плаває.

Можна виготовити поплавок без дробинок. Тоді в пробірку наливають більше води (приблизно на ‘/з її об’єму).

Рівень води в поплавку відмічають гумовим кільцем.

У скляний циліндр наливають перевареної води стільки, щоб її рівень не доходив до краю на 4—5 см. У циліндр вміщують поплавок і міцно затягують отвір посудини гумовою плівкою. Натискують на плівку пальцем. Тиск через повітря, передається рідині. Вона стискується і передає тиск повітрю, що є в поплавку. Повітря стискується, зменшується його об’єм. Вода заходить усередину поплавка, вага, його збільшується. Поплавок рухається до дна.

Тиск на плівку зменшують. Стиснуте всередині поплавка повітря витискує частину води, він стає легшим і рухається вгору.

Повторюють дослід, наповнюючи циліндр водою. Тиск на газ у пробірці передається тільки рідиною. .

Таким чином, дослід добре ілюструє умови зринання, занурення і плавання тіл.

Умови виникнення виштовхувальної сили

О б л а д н а н н я . 

1.   Акваріум. 

2.   Скляна пластинка 9 X 1 2 або 13 X-X 18-сл). 

3.   Брусок з парафіну або дерева ( 8 X 6 X 2 см).  

Заздалегідь виливають з парафіну або виготовляють з дерева брусок. Одну з більших бічних граней роблять гладенькою. Опускають в акваріум з водою скляну пластинку. Вона тоне. Опускають парафін. Він плаває. Потім до скляної горизонтально розміщеної пластинки, що лежить на дні, притискують брусок з парафіну гладенькою поверхнею. Тепер парафін не зринає, оскільки вода на нього не тисне знизу вгору. Повторюють дослід з дерев’яним бруском, одна з бічних поверхонь якого покрита тонким шаром парафіну. Спостерігають ті самі закономірності.

 

Піднімання затонулого «судна»

О б л а д н а н н я . 

1.   Моделі суден і понтонів. 

2.   Акваріум з водою або інша посудина. 

3.   Насос Комовського або Шинца. 

4.   Гумове відерце або камера від м’яча. 

5.   Скляні й гумові трубки. 

6.   Трійник. 

7.   Гиря вагою 19,6 к.

8.   Нитки.

1.                  До гумового відерця або камери від м’яча («понтонів») прив’язують гирю вагою 19,6 н («судно»). Відерце («камеру»)  сполучають з ручним насосом і опускають на дно посудини з водою. Нагнітають повітря у відерце.

«Судно»зринає на поверхню води внаслідок збільшення виштовхувальної сили.

2.                  Затонуле «судно» (кусок металу певної форми), яке лежить на дні «моря»

(наприклад, в акваріумі з водою), треба підняти на поверхню води за допомогою «понтонів» і (коробок 9 жерсті, що мають отвори). Перед дослідом «понтони»  прикріплюють до, корпусу «судна» З опускають усе це в акваріум 1, наповнюють його водою. Під час досвіду через трійник сполучають «понтони» з насосом і нагнітають повітря. Воно витискує з «понтонів» воду. Коли вага «понтона» і «судна» стає меншою від ваги витісненої ними води, «судно» зринає на поверхню.

 

3.                  Маленьку модель судна виготовляють з металу, а «понтони» (2 шт.) — з кусочків товстої стальної трубки, закритих з кінців пробками, в які вставлені тонкі трубки). «Понтони» прикріплюють до «судна» і наповнюють водою. Один кінець кожної з трубок сполучають трійником і гумовими трубками з насосом, а другий закривають. Опускають «судно» з «понтонами» на дно «моря» Досить кількох обертів насоса, щоб «судно» піднялося на поверхню води. 

 

 

Піднімання гумової кулі в повітрі

О б л а д н а н н я . 

1.   Апарат Кіппа або інший прилад для добування водню. 

2.   Куля з тонкої гуми або прогумованої тканини, поверхня якої вкрита лаком.

3.   Смужки тонкого картону. 

4.   Тоненькі нитки. 

5.   Ножиці.

6.   Світильний газ. 

7.   Скляні і гумові трубки.

Гумову кулю наповнюють воднем або світильним газом. Вона вільно плаває в повітрі на певній висоті. До кулі прив’язують на довгій нитці смужку тонкого картону. Куля піднімається на певну висоту. Відрізують невеликий кусок картону (кулю за нитку підтягують до себе для зменшення ваги). Куля піднімається ще вище. Прикріплюють до кулі тягарці вагою 1 • 10-2 н. Таким чином можна визначити величину підіймальної сили кулі.

Дослід ілюструє принцип дії аеростата.

 

Перехід механічної енергії у внутрішню і навпаки

О б л а д н а н н я . 

1.        Трубка Тіндаля. 

2.        Струбцинка. 

3.        Відцентрова машина.

4.        Ручний дерев’яний затискач. 

5.        Пробірка з водою, підвішена до рами або штатива і закрита легенькою пробкою, або металева трубка,

6.        Спиртівка. 

7.        Мотузок. 

8.        Спирт або сірчаний ефір. 

9.        Сірники. 

10.   Манометр водяний. 

11.   Пробірка. 

12.   Гумова пробка з отвором. 

13.   Гумова і скляна трубки. 

14.   Установка для демонстрування нагрівання трубки при терті. 

1.                  Наливають на дно трубки Тіндаля 1—2 см3 ефіру або спирту і щільно закривають отвір пробкою. Нижній кінець трубки струбцинкою прикріплюють до стола або затискують у лещатах. Швидкими рухами труть мотузок об стінку трубки. Коли трубка нагріється і рідина, що є в ній, частково перетвориться в пару, пробка з трубки вилітає.

2.                  У металеву трубку наливають трохи сірчаного ефіру, з вкривають її пробкою і, затиснувши двома дерев’яними колодками, з’єднаними між собою шарнірно, обертають за допомогою відцентрової машини. Незабаром пробка вилітає під тиском нагрітих парів ефіру і повітря.

3.                  Для демонстрування дослідів з парою рідини у пробірку

і трубку наливають кілька кубічних сантиметрів води і закривають їх пробками. Нагрівають воду. Тиск пари і повітря в пробірці і трубці зростає. Запас її внутрішньої енергії збільшується. Пробки з пробірки і трубки вилітають.

4.                  Складають установку, показану на мал. 8 6 . Обмотують пробірку мотузком і швидко його переміщують, змінюючи напрями. Пробірка і повітря в ній нагріваються. Рівні рідини в манометрі змінюються, бо зростає тиск повітря в пробірці. Проводять дослід з нагріванням трубки і рідини при терті, використовуючи установку.

 

Демонстрування різної питомої теплоємності металів

 

О б л а д н а н н я . 

1.   Прилад Тіндаля. 

2.   Електроплитка або інший нагрівник.

3.   Кип’ятильник або паронагрівник. 

4.   Таблиця питомих теплоємностей.

Прилад Д. Тіндаля призначений для порівняння теплоємності різних металевих тіл однакової маси (свинцю, л а туні, сталі й алюмінію).

Перед демонструванням розтоплюють парафінову пластину і переливають парафін у жерстяну кювету 1. Коли він затвердіє, пластину встановлюють у спеціальних пазах стояка 2 приладу і підставляють під неї кювету. Обойму 3 перевертають циліндриками догори, стежачи за тим, щоб шайби на стержнях зайшли в отвори скидної планки і розмістилися між планкою й обоймою. 

 

Закріплюють стержні в цьому положенні і занурюють циліндрики в жерстяну ванну 4 з киплячою водою. Потім обойму з нагрітими циліндриками швидко вставляють у прилад, зсуваючи планку. Циліндрики одночасно падають на ребро парафінової пластинки і розплавляють парафін, віддаючи частину запасу своєї внутрішньої енергії. Оскільки маса, переріз, початкова і кінцева температури циліндриків однакові, то різна глибина занурення їх у парафін свідчить про те, що вони віддають парафіну неоднакову кількість енергії. Це означає, що ці тіла мають різні теплоємність і питому теплоємність. 

Показують учням таблицю питомих теплоємностей твердих тіл і роблять висновок, що на більшу глибину занурюються тіла з більшою питомою теплоємністю (питома теплоємність в дж/кг-град алюмінію — 896, сталі — 460, латуні — 386, свинцю — 126).

 

Порівняння питомих теплоємностей двох рідин

(методом нагрівання калориметра з рідиною)

О б л а д н а н н я . 

1.   Дві однакові посудини. 

2.   Штатив. 

3.   Стакан хімічний або калориметр місткістю 500 см3.  

4.   Спиртівка. 

5.   Термопара з гальванометром або термометр. 

6.   Терези технічні з важками. 

7.   Вода і гас по 200 г. 

8.   Секундомір демонстраційний. 

9.   Водяна або пісочна баня.

В одну посудину (можна взяти внутрішні посудини від двох однакових калориметрів) наливають 20 0 ’ г води, у другу —200 г гасу і, визначивши початкову температуру рідин, нагрівають їх у водяній бані або на спиртівці протягом 1,5 хв. Перемішують кожну рідину і визначають кінцеву температуру. За той самий час нагрівання температура гасу підвищилася більше, ніж води. Очевидно, питома теплоємність води більша, ніж гасу |д л я води вона при 20°С становить 4190 дж/кг-град, а для гасу — 2140 дж/кг-град) .

Проводячи дослід з гасом, слід додержувати таких правил безпеки: не нагрівати гас до кипіння, не розбризкувати під час перемішування, стежити за тим, щоб полум’я нагрівало тільки дно посудини.

 

Плавлення і тверднення кристалічних тіл

О б л а д н а н н я . 

1.        Тонкостінні пробірки з нафталіном і гіпосульфітом — 2 шт. 

2.        Плоска проекційна кювета для нагрівання води. 

3.        Гаряча і холодна вода. 

4.        Спиртівка. 

5.        Сірники. 

6.        Термопара з мілівольтметром або проекційний термометр. 

7.        Штатив. 

8.        Проекційний ліхтар. 

9.        Секундомір демонстраційний.

10.   Освітлювач шкали мілівольтметра.

1. Розміщують кювету з пробіркою, в якій заздалегідь розплавлено нафталін, перед конденсором проекційного ліхтаря. Всередину посудини з рідиною, об’єм якої 2,5—3 см3, опускають кінчик термопари і нерухомо закріплюють її. Охолоджують нафталін до кімнатної температури. На екрані весь простір пробірки, зайнятий нафталіном, буде темним.

Наливають у кювету гарячої води і нагрівають (знизу) на малому полум’ї спиртівки. Записують температуру через кожні 15—20 сек, а потім будують графік плавлення і кристалізації. При температурі 80°С стрілка мілівольтметра на деякий час зупиняється. Температура підвищується лише тоді, коли весь нафталін стає рідким. На екрані помітне просвітлення парафіну.

Забирають спиртівку. Замінюють гарячу воду холодною. Спостерігають зворотний процес. Помічають, що при температурі 50—60°С нафталін ще перебуває в рідкому стані. Таку рідину називають переохолодженою. Кидають у пробірку маленький кусочок нафталіну. Рідкий нафталін починає

кристалізуватися. Його температура підвищується до 80°С, бо виділяється теплота кристалізації. Потім твердий нафталін знову охолоджується.

Пробірку з нафталіном використовують багато разів.

2. Подібний дослід проводять з гіпосульфітом. Проектують на екран пробірку з твердим гіпосульфітом і вплавленою в нього термопарою. Нагрівають гіпосульфіт зовні гарячою (60— 75°С) водою. Визначають його температуру плавлення (48,2°С). Коли весь гіпосульфіт розплавиться і температура підвищиться до 60—65°С, гарячу воду замінюють холодною. Спостерігають зниження температури до 20—25°С. Кидають у пробірку 2—3 маленьких кристалики гіпосульфіту. Рідина швидко кристалізується. її температура підвищується до 48,2°С. На екрані збільшується темна пляма. Коли весь гіпосульфіт стане твердим, вона стає максимальною. 

Оскільки під час проведення цих дослідів  приміщення затемнюють, то шкалу секундоміра і мілівольтметра освітлюють окремо.

 

Виявлення зарядів, що виникають під час електризації дотиком, за допомогою електричних маятників і електроскопів

О б л а д н а н н я . 

1.        Електричні маятники — 2 шт. 

2.        Скляні, плексигласові, ебонітові та інші палички або пластинки для електризації. 

3.        Матеріали для натирання паличок (клаптик тканини, суха газета, шкіра, хутро тощо).

4.        Електроскопи різних типів (у тому числі й електрометр) — 4 шт. 

5.        Кусок сухого дерева. 

6.        Дрібні клаптики сухого паперу. 

7.        Кусок гумової трубки.

8.        Столик на ізоляційних ніжках. 

9.        Ящик для підсушування приладів.

10.   Джерело електричної енергії для живлення ламп чи спіралей ящика для підсушування приладів. 

11.   З’єднувальні проводи.

1.                  Повторюють дослід 1

2.                  Після пояснення будови і призначення електроскопа демонструють взаємодію заряджених тіл.

Натирають ебонітову паличку сукном чи шерстю або скляну паличку шкірою і підносять до двох розміщених поряд електроскопів. Доторкаються до одного з них і проводять паличкою по кульці або стержню. Звертають увагу учнів на те, що смужки розійшлися лише в того електроскопа, до якого доторкнулися наелектризованим тілом. З’ясовують причину відхилення смужок.

3.                  Швидким рухом натирають сухою чистою долонею або щіткою згорнуту кілька разів добре просушену й нагріту газету. Кладуть її на столик, прикріплений до стержня електрометра. Стрілка електрометра відхиляється (мал.

117, а ).

4.                  Добре висушену і нагріту газету швидкими рухами розривають на маленькі клаптики і кидають на столик електрометра. Відхилення стрілки свідчить про те, що клаптики паперу наелектризовані.

 

5.                  Сухий кусок дерева обмотують неізольованим дротом і кладуть на столик з ізоляційними ніжками. Один кінець дроту приєднують до електрометра.

Потім ударяють по дереву кілька разів сухим і чистим куском тканини. Звертають увагу учнів на відхилення стрілки електрометра (мал. 117, в).

Електризацію від удару демонструють так. Куском нової товстої гумової трубки завдовжки 20—ЗО см енергійно б’ють по краю дерев’яного стола або столика з ізоляційними ніжками, а потім доторкаються нею до електроскопа. Смужки електроскопа розходяться. Про наелектризованість трубки свідчить також те, що вона притягає легкі клаптики паперу.

 

Одночасна електризація двох взаємодіючих тіл

О б л а д н а н н я . 

1.   Ебонітова, скляна, плексигласова та інші палички*

2.   Набір пластинок для електризації. 

3.   Матеріали для електризації пластинок і паличок. 

4.   Електроскопи — 2 шт. 

5.   Неонова лампочка типу МН-3, МН-7 та ін.

6.   Ящик для підсушування приладів.

Сукном або чистою капроновою тканиною (панчохою) натирають ебонітову паличку або пластинку. Доторкаються нею до електроскопа. Його смужки розходяться. Доторкаються до другого електроскопа тією частиною клаптика сукна чи капронової тканини, якою натирали паличку,— смужки також розходяться.

Кілька разів ударяють капроновою тканиною по металевому, гумовому і скляному тілах. ЦІ тіла наелектризовуються. (Нікель, латунь, алюміній, ебоніт, гума, органічне скло, сухе дерево капроном наелектризовуються негативно). Електроскопами або електричними маятниками виявляють наелектризованість капронової тканини.

Для виявлення наелектризованості можна використати неонові лампочки. Для цього досить доторкнутися цоколем лампочки до поверхні зарядженого тіла (до ебонітової палички, гребінця тощо), як лампочка спалахує. Будову лампочки і процеси, що в ній відбуваються, не треба пояснювати учням. Досить сказати, що в балоні лампочки під дією поля, створеного електричними зарядами, світиться розріджений газ неон.

 

Вмикання в електричне коло амперметра

О б л а д н а н н я , 

1.   Амперметри демонстраційні, лабораторні, технічні.

2.   Міліамперметр.

3.   Гальванометр. 

4.   Джерело електричної енергії (гальванічні елементи або батарея акумуляторів). 

5.   Споживачі електричної енергії (низьковольтні лампи). 

6.   Ключ.

7.   З’єднувальні проводи. 

8 .Набір опорів.

9.Підставки.

Складають коло, показане на мал. 130, б. В якому завгодно місці кола вмикають амперметр. Нагадують* учням, що. Амперметром вимірюють величину струму і вмикають його послідовно із споживачем або групою споживачів. У загальних рисах пояснюють будову демонстраційного магнітоелектричного амперметра. Демонстраційний амперметр замінюють лабораторним, а потім технічним або вмикають їх одночасно в одному чи в різних місцях кола. Усі амперметри покажуть ту саму силу струму.

Демонструють різні амперметри. Навчають учнів визначати ціну поділки. Пояснюють написи і позначення, нанесені на шкалу електровимірювальних приладів. 

Потім у коло вмикають провідник з великим опором. Стрілка амперметра стає на нуль. Щоб переконати учнів у тому, що в колі струм ,не дорівнює нулю, вмикають замість амперметра міліамперметр або гальванометр.

Введення поняття про напругу. Вимірювання напруги

О б л а д н а н н я . 

1.   Електричні лампи на підставках — 3,5 в, 0,28 а і 127 в, 25 вт.  

2.   Джерела електричної енергії для/жирлення ламп. 

3.   Амперметри демонстраційні— 2 шт. 

4.   Вольтметри демонстраційні — 2 шт.

5.   Ключі — 2 шт. 

6.   З’єднувальні проводи. 

7.   Реостати — 2 Шт. 

8.   Ящики-підставки.

Складають поряд два електричних кола ( з лампи, джерела електричної енергії, реостата, ключа і амперметра). Замикають обидва кола. Встановлюють в них однакову силу струму. Звертають увагу учнів, що нитки обох ламп розжарюються однаково. Але велика лампа за одиницю часу випромінює значно більше енергії, ніж мала. Мабуть, тому, що ефект залежить не тільки від сили струму, а й від напруги. Приєднують паралельно до електричних ламп вольтметри і вимірюють напругу. Вона дорівнюватиме 3,5 в і 127 в. Отже, під час

проходження певної кількості електрики через спіраль (нитку) лампи на виконується більша робота, ніж у маловольтній спіралі.

 

Залежність сили струму в електричному колі від напруги

О б л а д н а н н я , 

1.   Акумулятори лужні або кислотні — 3—5 шт. 

2.   Вольтметр демонстраційний,

3.   Амперметр демонстраційний. 

4.   Реостат важільний на 10 ом, 5 а або демонстраційний магазин опорів. 

5.   З’єднувальні проводи. 

6.   Ключ.

Складають електричне коло, схему якого показано на мал., приєднавши до 1—2 акумуляторів послідовно з’єднані амперметр, реостат і ключ. Переміщують важіль реостата доти, поки струму колі не перевищуватиме 0,1 а. Спад

напруги на реостаті вимірюють вольтметром. Змінюють напругу, приєднуючи три і більше акумуляторів.  Покази амперметра і вольтметра записують на дошці. Аналізують добуті дані, встановлюють важливу закономірність: на ділянці кола із сталим опором величина струму прямо пропорційна напрузі на кінцях провідника.

 

Введення поняття про опір провідників

О б л а д н а н н я . 

Те саме, що й для досліду 

Складають коло за схемою, поданою на мал.. Важільним реостатом встановлюють спочатку опір 1 ом, а потім 2 і 3 ом. Для кожного опору вимірюють силу струму, змінюючи напругу в колі. Покази амперметра і вольтметра записують на дошці.. Відношення напруги до сили струму для кожного провідника величина стала. Вона характеризує властивість провідника, яку називають опором.

 

Залежність спаду напруги від опору при сталій силі струму

О б л а д н а н н я . 

1.        Демонстраційний реохорд (закріплений на рамі або дошці). 

2.        Спіраль від електроплитки на 127—220 в. 

3.        Дротини: мідна, стальна, нікелінова довжиною 25—35 см діаметром 0,2—0,6 мм.  

4.        Лампи на 2,5—6,3 в — 3 шт. 

5.        Лампи на 127—220 в, 35—40 вт.

6.        Вольтметр демонстраційний.

7.        Амперметр демонстраційний. 

8.        Реостат повзунковий на ЗО ом, 7 а. 

9.        Штативи — 2 піт. 

10.   Акумулятори або гальванічні елементи — 2—3 шт.

11.   Ключ. 

12.   З’єднувальні проводи.

1.                  Складають коло з послідовно з’єднаних демонстраційного реохорда, амперметра, одного або двох акумуляторів чи гальванічних елементів і ключа. Паралельно реохорду до однієї його клеми і рухомого контакта вмикають вольтметр. Замикають електричне коло. Записують на дошці покази амперметра і вольтметра. Пересувають рухомий контакт реохорда, зменшуючи довжину дротини між клемою і повзунком. Покази амперметра не змінюються, а вольтметра — змінюються.

 

2.                  Між двома штативами підвішують спіраль від електроплитки. Кінці спіралі з’єднують з вольтметром і штепсельною вилкою. Вмикають вилку в освітлювальну електромережу. Спіраль розжарюється. Вольтметр показує спад напруги на спіралі. Переміщують по спіралі один з проводів, що йдуть до вольтметра. Покази вольтметра зменшуються. Коли кінці проводів, що йдуть до вольтметра, доторкаються до спіралі в одній точці, спад напруги дорівнює нулю.

3.                  До тієї самої спіралі доторкаються проводами, що йдуть від лампи на

127—220 в і низьковольтної лампи (на 2,5—6,3 в). Яскравість світіння ламп залежить від того, на якій відстані один від одного розміщені проводи. Якщо різниця потенціалів велика (понад 2,5—6,3 в), низьковольтна лампа перегорить.

4.                  Між двома штативами, встановленими на демонстраційному столі, натягують послідовно з’єднані нікелінову 1, стальну 2 і мідну З дротини однакових лінійних розмірів. До цих дротин приєднують паралельно лампи на 2,5—3,5 в. Складають електричне коло, показане на мал. 142. Коли коло замкнене, лампа, приєднана паралельно до нікелінової дротини, світиться яскраво. Лампа, приєднана паралельно до стальної дротини, світиться нормально або слабо.. Лампа, з’єднана паралельно з мідною дротиною, не світиться, бо опір цієї дротини малий, а отже, і спад напруги також малий. 

Приєднують до кінців нікелінової, стальної, а потім мідної дротин вольтметр і переконують учнів у тому, що спад напруги найбільший на нікеліновій дротині і дуже малий на мідній. 

Дослід можна демонструвати з однією лампою, підвішуючи її по черзі до кінців нікелінової, стальної і мідної дротин.

 

Перегоряння плавких запобіжників під час короткого замикання

О б л а д н а н н я . 

1.   Розібрані пробкові запобіжники. 

2.   Технічні запобіжники.

3.   Саморобні плавкі запобіжники. 

4.   Лампи різної потужності —2 шт. 

5.   Штатив. 

6.   Проводи ізольовані і неізольовані.

Роздають запобіжники учням. Пояснюють їх будову, показують діючі й перегорілі запобіжники.

Демонструють дію запобіжника, виготовленого з дротини.

 

Тоненьку мідну дротину (товщиною 0,1 або 0,15 мм) або вузеньку смужку фольги вмикають послідовно з електричною лампою, підвішеною на штативі. Проводи недалеко від цоколя лампи оголюють. Вмикають вилку в розетку. Лампа світиться. Металевим стержнем з ізоляційною ручкою доторкаються одночасно до оголених місць на обох проводах. Величина струму в колі перевищує максимально дозволену. Відбувається коротке замикання. Дротина Д перегоряє. Пояснюють       учням, чому плавкий      запобіжник          закритий     вогнетривким ізоляційним матеріалом.

 

Дослід Ерстеда

О б л а д н а н н я . 

1.   Стрілка магнітна демонстраційна на підставці.

2.   Реостат повзунковий на 20 ом, 3 а. 

3.   З’єднувальні проводи. 

4.   Штативи підставки для підвішування і закріплення проводів і магнітів. 

5: Батарея акумуляторів або гальванічних елементів. 

6.   Ключ. 

7.   Магніти прямі — 2 шт.

8.   Амперметр на 3—5 а.

Складають установку, подібну до зображеної на мал. 

 

Послідовно з’єднують джерело електричної енергії, реостат ключ і амперметр. Прямий провід причіплюють до штативів. Під ним встановлюють підставку з магнітною стрілкою. Провід і стрілку розміщують уздовж демонстраційного стола. За рухом стрілки зручно спостерігати учням усього класу. Якщо стіл стоїть так, що стрілка встановлюється впоперек нього, то її треба розмістити уздовж стола за допомогою двох прямих магнітів. 

Замикають електричне коло. Сила струму в колі повинна становити 2—4 а. Стежать за відхиленням північного полюса стрілки. Збуджують струм протилежного напряму. Північний полюс стрілки відхиляється в протилежний бік. Стрілку розміщують над проводом. Збуджують струм у ньому і спостерігають за відхиленням стрілки. Нарешті, розміщують стрілку поряд з проводом спочатку з одного боку, потім з другого і знову повторюють дослід. Висновок з досліду роблять самі учні: навколо провідника із струмом існує магнітне поле.

 

Зростання енергії магнітного поля котушки із струмом, коли в неї введено стальний стержень або збуджено більший струм

О б л а д н а н н я . 

1.   Рухома і нерухома котушки.

2.   Акумулятори на 4—б в. 

3.   Ключ. 

4.   З’єднувальні проводи. 

5.   Штатив для підвішування котушки. 

6.   Стальний стержень для введення в нерухому котушку.

1.                  Демонструють дослід, вставивши в нерухому котушку стальний стержень. Закономірності, що їх учні спостерігали в досліді, коли була значна величина струму в колі, спостерігаються й при значно меншому струмі, коли в нерухому котушку (соленоїд) введено стальний стержень (феромагнетик).

2.                  Повторюють дослід (п. 1), збуджуючи більший струм у котушці.

Помічають підсилення магнітного поля. Зменшують          струм          —      поле послаблюється.

 

Будова і дія електромагніту

О б л а д н а н н я . 

1.   Підковоподібний і кільцевий електромагніти, що їх випускає Головучтехпром. 

2.   Дріт ізольований діаметром 0,3—1,1 мм. 

3.   Болт або великий цвях.

4.   Акумулятор або випрямляч на 4— 12 в. 

5.   Штативи —2 шт.

6.   Гирі або кусок металу вагою 49—98 н. 

7.   Ключ. $. З ’єднувальні проводи.

9.        Залізні ошурки, дрібні і великі цвяхи. 

10.   Реостат.

1.      Заздалегідь на болт або на цвях намотують тонкий шар паперу, а на нього — один шар дроту. Знімають соленоїд з болта. Складають коло, послідовно з’єднуючи акумулятори, соленоїд, реостат і ключ. Збуджують у колі струм такої величини, щоб соленоїд не згорів. Замикають коло. Підносять соленоїд до залізних ошурок. Вони притягуються слабо. Вставляють у соленоїд стальне осердя. Магнітне поле соленоїда підсилюється. Він притягує не тільки ошурки, а й цвяхи. Зазначають, що цей прилад — найпростіший електромагніт.

2.      Демонструють підковоподібний і кільцевий електромагніти

Складають електричне коло, послідовно з’єднуючи джерело електричної енергії, електромагніт, реостат і ключ. Знімають котушку з осердя, якщо це можна зробити, і підносять її до малих і великих цвяхів. Котушка із струмом утримує лише небагато цвяхів. Потім вставляють у котушку осердя — вона притягує великі цвяхи. Розмикають коло, цвяхи відпадають.

Замикають коло і приєднують до електромагніту якір. Пропонують одному з учнів відірвати якір. На це в нього не вистачає сили. Підвішують до гачка якоря тягар спочатку вагою 49 я, потім — 98 н, 147 н і т. д. Електромагніти, що живляться енергією від батареї акумуляторів на 4—8 в, утримують тягар вагою 490—784 н.  

Можна підвісити до якоря дошку і посадити на неї учня. Коли струм значний, електромагніт утримує учня. Розповідають учням про використання електромагнітів у техніці (підіймальні крани, електричний дзвінок, телефон, телеграф, реле, фрезерний верстат тощо).

 

Добування постійного струму за допомогою магнітоелектричної машини.

Оборотність електричної машини постійного струму

О б л а д н а н н я . 

1.   Діюча модель магнітоелектричної машини, що її випускає Головучтехпром. 

2.   Електрична лампа на 3,5 в. 

3.   Гальванометр демонстраційний. 

4.   Батарея акумуляторів на 4 в. 

5.   Реостат. 

6.   Амперметр постійного струму на'1—2 а.  

7.   Ключ. 

8.   З’єднувальні проводи.

                За       допомогою       моделі       магнітоелектричної       машини        можна

продемонструвати будову і дію найпростіших генераторів постійного і змінного струму та багато інших дослідів. 

Будова моделі проста. Модель має ручний при- вод. Коли швидкість обертання становить 150 об/хв, вона дає е.р.с. близько 3,5 в. Індуктором є постійний підковоподібний магніт. Якір складений із стальних штампованих пластин, з а кріплених  на осі, і має обмотку з мідного дроту. Колектор складається з двох латунних кілець з виступами. Через щітки модель з ’єднують з гальванометром і споживачами електричної енергії.

1. Притискують щітки до виступів на кільцях колектора. Обертають якір. Стрілка гальванометра відхиляється в один бік. Змінюють напрям обертання якоря. Стрілка гальванометра відхиляється в другий бік. Це означає, що в зовнішньому колі збуджується постійний струм.

2 . Для добування змінного струму щітки притискують до кілець колектора. До щіток приєднують гальванометр постійного струму. Якщо він розрахований на малі струми, його шунтують або послідовно з ним вмикають додатковий опір. Повільно обертають якір. Стрілка (або «зайчик») гальванометра відхиляється то в один, то в другий бік. Це свідчить про те, що в зовнішньому колі збуджується змінний струм. До демонстраційного гальванометра приєднують випрямляч (напівпровідниковий діод тощо). Обертають якір. Стрілка відхиляється в один бік.

 

3. Демонструють оборотність динамо-машини і електродвигуна постійного струму звертаючи увагу учнів на будову і дію генератора  та динамо-машини постійного струму. Повторюють щойно проведений дослід  У зовнішнє коло замість гальванометра вмикають електричну лампу. З’ясовують роль колектора, якоря, індуктора. Потім знімають з шківа пас. Складають електричне коло, з’єднуючи послідовно батарею акумуляторів на 4 в, реостат, динамо-машину, амперметр і ключ. Замикають коло. Зменшують опір у ньому. Якір моделі обертається, генератор перетворено в електродвигун. Збуджують струм протилежного напряму. Змінюється напрям обертання якоря. 

Демонструючи досліди, звертають увагу учнів на перетворення електричної енергії в механічну і механічної в електричну як обов’язкову умову для приведення в дію динамо-машини і електродвигуна.

ЛІТЕРАТУРА

1.      Білий М. С., Методика викладання фізики, 1971. 

2.      Бонаровський М. М., Масловський В. І., Миргородський Б. Ю., Шабаль В. К. Фізичний експеримент у середній школі, 1964—1968.  

3.      Горячкин Е. Н., Орехов В. П. Методика и техника физического демонстрационного зксперимента в восьмилетней школе. 1964.  

4.      Орехов В. П., Усова А. В. (ред.) Методика преподавания физики, 1972.

5.      Пьоришкін О. В., О., Рошовська X. Д. Викладання фізики 1975.

6.      Покровский А. А. (ред.) и др. Демонстрационньїе опити по физике.,1974.

7.      Покровский А. А. (ред.). Учебное оборудование по физике в средней школе. 1973.

8.      Розенберг М. И. (ред.). Методика навчання фізики 1969.

9.Шульга М. С. Молекулярна фізика і термодинаміка в демонстраційних дослідах. 1974.