Вступ
1. Літературний огляд
1.1. Історія розвитку геометричної оптики
1.2. Основні поняття та закони геометричної оптики
1.3. Елементи призми та оптичні матеріали
2. Експериментальна частина
2.1.Матеріали та методика експерименту
2.2. Результати експериментів
2.2.1. Демонстраційні досліди з використанням скляної призми з заломлюючим кутом 90º
2.2.2. Демонстраційні досліди з використанням скляної призми заповненою водою, з заломлюючим кутом 90º
2.2.3. Демонстраційні досліди з використанням пустотілої скляної призми, та заповненої повітрям, з заломлюючим кутом 74º
2.3. Обговорення результатів дослідів
Список використаної літератури
Вступ
Визначальна роль експерименту щодо фізики у шкільництві відповідає головному принципу природничих наук, відповідно до яким експеримент є основою пізнання явищ. Демонстраційні досліди сприяють створенню фізичних понять. Серед демонстраційних експериментіводне з найважливіших місць займають досліди з геометричної оптики, які дозволяють наочно показати фізичну природу світла та продемонструвати основні закони поширення світла.
У даній роботі досліджено проблему постановки дослідів з геометричної оптики з використанням призми в середній школі. Вибрано найбільш наочні та цікаві досліди з оптики з використанням обладнання, яке може бути придбане будь-якою школою або виготовлено самостійно.
Літературний огляд
1.1 Історія розвитку геометричної оптики.
Оптика відноситься до таких наук, початкові уявлення яких виникли в давнину. Протягом своєї багатовікової історії вона відчувала безперервний розвиток, і в даний час є однією з фундаментальних фізичних наук, збагачуючись відкриттям нових явищ і законів.
Найважливіша проблема оптики – питання про природу світла. Перші уявлення про природу світла виникли у давні віки. Античні мислителі намагалися зрозуміти сутність світлових явищ, базуючись на зорових відчуттях. Стародавні індуси думали, що око має «вогненну природу». Грецький філософ і математик Піфагор (582-500 рр. до н. е.) та його школа вважали, що зорові відчуття виникають завдяки тому, що з очей до предметів виходять гарячі випаровування. У своєму подальшому розвитку ці погляди набули більш чіткої форми у вигляді теорії зорових променів, яка була розвинена Евклідом (300 років до н.е.). Відповідно до цієї теорії зір обумовлено тим, що з очей випливають «зорові промені», які обмацують своїми кінцями тіла і створюють зорові відчуття. Евклід є основоположником вчення про прямолінійне поширення світла. Застосувавши до вивчення світла математику, він встановив закони відбиття світла від дзеркал. Слід зазначити, що з побудови геометричної теорії відображення світла від дзеркал немає значення природа походження світла, а важливо лише властивість його прямолінійного поширення. Знайдені Евклідом закономірності збереглися й у сучасній геометричній оптиці. Євкліду було знайоме і заломлення світла. Пізніше аналогічні погляди розвивав Птолемей (70-147 рр. зв. е.). Їм приділялася велика увага до вивчення явищ заломлення світла; зокрема, Птолемей робив багато вимірів кутів падіння та заломлення, але закону заломлення йому встановити не вдалося. Птолемей зауважив, що становище світил на небі змінюється через заломлення світла в атмосфері.
Крім Евкліда, дію увігнутих дзеркал знали й інші вчені давнини. Архімеду (287-212 рр.. до н.е.) приписують спалення ворожого флоту за допомогою системи увігнутих дзеркал, якими він збирав сонячні промені та спрямовував на римські кораблі. Певний крок уперед зробив Емпедокл (492-432 рр. до н. з.), який вважав, що від тіл, що світяться, направляються витікання до очей, а з очей виходять витікання у напрямку до тіл. При зустрічі цих закінчень виникають зорові відчуття. Знаменитий грецький філософ, засновник атомістики, Демокріт (460-370 рр. до н. е.) повністю відкидає уявлення про зорові промені. Згідно з поглядами Демокріта, зір обумовлено падінням на поверхню ока дрібних атомів, що виходять від предметів. Аналогічних поглядів пізніше дотримувався Епікур (341-270 рр. до зв. е.). Рішучим противником «теорії зорових променів» був і знаменитий грецький філософ Аристотель (384-322 рр. до н. е..), який вважав, що причина зорових відчуттів лежить поза людським оком. Аристотель зробив спробу дати пояснення квітам як наслідку змішування світла та темряви.
Слід зазначити, що думки древніх мислителів здебільшого базувалися на найпростіших спостереженнях явищ природи. Антична фізика у відсутності необхідного фундаменту як експериментальних досліджень. Тому вчення древніх про природу світла має умоглядний характер. Проте, хоча ці погляди здебільшого є лише геніальними припущеннями, вони, безумовно, вплинули подальший розвиток оптики.
Арабський фізик Альгазен (1038) у своїх дослідженнях розвинув низку питань оптики. Він займався вивченням ока, заломленням світла, відображенням світла у увігнутих дзеркалах. При вивченні заломлення світла Альгазеї, на противагу Птолемею, довів, що кути падіння і заломлення не пропорційні, що було поштовхом до подальших досліджень з метою відшукання закону заломлення. Альгазен відома збільшувальна здатність сферичних скляних сегментів. Щодо природи світла Альгазен стоїть на правильних позиціях, відкидаючи теорію зорових променів. Альгазен виходить з уявлення, що з кожної точки предмета, що світиться, виходять промені, які, досягаючи ока, викликають зорові відчуття. Альгазен вважав, що світло має кінцеву швидкість поширення, що саме собою являє великий крок у розумінні природи світла. Альгазен дав правильне пояснення тому, що Сонце та Місяць здаються на обрії більше, ніж у зеніті; він пояснював це обманом почуттів.
Епоха Відродження. У сфері науки поступово перемагає експериментальний метод вивчення природи. У цей період в оптиці було зроблено ряд видатних винаходів та відкриттів. Франциску Мавролику (1494 -1575) належить нагорода досить правильного пояснення дії окулярів. Мавролик також виявив, що увігнуті лінзи не збирають, а розсіюють промені. Їм було встановлено, що кришталик є найважливішою частиною ока, і зроблено висновок про причини далекозорості та короткозорості як наслідки ненормального заломлення світла кришталиком. Мавролик дав правильне пояснення утворенню зображень Сонця, що спостерігаються під час проходження сонячних променів через малі отвори. Далі слід назвати італійця Порта (1538-1615), який у 1589 р. винайшов камеру-обскуру – прообраз майбутнього фотоапарата. Декількома роками пізніше були винайдені основні оптичні інструменти - мікроскоп і зорова труба.
Винахід мікроскопа (1590) пов'язують із ім'ям голландського майстра-оптика Захарія Янсена. Зорові труби почали виготовляти приблизно одночасно (1608-1610) голландські оптики Захар Янсен, Яків Меціус та Ганс Ліпперсгей. Винахід цих оптичних інструментів призвело в наступні роки до найбільших відкриттів в астрономії та біології. Німецькому фізику та астроному Н. Кеплеру (1571-1630) належать фундаментальні роботи з теорії оптичних інструментів та фізіологічної оптики, засновником якої він по праву може бути названий, Кеплер багато працював над вивченням спотворення світла.
Велике значення для геометричної оптики мав принцип Ферма, названий так на ім'я французького вченого П'єра Ферма, що сформулював його (1601-1665). Цей принцип встановлював, що світло між двома точками поширюється таким шляхом, на проходження якого витрачає мінімум часу. Звідси випливає, що Ферма, на противагу Декарту, вважав швидкість поширення світла кінцевою. Знаменитий італійський фізик Галілей (1564-1642) не проводив систематичних робіт, присвячених дослідженню світлових явищ. Проте й оптиці йому належать роботи, які принесли науці чудові плоди. Галілей удосконалив зорову трубу і вперше застосував її до астрономії, в якій він зробив видатні відкриття, що сприяли обґрунтуванню нових поглядів на будову Всесвіту, що базувалися на геліоцентричну систему Коперника. Галілею вдалося створити зорову трубу зі збільшенням, рамним 30, що у багато разів перевершувало збільшення зорових труб перших її винахідників. З її допомогою він виявив гори і кратери на поверхні Місяця, відкрив супутники у планети Юпітер, виявив зіркову структуру Чумацького Шляху і т.д. . Звідси випливає, що Галілей вже мав правильні уявлення про кінцеву швидкість поширення світла. Галілей спостерігав також сонячні плями. Пріоритет відкриття сонячних плям Галілеєм заперечував вчений-єзуїт Патер Шейнер (1575-1650), яким провів точні спостереження сонячних плямта сонячних смолоскипів за допомогою зорової труби, влаштованої за схемою Кеплера. Чудовим у роботах Шейнера є те, що він перетворив зорову трубу на проекційний прилад, висуваючи окуляр більше, ніж було потрібно для ясного бачення оком, це давало можливість отримати зображення Сонця на екрані і демонструвати його при різному ступені збільшення кількох осіб одночасно.
XVII століття характеризується подальшим прогресом у різних галузях науки, техніки та виробництва. Значного розвитку набуває математика. У різних країнах Європи створюються наукові товариства та академії, які об'єднують науковців. Завдяки цьому наука стає надбанням ширших кіл, що сприяє встановленню міжнародних зв'язків у науці. У другій половині XVII століття остаточно переміг експериментальний спосіб вивчення явищ природи.
Найбільші відкриття цього періоду пов'язані з ім'ям геніального англійського фізика та математика Ісаака Ньютона/(1643-1727). Найбільш важливим експериментальним відкриттям Ньютона в оптиці є дисперсія світла у призмі (1666). Досліджуючи проходження пучка білого світла через тригранну призму, Ньютон встановив, що промінь білого світла розпадається на нескінченну сукупність кольорових променів, що утворюють безперервний спектр. З цих дослідів був зроблений висновок про те, що біле світло є складним випромінюванням. Ньютон зробив і зворотний досвід, зібравши за допомогою лінзи кольорові промені, що утворилися після проходження через призму білого променя світла. В результаті він знову отримав біле світло. Нарешті, Ньютон провів досвід змішування кольорів за допомогою кола, що обертається, розділеного на кілька секторів, пофарбованих в основні кольори спектру. При швидкому обертанні диска всі кольори зливалися в один, створюючи враження білого кольору.
Результати цих фундаментальних дослідів Ньютон поклав основою теорії квітів, яка до цього не вдавалася нікому з його попередників. Відповідно до теорії кольорів колір тіла визначається тими променями спектра, які це тіло відбиває; інші ж промені тіло поглинає.
1.2 Основні поняття та закони геометричної оптики.Розділ оптики, який заснований на уявленні про світлові промені як прямі лінії, вздовж яких поширюється енергія світла, називається геометричною оптикою . Така назва їй дана тому, що всі явища поширення світла тут можуть бути досліджені шляхом геометричних побудов ходу променів з урахуванням закону відображення та заломлення світла. Цей закон є основою геометричної оптики.
Однак там, де мова йдепро явища, взаємодії світла з перешкодами, розміри яких досить малі, закони геометричної оптики виявляються недостатніми і необхідно скористатися законами хвильової оптики. Геометрична оптика дозволяє розібрати основні явища, пов'язані з проходженням світла через лінзи та інші оптичні системи, а також з відображенням світла від дзеркал. Поняття про світловому промені, як про нескінченно тонкий пучок світла, що поширюється прямолінійно, природно призводить до законів прямолінійного поширення світла і незалежного поширення світлових пучків. Саме ці закони спільно з законами заломлення і відображення світла і є основними законами геометричної оптики, які не тільки пояснюють багато фізичних явищ, але і дозволяють проводити розрахунки та конструювання оптичних приладів. Всі ці закони спочатку були встановлені як емпіричні, тобто засновані на дослідах, спостереженнях.
Вступ
Безперечно, все наше знання починається з дослідів.
(Кант Еммануїл. Німецький філософ 1724-1804р.г)
Фізичні досліди у цікавій формі знайомлять учнів із різноманітними застосуваннями законів фізики. Досліди можна використовувати на уроках для привернення уваги учнів до явища, що вивчається, при повторенні та закріпленні навчального матеріалу, на фізичних вечорах. Цікаві досліди поглиблюють та розширюють знання учнів, сприяють розвитку логічного мислення, прищеплюють інтерес до предмета.
У цій роботі описано 10 цікавих дослідів, 5 демонстраційних експериментів з використанням шкільного обладнання. Авторами робіт є учні 10 класу МОУ ЗОШ № 1 п. Забайкальськ, Забайкальського краю – Чугуївський Артем, Лаврентьєв Аркадій, Чипізубов Дмитро.Діти самостійно проробили дані досліди, узагальнили результати та представили їх у вигляді даної роботи
Роль експерименту у науці фізики
Про те, що фізика наука молода
Сказати безперечно, тут не можна
І в давнину науку пізнаючи,
Прагнули осягати її завжди.Мета навчання фізики конкретна,
Вміти практично всі знання застосовувати.
І важливо пам'ятати – роль експерименту
Повинна на першому місці встояти.Вміти планувати експеримент та виконувати.
Аналізувати та до життя долучати.
Будувати модель, гіпотезу висунути,
Нових вершин прагнути досягти
Закони фізики ґрунтуються на фактах, встановлених досвідченим шляхом. Причому нерідко тлумачення тих самих фактів змінюється під час історичного розвитку фізики. Факти накопичуються внаслідок спостережень. Але при цьому лише ними обмежуватись не можна. Це лише перший крок до пізнання. Далі йде експеримент, вироблення понять, що допускають якісні характеристики. Щоб із спостережень зробити загальні висновки, з'ясувати причини явищ, треба встановити кількісні залежності між величинами Якщо така залежність виходить, то знайдено фізичний закон. Якщо знайдено фізичний закон, то немає потреби ставити в кожному окремому випадку досвід, достатньо виконати відповідні обчислення. Вивчивши експериментально кількісні зв'язки між величинами, можна виявити закономірності. За підсумками цих закономірностей розвивається загальна теорія явищ.
Отже, без експерименту може бути раціонального навчання фізиці. Вивчення фізики передбачає широке використання експерименту, обговорення особливостей його постановки та результатів, що спостерігаються.
Цікаві досліди з фізики
Опис дослідів проводився з використанням наступного алгоритму:
- Назва досвіду
- Необхідні для досвіду прилади та матеріали
- Етапи проведення досвіду
- Пояснення досвіду
Досвід №1 Чотири поверхи
Прилади та матеріали: келих, папір, ножиці, вода, сіль, червоне вино, олія, фарбований спирт.
Етапи проведення досвіду
Спробуємо налити в склянку чотири різні рідини так, щоб вони не змішалися і стояли одна над одною на п'ять поверхів. Втім, нам зручніше буде взяти не склянку, а вузький бокал, що розширюється до верху.
- Налити на дно келиха солоною підфарбованою водою.
- Згорнути з паперу "Фунтик" і загнути його кінець під прямим кутом; кінчик його відрізати. Отвір у “Фунтиці” має бути завбільшки з шпилькову головку. Налити у цей ріжок червоного вина; тонкий струмок повинен витікати з нього горизонтально, розбиватися об стінки келиха і по ньому стікати на солону воду.
Коли шар червоного вина по висоті зрівняється із висотою шару підфарбованої води, припинити лити вино. - З другого ріжка налий так само в келих соняшникової олії.
- З третього ріжка налити шар фарбованого спирту.
Малюнок 1
Ось і вийшло у нас чотири поверхи рідин в одному келиху. Всі різного кольору та різної щільності.
Пояснення досвіду
Рідини в бакалеї розташувалися в наступному порядку: підфарбована вода, червоне вино, олія, підфарбований спирт. Найважчі – внизу, найлегші – вгорі. Найбільша щільність у солоної води, найменша у підфарбованого спирту.
Досвід № 2 Дивовижний свічник
Прилади та матеріали: свічка, цвях, склянка, сірники, вода.
Етапи проведення досвіду
Чи не так, дивовижний свічник – склянка води? А цей свічник зовсім непоганий.
Малюнок 2
- Обтяжити кінець свічки цвяхом.
- Розрахувати величину цвяха так, щоб свічка вся поринула у воду, тільки гніт і кінчик парафіну повинні виступати над водою.
- Запалити гніт.
Пояснення досвіду
Дозволь, - скажуть тобі, - через хвилину свічка догорить до води і згасне!
У тому й річ, - відповиш ти, - що свічка з кожною хвилиною коротша. А якщо коротше, значить і легше. Якщо легше, то вона спливе.
І, правда, свічка буде потроху спливати, причому охолоджений водою парафін біля краю свічки танутиме повільніше, ніж парафін, що оточує гніт. Тому навколо гніт утворюється досить глибока вирва. Ця порожнеча, у свою чергу, полегшує свічку, тому наша свічка і догорить до кінця.
Досвід №3 Свічка за пляшкою
Прилади та матеріали: свічка, пляшка, сірники
Етапи проведення досвіду
- Поставити запалену свічку за пляшкою, а самому стань так, щоб обличчя відстояло від пляшки на 20-30 см.
- Варто тепер дунути, і свічка згасне, ніби між тобою та свічкою немає жодної перешкоди.
Малюнок 3
Пояснення досвіду
Свічка гасне тому, що пляшка повітрям "Обтікається": струмінь повітря розбивається пляшкою на два потоки; один обтікає її праворуч, а інший – ліворуч; а зустрічаються вони приблизно там, де стоїть полум'я свічки.
Досвід № 4 Змійка, що обертається
Прилади та матеріали: щільний папір, свічка, ножиці.
Етапи проведення досвіду
- Зі щільного паперу вирізати спіраль, розтягнути її трохи і посадити на кінець вигнутого дроту.
- Тримати цю спіраль над свічкою у висхідному потоці повітря, змійка обертатиметься.
Пояснення досвіду
Змійка обертається, т.к. відбувається розширення повітря під дією тепла та про перетворення теплої енергії на рух.
Малюнок 4
Досвід №5 Виверження Везувію
Прилади та матеріали: скляна посудина, пляшечка, пробка, спиртова туш, вода.
Етапи проведення досвіду
- У широку скляну посудину, наповнену водою, поставити пляшечку спиртової туші.
- У пробці бульбашки має бути невеликий отвір.
Малюнок 5
Пояснення досвіду
Вода має більшу щільність, ніж спирт; вона поступово входитиме в бульбашку, витісняючи звідти туш. Червона, синя або чорна рідина тоненькою цівкою підніматиметься з бульбашки догори.
Досвід № 6 П'ятнадцять сірників на одній
Прилади та матеріали: 15 сірників.
Етапи проведення досвіду
- Покласти один сірник на стіл, а на нього поперек 14 сірників так, щоб їх головки стирчали догори, а кінці торкалися столу.
- Як підняти перший сірник, тримаючи його за один кінець, і разом з нею всі інші сірники?
Пояснення досвіду
Для цього потрібно тільки поверх усіх сірників, у улоговину між ними, покласти ще один, п'ятнадцятий сірник
Малюнок 6
Досвід № 7 Підставка для каструлі
Прилади та матеріали: тарілка, 3 виделки, кільце для серветки, каструля.
Етапи проведення досвіду
- Поставити три вилки у кільце.
- Поставити на дану конструкціютарілку.
- На підставку поставити каструлю із водою.
Малюнок 7
Малюнок 8
Пояснення досвіду
Цей досвід пояснюється правилом важеля та стійкою рівновагою.
Малюнок 9
Досвід №8 Парафіновий двигун
Прилади та матеріали: свічка, спиця, 2 склянки, 2 тарілки, сірники.
Етапи проведення досвіду
Щоб зробити це двигун, нам не потрібно ні електрики, ні бензину. Нам потрібно для цього лише... свічка.
- Розжарити спицю і встромити її головками в свічку. Це буде вісь нашого двигуна.
- Покласти свічку спицею на краї двох склянок та врівноважити.
- Запалити свічку з обох кінців.
Пояснення досвіду
Крапля парафіну впаде в одну з тарілок, підставлених під кінці свічки. Рівновага порушиться, інший кінець свічки перетягне і опуститься; при цьому з нього стіче кілька крапель парафіну, і він стане легшим першого кінця; він піднімається до верху, перший кінець опуститься, упустить краплю, стане легше, і наш мотор почне працювати на повну силу; поступово коливання свічки збільшуватимуться дедалі більше.
Малюнок 10
Досвід №9 Вільний обмін рідинами
Прилади та матеріали: апельсин, келих, червоне вино чи молоко, воду, 2 зубочистки.
Етапи проведення досвіду
- Обережно розрізати апельсин навпіл, очистити так, щоб шкірка знялася цілою філіжанкою.
- Проткнути в дні цієї чашки два отвори поряд і покласти в келих. Діаметр чашки повинен бути трохи більшим за діаметр центральної частини келиха, тоді чашка утримається на стінках, не падаючи на дно.
- Опустити апельсинову філіжанку в посудину на одну третину висоти.
- Налити апельсинову кірку червоного вина або підфарбованого спирту. Воно буде проходити через дірку, доки рівень вина не дійде до дна філіжанки.
- Потім налити води майже до краю. Можна побачити, як струмінь вина піднімається через один з отворів до рівня води, тим часом як вода, більш важка, пройде через інший отвір і опускатиметься до дна келиха. За кілька хвилин вино опиниться на вершині, а вода внизу.
Досвід №10 Співуча чарка
Прилади та матеріали: тонка чарка, вода.
Етапи проведення досвіду
- Наповнити чарку водою та витерти краї чарки.
- Змоченим пальцем потерти в будь-якому місці чарки, вона заспіває.
Малюнок 11
Демонстраційні експерименти
1. Дифузія рідин та газів
Дифузія (від латів. diflusio - поширення, розтікання, розсіювання), перенесення частинок різної природи, зумовлене хаотичним тепловим рухом молекул (атомів). Розрізняють дифузію в рідинах, газах та твердих тілах
Демонстраційний експеримент «Спостереження дифузії»
Прилади та матеріали: вата, нашатирний спирт, фенолфталеїн, установка для спостереження дифузії.
Етапи проведення експерименту
- Візьмемо два шматочки ватки.
- Змочимо один шматочок ватки фенолфталеїном, інший - нашатирним спиртом.
- Наведемо гілки на дотик.
- Спостерігається фарбування ваток у рожевий колір внаслідок явища дифузії.
Малюнок 12
Малюнок 13
Малюнок 14
Явище дифузії можна поспостерігати за допомогою спеціальної установки
- Наллємо в одну з колб нашатирний спирт.
- Змочимо шматочок вати фенолфталеїном і покладемо зверху в колбочку.
- Через деякий час спостерігаємо фарбування ватки. Цей експеримент демонструє явище дифузії з відривом.
Малюнок 15
Доведемо, що явище дифузії залежить від температури. Що температура, то швидше протікає дифузія.
Малюнок 16
Для демонстрації цього досвіду візьмемо дві одинові склянки. В одну склянку наллємо холодної води, в іншу – гарячою. Додамо в склянки мідний купорос, спостерігаємо, що у гарячій воді мідний купорос розчиняється швидше, що засвідчує залежність дифузії від температури.
Малюнок 17
Малюнок 18
2. Сполучені судини
Для демонстрації сполучених судин візьмемо ряд судин різної форми, з'єднаних у нижній частині трубками.
Малюнок 19
Малюнок 20
Наливатимемо рідину в один з них: ми зараз же виявимо, що рідина перетіче по трубках в інші судини і встановиться у всіх судинах на одному рівні.
Пояснення цього досвіду ось у чому. Тиск на вільних поверхнях рідини в судинах те саме; воно дорівнює атмосферному тиску. Таким чином, всі вільні поверхні належать одній і тій же поверхні рівня і, отже, повинні знаходитися в одній горизонталі плої верхня кромка судини: інакше чайник не можна буде налити доверху.
Малюнок 21
3.Куля Паскаля
Куля Паскаля – це прилад призначений для демонстрації рівномірної передачі тиску, що виробляється на рідину або газ у закритій посудині, а також підйому рідини за поршнем під впливом атмосферного тиску.
Для демонстрації рівномірної передачі тиску, що виробляється на рідині в закритій посудині, необхідно, використовуючи поршень, набрати посудину води і щільно насадити на патрубок кулю. Всуваючи поршень у посудину, продемонструвати витікання рідини з отворів у кулі, звернувши увагу на рівномірне витікання рідини в усіх напрямках.
Зламаний олівець
Експеримент зі стрілками
Це здивує не лише дітей, а й дорослих!
З дітьми ще можна провести кілька дослідів Піаже. Наприклад, взяти однакову кількість води і налити в різні склянки (наприклад широка і низька, а друга – вузька і висока.) А потім запитати в якій води більше?
А ще можна покласти однакову кількість монет (або гудзиків) у два ряди (один під іншим). Запитати чи однакову кількість у двох рядах. Потім, забираючи одну монетку з одного ряду, інші розсувати, щоб по довжині цей ряд був таким самим, як і верхній. І знову запитати однаково зараз і т.д. Спробуйте – відповіді вас напевно здивують!
Ілюзія Еббінгауза (Еббінгхауза) або кола Тітченера- оптична ілюзія сприйняття відносних розмірів. Найвідоміша версія цієї ілюзії полягає в тому, що два кола, ідентичні за розмірами, розміщуються поруч, причому навколо одного з них знаходяться кола великого розміру, тоді як інший оточений дрібними кружками; при цьому перше коло здається менше за друге.
Два оранжеві кола мають абсолютно однакові розміри; тим не менш, ліве коло здається менше
Ілюзія Мюллера-Лайєра
Ілюзія полягає в тому, що відрізок, обрамлений «вістрями», здається коротшим відрізка, обрамленого «хвостовими» стрілками. Ілюзія була вперше описана німецьким психіатром Францем Мюллером-Лайєром у 1889 році
Або ще ось, наприклад, оптичний обман - спочатку бачиш чорне, потім біле
Ще більше оптичних ілюзій
І на завершення іграшка-ілюзія – Тауматроп.
При швидкому обертанні невеликого шматка паперу з двома малюнками, нанесеними з різних боків, вони сприймаються як один. Таку іграшку можна зробити самим, намалювавши або наклеївши відповідні зображення (кілька поширених тауматропів - квіти та ваза, птах і клітина, жук та банка) на досить щільний папір і з боків приробити мотузочки для закручування. Або ще простіше – прикріпити до палички, як льодяник, та швидко обертати її між долонями.
І ще кілька картинок. Що Ви на них бачите?
До речі, у нашому магазині можна купити вже готові набори для проведення дослідів у галузі оптичних ілюзій!
Більшість людей, згадуючи свої шкільні роки, упевнені, що фізика – це дуже нудний предмет. Курс включає безліч завдань та формул, які нікому в подальшому житті не знадобляться. З одного боку, ці твердження є правдивими, але, як і будь-який предмет, фізика має й інший бік медалі. Тільки її не кожен відкриває собі.
Дуже багато залежить від вчителя
Можливо, в цьому винна наша система освіти, а може, вся справа в учителі, який думає тільки про те, що треба відчитати затверджений матеріал, і не прагне зацікавити своїх учнів. Найчастіше винен саме він. Однак якщо дітям пощастить, і урок у них вестиме викладач, який сам любить свій предмет, то він зможе не лише зацікавити учнів, а й допоможе їм відкрити для себе щось нове. Що призведе до того, що діти почнуть із задоволенням відвідувати такі заняття. Звичайно, формули є невід'ємною частиною цього навчального предмета, від цього нікуди не подітися. Але є й позитивні моменти. Особливий інтерес у школярів викликають досліди. Ось про це ми й поговоримо детальніше. Ми розглянемо деякі цікаві досліди з фізики, які ви зможете провести разом зі своєю дитиною. Це має бути цікавим не тільки йому, але й вам. Цілком ймовірно, що за допомогою таких занять ви прищепіте своєму чаду непідробний інтерес до навчання, а улюбленим предметом для нього стане "нудна" фізика. проводити зовсім нескладно, для цього потрібно зовсім небагато атрибутів, головне щоб було бажання. І, можливо, тоді ви зможете замінити дитині шкільного вчителя.
Розглянемо деякі цікаві досліди з фізики для маленьких, адже треба починати з малого.
Паперова рибка
Щоб провести цей експеримент, нам необхідно вирізати з щільного паперу (можна картону) маленьку рибку, довжина якої повинна становити 30-50 мм. Робимо всередині круглий отвір діаметром приблизно 10-15 мм. Далі з боку хвоста прорізаємо тонкий канал (ширина 3-4 мм) до круглого отвору. Після чого наливаємо воду в таз і акуратно поміщаємо туди нашу рибку таким чином, щоб одна площина лежала на воді, а друга залишалася сухою. Тепер необхідно в круглий отвір капнути олії (можна скористатися масляною від швейної машинки або велосипеда). Олія, прагнучи розлитися по поверхні води, потече по прорізаному каналу, а рибка під дією масла, що витікає назад, попливе вперед.
Слон та Моська
Продовжимо проводити цікаві досліди з фізики зі своєю дитиною. Пропонуємо вам познайомити малюка з поняттям важеля та з тим, як він допомагає полегшувати роботу людини. Наприклад, розкажіть, що за допомогою нього легко можна підняти важку шафу або диван. А для наочності показати елементарний досвід із фізики із застосуванням важеля. Для цього нам знадобляться лінійка, олівець і пара маленьких іграшок, але обов'язково різної ваги (ось чому ми назвали цей досвід «Слон і Моська»). Кріпимо нашого Слона та Моську на різні кінці лінійки за допомогою пластиліну, або звичайної нитки (просто прив'язуємо іграшки). Тепер, якщо покласти лінійку середньою частиною на олівець, то перетягне, звичайно, слон, адже він важчий. А от якщо змістити олівець у бік слона, то Моська запросто переважить його. Ось у цьому і полягає принцип важеля. Лінійка (важіль) спирається на олівець – це місце є точкою опори. Далі дитині слід розповісти, що цей принцип використовується повсюдно, він закладений в основу роботи крана, гойдалки і навіть ножиць.
Домашній досвід з фізики з інерцією
Нам знадобляться банку з водою та господарська сітка. Ні для кого не буде секретом, якщо відкриту банку перевернути, то вода виллється з неї. Давайте спробуєм? Звісно, для цього краще вийти надвір. Ставимо банку в сітку і починаємо плавно розгойдувати її, поступово нарощуючи амплітуду, і в результаті робимо повний оборот - один, другий, третій і таке інше. Вода не виливається. Цікаво? А тепер змусимо воду виливатися нагору. Для цього візьмемо бляшанку і зробимо в денці отвір. Ставимо у сітку, наповнюємо водою і починаємо обертати. З отвору б'є струмінь. Коли банку в нижньому положенні, це не дивує нікого, а от коли вона злітає вгору, то й фонтан продовжує бити в тому ж напрямку, а з горловини – ні краплі. Ось так то. Усе це може пояснити принцип інерції. При обертанні банку прагне відлетіти прямо, а сітка не пускає її і змушує описувати кола. Вода також прагне летіти за інерцією, а в тому випадку, коли ми в денці зробили отвір, їй уже нічого не заважає вирватися і рухатися прямолінійно.
Коробок із сюрпризом
Тепер розглянемо досліди з фізики зі зміщенням. Потрібно покласти сірникову коробку на край столу і повільно рухати її. У той момент, коли він пройде свою середню позначку, станеться падіння. Тобто маса висунутої за край стільниці частини перевищить вагу, що залишилася, і коробок перекинеться. Тепер змістимо центр маси, наприклад, покладемо всередину (якомога ближче до краю) металеву гайку. Залишилося помістити коробок таким чином, щоб мала її частина залишалася на столі, а велика висіла в повітрі. Падіння не станеться. Суть цього експерименту полягає в тому, що вся маса знаходиться вище за точку опори. Цей принцип також використовується усюди. Саме завдяки йому у стійкому положенні знаходяться меблі, пам'ятники, транспорт та багато іншого. До речі, дитяча іграшка Ванька-встанька теж побудована на принципі усунення центру маси.
Отже, продовжимо розглядати цікаві досліди з фізики, але перейдемо до наступного етапу – для школярів шостих класів.
Водяна карусель
Нам будуть потрібні порожня консервна банка, молоток, цвях, мотузка. Пробиваємо за допомогою цвяха та молотка у бічній стінці біля самого дна отвір. Далі, не витягуючи цвях з дірки, відгинаємо його убік. Необхідно, щоб отвір вийшов косий. Повторюємо процедуру з другого боку банки – зробити потрібно так, щоб дірки вийшли один навпроти одного, проте цвяхи були загнуті в різні боки. У верхній частині судини пробиваємо ще два отвори, в них продаємо кінці каната або товстої нитки. Підвішуємо ємність та наповнюємо її водою. З нижніх отворів почнуть бити два косі фонтани, а банка почне обертатися в протилежний бік. На цьому принципі працюю космічні ракети – полум'я із сопел двигуна б'є в один бік, а ракета летить в інший.
Досліди з фізики - 7 клас
Проведемо експеримент із щільністю мас та дізнаємося, як можна змусити яйце плавати. Досліди з фізики з різними щільностями найкраще проводити на прикладі прісної та солоної води. Візьмемо банку, заповнену гарячою водою. Опустимо в неї яйце, і воно одразу втопиться. Далі насипаємо у воду кухонну сіль і розмішуємо. Яйце починає спливати, причому чим більше солі, тим вище воно підніметься. Це тим, що солона вода має вищу щільність, ніж прісна. Так, усім відомо, що в Мертвому морі (його вода найсолоніша) практично неможливо потонути. Як бачите, досліди з фізики можуть суттєво збільшити кругозір вашої дитини.
та пластикова пляшка
Школярі сьомих класів починають вивчати атмосферний тиск і його вплив на навколишні предмети. Щоб розкрити цю тему глибше, краще провести відповідні досліди з фізики. Атмосферний тиск впливає на нас, хоч і залишається невидимим. Наведемо приклад із повітряною кулею. Кожен із нас може його надути. Потім ми помістимо його в пластикову пляшку, краю одягнемо на шийку і зафіксуємо. Таким чином, повітря зможе надходити тільки в кулю, а пляшка стане герметичною судиною. Тепер спробуємо надути кулю. У нас нічого не вийде, тому що атмосферний тиск у пляшці не дозволить нам цього зробити. Коли ми дме, куля починає витісняти повітря в посудині. А оскільки пляшка у нас герметична, то йому подітися нікуди, і він починає стискатися, тим самим стає набагато щільнішим за повітря в кулі. Відповідно, система вирівнюється, і кулю надути неможливо. Тепер зробимо отвір у денці і пробуємо надути кулю. У такому разі ніякого опору немає, повітря, що витісняється, залишає пляшку - атмосферний тиск вирівнюється.
Висновок
Як бачите, досліди з фізики зовсім не складні та досить цікаві. Спробуйте зацікавити свою дитину - і навчання для неї проходитиме зовсім по-іншому, вона почне із задоволенням відвідувати заняття, що зрештою позначиться і на його успішності.
