“Многознание” ничему не научает” - сказал древний философ. Настоящее образование человек получает только тогда, когда сам ищет ответы на возникающие у него вопросы. А научиться задавать вопросы труднее, чем отвечать на них. На уроках курса ставится эксперимент и дети сами объясняют наблюдаемое явление, они имеют право спорить, ошибаться, искать ответ в различных справочниках, учебниках, в том числе и электронных. Обстановка в классе должна быть максимально психологически комфортна, чтобы ребята не боялись выглядеть глупо или смешно, если дают неправильный ответ, “ведь не ошибается тот, кто ничего не делает”.
Тематическое планирование.
“Простые опыты” (8 часов)
- Давление воздуха.
- Опыты с жидкостью.
- Колебания и звук.
- Трение.
- Центр тяжести.
- Инерция.
- Свет.
- Электромагнетизм.
Оценка и контроль знаний
В конце блока проводится конференция (можно с приглашением учащихся младших классов), где ребята демонстрируют различные опыты и объясняют их суть, оборудование для опытов могут так же выполнить самостоятельно. По окончании 2 и 3 блоков изготавливают приборы (или игрушки, по выбору), составляют к нему паспорт и защищают перед классом, защита может проходить в виде компьютерной презентации.
КОНСПЕКТЫ УРОКОВ ПЕРВОГО БЛОКАУРОК 1. ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА
Оборудование: вода, стакан гранёный, лист бумаги, небольшое стекло, пипетка, предметы на присоске, монета, тарелка, спички.
Ход урока
В начале урока небольшое вступление учителя, это может быть краткое вступительное слово, вопрос или эксперимент, подводящий ребят к теме данного занятия.
- Как вы думаете, почему муха ползает по потолку и не падает? (ученики выдвигают самые разные гипотезы, например, о наличии крючков на лапках мухи).
- Но она с таким же успехом ползёт и по гладкому оконному стеклу?
Опыт: нальём в стакан воды, закроем его листом бумаги, прижмём рукой и осторожно перевернём. Уберём руку. Что вы наблюдаете? Почему не проливается вода? Объясните наблюдаемое явление.
Учитель: Мы живём на дне воздушного океана. Над нами – огромная толща воздуха. А воздух имеет вес и давит на всё, что находится внизу. Именно давление воздуха удерживает столб воды в стакане. Обратите внимание на форму поверхности бумажного листа, она вогнута, какая-то сила как бы вдавила лист в стакан. Это и есть сила давления воздушного столба.
Заменим в нашем опыте лист бумаги небольшим стеклом. Что наблюдаете? А если закрыть стакан мягкой бумагой, а сверху стеклом и перевернуть, что будет?
Объясните, как работает автопоилка для птиц, присоска, пипетка.
Опыт-загадка: Как достать монету из-под воды в тарелке, не замочив пальцев и не выливая воду из тарелки?
Качественные задания:
По топкому, болотистому месту идти тяжело. При каждом шага приходится затрачивать много энергии. Почему?
Может ли космонавт набрать жидкость в пипетку во время полёта на космическом корабле, если в кабине поддерживается нормальное атмосферное явление?
Так почему же ползёт муха по стеклу или по потолку?
УРОК 2. ОПЫТЫ С ЖИДКОСТЬЮ
Оборудование: два стакана, вода, тряпочный жгут, немного жира, пипетка, кусочек сахара, немного холодного чая.
Ход урока
Опыт-вступление: возьмём два стакана, в один нальём воды, опустим в него жгут и поставим повыше, второй конец жгута поместим во второй стакан. Как вы думаете, что будет? (вернёмся к опыту в конце занятия)
Опыты:
1. Возьмите кусочек сахара, налейте в блюдце немного холодного чая и положите туда сахар. Что вы видите? Чтобы понять, в чём тут дело, присмотритесь внимательнее к форме поверхности воды в стакане (она изогнута у краёв). Значит, есть какая-то сила, которая тянет воду вверх.
2. Возьмём пипетку, снимем с неё резиновый мешочек и опустим её широким концом в воду. Сначала поглубже, а затем немного вытянем вверх. Уровень воды в пипетке немного выше, чем в стакане.
3. Опустим пипетку узким концом. Что вы видите?
Так что же общего между узкой трубочкой и кусочком сахара? (Свойство жидкостей подниматься по тонким, как волосок трубкам, называется капиллярностью, от латинского слова “капилларис” - “волосной”)
4. Давайте смажем пипетку жиром (наберём с её помощью, например, вазелиновое масло) и опустим её конец в воду? Что вы наблюдаете теперь? (поверхность в трубочке не вогнутая, а выпуклая, вода словно отталкивается от жирных стенок. Всё дело в том, что капиллярность поднимает жидкость вверх только в том случае, если жидкость смачивает стенки трубочки, это и создаёт силу, которая тянем воду вверх).
Вернёмся к первому опыту. Как вода из первого стакана попала во второй?
Опыт-загадка:
1.положить на горлышко бутылки надломленную палочку, а на ней монету. Как сбросить монету в бутылку, не дотрагиваясь ни до неё, ни до палочки? (капнуть на сгиб несколько капель воды)
2. Возьмём 5 спичек, надломим их посередине, согнём под острым углом и положим на блюдце концами в одну точку. Как сделать из этих спичек пятиконечную звезду, не прикасаясь к ним?
Если осталось время, можно поставить красивый опыт Плато.
1 вариант. Возьмём небольшой плоский флакон от духов, он должен быть чистым и сухим. Заполним его растительным маслом. Наберём пипеткой раствор марганцовки и, проткнув поверхность масла, введём небольшую каплю. Капля, войдя в масло, сразу превратится в фиолетовый шарик и начнёт медленно опускаться на дно флакона. Вода немного плотнее масла, поэтому шарик тонет, но во время путешествия вниз, он находится почти в состоянии невесомости, его форма близка к шарообразной. Добавим во флакон с маслом немного чистой воды. Она сразу опустится на дно и образует небольшой слой, между маслом и водой установится чёткая граница. Выпустим ещё несколько капель из пипетки. Шарики, опускаясь на дно и подходя к границе раздела масла и воды, так сильно давят на масло, что это давление делает в границе с водой небольшую выемку, и уже затем шарик опускается в неё. Повторим опыт с глицериновыми каплями.
2 вариант. Наполним плоский флакон растительным маслом. Смешаем воду и одеколон. Нужно добиться такой плотности смеси, чтобы шарики “висели” в масле на любом уровне.
УРОК 3. КОЛЕБАНИЯ И ЗВУК
Оборудование: 2 спичечных коробка, нитки, пустые стеклянные бутылки, бокал, деревянные и металлические линейки, камертон, молоточек.
Ход урока
- Как вы думаете, зачем зайцу длинные уши?
Изготовление и испытание телефона из спичечных коробков.
- Почему он работает? А если дотронуться до нити рукой, будет ли работать телефон? Почему?
Заставьте линейку звучать. (Для этого надо прижать один её конец к столу, а другой оттянуть и отпустить). Измените длину конца линейки, что вы наблюдаете? Как вы думаете, отчего звук стал другим?
Опыты с камертоном.
- Так что же такое звук? Как он распространяется в пространстве?
Одна группа изготавливает “бутылкофон” (налить в бутылки различное количество воды и с помощью молоточка попытаться сыграть несложную мелодию);
Вторая группа работает с “поющим” бокалом. Нужно взять бокал с тонкими стенками и тщательно вымыть горячей водой с мылом сам бокал и руки, чтобы обезжирить их. Самый чистый, красивый звук получится, если мокрым пальцем с легким нажимом скользить по верхней кромке бокала, совершая вращательные движения рукой.
Способность стеклянных бокалов петь известна много сотен лет, чуть ли не столько же, сколько их мелодичный звон. Множество людей знали и знают этот фокус с бокалом, но только один человек захотел превратить его в полезную вещь. Он заказал стеклодуву шестнадцать чаш разных размеров с отверстиями в дне чаш и укрепил их на общей горизонтальной оси так, чтобы ее можно было вращать. Получился оригинальный музыкальный инструмент, на котором играли мокрыми пальцами. Это было в 1763 году, а затем в течение трех лет одна музыкантша, по фамилии Дэвис, объехала с новой музыкой Америку, Англию, Францию и Германию, после чего уникальный музыкальный инструмент исчез бесследно. Человек, решивший создать новый музыкальный инструмент, до этого изобрел громоотвод, назвал Гольфстримом течение, идущее от берегов Америки к северной Европе, участвовал в создании Декларации независимости США, ввел знаки "+" и "_" для обозначения полярности электричества. Да, звали его, конечно же, Бенджамин Франклин (1706-1790).
УРОК 4. ИНЕРЦИЯ
Оборудование: шашки, монета, яйцо, стакан, открытка, сухая палка, бумажные полоски, два ножа, деревянный шарик, длинная резиновая трубка, пипетка, ведро с водой.
Ход урока
- Почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом?
Опыт: поставить шашки столбиком на лист бумаги. Попробуйте достать лист бумаги, не уронив шашек. Как это лучше сделать? А можно ли достать нижнюю шашку, не уронив весь столбик? - Что же происходит? (Всё дело в инерции. Тело способно сохранять свою скорость. Например, при резком торможении автобуса пассажиры резко наклонились вперёд, т. к. они сохранили первоначальную скорость, а при резком старте с места пассажиры, наоборот, прижимаются к сидению или падают назад)
Два опыта с шариком:
1. Положить шарик на открытку, лежащую на стакане и резким щелчком пальца сбить картонку. Что наблюдаете?
2. Сделать из плотной бумаги желобок и вложить в него шарик. Начнём двигать желобок по столу, а затем внезапно остановим его. Как ведёт себя шарик теперь? Почему?
Опыт “Гидравлический удар”.
На трубопроводах, по которым транспортируют жидкость, например, нефть, ставят задвижки, которые открывают и закрывают трубу постепенно. Если закрыть задвижку сразу, то и жидкость в трубе останавливается сразу, возникает сильный удар в стенки трубы и может произойти авария – труба лопается. Посмотрим поведение воды при резкой остановке на опыте. Возьмём длинную резиновую трубку, один её конец опустим в поставленное на возвышении ведро. На расстоянии около 10 см от другого конца трубки сделаем небольшое отверстие и вставим в него пипетку, сняв с неё резиновый мешочек. Кончик пипетки зажмём пальцем, всосём воду через резиновую трубку. Вода польётся через трубку. Быстро закрываем и открываем пальцем конец трубки. Что происходит? (из пипетки вырывается фонтан воды, сначала довольно высокий, но затем он превращается в небольшой фонтанчик).
Опыт-загадка:
1. Положить яйцо на открытку, лежащую на стакане. Как поместить яйцо в стакан, не прикасаясь к нему?
2. Склеим из бумаги два кольца, подвесим их на лезвиях ножей и вложим в кольца сухую палку. Как сломать палку, не повредив колец? (резко ударить по палке). Объясните наблюдаемое явление. Попробуйте дома изготовить катапульту. Используйте подручные средства. Как она работает?
УРОК 5. ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ
Оборудование: корковая пробка (или обрезок толстой морковки длиной 4-5 см), спички, толстая проволока, тяжёлая гайка (или картофелина), пластилин, пустотелое яйцо (или яйцо от киндер-сюрприза), песок (или мелкая дробь), стеариновая свеча, небольшие мячи.
Ход урока
Вопрос-загадка:
Как заставить человечка стоять? (человечек изготавливается из корковой пробки, двух спичек (ножки), голову можно сделать из пластилина). После того, как все желающие безуспешно попытались поставить человечка на ножки, учитель выполняет задачу. Берётся длинная толстая проволока (в 2-3 раза длиннее фигурки), сгибается в виде буквы “П”, верхний конец втыкается поглубже в пробку там, где у настоящего человека была бы грудь. На нижний конец насаживается картофелина или тяжёлая гайка. Ставим фигурку на край стола и видим, что наш человечек может стоять очень устойчиво (и даже на одной ноге), попробуем качнуть, человечек даже в этом случае не падает.
- Объясните наблюдаемое явление.
– Поэкспериментируем с картофелиной –
1) заменим её более лёгким грузом;
2) будем поднимать её выше. Какой вывод напрашивается? (устойчивость равновесия зависит от веса груза и от его положения).
Изготовьте игрушку с устойчивым равновесием. Из пластилина вылепим фигурку птички, ноги – из спичек. В тело птички позади лапок воткнём проволоку, на нижнем конце которой установим противовес (это может быть шарик из пластилина, небольшая картофелина или просто гайка). Добейтесь, чтобы ваша птичка сидела на вашем пальце. Поэкспериментируйте с противовесом. Мы видим, что птичка сидит на пальце до тех пор, пока центр тяжести остаётся ниже точки опоры, а как только он становится выше, птица падает.
Опыты с мячами. Равновесие бывает устойчивым, неустойчивым и безразличным. (на выпуклой поверхности, вогнутой и плоской)
Изготовление послушного и непослушного яйца.
Заранее приготовить яйцо следующим образом: проткнуть в концах яйца с двух сторон дырочки величиной со спичечную головку и выдуть содержимое, промыть яйцо и просушить. Затем одну дырочку залепить воском или клеем. Насыпать в яйцо сухого и чистого песка на четверть. Залепить вторую дырочку. Послушное яйцо готово. Его можно поставить в любом положении. Теперь изготовим непослушное яйцо. Вместо песка насыпать мелких дробинок и кусочки стеарина от свечи. Затем поставить яйцо на один конец и подогреть, стеарин растопится и при застывании слепит дробинки между собой. Залепить вторую дырочку. Это яйцо невозможно будет уложить – оно будет стоять не только на столе, но и на краю стакана, и на лезвии ножа. Можно устроить конкурс на самое красивое или необычное непослушное яйцо.
Опыт с центром тяжести человека.
Сядьте на стул, ноги поставьте вертикально. Сидите совершенно прямо. Попробуйте встать, не нагибаясь и не вытягивая руки, а также не сдвигая ноги. Ну что, получилось? Понаблюдайте, как мы встаём. (Вставая, мы всегда наклоняемся вперёд или поджимаем под сиденье ноги. При этом вертикальная линия, проходящая через наш центр тяжести, должна обязательно пройти хотя бы через одну из ступней ног или между ними. Тогда равновесие тела окажется устойчивым и легко можно встать). А теперь попробуйте встать, взяв в руки гантели. Вытяните руки вперёд.
УРОК 6. ТРЕНИЕ
Оборудование: варёное и сырое яйца, деревянная катушка от ниток, спички, деревянный брусок, песок, круглые карандаши, раствор марганцовки, банка с водой, пипетка.
Ход урока
Чешский писатель Ярослав Гашек приводит слова одного тупицы: “Когда весь бензин вышел, автомобиль принуждён был остановиться… И после этого ещё болтают об инерции!.. Не едет, стоит, с места не трогается. Нет бензина. Ну не смешно ли?”
- Почему же остановился автомобиль?
Опыты с движущимся бруском на гладкой поверхности, поверхности, посыпанной песком и на катках-карандашах. – Что вы можете сказать о трении? От чего оно зависит? Трение – враг движения, но и страж покоя. Пофантазируйте, что стало бы, исчезни на Земле трение.
Опыт с трением покоя.
Положить спичку на стол так, чтобы головка выступала за край. На эту спичку положить поперёк ещё 14 спичек, попеременно головками в разные стороны. Можно ли поднять первую спичку, держа её за головку, и вместе с ней и все остальные спички? Можно, но для этого ещё одну спичку положить поверх всех остальных, в ложбинку.
Опыт с карандашом и книгой.
Поставить книгу наклонно и положить на неё карандаш. Сползёт или не сползёт карандаш? Это зависит от того, как положить: вдоль или поперёк. Проверьте. Сделайте вывод. – Как вы думаете, зачем в машинах используют шарики и подшипники?
Вопрос-загадка?
Как отличить варёное яйцо от сырого, не разбивая их? Поэкспериментируйте. Объясните наблюдаемое явление. (В сыром яйце белок и желток стараются сохранять неподвижное состояние – в этом проявляется их инерция – и своим трением о скорлупу тормозят его вращение. В варёном яйце белок и желток уже не жидкие вещества и представляют вместе со скорлупой как бы одно целое, поэтому торможения не происходит и яйцо вращается быстрее.)
Вихревые кольца.
С помощью пипетки капнуть насыщенный раствор марганцовки в банку с водой. Наблюдать процесс образования колец при погружении капли на дно. Объяснить наблюдаемое явление. Дома изготовьте катушку-ползушку. Описание найдите самостоятельно.
УРОК 7. СВЕТ
Оборудование: картонка размером А4, карандаши, плоское зеркало, миска, нитки, электрическая настольная лампа, расчёска.
Ход урока
Вступление учителя: Свет – это вид энергии распространяется он по прямой линии и строго подчиняется законам, которые вы будете изучать на уроках физики. А сегодня на опытах мы познакомимся с некоторыми свойствами света.
Опыт 1.
Сделаем небольшое отверстие остриём карандаша в центре картонки. Разместим картонку около стены и увидим тень от окна на стене через это отверстие. (опыт особенно удачно получается в яркий солнечный день, на стене дети видят отражение окна в перевёрнутом виде. Можно даже кому-нибудь походить по подоконнику и к своему восторгу наблюдатели увидят тень вверх ногами). Как вы думаете, почему образуется такая тень? (обязательно на чертеже показывается прохождение лучей через отверстие и получение изображения)
Опыт 2. Карандаши в роли лучей.
Положите на стол лист бумаги и проведите на нём прямую линию. Перпендикулярно проведённой линии поставьте плоское зеркало (линия в зеркале должна быть без излома). По разные стороны от линии положите карандаши остриями друг к другу и к той точке, где линия упирается в зеркало. Поверните один из карандашей (меняя угол падения), что вы наблюдаете?
Опыт 3. на расстоянии двух метров от настольной лампы положите лист ватмана, на одном краю которого укрепите расчёску с крупными зубьями. Свет от лампы должен проходить на бумагу сквозь зубья расчёски. На бумаге образуются параллельные полоски света, прошедшего сквозь зубья. Поставим небольшое плоское зеркало поперёк светлых полосок. Поворачивая зеркало, обратите внимание на поведение светлых полосок. (как бы мы ни изменяли угол падения лучей, всегда отражённые лучи будут выходить под тем же углом).
Вопрос-проблема: Можно ли зажечь костёр от льдинки? Один из героев книги Жюля Верна “Путешествие и приключения капитана Гаттераса”, доктор Клаубонни добыл огонь с помощью льда. Из льдинки была сделана большая выпуклая линза. Она и собрала в одну точку лучи солнца, как это делает увеличительное стекло. Попробуем изготовить похожую линзу. Нальём чистой воды в миску и выставим на мороз, когда вода застынет, вынем “зажигательную” льдинку на чистую доску. Соберём лучи солнца на комке сухой бумаги. Если всё сделано правильно, то бумага загорится. Около 400 лет назад искусные мастера в Италии и Голландии научились делать очки, затем изобрели лупы. Голландец Антоний Левенгук изготовил линзу, которая давала увеличение в 300 раз. Он первый увидел микроорганизмы в капле воды и ещё много разных интересных вещей, о которых никто даже не подозревал.
Изготовление тауматропа. Тауматроп состоит всего из трёх частей: плотной, тяжёлой картонки и двух верёвочек. С одной стороны картонки нарисуем птицу, а с другой – клетку. Точно по середине картонки привяжем верёвочки. Растянув верёвочки, покрутим их между пальцами взад-вперёд тауматроп должен хорошо крутиться. Закрутим игрушку. Что видим? Как птица попала в клетку? (наш глаз удерживает впечатление виденного, птица исчезла, но появилась клетка, т. к. тауматроп вращается. Нам кажется, что мы видим птицу в клетке. Это же свойство глаза используют в кино и телевидении, там также показывают в одну секунду несколько десятков картинок, они сливаются в глазу и мы видим как бы одно движущееся изображение). Изготовьте собственный тауматроп со своей картинкой.
УРОК 8. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Оборудование: 2 пластмассовые расчёски, фольга, кусочки меха, шерстяная или шёлковая ткань, электрофорная машина, провода, соль, перец, стеклянная, пластмассовая и эбонитовая палочки, лампа от фонарика, оконное стекло размером 40*25см (или лист плексигласа), катушка ниток, “султаны”, воздушный шарик.
Ход урока
- Почему трудно расчесать длинные сухие волосы после мытья?
Опыт 1.
Подвесить на нитке расчёску из пластмассы, привязав нитку к её середине. Другую такую же расчёску наэлектризовать трением о сухую шерстяную ткань или о свои волосы. Приблизьте конец наэлектризованной расчёски к концу висящей расчёски. Что наблюдаете? Объясните наблюдаемое явление. (При трении тела обменялись электрическими зарядами. Существуют два вида электрического заряда – положительный и отрицательный. Одни вещества способны заряжаться отрицательным зарядом, другие – положительным зарядом. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются).
Опыт 2 с гильзами из фольги; “султаном”; ниткой – конец нитки длиной 15–20 см свесить вниз, приблизить к ней наэлектризованную расчёску. Как ведёт себя нитка? А теперь прикоснитесь расчёской к нитке, как сейчас ведёт себя нить?
Опыт 3.”Электрический театр”.
Совершенно чистое и сухое оконное стекло (можно использовать лист плексигласа, оно даже лучше) размером примерно 40*25см положить на опоры на высоте около 3см над столом. Из тонкой папиросной бумаги вырезать различные фигурки танцоров (человечки, слоны, на что фантазии хватит) высотой 1,5-2см. В ногу танцора воткнуть булавку, чтобы немного утяжелить его. Положить фигурки под стекло. Наэлектризуем стекло сухой шерстяной или шёлковой тряпочкой. Фигурки начали свой танец.
Опыт с электрофорной машиной. Вопросы-загадки:
Электростатическое поле губительно действует на микроорганизмы, вызывающие гниение фруктов или овощей. Поэтому, если мы хотим увеличить срок хранения фруктов или овощей, их можно поместить в электростатическое поле. – Подумайте, как еще можно использовать электростатическое электричество?
Зачем у бензовоза сзади до земли свисает металлическая цепь?
На столе перемешаны соль и чёрный молотый перец. Как их отделить друг от друга? (наэлектризовать воздушный шарик и поднести к смеси)
Литература:
- Гальперштейн Л. Здравствуй, физика! М., “Детская литература”, 1973г.
- Перельман Я. И. Занимательная физика.
- Горев Л. А. Занимательные опыты по физике. М., “Просвещение”, 1985г.
- Материалы журнала “Наука и жизнь”, рубрика “Ваше свободное время”, подрубрика “Физпрактикум”
- Хуторской А. В. Увлекательная физика. М., Аркти, 2000г.
- Рабиза В. Г. Простые опыты. М., “Детская литература”, 2002г.