物理学の実験。 物理学における興味深い実験。 逆さまの名前

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子どもたちが一生忘れない、とても簡単な実験があります。 なぜこのようなことが起こったのか、彼らは完全には理解していないかもしれませんが、いつ 時間が経ちますそして、物理学や化学の授業をしていると、非常に明確な例が確実に記憶に現れるでしょう。

Webサイト子どもたちの記憶に残る面白い実験を7つ集めてみました。 これらの実験に必要なものはすべてすぐに手に入ります。

耐火ボール

必要があります：ボール2個、ロウソク、マッチ、水。

経験: 風船を膨らませて、火のついたキャンドルの上にかざして、火がかかると風船が割れることを子供たちに実演します。 次に、普通の水道水を2番目のボールに注ぎ、それを結び、再びキャンドルに近づけます。 水があれば、ボールはろうそくの炎に簡単に耐えられることがわかりました。

説明：ボール内の水がキャンドルから発生する熱を吸収します。 したがって、ボール自体は燃えず、したがって破裂することはありません。

鉛筆

必要になるだろう：ビニール袋、鉛筆、水。

経験：ビニール袋に水を半分まで入れます。 鉛筆を使って、水が入っている袋に穴をあけます。

説明：ビニール袋に穴をあけて水を注ぐと、穴から水が流れ出てきます。 しかし、最初に袋に水を半分まで入れ、次に鋭利なもので穴を突き刺して、物体が袋に刺さったままにすると、その穴から水はほとんど流れ出なくなります。 これは、ポリエチレンが破壊されるときに分子が引き付けられるためです。 親しい友人友達に。 私たちの場合、ポリエチレンは鉛筆の周りに締め付けられています。

割れない風船

必要になるだろう：風船、木の串、食器用洗剤。

経験：上下に本品を塗り、下からボールに刺していきます。

説明：このトリックの秘密は簡単です。 ボールを保持するには、最も張力の低いポイントでボールに穴を開ける必要があります。そのポイントはボールの底部と上部にあります。

カリフラワー

必要があります：水4カップ、食品着色料、キャベツの葉または白い花。

経験: 各グラスに任意の色の食品着色料を加え、葉または花を1枚水の中に置きます。 一晩放置します。 朝になると色が変わっているのがわかります。

説明：植物は水を吸収し、それによって花や葉に栄養を与えます。 これは、水自体が植物内の細い管を満たす毛細管効果によって起こります。 これが花、草、大きな木が養う方法です。 着色された水を吸い込むと色が変わります。

浮かぶ卵

必要があります：卵2個、水2杯、塩。

経験：卵を慎重にグラスに入れます。 きれいな水。 予想どおり、底に沈みます（沈まない場合、卵は腐っている可能性があるため、冷蔵庫に戻さないでください）。 2杯目のグラスに注ぐ 温水そこに大さじ4〜5の塩を入れてかき混ぜます。 実験を純粋に行うために、水が冷めるまで待っても構いません。 次に、2番目の卵を水に入れます。 水面近くに浮いてきます。

説明：重要なのは密度です。 卵の平均密度は普通の水よりもはるかに大きいため、卵は沈みます。 そして、食塩水の密度が高くなるので、卵は浮き上がります。

クリスタルロリポップ

必要があります: 水 2 カップ、砂糖 5 カップ、ミニケバブ用の木の棒、厚紙、透明なグラス、鍋、食品着色料。

経験：コップ4分の1の水で沸騰させます。 シュガーシロップ大さじ数杯の砂糖を加えます。 紙の上に砂糖をふりかけます。 次に、スティックをシロップに浸し、砂糖を集めます。 次に、それらをスティック上に均等に分配します。

スティックを一晩乾燥させます。 朝、火の上で砂糖5カップを水2カップに溶かします。 シロップを15分間冷ましておきますが、冷やしすぎると結晶が成長しませんので注意してください。 次に、それを瓶に注ぎ、さまざまな食品着色料を加えます。 用意したスティックをシロップの入った瓶に入れ、瓶の壁や底に触れないようにします（洗濯バサミを使うと便利です）。

説明: 水が冷えると砂糖の溶解度が低下し、容器の壁や砂糖粒が播種されたスティック上に砂糖が沈殿して沈殿し始めます。

火のついたマッチ

必要になります：マッチ、懐中電灯。

経験: マッチに火をつけて、壁から 10 ～ 15 センチメートル離してください。 懐中電灯でマッチを照らすと、自分の手とマッチ自体だけが壁に映っていることがわかります。 当たり前のことのようですが、考えたこともありませんでした。

説明: 火は光の通過を妨げないため、影を作りません。

導入

間違いなく、私たちの知識はすべて実験から始まります。
(カント・エマヌエル。ドイツの哲学者 g.)

物理学実験では、学生に物理法則のさまざまな応用を楽しい方法で紹介します。 実験を授業で繰り返し、定着させる際に、研究対象の現象に生徒の注意を引くために使用できます。 教材、物理的な夕方に。 楽しい経験は生徒の知識を深めて広げ、論理的思考の発達を促進し、主題への興味を植え付けます。

物理学における実験の役割

物理学は若い科学であるという事実
ここで確実に言うことは不可能です。
そして古代、科学を学ぶと、
私たちは常にそれを理解しようと努めてきました。

物理学を教える目的は具体的であり、
すべての知識を実際に応用できるようになります。
そして覚えておくことが重要です - 実験の役割
まず第一に立たなければなりません。

実験を計画し、実行することができる。
分析して命を吹き込みます。
モデルを構築し、仮説を立て、
新たな高みに到達するために努力する

物理法則は経験的に確立された事実に基づいています。 さらに、物理学の歴史的発展の過程で、同じ事実の解釈が変わることもよくあります。 事実は観察によって蓄積されます。 しかし、それらだけに限定することはできません。 これは知識への第一歩にすぎません。 次に実験、つまり定性的特性を考慮した概念の開発が行われます。 観察から一般的な結論を引き出し、現象の原因を解明するには、量間の定量的な関係を確立する必要があります。 このような依存性が得られれば、物理法則が発見されたことになります。 物理法則が見つかったら、個別のケースで実験する必要はなく、適切な計算を実行するだけで十分です。 量間の定量的関係を実験的に研究することで、パターンを特定できます。 これらの法則に基づいて、現象の一般理論が展開されます。

したがって、実験なしに物理学を合理的に教えることはできません。 物理学の研究には、実験の広範な使用、その設定の特徴と観察された結果の議論が含まれます。

楽しい物理実験

実験の説明は、次のアルゴリズムを使用して実行されました。

実験の名称 実験に必要な機材・材料 実験の段階 実験の説明

実験その1 4階建て

デバイスと材料:ガラス、紙、はさみ、水、塩、赤ワイン、ひまわり油、着色アルコール。

実験の段階

4 つの異なる液体を、混ざり合わずに 5 段上になるようにグラスに注いでみましょう。 ただし、ガラスではなく、上部に向かって広がる細いガラスを使用する方が便利です。

塩を加えた着色水をグラスの底に注ぎます。 紙から「Funtik」を丸めて、端を直角に曲げます。 先端を切り落とします。 Funtik の穴はピンの頭のサイズである必要があります。 このコーンに赤ワインを注ぎます。 そこから細い水流が水平に流れ出し、ガラスの壁にぶつかって塩水の上に流れ落ちます。
赤ワインの層の高さが色の付いた水の層の高さと同じになったら、ワインを注ぐのを止めます。 2番目のコーンから同様にグラスに注ぎます。 ひまわり油。 3番目のホーンから、色付きのアルコールの層を注ぎます。

https://pandia.ru/text/78/416/images/image002_161.gif" width="86 height=41" height="41">、色付きアルコールとしては最小です。

体験その2 すごい燭台

デバイスと材料：キャンドル、釘、グラス、マ​​ッチ、水。

実験の段階

それは素晴らしい燭台、つまりコップ一杯の水ではないでしょうか？ そして、このローソク足はまったく悪くありません。

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図3

体験談の説明

ボトルが空気とともに「飛び回る」ため、ろうそくの火が消えます。空気の流れはボトルによって 2 つの流れに分けられます。 1 つは右側を流れ、もう 1 つは左側を流れます。 そしてそれらはほぼろうそくの炎が立つ場所で出会います。

実験その4 スピニングスネーク

デバイスと材料：厚紙、ろうそく、ハサミ。

実験の段階

厚紙かららせん状に切り取り、少し伸ばして、曲がったワイヤーの端に置きます。 上昇気流の中でこの螺旋をキャンドルの上にかざすと、蛇が回転します。

体験談の説明

ヘビが回転するのは、空気が熱の影響で膨張し、暖かいエネルギーが運動に変換されるためです。

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図5

体験談の説明

水はアルコールよりも密度が高くなります。 徐々にボトルに入り、そこからマスカラを追い出します。 赤、青、または黒の液体が泡から細い流れとなって上向きに上昇します。

実験 No. 6 1 つで 15 試合

デバイスと材料：15試合。

実験の段階

テーブルの上にマッチを1本置き、その上にマッチ14本を置き、頭が突き出て端がテーブルに触れるようにします。 最初の試合を片方の端を持って持ち上げ、他のすべての試合も一緒に持ち上げるにはどうすればよいでしょうか?

体験談の説明

これを行うには、すべての一致の上に、それらの間の空洞に別の 15 番目の一致を置くだけです。

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図7

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図9

体験その8 パラフィンモーター

デバイスと材料:キャンドル、編み針、グラス2個、皿2枚、マッチ。

実験の段階

このモーターを作るのに電気もガソリンも必要ありません。 このために必要なのは...キャンドルだけです。

編み針を熱し、頭をキャンドルの中に突き刺します。 これがエンジンの軸になります。 編み針が付いたキャンドルを2つのグラスの端に置き、バランスを整えます。 キャンドルの両端に火をつけます。

体験談の説明

パラフィンの一滴がキャンドルの端の下に置かれたプレートの1つに落ちます。 バランスが崩れ、ろうそくのもう一方の端がきつくなって倒れます。 同時に、数滴のパラフィンがそこから排出され、最初の端よりも軽くなります。 一番上まで上がり、最初の端が下がり、一滴落ち、軽くなり、モーターが全力で動き始めます。 徐々にキャンドルの振動はどんどん大きくなっていきます。

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デバイスと材料:薄いガラス、水。

実験の段階

グラスに水を入れてグラスの端を拭きます。 湿らせた指でガラスのどこかをこすると、彼女は歌い始めます。

拡散" href="/text/category/diffuziya/" rel="bookmark">液体、気体、固体における拡散

実証実験「拡散の観察」

デバイスと材料:綿毛、アンモニア、フェノールフタレイン、拡散観察装置。

実験の段階

脱脂綿を2枚用意しましょう。 脱脂綿の一方をフェノールフタレインで湿らせ、もう一方をアンモニアで湿らせます。 枝同士を接触させてみましょう。 フリースに汚れが付いている ピンク色拡散現象によるものです。

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図13

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図15

拡散現象が温度に依存することを証明しましょう。 温度が高いほど、拡散は速くなります。

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図17

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図19

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図21

3.パスカルのボール

パスカル ボールは、密閉容器内の液体または気体にかかる圧力の均一な伝達と、大気圧の影響下でのピストン後方の液体の上昇を実証するために設計された装置です。

密閉容器内の液体にかかる圧力の均一な伝達を実証するには、ピストンを使用して水を容器内に引き込み、ボールをノズルにしっかりと配置する必要があります。 ピストンを容器に押し込むことにより、ボールの穴から液体が流れる様子を示します。液体が全方向に均一に流れることに注意してください。

家庭での実験は、子供たちに物理学や化学の基礎を紹介し、視覚的なデモンストレーションを通じて複雑で抽象的な法則や用語を理解しやすくする優れた方法です。 さらに、それらを実行するために高価な試薬や特別な機器を購入する必要はありません。 結局のところ、私たちは何も考えずに、生地に消炭酸ソーダを加えたり、電池を懐中電灯に接続したりするまで、毎日自宅で実験を行っています。 興味深い実験を簡単、簡単、そして安全に実施する方法を学びましょう。

家庭での化学実験

ガラスのフラスコを持ち、眉毛が焼け焦げた教授のイメージがすぐに思い浮かびますか? 心配しないでください。私たちの自宅での化学実験は完全に安全で、面白くて役に立つものです。 それらのおかげで、子供は外熱反応と吸熱反応とは何なのか、そしてそれらの違いは何なのかを簡単に思い出すことができます。

バスボムとして使える孵化可能な恐竜の卵を作ってみましょう。

必要な経験:

• 小さな恐竜の置物。
• 重曹;
• 植物油;
• レモン酸;
• 食品着色料または液体水彩絵の具。

実験の手順

1. 小さなボウルに重曹 1/2 カップを入れ、小さじ 1/4 を加えます。 液体の色（または小さじ1/4の水に食品着色料1～2滴を溶かす）、重曹を指で混ぜて均一な色を作ります。
2. 大さじ1を加えます。 l. クエン酸。 乾燥した材料をよく混ぜます。
3. 小さじ1を加えます。 植物油。
4. 押してもほとんどくっつかない、もろい生地になるはずです。 まったくくっつきたくない場合は、小さじ1/4をゆっくりと加えてください。 好みの粘稠度になるまでバターを加えます。
5. 次に、恐竜の置物を取り出し、生地を卵の形に成形します。 最初は非常に壊れやすいので、硬化するまで一晩（少なくとも10時間）放置する必要があります。
6. それから、楽しい実験を始めることができます。浴槽に水を満たし、その中に卵を投げます。 水に溶けると勢いよくシュワシュワと泡立ちます。 触ると冷たくなるのは、酸とアルカリの吸熱反応で周囲の熱を吸収するためです。

油を入れると浴槽が滑りやすくなる場合がありますのでご注意ください。

ゾウの歯磨き粉

家庭での実験は、その結果を肌で感じて体験できるので、子どもたちに大人気です。 その中には、たくさんの濃密でふわふわした色の泡で終わるこの楽しいプロジェクトも含まれています。

それを実行するには、次のものが必要です。

• 子供用安全メガネ。
• ドライアクティブイースト;
• 温水;
• 過酸化水素 6%;
• 食器用洗剤または液体石鹸（抗菌性ではありません）。
• 漏斗;
• プラスチックグリッター（必ず非金属製）。
• 食品着色料。
• 0.5 リットルのボトル ​​(安定性を高めるために底の広いボトルを使用するのが最善ですが、通常のプラスチック製のボトルでも十分です)。

実験自体は非常に簡単です。

1. 小さじ1 ドライイーストを大さじ2で希釈します。 l. 温水。
2. シンクまたは側面の高い皿に置いたボトルに、過酸化水素 1/2 カップ、染料 1 滴、グリッター、少量の食器用洗剤を注ぎます (ディスペンサーを数回押します)。
3. 漏斗を挿入し、イーストを注ぎます。 反応はすぐに始まるので、すぐに行動してください。

酵母は触媒として働き、過酸化水素の放出を促進し、ガスが石鹸と反応すると大量の泡が発生します。 これは熱を放出する発熱反応なので、「噴火」が止まった後にボトルに触れると温かくなります。 水素はすぐに蒸発してしまうので、残るのは 泡で遊ぶことができます。

自宅で物理実験

レモンが電池として使えるってご存知ですか？ 確かに、非常に低電力です。 家庭で柑橘類を使った実験を行うと、電池と閉じた電気回路の動作を子供たちにデモンストレーションすることができます。

実験には次のものが必要です。

• レモン - 4個。
• 亜鉛メッキ釘 - 4本。
• 銅の小片（コインを取ることができます） - 4個;
• 短いワイヤー（約20cm）付きワニ口クリップ - 5個。
• 小さな電球または懐中電灯 - 1個。

光あれ

実験の方法は次のとおりです。

1. 硬い表面の上で転がし、レモンを軽く絞って皮の中の果汁を出します。
2. 各レモンに亜鉛メッキの釘と銅片を 1 つずつ挿入します。 それらを同じ行に配置します。
3. ワイヤーの一端を亜鉛メッキの釘に接続し、もう一端を別のレモンの銅片に接続します。 すべてのフルーツが接続されるまでこの手順を繰り返します。
4. 完了すると、どこにも接続されていない 1 つの釘と 1 つの銅が残るはずです。 電球を準備し、電池の極性を確認します。
5. 残りの銅片（プラス）と釘（マイナス）を懐中電灯のプラスとマイナスに接続します。 したがって、接続されたレモンのチェーンはバッテリーです。
6. フルーツのエネルギーで動く電球をつけてください！

このような実験を自宅で繰り返すには、ジャガイモ、特に緑色のものも適しています。

使い方？ レモンに含まれるクエン酸は 2 つの異なる金属と反応し、イオンが一方向に移動し、 電気。 誰もがこの原則に基づいて取り組んでいます。 化学物質源電気。

夏の楽しみ

実験をするために屋内にいる必要はありません。実験によっては屋外で行ったほうが効果的であり、実験が終わった後に何も片付ける必要もありません。 これらには、単純なものではなく、巨大なものである気泡を使った自宅での興味深い実験が含まれます。

それらを作成するには、次のものが必要です。

• 長さ50〜100cmの木の棒2本（お子様の年齢と身長によって異なります）。
• 2 つの金属製のねじ込み式耳。
• 金属ワッシャー1個。
• 綿コード3m。
• 水の入ったバケツ。
• あらゆる洗剤 - 食器用、シャンプー、液体石鹸。

自宅で子供たちに素晴らしい実験を行う方法は次のとおりです。

1. 金属タブをスティックの端にねじ込みます。
2. 綿コードを長さ 1 メートルと 2 メートルの 2 つの部分に切ります。これらの寸法に厳密に従う必要はありませんが、それらの比率が 1 対 2 に維持されることが重要です。
3. 長いロープの中央に均等に垂れ下がるようにワッシャーを置き、両方のロープを棒の目に結び付けて輪を作ります。
4. バケツの水を入れてかき混ぜます たくさんの洗剤
5. スティックのループを液体にそっと浸し、巨大な泡を吹き始めます。 それらを互いに分離するには、2 本のスティックの端を慎重に合わせます。

この実験の科学的要素は何ですか? 泡は表面張力、つまり液体の分子を結びつける引力によって保持されることを子供たちに説明してください。 その効果は、こぼれた水が自然界に存在する中で最もコンパクトな球形をとりやすい水滴に集まるという事実、または水が注がれると円筒形の流れに集まるという事実に現れます。 泡の両側には石鹸分子で挟まれた液体分子の層があり、泡の表面に広がると表面張力が増加し、泡が急速に蒸発するのを防ぎます。 棒を開いている間は水は円柱状に保たれますが、棒を閉じるとすぐに球形に戻ります。

これらは、子供と一緒に自宅でできる種類の実験です。

千年にわたる科学の歴史の中で、何十万回もの物理実験が行われてきました。 米国の物理学者の中から「最良」を数人選ぶのは困難です。 西ヨーロッパ調査が行われました。 研究者のロバート・クリーズ氏とストーニー・ブック氏は、史上最も美しい物理学実験の名前を尋ねました。 高エネルギーニュートリノ天体物理学研究室の研究者で物理数理科学の候補者であるイーゴリ・ソカルスキー氏は、Kriz氏とBuk氏による選択調査の結果、トップ10に含まれた実験について語った。

1. キレネのエラトステネスの実験

地球の半径が測定された最も古い既知の物理実験の 1 つは、紀元前 3 世紀に有名なアレクサンドリア図書館の司書、キレネのエラストテネスによって実行されました。 実験計画はシンプルです。 正午、昼間 夏至、シエナ市（現在のアスワン）では、太陽は天頂にあり、物体は影を落としませんでした。 同日同時刻、シエナから800キロメートル離れたアレクサンドリア市では、太陽が天頂から約7度ずれた。 これは全円（360°）の約 1/50、つまり地球の円周は 40,000 キロメートル、半径は 6,300 キロメートルです。 これほど測定されたことはほとんど信じられないように思われます 簡単な方法地球の半径はわずか5%であることが判明 値より小さい、最も正確な方法で取得されます。 現代の手法、ウェブサイト「化学と生命」が報じている。

2. ガリレオ・ガリレイの実験

17 世紀には、物体の落下速度はその質量に依存すると教えたアリストテレスが支配的な見解でした。 体が重ければ重いほど、落ちる速度は速くなります。 私たち一人ひとりができる観察 日常生活、これを裏付けるようです。 軽い爪楊枝と重い石を同時に放してみてください。 石が地面に着く速度が速くなります。 このような観察により、アリストテレスは、地球が他の物体を引き付ける力の基本的な性質についての結論に達しました。 実は落下速度は重力だけでなく空気抵抗の力も影響します。 軽い物体と重い物体ではこれらの力の比率が異なり、それが観察される効果につながります。

イタリアのガリレオ・ガリレイは、アリストテレスの結論の正しさに疑問を抱き、それを検証する方法を見つけました。 これを行うために、彼はピサの斜塔から大砲の弾とそれよりも軽いマスケット銃の弾を同時に落とした。 両方の本体はほぼ同じ流線形の形状をしており、したがって、コアと弾丸の両方について、空気抵抗力は重力に比べて無視できるほどでした。 ガリレオは、両方の物体が同時に地面に到達すること、つまり落下速度が同じであることを発見しました。

ガリレオによって得られた結果は法則の結果です 万有引力そして物体が経験する加速度は物体に作用する力に正比例し、質量に反比例するという法則。

3. ガリレオ・ガリレイのもう一つの実験

ガリレオは、傾斜した板の上を転がるボールが等時間間隔で移動する距離を測定し、実験の著者が水時計を使用して測定しました。 科学者は、時間を 2 倍にすると、ボールはさらに 4 倍転がることを発見しました。 この二次関係は、ボールが重力の影響下で加速速度で移動することを意味し、これは、力が作用する物体は一定の速度で移動するが、力が加えられない場合には、2000 年間受け入れられてきたアリストテレスの主張に矛盾しました。体は休んでいます。 ガリレオによるこの実験の結果は、ピサの斜塔での実験の結果と同様に、後に古典力学の法則を定式化するための基礎として役立ちました。

4. ヘンリー・キャベンディッシュの実験

アイザック・ニュートンが万有引力の法則を定式化した後、距離 r だけ離れた質量 Mit の 2 つの物体間の引力は F=γ (mM/r2) に等しいため、次の値を決定することが残りました。重力定数 γ - これを行うには、既知の質量を持つ 2 つの物体間の引力を測定する必要がありました。 引力は非常に小さいため、これはそれほど簡単ではありません。 私たちは地球の重力を感じています。 しかし、たとえ近くに大きな山があっても、それは非常に弱いので、魅力を感じることは不可能です。

非常に繊細で繊細な方法が必要でした。 1798 年にニュートンの同胞ヘンリー・キャベンディッシュによって発明され、使用されました。 彼は、非常に細いコードに 2 つのボールが吊り下げられたロッカーであるトーション スケールを使用しました。 キャベンディッシュは、より大きな質量の他のボールがスケールに近づくときのロッカー アームの変位 (回転) を測定しました。 感度を高めるために、ロッカー ボールに取り付けられたミラーから反射される光スポットによって変位が測定されました。 この実験の結果、キャベンディッシュは重力定数の値を非常に正確に決定し、地球の質量を初めて計算することができました。

5. ジャン・ベルナール・フーコーの実験

フランスの物理学者ジャン・ベルナール・レオン・フーコーは、1851 年にパリのパンテオンのドームの頂上から吊り下げられた高さ 67 メートルの振り子を使用して、地球の地軸の周りの回転を実験的に証明しました。 振り子のスイング面は星に対して変化しません。 地球上に位置し、地球とともに回転している観測者は、回転面が地球の回転方向と反対の方向にゆっくりと回転しているのが見えます。

6. アイザック・ニュートンの実験

1672 年、アイザック ニュートンはすべての学校の教科書に記載されている簡単な実験を行いました。 雨戸を閉めた後、彼は雨戸に小さな穴を開け、そこから太陽光線を差し込みました。 ビームの経路にプリズムを配置し、プリズムの後ろにスクリーンを配置しました。 ニュートンは画面上で「虹」を観察しました。太陽光の白い光線がプリズムを通過し、紫から赤までのいくつかの色の光線に変わりました。 この現象を光の分散といいます。

この現象を観察したのはアイザック卿が最初ではありませんでした。 私たちの時代の初めには、大きな単結晶が存在することがすでに知られていました。 天然由来光を色に分解する性質があります。 ガラス三角プリズムを用いた実験による光の分散の最初の研究は、ニュートン以前にも、英国人のハリオットとチェコの博物学者マルツィによって行われました。

しかし、ニュートン以前には、そのような観察は本格的な分析を受けることはなく、それらの観察に基づいて導かれた結論は追加の実験によって照合されませんでした。 ハリオットとマルツィはどちらも、色の違いは白色光と「混合」される闇の量の違いによって決まると主張したアリストテレスの信奉者であり続けた。 紫アリストテレスによれば、光に闇が最も多く加わると赤が生じ、最も少ないと赤が生じます。 ニュートンは、光が一方のプリズムを通過し、次にもう一方のプリズムを通過する、交差プリズムを使用した追加の実験を実行しました。 彼の実験の全体に基づいて、彼は「白と黒を混ぜ合わせても、その間の暗い色を除いて色は生じない」と結論付けました。

光の量によって色の見え方は変わりません。」 彼は、白色光は化合物として考慮されるべきであることを示しました。 主な色は紫から赤です。

このニュートン実験は、どのようにして起こるかを示す注目すべき例を提供します。 さまざまな人、同じ現象を観察し、それをさまざまな方法で解釈し、その解釈に疑問を持ち、追加の実験を実行した人だけが正しい結論に達します。

7. トーマス・ヤングの実験

19 世紀の初めまでは、光の粒子の性質についての考えが普及していました。 光は個々の粒子、つまり微粒子から構成されていると考えられていました。 光の回折と干渉の現象はニュートンによって観察されましたが (「ニュートンのリング」)、一般に受け入れられている観点は粒子のままでした。

投げられた2つの石からの水面の波を見ると、波が重なり合い、干渉し、打ち消し合ったり、強め合ったりする様子がわかります。 これに基づいて、イギリスの物理学者で医師のトーマス・ヤングは 1801 年に、不透明なスクリーンの 2 つの穴を通過する光線を使った実験を実施しました。これにより、水に投げ込まれた 2 つの石に似た 2 つの独立した光源が形成されました。 その結果、光が微粒子で構成されている場合には形成できない、交互の暗縞と白​​縞からなる干渉パターンを観察しました。 暗い縞は、2 つのスリットからの光波が互いに打ち消し合う領域に対応します。 光の波が相互に強め合うところに、光の縞が現れました。 このようにして、光の波動性が証明された。

8. クラウス・ヨンソンの実験

ドイツの物理学者クラウス・ヨンソンは、トーマス・ヤングの光の干渉に関する実験と同様の実験を 1961 年に実施しました。 違いは、ヨンソンが光線の代わりに電子ビームを使用したことです。 彼は、ヤングが光波について観察したものと同様の干渉パターンを取得しました。 これにより、素粒子の混合粒子波の性質に関する量子力学の規定が正しいことが確認されました。

9. ロバート・ミリカンの実験

という考え 電荷いかなる物体も離散的である (つまり、それはもはや断片化の影響を受けない、大小の素電荷のセットで構成されています)。 19 世紀初頭この研究は、M. ファラデーや G. ヘルムホルツなどの有名な物理学者によって支持されました。 「電子」という用語は理論に導入され、基本的な電荷のキャリアである特定の粒子を指します。 しかし、粒子自体もそれに関連する素電荷も実験的に発見されていなかったため、この用語は当時は純粋に形式的なものでした。 1895 年、K. レントゲンは、放電管の実験中に、陰極から飛んでくる光線の影響を受けて、その陽極がそれ自体の X 線、つまりレントゲン線を放出できることを発見しました。 同年、フランスの物理学者 J. ペランは、陰極線がマイナスに帯電した粒子の流れであることを実験的に証明しました。 しかし、巨大な実験材料にもかかわらず、個々の電子が参加する単一の実験がなかったため、電子は仮説上の粒子のままでした。

アメリカの物理学者ロバート・ミリカンは、エレガントな物理実験の古典的な例となった方法を開発しました。 ミリカンは、コンデンサのプレート間の空間にいくつかの帯電した水滴を隔離することに成功しました。 X線を照射すると、プレート間の空気をわずかにイオン化し、液滴の電荷を変化させることができました。 プレート間の磁場がオンになると、液滴は電気引力の影響を受けてゆっくりと上方に移動しました。 フィールドがオフになると、重力の影響下で落下しました。 フィールドのオンとオフを切り替えることにより、プレート間に浮遊した各液滴を 45 秒間観察し、その後蒸発することが可能でした。 1909 年までに、あらゆる液滴の電荷が常に基本値 e (電子電荷) の整数倍であることを決定することができました。 これは、電子が同じ電荷と質量を持つ粒子であるという説得力のある証拠でした。 水滴を油滴に置き換えることで、ミリカンは観測時間を 4.5 時間に延長することができ、1913 年に考えられる誤差の原因を 1 つずつ排除して、電子電荷の最初の測定値を発表しました。e = (4.774 ± 0.009)x 10-10 静電単位。

10. エルンスト・ラザフォードの実験

20世紀初頭までに、原子はマイナスに帯電した電子とある種のプラスの電荷から構成されており、そのため原子は一般に中性を保っていることが明らかになりました。 しかし、この「ポジティブ/ネガティブ」システムがどのようなものであるかについての仮定が多すぎましたが、どちらかのモデルを選択することを可能にする実験データが明らかに不足していました。 ほとんどの物理学者は、原子は均一に帯電した直径約 108 cm の正の球であり、内部に負の電子が浮遊しているという J. J. トムソンのモデルを受け入れました。

1909 年、エルンスト ラザフォード (ハンス ガイガーとエルンスト マースデンの支援) は、原子の実際の構造を理解するために実験を実施しました。 この実験では、20 km/sの速度で移動する重い正に帯電したアルファ粒子が薄い金箔を通過し、元の運動方向から逸脱して金原子上に散乱しました。 逸脱の程度を判断するために、ガイガーとマースデンは顕微鏡を使用して、アルファ粒子がプレートに衝突した場所で発生するシンチレーター プレート上のフラッシュを観察する必要がありました。 2 年間にわたって約 100 万個のフレアが数えられ、約 8,000 個に 1 個の粒子が散乱の結果、進行方向を 90 度以上変える (つまり、向きを変える) ことが証明されました。 これはトムソンの「緩い」原子では起こり得ないことです。 結果は、いわゆる 惑星模型原子 - 約 10 ～ 13 cm の巨大で小さな原子核と、この原子核の周りを約 10 ～ 8 cm の距離で回転する電子。

現代の物理実験は過去の実験よりもはるかに複雑です。 デバイスは、数万平方キロメートルの面積にわたって配置される場合もあれば、立方キロメートル程度の体積を満たす場合もあります。 そして、さらに他のものも間もなく他の惑星で実行されるでしょう。

チェリャビンスク州教育科学省

プラストフスキー技術部門

GBPOU SPO 「コペイスク工科大学にちなんで名付けられました。 S.V.ホクリャコワ」

マスタークラス

「実験と実験」

子供のための"

教育研究事業

「面白い 物理実験

廃材から」

責任者: Yu.V. ティモフェエワ、物理教師

出演者：OPIグループ学生 15名

注釈

物理実験は、物理学の研究への関心を高め、思考を発展させ、さまざまな説明に理論的知識を適用する方法を教えます。 物理現象周囲の世界で起こっていること。

残念なことに、物理学の授業では教材が多すぎるため、楽しい実験には十分な注意が払われていません。

実験、観察、測定の助けを借りて、さまざまな物理量間の依存関係を研究できます。

面白い実験中に観察されたすべての現象は、 科学的な説明、このために、私たちは物理学の基本法則と私たちの周りの物質の特性を使用しました。

目次

	導入
	メインコンテンツ
	組織 研究活動
	さまざまな実験を行うための方法論
	研究結果
	結論
	中古文献リスト
	アプリケーション

導入

間違いなく、私たちの知識はすべて実験から始まります。

(カント・エマヌエル - ドイツの哲学者 1724-1804)

物理学は科学書や複雑な法則だけではなく、巨大な実験室だけでもありません。 物理学は興味深い実験や楽しい経験でもあります。 物理学は友達の間で行われる手品です、これは 笑い話そして面白い手作りおもちゃ。

最も重要なことは、物理実験には入手可能なあらゆる材料を使用できることです。

物理実験は、ボール、メガネ、注射器、鉛筆、ストロー、コイン、針などを使用して行うことができます。

実験は物理学の研究への関心を高め、思考力を養い、理論的知識を応用して周囲の世界で起こるさまざまな物理現象を説明する方法を学生に教えます。

実験を行うときは、その実施計画を立てるだけでなく、特定のデータを取得する方法を決定し、自分で設備を組み立て、特定の現象を再現するために必要な機器を設計することも必要です。

しかし残念ながら、物理学の授業では教材が多すぎるため、楽しい実験には十分な注意が払われず、理論と問題解決に多くの注意が払われています。

そこで、「廃材を使った面白い物理実験」というテーマで研究を行うことになりました。

研究活動の目的は次のとおりです。

1. 物理研究の方法を習得し、正しい観察の技術と物理実験の技術を習得します。

   さまざまな文献やその他の情報源を使用した独立した作業の組織化、研究作業のテーマに関する資料の収集、分析、および統合。

   学生に申請方法を教える 科学的知識物理現象を説明するために。

   学生に物理学への愛情を植え付け、機械的な暗記ではなく、自然法則を理解することに集中力を高めるためです。

研究テーマを選択する際には、次の原則に基づいて選択しました。

主観性 - 選択されたトピックは私たちの興味に対応します。

客観性 - 私たちが選択したトピックは、科学的かつ実践的な観点から関連性があり、重要です。

実現可能性 - 私たちが仕事で設定したタスクと目標は現実的で実現可能です。

1. 主な内容。

研究作業は次のスキームに従って実行されました。

問題の定式化。

からの情報を勉強しています さまざまな情報源この問題について。

研究手法の選択とその実践的な習得。

自分の材料を収集する - 利用可能な材料を収集し、実験を実施します。

分析と総合。

結論の策定。

研究作業中に、次の物理的研究方法が使用されました。

1. 身体的な経験

実験は次の段階で構成されました。

実験条件の明確化。

この段階には、実験の条件を理解し、必要な利用可能な機器と材料のリストを決定し、実験中の安全な条件を決定することが含まれます。

一連のアクションを作成します。

この段階では、実験を実施する手順の概要が説明され、必要に応じて新しい材料が追加されました。

実験を行っています。

2. 観察

経験的に起こる現象を観察する際には、物理​​的特性の変化に特に注意を払うとともに、さまざまな物理量間の規則的なつながりを検出することができました。

3. モデリング。

モデリングはあらゆる物理研究の基礎です。 実験を行う際には、さまざまな状況を想定した実験を行いました.

合計すると、私たちはいくつかの興味深い物理実験をモデル化し、実施し、科学的に説明してきました。

2.研究活動の組織：

2.1 さまざまな実験を行うための方法論:

No.1キャンドルをボトルで体験

デバイスと材料: キャンドル、ボトル、マッチ

実験の段階

火のついたキャンドルをボトルの後ろに置き、ボトルから顔が20〜30cm離れるように立ちます。

息を吹きかけるだけで、あたかもあなたとキャンドルの間に障壁がなかったかのように、キャンドルが消えます。

実験その2 スピニングスネーク

道具と材料：厚紙、ロウソク、ハサミ。

実験の段階

厚紙かららせん状に切り取り、少し伸ばして、曲がったワイヤーの端に置きます。

上昇気流の中でこの螺旋をキャンドルの上にかざすと、蛇が回転します。

デバイスと材料：15試合。

実験の段階

テーブルの上にマッチを1本置き、その上にマッチ14本を置き、頭が突き出て端がテーブルに触れるようにします。

最初の試合を片方の端を持って持ち上げ、他のすべての試合も一緒に持ち上げるにはどうすればよいでしょうか?

体験その4 パラフィンモーター

デバイスと材料:キャンドル、編み針、グラス2個、皿2枚、マッチ。

実験の段階

このモーターを作るのに電気もガソリンも必要ありません。 このために必要なのは...キャンドルだけです。

編み針を熱し、頭をキャンドルの中に突き刺します。 これがエンジンの軸になります。

編み針が付いたキャンドルを2つのグラスの端に置き、バランスを整えます。

キャンドルの両端に火をつけます。

実験その5 厚い空気

私たちは呼吸する空気のおかげで生きています。 それが十分な魔法ではないと思われる場合は、この実験を試して、他の魔法の空気で何ができるかを調べてください。

小道具

保護メガネ

パインボード 0.3x2.5x60 cm (材木店で購入可能)

新聞紙

ルーラー

準備

科学マジックを始めましょう！

安全メガネを着用してください。 聴衆に次のようにアナウンスします。「世界には 2 種類の空気があります。 そのうちの1人は痩せていて、もう1人は太っています。 さあ、脂っこい空気の力を借りて魔法をかけてやるよ」

テーブルの端から約 6 インチ (15 cm) はみ出すようにボードをテーブルの上に置きます。

「空気が濃い、板の上に座ってください。」と言ってください。 テーブルの端から突き出たボードの端を打ちます。 板が空中に飛び上がります。

聴衆に、板の上に座っていたのは空気が薄いに違いないと伝えます。 ステップ 2 と同様に、ボードをテーブルに再度置きます。

写真のように新聞紙をボードの上に置き、ボードがシートの中央にくるようにします。 新聞紙を平らにして、テーブルとの間に空気が入らないようにします。

もう一度言います。「空気が濃い、板の上に座ってください。」

出ている部分を手のひらの端で叩きます。

実験その6 耐水紙

小道具

ペーパータオル

カップ

ガラスを完全に覆うのに十分な量の水を注ぐことができるプラスチック製のボウルまたはバケツ

準備

必要なものをすべてテーブルに並べる

科学マジックを始めましょう！

聴衆に「私の魔法のスキルを使えば、紙を乾いたままにすることができます。」と発表します。

ペーパータオルを丸めてグラスの底に置きます。

ガラスを裏返し、紙束が所定の位置に残っていることを確認します。

たとえば、ガラス越しに魔法の言葉を唱えます。「魔法の力で、紙を水から守ってください」。 次に、逆さまにしたグラスを水の入ったボウルにゆっくりと下げます。 グラスが完全に水中に消えるまで、できるだけ水平に保つようにしてください。

グラスを水から取り出し、水を振り落とします。 ガラスを逆さまにして紙を取り出します。 観客に触ってもらい、乾いた状態にあることを確認してください。

実験その7 飛び球

マジシャンのパフォーマンス中に男性が空中に上がるのを見たことがありますか? 同様の実験を試してください。

注意: この実験にはヘアドライヤーと大人の補助が必要です。

小道具

ヘアドライヤー（大人のアシスタントのみが使用できます）

分厚い本2冊またはその他の重いもの

ピンポン球

ルーラー

大人のアシスタント

準備

熱風が吹き付ける穴を上にして、ヘアドライヤーをテーブルの上に置きます。

この位置に取り付けるには、本を使用します。 ヘアドライヤーの空気が吸い込まれる側の穴をふさがないように注意してください。

ヘアドライヤーを差し込みます。

科学マジックを始めましょう！

大人の観客の 1 人にアシスタントになってもらいます。

聴衆に「これから普通のピンポン球を空に飛ばしてみます」と宣言します。

ボールを手に取り、手を離すとボールがテーブルの上に落ちます。 聴衆にこう言います。 魔法の言葉言うの忘れてた！」

ボールの上で魔法の言葉を言いましょう。 アシスタントにヘアドライヤーをフルパワーでオンにしてもらいます。

空気の流れにあるヘアドライヤーの上、吹き出し口から約 45 cm 離れた位置にボールを慎重に置きます。

ウィザードを習得するためのヒント

膨らませる力に応じて、バルーンを表示よりも少し高くまたは低く配置する必要がある場合があります。

他に何ができるでしょうか

ボールでも同じことをやってみてください 異なるサイズそして大衆。 経験も同様に良いものになるでしょうか?

2.2 研究結果:

1) No.1キャンドルをボトルで体験

説明：

キャンドルは少しずつ浮き上がり、キャンドルの端の水冷パラフィンは芯の周囲のパラフィンよりもゆっくりと溶けます。 したがって、芯の周りにはかなり深い漏斗が形成されます。 この空虚さによって、ろうそくの火が軽くなり、それが私たちのろうそくが最後まで燃え尽きる理由です。.

2) 実験その2 スピニングスネーク

説明：

蛇が回転するのは、 空気は熱の影響で膨張し、暖かいエネルギーが運動に変換されます。

3) 実験 No. 3 1 つで 15 試合

説明：

すべてのマッチを持ち上げるには、すべてのマッチの上に、それらの間の空洞に別の 15 番目のマッチを置くだけで済みます。

4) 実験その4 パラフィンモーター

説明：

パラフィンの一滴がキャンドルの端の下に置かれたプレートの1つに落ちます。 バランスが崩れ、ろうそくのもう一方の端がきつくなって倒れます。 同時に、数滴のパラフィンがそこから排出され、最初の端よりも軽くなります。 一番上まで上がり、最初の端が下がり、一滴落ち、軽くなり、モーターが全力で動き始めます。 徐々にキャンドルの振動はどんどん大きくなっていきます。

5) 体験その5 厚い空気

初めてボードに当たったとき、ボードは跳ねます。 しかし、新聞紙が置かれている板に当たると板が割れてしまいます。

説明：

新聞紙を平らにすると、新聞紙の下からほとんどすべての空気が抜けます。 同時に新聞紙の上にある大量の空気が大きな力で新聞紙を押し付けます。 ボードを叩いたときに、新聞紙にかかる空気の圧力によって、加えた力に対してボードが起き上がるのを妨げるため、ボードが壊れます。

6) 体験その6 耐水紙

説明：

空気は一定の体積を占めます。 ガラスの中には、どの位置にあっても空気が存在します。 グラスを逆さまにしてゆっくりと水の中に入れると、グラスの中に空気が残ります。 空気があるので水はガラスの中に入ることができません。 空気の圧力は、ガラスの内側に浸透しようとする水の圧力よりも大きいことがわかります。 グラスの底のタオルは乾いたままです。 水中でグラスを横にすると、空気が泡となって出てきます。 そうすれば彼はガラスの中に入ることができます。

8) 実験その7 飛び球

説明：

このトリックは実際には重力に逆らうものではありません。 これはベルヌーイの定理と呼ばれる空気の重要な能力を示しています。 ベルヌーイの原理は自然法則であり、空気を含む流体物質の圧力は運動速度の増加とともに減少します。 つまり、空気流量が少ないと圧力が高くなります。

ヘアドライヤーから出る空気は非常に速く移動するため、圧力が低くなります。 ボールは四方をエリアで囲まれています 低圧、ヘアドライヤーの開口部で円錐を形成します。 この円錐の周りの空気には、 高圧、ボールが低圧ゾーンから落ちるのを防ぎます。 重力によって下に引っ張られ、空気の力によって上に引っ張られます。 これらの力の複合作用のおかげで、ボールはヘアドライヤーの上の空中にぶら下がります。

結論

面白い実験の結果を分析して、私たちは物理学の授業で得た知識が実際の問題の解決に非常に応用できると確信しました。

実験、観察、測定を使用して、さまざまな物理量間の関係が研究されました。

面白い実験中に観察されるすべての現象には科学的な説明があり、このために私たちは物理学の基本法則と身の回りの物質の性質を利用しました。

物理法則は経験的に確立された事実に基づいています。 さらに、物理学の歴史的発展の過程で、同じ事実の解釈が変わることもよくあります。 事実は観察によって蓄積されます。 しかし、それらだけに限定することはできません。 これは知識への第一歩にすぎません。 次に実験、つまり定性的特性を考慮した概念の開発が行われます。 観察から一般的な結論を引き出し、現象の原因を解明するには、量間の定量的な関係を確立する必要があります。 このような依存性が得られれば、物理法則が発見されたことになります。 物理法則が見つかったら、個別のケースで実験する必要はなく、適切な計算を実行するだけで十分です。 量間の定量的関係を実験的に研究することで、パターンを特定できます。 これらの法則に基づいて、現象の一般理論が展開されます。

したがって、実験なしに物理学を合理的に教えることはできません。 物理学やその他の技術分野の研究には、実験の広範な使用、その設定の特徴と観察された結果の議論が含まれます。

課題に従って、すべての実験は安価で小型の入手可能な材料のみを使用して実行されました。

教育および研究活動の結果に基づいて、次の結論を導き出すことができます。

1. で さまざまな情報源情報を検索し、利用可能な機器を使用して実行する多くの興味深い物理実験を自分で考え出すことができます。

   楽しい実験や手作りの物理装置により、物理現象の実証の範囲が広がります。

   楽しい実験により、物理法則と理論的な仮説をテストできます。

参考文献

M. ディ スペツィオ「エンターテイメント エクスペリエンス」、アストレル LLC、2004 年。

F V。 ラビズ「面白い物理学」、モスクワ、2000年。

L. ガルパーシュタイン「こんにちは、物理学」、モスクワ、1967 年。

A. トミリン「すべてを知りたい」、モスクワ、1981 年。

M.I. ブルードフ「物理学に関する対話」、モスクワ、1974年。

私と。 ペレルマン「面白い課題と実験」、モスクワ、1972年。

アプリケーション

ディスク：

1. プレゼンテーション「廃材を使った楽しい物理実験」

2. 動画「廃材を使った楽しい物理実験」