1. Цилиндры со стругом.

Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу, на расстояниях, сравнимых с размером самих молекул. Два свинцовых цилиндра сцепляются вместе, если их вплотную прижать друг к другу ровными, только что срезанными поверхностями. При этом сцепление может быть настолько прочным, что цилиндры не удаётся оторвать друг от друга даже при большой нагрузке.

2. Определение архимедовой силы.

1. К пружине подвешивают небольшое ведёрко и тело цилиндрической формы. Растяжение пружины по положению стрелки отмечают меткой на штативе. Она показывает вес тела в воздухе.

2. Приподняв тело, под него подставляют отливной сосуд, наполненный водой до уровня отливной трубки. После чего тело погружают целиком в воду. При этом часть жидкости, объём которой равен объёму тела, выливается из отливного сосуда в стакан. Указатель пружины поднимается вверх, пружина сокращается, показывая уменьшение веса тела в воде. В данном случае на тело, наряду с силой тяжести, действует ещё и сила, выталкивающая его из жидкости.

3. Если в ведёрко перелить воду из стакана (т.е. ту, которую вытеснило тело),то указатель пружины возвратится к своему начальному положению.

На основании этого опыта можно заключить, что, сила, выталкивающая тело, целиком погруженное в жидкость, равна весу жидкости в объёме этого тела.

3. Поднесём дугообразный магнит к листу картона. Магнит не притянет его. Затем положим картон на мелкие железные предметы и снова поднесём магнит. Лист картона поднимется, а за ним и мелкие железные предметы. Это происходит потому, что между магнитом и мелкими железными предметами образуется магнитное поле, которое действует и на картон, под действием этого поля картон притягивается к магниту.

4. Положим дугообразный магнит на край стола. Тонкую иглу с ниткой положим на один из полюсов магнита. Затем осторожно потянем иглу за нить, пока игла не соскочит с полюса магнита. Игла зависает в воздухе. Это происходит потому, что находясь в магнитном поле, иголка намагничивается и притягивается к магниту.

5. Действие магнитного поля на катушку с током.

Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле.

У нас имеется катушка, подвешенная на гибких проводах, которые присоединены к источнику тока. Катушка помещена между полюсами дугообразного магнита, т.е. находится в магнитном поле. Взаимодействие между ними не наблюдается. При замыкании электрической цепи катушка приходит в движение. Направление движения катушки зависит от направления тока в ней и от расположения полюсов магнита. В данном случае ток направлен по часовой стрелке и катушка притянулась. При изменении направления тока на противоположное катушка оттолкнётся.

Точно так же катушка изменит направление движения при изменении расположения полюсов магнита (т.е. изменения направления линий магнитного поля).

Если убрать магнит, то при замыкании цепи катушка двигаться не будет.

Значит, со стороны магнитного поля на катушку с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.

6. Прибор для демонстрации правила Ленца.

Выясним, как направлен индукционный ток. Для этого воспользуемся прибором, который представляет собой узкую алюминиевую пластинку с алюминиевыми кольцами на концах. Одно кольцо сплошное, другое имеет разрез. Пластинка с кольцами помещена на стойку и может свободно вращаться вокруг вертикальной оси.

Возьмём дугообразный магнит и внесём его в кольцо с разрезом - кольцо останется на месте. Если же вносить магнит в сплошное кольцо, то оно будет отталкиваться, уходить от магнита, поворачивая при этом всю пластинку. Результат будет точно таким же, если магнит будет повёрнут к кольцам не северным полюсом, а южным.

Объясним наблюдаемое явление.

При приближении к кольцу любого полюса магнита, поле которого является неоднородным, проходящий сквозь кольцо магнитный поток увеличивается. При этом в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в кольце с разрезом тока не будет.

Ток в сплошном кольце создаёт в пространстве магнитное поле, благодаря чему кольцо приобретает свойства магнита. Взаимодействуя с приближающимся магнитом, кольцо отталкивается от него. Из этого следует, что кольцо и магнит обращены друг к другу одноимёнными полюсами, а векторы магнитной индукции их полей направлены в противоположные стороны. Зная направление вектора индукции магнитного поля кольца, можно по правилу правой руки определить направление индукционного тока в кольце. Отодвигаясь от приближающегося к нему магнита, кольцо противодействует увеличению проходящего сквозь него внешнего магнитного потока.

Теперь посмотрим, что произойдёт при уменьшении внешнего магнитного потока сквозь кольцо. Для этого, удерживая кольцо рукой, внесём в него магнит. Затем, отпустив кольцо, начнём удалять магнит. В этом случае кольцо будет следовать за магнитом, притягиваться к нему. Значит, кольцо и магнит обращены друг к другу разноимёнными полюсами, а векторы магнитной индукции их полей направлены в одну сторону. Следовательно, магнитное поле тока будет противодействовать уменьшению внешнего магнитного потока, проходящего сквозь кольцо.

На основании результатов рассмотренных опытов было сформулировано правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало этот ток.

7. Шар с кольцом.

О том, что все тела состоят из мельчайших частиц между которыми есть промежутки, позволяет судить следующий опыт по изменению объёма шара при нагревании и охлаждении.

Возьмём стальной шарик, который в ненагретом состоянии проходит сквозь кольцо. Если шарик нагреть, то, расширившись, он уже сквозь кольцо не пройдёт. Через некоторое время шарик, остыв, уменьшится в объёме, а кольцо, нагревшись от шарика, расширится, и шарик вновь пройдёт сквозь кольцо. Это происходит потому, что все вещества состоят из отдельных частичек, между которыми есть промежутки. Если частицы удаляются друг от друга, то объём тела увеличивается. Если частицы сближаются, объём тела уменьшается.

8. Давление света.

На лёгкие крылышки, находящиеся в сосуде, из которого откачан воздух, направляют свет. Крылышки приходят в движение. Причина светового давления заключается в том, что фотоны обладают импульсом. При поглощении их крылышками они передают им свой импульс. Согласно закону сохранения импульса импульс крылышек становится равным импульсу поглощённых фотонов. Поэтому покоящиеся крылышки приходят в движение. Изменение импульса крылышек означает согласно второму закону Ньютона, что на крылышки действует сила.

9. Источники звука. Звуковые колебания.

Источниками звука являются колеблющиеся тела. Но не всякое колеблющееся тело является источником звука. Не издаёт звука колеблющейся шарик, подвешенный на нити, т.к его колебания происходят с частотой меньше 16 Гц. Если по камертону ударить молоточком, то камертон зазвучит. Значит его колебания лежат в звуковом диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Поднесём к звучащему камертону шарик, подвешенный на нитке, - шарик будет отскакивать от камертона, свидетельствуя о колебаниях его ветвей.

10. Электрофорная машина.

Электрофорная машина является источником тока, в котором механическая энергия превращается в электрическую.

11. Прибор для демонстрации инерции.

Прибор позволяет учащимся усвоить понятие импульса силы и показать его зависимость от действующей силы и времени её действия.

На торец стойки с лункой положим пластинку, а на пластинку - шарик. Медленно сдвинем пластинку с шариком с торца стойки и увидим одновременное движение шарика и пластинки, т.е. шарик по отношению к пластинке неподвижен. Значит результат взаимодействия шарика и пластинки зависит от времени взаимодействия.

На торец стойки с лункой положим пластинку так, чтобы её торец коснулся плоской пружины. На пластинку положим шарик на место соприкосновения пластинки с торцом стойки. Придерживая левой рукой площадку, слегка оттянем пружину от пластинки и отпустим её. Пластинка вылетает из под шарика, а шарик остаётся на месте в лунке стойки. Значит результат взаимодействия тел зависит не только от времени, но и от силы взаимодействия.

Также этот опыт служит косвенным доказательством 1 закона Ньютона - закона инерции. Пластинка после вылета далее движется по инерции. А шарик сохраняет состояние покоя, при отсутствии внешнего воздействия на него.

И вместе с ними познавать мир и чудеса физических явлений? Тогда приглашаем в нашу "экспериментальную лабораторию", в которой мы расскажем, как создавать простые, но очень интересные эксперименты для детей.

Эксперименты с яйцом

Яйцо с солью

Яйцо опустится на дно, если Вы поместите его в стакан с обычной водой, но что произойдет, если в воду добавить соль? Результат очень интересен и может наглядно показать интересные факты о плотности.

Вам понадобятся:

• Поваренная соль
• Высокий стакан.

Инструкция:

1. Половину стакана наполняем водой.

2. Добавляем в стакан много соли (около 6 столовых ложек).

3. Мешаем.

4. Осторожно опускаем яйцо в воду и наблюдаем за происходящим.

Объяснение

Соленая вода имеет большую плотность, чем обычная водопроводная. Именно соль поднимает яйцо на поверхность. А если добавлять в уже имеющуюся соленую воду пресную, то яйцо будет постепенно опускаться на дно.

Яйцо в бутылке

Знаете ли Вы, что вареное цельное яйцо можно легко поместить в бутылку?

Вам понадобятся:

• Бутылка с диаметром горлышка меньшим диаметра яйца
• Вареное яйцо вкрутую
• Спички
• Немного бумаги
• Растительное масло.

Инструкция:

1. Смажьте горлышко бутылки растительным маслом.

2. Теперь поджигайте бумагу (можно просто несколько спичек) и сразу кидайте в бутылку.

3. Положите на горлышко яйцо.

Когда огонь погаснет, яйцо окажется внутри бутылки.

Объяснение

Огонь провоцирует нагревание воздуха в бутылке, который выходит наружу. После того, как погаснет огонь, воздух в бутылке начнет охлаждаться и сжиматься. Поэтому в бутылке образуется низкое давление, а наружное давление заталкивает яйцо в бутылку.

Эксперимент с шариком

Этот опыт показывает, как взаимодействуют между собой резина и апельсиновая цедра.

Вам понадобятся:

• Воздушный шарик
• Апельсин.

Инструкция:

1. Надуйте воздушный шарик.

2. Почистите апельсин, но апельсиновую шкурку (цедру) не выбрасывайте.

3. Выжмите апельсиновую цедру над шариком, после чего он лопнет.

Объяснение.

Цедра апельсина содержит вещество лимонен. Он способен растворять резину, что и происходит с шариком.

Эксперимент со свечой

Интересный эксперимент, показывающий возгорание свечи на расстоянии.

Вам понадобятся:

• Обычная свеча
• Спички или зажигалка.

Инструкция:

1. Зажгите свечу.

2. Через несколько секунд потушите ее.

3. Теперь поднесите горящее пламя к дыму, исходящему от свечи. Свеча снова начнет гореть.

Объяснение

Дым, поднимающийся вверх от погасшей свечи, содержит парафин, который быстро загорается. Горящие пары парафина доходят до фитиля, и свеча снова начинает гореть.

Сода с уксусом

Шарик, который сам надувается, это очень интересное зрелище.

Вам понадобятся:

• Бутылка
• Стакан уксуса
• 4 чайных ложки соды
• Воздушный шарик.

Инструкция:

1. Наливаем стакан уксуса в бутылку.

2. Засыпаем соду в шарик.

3. Надеваем шарик на горлышко бутылки.

4. Медленно ставим шарик вертикально, высыпая при этом соду в бутылку с уксусом.

5. Наблюдаем за тем, как надувается шарик.

Объяснение

Если добавлять соду в уксус, то происходит процесс, называемый гашение соды. Во время данного процесса выделяется углекислый газ, который и надувает наш шарик.

Невидимые чернила

Поиграйте со своим ребенком в секретного агента и создайте свои невидимые чернила.

Вам понадобятся:

• Половина лимона
• Ложка
• Миска
• Ватный тампон
• Белая бумага
• Лампа.

Инструкция:

1. Выжмите немного лимонного сока в миску и добавьте столько же воды.

2. Опустите ватный тампон в смесь и напишите что-нибудь на белой бумаге.

3. Подождите, пока сок высохнет, и полностью станет невидимым.

4. Когда вы будете готовы, чтобы прочитать секретное сообщение или показать его кому-то еще, нагрейте бумагу, держа ее близко к лампочке или к огню.

Объяснение

Лимонный сок является органическим веществом, которое окисляется и становится коричневым при нагревании. Разбавленный лимонный сок в воде делает его трудно заметным на бумаге, и никто не будет знать, что там есть лимонный сок, пока он не нагреется.

Другие вещества, которые работают по такому же принципу:

• Апельсиновый сок
• Молоко
• Луковый сок
• Уксус
• Вино.

Как сделать лаву

Вам понадобятся:

• Подсолнечное масло
• Сок или пищевой краситель
• Прозрачный сосуд (можно стакан)
• Какие-либо шипучие таблетки.

Инструкция:

1. Сперва наливаем сок в стакан так, чтобы он заполнил примерно 70% объема тары.

2. Оставшуюся часть стакана заполняем подсолнечным маслом.

3. Теперь ждем, пока сок отделится от подсолнечного масла.

4. Бросаем в стакан таблетку и наблюдаем эффект, похожий на лаву. Когда таблетка растворится, то можно бросить еще одну.

Объяснение

Масло отделяется от воды, так как оно имеет меньшую плотность. Растворяясь в соке, таблетка выделяет углекислый газ, который захватывает части сока и поднимает его наверх. Газ выходит полностью из стакана, когда достигает вершины, при этом частицы сока падают обратно вниз.

Таблетка шипит за счет того, что содержит лимонную кислоту и соду (бикарбонат натрия). Оба эти ингредиента вступают в реакцию с водой с образованием цитрата натрия и газообразного диоксида углерода.

Эксперимент со льдом

На первый взгляд можно подумать, что кубик льда, находясь сверху, в конечном итоге плавится, за счет чего и должен заставить воду разлиться, но так ли это на самом деле?

Вам понадобятся:

• Стакан
• Кубики льда.

Инструкция:

1. Заполните стакан теплой водой до самого края.

2. Осторожно опустите кубики льда.

3. Наблюдайте внимательно за уровнем воды.

По мере таяния льда уровень воды совершенно не меняется.

Объяснение

Когда вода замерзает, превращаясь в лед, она расширяется, увеличивая свой объем (вот почему зимой могут разрываться даже отопительные трубы). Вода из растаявшего льда занимает меньше места, чем сам лед. Поэтому когда кубик льда тает, уровень воды остается примерно такой же.

Как сделать парашют

Узнайте о сопротивлении воздуха, сделав небольшой парашют.

Вам понадобятся:

• Полиэтиленовый пакет или другой легкий материал
• Ножницы
• Маленький груз (возможно, какая-либо фигурка).

Инструкция:

1. Вырезаем большой квадрат из полиэтиленового пакета.

2. Теперь обрезаем края так, чтобы получился восьмиугольник (восемь одинаковых сторон).

3. Теперь привязываем 8 отрезков нитей к каждому углу.

4. Не забудьте сделать небольшое отверстие в середине парашюта.

5. Другие концы нитей привяжите на маленький груз.

6. Используем стул или находим высокую точку, чтобы запустить парашют и проверить, как он летает. Помните, что парашют должен лететь как можно медленнее.

Объяснение

Когда выпускается парашют, груз тянет его вниз, но при помощи строп парашют занимает большую площадь, которая сопротивляется воздуху, за счет чего груз медленно опускается. Чем больше площадь поверхности парашюта, тем больше сопротивляется эта поверхность падению, и тем медленнее будет опускаться парашют.

Небольшое отверстие в середине парашюта позволяет воздуху медленно проходить через него, а не заваливать парашют на одну сторону.

Как сделать торнадо

Узнайте, как сделать торнадо в бутылке с этим веселым научным экспериментом для детей. Использованные в эксперименте предметы легко найти в обиходе. Сделанный домашний мини-торнадо намного безопаснее торнадо, который показывают по телевидению в степях Америки.

Сотни тысяч физических опытов было поставлено за тысячелетнюю историю науки. Сложно отобрать несколько «самых-самых».Среди физиков США и Западной Европы был проведен опрос. Исследователи Роберт Криз и Стони Бук просили их назвать наиболее красивые за всю историю физические эксперименты. Об опытах, вошедших в первую десятку по итогам выборочного опроса Криза и Бука, рассказал научный работник Лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий, кандидат физико-математических наук Игорь Сокальский.

1. Эксперимент Эратосфена Киренского

Один из самых древних известных физических экспериментов, в результате которого был измерен радиус Земли, был проведен в III веке до нашей эры библиотекарем знаменитой Александрийской библиотеки Эрастофеном Киренским. Схема эксперимента проста. В полдень, в день летнего солнцестояния, в городе Сиене (ныне Асуан) Солнце находилось в зените и предметы не отбрасывали тени. В тот же день и в то же время в городе Александрии, находившемся в 800 километрах от Сиена, Солнце отклонялось от зенита примерно на 7°. Это составляет около 1/50 полного круга (360°), откуда получается, что окружность Земли равна 40 000 километров, а радиус 6300 километров. Почти невероятным представляется то, что измеренный столь простым методом радиус Земли оказался всего на 5% меньше значения, полученного самыми точными современными методами, сообщает сайт «Химия и жизнь».

2. Эксперимент Галилео Галилея

В XVII веке господствовала точка зрения Аристотеля, который учил, что скорость падения тела зависит от его массы. Чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Наблюдения, которые каждый из нас может проделать в повседневной жизни, казалось бы, подтверждают это. Попробуйте одновременно выпустить из рук легкую зубочистку и тяжелый камень. Камень быстрее коснется земли. Подобные наблюдения привели Аристотеля к выводу о фундаментальном свойстве силы, с которой Земля притягивает другие тела. В действительности на скорость падения влияет не только сила притяжения, но и сила сопротивления воздуха. Соотношение этих сил для легких предметов и для тяжелых различно, что и приводит к наблюдаемому эффекту.

Итальянец Галилео Галилей усомнился в правильности выводов Аристотеля и нашел способ их проверить. Для этого он сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро и значительно более легкую мушкетную пулю. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму, поэтому и для ядра, и для пули силы сопротивления воздуха были пренебрежимо малы по сравнению с силами притяжения. Галилей выяснил, что оба предмета достигают земли в один и тот же момент, то есть скорость их падения одинакова.

Результаты, полученные Галилеем, - следствие закона всемирного тяготения и закона, в соответствии с которым ускорение, испытываемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально массе.

3. Другой эксперимент Галилео Галилея

Галилей замерял расстояние, которое шары, катящиеся по наклонной доске, преодолевали за равные промежутки времени, измеренный автором опыта по водяным часам. Ученый выяснил, что если время увеличить в два раза, то шары прокатятся в четыре раза дальше. Эта квадратичная зависимость означала, что шары под действием силы тяжести движутся ускоренно, что противоречило принимаемому на веру в течение 2000 лет утверждению Аристотеля о том, что тела, на которые действует сила, движутся с постоянной скоростью, тогда как если сила не приложена к телу, то оно покоится. Результаты этого эксперимента Галилея, как и результаты его эксперимента с Пизанской башней, в дальнейшем послужили основой для формулирования законов классической механики.

4. Эксперимент Генри Кавендиша

После того как Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения: сила притяжения между двумя телами с массами Мит, удаленных друг от друга на расстояние r, равна F=γ (mM/r2), оставалось определить значение гравитационной постоянной γ - Для этого нужно было измерить силу притяжения между двумя телами с известными массами. Сделать это не так просто, потому что сила притяжения очень мала. Мы ощущаем силу притяжения Земли. Но почувствовать притяжение даже очень большой оказавшейся поблизости горы невозможно, поскольку оно очень слабо.

Нужен был очень тонкий и чувствительный метод. Его придумал и применил в 1798 году соотечественник Ньютона Генри Кавендиш. Он использовал крутильные весы - коромысло с двумя шариками, подвешенное на очень тонком шнурке. Кавендиш измерял смещение коромысла (поворот) при приближении к шарикам весов других шаров большей массы. Для увеличения чувствительности смещение определялось по световым зайчикам, отраженным от зеркал, закрепленных на шарах коромысла. В результате этого эксперимента Кавендишу удалось довольно точно определить значение гравитационной константы и впервые вычислить массу Земли.

5. Эксперимент Жана Бернара Фуко

Французский физик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 году экспериментально доказал вращение Земли вокруг своей оси с помощью 67-метрового маятника, подвешенного к вершине купола парижского Пантеона. Плоскость качания маятника сохраняет неизменное положение по отношению к звездам. Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе с ней, видит, что плоскость вращения медленно поворачивается в сторону, противоположную направлению вращения Земли.

6. Эксперимент Исаака Ньютона

В 1672 году Исаак Ньютон проделал простой эксперимент, который описан во всех школьных учебниках. Затворив ставни, он проделал в них небольшое отверстие, сквозь которое проходил солнечный луч. На пути луча была поставлена призма, а за призмой - экран. На экране Ньютон наблюдал «радугу»: белый солнечный луч, пройдя через призму, превратился в несколько цветных лучей - от фиолетового до красного. Это явление называется дисперсией света.

Сэр Исаак был не первым, наблюдавшим это явление. Уже в начале нашей эры было известно, что большие монокристаллы природного происхождения обладают свойством разлагать свет на цвета. Первые исследования дисперсии света в опытах со стеклянной треугольной призмой еще до Ньютона выполнили англичанин Хариот и чешский естествоиспытатель Марци.

Однако до Ньютона подобные наблюдения не подвергались серьезному анализу, а делавшиеся на их основе выводы не перепроверялись дополнительными экспериментами. И Хариот, и Марци оставались последователями Аристотеля, который утверждал, что различие в цвете определяется различием в количестве темноты, «примешиваемой» к белому свету. Фиолетовый цвет, по Аристотелю, возникает при наибольшем добавлении темноты к свету, а красный - при наименьшем. Ньютон же проделал дополнительные опыты со скрещенными призмами, когда свет, пропущенный через одну призму, проходит затем через другую. На основании совокупности проделанных опытов он сделал вывод о том, что «никакого цвета не возникает из белизны и черноты, смешанных вместе, кроме промежуточных темных

количество света не меняет вида цвета». Он показал, что белый свет нужно рассматривать как составной. Основными же являются цвета от фиолетового до красного.

Этот эксперимент Ньютона служит замечательным примером того, как разные люди, наблюдая одно и то же явление, интерпретируют его по-разному и только те, кто подвергает сомнению свою интерпретацию и ставит дополнительные опыты, приходят к правильным выводам.

7. Эксперимент Томаса Юнга

До начала XIX века преобладали представления о корпускулярной природе света. Свет считали состоящим из отдельных частиц - корпускул. Хотя явления дифракции и интерференции света наблюдал еще Ньютон («кольца Ньютона»), общепринятая точка зрения оставалась корпускулярной.

Рассматривая волны на поверхности воды от двух брошенных камней, можно заметить, как, накладываясь друг на друга, волны могут интерферировать, то есть взаимогасить либо взаимоусиливать друг друга. Основываясь на этом, английский физик и врач Томас Юнг проделал в 1801 году опыты с лучом света, который проходил через два отверстия в непрозрачном экране, образуя, таким образом, два независимых источника света, аналогичных двум брошенным в воду камням. В результате он наблюдал интерференционную картину, состоящую из чередующихся темных и белых полос, которая не могла бы образоваться, если бы свет состоял из корпускул. Темные полосы соответствовали зонам, где световые волны от двух щелей гасят друг друга. Светлые полосы возникали там, где световые волны взаимоусиливались. Таким образом была доказана волновая природа света.

8. Эксперимент Клауса Йонссона

Немецкий физик Клаус Йонссон провел в 1961 году эксперимент, подобный эксперименту Томаса Юнга по интерференции света. Разница состояла в том, что вместо лучей света Йонссон использовал пучки электронов. Он получил интерференционную картину, аналогичную той, что Юнг наблюдал для световых волн. Это подтвердило правильность положений квантовой механики о смешанной корпускулярно-волновой природе элементарных частиц.

9. Эксперимент Роберта Милликена

Представление о том, что электрический заряд любого тела дискретен (то есть состоит из большего или меньшего набора элементарных зарядов, которые уже не подвержены дроблению), возникло еще в начале XIX века и поддерживалось такими известными физиками, как М.Фарадей и Г.Гельмгольц. В теорию был введен термин «электрон», обозначавший некую частицу - носитель элементарного электрического заряда. Этот термин, однако, был в то время чисто формальным, поскольку ни сама частица, ни связанный с ней элементарный электрический заряд не были обнаружены экспериментально. В 1895 году К.Рентген во время экспериментов с разрядной трубкой обнаружил, что ее анод под действием летящих из катода лучей способен излучать свои, Х-лучи, или лучи Рентгена. В том же году французский физик Ж.Перрен экспериментально доказал, что катодные лучи - это поток отрицательно заряженных частиц. Но, несмотря на колоссальный экспериментальный материал, электрон оставался гипотетической частицей, поскольку не было ни одного опыта, в котором участвовали бы отдельные электроны.

Американский физик Роберт Милликен разработал метод, ставший классическим примером изящного физического эксперимента. Милликену удалось изолировать в пространстве несколько заряженных капелек воды между пластинами конденсатора. Освещая рентгеновскими лучами, можно было слегка ионизировать воздух между пластинами и изменять заряд капель. При включенном поле между пластинами капелька медленно двигалась вверх под действием электрического притяжения. При выключенном поле она опускалась под действием гравитации. Включая и выключая поле, можно было изучать каждую из взвешенных между пластинами капелек в течение 45 секунд, после чего они испарялись. К 1909 году удалось определить, что заряд любой капельки всегда был целым кратным фундаментальной величине е (заряд электрона). Это было убедительным доказательством того, что электроны представляли собой частицы с одинаковыми зарядом и массой. Заменив капельки воды капельками масла, Милликен получил возможность увеличить продолжительность наблюдений до 4,5 часа и в 1913 году, исключив один за другим возможные источники погрешностей, опубликовал первое измеренное значение заряда электрона: е = (4,774 ± 0,009)х 10-10 электростатических единиц.

10. Эксперимент Эрнста Резерфорда

К началу XX века стало понятно, что атомы состоят из отрицательно заряженных электронов и какого-то положительного заряда, благодаря которому атом остается в целом нейтральным. Однако предположений о том, как выглядит эта «положительно-отрицательная» система, было слишком много, в то время как экспериментальных данных, которые позволили бы сделать выбор в пользу той или иной модели, явно недоставало. Большинство физиков приняли модель Дж.Дж.Томсона: атом как равномерно заряженный положительный шар диаметром примерно 108 см с плавающими внутри отрицательными электронами.

В 1909 году Эрнст Резерфорд (ему помогали Ганс Гейгер и Эрнст Марсден) поставил эксперимент, чтобы понять действительную структуру атома. В этом эксперименте тяжелые положительно заряженные а-частицы, движущиеся со скоростью 20 км/с, проходили через тонкую золотую фольгу и рассеивались на атомах золота, отклоняясь от первоначального направления движения. Чтобы определить степень отклонения, Гейгер и Марсден должны были с помощью микроскопа наблюдать вспышки на пластине сцинтиллятора, возникавшие там, где в пластину попадала а-частица. За два года было сосчитано около миллиона вспышек и доказано, что примерно одна частица на 8000 в результате рассеяния изменяет направление движения более чем на 90° (то есть поворачивает назад). Такого никак не могло происходить в «рыхлом» атоме Томсона. Результаты однозначно свидетельствовали в пользу так называемой планетарной модели атома - массивное крохотное ядро размерами примерно 10-13 см и электроны, вращающиеся вокруг этого ядра на расстоянии около 10-8 см.

Современные физические эксперименты значительно сложнее экспериментов прошлого. В одних приборы размещают на площадях в десятки тысяч квадратных километров, в других заполняют объем порядка кубического километра. А третьи вообще скоро будут проводить на других планетах.

Откуда берутся настоящие ученые? Ведь кто-то совершает необыкновенные открытия, изобретает хитроумные приборы, которыми мы пользуемся. Некоторые даже получают мировое признание в виде престижных наград. Как утверждают педагоги, детство - начало пути к будущим открытиям и свершениям.

Нужна ли физика младшим школьникам

Большинство школьных программ предполагает изучение физики с пятого класса. Однако родители хорошо знают, какое множество вопросов возникает у любознательных ребят младшего школьного возраста и даже у дошколят. Открыть дорогу к чудесному миру знаний помогут опыты по физике. Для школьников 7-10 лет они, конечно, будут несложными. Несмотря на простоту опытов, но поняв основные физические принципы и законы, дети ощущают себя всемогущими волшебниками. Это прекрасно, ведь живой интерес к науке - залог успешной учебы.

Детские способности не всегда раскрываются самостоятельно. Часто требуется предложить детворе определенную научную деятельность, лишь потом проявляются склонности к тем или иным знаниям. Домашние опыты - легкий способ выяснить, интересуется ли чадо естественными науками. Маленькие открыватели мира редко остаются равнодушными к «чудесным» действиям. Даже если желание изучать физику ярко не проявится, заложить азы физических знаний все же стоит.

Простейшие опыты, проводимые дома, хороши тем, что даже стеснительные, сомневающиеся в себе дети с удовольствием занимаются домашними экспериментами. Достижение ожидаемого результата рождает уверенность в собственных силах. Ровесники восторженно принимают демонстрацию подобных «фокусов», что улучшает отношения между ребятами.

Требования к постановке опытов дома

Чтобы изучение законов физики в домашних условиях было безопасным, необходимо соблюдать меры предосторожности:

1. Абсолютно все эксперименты проводятся с участием взрослых. Конечно, многие исследования безопасны. Беда в том, что ребята не всегда проводят четкую границу между безобидными и опасными манипуляциями.
2. Необходимо быть особенно внимательными, если используются острые, колюще-режущие предметы, открытый огонь. Здесь присутствие старших обязательно.
3. Использование ядовитых веществ запрещено.
4. Ребенку нужно подробно описать порядок действий, которые следует произвести. Необходимо ясно сформулировать цель работы.
5. Взрослые должны объяснять суть опытов, принципы действия законов физики.

Простейшие исследования

Начать знакомство с физикой можно, демонстрируя свойства веществ. Это должны быть самые простые опыты для детей.

Важно! Желательно предусмотреть возможные детские вопросы, чтобы ответить на них максимально подробно. Неприятно, когда мама или папа предлагают провести опыт, смутно понимая, что он подтверждает. Поэтому лучше подготовиться, проштудировав нужную литературу.

Разная плотность

Каждое вещество обладает плотностью, влияющей на его вес. Разные показатели этого параметра имеют интересные проявления в виде многослойной жидкости.

Даже дошкольники могут проводить такие простейшие опыты с жидкостями и наблюдать за их свойствами.
Для эксперимента понадобятся:

• сахарный сироп;
• растительное масло;
• вода;
• стеклянная банка;
• несколько мелких предметов (например, монета, пластиковая бусина, кусочек пенопласта, булавка).

Банку нужно заполнить примерно на 1/3 сиропом, добавить такое же количество воды и масла. Жидкости не будут смешиваться, а образуют слои. Причина - плотность, вещество с меньшей плотностью легче. Затем поочередно в банку нужно опустить предметы. Они «зависнут» на разных уровнях. Все зависит от того, как соотносятся между собой плотности жидкостей и предметов. Если плотность материала меньше, чем жидкости, вещица не утонет.

Плавающее яйцо

Понадобятся:

• 2 стакана;
• столовая ложка;
• соль;
• вода;
• 2 яйца.

Оба стакана нужно наполнить водой. В одном из них растворить 2 полные столовые ложки соли. Затем в стаканы следует опустить яйца. В обычной воде оно утонет, в соленой станет держаться на поверхности. Соль повышает плотность воды. Именно этим объясняется тот факт, что в морской воде плавать легче, чем в пресной.

Поверхностное натяжение воды

Детям следует объяснить, что молекулы на поверхности жидкости притягиваются, образуя тончайшую упругую пленку. Такое свойство воды называется поверхностным натяжением. Этим объясняется, например, способность водомерки скользить по водной глади пруда.

Непроливающаяся вода

Необходимо:

• стеклянный стакан;
• вода;
• канцелярские скрепки.

Стакан до краев наполняется водой. Кажется, одной скрепки достаточно, чтобы жидкость пролилась. Необходимо осторожно погружать скрепки в стакан одну за другой. Опустив около десятка скрепок, можно увидеть, что вода не выливается, а образует на поверхности небольшой купол.

Плавающие спички

Необходимо:

• миска;
• вода;
• 4 спички;
• жидкое мыло.

В миску следует налить воду, опустить спички. Они будут практически неподвижны на поверхности. Если капнуть в центр моющее средство, спички мгновенно расплывутся к краям миски. Мыло уменьшает поверхностное натяжение воды.

Занимательные опыты

Очень зрелищной бывает для детей работа со светом и звуком. Педагоги утверждают, что занимательные опыты интересны ребятам разных возрастов. Например, предложенные здесь физические опыты подойдут и для дошкольников.

Светящаяся «лава»

Этот опыт не создает настоящий светильник, но красиво имитирует работу лампы с движущимися частицами.
Необходимо:

• стеклянная банка;
• вода;
• растительное масло;
• соль или любая шипучая таблетка;
• пищевой краситель;
• фонарик.

Банку нужно примерно на 2/3 наполнить окрашенной водой, затем почти до краев долить масла. Сверху следует посыпать немного соли. Затем отправиться в затемненную комнату, подсветить банку снизу фонариком. Крупинки соли станут опускаться на дно, увлекая за собой капельки жира. Позже, когда соль растворится, масло снова поднимется к поверхности.

Домашняя радуга

Солнечный свет можно разложить на составляющие спектр разноцветные лучи.

Необходимо:

• яркий естественный свет;
• стакан;
• вода;
• высокая коробка или стул;
• большой лист белой бумаги.

В солнечный день перед окном, впускающим яркий свет, на пол нужно положить бумагу. Рядом установить коробку (стул), сверху поставить наполненный водой стакан. На полу появится радуга. Чтобы увидеть цвета полностью, достаточно подвигать бумагу и поймать ее. Прозрачная емкость с водой является призмой, раскладывающей луч на части спектра.

Стетоскоп доктора

Звук распространяется с помощью волн. Звуковые волны в пространстве можно перенаправлять, усиливать.
Понадобятся:

• отрезок резиновой трубки (шланга);
• 2 воронки;
• пластилин.

В оба конца резиновой трубки нужно вставить воронку, закрепив ее пластилином. Теперь одну достаточно приставить к своему сердцу, а к другую - к уху. Ясно слышно биение сердца. Воронка «собирает» волны, внутренняя поверхность трубки не позволяет им рассеиваться в пространстве.

По этому принципу работает стетоскоп доктора. В старину примерно такое же устройство имели слуховые аппараты для слабослышащих людей.

Важно! Нельзя использовать источники громкого звука, так как это может повредить слуху.

Эксперименты

В чем разница между экспериментом и опытом? Это методы исследования. Обычно опыт проводится с заранее известным результатом, демонстрируя уже понятную аксиому. Эксперимент же призван подтвердить или опровергнуть гипотезу.

Для детей разница между этими понятиями практически неощутима, любое действие производится впервые, без научной базы.

Однако часто проснувшийся интерес толкает ребят на новые эксперименты, вытекающие из уже известных свойств материалов. Такую самостоятельность нужно поощрять.

Замораживание жидкостей

Материя меняет свойства с переменой температуры. Детей интересует изменение свойств всяческих жидкостей при обращении в лед. Различные вещества имеют отличную друг от друга температуру замерзания. Также при низкой температуре меняется их плотность.

Обратите внимание! Замораживая жидкости, следует применять только пластиковые контейнеры. Использовать стеклянные емкости нежелательно, так как они могут лопнуть. Причина в том, что жидкости, замерзая, меняют свою структуру. Молекулы образуют кристаллы, расстояние между ними увеличивается, увеличивается объем вещества.

• Если наполнить разные формочки водой и апельсиновым соком, оставить в морозильной камере, что получится? Вода уже замерзнет, а сок частично останется жидким. Причина - температура замерзания жидкости. Подобные эксперименты можно проводить с разными веществами.
• Налив в прозрачный контейнер воду и масло, можно увидеть уже привычное расслоение. Масло всплывает на поверхность воды, так как обладает меньшей плотностью. Что можно наблюдать при замораживании контейнера с содержимым? Вода и масло меняются местами. Сверху будет находиться лед, масло теперь окажется внизу. Замерзая, вода стала легче.

Работа с магнитом

Большой интерес у младших школьников вызывает проявление магнитных свойств различных веществ. Занимательная физика предлагает проверить эти свойства.

Варианты экспериментов (понадобятся магниты):

Проверка способности притягиваться различных предметов

Можно вести записи, указывая свойства материалов (пластик, дерево, железо, медь). Интересный материал - железная стружка, движение которой выглядит завораживающе.

Изучение способности магнита действовать сквозь другие материалы.

Например, металлический предмет подвергается воздействию магнита через стекло, картон, деревянную поверхность.

Рассмотрение способности магнитов притягиваться и отталкиваться.

Изучение магнитных полюсов (одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются). Зрелищный вариант - прикрепление магнитов к плавающим игрушечным корабликам.

Намагниченная иголка - аналог компаса

В воде она указывает направление «север - юг». Намагниченная иголка притягивает другие мелкие предметы.

1. Желательно не перегружать маленького исследователя информацией. Цель опытов - показать работу законов физики. Лучше подробно рассмотреть одно явление, чем ради зрелищности бесконечно менять направления.
2. Перед каждым опытом доступно объяснить свойства и особенности предметов, участвующих в них. Затем вместе с ребенком подвести итог.
3. Особенного внимания заслуживают правила безопасности. Начало каждого занятия сопровождается инструкциями.

Научные опыты - увлекательное дело! Возможно, оно окажется таковым и для родителей. Вместе открывать новые стороны обычных явлений интересно вдвойне. Стоит отбросить повседневные заботы, разделив детскую радость открытий.

Опыты в домашних условиях — это отличный способ познакомить детей с основами физики и химии, и облегчить понимание сложных абстрактных законов и терминов при помощи наглядной демонстрации. Причем для их проведения не нужно обзаводиться дорогими реактивами или специальным оборудованием. Ведь не задумываясь, мы каждый день проводим опыты в домашних условиях — от добавления гашеной соды в тесто до подключения батареек к фонарику. Читайте далее, чтобы узнать, как легко, просто и безопасно проводить интересные эксперименты.

Химические опыты в домашних условиях

Сразу в голове возникает образ профессора со стеклянной колбой и опаленными бровями? Не переживайте, наши химические опыты в домашних условиях совершенно безопасны, интересны и полезны. Благодаря им ребенок легко запомнит что такое экзо- и эндотермические реакции и какая между ними разница.

Итак, давайте сделаем вылупляющиеся яйца динозавра, которые с успехом можно использовать в качестве бомбочек для ванной.

Для опыта нужны:

• маленькие фигурки динозавров;
• пищевая сода;
• растительное масло;
• лимонная кислота;
• пищевой краситель или жидкие акварельные краски.

Порядок проведения опыта

1. Высыпьте ½ стакана соды в небольшую миску и добавьте около ¼ ч. л. жидких красок (или растворите 1—2 капли пищевого красителя в ¼ ч. л. воды), перемешайте соду пальцами, чтобы получился равномерный цвет.
2. Добавьте 1 ст. л. лимонной кислоты. Тщательно перемешайте сухие компоненты.
3. Добавьте 1 ч. л. растительного масла.
4. У вас должно получиться рассыпчатое тесто, которое едва слипается при нажатии. Если оно совсем не хочет держаться вместе, то потихоньку добавляйте по ¼ ч. л. масла до тех пор, пока не добьетесь желаемой консистенции.
5. Теперь возьмите фигурку динозавра и облепите ее тестом в форме яйца. Оно будет очень хрупкое вначале, поэтому его следует отложить на ночь (минимум 10 часов), чтобы оно затвердело.
6. Затем можно приступить к веселому эксперименту: наберите воды в ванную и бросьте в нее яйцо. Оно будет яростно шипеть, растворяясь в воде. При прикосновении оно будет холодное, поскольку это эндотермическая реакция между кислотой и щелочью, с поглощением тепла из окружающей среды.

Обратите внимание, что ванная может стать скользкой из-за добавления масла.

Зубная паста для слона

Опыты в домашних условиях, результат которых можно пощупать и потрогать, очень нравятся детям. К ним относится и этот забавный проект, который заканчивается большим количеством плотной пышной цветной пены.

Для его проведения понадобятся:

• защитные очки для ребенка;
• сухие активные дрожжи;
• теплая вода;
• перекись водорода 6 %;
• средство для мытья посуды или жидкое мыло (не антибактериальное);
• воронка;
• пластиковые блестки (обязательно неметаллические);
• пищевые красители;
• бутылка 0,5 л (лучше всего брать бутылку с широким дном, для большой устойчивости, но подойдет и обычная пластиковая).

Сам опыт выполняется крайне просто:

1. 1 ч. л. сухих дрожжей разведите в 2 ст. л. теплой воды.
2. В бутылку, поставленную в раковину или посуду с высокими бортиками, налейте ½ стакана перекиси водорода, капельку красителя, блестки и немного жидкости для мытья посуды (несколько нажатий на дозатор).
3. Вставьте воронку и влейте дрожжи. Реакция начнется сразу, поэтому действуйте быстро.

Дрожжи выступают в качестве катализатора и ускоряют выделение водорода перекисью, а когда газ взаимодействует с мылом, то он создает огромное количество пены. Это экзотермическая реакция, с выделением тепла, поэтому если потрогать бутылку после того, как «извержение» прекратится, то она будет теплая. Поскольку водород сразу улетучивается, остается просто мыльная пена, с которой можно играть.

Опыты по физике в домашних условиях

А знаете ли вы, что лимон можно использовать в качестве батарейки? Правда, очень маломощной. Опыты в домашних условиях с цитрусовыми продемонстрируют детям работу аккумулятора и замкнутой электрической цепи.

Для эксперимента вам понадобятся:

• лимоны — 4 шт.;
• оцинкованные гвозди — 4 шт.;
• небольшие куски меди (можно взять монетки)— 4 шт.;
• аллигаторные зажимы с проводами небольшой длины (около 20 см) — 5 шт.;
• небольшая лампочка или фонарик — 1 шт.

Да будет свет

Вот как провести опыт:

1. Покатайте по твердой поверхности, затем слегка сожмите лимоны, чтобы они пустили сок внутри шкурки.
2. Вставьте по одному оцинкованному гвоздю и одному куску меди в каждый лимон. Расположите их на одной линии.
3. Подключите один конец провода к оцинкованному гвоздю, а другой — к куску меди в другом лимоне. Повторяйте этот шаг, пока все фрукты не будут соединены между собой.
4. Когда вы закончите, у вас должен остаться один 1 гвоздь и 1 кусок меди, которые ни к чему не подключены. Подготовьте вашу лампочку, определите полярность элемента питания.
5. Подключите оставшийся кусок меди (плюс) и гвоздь (минус) к плюсу и минусу фонарика. Таким образом, цепочка соединенных лимонов — это батарейка.
6. Включите лампочку, которая будет работать от энергии фруктов!

Чтобы повторить такие опыты в домашних условиях также подойдет картошка, особенно зеленая.

Как это работает? Лимонная кислота, содержащаяся в лимоне, вступает в реакцию с двумя разными металлами, что заставляет ионы двигаться в одну сторону, создавая электрический ток. По этому принципу работают все химические источники электроэнергии.

Летние забавы

Необязательно оставаться в помещении, чтобы проводить Некоторые эксперименты лучше пройдут на улице, и не надо будет ничего убирать по их завершении. К ним относятся интересные опыты в домашних условиях с воздушными пузырями, причем не простыми, а огромными.

Чтобы их сделать понадобятся:

• 2 деревянные палки длиной 50-100 см (в зависимости от возраста и роста ребенка);
• 2 металлических вкручивающихся ушка;
• 1 металлическая шайба;
• 3 м хлопчатобумажного шнура;
• ведро с водой;
• любое моющее — для посуды, шампунь, жидкое мыло.

Вот как провести эффектные опыты для детей в домашних условиях:

1. Вкрутите в концы палок металлические ушка.
2. Разрежьте хлопчатобумажный шнур на две части, длиной 1 и 2 м. Можно точно не придерживаться этих мерок, но важно, чтобы между ними сохранялась пропорция 1 к 2.
3. На длинный кусок веревки наденьте шайбу, чтобы она равномерно провисала по центру, и привяжите обе веревки к ушкам на палках, формируя петлю.
4. В ведре с водой размешайте небольшое количество моющего.
5. Аккуратно погружая петлю на палочках в жидкость, начинайте выдувать гигантские пузыри. Чтобы отделять их друг от друга аккуратно сводите концы двух палок вместе.

Какова же научная составляющая этого опыта? Объясните детям, что пузыри держатся за счет поверхностного натяжения — силы притяжения, которая удерживает молекулы любой жидкости вместе. Ее действие проявляется в том, что разлитая вода собирается в капли, которые стремятся обрести сферическую форму, как наиболее компактную из всех существующих в природе, или в том, что вода, когда льется, собирается в цилиндрические потоки. У пузыря слой молекул жидкости с обеих сторон зажат молекулами мыла, которые усиливают ее поверхностное натяжение при распределении по поверхности пузыря, и не дают ей быстро испариться. Пока палки держат разомкнутыми, вода удерживается в виде цилиндра, как только их сомкнуть — она стремится к сферической форме.

Вот такие опыты в домашних условиях можно провести с детьми.