Физика на воздушых шариках

Муниципальное общеобразовательное учреждение

 гимназия №3 Центрального района

Физика

 на воздушных шариках

Учебный проект

             Выполнил:

                                                         Белозеров Борис, ученик 8 «Б» класса

                    Руководитель: 

                                                    Димитренко Марина Леонидовна,

                      учитель физики  

Содержание

введение……………………………………………………………………3

глава I

история создания воздушных шариков……………………...4

глава II

практическая часть……………………………………………………7

заключение………………………………………………………………..11

библиография……………………………………………………………..12

приложения………………………………………………………………..13

Введение

     Воздушные шарики. Вроде бы, такая простая и обыденная вещь. Но на самом деле это – огромный простор для физических экспериментов. На них можно проверять важнейшие физические законы, измерять физические величины, доказывать различные предположения.

Цель проекта

Исследовать гидростатические явления с помощью воздушных шариков

Задачи проекта

1. Поставить ряд экспериментов по наблюдению гидростатических явлений
2. Проанализировать наблюдаемые явления и сформулировать выводы
3. Создать мультимедийную презентацию    

Глава I

История создания воздушных шариков

     Глядя на современные воздушные шары, многие люди думают, что эта яркая, приятная игрушка стала доступной только недавно. Некоторые, более осведомленные, считают, что воздушные шары появились где-то в середине прошлого века, одновременно с началом технической революции.
    На самом деле это не так. История шаров, наполненных воздухом, началась гораздо раньше. Только выглядели предки наших шариков совсем не так, как сейчас.
    Первые, дошедшие до нас, упоминания об изготовлении летящих в воздухе шаров встречаются в карельских рукописях. В них описывается создание такого шара, сделанного из  кожи кита и быка. А летописи XII века рассказывают нам о том, что в карельских поселках воздушный шар имела практически каждая семья. Причем именно с помощью таких шаров древние карелы частично решали проблему бездорожья - шары помогали людям преодолевать расстояния между населенными пунктами. Но такие путешествия были достаточно опасными: оболочка из шкур животных не могла выдерживать давление воздуха долгое время – то есть, говоря другими словами, эти воздушные шары были взрывоопасными. И вот, в итоге,  от них остались только легенды.
    Но не прошло и 7 столетий с той полумифической эпохи, как в Лондоне профессором Майклом Фарадеем были изобретены резиновые воздушные шары. Ученый изучил эластические свойства каучука – и соорудил из этого материала две «лепешки». Для того чтобы «лепешки» не слипались, Фарадей обработал их внутренние стороны мукой. И после этого пальцами склеил их необработанные, оставшиеся липкими края. В итоге получилось нечто вроде мешочка, который можно было использовать для опытов с водородом.
    Лет через 80 после этого научный мешочек для водорода превратился в популярную забаву: каучуковые шары широко использовались в Европе во время городских праздников. За счет наполнявшего их газа они могли подниматься вверх – и это очень нравилось публике, еще не избалованной ни воздушными полетами, ни другими чудесами техники.
    Но эти воздушные шарики чем-то походили на своих легендарных предшественников: в них применялся водород (а он, как известно, газ взрывоопасный). Но, тем не менее, к водороду все привыкли – благо, что особых бед от шариков с этим газом не было вплоть до 1922 года. Тогда в США на одном из городских праздников некий шутник ради забавы взорвал художественное оформление праздника – то есть воздушные шарики. В результате этого взрыва пострадал чиновник, и поэтому органы правопорядка отреагировали достаточно оперативно. Забаву, оказавшуюся достаточно опасной, наконец-то прекратили, запретив наполнять воздушные шарики водородом. От этого решения никто не пострадал – место водорода в шариках моментально занял гораздо более безопасный гелий. Этот новый газ поднимал шарики вверх ничуть не хуже, чем это делал водород.
    В 1931 году Нейлом Тайлотсоном был выпущен первый современный, латексный воздушный шарик (полимер латекс получают из водных дисперсий каучуков). И с тех пор воздушные шарики наконец-то смогли измениться! До этого они могли быть только круглыми – а с приходом латекса впервые появилась возможность создавать длинные, узкие шарики. Это новшество немедленно нашло применение: дизайнеры, оформляющие праздники, стали создавать из шаров композиции в виде собак, жирафов, самолетов, шляп… Компания Нейла Тайлотсона продавала через почту миллионы комплектов шаров, предназначенных для создания смешных фигурок.
    Качество воздушных шариков в то время было далеко не таким, как сейчас: при надувании шарики теряли часть своей яркости, они были непрочными и быстро лопалось. Поэтому воздушные шарики медленно утрачивали свою популярность – то, что они могут летать в воздухе, в двадцатом веке уже не казалось таким чудесным и интересным.
Поэтому, еще задолго до конца 20 века, воздушные шарики стали раскупаться только для городских и детских праздников.
    Но изобретатели не забывали о воздушных шариках, работали над их улучшением. И ситуация изменилась. Сейчас промышленность выпускает такие шарики, которые не теряют цвет при своем надувании – и вдобавок стали гораздо более прочными, долговечными. Поэтому сейчас воздушные шарики вновь стали очень популярны – дизайнеры охотно используют их при оформлении разнообразных праздников, концертов, презентаций. Свадьбы, дни рождения, общегородские праздники, PR-компании, шоу… - обновленные, яркие шары везде на месте. Вот такая интересная, давняя история у простой, с детства знакомой нам забавы.

Глава II

Практическая часть

Эксперимент №1

Качественное сравнение плотностей воды – горячей, холодной и соленой

     Если исследовать не смешивающиеся и не вступающие в химическую реакцию жидкости, то достаточно просто слить их в один прозрачный сосуд, допустим, пробирку. О плотности можно судить по расположению слоев: чем ниже слой, тем выше плотность. Другое дело, если жидкости смешиваются, как, например, горячая, холодная и соленая вода.

     Мы сравниваем поведение шариков, наполненных водой горячей, холодной и подсоленной в, соответственно, горячей, холодной и подсоленной воде. В результате опыта мы можем сделать вывод о плотностях этих жидкостей.

Оборудование: три шарика разных цветов, трехлитровая банка, холодная, горячая и соленая вода.

Ход эксперимента

1. Наливаем три порции разной воды в шарики – в синий горячую,

в зеленый  холодную и в красный  соленую воду.

2. Наливаем в банку горячую воду, помещаем туда по очереди шарики (Приложение №1).

3. Наливаем в емкость холодную воду, снова помещаем туда по очереди все шарики.

4. Наливаем в банку соленую воду, наблюдаем за поведением шариков.

Вывод: 

1. Если плотность жидкостей различна, то жидкость с меньшей плотностью всплывает над жидкостью с большей плотностью, то есть

p горячей воды < p холодной воды < p соленой воды

2. Чем больше плотность жидкости, тем больше ее выталкивающая сила:

FА=pVg; так как V и g постоянны FА зависит от величины p.

Эксперимент №2

 «Шарик в парилке»

Оборудование: шарик, миска, 300 мл кипятка.

Ход эксперимента.

1. Измеряем объем шарика до эксперимента (Приложение №2).

2. Кладем шарик в миску и обливаем его горячей водой из банки.

3. Измеряем новый объем шарика.

Вывод: так как объем шарика значительно увеличился после обливания кипятком, значит воздух, содержавшийся в шарике, при нагревании расширился, что доказывает наличие теплового расширения и увеличение давления газов при повышении температуры.

Эксперимент №3

«Шарик на морозе»

Оборудование: шарик, миска, холодильник.

1. Измеряем объем шарика до эксперимента (Приложение №3).

2. Кладем шарик в миску и оставляем его на 2 часа в морозилке.

3. Измеряем новый объем шарика .

Вывод: так как объем шарика значительно уменьшился после нагревания, значит воздух, содержавшийся в шарике, при охлаждении сжался, что доказывает зависимость объема и давления газов от температуры.

Эксперимент №4

 «Шарик в банке»

Оборудование: шарик, трехлитровая банка, горячая вода.

Ход эксперимента.

1. Наливаем в шарик воду так, чтобы он не проходил в горлышко банки.

2. Наливаем в банку горячую воду, болтаем и выливаем ее. Оставляем банку на 5 минут.

3. Кладем шарик, наполненный водой, на банку. Ждем 20 минут. Шарик падает в банку (Приложение №4).

Вывод: так как шарик, наполненный водой и больший по диаметру, чем горлышко банки, провалился внутрь, значит, имеет место разница давлений: теплый воздух внутри банки имеет меньшую плотность, чем атмосферный воздух, давление внутри меньше; следовательно, большее  атмосферное давление способствует проникновению шарика в банку.

Эксперимент №5

 «Воздушный парадокс»

Оборудование: два воздушных шарика, по-разному надутых, трубка из пластика, подставка.

Ход эксперимента.

1. Измеряем начальные объемы шариков (Приложение №5).

2.Натягиваем горловины обоих шариков, при этом закрытые, на разные концы трубки.

3.Раскрываем горловины  для свободного  сообщения воздуха между шариками.

4. Измеряем новые объемы шариков.

Вывод: давление газа внутри сферы тем больше, чем меньше ее радиус.

Эксперимент № 6

 Изучение давления твердых тел

Оборудование: иппликатор Кузнецова, шарик.

Ход эксперимента.

1. Кладем шарик на иппликатор (Приложение №6).

2. Надавливаем на шарик предварительно измеренным грузом.

3. Наблюдаем за поведением шарика.

Вывод: давление распределяется равномерно по всей поверхности шарика, и до определенного момента давление это для шарика безобидно.

Заключение

На воздушных шариках можно изучать законы давления тел и газов, тепловое расширение (сжатие), давление газов, плотность жидкостей и газов, закон Архимеда; можно даже сконструировать приборы для измерения и исследования физических процессов.

         Опыты, проведенные нами, доказывают, что шарик – отличное пособие для изучения физических явлений и законов. Использовать нашу работу можно в школе, в 7 классе, при изучении разделов «Первоначальные сведения о строении вещества», «Давление твердых тел, жидкостей и газов». Собранный исторический материал применим на занятиях кружка по физике и внеклассных мероприятиях.

Созданная на основе практической части компьютерная презентация поможет школьникам быстрее понять сущность изучаемых физических явлений, вызовет большое желание проводить эксперименты с помощью простейшего оборудования (Приложения №7,№8).

Очевидно, что наша работа способствует формированию неподдельного  интереса к изучению физики.

Библиография.

1. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.demaholding.ru
2. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.genon.ru
3. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.brav-o.ru
4. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.vashprazdnik.com
5. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.aerostat.biz
6. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.sims.ru
7. Туркина Г. Физика на воздушных шариках. // Физика. 2008. №16.

с.25-30.

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Приложение №4

Приложение №5

Приложение №6

Приложение №7

Рецензия

На рецензию представлена работа Белозерова Бориса, ученика 8 «Б» класса

муниципального общеобразовательного учреждения гимназия №3

Центрального района г. Волгограда

«Физика

на воздушных шариках».

Работа включает в себя литературный обзор по истории создания воздушных шариков, практическую часть и заключение. В приложении приведены демонстрации, которые по своему содержанию являются экспериментами. В работе сформулирована цель и задачи, которые нужно решить для достижения цели. Хочется отметить, что поставленные задачи в работе решены не без экспериментального изящества, что указывает на способности Бориса Белозерова к исследовательской работе. Нужно отметить и качественную мультимедийную презентацию работы. Следует отметить, что полученные результаты вышли за рамки исследования гидростатических явлений ,что потребовало привлечения знаний из других разделов физики и это конечно только украсило работу.

Исходя из перечисленных результатов работы, можно сделать вывод, что Борис Белозеров продемонстрировал умения и навыки, которые заслуживают высокой оценки.

Доцент кафедры «Физика» ВолгГАСУ,

Приложение №8

Отзывы учащихся седьмых классов

о проекте «Физика на воздушных шариках»

Семенова Диана, 7 «Б» класс: «Я поняла, что даже с помощью таких простых предметов, как шарик и банка, можно проводить опыты и изучать физику. Работа очень интересная, познавательная, с яркими иллюстрациями. Особенно мне понравился такой опыт, когда воздушный шарик обливали холодной и горячей водой. Я еще раз убедилась, что давление газа при охлаждении уменьшается, а при нагревании увеличивается».

Кукина Анастасия, 7 «В» класс: «Мне очень понравился этот проект. Боря Белозеров показал сложные физические явления на простых предметах – воздушных шариках. Я считаю, что проект получился очень удачным, красочным и интересным. Я узнала много нового и поняла то, что раньше было непонятным».

Маркин Иван, 7 «А» класс: «Опыты меня заинтересовали настолько, что я и сам попробовал их сделать. У меня получилось, хотя в некоторые результаты я сначала не поверил. Хочу сказать огромное спасибо за такой проект».

Янчак Диана, 7 «А» класс: «Мне понравилось, потому что эти опыты очень интересные. Старые знания подтвердились экспериментально еще раз. Можно провести их дома. Больше всего мне понравилось, когда шарик лежал на острых колючках и не лопался».

Никифоров Александр, 7 «Б» класс : «Своей работой Боря показал, что интересные эксперименты можно проводить, не покупая специальных приборов. Созданная презентация хороша тем, что ее могут понять ученики любого уровня. Она очень яркая. Любой человек может повторить эти опыты дома».

Егоров Алексей, 7 «Б» класс: «Эта работа меня заинтересовала. В дальнейшем, я тоже хочу попробовать  сделать подобную работу».

Кузнецова Юлия, 7 «В» класс : «Некоторые опыты были неожиданными в том смысле, что все думали, что получится одно, а получалось совсем наоборот. Презентация всех поразила».

Бутурлакина Анастасия, 7 «А» класс: «Работа очень интересная, расширяет кругозор. Результаты некоторых опытов совершенно неожиданны. Так в опыте с двумя шариками в маленьком шарике давление воздуха больше, чем в большом. Работа Белозерова Б. заслуживает внимания».

Тулаев Олег, 7 «Б» класс: «Я узнал много нового. Самое интересное, что эти эксперименты можно сделать дома. Все показано очень наглядно».

Ежова Елена. 7 «А» класс: «Было интересно. Хочется самой сделать такой проект».

Бартасинский Дмитрий, 7 «В»: «Проект очень понравился. Интересный и увлекательный. Все очень хорошо и подробно описано. Опыты очень интересные».