Проектно-исследовательская работа "Использование пластиковых бутылок в простых опытах по физике"

Эпитетом к своей работе я не зря взял строчки великого русского поэта А.С. Пушкина, потому что изучение большинства наук невозможно без постановки опытов.

В этом учебном году я начал изучать физику и узнал о множестве удивительных явлений природы. Мне захотелось сделать самодельные приборы и провести самостоятельно опыты. Постановка опытов очень увлекательное занятие. Все проведенные опыты очень просты и проводятся с соблюдением техники безопасности, что важно для тех, кто проводит эксперименты в домашних условиях, особенно впервые. В своей работе я описываю предварительную подготовку и стадии выполнения работы. Это позволяет в дальнейшем аккуратно обращаться с предметами и правильно организовывать эксперимент. Помимо изучаемых явлений природы, в этих опытах можно параллельно познакомиться с законами физики (например, законом Паскаля) и приобрести технические навыки (работа с шилом, с отвёрткой). Это всегда пригодится мужчине. В процессе работы мне пришлось проявить творческую мысль и смекалку.

Я решил использовать пластиковые бутылки. Удобные и практичные, в умелых руках могут превратиться во множество полезных предметов: воронку, совок, футляр, умывальник, кормушку для птиц и др. Пластиковая бутылка - эффективное средство для проведения ряда простых и наглядных физических опытов. Простота механической и термической обработки бутылок из пластика позволяет делать из них нужные предметы быстро и без специальных инструментов, а их доступность, многообразие форм, расцветок и размеров, дают простор для экспериментального творчества. Пластиковая бутылка также безопасна в использовании.

Цель: сделать приборы, установки по физике для демонстрации некоторых физических явлений своими руками, объяснить принцип действия каждого прибора и продемонстрировать их работу.

Задачи:

Изучить научную и популярную литературу;
Провести анализ известных опытов по физике и выделить из них те, где можно использовать пластиковую бутылку.
Изготовить установки для проведения опытов.
Составить систему доступных и простых опытов с использованием пластиковой бутылки.

Практическая значимость работы

Значимость моей работы состоит в том, что в последнее время, когда материально-техническая база в школах значительно ослабла, опыты с применением пластиковых бутылок помогают формировать некоторые понятия при изучении физики.

В моей работе представлены опыты для демонстрации на уроках физики в 7 классе. Разработанные опыты можно показывать как на уроке при изучении явлений, так и в качестве домашних заданий учащимся.

Предложенные установки являются универсальными, одна установка может быть использована для показа нескольких опытов.

Теоретическая часть

Вокруг нашего земного шара находится атмосфера. Атмосфера – это смесь различных газов, в основном азота и кислорода. Атмосфера давит на поверхность Земли. Но влияние давления атмосферы нельзя увидеть глазами. Мы его можем только почувствовать при изменении состояния нашего здоровья. А как не просто человеку понять и изучить то, что нельзя увидеть.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Подвижность частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости и газа.

Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения в каждую точку объёма жидкости или газа. Это утверждение называют законом Паскаля. Закон Паскаля справедлив для жидкостей и газов.

За единицу давления в СИ принято давление, которое производит сила 1Н на перпендикулярную к ней поверхность площадью 1м2. Эта единица называется паскалем (Па).

Наименование единицы давления дано в честь французского учёного Блёза Паскаля.

В физике Паскаль занимался изучением барометрического давления и вопросами гидростатики.

Давление существует и в жидкости. Давление внутри жидкости зависит от её плотности, от высоты столба жидкости. На одном и том же уровне давление одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.

Важный вклад в изучение темы «Давление» внес Торричелли. Он поставил опыт с трубкой, наполненный ртутью. Таким образом доказал существование атмосферного давления. Нормальное атмосферное давление равно 768 мм.рт.ст. Продемонстрировать атмосферное давление можно опытным путем, изготовив оборудование из пластиковых бутылок.

Практическая часть

Опыт 1. Закон Паскаля

Цель: продемонстрировать закон Паскаля.

Оборудование: пластиковая бутылка, шило.

Схема установки

1 2

пластиковая бутылка
кювета

Ход проведения опыта:

Возьмите пластиковую бутылку емкостью 1,5-2 л.
Сделайте отверстия шилом от дна сосуда на расстоянии 10-15 см в разных местах.
Бутылку заполните водой.
Надавите руками на верхнюю часть бутылки.
Наблюдайте явление.

Результат: наблюдаем вытекание воды из отверстий в виде одинаковых струек.

Анализ: сила действует на поверхность воды, находящейся в бутылке. Это давление передается нижним слоям воды, которое распределяется в каждую точку жидкости.

Опыт 2. Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости.

Цель: показать зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости.

Оборудование: пластиковая бутылка с проделанными в ней отверстиями на разной высоте, кювета, скотч.

Схема установки:

1 – пластиковая бутылка с отверстиями;

2 – кювета.

Ход работы:

В пластиковой бутылке на различной высоте делаем несколько отверстий (d≈ 5 мм).
Отверстия заклеиваем скотчем.
Бутылку заполняем водой.
Открываем отверстия.
Наблюдаем за струйками воды.

Результат: вода из отверстия, расположенного ниже вытекает дальше.

Анализ: давление жидкости на дно и стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости (чем больше высота, тем больше давление жидкости p=gh).

Опыт 3. Модель фонтана.

Цель: показать простейшую модель фонтана.

Оборудование: пластиковая бутылка, стержень от гелиевой ручки, кювета.

Схема установки:

1 – пластиковая бутылка с водой;

3 2 – кювета;

3 – стержень от гелиевой ручки

Г- образной формы.

Ход работы:

Подержим над огнем стержень и загнем его буквой Г.
В бутылке, ближе к основанию, сделаем отверстие под стержень.
Вставим и закрепим стержень так, как показано на рисунке.
Нальем в бутылку воды и поставим ее в кювету.
Пронаблюдаем за струей воды.

Результат: наблюдаем образование фонтана воды.

Анализ: на воду в стержне действует давление столба жидкости, находящегося в бутылке. Чем больше воды в бутылке, тем больше будет фонтан, так как давление зависит от высоты столба жидкости.

Опыт 4. Сообщающиеся сосуды.

Цель: показать расположение поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах на одном уровне.

Оборудование: нижние части от пластиковых бутылок разных сечений, резиновые трубки.

Схема установки

- две или три пластиковые бутылки;
- резиновая трубка.

Ход работы:

Отрежем нижние части пластиковых бутылок, высотой 15-20 см.
Соединим части между собой резиновыми трубками.
Нальем в один из получившихся сосудов воду.
Пронаблюдаем за поведением поверхности воды в сосудах.

Результат: уровни воды в сосудах оказались на одном уровне.

Анализ: в сообщающихся сосудах любой формы поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково).

Опыт 5. Прибор, иллюстрирующий действие клапана в насосе или умывальнике.

Цель: изготовить прибор, демонстрирующий действие клапана в насосе.

Оборудование: пластиковая бутылка объемом 1,5 л, шарик на стержне

Ход работы:

Отрезать дно у пластиковой бутылки, перевернув ее горлышком вниз.
Изнутри в отверстие вставить шарик на стержне.
Закрепить установку на штативе.
Налить в бутылку немного воды.
Нажать на стержень, поднимая его вверх.

Результат: получим прибор, демонстрирующий действие клапана в насосе или умывальнике.

Вывод

В результате работы я:

провёл опыты, доказывающие существование атмосферного давления;
создал самодельные приборы, демонстрирующие зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости, закона Паскаля.

Мне понравилось изучать давление, делать самодельные приборы, проводить опыты. Но в мире много интересного, что можно ещё узнать, поэтому в дальнейшем:

- я буду продолжать изучение этой интересной науки;

- я надеюсь, что мои одноклассники заинтересуются этой проблемой, а я постараюсь помочь им;

- в дальнейшем я буду проводить новые эксперименты.

Заключение

Наблюдать за опытом проводимым учителем, интересно. Проводить его самому интереснее вдвойне.

А проводить опыт с прибором, сделанным и сконструированным своими руками, вызывает очень большой интерес у всего класса. В таких опытах легко установить взаимосвязь и сделать вывод как работает данная установка.

Проводить данные опыты не сложно и интересно. Они безопасны, просты и полезны. Новые исследования впереди!

Литература

Внеурочная работа по физике/ Под ред. О.Ф. Кабардина. М.: Просвещение, 1983.
Гальперштейн Л. Занимательная физика. М.: РОСМЭН, 2000.
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. М.: Просвещение, 1985.
Горячкин Е.Н. Методика и техника физического эксперимента. М.: Просвещение. 1984 г.
Майоров А.Н. Физика для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия развития, Академия и К, 1999.
Перельман Я.И. Занимательная механика. Знаете ли вы физику? М.: ВАП, 1994.
Перышкин А.В., Родина Н.А. Учебник физики для 7 класса. М.: Просвещение. 2012 г.
http://www.nkj.ru/archive/articles/12835/
https://project.1september.ru/work.php?id=572989.
http://pedsovet.org/component/option,com_mtree/task,viewlink/link_id,109450/Itemid,118/

Компас своими руками

Простые летающие модели из бумаги

Выбери путь

Огонь фламенко

Большое - маленькое