Занимательные опыты по физике
методическая разработка по физике (5, 6, 7 класс) на тему

Занимательные опыты.

ВОЗДУХ.

       Атмосфера – это газовая оболочка, окружающая планету Земля. Её внутренняя поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору. Внешняя её поверхность граничит с околоземной частью космического пространства.

        Атмосфера состоит из нескольких слоёв.

1. Тропосфера – самый близкий к земной поверхности слой. Её верхняя граница находится на высоте 10-12 км в полярных, 10-12 км в умеренных и  16-18 км в тропических широтах. В тропосфере возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны.
2. Стратосфера располагается на высоте от 11 до 50 км.
3. Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80-90 км. В ней присутствуют сложные фотохимические процессы, которые вызывают свечение атмосферы.
4. Термосфера – её верхняя граница находится на высоте около 800 км. Здесь под действием ультрафиолетовой, рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит распад воздуха на ионы.
5. Экзосфера – внешний слой, расположенный выше 1000 км. В этом слое частицы движутся с большой скоростью и могут рассеиваться в космическое пространство.

     Тропосфера и стратосфера защищают живую природу Земли от поражающего действия радиации и от первичных космических лучей. По мере подъёма на всё большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные физические явления, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы, один из способов передачи тепла – конвекция.

        Газы атмосферы нагреваются от поверхности (суши и водной поверхности) Земли, которая в свою очередь получает энергию Солнца. Температура в слоях то понижается, то повышается. Так, если в тропосфере температура с высотой падает от 0 до -50 градусов, то в стратосфере она начинает расти и достигает в самом верхнем слое -40 градусов.

Состав воздуха.

          Воздух – это смесь газов.

         Сухой воздух содержит в основном азот и кислород в соотношении приблизительно 4:1, незначительное количество аргона, углекислого газа, неона, гелия, метана, криптона, водорода, ксенона, закиси азота, двуокиси серы, аммиака и многих других газов.

          Как и все тела, молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли, притягиваются к Земле. Они находятся в непрерывном беспорядочном движении. Однако молекулы газы, имея возможность двигаться, но могут покинуть поверхность Земли.

        Доказано, что, для того, чтобы тело могло улететь в космическое пространство, оно должно иметь скорость не меньше 11,2 км/с (вторая космическая скорость). В тоже время средняя скорость молекул воздушной оболочки Земли значительно ниже этой космической скорости.

       Атмосфера имеет неоднородную плотность из-за давления верхних слоёв воздуха на нижние. Вследствие действия силы тяжести плотность газов атмосферы неодинакова. Ближе к поверхности Земли она больше, чем в верхних слоях, поэтому и давление слоёв воздуха, находящихся ближе к поверхности и на ней, выше, чем в более высоких слоях.

        Исследования показывают, что плотность воздуха быстро уменьшается с высотой. Так, на расстоянии 5,5 км над Землёй плотность воздуха в 2 раза меньше его плотности у поверхности Земли, а на высоте 11 км – в 4 раза. Чем выше, тем более разреженным становится воздух. В самых верхних слоях (сотни и тысячи километров над Землёй) атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Чёткой границы атмосфера не имеет.

         Воздушные массы из областей с низким давлением устремляются в зоны с высоким давлением. Более активному их перемещению способствует Солнце. Оно нагревает поверхность Земли, от которой греется окружающий воздух. В результате конвекции лёгкие тёплые воздушные массы в виде струй и потоков перемещаются в зоны более холодного и тяжёлого воздуха. Это может происходить в горизонтальном и вертикальном направлении над поверхностью Земли. Возникает ветер.

        Ветер – движение воздуха в горизонтальном направлении над земной поверхностью. В зависимости от его силы и продолжительности его называют шквалом, бризом, бурей, ураганом.

Опыт №1

«Диск на воздушной подушке»

Время – 30 мин. (можно выполнять самостоятельно)

      В середине прошлого века учёные и писатели-фантасты предсказали, что к 2000 году будет придуман новый вид транспорта, который будет парить на большом расстоянии от Земли. Модель этой чудо-машины ты можешь сделать дома из подручных средств!

        Для опыта потребуется:

• Старый диск
• Суперклей
• Воздушный шарик
• Крышка-дозатор от бутылки из-под моющего средства.

1. Убедитесь, что крышка-дозатор закрыта. Приклей её к диску так, чтобы она полностью закрыла отверстие в его центре. Подожди 20 минут.
2. Надуй воздушный шарик, а его конец обмотай вокруг указательного пальца таким образом, чтобы воздух не выходил наружу.
3. Надень шарик на крышку-дозатор, которая приклеена к диску. Он должен плотно её обхватить.
4. Поставь прибор на плоскую поверхность, открой крышку и понаблюдай, как он движется.

Вывод: когда ты открываешь крышку-дозатор, из шарика через отверстие в центре диска начинает выходить воздух. Поверхность диска плоская, а масса равномерно распределена по всей его площади, поэтому воздух из шарика приподнимает диск над поверхностью. Между двумя плоскими поверхностями возникает воздушный слой. Он уменьшает трение между ними, поэтому диск легко скользит над столом, словно на воздушной подушке.

Опыт №2.

«Вертящаяся змейка»

Время – 20 мин. (Можно выполнять самостоятельно)

         Можно ли «оживить» животных, вырезанных из бумаги? Превратить их в настоящие невозможно, однако заставить их двигаться, словно они живые, под силу каждому!

       Для опыта потребуется:

• Стакан;
• Свеча;
• Ножницы;
• Карандаш;
• Зажигалка;
• Нитка;
• Лист тонкого картона;
• Шило.

1. Поставь стакан донышком кверху на лист тонкого картона и обведи его.
2. Вырежи получившийся круг и разрежь его по спирали. Должна получиться  свернувшаяся змейка.
3. Насади кончик её хвоста на острие шила. Продень в полученное отверстие нитку.
4. Поднеси эту конструкцию к горящей свече и проследи за тем, что происходит.

       Вывод:

        Фигурка, вырезанная из бумаги, вращается благодаря потоку воздуха, который поднимается от нагретой свечи вверх (конвекция). Воздух при нагревании расширяется и становится легче. Холодный воздух вытесняет горячий, затем нагревается и вытесняет новой порцией холодного воздуха. Около каждого нагретого предмета образуется течение воздуха, устремлённого вверх. Этот поток воздуха поддерживается на протяжении всего времени, пока нагретый предмет теплее окружающего воздуха. Этот тёплый ветерок и заставляет вращаться бумажную змею.

Опыт №3

«Как опорожнить стакан с помощью полной бутылки»

Время – 20 мин.  (Можно выполнять самостоятельно.

     Для опыта потребуется:

• Крышка;
• Пластилин;
• Шило;
• Две соломинки для коктейлей;
• Две банки;
• Бутылка и стакан, наполненные водой.

1. С помощью шила сделай в крышке два отверстия, в которой должны поместиться тонкие соломинки для коктейлей.
2. Вставь в отверстие две соломинки: первую размером в высоту стакана, вторую – в два раза длиннее.
3. Наполни бутылку водой и закрой её крышкой. Заклей пластилином один конец длинной соломинки.
4. Возьми наполненный водой стакан.
5. Переверни бутылку так, чтобы короткая соломинка погрузилась в стакан и упёрлась в его дно. Отрежь кусочек длинной соломинки с пластилином и быстро подставь пустую банку.

Вода будет выливаться из бутылки через длинную соломинку. Однако бутылка не будет пустой. Одновременно вода из стакана будет исчезать.

       Воздушный слой, прилегающий к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передаёт производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как говорят, испытывают атмосферное давление. Атмосферное давление измеряется специальными приборами – барометрами. Знание изменений атмосферного давления весьма важно для людей, поскольку с изменением давления меняется и погода.

        Барометр – необходимый прибор при метеорологических наблюдениях.

       Под действием собственного веса вода выливается из бутылки через длинную соломинку. Внутри ёмкости давление понижается. Из-за разницы давления вода по короткой соломинке поднимается из стакана в бутылку. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вода из стакана полностью не перельётся в бутылку.

Опыт №4

«Урок теплоизоляции»

Время – 20 мин. (Выполнять только с родителями!)

      Не задумывался ли ты, почему зимой люди нося шубы или дублёнки? А почему животные меняют подшёрсток на более густой? Для чего в южных странах в жаркую летнюю пору носят стёганые халаты, меховые шапки? Проведи это простой, но интересный опыт, и ты узнаешь ответы на эти вопросы.

       Для опыта потребуется:

• Спиртовой термометр;
• Настольная лампа;
• Вата;
• Часы.

1. Скатай из ваты плотный шарик и вставь в него наконечник термометра.
2. Поднеси «утеплённую» таким образом часть термометра к включенной лампочке. Определи, как быстро поднялась температура. Следи за тем, чтобы градусник не перегрелся – столбик спиртового термометра не должен подняться выше последнего деления шкалы.
3. Затем распуши шарик, оберни наконечник этим ватным «облаком» и поднеси его к включенной лампочке. Наблюдай за тем, как быстро поднимается столбик термометра на этот раз. Не забудь определить время, как быстро повысилась температура.

       Если сравнить сжатую и распушённую вату, то последняя проявляет хорошие теплоизоляционные свойства. Это происходит благодаря наличию воздуха между её волокнами. По этой же причине шерсть так хорошо согревает. Её волокнистая структура удерживает больше воздуха, сохраняя тепло человеческого тела.