Физические опыты на воздушных шариках для учащихся 4-х классов
опыты и эксперименты по физике

Физика на воздушных шариках

Инструкция физической лаборатории

Воздушные шарики – бесценный подручный материал для наблюдения физических явлений и постановки различных физических экспериментов.

1. Качественное сравнение плотностей воды: горячей и холодной, солёной и пресной – без ареометра.

Если вы исследуете не смешивающиеся и не вступающие в химическую реакцию жидкости, то достаточно слить их небольшие порции в один прозрачный сосуд, допустим, пробирку. Жидкости распределятся на слои. О плотности можно судить по очерёдности расположения слоёв: чем ниже слой, тем выше плотность. Одноцветные жидкости следует подкрасить пищевыми красителями.

Другое дело, если жидкости смешиваются, как, например, горячая и холодная вода, пресная и солёная. Тогда ставим эксперимент «Три поросёнка».

• Три порции разной воды (горячей, холодной и солёной холодной) помещаем в три воздушных шарика, например, в красный, синий и жёлтый. Для этого натягиваем на водопроводный кран, например, синий шарик, и наполняем его холодной водой до размера чуть больше теннисного мяча.

• Завязываем шарик ниткой. Это самый ответственный момент – внутри шарика не должно остаться и пузырька воздуха! синий «поросёнок» – с холодной водой.

• В жёлтый шарик насыпаем столовую ложку соли и опять наполняем холодной водой. Смотрим, чтобы в шарике не оказалось воздушных пузырьков. Жёлтый «поросёнок» – солёный.

• Третий, красный, «поросёнок» – с горячей водой. Чтобы вода в нём не остыла раньше времени, держим его в кастрюле с горячей водой.

• Наливаем в большую ёмкость горячую воду и бросаем в неё шарики. Записываем, как ведёт себя каждый «поросёнок» в горячей воде (плавает на поверхности, посередине или тонет).

Примечания

– Если в шариках окажется пузырёк воздуха, то результат эксперимента будет ложным.

– Нельзя шарики долго держать как в холодной, так и в горячей воде – вода в них будет либо остывать, либо нагреваться.

– Плотность оболочки шарика чуть меньше плотности воды (проверьте, тонет или плавает ненадутый шарик и сделайте вывод). Этот факт следует учесть при выводах.

2.  Испытание воздушного шарика на прочность

• Попробуйте иголкой проткнуть воздушный шарик, чтобы он не лопнул с шумом.

Подсказка. Это можно сделать тремя способами: 1) с боков, где резина сильно растянута, приклеить кусочек скотча и проколоть шарик в этом месте – такой трюк проделывают клоуны в цирке; 2) там, где резина наиболее толстая, т.е. «на макушке»; 3) там, где резина не натянута – где нитка.

Примечание. Отверстие от иголки настолько маленькое, что шарик сдувает ся незаметно. После удачных экспериментов проколите шарик насквозь спицей или острой деревянной палочкой.

 3. Шарик в бутылке

• Помещаем шарик внутрь бутылки и натягиваем его на горловину.

• Пробуем надуть шарик.

Наблюдение. Надуть шарик в бутылке невозможно!

Объяснение. При увеличении объёма шарика воздух, объём которого в бутылке изолирован, сжимается, давление увеличивается. Только человек с мощными лёгкими (певец, пловец) может отчасти справиться.

• Делаем шилом отверстие в бутылке ближе ко дну.

• Пытаемся ещё раз надуть шарик. Получается!

• Когда шарик надуется, закрываем пальцем отверстие – шарик остаётся надутым!

• Отрезаем донышко у пластиковой бутылки и пытаемся снова надуть шарик.

Наблюдение. Он легко надувается, если внутренний объём бутылки сообщается с атмосферой.

4. Газовый закон, открытый французским учёным Шарлем, утверждает: чем выше температура газа при постоянном давлении и неизменной массе, тем больший объём он занимает.

4.  Шарик в банке, яйцо в бутылке

• Надеваем шарик на водопроводный кран и наливаем в него воды так, чтобы размер шарика с водой стал немного больше горловины двух- или трёхлитровой стеклянной банки. Надёжно завязываем шарик.

• Поджигаем листок бумаги и бросаем в банку.

• Кладём шарик на горловину банки.

Наблюдение. Пламя в банке гаснет. Шарик втягивается в банку.

• Наливаем в пустую банку горячей воды из чайника.

• Выливаем воду и тут же кладём шарик с водой на горловину банки.

Наблюдение. Шарик забавно втягивается в банку.

Примечание. Этот опыт протекает медленнее первого.

Объяснение. В первом опыте воздух в банке нагревает горящая бумага. Когда на банку кладут шарик, он перекрывает доступ кислорода, горение прекращается. Плотность горячего воздуха меньше плотности холодного. Воздух в ба нке быстро остывает, его плотность увеличивается, объём уменьшается – шарик втягивается в банку.

5. Соляные столбики

• Насыпаем на лист картона небольшую горку поваренной соли.

• Надуваем и электризуем воздушный шарик.

• Подносим наэлектризованный шарик к горке поваренной соли.

Наблюдение. Маленькие кристаллики соли выстраиваются в вертикальные столбики, тянутся «ниточками» к шарику.

Объяснение. Поваренная соль – полярный диэлектрик. Под действием электрического поля наэлектризованного шарика происходит смещение положительных и отрицательных связанных зарядов молекулы в противоположные стороны. Со стороны заряженного шарика в кристаллике соли всегда образуется противоположный по знаку заряд. Кристаллики соли притягиваются к шарику, пристраиваясь один к другому.

Примечание. Кристаллики сахарного песка внешне напоминают поваренную соль, но молекула сахара неполярная, поэтому слабее поляризуется. Кроме того, кристаллики сахара крупнее, более тяжёлые, что не позволяет получить хорошие столбики.

5-1. Попрыгунчики

• Насыпаем на лист картона блестящее конфетти или мелко нарезанную металлическую фольгу.

• Электризуем шарик и подносим к фольге, но не касаемся её.

Наблюдение. Блёстки ведут себя как живые кузнечики-попрыгунчики. Подскакивают, касаются шарика и тут же отлетают в сторону.

Объяснение. Металлические блёстки электризуются в поле шарика, но при этом остаются нейтральными. Блёстки притягиваются к шарику, подпрыгивают, при касании заряжаются и отскакивают как одноимённо заряженные.