ЭКСПЕРИМЕНТ

А.А.СИВКОВ,
СОШ № 22, г. Сыктывкар, Республики Коми

Демонстрационные опыты и самодельные приборы

1. Микросетка. Обычная капроновая ткань, защитная сетка экранов мониторов или сетка Бунзена для опытов по электростатике могут быть использованы для наблюдения интерференции и дифракции света. Поворачивая одну такую сетку относительно другой в проходящем свете, увидим устойчивую интерференционную картину. Если же смотреть сквозь сетку на лампу накаливания, увидим дифракционный спектр. Эти опыты можно показать классу на оптической скамье или дать возможность учащимся пронаблюдать самим, попутно выполнив экспериментальную задачу: по известной длине световой волны определить период дифракционной решётки-сетки, а затем решить обратную задачу, взяв оптическую рейку с экраном и установив сетку на стандартном расстоянии 50 см от неё.

2. Мини-трубка Галилея–Ньютона. Для наблюдения действия атмосферного давления и расширения газов при нагревании берём пробирку, затыкаем её пробкой из мягкой резины со вставленной узкой жиклёрной или стеклянной трубочкой (последнюю можно сделать, растянув в пламени спиртовки трубочку диаметром 3–4 мм), на которую надеваем длинную переходную пластиковую трубку.

Пробирку нагреваем, например, погружая её в горячую воду температурой 50–60 °С, а свободный конец переходной трубки опускаем в сосуд с водой. По мере нагревания вытесненный воздух выходит в виде пузырьков. Когда пузырьки перестают выходить, нагревание прекращаем, пробирку переворачиваем пробкой вниз и наблюдаем, как из тонкой трубочки бьёт фонтанчик.

3. Метроном бесконтактный электронный БЭМ-I с выходом от громкоговорителя на гальванометр. С помощью такого прибора можно показать зависимость величины ЭДС самоиндукции от скорости изменения силы тока. С увеличением частоты колебаний в режиме работы метронома увеличивается баллистическое отклонение стрелки гальванометра, эквивалентное значению ЭДС самоиндукции. Более полно объяснить опыт учащиеся смогут при изучении теории колебательного контура.

4. Действующая модель паровой турбины. В качестве парового котла берём стеклянную банку из-под кофе с завинчивающейся пластмассовой крышкой. в крышку вставляем два электрода из нержавеющей стали диаметром 4–5 мм и длиной 100–120 мм с резьбой, закрепляем их гайками на расстоянии 30 мм друг от друга. Крышку через прокладку навинчиваем на банку – нагреватель готов. Турбину с лопастями делаем из пластмассового колёсика от игрушечного автомобиля. Сопло из тонкой латунной трубки (с наружной термоизолирующей пластиковой трубочкой) вставляем в крышку нагревателя между электродами и фиксируем гайками. В банку наливаем тёплую воду температурой 30–40 °С примерно на три четверти и включаем провода в сеть (220 В).

В н и м а н и е! Напряжение высокое, пар под большим давлением. Будьте осторожны!

В ходе опыта учащиеся объясняют принцип действия паровой турбины и взаимные превращения энергии при её работе.

Модель паровой турбины

5. Электроскоп с «султанчиком» (самодельный прибор) и остроконечным крестом. Берём такую же банку, как и в предыдущем опыте. В крышку плотно вставляем латунный или стальной стержень, заострённый с одного конца. На другом конце, который будет внутри банки, закрепляем легкоподвижные металлические хомуты с двумя лепестками из фольги или капроновой ткани. На остриё стержня насаживаем шарик-кондуктор из скомканной тонкой алюминиевой фольги, сквозь который радиально пропускаем резиновые нити длиной 100–150 мм. При электризации стержня (с помощью электрофорной машины или высоковольтного преобразователя любого типа) нити эффектно расходятся.

Вместо шарика на остриё стержня можно установить крест из медной фольги с отцентрованным подпятником от магнитных стрелок в центре. При электризации он начинает вращаться.

6. «Великолепная струна» (самодельный прибор). Две высокоомные проволоки толщиной 0,3–0,5 мм и длиной 80–100 см натягиваем на стенде между двумя электродами. Нижнюю проволоку перекидываем через скользящий контакт (бронзовую или графитовую втулку) и натягиваем балансировочным грузиком массой 50–100 г. С другой стороны стенда делаем две прорези для установки подковообразного магнита. Прибор может служить как для демонстрации опытов, так и для выполнения экспериментальных задач учащимися 7–11-го классов.

В 7-м классе при изучении темы «Строение вещества» можно показать расширение твёрдых тел при нагревании и их сокращение при охлаждении. Пропустив регулируемый ток по верхней проволоке с подвешенным за её середину небольшим грузиком, наблюдаем заметное провисание. Пропуская определённый ток по нижней проволоке, определяем, на сколько она удлиняется или сокращается.

В 8-м классе можно поставить опыты по электродинамике постоянного тока:

• Тепловое действие тока. Ещё до видимого свечения проволоки предварительно нанесённая на неё канифоль начинает дымится, а поднесённый к ней пенопласт плавится. Прибор можно применить как термонож для резки полиэтиленовых плёнок и пенопласта. При дальнейшем увеличении тока невидимое излучение становится видимым. Эти явления описываются законами Джоуля–Ленца и Стефана–Больцмана.

• Магнитное действие тока. При приближении постоянного подковообразного магнита к проволоке с током она отклоняется (действует сила Ампера). Если же пропустить переменный ток, то она начинает колебаться, образуется стоячая волна.

• Расчёт сопротивления проводника ().

а) зависимость сопротивления от длины проводника: собираем схему сначала с одной высокоомной проволокой (например, верхней), затем с проволокой удвоенной длины, последовательно соединяя верхнюю с такой же нижней. Наблюдая за накалом лампочки и показаниями амперметра, учащиеся приходят к выводу: с увеличением длины проволоки её сопротивление увеличивается;

б) зависимость сопротивления от площади поперечного сечения проводника: обе высокоомные проволоки соединяем параллельно. Учащиеся приходят к выводу, что при увеличении поперечного сечения в 2 раза сопротивление цепи уменьшается тоже в 2 раза;

в) Зависимость сопротивления проволоки от её удельного сопротивления: последовательно соединяем сначала однородные проводники, потом – разнородные, заменяя одну высокоомную проволоку на медную или алюминиевую такой же толщины и длины. учащиеся приходят к выводу, что сопротивление проводника зависит от его материала.

• Принцип действия ползункового реостата. Собираем схему по рисунку и, двигая скользящий контакт С по высокоомной проволоке, наблюдаем работу реостата.

В 9-м классе прибор можно использовать как музыкальный инструмент при изучении темы «Звуковые волны». Натянув нижнюю проволоку за грузик и ударив по ней, как по струне гитары, мы услышим музыкальный звук, высоту которого можно изменять натяжением проволоки, а громкость – силой удара по струне. В качестве резонатора служит сам стенд.

В 10-м классе эффектно выглядит опыт с образованием стоячих волн. Нижнюю проволоку с грузом располагаем между полюсами постоянного подковообразного магнита, пропускаем по ней от РНШ регулируемый переменный ток и, подбирая накал, получаем стоячую объёмную волну. Учащимся предлагаем вопросы: как образуется эта волна? как перераспределяется энергии в стоячей волне? как зависит число мод от силы натяжения струны? как определить длину волны по конфигурации струны? как выразить длину струны через длину волны? каковы причины колебательного и вращательного движения струны?

Зная термический коэффициент линейного расширения проволоки, можно оценить её температуру из формулы l = l₀(1 + t°).

Александр Александрович Сивков окончил физико-математический факультет Коми ГПИ в 1969 г. по специальности «Учитель физики». После окончания вуза и по сей день вот уже более 34 лет работает в народном образовании, достигнув высшей квалификационной категории. Отличительные черты – глубокое знание предмета, увлечённость своей работой, безупречное владение методикой преподавания, любовь к детям, большой энтузиазм, желание и умение работать нестандартно. Отличник народного просвещения, почётный работник общего образования РФ.