Физика для малышей
Карабашьян Марина Владиславовна
ВВЕДЕНИЕ
Двадцатый век – это эпоха бегства от чуда.
Альберт Эйнштейн
По физическим законам устроен весь мир, и мы, сами того не замечая, каждый день сталкиваемся с их проявлениями. Малыш с ранних лет забрасывает взрослых вопросами об окружающем мире. И важно познакомить ребенка с основами физических явлений на пике его заинтересованности. Тогда этот предмет в будущем не станет скучным и трудным для ребенка.
В возрасте шести лет Альберт Эйнштейн испытал чудо, которое запомнилось ему на всю жизнь. Это чудо подарил ему отец. Это был компас. Маленький Эйнштейн рассматривал, как пляшет намагниченная стрелка. И размышлял. Он не мог разгадать загадку: почему стрелка все время направлена на север? Так пришло первое удивление. Эйнштейн вспоминал о нем как о начале сознательного взгляда на жизнь.
В дальнейшем его огорчало, что «человек не реагирует на то, что видит с малых лет. Ему не кажется удивительным падение тел, ветер и дождь, он не удивляется Луне и тому, что она не падает…». Самого же Эйнштейна это умение удивляться непонятности мира не покидало всю жизнь и служило двигателем всех его замечательных открытий.
В современном мире люди перестали удивляться, все, что раньше было чудом, становится слишком привычным. Когда дети маленькие, они все исследователи, но со временем интерес может угасать. И поэтому в детях нужно культивировать чувство удивления и желания разобраться в сути вещей, способствовать его развитию.
В раннем возрасте дети играют в разные игрушки, но не задумываются о явлениях, лежащих в их основе. Поэтому в этот момент необходимо показать детям, что все окружающие нас явления природы могут быть научно объяснены и побудить их к самостоятельным наблюдениям и экспериментам. Необходимо заинтересовать детей в познании окружающего мира; показать, что все происходящие явления можно объяснить.
Можно провести курс занятий для младших школьников с использованием набора игрушек, позволяющего продемонстрировать детям различные физические явления, и викторины с интересными для них вопросами. У этих занятий будет пропедевтическое назначение. Пропедевтика – это введение в какую-либо науку, предварительный вводный курс, изложенный в сжатой и элементарной форме.
Дети познают мир опытным путем. Поэтому расширение их опыта взаимодействия с окружающим миром – одна из образовательных задач. Получение личного опыта в совокупности с доступным рассказом, показом и объяснением поможет ребенку расширить познавательную сферу, находить взаимосвязи между предметами и явлениями окружающего мира.
Ребенок очень любопытен. Его поведению свойственна живая непосредственная реакция на новое. Современные дети получают большой поток информации в виде телепередач, компьютерных программ, книг, энциклопедий, пособий и пр. Поэтому необходимо помочь ребенку сориентироваться в потоке этой информации, систематизировать и упорядочить ее.
Почти все знакомые нам игрушки можно объединить в определённые группы на основе принципа их работы. Попробуем сделать классификацию игрушек на основе принципа их работы.
Классификация игрушек на основе принципа их работы
| Группы явлений | Название группы | Виды игрушек |
|
Игрушки, основанные на тепловых явлениях | Вертушка, воздушный шар, яйцо в бутылке, термометр Галилея. |
|
Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления |
Надувные «спасательные» круги, кораблики, лодочки, резиновые (полые) игрушки - уточки, лягушки и т.д., водяные пистолеты. |
| Гироскопические игрушки | Волчок | |
| Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести |
Кукла-неваляшка, кукла, с закрывающимися глазами, клоун на проволоке. | |
| Заводные игрушки | Машины, зверюшки, железная дорога, заводная лодочка с гребцом. | |
| Инерционные игрушки | Автомобили, самолеты. | |
|
Игрушки, действие которых основано на законах оптики | Калейдоскоп, детские бинокли и подзорные трубы, детские фотоаппараты и камеры-обскура. |
|
Электрические и магнитные игрушки | Электрическая железная дорога, электрические автомобили, роботы, детский телефон, игра “Рыболов”, магнитные шашки и шахматы, «Волшебная палочка». |
|
Звуковые игрушки | Погремушки, дудочки, бубен, барабан, пищащие игрушки, говорящие куклы. |
В природе существует три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.
Теплопроводность - переход теплоты с одного тела на другое при их соприкосновении или с более тёплой части тела на холодную. Теплопроводность связана с тем, что частицы с большей энергией при взаимодействии отдают энергию частицам с меньшей энергией. Различные вещества имеют разную теплопроводность. Большую теплопроводность имеют все металлы. Малую теплопроводность имеют газы, вакуум не имеет теплопроводности (в вакууме нет частиц, которые бы обеспечивали теплопроводность).
На использовании теплопроводности основано устройство термоса.
Еще одним примером использования теплопроводности является термометр. Жидкость в термометре нагревается, используя тепло руки. Расстояния между ее молекулами увеличиваются. В результате она поднимается по узкой трубочке.
Распространение тепла перемещающимися струями газа или жидкости называется конвекцией. При конвекции тепло переносит само вещество. Конвекция наблюдается только в жидкостях и газах.
Зажжём свечу и подставим над ней вертушку. Мы замечаем, что она начинает вращаться. Объяснение этому факту может быть одно: холодный воздух при нагревании у свечи становится теплым и поднимается вверх. При этом вертушка вращается. Горячий воздух легче, чем холодный, поэтому нагрев производят снизу. При этом конвекционные потоки теплого воздуха поднимаются вверх, а на их место опускается холодный воздух.
Так работает отопление, парят птицы.
Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести.
Если пустую коробку поставить на край стола и потихоньку двигать ее к краю, то, когда центральная точка коробки сместиться за край стола, коробка упадет. Если ко дну коробки приклеить скотчем гирьку, то коробка не упадет до тех пор, пока ее угол гирькой будет опираться на стол. Почему так происходит? Когда мы приклеили гирьку, центр массы коробки сместился к этому месту. Поэтому коробка остается в равновесии до тех пор, пока центр массы находится над столом.
Так «работает» кукла- неваляшка и некоторые другие игрушки.
Заводные игрушки.
Внутри этих игрушек - пружина. Сжатая пружина обладает энергией, за счет которой она может совершать работу. Когда мы заводим игрушку, поворачивая ключ, пружина внутри игрушки сжимается, увеличивается ее энергия. Чем больше оборотов ключа мы сделаем, тем сильнее сожмем пружину, тем больший запас энергии получит пружина. А теперь пора игрушку отпустить. Пружина внутри игрушки начинает раскручиваться, энергия пружины превращается в энергию движения игрушки.
Гироскопические игрушки.
Попробуем установить вертикально не вращающийся волчок. Это нам не удается. Заставим волчок быстро вращаться, и он сразу становится устойчивым. Заметим, что волчок при этом описывает своей осью коническую поверхность. Почему так происходит?
Волчок, который мы раскрутили, не падает, благодаря гироскопическому эффекту. Гироскопический эффект — способность быстро вращающегося тела удерживать своё положение в пространстве в плоскости своего вращения. Попытки в этот момент его повалить не удаются. Под действием толчка волчок лишь отскакивает в сторону и продолжает вращаться вокруг вертикальной оси. Так вращается Земля.
Игрушки, действие которых основано на световых явлениях.
C волчком также связано одно интересное оптическое явление.
Белый цвет – весьма необычный цвет. На самом деле он состоит из всех цветов радуги: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Ньютон сделал такое заключение, что пучок белого света является сложным, состоящим из семи основных цветных пучков, являющихся простыми – однородными.
Свет, который падает на поверхность тела, частично отражается, частично поглощается, частично преломляется от этой поверхности. Именно поэтому при падении света на окружающие нас тела мы их видим разноцветными.
Теперь снова вернёмся к волчку, раскрашенному в цвета радуги. Ньютон создал цветовой круг. Он разбит на семь секторов: красный – 51°, оранжевый - 33°, желтый - 55°, зеленый - 67°, голубой - 68°, синий - 10°, фиолетовый - 76°. Если раскрутить волчок с этими цветами, то они сольются, и мы получим белый цвет.
Призма Ньютона. Свет, проходящий через стеклянную призму, на выходе разлагается на пучки лучей разных цветов. Это связано с тем, что цвета, составляющие белый свет, имеют разные углы преломления, поэтому они падают в разные точки и разделяются на спектр.
Этим же объясняется появление радуги. Крохотные капли воды, находящиеся в воздухе во время дождя, действуют как множество призм. При попадании на них солнечного света, они преломляют его и разлагают на семь цветов спектра.
Глядя на освещенную поверхность любого тела, мы видим эту поверхность. Но когда смотрим на чисто плоское зеркало, то не видим его поверхности, зато видим в зеркале своё изображение и изображения окружающих нас предметов. На этом основаны оптические иллюзии.
Зеркальные отражения используются в цирке фокусниками. На этом же эффекте основано действие игрушки – копилки. Она представляет собой куб, в который по диагонали вставлено плоское зеркало. Оно отражает фигуры, расположенные перед ним. Создается оптическая иллюзия: нам кажется, что куб полый. На самом деле по другую сторону от зеркала находится копилка.
| Также явлением отражения моно объяснить игрушку- калейдоскоп. |
Игрушки, работающие на звуковых явлениях
Человек живёт в мире звуков. Звук для человека является источником информации. Он предостерегает людей об опасности. Звук в виде музыки, пения птиц доставляет нам удовольствие. Нам приятно слушать человека с приятным голосом. Звуки важны не только для человека, но и для животных, которым хорошее улавливание звука помогает выжить.
Звук – это механические упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях, твердых телах, которые невидимы, но воспринимаются человеческим ухом.
Причина звука – колебания тел, хотя эти колебания зачастую незаметны для нашего глаза.
Примером возникновения звука является поющая Тибетская чаша. С помощью нее можно получить красивые гармоничные звуки. При воздействии ступки на края чаши, они начинают колебаться с определенной частотой, создавая звуковые волны, которые и воспринимаются нашим ухом.
Организация пропедевтических занятий с младшими школьниками
Можно провести курс занятий для младших школьников с использованием набора игрушек и викторины с интересными для них вопросами.
На занятиях ребятам демонстрируются увлекательные игрушки, позволяющие показать им различные физические законы. Далее в доступной для детей форме объясняется суть явлений, на которых основывается их действие. Затем приводятся примеры явлений из жизни, основанных на тех же физических законах. И предлагается участникам занятия самим ответить на интересные вопросы, которые дети часто задают взрослым по этой теме.
После завершения занятия проводится игра-соревнование. Вопросы, рассмотренные на занятиях, написаны на лепестках ромашки. Школьники делятся на две команды, и по очереди участники каждой из команд открывают лепестки ромашки и пытаются ответить на вопросы. Если участник не может ответить, право ответа переходит команде соперников. Побеждает команда, набравшая большее количество баллов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анфилов Г.В. Бегство от удивлений. Книга для юных любителей физики с философским складом ума. М.: Детская литература, 1974.
2. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. М.: Просвещение, 1985.
3. Мотылева Э.И. Большая книга экспериментов для школьников. М.: Росмэн, 2003.
4. Перельман Я.И. Занимательная физика. М.: СЗКЭО, 2017.
5. Перышкин В.В., Чемакин В.П. Факультативный курс физики. М.: Просвещение, 1980.
6. Перышкин А.В. Физика: 7 класс. М.: Дрофа, 2019.
7. Перышкин А.В. Физика: 8 класс. М.: Дрофа, 2019.
8. Перышкин А.В. Физика: 9 класс. М.: Дрофа, 2019.
9. Рабиза Ф.В. Опыты без приборов. М.: Детская литература, 1988.
10. Сикорук Л.Л. Физика для малышей. М.: Педагогика, 1983.
