Фрагмент урока по теме: «Электризация тел»
Мальгина Вера Борисовна, учитель физики,
Центр образования №80 Центрального района Санкт Петербурга
Ключевые слова: опыты по электризации тел; при минимальных затратах времени получить максимальный эффект в развитии мышления, творческих способностей учащихся; продолжить формирование умений у учащихся изготавливать приборы для опытов и экспериментов, проводить эксперимент, планировать свои действия, аргументировать свои выводы; воспитание чувства товарищеской взаимовыручки, этики групповой работы.
Чтобы организовать работу каждого ученика с наибольшей отдачей, предлагается принести на урок для проведения опытов следующие материалы: три воздушных шарика, 25см нейлоновой ткани, нитки, полиэтиленовый мешок, скотч или липкую ленту, три пластмассовых расчески, ножницы, нейлоновый чулок, металлическую канцелярскую скрепку, зерна воздушной кукурузы, кусок шерсти или меха, трубочку для коктейля.
Один опыт проводит группа из 2 учеников. Для группы выдается лист с описанием опыта. Группа проводит опыт за партой, готовит объяснение по наблюдаемому явлению и представляет опыт всему классу. Если в описании опыта есть задание, его обсуждают всем классом.
1.Явления электризации тел.
Опыт «Статический клей»
Материалы:
*Эбонитовая палочка
*мех
*кусочки бумаги
*стеклянная палочка
* газета
Последовательность действий
Эбонитовой палочкой прикоснемся к маленьким кусочкам бумаги, лежащим на столе, и поднимем палочку - бумажные кусочки останутся лежать на столе. Это свидетельствует о том, что сила гравитационного взаимодействия между бумажными листочками и палочкой недостаточна для притяжения их к палочке.[1]
Потрем эбонитовую палочку о мех и поднесем к тем же кусочкам бумаги – они подскочат и прилипнут к палочке, а спустя некоторое время, отскочат от нее. Затем повторяем опыт, приблизив к бумажкам стеклянную палочку, потерев ее газетой. Бумажки интенсивно притягиваются к палочке.
Объяснение В результате соприкосновения и трения о мех или шелк эбонитовая палочка приобрела новое качество, выражающееся, в частности, в том, что она стала способной притягивать к себе легкие тела с силой значительно превышающей силу гравитационного притяжения. Наблюдаемое явление и есть электризация тел. При электризации тела приобретают электрический заряд.
Опыт «Все можно зарядить»
Материалы:
*три шарика
*две нитки длиной 30 см
*кусок шерстяной ткани или войлока
*липкая лента
*газета.
Последовательность действий
Прикрепить один надутый шарик под поверхностью стола. Натереть шарик (больше 20 движений) кусочком ткани. Отпусти шарик, и он будет свободно висеть. Потри второй шарик куском шерсти. Возьми его за конец нитки и поднеси к первому.
Что произойдет с шариками? Прикрепи второй шарик достаточно близко к первому так, чтобы казалось, будто они разлетаются друг от друга.
Объяснение Большинство тел изначально имеет нейтральный заряд (т.е. не имеет никакого заряда). Однако, если их потереть определенными материалами, то они приобретут положительный или отрицательный заряд. Это явление называется электризацией.
При натирании воздушного шарика шерстью невидимые отрицательные заряды перемещаются с шерсти на шарик. В результате зарядовое равновесие шарика нарушается. Поступающие извне заряды придадут шарику общий отрицательный заряд. Переместившись, крошечные заряды останутся на месте (отсюда слово статичный).
Если два заряженных шарика находятся на большом расстоянии друг от друга, то их зарядов недостаточно, чтобы подействовать друг на друга. При сближении шарики отталкиваются, т.к. оба имеют отрицательный заряд. Эта сила будет заставлять их разлетаться и остановиться на некотором расстоянии друг от друга.
Задание!
1)Поднеси третий заряженный шарик к первым двум. Какую фигуру образуют в результате отталкивающие шарики?
2)Наэлектризуйте один шар о газету, а второй о кусок шерстяной ткани. Повесьте их на некотором расстоянии друг от друга. Почему они притягиваются?
3)Особенно хорошо видно их взаимодействие, если один из шаров катить по поверхности стола, то за ним катиться и другой. Почему?
Опыт «Положительный заряд»
Материалы
* 25 см нейлоновой ткани
* ножницы
* полиэтиленовый пакет
Последовательность действий
Вырежи кусок ткани. Сложи полиэтиленовый пакет пополам и возьми в руку. Помести между этими половинками кусок нейлоновой ткани и несколько раз проведи пакетом по нейлону. Что будет, когда ты уберешь пакет? Что заставляет нейлон так себя вести?
Объяснение В отличие от шерсти, полиэтилен не так легко отдает свои отрицательные заряды. Наоборот, ему проще приобрести отрицательные заряды. Когда ты проводишь пакетом по нейлону, отрицательные заряды перетекают на полиэтилен. Это приводит к тому, что нейлон приобретает положительный заряд. Так как обе половинки нейлона имеют одинаковый заряд, они отталкиваются друг от друга и расходятся.
Задание!
Будет ли заряжаться полиэтиленовый пакет, если его натереть шерстью?
Опыт «Поверни стрелку»2
Материалы:
* Металлическая канцелярская скрепка
* кусок шерсти
* пластмассовая расческа
* бумага
* ножницы
Последовательность действий:
Разогни канцелярскую скрепку, как показано на рисунке. Не разогнутая часть скрепки должна ровно лежать на столе. Нарисуй на листе бумаги стрелку, изображенную ниже и вырежи ее ножницами. Слегка согни стрелку по пунктирным линиям краями вниз. Там, где линии пересекаются, находится центр равновесия. Осторожно установите стрелку центром равновесия на острие скрепки.
Зарядите пластмассовую расческу с помощью куска шерсти. Поднеси расческу к версориуму. Что ты видишь? Можешь ли ты заставить стрелку сделать полный оборот вокруг своей оси?
Объяснение Заряженная расческа индуцирует положительно заряженную область на стрелке. Эта положительно заряженная область и отрицательно заряженная расческа притягиваются друг к другу. Возникающей силы достаточно, чтобы поворачивать стрелку в любом направлении.
Задание!
Можно ли сделать стрелку из алюминиевой фольги?
Опыт «Сделай электроскоп»
– прибор позволяющий обнаружить даже слабую электризацию тел.
В лаборатории ученые измеряют статический заряд с помощью электроскопа (скопео (греч.) - наблюдаю). Этот прибор показывает относительную величину заряда.
Материалы
* Прозрачный пластмассовый стакан
* пластилин
* ножницы
* два кусочка алюминиевой фольги
* воздушный шарик
* мех
* металлическая канцелярская скрепка
Последовательность действий
Сделать маленькое отверстие диаметром проволоки скрепки в центре дна стакана. Вырезать кусочки алюминиевой фольги размером 0,5х 4 см. Разогни скрепку и придай ей форму крючка. Нацепи листья на крючок. Полностью разогнутую верхнюю часть скрепки продень в отверстие на дне стакана и закрепи кусочком пластилина. Листья не должны касаться стакана и должны быть хорошо тебе видны. Скатай из кусочка фольги маленький шарик. Надень шарик на острие скрепки, торчащее из стакана. Поставь стакан на стол. Заряди воздушный шарик, потерев его кусочком шерсти или меха. Медленно поднеси воздушный шарик к шарику из фольги. Что произойдет с листьями в электроскопе? Убери воздушный шарик. Как прореагируют на это листья?
Объяснение Когда ты подносишь воздушный шарик к электроскопу, он индуцирует заряд. Отрицательный заряд воздушного шарика отталкивает электроны, находящиеся в шарике из алюминиевой фольги. Эти электроны перетекают по скрепке к листьям. Каждый листок приобретает отрицательный заряд. Так как одноименные заряды отталкиваются, листья разлетаются в разные стороны. Почему электроскоп заряжается меньшим зарядом, если касаемся его одной точкой наэлектризованной эбонитовой палочки, и заражается большим зарядом, если эбонитовой палочкой проводим по шарику?
Опыт «Волшебная палочка»
« Иди ко мне. Слушайся меня. Я командую тобой. Повернись кругом». Ты мечтаешь о волшебной палочке? Что ты хочешь, чтобы она умела делать? Может быть, использовать ее, чтобы управлять движением различных предметов? Если да, то у тебя есть шанс получить такую волшебную палочку? А все ли палочки могут быть волшебными?
Материалы
· мячик для настольного тенниса
· пластмассовая ручка
· шерсть
Последовательность действий:
Положи мячик для настольного тенниса на плоскую поверхность так, чтобы он не двигался. Потри пластмассовую ручку шерстью. После этого поднеси ручку достаточно близко к мячику. Что произойдет? Постарайся перемещать ручку так, чтобы мячик двигался вслед за ней. У тебя получилось?
Объяснение Так как ты потер ручку шерстью, произошло перемещение отрицательных зарядов. Эти заряды покинули шерсть и скопились на ручке. Ручка стала отрицательно заряженной. Когда ты поднес ручку к мячику, ее электрическое поле повлияло на заряды на мячике. Отрицательные заряды на ближайшей к ручке области мячика отталкиваются от ручки и перемещаются внутрь мячика, что делает один бок мячика положительно заряженным. Этот положительно заряженный бок мячика и отрицательно заряженная ручка притягиваются друг к другу. Если инерция и трение преодолены, то мячик начинает двигаться за ручкой.
Опыт «Нога-приведение»
Материалы:
*Нейлоновый чулок
*полиэтиленовый пакет
*гладкая стена
*воздушный шарик
*кусок шерсти
Последовательность действий
В одну руку возьми чулок , держа его за верхний конец. Другой рукой несколько раз потри чулок полиэтиленовым пакетом в одном направлении. После этого убери пакет. Проследи, чтобы чулок ничего не касался (даже тебя). Что произойдет с его формой? Ты можешь объяснить, что ты видишь? Теперь поднеси чулок к стене. Что с ним произойдет? Это будет похоже на прилипание воздушного шарика к стене, если потереть шарик куском шерсти? Есть ли различия? Заряди шарик еще раз и посмотри, будет ли он хорошо удерживаться на деревянной, металлической или стеклянной поверхности.
Объяснение Так как полиэтиленовый пакет двигался по чулку, он отбирал отрицательные заряды. Это привело к тому, что чулок приобрел общий положительный заряд. Так как положительные заряды распределились по всему чулку, то они стали отталкивать друг друга. Это заставило чулок « расшириться » и принять форму ноги, которая была бы шаблоном для его изготовления. Что произошло, когда ты поднес чулок к стене? Положительно заряженный чулок действует подобно отрицательно заряженному шарику и индуцирует на поверхности стены заряд противоположного знака. Отрицательные и положительные заряды притягиваются, и чулок прилипает к стене.
Опыт «Радиосигнал»
S…o…s. Когда стал тонуть «Титаник», то его радист послал этот сигнал о помощи. При каждом нажатии ключа для передачи сообщений с помощью азбуки Морзе происходит временное замыкание электрической цепи. Это замыкание вызывает искру, и сигналы идут от антенны тонущего корабля в виде энергетических волн. Эти волны принимаются антеннами на других судах. От антенны сигнал идет по проводам к радиоприемнику. В радиоприемнике невидимые волны преобразуются в слышимые звуки.
Опыт покажет тебе, как можно использовать искру для отправки сообщения с помощью азбуки Морзе.
Материалы и оборудование
*ковер
*металлическая дверная ручка
*радиоприемник
Последовательность действий
Включи радио. Настрой его на частоту, на которой не принимает никаких сигналов. Если при этом включить звук, то радио будет передавать только атмосферные помехи.
Походи в ботинках по ковру. Подойди к дверной ручке и дотронься до нее, прислушиваясь при этом к радиоприемнику. Что ты слышишь?
Объяснение Искра производит электромагнитную волну, особый вид энергии. Эта волна распространяется в пространстве. Антенна радио может принимать такой вид энергии. Сигнал «захватывается» и переносится по проводам к радиосхеме. В ней сигнал преобразуется в звук, который усиливается и воспроизводится через динамик.
Опыт «Прыгающие зерна»
Зерна воздушной кукурузы являются прекрасным материалом для научных опытов. Так как они очень легкие, то для того, чтобы сдвинуть их, не требуется приложить большую силу. Кроме того, воздушные зерна очень хорошо переносят электрический заряд. Убедись в этом и проведи опыт.
Материалы
*зерна воздушной кукурузы
*кусок шерсти или меха
*воздушный шарик
Последовательность действий
Помести несколько зерен в воздушный шарик. Надуй шарик. Потри шарик куском шерсти или меха. Если ткани нет под рукой, то потри шарик о свои волосы. Возьми шарик за то место, где он завязан. Посмотри на зерна внутри шарика. Они неподвижны или движутся? Прикоснись к шарику пальцами второй руки. Как будут вести себя зерна? Если ничего не происходит, перезаряди шарик, потерев его в два раза дольше.
Объяснение
Так как ты потер шарик шерстью, он стал отрицательно заряженным. Этот отрицательный заряд индуцирует положительный заряд на ближайшей к шарику стороне зерен. Эта область положительного заряда притягивается к шарику, заставляя зерна прилипать к отрицательно заряженной поверхности шарика.
Когда ты прикасаешься к шарику пальцами. Положение вещей меняется. Отрицательный заряд утекает с шарика по твоим пальцам. Это создает положительно заряженные области на шарике. В то же время заряды на зернах еще не успевают переместиться. В результате положительно заряженные поверхности зерен и шарика отталкиваются друг от друга, зерна перескакивают в соседние места.
Задание!
Попробуйте прикоснуться к шарику деревянной палочкой. Как это изменит поведение кукурузных зерен в шарике?
Опыт «Веселые пузыри»
Мыльные пузыри – это пример хрупкого равновесия сил. Поверхностное натяжение воды создает силу, которая стремится сжать тонкую пленку, образующую пузырь. Мыло, содержащее в воде, компенсирует эту силу и делает пузырь устойчивым. В результате образуется легкая сфера, чья форма легко изменяется под действием статических сил.
Материалы
*мыльный раствор
*кружка
*трубочка для коктейля
*воздушный шарик
Последовательность действий
Наполни кружку на треть мыльным раствором. Опусти в раствор трубочку. Медленно подуй в трубочку некоторое время. Образуется множество пузырей, которые заполняют кружку и перелетают через края.
Заряди шарик. Потерев его о свои волосы. Поднеси шарик к пузырям. Что происходит? Опиши, как меняется форма пузырей. Достаточно ли силы притяжения между молекулами в пленке, чтобы растянуть пузырь до диаметра кружки?
Объяснение Подобно пенопласту и воздушным кукурузным зернам мыльные пузыри очень хорошо реагируют на статические заряды. Их малый вес и высокая способность к заряжению делают их идеальным объектом для изучения влияния статического притяжения. Когда ты подносишь заряженный шарик к пузырям , то на него реагируют ближайшие к нему электроны пузыря. Эти отрицательно заряженные частицы перемещаются на противоположную сторону пузыря. Поэтому один бок пузыря становится положительно заряженным. Этот бок притягивается отрицательно заряженным шариком. Притяжение заставляет пузырь вытягиваться и принимать форму яйца.
Задание!
Будет ли пузырь, непосредственно выдутый из трубочки, также реагировать на заряженный шарик?
Опыт «Расчески»
Оборудование
*две расчески подвесить на нити
Задание!
Как узнать, какая из этих расчесок наэлектризована (ничем другим пользоваться нельзя)?
Ответ: Нужно одну расческу взять в руку? Тем самым разрядить ее на себя, если она была заряжена. Затем, держа расчески за нити, сблизить их и посмотреть, как они будут вести себя теперь. Если будут взаимодействовать, значит, вторая расческа заряжена. Если взаимодействия не наблюдается, значит была заряжена первая расческа.
Эксперимент – фокус
Материалы
*тонкостенный стакан
*стальная игла
*эбонитовая палочка
*мех
Последовательность действий
На столе стоит тонкостенный стакан, почти доверху наполненный водой. Пинцетом аккуратно кладем стальную иглу на поверхность воды – игла плавает. К краю стакана подносится «волшебная палочка», и иголка приходит в движение, начинает удаляться. В чем дело?
Объяснение Палочка берется предварительно наэлектризованная трением о мех. К такой палочке притягивается не только игла, но и вода. Вследствие притяжения воды, ее поверхность становится наклонной, иголка скатывается как с горки сани.
2. Любые тела взаимодействуют с наэлектризованными телами и сами электризуются.
Следующие опыты показывает учитель.
Ты когда-нибудь сидел на пластиковом стуле, положив голые руки на его подлокотники? Если да, то ты ощущал «прилепляющую» силу, действующую на крошечные волоски на твоих руках. Эта сила вызвана заряженным пластиком. Так как твое тело ерзает на стуле, электроны перемещаются на пластик, создавая ощущение «клейкости».
Рассмотрим случаи взаимодействия наэлектризованных тел:
2.1 с твердыми телами
Материалы
*Деревянная линейка 100 см или деревянный профиль
* эбонитовая или стеклянная палочка
*острая опора
*мех для эбонитовой палочки
*газета для стеклянной палочки
Последовательность действий
1. Наэлектризуем эбонитовую палочку, трением о мех, и поднесем ее к уравновешенной на острой опоре линейке – линейка повернется и притянется к палочке.3
После соприкосновения с наэлектризованной палочкой, линейка оттолкнется от нее. Мы для опыта использовали линейку 100см.
2. К горизонтально подвешенной на двух веревках большой деревянной доске поднесем наэлектризованную эбонитовую палочку. Наблюдаем поворот доски к палочке Мы для опыта использовали деревянный наличник 350 см.
2.2.1 с жидкостями
Материалы
*Тонкая струя воды из-под крана
*эбонитовая или стеклянная палочка
*мех для эбонитовой палочки
*газета для стеклянной палочки
Последовательность действий
Поднесем к вытекающей из крана струе воды наэлектризованную эбонитовую или стеклянную палочку и обнаружим, что струя и капли воды притягиваются к палочке и отталкиваются друг от друга. Почему струя отклоняется в сторону палочки?
Объяснение Когда наэлектризованную палочку подносят к струе, то в ней наводятся заряды, которые взаимодействуют с зарядами палочки. В результате струя отклоняется в сторону палочки. А на каплях воды наводятся одноимённые заряды, поэтому они отталкиваются.
2.2.2 с жидкостями
Оборудование
*штатив
*воронка с резиновой трубкой на конце и с зажимом
*вата для сбора воды
*пластины конденсатора
*электрофорная машина
Последовательность действий
На штативе закрепите воронку с резиновой трубкой на конце и с зажимом. Воронку заполните водой и получите тонкую струю, которая будет течь между пластинами конденсатора. Внизу поставьте ванну для сбора воды. Пластины конденсатора соедините с полюсами электрофорной машины. Пока машина не работает, электрического поля нет. Вода течет по вертикали. Но как только электрофорная машина начинает работать, струя воды отклоняется. Причем отклонение струи чередуется. То она отклоняется к одной пластине, то к другой. Это чередование происходит с большой скоростью. Струя воды как бы «пишет» между пластинами конденсатора наподобие электронного луча в кинескопе. Почему отклоняется струя?
Опыт получается даже при малой зарядке пластин конденсатора. Расстояние между пластинами в нашем опыте равнялось 15 см.
2.2.3 с газами
Материалы и оборудование
* Стеклянный сосуд с трубкой в днище
*медная стружка
*азотная кислота
*эбонитовая палочка
*мех
Последовательность действий
В сосуд насыпем немного медной стружки, зальем их азотной кислотой и закроем крышку сосуда. Из отверстия будет выходить бурая струя оксида азота (NО2). Поднесем к ней наэлектризованную эбонитовую палочку и обнаружим, что газовая струя притягивается к палочке.4
Вывод: Эта серия опытов доказывает, что все тела – и газы, и жидкости, и твердые тела, и легкие, и тяжелые взаимодействуют с наэлектризованными телами и сами при этом электризуются.
Используемая литература
1. Горев Л. А. Занимательные опыты по физике. Книга для учителя.- М.: Просвещение, 1985
2. Методическая газета для преподавателей физики, астрономии. Издательский дом ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ
3. Специо М. Ди, Занимательные опыты: Электричество и магнетизм, - М.:АСТ Астрель ,2004
[1] Перед опытом необходимо провести эбонитовую палочку через пламя газовой горелки, чтобы снять случайные заряды, которые могут находиться на ней; без этой предосторожности бумажки могут притягиваться к палочке без ее натирания о мех.
2 Версориум - это устройство, которое используется для обнаружения статического заряда. Его название обозначает «вещь, которая поворачивается». Свое название версориум получил от изобретателя, придумавшего его около четырехсот лет назад, И хотя время изменилось, сохранились законы, по которым это устройство действует.
3 Палочку держать параллельно линейке!
4 Опыт проводить в вытяжном шкафу.
Фрагмент урока по теме: «Электризация тел»
Мальгина Вера Борисовна, учитель физики,
Центр образования №80 Центрального района Санкт Петербурга
Ключевые слова: опыты по электризации тел; при минимальных затратах времени получить максимальный эффект в развитии мышления, творческих способностей учащихся; продолжить формирование умений у учащихся изготавливать приборы для опытов и экспериментов, проводить эксперимент, планировать свои действия, аргументировать свои выводы; воспитание чувства товарищеской взаимовыручки, этики групповой работы.
Чтобы организовать работу каждого ученика с наибольшей отдачей, предлагается принести на урок для проведения опытов следующие материалы: три воздушных шарика, 25см нейлоновой ткани, нитки, полиэтиленовый мешок, скотч или липкую ленту, три пластмассовых расчески, ножницы, нейлоновый чулок, металлическую канцелярскую скрепку, зерна воздушной кукурузы, кусок шерсти или меха, трубочку для коктейля.
Один опыт проводит группа из 2 учеников. Для группы выдается лист с описанием опыта. Группа проводит опыт за партой, готовит объяснение по наблюдаемому явлению и представляет опыт всему классу. Если в описании опыта есть задание, его обсуждают всем классом.
1.Явления электризации тел.
Опыт «Статический клей»
Материалы:
*Эбонитовая палочка
*мех
*кусочки бумаги
*стеклянная палочка
* газета
Последовательность действий
Эбонитовой палочкой прикоснемся к маленьким кусочкам бумаги, лежащим на столе, и поднимем палочку - бумажные кусочки останутся лежать на столе. Это свидетельствует о том, что сила гравитационного взаимодействия между бумажными листочками и палочкой недостаточна для притяжения их к палочке.[1]
Потрем эбонитовую палочку о мех и поднесем к тем же кусочкам бумаги – они подскочат и прилипнут к палочке, а спустя некоторое время, отскочат от нее. Затем повторяем опыт, приблизив к бумажкам стеклянную палочку, потерев ее газетой. Бумажки интенсивно притягиваются к палочке.
Объяснение В результате соприкосновения и трения о мех или шелк эбонитовая палочка приобрела новое качество, выражающееся, в частности, в том, что она стала способной притягивать к себе легкие тела с силой значительно превышающей силу гравитационного притяжения. Наблюдаемое явление и есть электризация тел. При электризации тела приобретают электрический заряд.
Опыт «Все можно зарядить»
Материалы:
*три шарика
*две нитки длиной 30 см
*кусок шерстяной ткани или войлока
*липкая лента
*газета.
Последовательность действий
Прикрепить один надутый шарик под поверхностью стола. Натереть шарик (больше 20 движений) кусочком ткани. Отпусти шарик, и он будет свободно висеть. Потри второй шарик куском шерсти. Возьми его за конец нитки и поднеси к первому.
Что произойдет с шариками? Прикрепи второй шарик достаточно близко к первому так, чтобы казалось, будто они разлетаются друг от друга.
Объяснение Большинство тел изначально имеет нейтральный заряд (т.е. не имеет никакого заряда). Однако, если их потереть определенными материалами, то они приобретут положительный или отрицательный заряд. Это явление называется электризацией.
При натирании воздушного шарика шерстью невидимые отрицательные заряды перемещаются с шерсти на шарик. В результате зарядовое равновесие шарика нарушается. Поступающие извне заряды придадут шарику общий отрицательный заряд. Переместившись, крошечные заряды останутся на месте (отсюда слово статичный).
Если два заряженных шарика находятся на большом расстоянии друг от друга, то их зарядов недостаточно, чтобы подействовать друг на друга. При сближении шарики отталкиваются, т.к. оба имеют отрицательный заряд. Эта сила будет заставлять их разлетаться и остановиться на некотором расстоянии друг от друга.
Задание!
1)Поднеси третий заряженный шарик к первым двум. Какую фигуру образуют в результате отталкивающие шарики?
2)Наэлектризуйте один шар о газету, а второй о кусок шерстяной ткани. Повесьте их на некотором расстоянии друг от друга. Почему они притягиваются?
3)Особенно хорошо видно их взаимодействие, если один из шаров катить по поверхности стола, то за ним катиться и другой. Почему?
Опыт «Положительный заряд»
Материалы
* 25 см нейлоновой ткани
* ножницы
* полиэтиленовый пакет
Последовательность действий
Вырежи кусок ткани. Сложи полиэтиленовый пакет пополам и возьми в руку. Помести между этими половинками кусок нейлоновой ткани и несколько раз проведи пакетом по нейлону. Что будет, когда ты уберешь пакет? Что заставляет нейлон так себя вести?
Объяснение В отличие от шерсти, полиэтилен не так легко отдает свои отрицательные заряды. Наоборот, ему проще приобрести отрицательные заряды. Когда ты проводишь пакетом по нейлону, отрицательные заряды перетекают на полиэтилен. Это приводит к тому, что нейлон приобретает положительный заряд. Так как обе половинки нейлона имеют одинаковый заряд, они отталкиваются друг от друга и расходятся.
Задание!
Будет ли заряжаться полиэтиленовый пакет, если его натереть шерстью?
Опыт «Поверни стрелку»2
Материалы:
* Металлическая канцелярская скрепка
* кусок шерсти
* пластмассовая расческа
* бумага
* ножницы
Последовательность действий:
Разогни канцелярскую скрепку, как показано на рисунке. Не разогнутая часть скрепки должна ровно лежать на столе. Нарисуй на листе бумаги стрелку, изображенную ниже и вырежи ее ножницами. Слегка согни стрелку по пунктирным линиям краями вниз. Там, где линии пересекаются, находится центр равновесия. Осторожно установите стрелку центром равновесия на острие скрепки.
Зарядите пластмассовую расческу с помощью куска шерсти. Поднеси расческу к версориуму. Что ты видишь? Можешь ли ты заставить стрелку сделать полный оборот вокруг своей оси?
Объяснение Заряженная расческа индуцирует положительно заряженную область на стрелке. Эта положительно заряженная область и отрицательно заряженная расческа притягиваются друг к другу. Возникающей силы достаточно, чтобы поворачивать стрелку в любом направлении.
Задание!
Можно ли сделать стрелку из алюминиевой фольги?
Опыт «Сделай электроскоп»
– прибор позволяющий обнаружить даже слабую электризацию тел.
В лаборатории ученые измеряют статический заряд с помощью электроскопа (скопео (греч.) - наблюдаю). Этот прибор показывает относительную величину заряда.
Материалы
* Прозрачный пластмассовый стакан
* пластилин
* ножницы
* два кусочка алюминиевой фольги
* воздушный шарик
* мех
* металлическая канцелярская скрепка
Последовательность действий
Сделать маленькое отверстие диаметром проволоки скрепки в центре дна стакана. Вырезать кусочки алюминиевой фольги размером 0,5х 4 см. Разогни скрепку и придай ей форму крючка. Нацепи листья на крючок. Полностью разогнутую верхнюю часть скрепки продень в отверстие на дне стакана и закрепи кусочком пластилина. Листья не должны касаться стакана и должны быть хорошо тебе видны. Скатай из кусочка фольги маленький шарик. Надень шарик на острие скрепки, торчащее из стакана. Поставь стакан на стол. Заряди воздушный шарик, потерев его кусочком шерсти или меха. Медленно поднеси воздушный шарик к шарику из фольги. Что произойдет с листьями в электроскопе? Убери воздушный шарик. Как прореагируют на это листья?
Объяснение Когда ты подносишь воздушный шарик к электроскопу, он индуцирует заряд. Отрицательный заряд воздушного шарика отталкивает электроны, находящиеся в шарике из алюминиевой фольги. Эти электроны перетекают по скрепке к листьям. Каждый листок приобретает отрицательный заряд. Так как одноименные заряды отталкиваются, листья разлетаются в разные стороны. Почему электроскоп заряжается меньшим зарядом, если касаемся его одной точкой наэлектризованной эбонитовой палочки, и заражается большим зарядом, если эбонитовой палочкой проводим по шарику?
Опыт «Волшебная палочка»
« Иди ко мне. Слушайся меня. Я командую тобой. Повернись кругом». Ты мечтаешь о волшебной палочке? Что ты хочешь, чтобы она умела делать? Может быть, использовать ее, чтобы управлять движением различных предметов? Если да, то у тебя есть шанс получить такую волшебную палочку? А все ли палочки могут быть волшебными?
Материалы
· мячик для настольного тенниса
· пластмассовая ручка
· шерсть
Последовательность действий:
Положи мячик для настольного тенниса на плоскую поверхность так, чтобы он не двигался. Потри пластмассовую ручку шерстью. После этого поднеси ручку достаточно близко к мячику. Что произойдет? Постарайся перемещать ручку так, чтобы мячик двигался вслед за ней. У тебя получилось?
Объяснение Так как ты потер ручку шерстью, произошло перемещение отрицательных зарядов. Эти заряды покинули шерсть и скопились на ручке. Ручка стала отрицательно заряженной. Когда ты поднес ручку к мячику, ее электрическое поле повлияло на заряды на мячике. Отрицательные заряды на ближайшей к ручке области мячика отталкиваются от ручки и перемещаются внутрь мячика, что делает один бок мячика положительно заряженным. Этот положительно заряженный бок мячика и отрицательно заряженная ручка притягиваются друг к другу. Если инерция и трение преодолены, то мячик начинает двигаться за ручкой.
Опыт «Нога-приведение»
Материалы:
*Нейлоновый чулок
*полиэтиленовый пакет
*гладкая стена
*воздушный шарик
*кусок шерсти
Последовательность действий
В одну руку возьми чулок , держа его за верхний конец. Другой рукой несколько раз потри чулок полиэтиленовым пакетом в одном направлении. После этого убери пакет. Проследи, чтобы чулок ничего не касался (даже тебя). Что произойдет с его формой? Ты можешь объяснить, что ты видишь? Теперь поднеси чулок к стене. Что с ним произойдет? Это будет похоже на прилипание воздушного шарика к стене, если потереть шарик куском шерсти? Есть ли различия? Заряди шарик еще раз и посмотри, будет ли он хорошо удерживаться на деревянной, металлической или стеклянной поверхности.
Объяснение Так как полиэтиленовый пакет двигался по чулку, он отбирал отрицательные заряды. Это привело к тому, что чулок приобрел общий положительный заряд. Так как положительные заряды распределились по всему чулку, то они стали отталкивать друг друга. Это заставило чулок « расшириться » и принять форму ноги, которая была бы шаблоном для его изготовления. Что произошло, когда ты поднес чулок к стене? Положительно заряженный чулок действует подобно отрицательно заряженному шарику и индуцирует на поверхности стены заряд противоположного знака. Отрицательные и положительные заряды притягиваются, и чулок прилипает к стене.
Опыт «Радиосигнал»
S…o…s. Когда стал тонуть «Титаник», то его радист послал этот сигнал о помощи. При каждом нажатии ключа для передачи сообщений с помощью азбуки Морзе происходит временное замыкание электрической цепи. Это замыкание вызывает искру, и сигналы идут от антенны тонущего корабля в виде энергетических волн. Эти волны принимаются антеннами на других судах. От антенны сигнал идет по проводам к радиоприемнику. В радиоприемнике невидимые волны преобразуются в слышимые звуки.
Опыт покажет тебе, как можно использовать искру для отправки сообщения с помощью азбуки Морзе.
Материалы и оборудование
*ковер
*металлическая дверная ручка
*радиоприемник
Последовательность действий
Включи радио. Настрой его на частоту, на которой не принимает никаких сигналов. Если при этом включить звук, то радио будет передавать только атмосферные помехи.
Походи в ботинках по ковру. Подойди к дверной ручке и дотронься до нее, прислушиваясь при этом к радиоприемнику. Что ты слышишь?
Объяснение Искра производит электромагнитную волну, особый вид энергии. Эта волна распространяется в пространстве. Антенна радио может принимать такой вид энергии. Сигнал «захватывается» и переносится по проводам к радиосхеме. В ней сигнал преобразуется в звук, который усиливается и воспроизводится через динамик.
Опыт «Прыгающие зерна»
Зерна воздушной кукурузы являются прекрасным материалом для научных опытов. Так как они очень легкие, то для того, чтобы сдвинуть их, не требуется приложить большую силу. Кроме того, воздушные зерна очень хорошо переносят электрический заряд. Убедись в этом и проведи опыт.
Материалы
*зерна воздушной кукурузы
*кусок шерсти или меха
*воздушный шарик
Последовательность действий
Помести несколько зерен в воздушный шарик. Надуй шарик. Потри шарик куском шерсти или меха. Если ткани нет под рукой, то потри шарик о свои волосы. Возьми шарик за то место, где он завязан. Посмотри на зерна внутри шарика. Они неподвижны или движутся? Прикоснись к шарику пальцами второй руки. Как будут вести себя зерна? Если ничего не происходит, перезаряди шарик, потерев его в два раза дольше.
Объяснение
Так как ты потер шарик шерстью, он стал отрицательно заряженным. Этот отрицательный заряд индуцирует положительный заряд на ближайшей к шарику стороне зерен. Эта область положительного заряда притягивается к шарику, заставляя зерна прилипать к отрицательно заряженной поверхности шарика.
Когда ты прикасаешься к шарику пальцами. Положение вещей меняется. Отрицательный заряд утекает с шарика по твоим пальцам. Это создает положительно заряженные области на шарике. В то же время заряды на зернах еще не успевают переместиться. В результате положительно заряженные поверхности зерен и шарика отталкиваются друг от друга, зерна перескакивают в соседние места.
Задание!
Попробуйте прикоснуться к шарику деревянной палочкой. Как это изменит поведение кукурузных зерен в шарике?
Опыт «Веселые пузыри»
Мыльные пузыри– это пример хрупкого равновесия сил. Поверхностное натяжение воды создает силу, которая стремится сжать тонкую пленку, образующую пузырь. Мыло, содержащее в воде, компенсирует эту силу и делает пузырь устойчивым. В результате образуется легкая сфера, чья форма легко изменяется под действием статических сил.
Материалы
*мыльный раствор
*кружка
*трубочка для коктейля
*воздушный шарик
Последовательность действий
Наполни кружку на треть мыльным раствором. Опусти в раствор трубочку. Медленно подуй в трубочку некоторое время. Образуется множество пузырей, которые заполняют кружку и перелетают через края.
Заряди шарик. Потерев его о свои волосы. Поднеси шарик к пузырям. Что происходит? Опиши, как меняется форма пузырей. Достаточно ли силы притяжения между молекулами в пленке, чтобы растянуть пузырь до диаметра кружки?
Объяснение Подобно пенопласту и воздушным кукурузным зернам мыльные пузыри очень хорошо реагируют на статические заряды. Их малый вес и высокая способность к заряжению делают их идеальным объектом для изучения влияния статического притяжения. Когда ты подносишь заряженный шарик к пузырям , то на него реагируют ближайшие к нему электроны пузыря. Эти отрицательно заряженные частицы перемещаются на противоположную сторону пузыря. Поэтому один бок пузыря становится положительно заряженным. Этот бок притягивается отрицательно заряженным шариком. Притяжение заставляет пузырь вытягиваться и принимать форму яйца.
Задание!
Будет ли пузырь, непосредственно выдутый из трубочки, также реагировать на заряженный шарик?
Опыт «Расчески»
Оборудование
*две расчески подвесить на нити
Задание!
Как узнать, какая из этих расчесок наэлектризована (ничем другим пользоваться нельзя)?
Ответ:Нужно одну расческу взять в руку? Тем самым разрядить ее на себя, если она была заряжена. Затем, держа расчески за нити, сблизить их и посмотреть, как они будут вести себя теперь. Если будут взаимодействовать, значит, вторая расческа заряжена. Если взаимодействия не наблюдается, значит была заряжена первая расческа.
Эксперимент – фокус
Материалы
*тонкостенный стакан
*стальная игла
*эбонитовая палочка
*мех
Последовательность действий
На столе стоит тонкостенный стакан, почти доверху наполненный водой. Пинцетом аккуратно кладем стальную иглу на поверхность воды – игла плавает. К краю стакана подносится «волшебная палочка», и иголка приходит в движение, начинает удаляться. В чем дело?
Объяснение Палочка берется предварительно наэлектризованная трением о мех. К такой палочке притягивается не только игла, но и вода. Вследствие притяжения воды, ее поверхность становится наклонной, иголка скатывается как с горки сани.
2. Любые тела взаимодействуют с наэлектризованными телами и сами электризуются.
Следующие опыты показывает учитель.
Ты когда-нибудь сидел на пластиковом стуле, положив голые руки на его подлокотники? Если да, то ты ощущал «прилепляющую» силу, действующую на крошечные волоски на твоих руках. Эта сила вызвана заряженным пластиком. Так как твое тело ерзает на стуле, электроны перемещаются на пластик, создавая ощущение «клейкости».
Рассмотрим случаи взаимодействия наэлектризованных тел:
2.1 с твердыми телами
Материалы
*Деревянная линейка 100 см или деревянный профиль
* эбонитовая или стеклянная палочка
*острая опора
*мех для эбонитовой палочки
*газета для стеклянной палочки
Последовательность действий
1. Наэлектризуем эбонитовую палочку, трением о мех, и поднесем ее к уравновешенной на острой опоре линейке – линейка повернется и притянется к палочке.3
После соприкосновения с наэлектризованной палочкой, линейка оттолкнется от нее. Мы для опыта использовали линейку 100см.
2. К горизонтально подвешенной на двух веревках большой деревянной доске поднесем наэлектризованную эбонитовую палочку. Наблюдаем поворот доски к палочке Мы для опыта использовали деревянный наличник 350 см.
2.2.1 с жидкостями
Материалы
*Тонкая струя воды из-под крана
*эбонитовая или стеклянная палочка
*мех для эбонитовой палочки
*газета для стеклянной палочки
Последовательность действий
Поднесем к вытекающей из крана струе воды наэлектризованную эбонитовую или стеклянную палочку и обнаружим, что струя и капли воды притягиваются к палочке и отталкиваются друг от друга. Почему струя отклоняется в сторону палочки?
Объяснение Когда наэлектризованную палочку подносят к струе, то в ней наводятся заряды, которые взаимодействуют с зарядами палочки. В результате струя отклоняется в сторону палочки. А на каплях воды наводятся одноимённые заряды, поэтому они отталкиваются.
2.2.2 с жидкостями
Оборудование
*штатив
*воронка с резиновой трубкой на конце и с зажимом
*вата для сбора воды
*пластины конденсатора
*электрофорная машина
Последовательность действий
На штативе закрепите воронку с резиновой трубкой на конце и с зажимом. Воронку заполните водой и получите тонкую струю, которая будет течь между пластинами конденсатора. Внизу поставьте ванну для сбора воды. Пластины конденсатора соедините с полюсами электрофорной машины. Пока машина не работает, электрического поля нет. Вода течет по вертикали. Но как только электрофорная машина начинает работать, струя воды отклоняется. Причем отклонение струи чередуется. То она отклоняется к одной пластине, то к другой. Это чередование происходит с большой скоростью. Струя воды как бы «пишет» между пластинами конденсатора наподобие электронного луча в кинескопе. Почему отклоняется струя?
Опыт получается даже при малой зарядке пластин конденсатора. Расстояние между пластинами в нашем опыте равнялось 15 см.
2.2.3 с газами
Материалы и оборудование
* Стеклянный сосуд с трубкой в днище
*медная стружка
*азотная кислота
*эбонитовая палочка
*мех
Последовательность действий
В сосуд насыпем немного медной стружки, зальем их азотной кислотой и закроем крышку сосуда. Из отверстия будет выходить бурая струя оксида азота (NО2). Поднесем к ней наэлектризованную эбонитовую палочку и обнаружим, что газовая струя притягивается к палочке.4
Вывод: Эта серия опытов доказывает, что все тела – и газы, и жидкости, и твердые тела, и легкие, и тяжелые взаимодействуют с наэлектризованными телами и сами при этом электризуются.
Используемая литература
1. Горев Л. А. Занимательные опыты по физике. Книга для учителя.- М.: Просвещение, 1985
2. Методическая газета для преподавателей физики, астрономии. Издательский дом ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ
3. Специо М. Ди, Занимательные опыты: Электричество и магнетизм, - М.:АСТ Астрель ,2004
[1] Перед опытом необходимо провести эбонитовую палочку через пламя газовой горелки, чтобы снять случайные заряды, которые могут находиться на ней; без этой предосторожности бумажки могут притягиваться к палочке без ее натирания о мех.
2 Версориум - это устройство, которое используется для обнаружения статического заряда. Его название обозначает «вещь, которая поворачивается». Свое название версориум получил от изобретателя, придумавшего его около четырехсот лет назад, И хотя время изменилось, сохранились законы, по которым это устройство действует.
3 Палочку держать параллельно линейке!
4 Опыт проводить в вытяжном шкафу.
