Библиографическое описание:
Иванова С.В. Методические рекомендации по проведению экспериментально-исследовательской деятельности в начальных классах // Современная начальная школа. 2021. № 17. URL: https://files.s-ba.ru/publ/primary-school/17.pdf.
I.Введение
Обновление современного общества во всех его сферах делают неотложной задачу формирования инициативной, самостоятельной творческой личности, обладающей способностью эффективно и нестандартно решать новые жизненные проблемы.
В связи с этим встаёт важная задача развития творческого потенциала подрастающего поколения, что в свою очередь требует совершенствования учебно-воспитательного процесса с учётом психологических закономерностей всей системы познавательных процессов.
Овладение опытом организации и проведения экспериментально - исследовательской деятельности может стать основой для реализации дополнительной общеобразовательной программы естественнонаучной направленности, способствовать повышению мотивации школьников к изучению законов природы и окружающего мира.
Цель рекомендаций состоит в оказании методической помощи педагогам по проведению экспериментально- исследовательской работы, в процессе которой учащиеся получают возможность познавать законы природы и окружающего мира.
Особенностями методических рекомендаций по проведению экспериментально- исследовательской деятельности в начальных классах по направлению «Свойства воды» являются систематизация интересных фактов о воде, описание опытов и экспериментов с водой для выявления её свойств и доступное объяснение этих свойств с научной точки зрения, определение полезных советов по использованию свойств воды в жизни человека.
Все опыты выполняются на подручном материале, не требуют специального оборудования и материальных затрат. Опыты просты в исполнении, увлекательны по форме, безопасны. Выполнение заданий сопровождается приобретением учащимися навыков работы с цифровым микроскопом, с веб-камерой, с цифровым фотоаппаратом, с поисковыми системами для нахождения дополнительного материала. Учащиеся овладевают специальными умениями исследовательского поиска, знакомятся с явлениями и законами природы.
Данные методические рекомендации актуальны для педагогов дополнительного образования, учителей начальных классов, а также могут быть полезны родителям в домашних занятиях с детьми.
II. Основное содержание
2.1. Интересные факты для детей и взрослых о воде.
Одним я нужна- чтобы плыть, другим - чтобы жажду утолить,
Третьим- что-нибудь помыть, хозяйкам- чтобы кушанья разные варить!
Вода для нас – самое привычное и простое вещество. В то же время вода таит в себе множество загадок. Учёные до сих пор продолжают исследовать воду, находя все больше интересных фактов.
Вода - необходимое условие существования всех живых организмов на нашей планете. “Вода дороже золота” – считали бедуины, которые всю жизнь кочевали в песках и знали цену глотку воды. Они понимали, что никакое богатство не спасёт путника в пустыне, если иссякнет запас воды.
Вода - одна из самых насущных потребностей человека. Важнее только кислород, без которого жизнь просто невозможна совсем.
К воде необходимо относиться очень бережно, ведь воды, пригодной для питья, на Земле не так уж много. Несмотря на то, что водой покрыто 3/4 площади Земли.
Факт. Человек может прожить без воды не более 2-3 дней.
Факт. Если организм человека потеряет более 10% воды, то это может привести к смерти.
Факт. В среднем, по статистике, организм животных и растений содержит более 50% воды.
Факт. Наш организм на 65-70% состоит из воды.
Факт. Состав мантии Земли содержит в 10-12 раз больше воды, чем Мировой океан.
Факт. Мировой океан покрывает примерно 71% поверхности планеты, при средней глубине - 4 км, и содержит 97,6% известных мировых запасов свободной воды.
Факт. Если бы растаяли все ледники, то уровень воды на нашей планете поднялся бы на 64 м (примерно с 20-этажный дом) и, около 1/8 поверхности суши, затопило бы водой.
Факт. Морская вода замерзает при температуре -1,91°C.
Факт. Человек за один год потребляет коло 60 тонн воды только в процессе питания.
Факт. Воды иногда замерзает и при плюсовой температуре.
Факт. В природе можно выделить примерно 1330 видов воды. Их различают по происхождению (почвенная, дождевая и т.п.), по характеру растворенных в ней веществ.
Факт. Поверхностное натяжение воды из всех существующих в природе жидкостей уступает только ртути.
Факт. Мы знаем о 3 различных состояниях воды (жидкое, газообразное и твердое). Вопреки этому мнению, ученые выделяют в жидкой форме воды 5 состояний и 14 состояний в твердом виде.
Факт. Примерно 520 тысяч кубических километров воды испаряется в течение года с поверхности Земли. Дождь и снег приносят на Землю примерно столько же воды. Если представить визуально, то получится куб со стороной около 80 километров. Если этот объём распределить равномерно по поверхности Земли, то получится слой толщиной около 1 метра.
Факт. Горячая вода замерзает быстрее охлажденной воды.
Факт. Океан занимает 3/4 от всей поверхности Земли, при этом он является мощным смягчителем Земного климата, постоянно обогревая нижние атмосферные слои.
Факт. Около 80% поверхности Земли покрыто водой и всего лишь 1% этой воды подходит для питья.
Факт. В разных частях Земли лёд имеет различную температуру. Самый холодный лёд находится в Антарктике (температура льда -60 градусов). Температура льда в Гренландии всего – 28 градусов, а у Альпийского льда температура 0 градусов.
Факт. Основную часть пресной воды содержат ледники.
Факт. Вода в разных состояниях отражает свет по-своему. Например, снег отражает примерно 85% солнечных лучей, а вода только лишь 5%.
Факт. Синий цвет чистой океанской воды можно объяснить избирательным поглощением и рассеянием света в воде.
Факт. Загрязненные подземные воды очищаются в течение нескольких тысячелетий.
Факт. Наука признает свыше 2000 структурированных форм воды.
Факт. Повышение употребления структурированной воды (от 65% до 85%) продлевает человеку жизнь примерно на 15-20 лет, стимулирует регенерацию тканей и всех функциональных процессов.
2.2. Знакомство с основными свойствами воды. Опыты. Эксперименты.
Вода не имеет вкуса и запаха.
Налей в стакан чистой воды, понюхай, попробуй на вкус. Что наблюдаешь? Объяснение: вода не имеет вкуса и запаха.
Вода течёт, разливается.
Налей немного воды на стекло. Что наблюдаешь? Объяснение: вода жидкая, она течёт, разливается.
Есть ли форма у воды?
Налей воду в разные по форме сосуды: бутылку, стакан, графин. Изменилась ли форма воды? Что наблюдаешь? Объяснение: у воды нет своей формы, она принимает форму того сосуда, в который её наливают.
Есть ли цвет у воды?
Возьми два стакана, в один налей чистой воды, в другой- молока.
Что наблюдаешь? Объяснение: вода не имеет цвета, она бесцветная.
Вода прозрачная.
Возьми стакан с чистой водой и стакан с молоком. Поставь их на картинку.
Что наблюдаешь, в каком случае можно рассмотреть рисунок? Объяснение: вода прозрачная.
В воде растворяются некоторые вещества.
Налей воду в два стакана. Положи в один стакан ложку сахара, в другой- ложку соли. Размешай. Что наблюдаешь? Как изменился вкус воды? Видны ли соль и сахар? Что с ними произошло? Объяснение: вода является растворителем.
Вода замерзает.
Налей воду в формочку и поставь на несколько часов в морозильную камеру холодильника.
Что наблюдаешь? Что произошло с водой? Изменилось ли её состояние?
Объяснение: вода может быть в твёрдом состоянии.
Вода испаряется.
Понаблюдай за кипящей в чайнике водой. Поставь над носиком чайника сухое стекло.
Что наблюдаешь? Что на нём появляется? Изменяется ли объём воды в чайнике, почему?
Объяснение: вода может быть в газообразном состоянии, в виде пара.
Животворное свойство воды.
Возьмём веточки берёзы (на веточках должны быть почки без листьев). Поставим веточки в сосуд с водой на видное место. Что наблюдаешь? Объяснение: веточки оживут, так как вода обладает свойством- давать жизнь всему живому.
2.3. Способность воды смачивать предметы. Опыты. Эксперименты.
Возьми сухую тканевую или бумажную салфетку, положи в широкий сосуд на поверхность воды. Что наблюдаешь? Объяснение: вода проникает в волокна ткани или бумаги и смачивает их.
Опыт. Могут ли распускаться бумажные цветы?
Загните лепестки каждого цветка к центру. Теперь положите цветочки на поверхность воды в миске. Цветы через какое-то время распустятся!
Объяснение. Бумага состоит из волокон древесины. Они напоминают очень тонкие трубочки. В этом большая хитрость растений: ведь по таким тоненьким трубочкам вода поднимается сама собой. Когда бумага намокает, трубочки волокон наполняются водой, бумага разбухает. Лепестки поднимаются. Цветы распускаются сами собой!
Опыт. Чудесные спички.
Вам понадобится 5 спичек. Надломите их посредине, согните под прямым углом и положите на блюдце. Капните несколько капель воды на сгибы спичек. Наблюдайте.
Постепенно спички начнут расправляться и образуют звезду.
Причина этого явления, которое называется капиллярность, в том, что волокна дерева впитывают влагу. Она ползет все дальше по капиллярам. Дерево набухает, а его уцелевшие волокна "толстеют", и они уже не могут сильно сгибаться и начинают расправляться.
Опыт. Веревочный водопровод.
Перелить воду из одного сосуда в другой, находящиеся на расстоянии друг от друга, можно несколькими способами: с помощью шланга, веревки, палки, металлической цепочки и даже бус.
Вам понадобятся: стакан и кувшинчик (это может быть мерный стакан, молочник и другое), бечевка длиной 30-50 см, металлическая цепочка (например, из скрепок), бусы, поднос, пластилин либо небольшой тяжелый предмет (ключ)
Ход эксперимента: намочите веревку. Закрепите один конец веревки в стакане, например, с помощью скрепки. Прикрепите к другому концу веревки кусок пластилина (или тяжелый предмет). Налейте в кувшин воды. Соедините с помощью веревки между собой стакан и кувшин. Поставьте стакан, в который вы будете переливать воду, на поднос. Начинайте переливать воду. Наклоните кувшин с водой – вода, прилипнув к веревке, побежит по ее поверхности. Обратите внимание: струя должна быть небольшой, иначе веревка не удержит струю воды, веревка должна быть натянута, иначе под местом провиса веревки вода может срываться, образуется лужица; веревку можно наклонять под любым углом.
Наблюдение: вода «обволакивает» веревку и по ней устремляется вниз во второй сосуд, который может даже находиться в стороне от первого. Вода перетекает по соломинке, словно по трубочке, созданной эластичной пленкой воды.
Объяснение: молекулы воды притягиваются друг к другу. Но они также притягиваются и к молекулам той поверхности, с которой соприкасаются. Если последние силы значительны, мы говорим, вода смачивает поверхность. Проверить степень смачивания легко, достаточно капнуть воду на поверхность и посмотреть, что произойдет с капелькой - она растечется лужицей, останется шариком или превратится в лепешечку. Вода смачивает чистые поверхности стекла, металлов, картона, растекаясь по их поверхности. Но если поверхности покрыты воском, парафином или промаслены, то вода скатывается в большие капли-лепешки.
Практические знания. Для отвода воды с крыши домов во время дождя можно использовать обыкновенную палку, одним концом прислонив ее к крыше дома, а другим отведя в сторону. Вода облепит палку и будет по ней стекать словно по желобу.
Исследование. Испытайте разные предметы - бечевки, цепочки, бусы. Проверьте, перетекает ли вода по синтетическим веревкам. Проверьте материалы, с которыми вы работали, на смачиваемость.
Опыт. Заплетаем воду в косы.
Вам понадобятся: пластиковая бутылка, шило (толстая игла), свечка, поднос
Ход опыта: нагрейте в пламени свечи кончик шила. Воспользуйтесь помощью взрослых! Горячим шилом проделайте в пластиковой бутылке три небольшие отверстия на расстоянии друг от друга 5-6 мм. Отверстия сделайте на одной горизонтальной прямой ближе к донышку бутылки. Наполните пластиковую бутылку водой. Плотно закрутите крышку, тогда вода из отверстий не будет вытекать. Поставьте бутылку на поднос. Осторожно раскрутите крышку - вода тремя струйками начнет вытекать из бутылки. Прижмите отверстия пальцем и надавите на бутылку. Отпустите руку.
Наблюдение. Три струйки переплелись и объединились в одну струю. Чем не косичка!
Объяснение. Силы сцепления молекул воды достаточно большие. Они соединят струйки воды в единую. «Косичка» заплетена.
Исследование. Поэкспериментируйте с расстоянием между отверстиями, с величиной отверстий. Для этого вам необходимо иметь несколько пластиковых бутылок.
2.4. Плёнка поверхностного натяжения воды. Свойство поверхностной плёнки воды. Опыты. Эксперименты.
Вода на своей поверхности образует прочную пленку, по которой некоторые живые существа могут ползать, ходить и даже бегать!
Когда вы окажетесь на водоеме, понаблюдайте за водомерками, присмотритесь к их лапкам, проанализируйте, как им удается бегать по воде. Снимите водомерку на видео.
Опыт. Горка воды.
Налей полный стакан воды. Мы можем в полный стакан воды ещё много чего положить, и вода при этом выливаться не будет! Проверим?
Вам понадобятся: стакан, бутылка с водопроводной водой, тарелка, мелкие предметы: монеты, скрепки, пластилиновые шарики и пр.
Ход опыта: поставьте на тарелку стакан и наполните его водой доверху. Бросьте монетку в стакан, затем вторую, третью и т.д. Бросайте до тех пор, пока вода не начнет выливаться из стакана.
Что наблюдаешь? Сколько всего монет уместилось в стакане? Если у вас есть лупа, рассмотрите поверхность воды с помощью увеличительного стекла.
Объяснение: на поверхности воды образуется прочная пленка, удерживающая воду над стаканом. Эта пленка называется пленкой поверхностного натяжения. Она есть у каждой жидкости, но самая прочная у чистой воды.
Исследование: убедимся, что самая прочная пленка у чистой воды.
Для этого налейте в стакан воду с горкой. Добавьте одну каплю жидкого мыла.
Что наблюдаешь? капля мыла разрушает пленку воды.
Полезные знания. В воду можно прыгать "солдатиком", "рыбкой" или "лягушкой" (плашмя). Если прыгать плашмя, можно отбить живот о пленку воды!
Эксперимент: какие предметы могут плавать на поверхности воды, почему?
Опыт. По морям, по волнам.
Мы можем научить плавать иголки, скрепки, кнопки, несмотря на то, что железо тяжелее воды.
Вам понадобятся: миска с водой, лезвие бритвы, швейная иголка, скрепка, кнопка; клочок туалетной бумаги.
Ход опыта:
Учим плавать лезвие бритвы.
Аккуратно опустите на поверхность воды лезвие бритвы. Кладите плашмя. Оно поплывет. Если лезвие упорно идет ко дну, это означает, что оно грязное, с остатками мыльной пены. Тщательно промойте лезвие в проточной воде. Повторите опыт.
Что наблюдаем? Когда лезвие плавает по воде, можно заметить небольшой прогиб поверхности воды под ним. Силы сцепления между молекулами поверхности воды достаточны, чтобы удерживать тяжелое лезвие.
Учим плавать иголку
Сделайте плотик для иголки из клочка туалетной бумаги и положите его вместе с иголкой на поверхность воды. Когда листок промокнет, он пойдет ко дну, а иголка останется на поверхности воды.
Учим плавать скрепку и кнопку
Положите на поверхность воды скрепку и кнопку. Действуйте аккуратно – не прорви пленку воды. Есть маленький секрет всех наших опытов - жирные предметы легче заставить плавать. Потрите железки в руках или смажьте маслом. Теперь положите на поверхность воды.
Что наблюдаем? Под плавающими металлическими предметами вы увидите вмятину на поверхности воды. Если у вас есть увеличительное стекло, то воспользуйтесь им.
Объяснение. Вода образует прочную пленку, способную удержать предметы чуть тяжелее воды. Поверхностный слой молекул подобен эластичной плёнке, натянутой на жидкость. Это явление называется поверхностным натяжением.
Опыт. Физическая ромашка.
Вам понадобятся: два пластиковых стаканчика из-под йогурта или сметаны (у пластиковых стаканов есть бортик, который поможет в успешности проведения опыта, кроме того, этот пластик более жесткий), несколько одинаковых монет (опыт легче проводить с крупными монетами), широкий сосуд с водой (тазик, миска, кастрюля), поднос.
Ход опыта: опустите под воду стаканы. Соедините стаканы под водой венчиками (торцами). Поставьте стаканы с водой на поднос вертикально один над другим. Вода будет заполнять как нижний, так и верхний стаканы, выливаться не будет. Просуньте монету между стаканами так, чтобы она наполовину высовывалась. Проделайте тоже с остальными монетами.
Что наблюдаешь? У вас получиться «цветок» с лепестками из монет. Самое удивительное, что через образовавшиеся щели вода не вытекает!
Объяснение: водяная пленка (пленка поверхностного натяжения) оказывается настолько прочная, что препятствует вытеканию воды через щели между стаканами.
2.5. Плотность воды. Закон Архимеда. Опыты. Эксперименты.
Опыт. Как научить пластилин плавать.
Бросьте в воду кусок пластилина. Он утонет. Почему? Обычно дают ответ: "Пластилин тяжелее воды". Возьмите маленький кусочек пластилина и бросьте в воду. Он снова тонет. Как же так, сейчас мы взяли маленький легкий кусочек, и он утонул. Неточность ответа заключается в том, что мы должны сравнивать одинаковые по объему куски пластилина и воды, т.е. сравнивать их плотности. Если плотность вещества больше плотности воды, это вещество тонет в воде, если меньше, то плавает.
Вам понадобятся: миска с водой, блюдце, пластилин
Ход опыта: возьмите кусок пластилина и положите его на поверхность воды - пластилин тонет. Возьмите блюдце и положите его на поверхность воды - оно плавает. Опустите блюдце вертикально в воду - оно тонет. Проведите эксперимент: измените форму у куска пластилина, чтобы он стал плавать на воде. слепите лодочку и опустите на воду, слепите из пластилина орешек с воздухом внутри.
Что наблюдаем? Пластилин плавает.
Объяснение: для решения поставленной задачи вам поможет закон Архимеда: чем больший объем воды вытесняет тело (пластилин), тем с большей силой это тело вытесняется.
Сможет ли кусок пластилина держаться на воде да еще с грузом? Что для этого надо сделать?
2.6. Изменяем плотность воды. Добавляем в воду соль.
Как научить картошку плавать. Картошка в воде тонет. Будем учить картошку плавать.
Вам понадобится картофелина, два стакана (или две стеклянные банки), поваренная соль, ложка.
Ход опыта: разрежьте картофелину пополам. Налейте в стаканы воду. Опустите в каждую банку с водой половинку картофелины. Добавьте в первую банку столовую ложку соли, тщательно размешайте. Если картошка не всплыла добавьте еще соли.
Наблюдение: картошка в пресной воде тонет, а в крепко соленой воде плавает.
Объяснение. Плотность картофеля больше плотности пресной воды и меньше плотности соленой воды.
2.7. Изменяем плотность воды. Добавляем в воду сахар.
Все что потребуется, это сахар, 5 стеклянных стаканов, пищевая краска разных цветов, шприц или простая ложка.
Проведем эксперимент…Добавьте в первый стакан 1 ст. ложку сахара, во второй стакан 2 ложки сахара, в третий — 3, в четвертый — 4. Поставьте их по порядку, и запомните сколько сахара в каком стакане. Теперь добавьте в каждый стакан по 3 ст. ложки воды. Перемешайте. Добавьте несколько капель красной краски в первый стакан, несколько капель желтой — во второй, зеленую в третий, а синюю краску — в четвертый. Снова перемешайте. В первых 2-х стаканах сахар растворится полностью, а в других 2-х - не полностью.
Теперь возьмите шприц или просто ложку столовую, чтобы аккуратно вливать окрашенную воду в стакан. Добавляем из шприца окрашенную воду в чистый стакан. Первый нижний слой будет синий, потом зеленый, желтый и красный. Если вливать новую порцию окрашенной воды поверх предыдущей очень аккуратно, то вода не смешается, а разделится на слои из-за разного содержания сахара в воде, то есть из-за разной плотности воды.
Объяснение: концентрация сахара в каждой раскрашенной жидкости была разной. Чем больше сахара, тем выше плотность воды и тем ниже этот слой будет в стакане. Жидкость красного цвета с наименьшим содержанием сахара, а соответственно, с наименьшей плотностью окажется на самом верху.
2.8. Изменяем плотность воды. Добавляем в воду мыло.
Если добавить в воду немного моющего средства, свойства воды неузнаваемо меняются!
Мы уже знаем, что капля мыла разрушает плёнку воды.
Универсальный рецепт мыльного раствора Самый простой способ приготовления мыльного раствора - развести в холодной водопроводной воде моющее средство "Fairy" в пропорции 1 к 10 (1 часть средства к 10 частям воды). Температура раствора имеет значение - из холодного раствора пузыри получаются более стойкими. Пузыри чувствительны к погоде - не любят жару и сухость. Чтобы мыльные пузыри были большими и долго не лопались в любую погоду, в мыльный раствор добавляют глицерин, сахар или желатин. Они увеличивают вязкость раствора и уменьшают испарение с поверхности. Количество добавок подбирается экспериментально. Раствор считается качественным, если размер пузыря не меньше 10 см в диаметре, а время жизни более 30 секунд.
Рецепт для получения гигантских пузырей
«Fairy» 0,5 л, желатин 10 г (пачка), сахарный песок, 5-6 столовых ложек.
Количество составляющих дано для приготовления 5-8 л раствора
Порядок действия: распустите желатин в воде (10 г желатина на стакан воды). После того, как желатин набух (распустился), добавьте в желатин 5-6 столовых ложек сахара. Перелейте раствор в кастрюльку и поставьте на тихий огонь. Непрерывно помешивайте до полного растворения и получения однородной массы. Раствор до кипения не доводите! Остудите раствор желатина до комнатной температуры. Вылейте в большую кастрюлю 0,5 л «Fairy» и 0,5 л воды из-под крана. В мыльный раствор добавьте смесь желатина с сахаром. Кастрюлю с концентрированным раствором поставьте на 12 (и более) часов в холодильник. Перед пусканием пузырей разведите концентрат в пропорции 1: 8.
Примечание. Пузыри лучше выдувать из пластиковой бутылки с обрезанным дном. А можно из проволочного кольца. Тогда и дуть не надо. Достаточно получить на кольце пленку, а дальше взмахнуть рукой и пузырь сам надуется.
Опыт. Способы выдувания пузырей.
Вам понадобится мыльный раствор, пластиковая бутылка, крышка с патрубком от моющего средства, трубочка для сока, газета или лист писчей бумаги, проволока (проволочное кольцо с ручкой), кусок веревки.
Ход опыта: опустите трубочку для сока в мыльный раствор. Начинайте плавно дуть в трубочку. Образуется небольшой мыльный пузырь. Скатайте из газеты или листа писчей бумаги трубу. Окуните трубу в мыльный раствор. Если на конце трубы образовалась пленка, то можно выдувать пузырь. Отрежьте дно пластиковой бутылки. Окуните бутылку с обрезанным дном в раствор - дно затянется мыльной пленкой. Начинайте выдувать пузырь. Чем больше дно у бутылки, тем больший пузырь можно выдуть. Сожмите пальцы в неплотный кулак (внутри кулака должна оставаться щель). Окуните кулак в мыльный раствор. Теперь можно из кулака выдувать пузыри. Пузыри можно надувать воздухом. Окуните проволочное кольцо в мыльный раствор - на нем образуется пленка. Ведите кольцо словно сачок для бабочек - вытягивается мыльный цилиндр, который самопроизвольно превращается в пузырь. Размер пузыря зависит от размера кольца. Свяжите концы веревки. Сложенную пополам веревку окуните в мыльный раствор. Дуйте в щель между веревкой - выдувается поток пузырей. Возьмите большую пластиковую бутылку и закройте ее крышкой от моющего средства. Крышка замечательна тем, что в ее патрубке есть внутренняя перегородка, делящая патрубок на три части. Окунув крышку в мыльный раствор, выдавливайте воздух из бутылки - появится гирлянда из пузырей!
Опыт. Пузырь в пузыре.
Внутри мыльного пузыря легко выдуть несколько пузырей меньшего объема. Необходимо выдуть большой пузырь. Затем, смочив трубочку из-под коктейля в мыльном растворе и проткнув большой пузырь, выдуть меньший пузырь. Через некоторое время пузырь оторвется от трубочки и ляжет на дно большого пузыря. Таких пузырей можно выдуть несколько. Сначала выдувают большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик её, который придётся взять в рот, остался сухим. Просовывают её осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя её, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом, в нём – третий четвёртый.
Опыт. Предметы в пузырях.
В книгах занимательной физики можно встретить рисунки и фотографии небольших скульптур внутри мыльного пузыря. Несложно повторить этот опыт. Налейте на дно тарелки немного мыльного раствора. Поставьте в центр тарелки небольшую игрушку. Предварительно игрушку смочите в мыльном растворе. Начинайте на тарелке выдувать пузырь. Увеличиваясь в размерах, он займет всю тарелку. Игрушка окажется внутри пузыря! Если поверхность предмета смочена в мыльном растворе, то предмет не разрушает мыльную пленку и легко в нее проникает.
Опыт. Вода сквозь пузырь.
На проволочной рамке получаем плёнку и льем через нее воду. Удивительно! Вода проходит сквозь пленку, и она не рвется!
Опыт. Пузыри на морозе.
Для таких опытов достаточно иметь разведенный в снеговой воде шампунь или мыло, в который добавлено небольшое количество чистого глицерина, и пластмассовую трубку от шариковой ручки. Пузыри легче выдувать в закрытом холодном помещении, так как на улице почти всегда дуют ветры. Пленка оказывается не хрупкой, какой, казалось бы, должна быть тонкая корочка льда. Если дать возможность мыльному закристаллизовавшемуся пузырю упасть на пол, он не разобьется. На нем появятся вмятины, отдельные обломки закрутятся в трубочки. Пленка обнаруживает пластичность из–за малости ее толщины.
На слабом морозе выдуйте пузырь. Дождитесь, пока он лопнет. Повторите опыт с тем, чтобы убедиться, что пузыри не замерзают, сколько бы их ни выдерживали на морозе. Теперь приготовьте снежинку. Выдуйте пузырь и тут же сбросьте на него сверху снежинку. Она мгновенно соскользнет вниз на дно пузыря. На том месте, где остановилась снежинка, начнется кристаллизация пленки. Наконец, весь пузырь замерзнет. Если положить пузырь на снег – он также через некоторое время замерзнет. Пузыри на слабом морозе охлаждаются медленно и при этом переохлаждаются. Снежинка является центром кристаллизации. На снегу происходит то же самое явление. Если надуть пузырь при температуре −15 °C, то он замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу и, в конце концов, пузырь разрушится под действием собственного веса. При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. Если при такой температуре надуть пузырь тёплым воздухом, то он замёрзнет почти в идеальной сферической форме, но по мере того, как воздух будет охлаждаться и уменьшаться в объёме, пузырь может частично разрушиться, и его форма будет искажена. Пузыри, надутые при такой температуре, всегда будут небольшими, так как они будут быстро замерзать, и если продолжать их надувать, то они лопнут.
Опыт. Мойдодыр.
Мыла не любят не только дети, но спички... Вам понадобятся: спички, тарелка, обмылок, моющее средство (жидкое мыло, шампунь), пипетка.
Ход опыта: налейте в тарелку немного воды. Положите на поверхность воды спичку. Коснитесь обмылком поверхности воды вблизи спички, но до спички не дотрагивайтесь.
Наблюдение. Спичка с огромной скоростью поплывет в противоположную мылу сторону.
Положите на поверхность несколько спичек. Дотроньтесь мылом до воды между спичками.
Наблюдение... (как ведут себя спички)
Смените в тарелке воду. Повторите опыт с мыльным раствором. Достаточно капнуть только одну каплю мыльного раствора между спичек.
Наблюдение … (как ведут себя спички)
Примечание В опыте с мылом и мыльным раствором чаще меняйте воду.
Объяснение. Поведение спички объясняется разрушением пленки воды мыльным раствором. Мыло ослабило притяжение молекул воды (уменьшило поверхностное натяжение), а с другой стороны спички сила притяжения молекул осталась прежней. Она и увлекла ее за собой.
2.9. Горячая и холодная вода. Опыты. Эксперименты.
А вы знаете, чем отличается горячая вода от холодной? Своей плотностью.
Опыты "Сравниваем горячую и холодную воду" Отличается ли горячая вода от холодной кроме температуры? Проведем эксперименты.
Опыт "Вода в воде"
Вам потребуется: два ненадутых воздушных шарика (желательно разного цвета), большая емкость (кастрюля)
Ход эксперимента: наденьте шарик на водопроводный кран, откройте кран, наполните шарик 1 холодной водой. Завяжите шарик. Следите, чтобы в нем не было воздуха. Это очень важно. Наполните шарик 2 горячей водой из-под крана. Налейте в емкость холодную воду и опустите в нее шарики с горячей и холодной водой. Наблюдение... (плавают или тонут шарики в холодной воде) Налейте в емкость горячую воду и опустите в нее шарики с горячей и холодной водой. Наблюдение... (плавают или тонут шарики в горячей воде)
По погружению шариков можно сделать вывод: холодная вода тяжелее горячей в том же объеме, т.е. плотность холодной воды больше плотности горячей.
Опыт. Подводные течения.
Океанические теплые течения протекают по поверхности, а холодные - по дну. Проверим экспериментом.
Вам потребуются: пластиковый стаканчик, стеклянная банка, большая емкость с водой (кастрюля), краситель (акварель, гуашь, тушь), шило (толстая иголка)
Ход опыта: сделайте шилом отверстие в пластиковом стаканчике. Разведите в банке с горячей водой краситель до яркого цвета. Разведите в банке с холодной водой краситель до яркого цвета. Наполните емкость холодной водой. Опустите в емкость с холодной водой стаканчик с горячей подкрашенной водой и холодной подкрашенной водой.
Наблюдение. Горячая подкрашенная вода вытекает из стаканчика и держится у поверхности, на дно не опускается. Холодная вода вытекает из стаканчика и опускается на дно.
Иванова С.В. Методические рекомендации по проведению экспериментально-исследовательской деятельности в начальных классах // Современная начальная школа. 2021. № 17. URL: https://files.s-ba.ru/publ/primary-school/17.pdf.
I.Введение
Обновление современного общества во всех его сферах делают неотложной задачу формирования инициативной, самостоятельной творческой личности, обладающей способностью эффективно и нестандартно решать новые жизненные проблемы.
В связи с этим встаёт важная задача развития творческого потенциала подрастающего поколения, что в свою очередь требует совершенствования учебно-воспитательного процесса с учётом психологических закономерностей всей системы познавательных процессов.
Овладение опытом организации и проведения экспериментально - исследовательской деятельности может стать основой для реализации дополнительной общеобразовательной программы естественнонаучной направленности, способствовать повышению мотивации школьников к изучению законов природы и окружающего мира.
Цель рекомендаций состоит в оказании методической помощи педагогам по проведению экспериментально- исследовательской работы, в процессе которой учащиеся получают возможность познавать законы природы и окружающего мира.
Особенностями методических рекомендаций по проведению экспериментально- исследовательской деятельности в начальных классах по направлению «Свойства воды» являются систематизация интересных фактов о воде, описание опытов и экспериментов с водой для выявления её свойств и доступное объяснение этих свойств с научной точки зрения, определение полезных советов по использованию свойств воды в жизни человека.
Все опыты выполняются на подручном материале, не требуют специального оборудования и материальных затрат. Опыты просты в исполнении, увлекательны по форме, безопасны. Выполнение заданий сопровождается приобретением учащимися навыков работы с цифровым микроскопом, с веб-камерой, с цифровым фотоаппаратом, с поисковыми системами для нахождения дополнительного материала. Учащиеся овладевают специальными умениями исследовательского поиска, знакомятся с явлениями и законами природы.
Данные методические рекомендации актуальны для педагогов дополнительного образования, учителей начальных классов, а также могут быть полезны родителям в домашних занятиях с детьми.
II. Основное содержание
2.1. Интересные факты для детей и взрослых о воде.
Одним я нужна- чтобы плыть, другим - чтобы жажду утолить,
Третьим- что-нибудь помыть, хозяйкам- чтобы кушанья разные варить!
Вода для нас – самое привычное и простое вещество. В то же время вода таит в себе множество загадок. Учёные до сих пор продолжают исследовать воду, находя все больше интересных фактов.
Вода - необходимое условие существования всех живых организмов на нашей планете. “Вода дороже золота” – считали бедуины, которые всю жизнь кочевали в песках и знали цену глотку воды. Они понимали, что никакое богатство не спасёт путника в пустыне, если иссякнет запас воды.
Вода - одна из самых насущных потребностей человека. Важнее только кислород, без которого жизнь просто невозможна совсем.
К воде необходимо относиться очень бережно, ведь воды, пригодной для питья, на Земле не так уж много. Несмотря на то, что водой покрыто 3/4 площади Земли.
Факт. Человек может прожить без воды не более 2-3 дней.
Факт. Если организм человека потеряет более 10% воды, то это может привести к смерти.
Факт. В среднем, по статистике, организм животных и растений содержит более 50% воды.
Факт. Наш организм на 65-70% состоит из воды.
Факт. Состав мантии Земли содержит в 10-12 раз больше воды, чем Мировой океан.
Факт. Мировой океан покрывает примерно 71% поверхности планеты, при средней глубине - 4 км, и содержит 97,6% известных мировых запасов свободной воды.
Факт. Если бы растаяли все ледники, то уровень воды на нашей планете поднялся бы на 64 м (примерно с 20-этажный дом) и, около 1/8 поверхности суши, затопило бы водой.
Факт. Морская вода замерзает при температуре -1,91°C.
Факт. Человек за один год потребляет коло 60 тонн воды только в процессе питания.
Факт. Воды иногда замерзает и при плюсовой температуре.
Факт. В природе можно выделить примерно 1330 видов воды. Их различают по происхождению (почвенная, дождевая и т.п.), по характеру растворенных в ней веществ.
Факт. Поверхностное натяжение воды из всех существующих в природе жидкостей уступает только ртути.
Факт. Мы знаем о 3 различных состояниях воды (жидкое, газообразное и твердое). Вопреки этому мнению, ученые выделяют в жидкой форме воды 5 состояний и 14 состояний в твердом виде.
Факт. Примерно 520 тысяч кубических километров воды испаряется в течение года с поверхности Земли. Дождь и снег приносят на Землю примерно столько же воды. Если представить визуально, то получится куб со стороной около 80 километров. Если этот объём распределить равномерно по поверхности Земли, то получится слой толщиной около 1 метра.
Факт. Горячая вода замерзает быстрее охлажденной воды.
Факт. Океан занимает 3/4 от всей поверхности Земли, при этом он является мощным смягчителем Земного климата, постоянно обогревая нижние атмосферные слои.
Факт. Около 80% поверхности Земли покрыто водой и всего лишь 1% этой воды подходит для питья.
Факт. В разных частях Земли лёд имеет различную температуру. Самый холодный лёд находится в Антарктике (температура льда -60 градусов). Температура льда в Гренландии всего – 28 градусов, а у Альпийского льда температура 0 градусов.
Факт. Основную часть пресной воды содержат ледники.
Факт. Вода в разных состояниях отражает свет по-своему. Например, снег отражает примерно 85% солнечных лучей, а вода только лишь 5%.
Факт. Синий цвет чистой океанской воды можно объяснить избирательным поглощением и рассеянием света в воде.
Факт. Загрязненные подземные воды очищаются в течение нескольких тысячелетий.
Факт. Наука признает свыше 2000 структурированных форм воды.
Факт. Повышение употребления структурированной воды (от 65% до 85%) продлевает человеку жизнь примерно на 15-20 лет, стимулирует регенерацию тканей и всех функциональных процессов.
2.2. Знакомство с основными свойствами воды. Опыты. Эксперименты.
Вода не имеет вкуса и запаха.
Налей в стакан чистой воды, понюхай, попробуй на вкус. Что наблюдаешь? Объяснение: вода не имеет вкуса и запаха.
Вода течёт, разливается.
Налей немного воды на стекло. Что наблюдаешь? Объяснение: вода жидкая, она течёт, разливается.
Есть ли форма у воды?
Налей воду в разные по форме сосуды: бутылку, стакан, графин. Изменилась ли форма воды? Что наблюдаешь? Объяснение: у воды нет своей формы, она принимает форму того сосуда, в который её наливают.
Есть ли цвет у воды?
Возьми два стакана, в один налей чистой воды, в другой- молока.
Что наблюдаешь? Объяснение: вода не имеет цвета, она бесцветная.
Вода прозрачная.
Возьми стакан с чистой водой и стакан с молоком. Поставь их на картинку.
Что наблюдаешь, в каком случае можно рассмотреть рисунок? Объяснение: вода прозрачная.
В воде растворяются некоторые вещества.
Налей воду в два стакана. Положи в один стакан ложку сахара, в другой- ложку соли. Размешай. Что наблюдаешь? Как изменился вкус воды? Видны ли соль и сахар? Что с ними произошло? Объяснение: вода является растворителем.
Вода замерзает.
Налей воду в формочку и поставь на несколько часов в морозильную камеру холодильника.
Что наблюдаешь? Что произошло с водой? Изменилось ли её состояние?
Объяснение: вода может быть в твёрдом состоянии.
Вода испаряется.
Понаблюдай за кипящей в чайнике водой. Поставь над носиком чайника сухое стекло.
Что наблюдаешь? Что на нём появляется? Изменяется ли объём воды в чайнике, почему?
Объяснение: вода может быть в газообразном состоянии, в виде пара.
Животворное свойство воды.
Возьмём веточки берёзы (на веточках должны быть почки без листьев). Поставим веточки в сосуд с водой на видное место. Что наблюдаешь? Объяснение: веточки оживут, так как вода обладает свойством- давать жизнь всему живому.
2.3. Способность воды смачивать предметы. Опыты. Эксперименты.
Возьми сухую тканевую или бумажную салфетку, положи в широкий сосуд на поверхность воды. Что наблюдаешь? Объяснение: вода проникает в волокна ткани или бумаги и смачивает их.
Опыт. Могут ли распускаться бумажные цветы?
Загните лепестки каждого цветка к центру. Теперь положите цветочки на поверхность воды в миске. Цветы через какое-то время распустятся!
Объяснение. Бумага состоит из волокон древесины. Они напоминают очень тонкие трубочки. В этом большая хитрость растений: ведь по таким тоненьким трубочкам вода поднимается сама собой. Когда бумага намокает, трубочки волокон наполняются водой, бумага разбухает. Лепестки поднимаются. Цветы распускаются сами собой!
Опыт. Чудесные спички.
Вам понадобится 5 спичек. Надломите их посредине, согните под прямым углом и положите на блюдце. Капните несколько капель воды на сгибы спичек. Наблюдайте.
Постепенно спички начнут расправляться и образуют звезду.
Причина этого явления, которое называется капиллярность, в том, что волокна дерева впитывают влагу. Она ползет все дальше по капиллярам. Дерево набухает, а его уцелевшие волокна "толстеют", и они уже не могут сильно сгибаться и начинают расправляться.
Опыт. Веревочный водопровод.
Перелить воду из одного сосуда в другой, находящиеся на расстоянии друг от друга, можно несколькими способами: с помощью шланга, веревки, палки, металлической цепочки и даже бус.
Вам понадобятся: стакан и кувшинчик (это может быть мерный стакан, молочник и другое), бечевка длиной 30-50 см, металлическая цепочка (например, из скрепок), бусы, поднос, пластилин либо небольшой тяжелый предмет (ключ)
Ход эксперимента: намочите веревку. Закрепите один конец веревки в стакане, например, с помощью скрепки. Прикрепите к другому концу веревки кусок пластилина (или тяжелый предмет). Налейте в кувшин воды. Соедините с помощью веревки между собой стакан и кувшин. Поставьте стакан, в который вы будете переливать воду, на поднос. Начинайте переливать воду. Наклоните кувшин с водой – вода, прилипнув к веревке, побежит по ее поверхности. Обратите внимание: струя должна быть небольшой, иначе веревка не удержит струю воды, веревка должна быть натянута, иначе под местом провиса веревки вода может срываться, образуется лужица; веревку можно наклонять под любым углом.
Наблюдение: вода «обволакивает» веревку и по ней устремляется вниз во второй сосуд, который может даже находиться в стороне от первого. Вода перетекает по соломинке, словно по трубочке, созданной эластичной пленкой воды.
Объяснение: молекулы воды притягиваются друг к другу. Но они также притягиваются и к молекулам той поверхности, с которой соприкасаются. Если последние силы значительны, мы говорим, вода смачивает поверхность. Проверить степень смачивания легко, достаточно капнуть воду на поверхность и посмотреть, что произойдет с капелькой - она растечется лужицей, останется шариком или превратится в лепешечку. Вода смачивает чистые поверхности стекла, металлов, картона, растекаясь по их поверхности. Но если поверхности покрыты воском, парафином или промаслены, то вода скатывается в большие капли-лепешки.
Практические знания. Для отвода воды с крыши домов во время дождя можно использовать обыкновенную палку, одним концом прислонив ее к крыше дома, а другим отведя в сторону. Вода облепит палку и будет по ней стекать словно по желобу.
Исследование. Испытайте разные предметы - бечевки, цепочки, бусы. Проверьте, перетекает ли вода по синтетическим веревкам. Проверьте материалы, с которыми вы работали, на смачиваемость.
Опыт. Заплетаем воду в косы.
Вам понадобятся: пластиковая бутылка, шило (толстая игла), свечка, поднос
Ход опыта: нагрейте в пламени свечи кончик шила. Воспользуйтесь помощью взрослых! Горячим шилом проделайте в пластиковой бутылке три небольшие отверстия на расстоянии друг от друга 5-6 мм. Отверстия сделайте на одной горизонтальной прямой ближе к донышку бутылки. Наполните пластиковую бутылку водой. Плотно закрутите крышку, тогда вода из отверстий не будет вытекать. Поставьте бутылку на поднос. Осторожно раскрутите крышку - вода тремя струйками начнет вытекать из бутылки. Прижмите отверстия пальцем и надавите на бутылку. Отпустите руку.
Наблюдение. Три струйки переплелись и объединились в одну струю. Чем не косичка!
Объяснение. Силы сцепления молекул воды достаточно большие. Они соединят струйки воды в единую. «Косичка» заплетена.
Исследование. Поэкспериментируйте с расстоянием между отверстиями, с величиной отверстий. Для этого вам необходимо иметь несколько пластиковых бутылок.
2.4. Плёнка поверхностного натяжения воды. Свойство поверхностной плёнки воды. Опыты. Эксперименты.
Вода на своей поверхности образует прочную пленку, по которой некоторые живые существа могут ползать, ходить и даже бегать!
Когда вы окажетесь на водоеме, понаблюдайте за водомерками, присмотритесь к их лапкам, проанализируйте, как им удается бегать по воде. Снимите водомерку на видео.
Опыт. Горка воды.
Налей полный стакан воды. Мы можем в полный стакан воды ещё много чего положить, и вода при этом выливаться не будет! Проверим?
Вам понадобятся: стакан, бутылка с водопроводной водой, тарелка, мелкие предметы: монеты, скрепки, пластилиновые шарики и пр.
Ход опыта: поставьте на тарелку стакан и наполните его водой доверху. Бросьте монетку в стакан, затем вторую, третью и т.д. Бросайте до тех пор, пока вода не начнет выливаться из стакана.
Что наблюдаешь? Сколько всего монет уместилось в стакане? Если у вас есть лупа, рассмотрите поверхность воды с помощью увеличительного стекла.
Объяснение: на поверхности воды образуется прочная пленка, удерживающая воду над стаканом. Эта пленка называется пленкой поверхностного натяжения. Она есть у каждой жидкости, но самая прочная у чистой воды.
Исследование: убедимся, что самая прочная пленка у чистой воды.
Для этого налейте в стакан воду с горкой. Добавьте одну каплю жидкого мыла.
Что наблюдаешь? капля мыла разрушает пленку воды.
Полезные знания. В воду можно прыгать "солдатиком", "рыбкой" или "лягушкой" (плашмя). Если прыгать плашмя, можно отбить живот о пленку воды!
Эксперимент: какие предметы могут плавать на поверхности воды, почему?
Опыт. По морям, по волнам.
Мы можем научить плавать иголки, скрепки, кнопки, несмотря на то, что железо тяжелее воды.
Вам понадобятся: миска с водой, лезвие бритвы, швейная иголка, скрепка, кнопка; клочок туалетной бумаги.
Ход опыта:
Учим плавать лезвие бритвы.
Аккуратно опустите на поверхность воды лезвие бритвы. Кладите плашмя. Оно поплывет. Если лезвие упорно идет ко дну, это означает, что оно грязное, с остатками мыльной пены. Тщательно промойте лезвие в проточной воде. Повторите опыт.
Что наблюдаем? Когда лезвие плавает по воде, можно заметить небольшой прогиб поверхности воды под ним. Силы сцепления между молекулами поверхности воды достаточны, чтобы удерживать тяжелое лезвие.
Учим плавать иголку
Сделайте плотик для иголки из клочка туалетной бумаги и положите его вместе с иголкой на поверхность воды. Когда листок промокнет, он пойдет ко дну, а иголка останется на поверхности воды.
Учим плавать скрепку и кнопку
Положите на поверхность воды скрепку и кнопку. Действуйте аккуратно – не прорви пленку воды. Есть маленький секрет всех наших опытов - жирные предметы легче заставить плавать. Потрите железки в руках или смажьте маслом. Теперь положите на поверхность воды.
Что наблюдаем? Под плавающими металлическими предметами вы увидите вмятину на поверхности воды. Если у вас есть увеличительное стекло, то воспользуйтесь им.
Объяснение. Вода образует прочную пленку, способную удержать предметы чуть тяжелее воды. Поверхностный слой молекул подобен эластичной плёнке, натянутой на жидкость. Это явление называется поверхностным натяжением.
Опыт. Физическая ромашка.
Вам понадобятся: два пластиковых стаканчика из-под йогурта или сметаны (у пластиковых стаканов есть бортик, который поможет в успешности проведения опыта, кроме того, этот пластик более жесткий), несколько одинаковых монет (опыт легче проводить с крупными монетами), широкий сосуд с водой (тазик, миска, кастрюля), поднос.
Ход опыта: опустите под воду стаканы. Соедините стаканы под водой венчиками (торцами). Поставьте стаканы с водой на поднос вертикально один над другим. Вода будет заполнять как нижний, так и верхний стаканы, выливаться не будет. Просуньте монету между стаканами так, чтобы она наполовину высовывалась. Проделайте тоже с остальными монетами.
Что наблюдаешь? У вас получиться «цветок» с лепестками из монет. Самое удивительное, что через образовавшиеся щели вода не вытекает!
Объяснение: водяная пленка (пленка поверхностного натяжения) оказывается настолько прочная, что препятствует вытеканию воды через щели между стаканами.
2.5. Плотность воды. Закон Архимеда. Опыты. Эксперименты.
Опыт. Как научить пластилин плавать.
Бросьте в воду кусок пластилина. Он утонет. Почему? Обычно дают ответ: "Пластилин тяжелее воды". Возьмите маленький кусочек пластилина и бросьте в воду. Он снова тонет. Как же так, сейчас мы взяли маленький легкий кусочек, и он утонул. Неточность ответа заключается в том, что мы должны сравнивать одинаковые по объему куски пластилина и воды, т.е. сравнивать их плотности. Если плотность вещества больше плотности воды, это вещество тонет в воде, если меньше, то плавает.
Вам понадобятся: миска с водой, блюдце, пластилин
Ход опыта: возьмите кусок пластилина и положите его на поверхность воды - пластилин тонет. Возьмите блюдце и положите его на поверхность воды - оно плавает. Опустите блюдце вертикально в воду - оно тонет. Проведите эксперимент: измените форму у куска пластилина, чтобы он стал плавать на воде. слепите лодочку и опустите на воду, слепите из пластилина орешек с воздухом внутри.
Что наблюдаем? Пластилин плавает.
Объяснение: для решения поставленной задачи вам поможет закон Архимеда: чем больший объем воды вытесняет тело (пластилин), тем с большей силой это тело вытесняется.
Сможет ли кусок пластилина держаться на воде да еще с грузом? Что для этого надо сделать?
2.6. Изменяем плотность воды. Добавляем в воду соль.
Как научить картошку плавать. Картошка в воде тонет. Будем учить картошку плавать.
Вам понадобится картофелина, два стакана (или две стеклянные банки), поваренная соль, ложка.
Ход опыта: разрежьте картофелину пополам. Налейте в стаканы воду. Опустите в каждую банку с водой половинку картофелины. Добавьте в первую банку столовую ложку соли, тщательно размешайте. Если картошка не всплыла добавьте еще соли.
Наблюдение: картошка в пресной воде тонет, а в крепко соленой воде плавает.
Объяснение. Плотность картофеля больше плотности пресной воды и меньше плотности соленой воды.
2.7. Изменяем плотность воды. Добавляем в воду сахар.
Все что потребуется, это сахар, 5 стеклянных стаканов, пищевая краска разных цветов, шприц или простая ложка.
Проведем эксперимент…Добавьте в первый стакан 1 ст. ложку сахара, во второй стакан 2 ложки сахара, в третий — 3, в четвертый — 4. Поставьте их по порядку, и запомните сколько сахара в каком стакане. Теперь добавьте в каждый стакан по 3 ст. ложки воды. Перемешайте. Добавьте несколько капель красной краски в первый стакан, несколько капель желтой — во второй, зеленую в третий, а синюю краску — в четвертый. Снова перемешайте. В первых 2-х стаканах сахар растворится полностью, а в других 2-х - не полностью.
Теперь возьмите шприц или просто ложку столовую, чтобы аккуратно вливать окрашенную воду в стакан. Добавляем из шприца окрашенную воду в чистый стакан. Первый нижний слой будет синий, потом зеленый, желтый и красный. Если вливать новую порцию окрашенной воды поверх предыдущей очень аккуратно, то вода не смешается, а разделится на слои из-за разного содержания сахара в воде, то есть из-за разной плотности воды.
Объяснение: концентрация сахара в каждой раскрашенной жидкости была разной. Чем больше сахара, тем выше плотность воды и тем ниже этот слой будет в стакане. Жидкость красного цвета с наименьшим содержанием сахара, а соответственно, с наименьшей плотностью окажется на самом верху.
2.8. Изменяем плотность воды. Добавляем в воду мыло.
Если добавить в воду немного моющего средства, свойства воды неузнаваемо меняются!
Мы уже знаем, что капля мыла разрушает плёнку воды.
Универсальный рецепт мыльного раствора Самый простой способ приготовления мыльного раствора - развести в холодной водопроводной воде моющее средство "Fairy" в пропорции 1 к 10 (1 часть средства к 10 частям воды). Температура раствора имеет значение - из холодного раствора пузыри получаются более стойкими. Пузыри чувствительны к погоде - не любят жару и сухость. Чтобы мыльные пузыри были большими и долго не лопались в любую погоду, в мыльный раствор добавляют глицерин, сахар или желатин. Они увеличивают вязкость раствора и уменьшают испарение с поверхности. Количество добавок подбирается экспериментально. Раствор считается качественным, если размер пузыря не меньше 10 см в диаметре, а время жизни более 30 секунд.
Рецепт для получения гигантских пузырей
«Fairy» 0,5 л, желатин 10 г (пачка), сахарный песок, 5-6 столовых ложек.
Количество составляющих дано для приготовления 5-8 л раствора
Порядок действия: распустите желатин в воде (10 г желатина на стакан воды). После того, как желатин набух (распустился), добавьте в желатин 5-6 столовых ложек сахара. Перелейте раствор в кастрюльку и поставьте на тихий огонь. Непрерывно помешивайте до полного растворения и получения однородной массы. Раствор до кипения не доводите! Остудите раствор желатина до комнатной температуры. Вылейте в большую кастрюлю 0,5 л «Fairy» и 0,5 л воды из-под крана. В мыльный раствор добавьте смесь желатина с сахаром. Кастрюлю с концентрированным раствором поставьте на 12 (и более) часов в холодильник. Перед пусканием пузырей разведите концентрат в пропорции 1: 8.
Примечание. Пузыри лучше выдувать из пластиковой бутылки с обрезанным дном. А можно из проволочного кольца. Тогда и дуть не надо. Достаточно получить на кольце пленку, а дальше взмахнуть рукой и пузырь сам надуется.
Опыт. Способы выдувания пузырей.
Вам понадобится мыльный раствор, пластиковая бутылка, крышка с патрубком от моющего средства, трубочка для сока, газета или лист писчей бумаги, проволока (проволочное кольцо с ручкой), кусок веревки.
Ход опыта: опустите трубочку для сока в мыльный раствор. Начинайте плавно дуть в трубочку. Образуется небольшой мыльный пузырь. Скатайте из газеты или листа писчей бумаги трубу. Окуните трубу в мыльный раствор. Если на конце трубы образовалась пленка, то можно выдувать пузырь. Отрежьте дно пластиковой бутылки. Окуните бутылку с обрезанным дном в раствор - дно затянется мыльной пленкой. Начинайте выдувать пузырь. Чем больше дно у бутылки, тем больший пузырь можно выдуть. Сожмите пальцы в неплотный кулак (внутри кулака должна оставаться щель). Окуните кулак в мыльный раствор. Теперь можно из кулака выдувать пузыри. Пузыри можно надувать воздухом. Окуните проволочное кольцо в мыльный раствор - на нем образуется пленка. Ведите кольцо словно сачок для бабочек - вытягивается мыльный цилиндр, который самопроизвольно превращается в пузырь. Размер пузыря зависит от размера кольца. Свяжите концы веревки. Сложенную пополам веревку окуните в мыльный раствор. Дуйте в щель между веревкой - выдувается поток пузырей. Возьмите большую пластиковую бутылку и закройте ее крышкой от моющего средства. Крышка замечательна тем, что в ее патрубке есть внутренняя перегородка, делящая патрубок на три части. Окунув крышку в мыльный раствор, выдавливайте воздух из бутылки - появится гирлянда из пузырей!
Опыт. Пузырь в пузыре.
Внутри мыльного пузыря легко выдуть несколько пузырей меньшего объема. Необходимо выдуть большой пузырь. Затем, смочив трубочку из-под коктейля в мыльном растворе и проткнув большой пузырь, выдуть меньший пузырь. Через некоторое время пузырь оторвется от трубочки и ляжет на дно большого пузыря. Таких пузырей можно выдуть несколько. Сначала выдувают большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик её, который придётся взять в рот, остался сухим. Просовывают её осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя её, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом, в нём – третий четвёртый.
Опыт. Предметы в пузырях.
В книгах занимательной физики можно встретить рисунки и фотографии небольших скульптур внутри мыльного пузыря. Несложно повторить этот опыт. Налейте на дно тарелки немного мыльного раствора. Поставьте в центр тарелки небольшую игрушку. Предварительно игрушку смочите в мыльном растворе. Начинайте на тарелке выдувать пузырь. Увеличиваясь в размерах, он займет всю тарелку. Игрушка окажется внутри пузыря! Если поверхность предмета смочена в мыльном растворе, то предмет не разрушает мыльную пленку и легко в нее проникает.
Опыт. Вода сквозь пузырь.
На проволочной рамке получаем плёнку и льем через нее воду. Удивительно! Вода проходит сквозь пленку, и она не рвется!
Опыт. Пузыри на морозе.
Для таких опытов достаточно иметь разведенный в снеговой воде шампунь или мыло, в который добавлено небольшое количество чистого глицерина, и пластмассовую трубку от шариковой ручки. Пузыри легче выдувать в закрытом холодном помещении, так как на улице почти всегда дуют ветры. Пленка оказывается не хрупкой, какой, казалось бы, должна быть тонкая корочка льда. Если дать возможность мыльному закристаллизовавшемуся пузырю упасть на пол, он не разобьется. На нем появятся вмятины, отдельные обломки закрутятся в трубочки. Пленка обнаруживает пластичность из–за малости ее толщины.
На слабом морозе выдуйте пузырь. Дождитесь, пока он лопнет. Повторите опыт с тем, чтобы убедиться, что пузыри не замерзают, сколько бы их ни выдерживали на морозе. Теперь приготовьте снежинку. Выдуйте пузырь и тут же сбросьте на него сверху снежинку. Она мгновенно соскользнет вниз на дно пузыря. На том месте, где остановилась снежинка, начнется кристаллизация пленки. Наконец, весь пузырь замерзнет. Если положить пузырь на снег – он также через некоторое время замерзнет. Пузыри на слабом морозе охлаждаются медленно и при этом переохлаждаются. Снежинка является центром кристаллизации. На снегу происходит то же самое явление. Если надуть пузырь при температуре −15 °C, то он замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу и, в конце концов, пузырь разрушится под действием собственного веса. При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. Если при такой температуре надуть пузырь тёплым воздухом, то он замёрзнет почти в идеальной сферической форме, но по мере того, как воздух будет охлаждаться и уменьшаться в объёме, пузырь может частично разрушиться, и его форма будет искажена. Пузыри, надутые при такой температуре, всегда будут небольшими, так как они будут быстро замерзать, и если продолжать их надувать, то они лопнут.
Опыт. Мойдодыр.
Мыла не любят не только дети, но спички... Вам понадобятся: спички, тарелка, обмылок, моющее средство (жидкое мыло, шампунь), пипетка.
Ход опыта: налейте в тарелку немного воды. Положите на поверхность воды спичку. Коснитесь обмылком поверхности воды вблизи спички, но до спички не дотрагивайтесь.
Наблюдение. Спичка с огромной скоростью поплывет в противоположную мылу сторону.
Положите на поверхность несколько спичек. Дотроньтесь мылом до воды между спичками.
Наблюдение... (как ведут себя спички)
Смените в тарелке воду. Повторите опыт с мыльным раствором. Достаточно капнуть только одну каплю мыльного раствора между спичек.
Наблюдение … (как ведут себя спички)
Примечание В опыте с мылом и мыльным раствором чаще меняйте воду.
Объяснение. Поведение спички объясняется разрушением пленки воды мыльным раствором. Мыло ослабило притяжение молекул воды (уменьшило поверхностное натяжение), а с другой стороны спички сила притяжения молекул осталась прежней. Она и увлекла ее за собой.
2.9. Горячая и холодная вода. Опыты. Эксперименты.
А вы знаете, чем отличается горячая вода от холодной? Своей плотностью.
Опыты "Сравниваем горячую и холодную воду" Отличается ли горячая вода от холодной кроме температуры? Проведем эксперименты.
Опыт "Вода в воде"
Вам потребуется: два ненадутых воздушных шарика (желательно разного цвета), большая емкость (кастрюля)
Ход эксперимента: наденьте шарик на водопроводный кран, откройте кран, наполните шарик 1 холодной водой. Завяжите шарик. Следите, чтобы в нем не было воздуха. Это очень важно. Наполните шарик 2 горячей водой из-под крана. Налейте в емкость холодную воду и опустите в нее шарики с горячей и холодной водой. Наблюдение... (плавают или тонут шарики в холодной воде) Налейте в емкость горячую воду и опустите в нее шарики с горячей и холодной водой. Наблюдение... (плавают или тонут шарики в горячей воде)
По погружению шариков можно сделать вывод: холодная вода тяжелее горячей в том же объеме, т.е. плотность холодной воды больше плотности горячей.
Опыт. Подводные течения.
Океанические теплые течения протекают по поверхности, а холодные - по дну. Проверим экспериментом.
Вам потребуются: пластиковый стаканчик, стеклянная банка, большая емкость с водой (кастрюля), краситель (акварель, гуашь, тушь), шило (толстая иголка)
Ход опыта: сделайте шилом отверстие в пластиковом стаканчике. Разведите в банке с горячей водой краситель до яркого цвета. Разведите в банке с холодной водой краситель до яркого цвета. Наполните емкость холодной водой. Опустите в емкость с холодной водой стаканчик с горячей подкрашенной водой и холодной подкрашенной водой.
Наблюдение. Горячая подкрашенная вода вытекает из стаканчика и держится у поверхности, на дно не опускается. Холодная вода вытекает из стаканчика и опускается на дно.