Задачи - опыты по физике (стр. 3 )

В качестве предохранителя для аккумуляторов удобно воспользоваться не специальным предохранителем, а просто двумя клеммами, в которые зажимается тонкая медная проволока (D ≈ 0,1 мм).

При работе с гальваническими элементами предохранитель излишен и надо удовлетвориться включением в их цепь предохранительного сопротивления для того, чтобы избежать напрасной перегрузки элементов.

Успешное опытное решение некоторых задач зависит от достаточной чувствительности электроскопа, который следовало бы заменить в этих случаях электрометром. Так как такая замена в подавляющем большинстве случаев невозможна, то для некоторых опытов можно рекомендовать следующий прием, значительно повышающий чувствительность электроскопа, точнее – дающий возможность с помощью обычного электроскопа наблюдать очень малые изменения электрического поля. Для этого употребляют не нейтральный, а уже заряженный электроскоп. Электроскопу сообщается такой. заряд, чтобы его листочки отклонились от вертикали примерно на 10–15° каждый. Если, например, электроскоп зарядить положительным электричеством, то при увеличении напряженности электрического поля угол между его листочками увеличивается. При этом можно отчетливо наблюдать такую напряженность внешнего поля, которая совершенно недостаточна для заветного подъема листочков нейтрального электроскопа.

Если с помощью такого положительно заряженного электроскопа требуется определить знак заряда подносимого к нему тела, то он даст однозначный ответ только при увеличении угла между листочками – тело заряжено положительно. Уменьшение угла между листочками указывает, что тело либо заряжено отрицательно, либо нейтрально. Для окончательного решения вопроса электроскоп необходимо зарядить отрицательным электричеством и вновь приблизить к нему исследуемое тело. Если при этом угол между листочками по-прежнему уменьшается, значит тело нейтрально, если увеличивается — тело заряжено отрицательно. Если известно, что тело несет отрицательный заряд и требуется только подтвердить это экспериментально, то наибольшая чувствительность электроскопа получится в том случае, если он заряжен положительно и его листочки с вертикалью образуют угол в 700–80°.

Последнее общее замечание относится к тем двум-трем задачам, в которых применяется раствор серной кислоты. Несмотря на то, что пользуются слабым раствором (3—5%), учащимся следует напомнить об осторожном обращении с раствором, вполне безопасным для их рук, но не для одежды. Возможно, что в „Условие" задачи следует включить соответствующее примечание, вроде следующего:

Примечание. Будьте осторожны! Не капните раствором серной кислоты на одежду. Даже мельчайшие брызги ее могут прожечь сукно, бумажные ткани и пр. Не вытирайте рук носовым платком, а тотчас же после окончания опыта вымойте руки.

Переходим к решениям и замечаниям, относящимся к каждой задаче. Порядковая нумерация замечаний соответствует номерам задач. Относительно каждой задачи дается указание, для какого класса она предназначена. Однако это надо понимать только как указание на наибольшую пригодность задачи для данного класса. Отсюда не следует делать вывод, что задачу нельзя использовать и для других классов.

ЗАДАЧИ-ОПЫТЫ И ЗАДАЧИ-ВОПРОСЫ.

Настоящий раздел книги содержит описания „Экспериментальных установок" (Дальше для краткости будем говорить просто „установка“.) и „Условия задач“. Кроме того, большинство задач имеют „Дополнения“. Учащимся не дают описаний установки – они получают лишь условие задачи, вывешенное около установки или продиктованное учителем. В зависимости от соображений преподавателя учащимся могут быть даны вместе с условием задачи и некоторые или все вопросы, помещенные в дополнениях.

При налаживании задач-опытов преподавателю рекомендуется ознакомиться не только с их решением, но и с примечаниями, которые даются там же.

Для некоторых задач необходимы спички (зажигание свечи, спиртовой лампочки и пр.). О них не упоминается в описании установки. Предполагается, что преподаватель сам решит, включать ли их в установку или выждать, пока учащиеся попросят их у преподавателя.

СВОЙСТВА ТЕЛ.

1. Измерение площади.

Установка. Весы той или иной конструкции (аптекарские, достаточно чувствительные пружинные или другие). Разновес, имеющий миллиграммовые разновески. Измерительная линейка с миллиметровыми делениями или полоска миллиметровой бумаги. Два куска, отрезанные от одного листа папки, картона, толстой бумаги и т. п.: один небольшой, прямоугольный, другой возможно более неправильной формы, большого размера.

Условие задачи. Как можно определить с помощью выставленных весов и полоски миллиметровой бумаги площадь большого куска папки неправильной формы?

Дополнения. 1. Как тем же приемом измерить площадь Московской области, пользуясь географической картой? Сравните полученные результаты с географическими данными. Когда получится более точный результат: при использовании географической карты большего или меньшего масштаба (размера)?

2. Измерьте площадь круга, вырезанного аккуратно из папки, при помощи того приема, который вы применяли для решения задачи 1. Сличите эти результаты измерения с теми, которые вы получите, измерив радиус круга и определив его площадь по формуле: S = r2.

Решение и пояснения

1. (6-й кл.) Полоской миллиметровой бумаги или линейкой измеряются стороны прямоугольного куска картона и вычисляется его площадь S1. С помощью весов измеряется вес прямоугольного куска Р1 и куска неправильной формы Р2.

Очевидно, площадь второго куска картона S2 пропорциональна его весу, т. е.

= .

Дополнения. 1. На карту накладывается калька, папиросная или иная полупрозрачная бумага и карандашом обводится контур Московской области. Затем калька наклеивается или накалывается на картон, из которого по линии карандаша и вырезается соответствующая фигура. Из того же картона вырезается прямоугольный или круглый кусок.

Более точный результат получится при карте большого масштаба.

2. Часто результаты весьма близкие.

Если задача решается во время урока, то дополнения предлагаются после решения задачи. Учащиеся должны самостоятельно решить дополнительные вопросы во внеурочное время.

Вместо площади Московской области можно определять площадь какой-нибудь республики, входящей в состав СССР, или площадь моря и т. п.

Для кружковых занятий целесообразно давать в установке вместо прямоугольного куска картона вырезанный из него круг.

2. Измерение толщины тонких пластин.

Установка. Та же, что в задаче 1. Вместо двух кусков папки дается прямоугольный кусок алюминиевой фольги приблизительно 30Ч20 см и та или иная книга (учебник, задачник и т. п.), в которой имеется таблица удельных весов с указанием удельного веса алюминия.

Условие задачи. Определите с помощью выставленных приборов толщину алюминиевой фольги.

Дополнения. 1. Как можно определить толщину алюминиевой фольги, имеющей произвольно неправильную форму?

2. Сравните ваши результаты с теми, которые получаются при непосредственном измерении толщины фольги с помощью калибромера.

Решение и пояснения

2. (6-й кл.) Измеряется площадь куска алюминиевой фольги S, аналогично измерению картона в задаче 1. Затем измеряется ее вес Р. Найдя в справочнике удельный вес алюминия d и воспользовавшись формулой d = , где V = S h – объем куска фольги и h – его толщина, получим:

h =

Дополнения. 1. Используя методы первой и второй задачи.

2. При точном взвешивании и измерении сторон прямоугольной фольги результат будет не хуже того, который можно получить, пользуясь школьными калибромерами.

Более точные результаты получаются с фольгой или очень тонкими пластинками из материала, имеющего большую плотность (свинцовая фольга, медные, латунные пластинки, обычная жесть тонкая и т. п.).

3. Удельный вес.

Установка. Стеклянная банка, в которую до половины ее высоты налита вода. На дне лежит картофелина.

Условие задачи. Как следует изменить состав воды для того, чтобы, не касаясь картофелины, заставить ее подняться к поверхности воды?

Если для решения задачи вам понадобится что-нибудь, не входящее в ее установку, попросите необходимое для вас у учителя.

Дополнения. 1. Когда вы решите задачу и заставите картофелину всплыть, то придумайте способ, с помощью которого можно, не касаясь картофелины и не выливая воды из банки, заставить ее снова опуститься на дно.

2. Что произойдет с картофелиной, плавающей у поверхности воды, если нагревать воду?

Решение и пояснения

3. (6-й кл.) У учителя следует попросить соль (NaCl) и ложку. Растворяя соль в воде, увеличиваем плотность воды, вследствие чего при достаточно большой концентрации картофелина всплывает.

Дополнения. 1. Налить в банку чистой воды.

2. Если быстро нагреть (конечно, не в банке), картофелина может опуститься на дно.

Дополнения можно дать вместе с задачей.

4. Средний удельный вес.

Установка. Стеклянная банка, имеющая сужение у верхнего края диаметром 5–6 см (рис. 1). В банку налита вода, на поверхности которой плавает целая скорлупа яйца, острым концом вниз. В нем имеется отверстие, сквозь которое предварительно удалено содержимое яйца (см. приготовление яйца в разделе решений), и затем в него налита вода в количестве, близком к тому, от которого скорлупа пошла бы ко дну.

Условие задачи. На поверхности воды плавает скорлупа яйца, имеющая в нижнем конце отверстие, через которое в скорлупу проникло некоторое количество воды.