Игрушки действие которых основано на законах оптики

Обновлено: 17.05.2024

Урок разработан с целью объяснения и применения природных оптических явлений.Для организации работы на уроке учащимся предлагается выбрать интересующую их тему кейса, создать группу, выбрать руководителя (модератора) группы. Для каждой группы предлагается домашнее задание.
На одном из последних уроков посвященных теме: «Оптика», хотелось бы расширить наши представления и поговорить об оптике в нашей жизни.
О чем пойдет речь? Для того чтобы это понять и сформулировать цель урока вдумайтесь в слова Михаила Пришвина
Наберут люди знаний, а силенок своих не хватает, чтобы включить их в круг своей личности, так они и торчат, как упаковочная солома из тары, а самой вещи-то и нет». М.Пришвин

Оценить 2181 0

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №3»

Разработка урока по физике с использованием кейс-технологий

Учитель физики первой категории

Тушминцева Людмила Федоровна

МОУ «Лицей» г.Калачинска

Тема урока: «Повторение, обобщение и углубление знаний по теме «Оптика».

Имя урока: « Оптика в нашей жизни»

Проблемы урока: необходимость объяснения и применения природных оптических явлений;

Цели урока:

1. Углубление и закрепление знаний, применение теоретических знаний для объяснения явлений природы, использование их в жизни.

2. Содействовать развитию аналитических умений: классифицировать, анализировать, сопоставлять информацию; практических умений: использование на практике академической теории, методов и принципов; творческих умений.

3. Умение вести дискуссию, убеждать окружающих, использовать наглядный материал и другие медиасредства, кооперироваться в группы, защищать собственную точку зрения, убеждать оппонентов, составлять краткий убедительный отчет, слушать, поддерживать чужое мнение в дискуссии или аргументировать свое.

Для организации работы на уроке учащимся предлагается выбрать интересующую их тему кейса, создать группу, выбрать руководителя (модератора) группы. Для каждой группы предлагается домашнее задание.

Темы кейсов и домашнее задание:

Физики и лирики.Назвать несколько литературных произведений, в которых речь идет об использовании оптических явлений, приборов, законов оптики и её применении.

«Чудный дар природы вечной…». Какие природные явления объясняются знанием законов оптики?

Оптика на службе у человека. Рассказать о практическом использовании оптики в жизни человека.

На грани оптики.Какое необычное использование оптики вы можете привести.

Организационный момент.

На одном из последних уроков посвященных теме: «Оптика», хотелось бы расширить наши представления и поговорить об оптике в нашей жизни.

О чем пойдет речь? Для того чтобы это понять и сформулировать цель урока вдумайтесь в слова Михаила Пришвина

Наберут люди знаний, а силенок своих не хватает, чтобы включить их в круг своей личности, так они и торчат, как упаковочная солома из тары, а самой вещи-то и нет». М.Пришвин

Определяются и ставятся цели урока .

Д ля работы на уроке вам были предложено несколько тем.

Чем объясняется ваш выбор темы?

Для оценки и анализа работы групп могут быть созданы еще три группы:

«Эксперты» - оценивают, дополняют ответы групп или в случае необходимости дают правильный ответ.

«Аналитики» - анализируют работу групп.

«Синквейн» - выражают общее впечатление об уроке в форме синквейна.

Синквейн – стихотворение, предложение из 5-ти строк.

Жизненные впечатления рождают переживания, поэтому любое лирическое произведение – рефлексия. Среди стихотворных форм, основанных на рефлексии и построенных «по строгим правилам», мы знаем не так уж много: японские танку, хокку.

Предлагаем сочинить синквейн. Это слово происходит от французского «пять», т.е. стихотворение из пяти строк.

Первая строка – тема стихотворения, выраженная одним словом – именем существительным.

Вторая – описание темы в двух словах, как правило, имя прилагательное.

Третья – описание действия в рамках этой темы тремя словами. Глаголы.

Четвёртая – фраза из четырёх слов, выражающая отношение автора к данной теме.

Пятая – одно слово – синоним первому, на обобщённом уровне повторяющее суть темы.

2.Проверка домашнего задания групп.

Каждая группа представляет свое домашнее задание. Группа «Экспертов» оценивает его выполнение.

Слайды из презентаций:

3. Задания предлагаемые для выполнения.

Физики и лирики.

1.Существует легенда, что при защите Сиракуз от нападения римлян Архимед поджигал римские корабли солнечными лучами, наводя их на корабли при помощи зеркала. Впоследствии в Сиракузах был поставлен памятник, изображающий Архимеда с зеркалом, направленным в сторону моря. Зеркало это сделано в виде сегмента с радиусом кривизны меньше 1м и с радиусом отверстия 30см. Могло ли такое зеркало служить Архимеду для поджигания кораблей?

Ответ: Таким зеркалом можно было что-нибудь поджечь лишь на расстоянии около 50см., так как главный фокус равен половине радиуса.

2.«Комната, в которую вступил Иван Иванович, была совершенно темна, потому что в ставни были закрыты, и солнечный луч проходя в дыру, сделанную в ставне, принял радужный цвет и, ударяясь в противоположную стену, рисовал на ней пестрый ландшафт из очеретяных (тростниковых крыш), деревьев и развешенного во дворе платья, все только в обращенном виде». О каком явлении идет речь?

Ответ: Отверстие играет роль линзы, поэтому на противоположной стене возникает изображение.

3.О каком законе физики идет речь в стихотворении А.Блока?

Шар раскаленный золотой

пошлет в пространство луч огромный,

и длинный конус тени темной

В пространство бросит шар другой.

А.Блок Ответ: о прямолинейном распространении света.

«Чудный дар природы вечной…»

1.Луч прожектора хорошо виден в тумане, а хуже в ясную погоду. Почему?

Ответ: Вследствие рассеяния света мелкими капельками воды.

2. «С каждой минутой полный диск Луны все более и более входил в тень Земли, и тьма неумолимо и величественно наплывала на лунные кратеры. Казалось, что огромный медный шар приближался к земле и стал еще больше. Луна приобрела медный оттенок, а затем та часть ее поверхности, которая не была еще охвачена мраком, стала пепельно-серой…Кольцо тени все больше и больше закрывало луну – оно теперь уже заволакивало более половины ее кроваво-красного диска. …Багровая мгла сгущалась все и больше и больше…Какое явление вы узнаете в этом отрывке? Почему Луна приобрела медный оттенок?

Ответ: Лунное затмение, покраснение Луны во время затмения связано с тем, что лучи солнечного света достигают ее поверхности, пройдя сквозь атмосферу Земли. Они окрашиваются в красноватый цвет, потому что голубые оттенки рассеиваются в воздухе.

3. Почему тень ног на земле резко очерчена, а тень головы более расплывчата? При каких условиях тень всюду будет одинаково отчетлива?

Ответ: Солнце не является точечным источником. На земле как на экране появляется тень, так как ноги ближе к экрану тень четче. Если предмет находится дальше от экрана , то его изображение менее резкое

Оптика на службе у человека.

1.Если человек видит радужные кольца в чистом воздухе вокруг источника света, то доктора считают это признаком помутнения прозрачных сред глаза. Почему?

Ответ: Свет, проходя через мутную среду дает дифракционную картину.

2.Во время хирургических операций тень от рук хирурга закрывает операционное поле. Как устранить такое неудобство?

Ответ: Надо установить несколько лам.

3. Кому яркие звезды кажутся крупнее: человеку с нормальным зрением или близорукому? Почему?

Ответ: Близорукому, так как четкое изображение звезды будет не на сетчатке глаза, а несколько впереди. На сетчатку же попадет расходящийся пучок лучей.

На грани оптики.

1.Мальчик определял время по длине тени: «Когда тень от крыши соседнего дома, падавшая на стену, покрытую в верхней своей части двумя рядами листового железа, проходит верхний ряд, - самое время идти в школу». Потом неделю шли дожди, еще неделю было пасмурно, и когда мальчик пошел в школу, ориентируясь на тень от своего дома, то он опоздал. Почему мальчик опоздал?

Ответ: Высота солнца над горизонтом в одно и то же время суток, но в разные дни неодинакова вследствие движения Земли вокруг Солнца.

2. Можно ли в плоском зеркале небольшого размера увидеть полное изображение большого здания?

Ответ: Можно, если расположить глаз близко к зеркалу.

3.Перед плоским вертикальным зеркалом стоит человек и замечает, что он не может увидеть свое отражение полностью. Увидит ли человек больше, если отойдет дальше или подойдет ближе к зеркалу? Ответ: Нет.

4. Оценка работы групп «Экспертами».

5. Подведение итогов. Рефлексия. Выступление «Аналитиков». Синквейн.

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.

Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Курс повышения квалификации

Теория и методика педагогического проектирования

Курс повышения квалификации

Теория и методика преподавания предмета «Астрономия» в условиях реализации ФГОС СОО

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

Физика в игрушках

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы «Физика в игрушках» в том, что детство было у каждого и интерес к строению поющей, либо просто движущейся игрушки не уменьшается с возрастом.
Разбираясь в принципах работы игрушек, можно лучше понять и одну из самых серьезных наук — физику, которая коренным образом изменила быт человека за последние несколько десятков лет.

ГИПОТЕЗА
Если игрушка интересна
своей подвижностью,
музыкальностью детям,
то она интересна взрослым
своей физической составляющей.

Цели работы
Показать игрушки не как забаву, а как науку.
Показать физику не как науку, а как забаву.
Объяснить принцип действия игрушек на основе законов физики.
Исследовать, а знают ли ученики нашей школы (7-10 классы), какой физический принцип лежит в основе действия той или иной игрушки.

ДЕЛЕНИЕ ИГРУШЕК ПО ГРУППАМ
Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления
Заводные игрушки
Инерционные игрушки
Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести
Звуковые игрушки
Электрические и магнитные игрушки
Игрушки, действие которых основано на законах оптики
Гироскопические игрушки

Для изучения мы выбрали
такие игрушки, как:
Кукла – неваляшка
Йо-йо
Калейдоскоп
Инерционная машинка

Закон отражения
Лучи, падающий и отраженный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения луча.
Угол падения равен
углу отражения

принцип работы калейдоскопа
Это оптический прибор, в основе действия которого
лежит принцип отражения света от плоских зеркал,
образующих между собой угол

Калейдоскоп
Узоры в калейдоскопе практически никогда не
повторяются. Если у вас есть калейдоскоп с20
стеклышками, и вы будете поворачивать его
10 раз в минуту, то вам понадобится 500 000
миллионов лет, чтобы просмотреть все узоры.

Йо-йо
Йо-йо возвращающееся в руку
Йо-йо не возвращающееся в руку

Условия равновесия тел

Виды равновесия
1. Безразличное равновесие

2. Устойчивое равновесие

3. Неустойчивое равновесие

Неваляшка
Полое округлое тело, в котором центр тяжести максимально опущен вниз, таким образом, что при наклоне корпуса груз приподнимается и стремится вернуть куклу в вертикальное положение

«Продвинутые варианты» неваляшек

Движение по инерции
Явление сохранения скорости тела при
отсутствии действия на него других тел и
изменение скорости только при действии
других тел называют инерцией тел,
а движение при отсутствии действия
на тело других тел
называют движением по инерции.

Инерционная машинка
В основе устройства машинки находится инерционный двигатель – это безпружинный механизм, использующий инерцию маховика, приведенного в быстрое вращение.
Основные детали инерционного двигателя – это ротор и червячный редуктор.
Ротор
Червячный редуктор

Результаты анкетирования
учащихся

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В теоретической части работы мы узнали, что:
в основе устройства калейдоскопа лежит принцип
отражения света;
в основе устройства «йо-йо» – превращение
энергии;
в основе устройства инерционной машинки –
движение по инерции;
а неваляшка работает на основе принципа
устойчивого равновесия тел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В практической части работы
мы установили, что
большая часть из опрошенных
учеников 7-10 классов знают
принципы работы
детских игрушек.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На примере простых игрушек,
которые есть в любом доме,
где только живут дети, мы показали, что
физика – это не только наука о природе, а
ещё и то, что её законы лежат в основе
всех действующих тел, придуманных
человеком для того, чтобы его жизнь была
более удобной и интересной.

И снова новый узор

Так вот ты какой, йо-йо!

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Дистанционные курсы для педагогов

Видеолекции для
профессионалов

Свидетельства для портфолио
Вечный доступ за 120 рублей
311 видеолекции для каждого

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 922 430 материалов в базе

Материал подходит для УМК

«Физика», Перышкин А.В.

§63 Центр тяжести тела

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

ЗП до 91 000 руб.
Гибкий график
Удаленная работа

Другие материалы

Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: §64 Условия равновесия тел

Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: §26 Сила упругости. Закон Гука

Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: §26 Сила упругости. Закон Гука

Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества

Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: §64 Условия равновесия тел

Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: §22 Плотность вещества

Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: §35 Давление. Единицы давления

Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
Тема: §39 Давление в жидкости и газе

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс повышения квалификации «Основы туризма и гостеприимства»
Курс профессиональной переподготовки «Организация логистической деятельности на транспорте»
Курс профессиональной переподготовки «Организация менеджмента в туризме»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс профессиональной переподготовки «Управление ресурсами информационных технологий»
Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности помощника-референта руководителя со знанием иностранных языков»
Курс повышения квалификации «Мировая экономика и международные экономические отношения»
Курс профессиональной переподготовки «Корпоративная культура как фактор эффективности современной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Управление информационной средой на основе инноваций»
Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности специалиста оценщика-эксперта по оценке имущества»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и управление службой рекламы и PR»
Курс профессиональной переподготовки «Гражданско-правовые дисциплины: Теория и методика преподавания в образовательной организации»

Оставьте свой комментарий

29.12.2017 7496
PPTX 5.1 мбайт
94 скачивания
Рейтинг: 4 из 5
Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Лосева Людмила Анатольевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

40%

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

49 минут

«Поствакцинальные осложнения и неотложная медицинская помощь»

131 минута

«Как закрыть гештальт: практики и упражнения»

67 минут

«Специфика преподавания немецкого языка с учетом ФГОС»

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

В работе рассматривается физические законы и явления и принцип работы некоторых детских игрушек.

Вложение	Размер
rabota_samsonova_milana.docx	55.64 КБ

Предварительный просмотр:

Всероссийская школьная конференция

учебно-исследовательских и проектных работ

«Мир науки и творчества»

ТЕМА: ФИЗИКА В ИГРУШКАХ

учащегося 4 «Е» класса

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №55»

Васильева Елена Николаевна

«Первые шаги в науку» - физика

Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы …………………………………………………

Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести ……………………………………….

С самого рождения нас окружают игрушки, начиная с красочной звонкой погремушки. Позднее нам хочется общаться с другими игрушками. Наверное, каждый из нас задумывался хоть раз, как работает та или иная игрушка. Многие от любопытства даже разбирали их.

Актуальность данной темы состоит в том, что детство было у каждого и интерес к строению поющей, либо просто движущейся игрушки не уменьшается с возрастом. Когда ты сам еще маленький, ты не задумываешься над тем, почему все это работает: почему юла вращается, самолет летит, почему двигается робот… Я не раз замечал, наблюдая за игрой младшего брата, как он пытается разобрать игрушку, узнать, что внутри. Дети взрослеют, и меняются их взгляды на вещи. Их уже интересуют механизмы, находящиеся в игрушках.

Цель работы: рассмотреть применение физических явлений и законов в практической деятельности человека на примере создания детских игрушек.

Объект исследования - детские игрушки, которые помогают маленькому человеку познавать окружающий мир.

1. Классифицировать игрушки по принципу действия.

2. Объяснить принцип действия игрушек на основе законов физики.

3. Провести опыты, сделать выводы.

4. Провести исследование среди моих одноклассников.

5. Познакомить с принципом работы некоторых игрушек учащихся 4-х классов нашей школы.

Гипотеза: предположим, что в основе действия любой игрушки лежат физические законы.

Методы исследования: изучение источников информации (книги, статьи, сайты), наблюдение, эксперимент, сравнение, анализ.

Основная часть

Классификация игрушек

Игрушки во все исторические эпохи были связаны с игрой – ведущей деятельностью, в которой формируется типичный облик ребенка: ум, физические и нравственные качества. Игрушки помогали ребенку развиваться и учиться.

Почти все знакомые нам игрушки можно объединить в определённые группы на основе принципа их работы.

Погремушки, дудочки, бубен, барабан, пищащие игрушки, говорящие куклы

основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления

Надувные «спасательные» круги, кораблики, лодочки, резиновые (полые) игрушки - уточки, лягушки и т.д., водяные пистолеты

основано на различном положении центра тяжести

Кукла-неваляшка, кукла, с закрывающимися глазами, клоун на проволоке

Машины, зверюшки, железная дорога, заводная лодочка с гребцом

Электрическая железная дорога,

электрические автомобили, роботы, детский телефон, игра “Рыболов”, магнитные шашки и шахматы

Игрушки, действие которых основано на законах оптики

Калейдоскоп, детские бинокли и подзорные трубы, детские фотоаппараты и камеры.

Я хочу рассказать об устройстве и действии некоторых из них.

1.2 Звуковые игрушки

Как большой сидит Андрюшка

На ковре перед крыльцом

У него в руках игрушка –

Погремушка с бубенцом.

Мальчик смотрит - что за чудо?

Мальчик очень удивлен,

Не поймет он: ну откуда

Раздается этот звон.

Самой первой игрушкой, которую ребенок берет в руки, является погремушка. Она относится к звуковым игрушкам. Что же такое звук? Звук – это колебания, которые распространяются в окружающей среде. Человек, воспринимает звуки, частота которых колеблется от 16 до 20 колебаний в секунду [4]. Внутри погремушки находятся шарики, бусинки, которые ударяясь о ее стенки, вызывают колебания. Эти колебания передаются окружающему воздуху и распространяются в нем. Звуки бывают разные: громкие и тихие, высокие и низкие. Чем чаще колеблется тело, тем выше звук.

Мы растем, и у нас появляются другие игрушки: бубны, различного рода свистульки, барабаны, свирели. Их принцип действия такой же, как и у погремушки.

Затем появляются «говорящие» куклы, но их устройство более сложное. Внутри игрушки находится кожаная коробочка с отверстиями. При наклоне куклы грузик, находящийся в коробочке, падает, заставляя воздух в ней сжиматься и выходить в отверстия. Колебания воздуха сопровождаются звуком.

1.3. Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы

Когда ребенок начинает ползать или ходить, он знакомится с другой простейшей игрушкой – мячом. Каждый малыш знает стихотворение А.Л. Барто:

Наша Таня громко плачет:

Уронила в речку мячик.

- Тише, Танечка не плачь:

Не утонет в речке мяч.

Так почему же мяч не тонет?

Оказывается, на него действует со стороны воды выталкивающая или архимедова сила (она была открыта древнегреческим ученым Архимедом). Если сила тяжести тела больше выталкивающей силы, то тело тонет. Если выталкивающая сила равна силе тяжести, то тело плавает. Если выталкивающая сила больше силы тяжести тела, то тело всплывает [1].

Выталкивающая сила зависит от объема тела.

Опыт 1. Прикрепим груз к пружине, пружина растянется. Опустим пружину с грузом в жидкость, пружина начнет сжиматься. Это происходит потому, что на груз со стороны воды действует выталкивающая или архимедова сила. В результате вес груза в жидкости уменьшается. Если к динамометру подвесить груз меньшего объёма, то длина пружины уменьшится на меньшую величину.

Так же она зависит от плотности жидкости.

Опыт 2. Опустим в сосуд с водой яйцо – оно тонет. Будем подсыпать в воду соль. По мере увеличения солёности воды яйцо всплывает. Таким образом, мы убедились, что выталкивающая сила зависит от объема тела и плотности жидкости.

На этом принципе основаны плавающие игрушки: кораблики, уточки, спасательные круги, жилеты, надувные матрасы.

К трем годам, у ребенка появляется интерес к различным механическим игрушкам. Самая простая из них – юла – древнейшая народная игрушка. Жжж-жи! Вот запустили волчок! Мы любуемся его кружением, удивляемся его устойчивости, и нам, конечно, хочется разгадать его тайну. Почему неподвижный волчок не может стоять на острие своей оси, а приведи его в быстрое движение – и, словно перед тобой совсем другой предмет, он стойко держится, вращаясь вокруг вертикальной оси? Мало того, волчок упорно сопротивляется попыткам вывести его из этого положения. Попытайтесь, толкнув его, вывести волчок из вертикального положения, опрокинуть, но волчок после толчка отскакивает в сторону и продолжает кружиться, описывая своей осью коническую поверхность.

В чем причина такой устойчивости вращения? Она тоже связана с одним из физических законов – законом сохранения момента количества движения. В этом и состоит секрет устойчивости волчка, а само это свойство сохранения устойчивости при вращении называют гироскопическим свойством. (Гироскоп – от греческого «гирос» - круг, кольцо и «скопео» - смотреть.) [4]

1. 5. Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести

У каждого тела есть центр тяжести. Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри него точка - такая, что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение. Стоящий предмет не опрокидывается только тогда, когда отвесная линия, проведенная из центра тяжести, проходит внутри основания предмета [1].

Опыт 3. Этажерка стоит, так как отвесная линия, проведенная из центра тяжести, проходит через основание. Начнем наклонять этажерку, и пока отвесная линия будет проходить через основание, этажерка будет находиться в устойчивом положении. Как только отвесная линия выйдет за основание - этажерка упадет.

Часто для того, чтобы придать телу более устойчивое положение, центр тяжести смещают ближе к основанию.

Теперь рассмотрим, в каких положениях равновесия может находиться шар, центр тяжести которого находится в его центре.

Рассмотрим шар, лежащий на горизонтальной поверхности (рис.1).

Рис. 1. Шар в безразличном равновесии

На него действуют две силы – сила тяжести, направленная вниз и сила реакции опоры, направленная вверх. Эти силы равны по величине, направлены в противоположные стороны, уравновешивают друг друга. В этом случае, шар находится в состоянии безразличного равновесия [4].

Рассмотрим положение шара на вогнутой поверхности. Если шар находится в нижней точке, то на него также действуют две силы, и он находится в состоянии равновесия. Выведем шар из этого положения. На него опять действуют сила тяжести и сила реакции опоры, направленная под углом 90°. В результате возникает третья сила, возвращающая шар в положение равновесия. Такое положение называется устойчивым (рис. 2).

Рис. 2. Шарик в состоянии устойчивого равновесия

Если поместить тело на выпуклую поверхность и отклонить его на некоторый угол, на него также действует сила тяжести и сила реакции опоры,

но в результате сложения этих сил, возникает сила, уводящая тело от положения равновесия. Это равновесие называется неустойчивым (рис.3).

Рис. 3. Шарик, лежащий на выпуклой поверхности

Устройство и принцип работы неваляшки

Неваляшка появилась в России не так давно. Историки считают, что неваляшка пришла к нам из Японии. Эти завезённые в Россию куклы стали прообразом известной игрушки Ванька-встанька. Первые русские неваляшки, появившиеся на ярмарках в начале XIX века, назывались "кувырканами", они изображали купцов или клоунов. Такого Ваньку вытачивали на токарном станке из липы, в нижнюю часть вставляли свинцовый груз и раскрашивали яркими красками [3].

Неваляшка устроена так, что обладает положением устойчивого равновесия. Во-первых, центр тяжести ее смещен ближе к основанию, т.к. полый нижний шар заполняется чем-то тяжелым. Во-вторых, при выведении ее из положения равновесия, возникает сила, которая возвращает ее в устойчивое положение [4].

Я предложил своим одноклассникам ответить на вопросы анкеты (приложение). Было опрошено 27 человек. Результаты показаны на диаграммах.

Любимые детские игрушки

Если ты в детстве разбирал игрушки, то для чего ты это делал?

Из диаграммы видно, что самыми любимыми у моих одноклассников были плавающие игрушки. Большинство из опрошенных учеников разбирали в детстве игрушку, чтобы изучить ее внутреннее строение (11 чел.) или, чтобы понять принцип ее работы (11 чел.). Я не предполагал, что столько людей ещё в детстве интересовались этим. 3 человека злоупотребляли добротой своих родителей и ломали игрушки, чтобы получить новые в подарок. Некоторым ученикам (2 чел.) игрушки просто не нравились, и они не видели другого выхода, как сломать её.

В ходе проведенного исследования гипотеза подтвердилась. Нам удалось показать устройство игрушек, опираясь на физические законы и явления, практические опыты.

В практической части своей работы, проведя анкетирование одноклассников, мне удалось доказать, что дети с самого раннего детства проявляют любопытство и интерес к устройству и работе разных механизмов.

При выполнении этой исследовательской работы я узнал много нового, заинтересовался изучением физики и смог заинтересовать других ребят.

В дальнейшем, мне бы хотелось изучить принцип работы других детских игрушек и физические законы, лежащие в их основе, а так же принцип действия интерактивных игрушек, которые появляются в современном обществе.

Физика в игрушках

1 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Тулуна «Средняя общеобразовательная школа № 1», МБОУ СОШ №1

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Актуальность

Я считаю, что игрушки были сделаны для того, чтобы развивать детей физически и интеллектуально, ведь мы не раз замечали, наблюдая за игрой младших братьев и сестер, как они пытаются разобрать игрушки, чтобы узнать, что внутри их. Все они отличаются друг от друга по многим признакам. И мы не задумываемся о том, что в основе действия некоторых из них лежат законы и явления физики.

В своей работе я хочу не просто рассмотреть физику некоторых игрушек, но и самостоятельно их изготовить из экологически чистых материалов. И думаю, что моя работа будет повышать интерес к изучению физики у учащихся и будет доступна людям разных возрастов, даже не обладающих большими знаниями в области технических наук.

Цель работы:

Изготовить игрушки, действие которых основано на явлениях и законах физики.

1. Изучить литературу, в которой описывается история создания игрушек и их изготовление;

2. Изготовить игрушки и объяснить принцип их работы;

3.Провести опрос среди учеников нашей школы (7-11 классы), какой закон или явление лежат в основе действия той или иной детской игрушки.

Объект исследования: физические явления и законы, используемые в устройстве и работе детских игрушек.

Гипотеза: если игрушка интересна детям, то она их развивает, а также будет интересна взрослым своей физической составляющей.

Методы исследования: наблюдение; эксперимент; сравнение; анализ.

1. Основная часть

1.1 История создания игрушек

Игрушки известны человечеству с глубокой древности, они были обнаружены археологами при раскопках остатков древних цивилизаций. Игрушки, найденные при раскопках Индской цивилизации (3000 -1500 до н. э.) включают маленькие повозки, свистки в виде птиц и игрушечных обезьянок, которые могут сползать по верёвке.

Самые древние игрушки сделаны из доступных природных материалов, камней, палок и глины. Тысячи лет назад египетские дети играли в куклы, у которых были парики и подвижные конечности, они были сделаны из камня, керамики и дерева. В Древней Греции и Древнем Риме дети играли с куклами, сделанными из воска и терракоты, луком и стрелами. В Греции, когда дети, особенно девочки, достигали совершеннолетия, было принято приносить игрушки детства в жертву богам. Накануне свадьбы девушки возраста около четырнадцати лет в качестве обряда посвящения во взрослую жизнь приносили свои игрушки в храм.

Технологический прогресс цивилизации повлиял и на детские игрушки. Сегодня игрушки изготовляются из пластмассы, появились игрушки с батарейками. Если раньше игрушки были самодельными, то сейчас существует целая индустрия игрушек с массовым производством и механизмами реализации.

По принципу работы игрушки делятся на следующие группы:

Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления (кораблики, лодочки, резиновые (полые) игрушки – уточки, водяные пистолеты).

Заводные игрушки (машины, зверюшки, железная дорога).

Инерционные игрушки (автомобили, самолеты).

Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести (кукла-неваляшка, клоун на проволоке).

Звуковые игрушки (погремушки, пищащие игрушки, говорящие куклы).

Электрические и магнитные игрушки (электрическая железная дорога, электрические автомобили, роботы, детский телефон).

Игрушки, действие которых основано на законах оптики (калейдоскоп, детские бинокли и подзорные трубы, детские фотоаппараты и камеры).

2.Практическая часть

2.1. Игрушки, действие которых основано на магнитном взаимодействии

Для изготовления этих игрушек я использовала следующее оборудование :

один шарик от пинг-понга;

На картоне я нарисовала и вырезала фигурки кошки и собаки. Шарики от пинг-понга разрезала пополам.

Заполнила полученные половинки пластилином, вдавила в него магниты. Рис.1

У магнита имеется два полюса: северный и южный. При этом если приблизить магниты друг к другу одноименными полюсами, они будут отталкиваться, а если разноименными – притягиваться. На взаимодействии магнитных полюсов и основано действие этой игрушки.

Сверху на половинках шариков я укрепила фигурки, ориентируя их и учитывая полярность магнитов таким образом, чтобы собака и кошка поворачивались друг к другу. Рис.2

2.2. Игрушки, действие которых основано на состоянии устойчивого равновесия

Равновесие тел. Если тело покоится, значит, оно находится в состоянии равновесия. Тогда геометрическая сумма сил, действующих на тело, равна нулю. Большинство тел покоится на опорах, в том числе и человек. Стоящий предмет (тело на опоре), не опрокидывается, если вертикаль, проведенная через центр тяжести, пересекает площадь опоры тела. Чем ниже располагается центр тяжести тела, тем оно устойчивее на опоре.

Устойчивое равновесие.

Если пытаться вывести тело из состояния устойчивого равновесия, то обязательно возникает сила, возвращающая его в исходное равновесное состояние. Например, шарик на дне чаши находится в единственном состоянии устойчивого равновесия. В этом положении линия, соединяющая точку опоры и центр тяжести тела, вертикальна. Рис.3

Игрушка "Ванька-встанька"

Действие этой игрушки основано на состоянии устойчивого равновесия. У неваляшки внутреннее устройство таково, что создает смещенный вниз центр тяжести. Поэтому такое положение равновесия является устойчивым: центр тяжести корпуса неваляшки и точка ее опоры лежат на вертикали, причем расстояние между центром тяжести и точкой опоры, всегда наименьшее. Рис. 4

Для изготовления ванька-встаньки я использовала оборудование:

На конце яйца я проткнула небольшую дырочку и извлекла содержимое. Внутренность яйца несколько раз промыла водой и в течение нескольких дней хорошо просушила. Через отверстие положила внутрь скорлупы 7 штук свинцовых дробинок и залила воском от свечи. После этого я обклеила игрушку цветной бумагой и раскрасила фломастерами. Рис. 5

Рис. 5. Этапы изготовления игрушки "Ванька-встанька"

Ванька-встаньку невозможно уложить. Какое бы положение ему не придать, он всегда будет стремиться принять состояние устойчивого равновесия.

2.3. Игрушки, действие которых основано на законах отражения

Калейдоскоп - это одна из старейших научных игрушек. Он в толковом словаре Даля назван «узорником». А далее описывается его устройство: «это трубка с двумя зеркальцами клином, где цветные стекляшки отражаются узорочною звездою, переменною, при всяком движении или обороте трубки».

Калейдоскоп – это оптический прибор, в основе действия которого лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол.

Изображение в плоском зеркале мнимое ("за зеркалом"), прямое (неперевернутое), в натуральную величину и расположено симметрично источнику относительно плоскости зеркала.

Для изготовления калейдоскопа я использовала оборудование:

втулка от бумажных полотенец

Сначала я приклеила к картону фольгу с помощью клея. Затем согнула картон равносторонним треугольником и поместила во втулку. Сверху я поместила прозрачный диск, который вырезала из пластиковой бутылки. Насыпала в игрушку (на прозрачный диск) бисер и прикрыла вторым пластиковым диском, затем склеила это скотчем. На другой конец трубы поместила черный картонный диск с отверстием. Затем я выполнила внешний декор поделки, обернув ее цветной бумагой. Рис.6

Рис.6 Этапы выполнения калейдоскопа

3. Анкетирование

Форма анкетирования - анонимная

Участники - 30 учащихся 7-11 классов

Цель – смогут ли учащиеся объяснить принцип действия детских игрушек, с физической точки зрения.

1. Какой физический закон или явление лежит в основе действия той или иной детской игрушки (кораблик, «Ванька-встанька», калейдоскоп, машинка, водные пистолеты)?

2. Кто из вас разбирал в детстве игрушки?

В ходе анонимного анкетирования было установлено, что дети с удовольствием играли в детстве с игрушками. Разбирали и не всегда собирали их. Правильно указали принципы работы игрушек: кораблик (условия плавания тел, Архимедова сила), «Ванька-встанька» (законы статики, у стойчивое равновесие тел), калейдоскоп (закон отражения света), машинка (инерция), водные пистолеты (давление жидкости и воздуха).

В ходе выполнения работы я изучила историю создания игрушек, смогла сама изготовить игрушки и объяснить устройство самих игрушек, опираясь на знания такого предмета, как физика.

Результаты анкетирования учащихся нашей школы меня порадовали. Большая часть опрошенных знают принципы работы детских игрушек и что большинство детей также интересовались устройством и принципами работы игрушек ещё в раннем детстве, разбирая их.

Я считаю, что рассматривая мир простых и сложных игрушек, которые есть в любом доме, где только живут дети, можно посеять семена для будущих научных открытий и даже заложить основы будущей карьеры в науке.

Данную работу можно продолжить. Сделанные игрушки и теоретический материал можно использовать во внеклассной работе для демонстрации занимательных опытов, а так же на уроках физики.

После того как вы поделитесь материалом внизу появится ссылка для скачивания.

Подписи к слайдам:

Проект «Физика в детских игрушках» Подготовила: Черепанова Анастасия Учитель физики : Овчинникова Т.В. Цель работы: рассмотреть применение физических явлений и законов в практической деятельности человека на примере создания детских игрушек. Цель работы: рассмотреть применение физических явлений и законов в практической деятельности человека на примере создания детских игрушек. Объект исследования- физические явления и законы, используемые в устройстве и работе детских игрушек. Предмет исследования- детские игрушки 1. Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления

Группы игрушек

1. Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления 2. Заводные игрушки 2. Заводные игрушки 3. Инерционные игрушки 3. Инерционные игрушки 4. Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести 4. Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести 5. Звуковые игрушки 5. Звуковые игрушки 6. Электрические и магнитные игрушки 6. Электрические и магнитные игрушки 7. Игрушки, действие которых основано на законах оптики 7. Игрушки, действие которых основано на законах оптики 8. Гироскопические игрушки 8. Гироскопические игрушки Практическая часть. Изготовление игрушки «куклы-неваляшки» Практическая часть. Изготовление игрушки «куклы-неваляшки» «Неваляшка» - полое округлое тело, в котором центр тяжести максимально опущен вниз, таким образом, что при наклоне корпуса груз приподнимается и стремится вернуть куклу в вертикальное положение. При всяком наклоне неваляшки её центр тяжести повышается. Это вызывает самостоятельное движение игрушки к исходному положению наиболее устойчивого равновесия, при котором центр тяжести расположен ниже.

Принцип работы

Эта работа доступна людям всех возрастов, ведь для объяснения работы многих детских игрушек достаточно знаний школьного курса физики.

Читайте также: