Опыт № 4. З а к о н с о х р а н е н и я э н е р г и и в м е х а н и ч е с к и х
п р о ц е с с а х .
Прибор "Маятник Максвелла". Вращением маховика нити накручиваются на ось, при этом сам маховик поднимается вверх. Отпустив маятник, ему позволяют падать, при этом за счет запасенной потенциальной энергии маятник приобретает кинетическую энергию. Достигнув нижней точки подвеса, маховик продолжает вращаться и вновь накручивает нити на ось, при этом его кинетическая энергия переходит в потенциальную. Изучая особенности движения маятника и превращение механической энергии, определяют с учениками в какие моменты его максимальная кинетическая энергия равна максимальной потенциальной энергии: Еpmax = Еkmax.
ОПЫТ № 5. В я з к о е т р е н и е в г а з а х и ж и д к о с т я х .
В вертикально установленный шпиндель центробежной машины установлена ось дисковой сирены. Параллельно диску сирены на высоте 2-3 см на нитях подвешивается картонный диск с указателем. При вращении нижнего диска верхний диск за счет внутреннего трения в слоях воздуха между ними также вовлекается во вращение.
На ось центробежной машины устанавливается чашка с водой. На поверхности воды находится пробка с флажком. При вращении воды в сосуде начинает поворачиваться и пробка с флажком. ВНИМАНИЕ! Скорость вращения должна быть небольшой, чтобы не выплеснуть воду.
ОПЫТ № 6. П а д е н и е д а в л е н и я в п о т о к е г а з а .
а) Из стеклянных тройников и отрезков резинового шланга собирается установка. При открывании зажима воздух из камеры идет по трубе. По показаниям манометров можно судить об уменьшении давления в трубе по мере удаления от источника воздуха.
б) В поток воздуха из воздуходувки направляется теннисный шарик (воздушный шарик). Шарик как бы повисает в воздухе. При увеличении скорости потока шарик поднимается выше. Если по шарику стукнуть карандашом, он останется в потоке воздуха. Почему?
ОПЫТ № 7. Э ф ф е к т М а г н у с а .
Положить легкую картонную катушку на середину стола. При резком раскручивании ленты, намотанной на катушку, она взлетает вперед и вверх, делая иногда «мертвую петлю». Исследуйте, влияет ли на эффект направление намотки ленты. Объясните наблюдаемое явление.
ОПЫТ № 8. З а в и с и м о с т ь с и л ы с о п р о т и в л е н и я в о з д у х а
о т ф о р м ы т е л а .
а) Используется прибор – аэродинамические весы, состоящий из демонстрационного рычага, к которому прикрепляются тела разной формы, обдуваемые при помощи воздуходувки. Вес тела уравновешивается грузом, подвешенным к другому рычагу, а сила, действующая на тело, обдуваемое потоком воздуха, фиксируется на специальной шкале. Исследовать зависимость сопротивления от формы нескольких тел (полусферы, диска, конуса). Сделать вывод о зависимости силы сопротивления в воздушном потоке от формы тела.
б) Подъемная сила крыла самолета. Эта сила возникает вследствие несимметричного обтекания тела струями жидкости или газа. К передней кромке модели крыла прикрепляется середина листа тонкой (папиросной) бумаги. При обдувании крыла потоком воздуха часть листа снизу плотно прижимается к поверхности модели крыла, а верхняя половина стремится вверх. Это свидетельствует о наличии повышенного давления под крылом и пониженного - над ним. Модель закрепляется на демонстрационном рычаге, уравновешивается грузом. В потоке воздуха возникает подъемная сила, нарушающая равновесие рычага. Можно показать зависимость подъемной силы от угла атаки, меняя угол установки модели крыла относительно потока воздуха.
ОПЫТ № 9. О б т е к а н и е т е л р а з н о й ф о р м ы с т р у я м и
ж и д к о с т и .
Прибор для демонстрации явления обтекания тел устанавливается на кодоскоп. Чтобы струи воды были хорошо видны, на поверхность воды насыпаются ровным слоем пробковые опилки (или раствор мыла в жесткой воде, раствор медного купороса с добавлением капель КОН). Равномерно вращая крыльчатку, добиваются устойчивой картины тока жидкости. Затем помещают в канал тела разной формы: цилиндр, параллелепипед, полукольцо, профиль крыла самолета. Наблюдают обтекание струями жидкости тел разной формы. Обратить внимание на образование отрывных течений у всех тел, кроме каплевидного.
Контрольные вопросы.
Где и когда изучается эта тема? Сколько часов отведено на ее изучение? Какие демонстрации обязательны по программе?
Дать определение и математическую запись закона сохранения импульса.
В чем состоит принцип реактивного движения? Привести примеры использования реактивного движения живыми организмами и сделать краткий исторический обзор использования реактивного движения человеком.
Сколько видов механической энергии изучают ученики в школьном курсе физики?
Дать формулировки закона сохранения механической энергии.
Каково место законов сохранения в структуре знаний учащихся по физике?
Что происходит с механической энергией тела в незамкнутой системе?
Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 9 .
М Е Х А Н И Ч Е С К И Е К О Л Е Б А Н И Я И В О Л Н Ы .
Программой одиннадцатилетней школы по данной теме предусмотрены следующие демонстрации:
Свободные колебания груза на нити и груза на пружине.
Запись колебательного движения.
Зависимость периода колебаний груза на пружине от жесткости пружины и массы груза.
Зависимость периода колебаний груза на нити от ее длины.
Вынужденные колебания. Резонанс.
Применение маятника в часах.
Распространение поперечных и продольных волн.
Колеблющиеся тела как источник звука.
Зависимость громкости звука от амплитуды колебаний.
Зависимость высоты тона от частоты колебаний.