Практическая работа № 4 Загадочные вещества (История приключений Шерлока Холмса). Жидкости и газы

Интрига занятия: Для раскрытия преступлений Шерлок Холмс часто приходил в свою лабораторию и использовал разные газы и жидкости в опытах.

Цель работы: изучить свойства жидкостей и газов.

Оснащение работы:

Постоянный реквизит

1. Мензурка

2. Весы

3. Измерительный цилиндр

4. Шарики воздушные

5. Шар Паскаля с ведром с водой

6. Сообщающиеся сосуды: трубки

7. Гидравлический пресс: шприцы

8. Сосуды с разной площадью

9. Манометр

10. Шкалы температур Цельсия, Кельвина, Фаренгейта

Расходный реквизит

1. Пластилин

2. Воск

Перечень опытов

1. Измерение плотности – мензурка, весы, грузик

2. Закон Паскаля – шарики, шар Паскаля

3. Сообщающиеся сосуды

4. Гидравлический пресс

5. Давление столба жидкости – разные сосуды по высоте и форме, манометр

6. Закон Архимеда – «корона», «кусок золота», весы, сосуда с водой

7. Пособие «Шкалы температур» - Цельсия, Кельвина, Фаренгейта,

8. Пособие «Температура плавления веществ» - вещества и температура – пластилин, воск – аморфные вещества

9. Давление газа – опыт Паскаля с бочкой, трубой

10. Погружение стакана перевернутого с человечком, широкий сосуд – погружение в море как в «Водном мире»

11. Выталкивающая сила – сосуды с разными жидкостями: масло, вода, соленая вода, молоко, тело, весы или динамометр - погружение тела с динамометром

12. Выталкивающая сила – соревнование «монетки в стакан – у кого не утонет» как в «Форте Баярд»

13. Выталкивающая сила – падение в воздухе разных предметов

Контрольные вопросы:

1. Чем измерить температуру на улице?

2. Как определить действительно ли данный предмет изготовлен из данного вещества?

3. Почему парашютист плавно спускается на парашюте, а железные самолеты не падают?

Дополнительная информация

Закон Архимеда формулируется следующим образом: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа).

Практическая работа № 5 Зрительные искажения (История приключений Шерлока Холмса). Оптика

Интрига занятия: Несколько раз Шерлок Холмсу пришлось расследовать дело, где он встречался с явлениями, наблюдая которые не сразу можно было дать ответ, т.к. это были иллюзии

Цель работы: с помощью презентации изучить понятие иллюзии. Провести наблюдения иллюзорных объектов и явлений.

Оснащение работы:

Постоянный реквизит

1. Презентация

2. Линейки

3. Угольники

Расходный реквизит

1. Спички

Перечень опытов

1. Изучение параллельности и прямости прямых

Рис.8. Изучение параллельности прямых

Рис.9. Изучение параллельности прямых

Рис.10. Изучение прямости прямых

Рис.11. Изучение прямости прямых

2. Изучение оптических иллюзий

Рис.12. Изучение оптических иллюзий

Рис.13. Изучение оптических иллюзий

Рис.14. Изучение оптических иллюзий

Рис.15. Изучение оптических иллюзий

Рис.16. Изучение оптических иллюзий

Рис.17. Изучение оптических иллюзий

3. Изучение иллюзий восприятия размера

Явление иррадиации состоит в том, что светлые предметы на темном фоне кажутся более увеличенными против своих настоящих размеров и как бы захватывают часть темного фона. Когда мы рассматриваем светлую поверхность на темном фоне, вследствие несовершенства хрусталика как бы раздвигаются границы этой поверхности, и эта поверхность кажется нам больше своих истинных геометрических размеров. На рисунке за счет яркости цветов белый квадрат кажется значительно большим относительно черного квадрата на белом фоне.

Любопытно отметить, что зная о данном свойстве черного цвета скрадывать размеры, дуэлянты в XIX веке предпочитали стреляться именно в черных костюмах в надежде на то, что противник промахнется при стрельбе.

Рис.18. Изучение иллюзий восприятия размера

Рис.19. Изучение иллюзий восприятия размера

Рис.20. Изучение иллюзий восприятия размера

Рис.21. Изучение иллюзий восприятия размера

4. Изучение иллюзий кинескопа (Презентация)

Рис.22. Изучение иллюзий кинескопа

5. Иллюзия перспективы (Презентация)

Рис.23. Иллюзия перспективы

6. Исследования невозможных фигур (Презентация)

Рис.24. Иллюзия перспективы

7. Исследование 3D (Презентация)

Рис.25. Исследование 3D

8. Загадка. Банда взломщиков собирается ограбить дом. Сообщники сообщили им, что заходить в помещение можно только при выключенном свете, если свет горит, то заходить в дом нельзя. Весь вечер свет в квартире то потухнет, то погаснет. Когда же взломщикам можно ограбить дом?

9. Исследование оптических иллюзий в природе (Презентация, видеофрагмент)

Рис.26. Исследование оптических иллюзий в природе

Контрольные вопросы:

1. Что такое иррадиация?

2. Какие иллюзии вы знаете

3. Приведите примеры иллюзий, которые вы наблюдали в природе

Дополнительная информация

Оптическая иллюзия (зрительная иллюзия) — ошибка в зрительном восприятии, вызванная неточностью или неадекватностью процессов неосознаваемой коррекции зрительного образа (лунная иллюзия, неверная оценка длины отрезков, величины углов или цвета изображённого объекта, иллюзии движения, «иллюзия отсутствия объекта» — баннерная слепота и др.), а также физическими причинами («сплюснутая Луна», «сломанная ложка» в стакане с водой). Причины оптических иллюзий исследуют как при рассмотрении физиологии зрения, так и в рамках изучения психологии зрительного восприятия.

В художественных изображениях намеренное искажение перспективы вызывает особые эффекты, лучше всего известные по работам Мориса Эшера (см., например, его литографии: «Вверх и вниз» (1947), «Выпуклое и вогнутое» (1955), «Бельведер» (1958) и т.д.

Создание оптических иллюзий часто было темой работ Сальвадора Дали (cм., например, его картины «Невольничий рынок с явлением незримого бюста Вольтера» (1938), «Лебеди, отражающиеся в слонах» (1937) и т. д.).

Некоторые оптические иллюзии изучались в рамках гештальтпсихологии (напр.en:Akiyoshi Kitaoka).

Существует эффект зрительного восприятия, когда наблюдатель сознательно или же непроизвольно даёт не соответствующее действительности объяснение наблюдаемой им картине. Он хорошо известен каждому, кто наблюдал бегущие по небу облака, подчас принимающие форму известных зрительных объектов. Такой же эффект может иметь место при наблюдении картины распределения теней трёхмерных объектов при некоторых их ракурсах по отношению к источникам света.

Именно этим объясняются имеющие форму сенсации в средствах массовой информации сообщения о наблюдении на Марсе человеческой головы и т. п.

Вместе с тем объяснение случайно созданного пятна иногда используется психологами для выяснения свойств интеллекта испытуемого, у которого обман зрения вызывается преднамеренно.

Уже около ста лет известно, что когда на сетчатке глаза возникает изображение, состоящее из светлых и тёмных областей, свет от ярко освещённых участков как бы перетекает на тёмные участки. Это явление называется оптической иррадиацией.

Одна из таких иллюзий описана в 1995 году профессором Массачусетского технологического института Эдвардом Адельсоном («иллюзия тени Адельсона»). Он обратил внимание, что восприятие цвета существенно зависит от фона и одинаковые цвета на разном фоне воспринимаются нами как разные, даже если находятся близко и видны нами одновременно.

Иллюзии восприятия глубины — неадекватное отражение воспринимаемого предмета и его свойств. В настоящее время наиболее изученными являются иллюзорные эффекты, наблюдаемые при зрительном восприятии двухмерных контурных изображений. Мозг бессознательно видит рисунки только одновыпуклые (одновогнутые). Восприятие зависит от направления внешнего (реального или подразумеваемого) освещения.

3D эффект (2D изображения кажутся объёмными):

Иллюзии часто приводят к совершенно неверным количественным оценкам реальных геометрических величин. Оказывается, что можно ошибиться на 25 % и больше, если глазомерные оценки не проверить линейкой.

Глазомерные оценки геометрических реальных величин очень сильно зависят от характера фона изображения. Это относится к длинам (иллюзия Понцо), площадям, радиусам кривизны. Можно показать также, что сказанное справедливо и в отношении углов, форм и так далее.

Перевёртыш — вид оптической иллюзии, в которой от направления взгляда зависит характер воспринимаемого объекта. Одной из таких иллюзий является «уткозаяц»: изображение может трактоваться и как изображение утки, и как изображение зайца.

Стереопары, наложенные на периодическую структуру (Бела Юллеш, Венгрия) позволяют наблюдать стереоизображение так же, как и обычную стереопару. Периодическое изображение облегчает «разведение» глаз (как правило, на бесконечность), что после фокусировки глаз на расстояние несколько десятков сантиметров позволяет увидеть стереоизображение.

Метод позволяет частично совмещать изображения стереопары, снимая ограничения на их размер, однако накладывает некоторые ограничения на содержание рисунков и практически рассчитывается с помощью компьютеров.

Известны также под калькированным с английского названием «автостереограммы».

Комната, придуманная Адельбертом Эймсом-мл. в 1946 году, представляет собой пример трёхмерной оптической иллюзии. Комната спроектирована таким образом, что при взгляде спереди кажется обычной, с перпендикулярными стенами и потолком. На самом деле, форма комнаты представляет собой трапецию, где дальняя стена расположена под очень острым углом к одной стене и, соответственно, под тупым углом к другой. Правый угол, таким образом, значительно ближе к наблюдателю, чем левый.

За счёт иллюзии, усиливаемой соответственно искажёнными шахматными клетками на полу и стенах, человек, стоящий в ближнем углу, выглядит великаном по сравнению со стоящим в дальнем. Когда человек переходит из угла в угол, наблюдателю кажется, что он резко растёт или, наоборот, уменьшается.

Эффект усиливается при наклонах, вращениях, приближении/удалении головы

Неподвижное изображение кажется движущимся

При рассматривании одинаковых движущихся мячей, можно увидеть, что они разного размера.

Одно и то же анимационное изображение может изображать вращающийся объект по часовой, против часовой или попеременно (совершать колебательные движения).