3.4.3. Основы термодинамики

Тема: Тепловые машины.

Есть очень интересная игрушка, которую целесообразно продемонстрировать при изучении этой темы – «Шарик, который сам бегает».

Эта игрушка очень простая. На свинцовые концентрические «рельсы», которые имеют треугольное сечение, кладется медный или бронзовый шарик, диаметр которого в 2 – 3 раза больше размеров рельсов (рис. 3.49). Как только экспериментатор отпускает шарик, поставленный на рельсы, шарик начинает без причины кататься по рельсам, описывая «бесконечно» один круг за другим. Если шарик остановить, а затем отпустить, тогда он покатится снова. Объяснение не сложное. Шарик предварительно нагревают. Теплопроводность свинца сравнительно невелика. Поэтому шарик, касаясь рельсов, нагревает места контакта. Свинец, расширяясь, образует небольшие бугорки на рельсах, по которым шарик скатывается, дальше такие бугорки образуются непрерывно вслед за движением шарика и постоянно толкают его дальше. К тому моменту, когда он вернется к исходному месту, рельсы успевают остыть, и возникновение бугорков на них продолжается. Так шарик будет кататься довольно долго, пока его температура и температура свинцовых колец рельсов практически выравняется.

Этот опыт очень наглядно иллюстрирует принцип Карно [14].

Рис. 3.49

3.5. 11 Класс

3.5.1. Колебания и волны

Рассмотрим качели.

Когда катаются на качелях, то сначала раскачивают их до нужной высоты, а затем только поддерживают движение. Как достигают этого? Что нужно сделать, чтобы висячие неподвижно качели начали раскачиваться? Одинаково ли раскачивают стоя и сидя? Можно ли на хорошо смазанной качели раскачаться так, чтобы перелететь через верх или есть какой-то предел размаха качели? Какую работу осуществляют, когда раскачивают изначально покоящиеся качели до максимальной высоты?

Ответ. Можете раскачивать качели, поднимая свой центр тяжести (выпрямляя ноги, когда раскачиваетесь стоя, или поджимая их, когда раскачиваетесь сидя) всякий раз, когда качели находятся в нижней точке. За счет выполненной работы увеличивается энергия качели и, следовательно, амплитуда качели. Труднее объяснить, как качели вывести из состояния покоя. Отклоняясь назад и на мгновение словно падая, человек приобретет кинетическую энергию и сообщает качели момент импульса, при этом систему «человек – качели» можно рассматривать как двойной маятник. Затем, отклонившись на длину вытянутых рук, человек прекращает падение и качается вместе с качелями, как простой физический маятник, пока не получит возможность снова отклониться назад.

ВЫВОДЫ

По выполненной работе можно сделать следующие выводы:

1. Проанализирована методическая, учебная и научно-популярная литература по физике с целью обоснования целесообразности использования игрушек на уроке физики.

2. Подобран материал, показывающий физические принципы, по которым действуют игрушки.

3. Сгруппированы игрушки и эксперименты с ними по темам школьного курса физики.

Основные результаты и материалы дипломной работы могут быть предложены учителям для использования на уроках физики, студентам физико-технического факультета при прохождении педагогической практики.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванова Л. И. Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики: Пособие для учителей. – М .: Просвещение, 1983. – 160 с.

2. Юфанова И. Л. Занимательные вечера по физике в средней школе: Кн. для учителя. – М .: Просвещение, 1990. – 159 с .: ил.

3. Перельман Я. И. Занимательная физика: В 2 ч. – М.: Наука, 2011. – Ч.1. – 224 с.

4. Зимние опыты для взрослых / Внеклассное время. – 2008. – №5. – С. 134-139.

5. Ланина И. Я. Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики: Кн. для учителя. – М .: Просвещение, 1985. – 128 с.

6. Горев Л. А. Занимательные опыты по физике. – М .: Просвещение, 1985. – 365 с.

7. Уокер Дж. Физический фейерверк: второе изд. Пер. с англ. / Под ред. И. Ш. Слободецкого. – М .: Мир, 1988. – 298 с., ил.

8. Артамонов И. Д. Иллюзии зрения. – М .: Наука, 1969. – 224 c.

9. Ланина И. Я. Внеклассная работа по физике: Б-ка учителя физики. – М .: Просвещение, 2007. – 224 с.

10. Ола Ф. Занимательные опыты и эксперименты. – М .: Айрис-пресс, 2007.

11. Нестеров Н. В часы досуга. – Ленинград: Государственное издательство детской литературы Министерства просвещения РСФСР, 1961.

12. Перельман Я. И. Занимательная физика: В 2 ч. – М.: Наука, 2011. – Ч.2. – 224 с.

13. http://dmitryukts.narod.ru/main/flatiron/

14. Пономарёв В. Т. Лучшая книга знаменитых фокусов. – М .: АСТ; Донецк : Стал-Л87 рук, 2007. – 432 с.

15. Игрушки по физике / Квант. – 1997. – № 4. – С. 66.

16. Советы юному мастеру / Внеклассное время. – 2008. – № 6. – С. 103.

17. Хрипунов В. В. «Балерина» // Физика в школе. – 1990. – № 2. – С. 77.

18. Научные забавы наших дедушек и бабушек / Все для учителя. – 2007. – № 12. – С. 121-124.