Научно-исследовательский проект по физике в 7 классе "Дадим вторую жизнь пластиковому мусору в простых опытах по физике"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НЕМЧИНОВСКИЙ ЛИЦЕЙ

(143026, Московская область, Одинцовский район,
р.п. Новоивановское, ул. Агрохимиков, д. 6)

Конкурсная работа

Небо и Земля (физика)

«Дадим вторую жизнь пластиковому мусору в простых опытах по физике»

Проект

Выполнили:

учащиеся 7 В класса

Журавкова Лана,

Крючкова Валерия,

Журавкова Карина

(143026, Московская область,
Одинцовский район,
р.п. Новоивановское,
ул. Агрохимиков, д. 6)

Руководитель:

Лозенко Марина Ивановна,
учитель информатики, физики

МБОУ Немчиновский лицей

р.п. Новоивановское

2019

Название проекта: «Дадим вторую жизнь пластиковому мусору в простых опытах по физике».

Авторы проекта: Журавкова Лана, Крючкова Валерия, Журавкова Карина

Класс: 7В класс

Руководитель проекта: Лозенко Марина Ивановна, учитель информатики и физики

Образовательное учреждение: МБОУ «Немчиновский лицей»

Год разработки: 2019 год

Тип проекта:

• по виду: исследовательский

• по содержанию: метапредметный

• по длительности: долгосрочный (8 недель)

• по количеству участников проекта: групповой

Актуальность: пластиковый мусор несет глобальную проблему, решение которой стоит на одном из первых мест.

Основополагающий вопрос (проблема): применим ли пластиковый мусор для моделирования простых приборов по физике?

Вопросы, направляющие проект (проблемные вопросы):

1. Какие приборы нужны для демонстраций по теме «Давление»?

2. Какой пластиковый мусор пригоден для моделирования приборов?

3. Как привлечь интерес других учеников к нашему проекту?

Цель: привлечение внимания учеников к проблеме пластиковых отходов, а также развитие умений и навыков проектной работы.

Методы и приемы работы над проектом: аналогия (модель легких), ассоциация (в конструировании приборов), бионический метод (работа легких и диафрагмы), метод наводящих вопросов, эксперимент, моделирование, анализ работы приборов.

Результаты работы: в ходе выполнения проекта мы использовали пластиковые отходы. Нами были сконструированы приборы для демонстрации и объяснения явлений и законов, связанных с темой «Давление». При испытании приборов анализировалось наблюдаемое явление и ему давалось объяснение на основе изученного на уроках физики теоретического материала. Все приборы несут наглядную информацию и могут быть полезны для проведения демонстраций на уроках физики для лучшего понимания изучаемой темы. Модель работы легких также можно использовать на уроках по анатомии. А модель воздушного колокола пригодится на уроках биологии при рассказе о пауке-серебрянке.

Выводы: в результате работы над проектом мы лучше разобрались с темой «Давление», увидели, как «работают» физические законы на практике, сконструировали из пластиковых отходов замечательные приборы, которые пригодятся нашему учителю для проведения демонстраций и экспериментов на уроках физики.

Паспорт проекта 2

Аннотация 3

Введение. 5

Основная часть 7

Теоретическое обоснование 7

Практическая часть 8

ОПЫТ 1. Закон Паскаля 8

ОПЫТ 2. Сообщающиеся сосуды 10

ОПЫТ 3. Модель работы легких 11

ОПЫТ 4. Исследование гидростатического давления 12

ОПЫТ 5. Картезианский водолаз 13

ОПЫТ 6. Водолазный колокол 14

Заключение 15

Список литературы 16

«Человечество не погибнет в атомном кошмаре — оно задохнется в собственных отходах» Нильс Бор

Тема, посвященная пластиковому мусору и конструированию из него приборов для физического эксперимента, выбрана нами не случайно. Как известно пластик практически не разлагается. Проблема пластиковых отходов на данный момент стоит очень остро во всем мире. Существуют множество разнообразных программ по вторичному использованию изделий из пластика. Мы также не остались в стороне от этой идеи и решили из пластиковых отходов сделать приборы для демонстрации различных опытов на уроках физики. Так как в данный момент мы являемся учениками 7 класса и усиленно изучаем тему «Давление», то и наши приборы и опыты будут посвящены именно этой теме. Актуальность выбранной темы лучше всего обосновал великий ученый-физик Нильс Бор. Его слова мы выбрали в качестве эпиграфа к нашему проекту. Мы не желаем задохнуться в своих отходах и погибнуть. Мы ищем пути вторичного использования мусора. И как же хорошо, что этот «мусор» помогает нам лучше разобраться в такой сложной, но при этом ужасно интересной науке физике!

Гипотеза: из пластиковых отходов получаются замечательные приборы, пригодные для демонстрации физических явлений, которые можно применять на уроках физики при изучении темы «Давление» в 7 классе.

Цель: дать новую жизнь пластиковому мусору в простых опытах по физике.

Задачи:

• Изучить научную и популярную литературу по теме «Давление»;

• Составить систему доступных и простых опытов с использованием пластикового мусора;

• Провести опыты, демонстрирующие законы физики по теме «Давление»;

• Сделать приборы, вызывающие затруднение в понимании теоретического материала по физике по теме «Давление»;

• Сделать приборы, отсутствующие в лаборатории;

• Дать рекомендации по постановке опытов.

Методы работы над проектом: аналогия, бионический метод, эксперимент, моделирование, анализ.

Практическая значимость проекта: работа над данным проектом решает несколько важных проблем. Во-первых, острую проблему вторичного использования пластиковых отходов (глобальная проблема). Во-вторых, проблему оснащенности кабинетов физики приборами для демонстраций.

Этапы работы над проектом:

1. Подготовительный (первая неделя)

Определение проблемы, темы и цели проекта в ходе совместной деятельности педагога и обучающейся.

1. Планирование (вторая-третья неделя)

Определение источников информации, способов сбора и анализа информации, вида продукта и возможных форм презентации результатов проекта, сроков презентации

1. Практический (4-5 неделя)

Самостоятельная работа учащихся по своим задачам проекта. Промежуточные обсуждения полученных данных.

1. Оформление проекта (шестая-седьмая неделя)

Анализ и синтез данных; формулирование выводов; подготовка презентационных материалов; оформление работы и презентации.

1. Заключительный (восьмая неделя)

Защита проекта. Оценка качества выполнения проекта.

Теоретическое обоснование

Физика – новый для нас предмет. Много явлений мы наблюдали в окружающем нас мире, но не знали, как их объяснить. Порой, они казались нам настоящим волшебством. Но в ходе изучения физических явлений, их научного обоснования, мы поняли, что любое «волшебство» можно объяснить, используя физические законы.

Как интересно было открыто атмосферное давление! Все знают, что поверхность Земли окружена слоем воздуха. Он располагается от поверхности планеты на десятки и сотни километров вверх. Окружающий нас воздух настолько невесом, прозрачен и незаметен, что люди даже не сразу поняли, что он оказывает постоянное воздействие на всё живое. Впервые на это обратили внимание в 1640 году. Поводом послужил неработающий фонтан на террасе дворца герцога Тосканского. Воду никак не удавалось поднять на значительную высоту. Объяснение такому явлению предложил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли. Мы тоже докажем существование атмосферного давления с помощью сделанного нами прибора.

А французский ученый Блез Паскаль целых шесть лет наблюдал за струйками воды, бьющими из отверстий прибора, известного сейчас под названием «шар Паскаля», прежде чем смог сформулировать свой закон, на основании которого были сконструированы многие важные устройства, например, гидравлический пресс, подъемник тяжелых машин, тормозные системы и многие другие. В честь этого великого ученого получила название единица измерения давления паскаль (Па).

Мы тоже, как эти великие ученые-физики, будем познавать науку через эксперимент. К тому же все установки сделаем сами из пластикового мусора. Все приборы будем конструировать таким образом, чтобы они не несли опасность окружающим, были удобны в использовании и имели практическую значимость.

ОПЫТ 1. Закон Паскаля

Цель: продемонстрировать закон Паскаля и действие атмосферного давления.

Оборудование: пластиковая бутылка, шило, два использованных шприца, трубка от капельницы.

Первая установка (имитация шара Паскаля):

Схема установки 2 1 пластиковая бутылка кювета

Готовое изделие

Результат: наблюдаем вытекание воды из отверстий в виде одинаковых струек при надавливании на бутылку.

Анализ: сила давления, производимая на бутылку, действует на воду, находящуюся в бутылке. Это давление, по закону Паскаля, передается в каждую точку жидкости без изменения.

Вторая установка:

Схема установки 1 2 2 шприца Трубка от капельницы

Готовое изделие

Результат: при нажатии на поршень одного шприца наблюдаем движение поршня другого шприца.

Анализ: давление, производимое на воздух, находящийся в системе, со стороны первого шприца, передается без изменения на поршень второго шприца. Если систему заполнить водой, будем наблюдать действие закона Паскаля в воде.

Также данный прибор может демонстрировать наличие атмосферного давления. При вытягивании поршня одного шприца, наблюдаем, как атмосферное давление «заталкивает» внутрь поршень другого шприца.

ОПЫТ 2. Сообщающиеся сосуды

Цель: показать расположение поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах на одном уровне.

Оборудование: нижние части от пластиковых бутылок разных сечений, резиновая трубка.

Результат: уровни воды в сосудах оказались на одном уровне.

Анализ: в сообщающихся сосудах любой формы поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково).

Также данный прибор позволяет демонстрировать причину возникновения родников. Если наполнить водой бутылку меньшего сечения, наблюдаем, как бьет «ключ» в бутылке большего сечения.

ОПЫТ 3. Модель работы легких

Цель: показать простейшую модель работы легких.

Оборудование: пластиковая бутылка (верхняя часть), два шарика.

Схема установки 2 1 3 пластиковая бутылка (верхняя часть) целый шарик (имитация легких) часть резиновой перчатки (имитация работы диафрагмы)

Готовое изделие

Результат: наблюдаем наполнение шарика (легких) воздухом.

Анализ: резиновая пленка от шарика играет роль специальной мышцы - диафрагмы, шарик - это легкое, а сама бутылка - это герметичная грудная полость. Работой мышц диафрагмы мы увеличиваем объем грудной полости, в ней снижается давление, благодаря чему в легкие поступает воздух. И наоборот, когда диафрагма движется вверх, объем грудной клетки уменьшается, давление увеличивается и воздух изгоняется из легких.

ОПЫТ 4. Исследование гидростатического давления

Цель: показать зависимость давления от высоты столба жидкости.

Оборудование: пластиковая бутылка с проделанными в ней отверстиями на разной высоте, кювета, скотч.

Схема установки 2 3 1 пластиковая бутылка трубочки от гелевых ручек кювета

Готовое изделие

Результат: вода из отверстия, расположенного ниже, более интенсивная.

Анализ: давление жидкости на дно и стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости (чем больше высота, тем больше давление жидкости p=gh).

ОПЫТ 5. Картезианский водолаз

Открытие этого опыта приписывают французскому ученому Рене Декарту (по-латыни его фамилия - Картезий). Опыт был так популярен, что на его основе создали игрушку, которую и назвали «Картезианский водолаз».

Цель: демонстрация плавания тел, а также закона Паскаля.

Оборудование: пластиковая бутылка, пипетка

Схема установки 3рышка 1 2 пластиковая бутылка пипетка крышка

Готовое изделие

Результат: наблюдение плавания пипетки

Анализ: Дело в том, что мы, сжимая бутылку, передаем это давление воде. Давление в жидкостях по закону Паскаля передается во все стороны одинаково (т.е. не только в направлении сжатия, но и вверх тоже). Поэтому вода снаружи вдавилась в пипетку - пипетка стала тяжелее и утонула . При прекращении давления сжатый воздух внутри пипетки удалил лишнюю воду, наш «водолаз» стал легче и всплыл.

ОПЫТ 6. Водолазный колокол

Водолазный или воздушный колокол – прибор, с помощью которого человек впервые опустился на дно моря. Это первый батискаф.

Цель: демонстрация наличия давления воздуха.

Оборудование: нижняя часть пятилитровой пластиковой бутылки, крышка от бутылки, верхняя часть полуторалитровой пластиковой бутылки, свеча.

Схема установки 1 3рышка 2 верхняя часть полуторалитровой пластиковой бутылки нижняя часть пятилитровой пластиковой бутылки свеча

Готовое изделие

Результат: наблюдение, как горящая парафиновая свеча опускается под воду. Вода при этом внутрь колокола не попадает.

Анализ: после опускания колокола в воду содержащийся в нем воздух сжимается и не пускает воду внутрь этого устройства. Только в самом низу остается немного воды. Такие колокола большого размера используются людьми для работы на глубине. Еще в V веке до н.э. Геродот писал о том, что его современники использовали водолазный аппарат, опускавшийся на дно рек. В 332 году до н.э., по свидетельству Аристотеля, Александр Македонский во время осады финикийского города Тира спускался на дно в водолазном колоколе — перевернутом сосуде, наполненном воздухом. Как отмечает летописец, «чудеса Божьи изумления всяческого достойны», произнес царь Македонии, вновь оказавшись на суше.

А еще этот эффект использует паук-серебрянка для своей жизни в водной стихии.

В результате работы над проектом мы:

• подарили новую жизнь пластиковым отходам;

• провели опыты, доказывающие существование атмосферного давления;

• создали самодельные приборы, демонстрирующие зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости, закон Паскаля, условия плавания тел.

• получили новые важные навыки проектной работы.

Нам понравилось изучать давление, делать самодельные приборы, проводить опыты. Мы узнали много нового и интересного. Но в мире еще существует огромное количество других увлекательных явлений и тем, поэтому в дальнейшем:

- мы будем продолжать изучение такой интересной науки, как физика;

- мы надеемся, что наши одноклассники заинтересуются проблемой вторичного использования пластикового мусора и будут также искать пути решения этой проблемы, и найдут свои методы применения отходов для полезных целей;

- мы будем проводить новые эксперименты и разрабатывать для них установки.

Мы любим наблюдать за опытами, которые проводит наш учитель на уроках физики. Но нам еще больше понравилось ставить эксперименты самим и моделировать для своих опытов установки. Пусть они просты, но как много важной и полезной информации они несут и как здорово помогают нам понять физические законы!

1. Гальперштейн Л. Занимательная физика. М.: РОСМЭН, 2000.

2. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. М.: Просвещение, 1985. 

3. Горячкин Е.Н. Методика и техника физического эксперимента. М.: Просвещение. 1984 г.

4. Майоров А.Н. Физика для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия развития, Академия и К, 1999.

5. Перельман Я.И. Занимательная механика. Знаете ли вы физику? М.: ВАП, 1994.

6. Перышкин А.В., Родина Н.А. Учебник физики для 7 класса. М.: Просвещение. 2012 г.

7. http://www.nkj.ru/archive/articles/12835/

8. https://project.1september.ru/work.php?id=572989.

9. http://pedsovet.org/component/option,com_mtree/task,viewlink/link_id,109450/Itemid,118/

10. https://animalreader.ru/pauk-serebryanka-i-vse-samoe-interesnoe-o-nem.html

РЕЦЕНЗИЯ

на научно-исследовательский проект

«Дадим вторую жизнь пластиковому мусору
в простых опытах по физике»
Журавковой Ланы, Крючковой Валерии, Журавковой Карины,
учащихся 7В класса
МБОУ Немчиновского лицея.

Руководитель: Лозенко Марина Ивановна, учитель информатики, физики и географии.

Работа выполнена на 16 листах, включает в себя следующие разделы: паспорт проекта, введение, основную часть, заключение, список литературы.

Тип проекта, актуальность, проблема и проблемные вопросы, направляющие проект, вполне четко обозначены в паспорте проекта. Во введении учащиеся рассказали о выборе темы проекта, назвали причину выбора данной темы, выдвинули гипотезу, обозначили цель и задачи проекта, а также методы работы над проектом и практическую значимость данной проектной работы. Теоретическая часть содержит основные сведения по теме проекта, приводятся исторические факты из темы «Давление», используется 5 первоисточников. Практическая часть содержит информацию об изготовленных приборах из пластика, о поставленных опытах. К каждому опыту есть схема установки, описывается используемое оборудование, ставится цель демонстрации, описан и проанализирован результат опыта, а также есть фото готовой установки. В заключении делаются выводы согласно поставленной цели и задачам проекта, говорится о подтверждении выдвинутой гипотезы. Оформление работы: соответствует всем требованиям.

Резюме: интересная проектно-исследовательская работа, принимала участие в школьной научно-практической конференции, получила хорошие отзывы от комиссии.

Руководитель /Лозенко М.И./

«Дадим вторую жизнь пластиковому мусору в простых опытах по физике» проект

Руководитель:

Лозенко Марина Ивановна, учитель информатики, физики

Выполнили:

МБОУ Немчиновский лицей

учащиеся 7 В класса

Журавкова Лана,

Крючкова Валерия,

Журавкова Карина

(143026, Московская область, Одинцовский район, р.п. Новоивановское, ул. Агрохимиков, д. 6)

Паспорт проекта

Название проекта: «Дадим вторую жизнь пластиковому мусору в простых опытах по физике».

Год разработки: 2019 год

Тип проекта:

• по виду: исследовательский
• по содержанию: метапредметный (физика, информатика, биология)
• по длительности: долгосрочный (8 недель)
• по количеству участников проекта: групповой

Актуальность: пластиковый мусор несет глобальную проблему, решение которой стоит на одном из первых мест.

Основополагающий вопрос (проблема): применим ли пластиковый мусор для моделирования простых приборов по физике?

Вопросы, направляющие проект (проблемные вопросы):

• Какие приборы нужны для демонстраций по теме «Давление»?
• Какой пластиковый мусор пригоден для моделирования приборов?
• Как привлечь интерес других учеников к нашему проекту?

Нильс Бор

«Человечество не погибнет в атомном кошмаре, оно задохнется в собственных отходах»

Введение

Гипотеза: из пластиковых отходов получаются замечательные приборы, пригодные для демонстрации физических явлений, которые можно применять на уроках физики при изучении темы «Давление» в 7 классе.

Цель: дать новую жизнь пластиковому мусору в простых опытах по физике.

Задачи:

• Изучить научную и популярную литературу по теме «Давление»;
• Составить систему доступных и простых опытов с использованием пластикового мусора;
• Провести опыты, демонстрирующие законы физики по теме «Давление»;
• Сделать приборы, вызывающие затруднение в понимании теоретического материала по физике по теме «Давление»;
• Сделать приборы, отсутствующие в лаборатории;
• Дать рекомендации по постановке опытов.

Методы работы над проектом: аналогия, бионический метод, эксперимент, моделирование, анализ.

Практическая значимость проекта: работа над данным проектом решает несколько важных проблем. Во-первых, острую проблему вторичного использования пластиковых отходов. Во-вторых, проблему оснащенности кабинетов физики приборами для демонстраций.

Этапы работы над проектом

• Подготовительный (первая неделя)
• Планирование (вторая-третья неделя)
• Практический (4-5 неделя)
• Оформление проекта (шестая-седьмая неделя)
• Заключительный (восьмая неделя)

Теоретическое обоснование

Великие физики

Б. Паскаль

Э. Торричелли

Практическая часть

Опыт 1а: Закон Паскаля

Результат : наблюдаем вытекание воды из отверстий в виде одинаковых струек при надавливании на бутылку.

Анализ : сила давления, производимая на бутылку, действует на воду, находящуюся в бутылке. Это давление, по закону Паскаля, передается в каждую точку жидкости без изменения.

Опыт 1б: Закон Паскаля, действие атмосферного давления

Результат : при нажатии на поршень одного шприца наблюдаем движение поршня другого шприца. При вытягивании поршня одного шприца, наблюдаем движение внутрь поршня другого шприца.

Анализ : давление, производимое на воздух, находящийся в системе, со стороны первого шприца, передается без изменения на поршень второго шприца.

При вытягивании поршня одного шприца, давление в системе падает, и атмосферное давление «заставляет» втягиваться поршень другого шприца.

Опыт 2: Сообщающиеся сосуды

Результат : уровни воды в сосудах оказались на одном уровне.

Анализ : в сообщающихся сосудах любой формы поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаково). Также система позволяет демонстрировать ответ на вопрос, почему бьет родник.

Опыт 3: Модель работы легких

Результат: наблюдаем наполнение шарика (легких) воздухом.

Анализ: резиновая пленка от перчатки играет роль специальной мышцы - диафрагмы, шарик - это легкое, а сама бутылка - это герметичная грудная полость. Работой мышц диафрагмы мы увеличиваем объем грудной полости, в ней снижается давление, благодаря чему в легкие поступает воздух. И наоборот, когда диафрагма движется вверх, объем грудной клетки уменьшается, давление увеличивается и воздух изгоняется из легких.

Опыт 4: Исследование гидростатического давления

  Результат : вода из отверстия, расположенного ниже, более интенсивная.

Анализ : давление жидкости на дно и стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости (чем больше высота, тем больше давление жидкости p=  gh).

Опыт 5: Картезианский водолаз

Результат: наблюдение плавания пипетки

Анализ: Дело в том, что мы, сжимая бутылку, передаем это давление воде. Давление в жидкостях передается во все стороны одинаково (т.е. не только в направлении сжатия, но и вверх тоже). Поэтому вода снаружи вдавилась в пипетку - пипетка стала тяжелее и утонула. При прекращении давления сжатый воздух внутри пипетки удалил лишнюю воду, наш «водолаз» стал легче и всплыл.

Опыт 6: Водолазный колокол

Результат: наблюдение, как горящая свеча опускается под воду. Вода при этом внутрь колокола не попадает.

Анализ: после опускания колокола в воду содержащийся в нем воздух сжимается и не пускает воду внутрь этого устройства. Только в самом низу остается немного воды.

Заключение

В результате работы над проектом мы:

• подарили новую жизнь пластиковым отходам;
• провели опыты, доказывающие существование атмосферного давления;
• создали самодельные приборы, демонстрирующие зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости, закона Паскаля, условия плавания тел.
• Получили новые важные навыки проектной работы.

Спасибо за внимание!