Эксперименты с реальными объектами

Самые интересные эксперименты — это, конечно, реальные опыты с реальными предметами и их свойствами. Большое количество всевозможных экспериментов планируется и проводится со школьниками на занятиях по физике, химии, биологии. Школьному психологу нет никакой необходимости дублировать эту работу. Просто в ходе проводимых тренинговых занятий важно подчеркнуть значимость эксперимента как инструмента познания и дать возможность школьникам потренироваться на простых примерах, позволяющих наглядно увидеть действие основных механизмов экспериментирования. Приведем несколько простых ситуаций, описывающих экспериментирование, доступное школьникам.

Эксперимент — «Определяем плавучесть предметов». Предложим детям собрать по десять разных предметов. Это могут быть самые неожиданные предметы, например: деревянный брусок, чайная ложка, маленькая металлическая тарелочка из набора игрушечной посуды, яблоко, камешек, пластмассовая игрушка, морская раковина, небольшой резиновый мячик, шарик из пластилина, картонная коробочка, металлический болт и др.

Теперь, когда предметы собраны, можно выстроить гипотезы по поводу того, какие предметы будут плавать, а какие утонут. Затем эти гипотезы надо проверить.

Дети не всегда могут гипотетически предсказать поведение в воде таких предметов, как яблоко или пластилин, кроме того, металлическая тарелка будет плавать, если ее аккуратно опустить в воду, не наливая воды внутрь; если вода попадет, то она, конечно же, утонет.

После того как первый опыт закончен, продолжим эксперимент. Изучим сами плавающие предметы. Все ли они легкие? Все ли они одинаково хорошо держатся на воде? Зависит ли плавучесть от размера и формы предмета? Будет ли плавать пластилиновый шарик, а если мы придадим пластилину, например, форму тарелки?

А что произойдет, если мы соединим плавающий и не плавающий предметы? Они будут плавать, или оба утонут? И при каких условиях возможно и то, и другое?

Эксперимент — «Как вода исчезает». Приведем пример другого эксперимента с водой. Попробуем провести экспериментальное исследование процесса «исчезновения воды». Вода, как известно детям, может впитываться, а может испаряться. Попробуем изучить экспериментально эти ее свойства.

Возьмем разные предметы, например: губку, газету, кусочек ткани (полотенце), полиэтилен, металлическую пластинку, кусочек дерева, фарфоровое блюдце. Теперь аккуратно, ложкой будем понемногу поливать их водой. Какие предметы не впитывают воду? — перечислим. Теперь определим — из тех, что впитывают, какие впитывают лучше: губка, газета, ткань или дерево? Если воду плеснуть на часть каждого из этих предметов, весь ли предмет намокнет или только то место, куда попала вода?

Продолжим эксперимент по «исчезновению воды». Нальем воду в фарфоровое блюдце. Воду оно не впитывает, это мы уже знаем по предыдущему опыту. Границу, до которой налита вода, мы чем-нибудь отметим, например фломастером. Оставим воду на один день и посмотрим — что же произошло? Какая-то часть воды исчезла, испарилась. Отметим новую границу и вновь через день проверим уровень воды.

Вода неуклонно испаряется. Она не могла вытечь, она не могла впитаться. Она испарилась и улетела в воздух в виде маленьких частиц.

Эксперимент — измерение объема капли. Самый простой способ — капля падает в емкость известного объема (например, в аптечную мензурку). Другой способ — на аптечных весах определяем, сколько капель в одном грамме. Затем грамм поделим на количество капель и получим вес одной капли, а следовательно, можно вычислить ее объем в литрах.

Эксперименты с лучом света. Для этого эксперимента нам понадобится настольная лампа или фонарик. Попробуем определить, как разные предметы пропускают свет. Запасемся листами бумаги (чертежная, обычный тетрадный лист, калька, цветная бумага из набора для труда и др.), полиэтиленом разной плотности, кусочками различной ткани, цветными стеклами и др.

Перед проведением опыта попробуем гипотетически предположить, пропускает ли тот или иной предмет свет. Затем начинаем наш эксперимент и опытным путем находим те предметы, которые свет пропускают, и те, которые его не пропускают.

Эксперименты с магнитом и металлами. Многие дети знают, что магнит, как по волшебству, притягивает металлы. Но все ли металлы притягивает магнит? Давайте попробуем провести эксперимент, чтобы узнать это.

Для этого нам понадобится много самых разных металлических предметов. Кнопки, скрепки, шурупы, гвозди, монеты, металлическая линейка (подойдет и алюминиевая, и стальная), металлическая консервная банка, металлические части шариковой ручки и др.

В ходе проведения опыта выяснится, что магнит хорошо притягивает стальные предметы: кнопки, скрепки, шурупы, гвозди и др. И совсем не притягивает предметы из алюминия и меди: линейку, монеты и др. Очень важно по итогам эксперимента сделать выводы.

Эксперименты с отражением. Многие блестящие предметы, и это хорошо известно детям, позволяют увидеть собственное отражение. Попробуем провести эксперименты с отражением.

Сначала давайте подумаем и поищем, где можно увидеть собственное отражение. После коллективной беседы на эту тему и нахождения нескольких вариантов можно попробовать поискать в комнате предметы, в которых можно увидеть отражение. Это не только зеркала, но и полированная мебель, фольга, некоторые детали игрушек. Свое отражение можно увидеть, например, в воде.

Разглядывая собственные отражения, попробуем определить, всегда ли отражение ясное и четкое, от чего зависят его ясность и четкость. Дети в ходе экспериментов придут к выводам о том, что предметы, имеющие очень гладкие блестящие поверхности, дают хорошее отражение, предметы шероховатые — значительно хуже. А есть множество предметов, которые вообще не позволяют увидеть собственное отражение.

Проведем исследование причин искажения отражения. Например, собственное отражение можно увидеть в не очень ровном зеркале или оконном стекле, в блестящей ложке, смятой фольге или другом не плоском предмете. Почему в этом случае оно такое смешное?

Эти опыты могут получить интересное продолжение дома. Например, детям можно предложить провести эксперимент по поводу того, как относятся к собственному отражению животные. Особенно живо реагируют на собственное отражение котята, щенки, попугайчики и другие наши домашние любимцы.

Эксперимент с отражением света. Попробуем провести эксперимент, похожий на тот, что когда-то провел Галилео Галилей, доказывая своим коллегам, что Луна — вовсе не полированный шар. Он использовал белую стену здания и зеркало. Мы вместо белой стены можем воспользоваться листом белой чертежной бумаги.

Из предыдущих опытов мы уже знаем, что гладкие, идеально отполированные поверхности дают прекрасные отражения. И чем поверхность лучше отполирована, тем отражение четче. Поверхность зеркала значительно более гладкая, чем поверхность бумаги. Бумага даже немного шероховатая на ощупь, и свое отражение в ней совсем не увидишь. А вот что будет лучше отражать луч света — зеркало или бумага? Что будет светлее — бумага или зеркало?

В комнате с задернутыми шторами направим луч света (от настольной лампы или фонарика) на бумажный лист и на зеркало. При каком условии зеркало будет ярче, чем белый лист? Только в одном положении: в том случае, если луч света от лампы, отразившись в зеркале, точно попадает в глаз наблюдателя. Во всех других случаях белый бумажный лист ярче, светлее, чем зеркало.

Задания, требующие проведения экспериментов, могут разрабатываться на любом материале. Вот, например, задание — как определить, не вскрывая яйцо, сырое оно или вареное. Любая хозяйка знает ответ на этот вопрос, но ребенку это не всегда известно, зато ответ можно найти и путем собственных экспериментов.

Эксперименты с домашними животными. Давайте проведем эксперименты для того, чтобы определить, как наши домашние питомцы (волнистые попугайчики, кошки, собаки и др.) относятся к музыке, к громким звукам, резким жестам. Любят ли они петь и при каких условиях охотно поют самостоятельно.

Можно проверить экспериментально, насколько способен обучаться наш щенок, котенок или волнистый попугайчик. Предложим ему для освоения какую-либо из известных команд («сидеть», «лежать», «голос», «дай лапу» и т. п.). Если он уже знает все обычные команды, придумаем новую, например, «спать» (допустим, что по этой команде щенку надо лечь на спину) или «прячься» (по команде надо спрятаться, например — под креслом). Сколько повторений понадобится, чтобы наш воспитанник усвоил команду — 2—3 или 10?

Мы привели несколько примеров экспериментов, доступных детям. В настоящее время много издается книг с описанием подобных методик. Их вполне можно использовать для развития у ребенка интереса к экспериментированию и навыков проведения экспериментов.

Для подростков и старших школьников много интересных экспериментов разработали методисты по преподаванию физики, химии, биологии и других наук. Мы в качестве примеров опишем несколько известных экспериментов, которые могут быть повторены в ходе наших специальных занятий.

Эксперимент Р. Гука. В 1660 году современник И. Ньютона, выдающийся английский физик Роберт Гук установил прямую пропорциональную зависимость упругой деформации тел и вызывающей ее силы. В справедливости его утверждения поможет убедиться несложный эксперимент с аптекарской резинкой.

Для проведения эксперимента понадобятся: уже упомянутая резинка, три скрепки, небольшая картонная коробка, линейка и разновески (их можно заменить любыми мелкими предметами одинаковой массы, например, конфетами).

Рис. 5. Установка для повторения эксперимента Р. Гука.

Смонтируем нашу заготовку так, как показано на рисунке, и начнем нагружать резинку, вкладывая в коробку по одному грузику (конфете). После каждого увеличения веса надо измерить длину резинки. Данные лучше всего записать в таблицу.

Таблица 1

Итоги экспериментальных измерений.

Если по данным измерений построить график, то будет ясно видна прямая пропорциональная зависимость деформации резинки и приложения силы. Проградуировав резинку, мы можем использовать ее в качестве динамометра и простейших весов. Равномерность шкалы обычных пружинных весов также связана с законом Р. Гука — растяжение пружины линейно зависит от нагрузки. Конечно, эта линейная зависимость не бесконечна — однажды обязательно наступит момент, когда она нарушится, а затем произойдет разрыв.

Эксперимент Д. Бернулли. Книга Даниила Бернулли «Гидродинамика» вышла в 1738 году в Страсбурге. Автор начал работать над ней десятью годами ранее, в Петербургской Академии наук. Уравнение Д. Бернулли описывает закон сохранения энергии для потока жидкости.

Благодаря этому открытию стали понятны некоторые ранее необъяснимые факты. Например, почему суда, идущие параллельными курсами, близко друг к другу, неожиданно теряли управление и сталкивались, увлекаемые какой-то неведомой силой. Оказывается, в потоке воды между корпусами давление падает, и появляется сила, притягивающая корабли.

Закон Д. Бернулли заставляет шарик для настольного тенниса плясать в потоке воздуха, выдуваемого из трубы пылесоса, или на струйке воды из миниатюрного фонтанчика. Наденем небольшой шланг на обычный водопроводный кран, включаем воду и, держа шланг вертикально, помещаем в поток шарик. Он будет вращаться в потоке. То же можно проделать и с трубкой пылесоса, включив его наоборот.