Научное шоу для детей на праздник. Занимательные опыты и эксперименты в домашних условиях. Психологические эксперименты

Невероятные факты

Цветы Дарвина

Большинство людей знакомы с деятельностью Чарльза Дарвина и с его знаменитым путешествием в Южную Америку. Он сделал свои наиболее важные открытия на Галапагосских островах, где каждый из 20 островов обладал своим уникальным набором видов, идеально адаптированных для проживания в тех условиях. Но мало кто знает об экспериментах Дарвина после того, как он вернулся в Англию. Некоторые из них были сосредоточены на орхидеях.

В процессе выращивания и изучения нескольких видов орхидей, он понял, что сложные цветки орхидей – это адаптация, позволяющая цветам привлекать насекомых, которые затем переносят пыльцу на соседние растения. Каждое насекомое специально предназначено для опыления одного типа орхидеи. Взять, к примеру, орхидею Вифлеемская звезда (Angraecum sesquipedale), нектар в которой хранится на глубине 30 сантиметров. Дарвин предугадал, что обязательно должно быть насекомое, которое опыляет этот вид орхидеи. Конечно, в 1903 году, ученые открыли вид под названием сумеречная бабочка, обладающая длинным хоботком, который может дотянуться до нектара этого вида орхидеи.

Дарвин использовал данные, которые он собрал об орхидеях и их насекомых опылителях для укрепления своей теории естественного отбора. Он утверждал, что перекрестно опыляемые орхидеи более жизнеспособны, чем самоопыляемые, поскольку самоопыление снижает генетическое разнообразие, что, в конечном итоге, оказывает прямое воздействие на выживаемость вида. Так, три года спустя, после того, как он впервые описал естественный отбор в "О происхождении видов", Дарвин провел еще несколько экспериментов на цветах и укрепил свои утверждения о рамках эволюции.

Расшифровка ДНК

Джеймс Уотсон (James Watson) и Фрэнсис Крик (Francis Crick) подошли очень близко к расшифровке ДНК, но их открытия в значительной степени зависят от работ Альфреда Херши (Alfred Hershey) и Марты Чейз (Martha Chase), они в 1952 году провели известный по сей день эксперимент, который помог им определить как молекулы ДНК связаны с наследственностью. Херши и Чейз работали с типом вируса, известного как бактериофаг. Этот вирус, состоящий из белковой оболочки, окружает нить ДНК, заражает бактериальную клетку, что программирует ее на производство новых зараженных клеток. Затем вирус убивает клетку и на свет появляются новые вирусы. Херши и Чейз знали об этом, но, при этом, они не знали, какой компонент – белок или ДНК – был ответственен за происходящее. Они не знали это до проведения своего гениального "блендер" эксперимента, который вывел их на ДНК рибонуклеиновые кислоты.

После эксперимента Херши и Чейз многие ученые, такие как Розалинд Франклин (Rosalind Franklin) сосредоточились на изучении ДНК и его молекулярную структуру. Франклин использовал технику, называемую рентгеновской дифракцией для изучения ДНК. Она подразумевает "вторжение" Х-лучей в волокна очищенной ДНК. При взаимодействии лучей с молекулой, они "сбиваются" с первоначального курса и становятся дифрагированными. Далее дифрагированные лучи образуют картинку уникальной молекулы, готовой для анализа. Знаменитая фотография Франклина показывает Х-образную кривую, которую Уотсон и Крик обозначили как "подпись молекулы ДНК". Они смогли также определить ширину спирали, глядя на изображение Франклина.

Первая вакцинация

До полной глобальной ликвидации оспы в конце 20 века, это заболевание представляло собой серьезную проблему. В 18 веке, заболевание вызванное вирусом оспы, убивало каждого десятого ребенка, родившегося в Швеции и Франции. "Поимка" вируса было единственной возможностью «лечения». Это привело к тому, что люди сами пытались поймать вирус из гнойных язв. К сожалению, многие из них умерли при опасной попытке самостоятельной прививки.

Эдвард Дженнер (Edward Jenner), британский врач, начал изучать вирус и разрабатывать эффективные методы лечения. Генезисом его экспериментов стало наблюдение того, что доярки, проживающие в его родном городе, часто заражались вирусом коровьей оспы, несмертельным заболеванием, похожим на обычную оспу. Доярки, которые заражались коровьей оспой, казалось, были защищены от инфекции оспы, поэтому в 1796 году Дженнер решил проверить, может ли человек развить иммунитет к обычной оспе, если его заразить вирусом коровьей оспы. Мальчика, над которым Дженнер решил провести свой эксперимент, звали Джеймс Фиппс (James Phipps). Дженнер сделал надрез на руке Фиппса и заразил его коровьей оспой. Через некоторое время мальчик выздоровел. 48 дней спустя доктор ввел в его организм вирус обычной оспы и обнаружил у мальчика иммунитет.

Сегодня ученые знают, что вирусы коровьей и обычной оспы настолько похожи, что иммунная система человека не в состоянии их отличить.

Доказательство существования атомного ядра

Физик Эрнест Резерфорд (Ernest Rutherford) уже выиграл Нобелевскую премию в 1908 году за свои радиоактивные работы, при этом в тот период времени он также начал проводить эксперименты по выявлении структуры атома. Эксперименты были основаны на его предыдущих исследованиях, которые показали, что радиоактивность состоит из двух типов лучей – альфа и бета. Резерфорд и Ганс Гейгер (Hans Geiger) установили, что альфа-лучи – это потоки положительно заряженных частиц. Когда он выпускал альфа-частицы на экран, они создавали четкое и резкое изображение. Но если между источником альфа-излучения и экраном располагался тонкий лист из слюды, то полученное изображение было размытым. Было ясно, что слюда рассеивала некоторые альфа-частицы, но как и почему это происходило, на тот момент не было понятно.

В 1911 году, физик расположил тонкий лист золотой фольги между источником альфа-излучения и экраном, толщиной 1-2 атома. Также он разместил еще один экран перед источником альфа-излучения для того, чтобы понять какие из частиц отклоняются назад. На экране позади фольги, Резерфорд наблюдал диффузную картину, аналогичную той, какую он видел при использовании листа из слюды. Увиденное на экране перед фольгой очень удивило Резерфорда, поскольку несколько альфа-частиц отскочили прямо назад. Резерфорд заключил, что сильный положительный заряд, находящийся в сердце атомов золота, отправил альфа-частицы обратно к источнику. Он назвал этот сильный положительный заряд "ядром", и заявил, что по сравнению с общим размером атома, его ядро должно быть очень мало, в противном случае назад бы вернулось гораздо большее количество частиц. Сегодня ученые аналогично Резерфорду визуализируют атомы: маленькие, положительно заряженные ядра в окружении большого, в основном пустого пространства, в котором обитает несколько электронов.

Рентген

Мы уже говорили выше о рентгеновской дифракции исследований Франклина, но проделанной работой он многим обязан Дороти Кроуфут Ходжкин (Dorothy Crowfoot Hodgkin), одной из трех женщин, которым удалось выиграть Нобелевскую премию по химии. В 1945 году Ходжкин считалась одной из ведущих специалистов мира, практикующих методы рентгеновской дифракции, поэтому не удивительно, что именно она, в конце концов, показала структуру одного из важнейших на сегодняшний день химических веществ в медицине – пенициллина. Александр Флеминг обнаружил убивающее бактерии вещество еще в 1928 году, но ученым потребовалось еще некоторый период времени для того, чтобы очистить вещество в целях разработки эффективного лечения. Таким образом, при помощи атомов пенициллина Ходжкин удалось создать полусинтетические производные пенициллина, что оказалось революцией в борьбе с инфекциями.

Исследования Ходжкин стали известными как рентгеновская кристаллография. Химики впервые кристаллизировали соединения, которые они хотели проанализировать. Это был вызов. После того, как испытания кристаллов пенициллина провели две разные компании, Ходжкин пустила рентгеновские волны через кристаллы и позволила радиации «проникнуть в исследуемый объект». При взаимодействии Х-лучей с электронами исследуемого объекта, лучи становились немного дифрагированными. Это привело к появлению четкого рисунка из точек на фотопленке. Проанализировав положение и яркость этих точек и выполнив множество расчетов, Ходжкин точно определила, как располагаются атомы в молекуле пенициллина.

Несколько лет спустя она использовала эту же технологию при выявлении структуры витамина В12. Она получила Нобелевскую премию по химии в 1964 году, честь, которой не удостоилась больше ни одна другая женщина.

Возникновение жизни

В 1929 году биохимики Джон Холдейн (John Haldane) и Александр Опарин независимо друг от друга предположили, что в ранней атмосфере Земли отсутствовал свободный кислород. В тех суровых условиях, они предположили, органические соединения могли формироваться из простых молекул, получая серьезный заряд энергии, будь то ультрафиолетовое излучение или яркий свет. Холдейн также добавил, что океаны, вероятно, были первыми источниками этих органических соединений.

Американские химики Гарольд Юри (Harold Urey) и Стэнли Миллер (Stanley Miller) решили проверить гипотезы Опарина и Холдейна в 1953 году. Им удалось воссоздать раннюю атмосферу Земли путем тщательной работы над контролируемой, закрытой системой. Роль океана играла колба с нагретой водой. После того, как водяной пар поднимался и собирался в другой емкости, Юрии и Миллер добавляли водород, метан и аммиак для того, чтобы сымитировать безкислородную атмосферу. Затем в колбе образовывались искры, представляющие свет в смеси газов. Наконец, конденсатор охлаждал газы в жидкости, которую они затем брали на анализ.

Спустя неделю, Юрии и Миллер получили удивительные результаты: в охлажденной жидкости в изобилии присутствовали органические соединения. В частности, Миллер обнаружил несколько аминокислот, в том числе глицин, аланин и глутаминовую кислоту. Аминокислоты – это строительные элементы белков, которые сами являются ключевыми компонентами и клеточных структур и клеточных ферментов, ответственных за функционирование важных химичексих реакций. Юри и Миллер пришли к выводу, что органические молекулы вполне могли выжить в безкислородной среде, что, в свою очередь, не заставило ждать появление простейших организмов.

Создание света

Когда в 19 веке появился свет, он так и остался загадкой, которая вдохновляла на проведение многих увлекательных экспериментов. К примеру, "двухщелевый эксперимент" Томаса Юнга (Thomas Young), который показал, как ведут себя световые волны, но не частицы. Но тогда еще не знали, как быстро свет путешествует.

В 1878 году физик А.А.Майкельсон (A.A. Michelson) провел эксперимент для того, чтобы рассчитать скорость света и доказать, что это конечная, измеряемая величина. Вот что он сделал:

1. Во-первых, он разместил два зеркала далеко друг от друга на разных сторонах дамбы возле университетского городка, расположив их так, что падающий свет отражался от одного зеркала и возвращался назад. Он измерил расстояние между зеркалами и обнаружил, что оно равнялось 605, 4029 метров.

3. При помощи линз он сфокусировал луч света на неподвижном зеркале. Когда луч света касался неподвижного зеркала, он отскакивал и отражался во вращающемся зеркале, возле которого Майкельсон разместил специальный экран. В связи с тем, что второе зеркало вращалось, траектория возвращения светового пучка незначительно изменилась. Когда Майкельсон измерил эти отклонения, он получил цифру 133 мм.

4. Используя полученные данные, ему удалось измерить скорость света, равную 186380 миль в секунду (299 949 530 километра). Допустимое значение для скорости света на сегодняшний день составляет 299 792 458 км в секунду. Измерения Майкельсона показали на удивление точный результат. Более того, в распоряжении ученых сейчас находятся более точные представления о свете и основ, на которых строятся теория квантовой механики и теория относительности.

Открытие радиации

1897 год был очень важным для Марии Кюри. Родился ее первый ребенок, а спустя всего несколько недель после его рождения она отправилась искать тему для докторской диссертации. В конце концов, она решила изучать "урановые лучи", впервые описанные Анри Беккерелем (Henri Becquerel). Беккерель открыл эти лучи случайно, когда он оставил соли урана, завернув их в непрозрачный материал вместе с фотопластинками в темной комнате, а вернувшись, обнаружил, что фотопластинки полностью засвечены. Мари Кюри выбрала для изучения эти таинственные лучи для того, чтобы выявить и другие элементы, действующие подобным образом.

Уже на раннем этапе изучения Кюри поняла, что торий вырабатывает такие же лучи, как и уран. Она начала маркировать эти уникальные элементы, как "радиоактивные" и быстро осознала, что сила радиации, вырабатываемая ураном и торием, зависит от количества тория и урана. В конце концов, ей удастся доказать, что лучи – это свойства атомов радиоактивного элемента. Само по себе это было революционное открытие, но Кюри это остановило.

Она обнаружила, что настуран (уранинит) более радиоактивен, чем уран, это натолкнуло ее на мысль, что наверняка в естественных минералах существует неизвестный ей элемент. Ее муж Пьер присоединился к исследованиям, и они систематически уменьшали количества настурана до тех пор, пока не обнаружили новый изолированный элемент. Они назвали его полонием, в честь родины Марии Польши. Вскоре после этого, они обнаружили другой радиоактивный элемент, который они назвали радием, от латинского "луч". Кюри завоевала две Нобелевские премии за свою работу.

Собачьи дни

Знаете ли вы, что Иван Павлов, российский физиолог и химик, а также автор эксперимента по выработке у собак слюноотделения и прививания им условного рефлекса, совсем не был заинтересован в психологии или поведении? Его интересовали темы пищеварения и кровообращения. На самом деле, он изучал систему пищеварения собак, когда открыл то, что сегодня нам известно, как "условные рефлексы".

В частности, он пытался понять наличие взаимосвязи между слюноотделением и работой желудка. Незадолго до этого, Павлов уже отметил, что желудок не начинает переваривать пищу без слюноотделения, которое происходит в первую очередь. Другими словами, рефлексы в вегетативной нервной системе тесно связывают друг с другом эти два процесса. Далее Павлов решил узнать, смогут ли внешние раздражители повлиять на пищеварение аналогичным образом. Чтобы это проверить, он начал во время приема пищи собакой включать и выключать свет, тикать метрономом и сделал слышимым звучание зуммера. В отсутствии этих раздражителей, у собак происходило слюноотделение только тогда, когда они видели и ели пищу. Но спустя некоторое время, у них начиналось слюноотделение при стимуляции звуком и светом, даже если им в это время не давали еды. Павлов также обнаружил, что этот тип условного рефлекса умирает, если стимул слишком часто "неправильно" использовать. К примеру, если звуковой сигнал собака слышит часто, но при этом не получает еды, то через какое-то время, она перестает реагировать на звук слюноотделением.

Павлов опубликовал полученные результаты в 1903 году. Год спустя он получил Нобелевскую премию в области медицины, причем не за свою работу по условным рефлексам, а "в знак признания его работ по физиологии пищеварения, благодаря которым знания о жизненно-важных аспектах были преобразованы и расширены".

Эксперименты Стэнли Милграма (Stanley Milgram), которые он проводил в 1960-х годах, и по сей день квалифицируются как одни из самых известных и противоречивых научных экспериментов. Милграм хотел выяснить, как далеко сможет зайти обычный человек в причинении боли другому человеку под давлением авторитета. Вот что он сделал:

1. Милграм набрал добровольцев, обычных людей, которые должны были по приказу причинить другим добровольцам-актерам некоторую боль. Экспериментатор играл роль авторитета, который на время исследования постоянно присутствовал в помещении.

2. Авторитет перед началом каждого испытания продемонстрировал ничего не подозревавшим добровольцам, как пользоваться шок – аппаратом, который мог поражать человека разрядом в 15-450 вольт (повышенный уровень опасности).

3. Далее ученый отметил, что они должны протестировать, как шоковое потрясение может улучшить запоминание слов при помощи ассоциаций. Он поручил добровольцам в процессе эксперимента "награждать" добровольцев-актеров шоковыми ударами за неправильные ответы. Чем больше было неправильных ответов, тем выше уровень напряжения на аппарате. Причем, стоит отметить, что аппарат был сделан на высшем уровне: над каждым выключателем было написано соответствующее ему напряжение, от "слабого удара" до "труднопереносимого удара", прибор был оснащен множеством панелей со стрелочными вольтметрами. То есть усомниться в подлинности эксперимента у испытуемых не было возможности, причем исследование было построено так, что на каждый верный ответ было три ошибочных и авторитет говорил добровольцу каким "ударом" наказать "неспособного ученика".

4. "Учащиеся" кричали, когда получали шоковые удары. После того, как сила удара превышала 150 вольт, они требовали освобождения. При этом, авторитет призывал добровольцев продолжать эксперимент, не обращая внимания на требования "учащихся".

5. Некоторые участники эксперимента пожелали его покинуть после достижения наказания в 150 вольт, но большинство продолжали, пока не достигли максимального шокового уровня в 450 вольт.

По окончанию экспериментов, многие высказывались относительно неэтичности данного исследования, но полученные результаты были впечатляющими. Мильграм доказал, что обычные люди могут причинить боль невинному человеку просто потому, что получили такую команду от властного авторитета.

Сотни тысяч физических опытов было поставлено за тысячелетнюю историю науки. Сложно отобрать несколько «самых-самых».Среди физиков США и Западной Европы был проведен опрос. Исследователи Роберт Криз и Стони Бук просили их назвать наиболее красивые за всю историю физические эксперименты. Об опытах, вошедших в первую десятку по итогам выборочного опроса Криза и Бука, рассказал научный работник Лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий, кандидат физико-математических наук Игорь Сокальский.

1. Эксперимент Эратосфена Киренского

Один из самых древних известных физических экспериментов, в результате которого был измерен радиус Земли, был проведен в III веке до нашей эры библиотекарем знаменитой Александрийской библиотеки Эрастофеном Киренским. Схема эксперимента проста. В полдень, в день летнего солнцестояния, в городе Сиене (ныне Асуан) Солнце находилось в зените и предметы не отбрасывали тени. В тот же день и в то же время в городе Александрии, находившемся в 800 километрах от Сиена, Солнце отклонялось от зенита примерно на 7°. Это составляет около 1/50 полного круга (360°), откуда получается, что окружность Земли равна 40 000 километров, а радиус 6300 километров. Почти невероятным представляется то, что измеренный столь простым методом радиус Земли оказался всего на 5% меньше значения, полученного самыми точными современными методами, сообщает сайт «Химия и жизнь».

2. Эксперимент Галилео Галилея

В XVII веке господствовала точка зрения Аристотеля, который учил, что скорость падения тела зависит от его массы. Чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Наблюдения, которые каждый из нас может проделать в повседневной жизни, казалось бы, подтверждают это. Попробуйте одновременно выпустить из рук легкую зубочистку и тяжелый камень. Камень быстрее коснется земли. Подобные наблюдения привели Аристотеля к выводу о фундаментальном свойстве силы, с которой Земля притягивает другие тела. В действительности на скорость падения влияет не только сила притяжения, но и сила сопротивления воздуха. Соотношение этих сил для легких предметов и для тяжелых различно, что и приводит к наблюдаемому эффекту.

Итальянец Галилео Галилей усомнился в правильности выводов Аристотеля и нашел способ их проверить. Для этого он сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро и значительно более легкую мушкетную пулю. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму, поэтому и для ядра, и для пули силы сопротивления воздуха были пренебрежимо малы по сравнению с силами притяжения. Галилей выяснил, что оба предмета достигают земли в один и тот же момент, то есть скорость их падения одинакова.

Результаты, полученные Галилеем, - следствие закона всемирного тяготения и закона, в соответствии с которым ускорение, испытываемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально массе.

3. Другой эксперимент Галилео Галилея

Галилей замерял расстояние, которое шары, катящиеся по наклонной доске, преодолевали за равные промежутки времени, измеренный автором опыта по водяным часам. Ученый выяснил, что если время увеличить в два раза, то шары прокатятся в четыре раза дальше. Эта квадратичная зависимость означала, что шары под действием силы тяжести движутся ускоренно, что противоречило принимаемому на веру в течение 2000 лет утверждению Аристотеля о том, что тела, на которые действует сила, движутся с постоянной скоростью, тогда как если сила не приложена к телу, то оно покоится. Результаты этого эксперимента Галилея, как и результаты его эксперимента с Пизанской башней, в дальнейшем послужили основой для формулирования законов классической механики.

4. Эксперимент Генри Кавендиша

После того как Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения: сила притяжения между двумя телами с массами Мит, удаленных друг от друга на расстояние r, равна F=γ (mM/r2), оставалось определить значение гравитационной постоянной γ - Для этого нужно было измерить силу притяжения между двумя телами с известными массами. Сделать это не так просто, потому что сила притяжения очень мала. Мы ощущаем силу притяжения Земли. Но почувствовать притяжение даже очень большой оказавшейся поблизости горы невозможно, поскольку оно очень слабо.

Нужен был очень тонкий и чувствительный метод. Его придумал и применил в 1798 году соотечественник Ньютона Генри Кавендиш. Он использовал крутильные весы - коромысло с двумя шариками, подвешенное на очень тонком шнурке. Кавендиш измерял смещение коромысла (поворот) при приближении к шарикам весов других шаров большей массы. Для увеличения чувствительности смещение определялось по световым зайчикам, отраженным от зеркал, закрепленных на шарах коромысла. В результате этого эксперимента Кавендишу удалось довольно точно определить значение гравитационной константы и впервые вычислить массу Земли.

5. Эксперимент Жана Бернара Фуко

Французский физик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 году экспериментально доказал вращение Земли вокруг своей оси с помощью 67-метрового маятника, подвешенного к вершине купола парижского Пантеона. Плоскость качания маятника сохраняет неизменное положение по отношению к звездам. Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе с ней, видит, что плоскость вращения медленно поворачивается в сторону, противоположную направлению вращения Земли.

6. Эксперимент Исаака Ньютона

В 1672 году Исаак Ньютон проделал простой эксперимент, который описан во всех школьных учебниках. Затворив ставни, он проделал в них небольшое отверстие, сквозь которое проходил солнечный луч. На пути луча была поставлена призма, а за призмой - экран. На экране Ньютон наблюдал «радугу»: белый солнечный луч, пройдя через призму, превратился в несколько цветных лучей - от фиолетового до красного. Это явление называется дисперсией света.

Сэр Исаак был не первым, наблюдавшим это явление. Уже в начале нашей эры было известно, что большие монокристаллы природного происхождения обладают свойством разлагать свет на цвета. Первые исследования дисперсии света в опытах со стеклянной треугольной призмой еще до Ньютона выполнили англичанин Хариот и чешский естествоиспытатель Марци.

Однако до Ньютона подобные наблюдения не подвергались серьезному анализу, а делавшиеся на их основе выводы не перепроверялись дополнительными экспериментами. И Хариот, и Марци оставались последователями Аристотеля, который утверждал, что различие в цвете определяется различием в количестве темноты, «примешиваемой» к белому свету. Фиолетовый цвет, по Аристотелю, возникает при наибольшем добавлении темноты к свету, а красный - при наименьшем. Ньютон же проделал дополнительные опыты со скрещенными призмами, когда свет, пропущенный через одну призму, проходит затем через другую. На основании совокупности проделанных опытов он сделал вывод о том, что «никакого цвета не возникает из белизны и черноты, смешанных вместе, кроме промежуточных темных

количество света не меняет вида цвета». Он показал, что белый свет нужно рассматривать как составной. Основными же являются цвета от фиолетового до красного.

Этот эксперимент Ньютона служит замечательным примером того, как разные люди, наблюдая одно и то же явление, интерпретируют его по-разному и только те, кто подвергает сомнению свою интерпретацию и ставит дополнительные опыты, приходят к правильным выводам.

7. Эксперимент Томаса Юнга

До начала XIX века преобладали представления о корпускулярной природе света. Свет считали состоящим из отдельных частиц - корпускул. Хотя явления дифракции и интерференции света наблюдал еще Ньютон («кольца Ньютона»), общепринятая точка зрения оставалась корпускулярной.

Рассматривая волны на поверхности воды от двух брошенных камней, можно заметить, как, накладываясь друг на друга, волны могут интерферировать, то есть взаимогасить либо взаимоусиливать друг друга. Основываясь на этом, английский физик и врач Томас Юнг проделал в 1801 году опыты с лучом света, который проходил через два отверстия в непрозрачном экране, образуя, таким образом, два независимых источника света, аналогичных двум брошенным в воду камням. В результате он наблюдал интерференционную картину, состоящую из чередующихся темных и белых полос, которая не могла бы образоваться, если бы свет состоял из корпускул. Темные полосы соответствовали зонам, где световые волны от двух щелей гасят друг друга. Светлые полосы возникали там, где световые волны взаимоусиливались. Таким образом была доказана волновая природа света.

8. Эксперимент Клауса Йонссона

Немецкий физик Клаус Йонссон провел в 1961 году эксперимент, подобный эксперименту Томаса Юнга по интерференции света. Разница состояла в том, что вместо лучей света Йонссон использовал пучки электронов. Он получил интерференционную картину, аналогичную той, что Юнг наблюдал для световых волн. Это подтвердило правильность положений квантовой механики о смешанной корпускулярно-волновой природе элементарных частиц.

9. Эксперимент Роберта Милликена

Представление о том, что электрический заряд любого тела дискретен (то есть состоит из большего или меньшего набора элементарных зарядов, которые уже не подвержены дроблению), возникло еще в начале XIX века и поддерживалось такими известными физиками, как М.Фарадей и Г.Гельмгольц. В теорию был введен термин «электрон», обозначавший некую частицу - носитель элементарного электрического заряда. Этот термин, однако, был в то время чисто формальным, поскольку ни сама частица, ни связанный с ней элементарный электрический заряд не были обнаружены экспериментально. В 1895 году К.Рентген во время экспериментов с разрядной трубкой обнаружил, что ее анод под действием летящих из катода лучей способен излучать свои, Х-лучи, или лучи Рентгена. В том же году французский физик Ж.Перрен экспериментально доказал, что катодные лучи - это поток отрицательно заряженных частиц. Но, несмотря на колоссальный экспериментальный материал, электрон оставался гипотетической частицей, поскольку не было ни одного опыта, в котором участвовали бы отдельные электроны.

Американский физик Роберт Милликен разработал метод, ставший классическим примером изящного физического эксперимента. Милликену удалось изолировать в пространстве несколько заряженных капелек воды между пластинами конденсатора. Освещая рентгеновскими лучами, можно было слегка ионизировать воздух между пластинами и изменять заряд капель. При включенном поле между пластинами капелька медленно двигалась вверх под действием электрического притяжения. При выключенном поле она опускалась под действием гравитации. Включая и выключая поле, можно было изучать каждую из взвешенных между пластинами капелек в течение 45 секунд, после чего они испарялись. К 1909 году удалось определить, что заряд любой капельки всегда был целым кратным фундаментальной величине е (заряд электрона). Это было убедительным доказательством того, что электроны представляли собой частицы с одинаковыми зарядом и массой. Заменив капельки воды капельками масла, Милликен получил возможность увеличить продолжительность наблюдений до 4,5 часа и в 1913 году, исключив один за другим возможные источники погрешностей, опубликовал первое измеренное значение заряда электрона: е = (4,774 ± 0,009)х 10-10 электростатических единиц.

10. Эксперимент Эрнста Резерфорда

К началу XX века стало понятно, что атомы состоят из отрицательно заряженных электронов и какого-то положительного заряда, благодаря которому атом остается в целом нейтральным. Однако предположений о том, как выглядит эта «положительно-отрицательная» система, было слишком много, в то время как экспериментальных данных, которые позволили бы сделать выбор в пользу той или иной модели, явно недоставало. Большинство физиков приняли модель Дж.Дж.Томсона: атом как равномерно заряженный положительный шар диаметром примерно 108 см с плавающими внутри отрицательными электронами.

В 1909 году Эрнст Резерфорд (ему помогали Ганс Гейгер и Эрнст Марсден) поставил эксперимент, чтобы понять действительную структуру атома. В этом эксперименте тяжелые положительно заряженные а-частицы, движущиеся со скоростью 20 км/с, проходили через тонкую золотую фольгу и рассеивались на атомах золота, отклоняясь от первоначального направления движения. Чтобы определить степень отклонения, Гейгер и Марсден должны были с помощью микроскопа наблюдать вспышки на пластине сцинтиллятора, возникавшие там, где в пластину попадала а-частица. За два года было сосчитано около миллиона вспышек и доказано, что примерно одна частица на 8000 в результате рассеяния изменяет направление движения более чем на 90° (то есть поворачивает назад). Такого никак не могло происходить в «рыхлом» атоме Томсона. Результаты однозначно свидетельствовали в пользу так называемой планетарной модели атома - массивное крохотное ядро размерами примерно 10-13 см и электроны, вращающиеся вокруг этого ядра на расстоянии около 10-8 см.

Современные физические эксперименты значительно сложнее экспериментов прошлого. В одних приборы размещают на площадях в десятки тысяч квадратных километров, в других заполняют объем порядка кубического километра. А третьи вообще скоро будут проводить на других планетах.

Ребята, мы вкладываем душу в сайт. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

У нас на кухне хранится много вещей, с которыми можно ставить интереснейшие эксперименты для детей. Ну и для себя, честно говоря, сделать парочку открытий из разряда «как я этого раньше не замечал».

сайт выбрал 9 экспериментов, которые порадуют детей и вызовут у них много новых вопросов.

1. Лавовая лампа

Нужны : Соль, вода, стакан растительного масла, несколько пищевых красителей, большой прозрачный стакан или стеклянная банка.

Опыт : Стакан на 2/3 наполнить водой, вылить в воду растительное масло. Масло будет плавать по поверхности. Добавьте пищевой краситель к воде и маслу. Потом медленно всыпьте 1 чайную ложку соли.

Объяснение : Масло легче воды, поэтому плавает по поверхности, но соль тяжелее масла, поэтому, когда добавляете соль в стакан, масло вместе с солью начинает опускаться на дно. Когда соль распадается, она отпускает частицы масла и те поднимаются на поверхность. Пищевой краситель поможет сделать опыт более наглядным и зрелищным.

2. Личная радуга

Нужны : Емкость, наполненная водой (ванна, тазик), фонарик, зеркало, лист белой бумаги.

Опыт : В емкость наливаем воду и кладем на дно зеркало. Направляем на зеркало свет фонарика. Отраженный свет нужно поймать на бумагу, на которой должна появиться радуга.

Объяснение : Луч света состоит из нескольких цветов; когда он проходит сквозь воду, то раскладывается на составные части - в виде радуги.

3. Вулкан

Нужны : Поднос, песок, пластиковая бутылочка, пищевой краситель, сода, уксус.

Опыт : Вокруг небольшой пластиковой бутылочки из глины или песка следует слепить небольшой вулкан - для антуража. Чтобы вызвать извержение, следует в бутылочку засыпать две столовые ложки соды, влить четверть стакана теплой воды, добавить немного пищевого красителя, а в конце влить четверть стакана уксуса.

Объяснение : Когда сода и уксус соприкасаются, начинается бурная реакция с выделением воды, соли и углекислого газа. Пузырьки газа и выталкивают содержимое наружу.

4. Выращиваем кристаллы

Нужны : Соль, вода, проволока.

Опыт : Чтобы получить кристаллы, нужно приготовить перенасыщенный раствор соли - такой, в котором при добавлении новой порции соль не растворяется. При этом нужно поддерживать раствор теплым. Чтобы процесс шел лучше, желательно, чтобы вода была дистиллированная. Когда раствор будет готов, его надо перелить в новую емкость, чтобы избавиться от мусора, который всегда есть в соли. Далее в раствор можно опустить проволочку с маленькой петелькой на конце. Поставить банку в теплое место, чтобы жидкость остывала медленнее. Через несколько дней на проволочке вырастут красивые соляные кристаллы. Если наловчиться, можно выращивать довольно крупные кристаллы или узорные поделки на скрученной проволоке.

Объяснение : С остыванием воды растворимость соли понижается, и она начинает выпадать в осадок и оседать на стенках сосуда и на вашей проволочке.

5. Танцующая монетка

Нужны : Бутылка, монета, которой можно накрыть горлышко бутылки, вода.

Опыт : Пустую незакрытую бутылку нужно положить на несколько минут в морозилку. Смочить монетку водой и накрыть ею вынутую из морозилки бутылку. Через несколько секунд монетка начнет подскакивать и, ударяясь о горлышко бутылки, издавать звуки, похожие на щелчки.

Объяснение : Монетку поднимает воздух, который в морозилке сжался и занял меньший объем, а теперь нагрелся и начал расширяться.

6. Цветное молоко

Нужны : Цельное молоко, пищевые красители, жидкое моющее средство, ватные палочки, тарелка.

Опыт : Налить молоко в тарелку, добавить несколько капель красителей. Потом надо взять ватную палочку, окунуть в моющее средство и коснуться палочкой в самый центр тарелки с молоком. Молоко начнет двигаться, а цвета - перемешиваться.

Объяснение : Моющее средство вступает в реакцию с молекулами жира в молоке и приводит их в движение. Именно поэтому для опыта не подходит обезжиренное молоко.

7. Несгораемая купюра

Нужны : Десятирублевая купюра, щипцы, спички или зажигалка, соль, 50%-ный раствор спирта (1/2 часть спирта на 1/2 часть воды).

Опыт : В спиртовой раствор добавить щепотку соли, погрузить купюру в раствор, чтобы она полностью пропиталась. Достать щипцами купюру из раствора и дать стечь лишней жидкости. Поджечь купюру и наблюдать, как она горит, не сгорая.

Объяснение : В результате горения этилового спирта образуются вода, углекислый газ и тепло (энергия). Когда вы поджигаете купюру, то горит спирт. Температура, при которой он горит, недостаточна для того, чтобы испарить воду, которой пропитана бумажная купюра. В результате весь спирт прогорает, пламя гаснет, а слегка влажная десятка остается неповрежденной.

9. Камера-обскура

Понадобится:

Фотоаппарат, поддерживающий длинную выдержку (до 30 с);

Большой лист плотного картона;

Малярный скотч (для обклеивания картона);

Комната с видом на что угодно;

Солнечный денек.

1. Заклеиваем окно картоном так, чтобы свет не поступал с улицы.

2. В центре проделываем ровное отверстие (для комнаты глубиной 3 метра отверстие должно быть около 7-8 мм).

3. Когда глаза привыкнут к темноте, на стенах комнаты обнаружится перевернутая улица! Наиболее видимый эффект получится в яркий солнечный день.

4. Теперь получившееся можно снимать на фотоаппарат на длинной выдержке. Выдержка 10-30 секунд подойдет.

Если вы раздумываете, как отметить день рождения ребенка, возможно, вам понравится идея устроить детское научное шоу. В последнее время научные праздники приобретают все большую популярность. Занимательные опыты и эксперименты нравятся практически всем детям. Для них это что-то магическое и непонятное, а значит интересное. Стоимость проведения научного шоу довольно высокая. Но это не повод отказывать себе в удовольствии наблюдать изумленные детские лица. Ведь можно обойтись собственными силами, не прибегаю к помощи аниматоров и праздничных агентств.

В этой статье я сделала подборку простых химических и физических опытов и экспериментов, которые без проблем можно провести в домашних условиях. Все, что нужно для их проведения, наверняка найдется у вас на кухне или аптечке. Никаких особых навыков от вас также не потребуется. Все, что нужно – это желание и хорошее настроение.

Я постаралась собрать простые, но зрелищные опыты, которые будут интересны детям разных возрастов. К каждому опыту я подготовила научное объяснение (не зря же я училась на химика!). Объяснять детям суть происходящего или нет – решать вам. Все зависит от их возраста и уровня подготовки. Если дети маленькие, объяснение можно пропустить и сразу перейти к зрелищному опыту, сказав лишь, что узнать секреты подобных «чудес» они смогут, когда подрастут, пойдут в школу и начнут изучать химию и физику. Возможно, это вызовет у них интерес к учебе в будущем.

Хотя я выбирала наиболее безопасные опыты, к их проведению все равно нужно относиться очень серьезно. Все манипуляции лучше выполнять в перчатках и халате, на безопасном расстоянии от детей. Ведь тот же уксус и марганцовка способны причинить хлопот.

И, конечно же, при проведении детского научного шоу нужно позаботиться об образе сумасшедшего ученого. Ваш артистизм и харизма во многом определят успех мероприятия. Превратиться из обычного человека в смешного научного гения совсем не сложно – для этого достаточно взъерошить волосы, надеть большие очки и белый халат, измазаться сажей и сделать соответствующее вашему новому статусу выражение лица. Вот как выглядит типичный сумасшедший ученый.

Перед тем, как устраивать научное шоу на детском празднике (кстати, это может быть не только день рождения, но и любой другой праздник), следует проделать все опыты в отсутствие детей. Прорепетировать, что потом не было неприятных сюрпризов. Мало ли что может пойти не так.

Детские эксперименты можно проводить и без праздничного повода – просто так, чтоб интересно и полезно провести время с ребенком.

Выберите наиболее понравившиеся вам опыты и составьте сценарий праздника. Чтобы сильно не нагружать детей наукой, пусть и занимательной, разбавьте мероприятие веселыми играми.

Часть 1. Химическое шоу

Внимание! При проведении химических опытов следует быть предельно осторожными.

Пенный фонтан

Практически все дети любят пену – чем больше, тем лучше. Как ее сделать, знают даже малыши: для этого нужно налить в воду шампуня и хорошенечко ее взбултыхать. А может ли пена образовываться сама по себе без встряски и быть к тому же цветной?

Спросите у детей, что представляет собою, по их мнению, пена. Из чего она состоит и как ее можно получить. Пусть выскажут свои предположения.

Затем объясните, что пена - это пузырьки, заполненные газом. Значит, для ее образования нужно какое-то вещество, из которого будут состоять стенки пузырьков, и газ, который будет их заполнять. Например, мыло и воздух. Когда мыло добавляют в воду и перемешивают, воздух попадает в эти пузырьки из окружающей среды. Но газ можно получить и другим путем – в процессе химической реакции.

Вариант 1

таблетки гидроперита;
марганцовка;
жидкое мыло;
вода;
стеклянный сосуд с узким горлом (желательно красивый);
стаканчик;
молоток;
поднос.

Постановка опыта

Воспользовавшись молотком, растолките таблетки гидроперита в порошок и высыпьте его в колбу.
Поставьте колбу на поднос.
Добавьте жидкого мыла и воды.
Приготовьте в стаканчике водный раствор марганцовки и влейте его в колбу с гидроперидом.

После слияния растворов перманганата калия (марганцовки) и гидроперида (перекиси водорода) между ними начнет происходить реакция, сопровождающаяся выделением кислорода.

4KMnO 4 + 4H 2 O 2 = 4MnO 2 ¯ + 5O 2 + 2H 2 O + 4KOH

Под действие кислорода присутствующее в колбе мыло начнет пениться и вылизать из колбы, образуя своеобразный фонтан. За счет марганцовки часть пены будет окрашиваться в розовый цвет.

Посмотреть, как это происходит, можно на видео.

Важно: стеклянный сосуд должен иметь узкое горлышко. Полученную пену в руки не брать и детям не давать .

Вариант 2

Для образования пены подойдет и другой газ, например, углекислый. Окрасить пену можно в любой цвет, какой пожелаете.

Для проведения эксперимента понадобятся:

пластиковая бутылка;
сода;
уксус;
пищевой краситель;
жидкое мыло.

Постановка опыта

Налейте в бутылку уксуса.
Добавьте жидкого мыла и пищевого красителя.
Насыпьте соды.

Результат и научное объяснение

При взаимодействии соды и уксуса происходит бурная химическая реакция, сопровождающаяся выделением углекислого газа CO 2 .

Под его действием мыло начнет пениться и вылизать из бутылки. Краситель окрасит пену в выбранный вами цвет .

Веселый шарик

Что за день рождения без воздушных шариков? Покажите детям шарик и спросите, как его надуть. Ребята, конечно же, ответят, что ртом. Объясните, что шарик надувается за счет углекислого газа, который мы выдыхаем. Но надуть им шарик можно и по-другому.

Для проведения эксперимента понадобятся:

сода;
уксус;
бутылка;
воздушный шарик.

Постановка опыта

Насыпьте внутрь воздушного шарика чайную ложку соды.
Налейте в бутылку уксуса.
Наденьте шарик на горлышко бутылки и высыпьте соду в бутылку.

Результат и научное объяснение

Как только сода и уксус вступят в контакт, начнется бурная химическая реакция, сопровождающаяся выделением углекислого газа CO 2 . Воздушный шарик начнет на глазах надуваться.

CH 3 -COOH + Na + − → CH 3 -COO − Na + + H 2 O + CO 2

Если взять шарик-смайлик, это произведет на ребят еще большее впечатление. По окончанию опыта завяжите шарик и вручите его имениннику.

Демонстрацию опыта смотрите на видео .

Хамелеон

Могут ли жидкости менять свой цвет? Если да, то почему и как? Перед тем, как ставить эксперимент, обязательно задайте детям эти вопросы. Пускай подумают. Вспомнят про то, как окрашивается вода, когда в ней полощешь кисточку с краской. А можно ли обесцветить раствор?

Для проведения эксперимента понадобятся:

крахмал;
спиртовая горелка;
пробирка;
стакан;
вода.

Постановка опыта

Насыпьте щепотку крахмала в пробирку и добавьте воды.
Капните йода. Раствор окрасится в синий цвет.
Зажгите горелку.
Нагрейте пробирку до обесцвечивания раствора.
Налейте в стакан холодной воды и погрузите туда пробирку, чтобы раствор остыл и снова окрасился в синий.

Результат и научное объяснение

При взаимодействии с йодом раствор крахмала окрашивается в синий цвет, поскольку при этом образуется соединение темно-синего цвета I 2 *(C 6 H 10 O 5) n . Однако это вещество неустойчиво и при нагревании снова распадается на йод и крахмал. При охлаждении реакция идет в другую сторону и мы опять видим, как раствор синеет. Эта реакция демонстрирует обратимость химических процессов и их зависимость от температуры .

I 2 + (C 6 H 10 O 5) n => I 2 *(C 6 H 10 O 5) n

(йод - желт.) (крахмал - прозр.) (темно-синий)

Резиновое яйцо

Все дети знают, что яичная скорлупа очень хрупкая и от малейшего удара может разбиться. Вот было бы хорошо, если бы яйца не бились! Тогда можно было бы не переживать, как донесешь яйца домой, когда мама посылает тебя в магазин.

Для проведения эксперимента понадобятся:

уксус;
сырое куриное яйцо;
стакан.

Постановка опыта

Чтобы удивить ребятишек, к этому опыту нужно готовиться заранее. За 3 дня до праздника налейте в стакан уксуса и поместите в него сырое куриное яйцо. Оставьте на трое суток, чтобы скорлупа успела полностью раствориться.
Покажите детям стакан с яйцом и предложите всем вместе произнести волшебное заклятье: «Трын-дырын, бум-бурым! Яйцо, стань резиновым!».
Достаньте яйцо при помощи ложки, оботрите салфеткой и продемонстрируйте, как оно теперь может деформироваться.

Результат и научное объяснение

Яичная скорлупа состоит из карбоната кальция, который при реакции с уксусом растворяется.

CaCO 3 + 2 CH 3 COOH = Ca(CH 3 COO) 2 + H 2 O + CO 2

Благодаря наличию пленки между скорлупой и содержимым яйца, оно сохраняет свою форму. Как выглядит яйцо после уксуса, смотрите на видео .

Секретное письмо

Дети любят все загадочное, а потому этот эксперимент наверняка покажется им настоящим волшебством.

Возьмите обыкновенную шариковую ручку и напишите на листе бумаги секретное послание от инопланетян или нарисуйте какой-то тайный знак, о котором нельзя знать никому, кроме присутствующих ребят.

Когда дети прочитают, что там написано, скажите, что это большая тайна и надпись надо уничтожить. Причем стереть надпись вам поможет волшебная вода. Если обработать надпись раствором марганцовки и уксуса, затем перекисью водорода, то чернила смоются.

Для проведения эксперимента понадобятся:

марганцовка;
уксус;
перекись водорода;
колба;
ватные палочки;
шариковая ручка;
лист бумаги;
вода;
бумажные полотенца или салфетки;
утюг.

Постановка опыта

Нарисуйте на листе бумаги шариковой ручкой рисунок или надпись.
Насыпьте в пробирку немного марганцовки и добавьте уксуса.
Смочите ватную палочку в этом растворе и проведите по надписи.
Возьмите еще одну ватную палочку, смочите ее водой и смойте полученные разводы.
Промокните салфеткой.
Нанесите на надпись перекись водорода и еще раз промокните салфеткой.
Прогладьте утюгом или положите под пресс.

Результат и научное объяснение

После всех манипуляций вы получите чистый лист бумаги, что очень удивит детей.

Перманганат калия - очень сильный окислитель, особенно если реакция происходит в кислой среде:

МnO 4 ˉ+ 8 Н + + 5 еˉ = Мn 2+ + 4 Н 2 O

Крепкий подкисленный раствор марганцовки буквально сжигает многие органические соединения, превращая их в углекислый газ и воду. Для создания кислой среды в нашем эксперименте используется уксусная кислота.

Продуктом восстановления перманганата калия является диоксид марганца Мп0 2 , имеющий бурую окраску и выпадающий в осадок. Чтобы его удалить, мы используем пероксид водорода Н 2 O 2 , восстанавливающий нерастворимое соединение Мп0 2 до хорошо растворимой соли марганца (II).

МnO 2 + Н 2 O 2 + 2 Н + = O 2 + Мn 2+ + 2 Н 2 O.

Предлагаю посмотреть, как исчезают чернила, на видео .

Сила мысли

Перед постановкой эксперимента спросите у детей, как затушить пламя свечи. Они, конечно же, вам ответят, что свечку надо задуть. Спросите, верят ли они, что вы сможете загасить огонь пустым стаканом, произнеся волшебное заклинание?

Для проведения эксперимента понадобятся:

уксус;
сода;
стаканы;
свечи;
спички.

Постановка опыта

Насыпьте в стакан соды и залейте ее уксусом.
Зажгите несколько свечей.
Поднесите стакан с содой и уксусом к другому стакану, немного переклонив его, чтобы полученный в процессе химической реакции углекислый газ перетек в пустой стакан.
Пронесите стакан с газом над свечами, как бы поливая им пламя. При этом сделайте загадочное выражение лица и произнесите какое-нибудь непонятное заклинание, например: «Куры-буры, муры-пли! Пламя, больше не гори!». Дети ведь должны думать, что это волшебство. Секрет раскроете после восторгов.

Результат и научное объяснение

При взаимодействии соды и уксуса выделяется углекислый газ, который, в отличие от кислорода, не поддерживает горение:

CH 3 -COOH + Na + − → CH 3 -COO − Na + + H 2 O + CO 2

CO 2 тяжелее воздуха, а потому не улетает вверх, а оседает вниз. Благодаря этому свойству мы имеем возможность собрать его в пустой стакан, а потом «вылить» на свечи, тем самым загасив их пламя.

Как это происходит, смотрите на видео .

Часть 2. Занимательные физические опыты

Джин-силач

Этот эксперимент позволит детям взглянуть на привычное для них действие с другой стороны. Поставьте перед детьми пустую бутылку из-под вина (этикетку лучше предварительно снять) и протолкните в нее пробку. А затем переверните бутылку вверх дном и попытайтесь вытряхнуть пробку наружу. У вас, конечно же, ничего не получится. Задайте детям вопрос, можно ли как-то достать пробку, не разбивая бутылку? Пускай скажут, что они думают по этому поводу.

Поскольку через горлышко пробку ничем подцепить нельзя, значит, остается одно – попробовать вытолкнуть ее изнутри наружу. Как это сделать? Можно позвать на помощь джина!

В качестве джина в этом эксперименте будет выступать большой полиэтиленовый пакет. Для пущего эффекта пакет можно разрисовать цветными маркерами – нарисовать глазки, нос, рот, ручки, какие-то узоры.

Итак, для проведения эксперимента понадобятся:

пустая винная бутылка;
пробка;
полиэтиленовый пакет.

Постановка опыта

Скрутите пакет трубочкой и засуньте его в бутылку так, чтобы ручки оказались снаружи.
Переворачивая бутылку, добейтесь того, чтоб пробка оказалась сбоку от пакета поближе к горлышку.
Надуйте пакет.
Аккуратно начните вытягивать пакет из бутылки. Вместе с ним выйдет и пробка.

Результат и научное объяснение

По мере надувания пакет расширяется внутри бутылки, изгоняя из нее воздух. Когда мы начинаем вытягивать пакет, внутри бутылки создается вакуум, за счет чего стенки пакета обхватывают пробку и увлекают ее за собой наружу. Вот такой вот сильный джин!

Чтобы увидеть, как это происходит, посмотрите видеоролик .

Неправильный стакан

Накануне эксперимента спросите у детей, что будет, если перевернуть вверх дном стакан с водой. Они ответят, что воды выльется. Скажите, что так происходить только с «правильными» стаканами. А у вас есть «неправильный» стакан, из которого вода не выливается.

Для проведения эксперимента понадобятся:

стаканы с водой;
краски (можно обойтись и без них, но так опыт выглядит зрелищнее; лучше использовать акриловые краски – они дают более насыщенные цвета);
бумага.

Постановка опыта

Налейте в стаканы воды.
Добавьте в нее красок.
Смочите края стаканов водой и положите поверх них по листу бумаги.
Плотно прижмите бумагу к стеклу, придерживая ее рукой, переверните стаканы вверх дном.
Немного подождите, пока бумага не прилипнет к стеклу.
Не спеша уберите руку.

Результат и научное объяснение

Наверняка все дети знают, что нас окружает воздух. Хотя мы его не видим, он, как и все вокруг, имеет вес. Мы ощущаем прикосновение воздуха, например, когда на нас дует ветер. Воздуха много, а потому он давит на землю и все, что находится вокруг. Это называется атмосферное давление.

Когда мы прикладываем бумагу к мокрому стакану, она прилипает к его стенкам за счет силы поверхностного натяжения.

В перевернутом стакане между его дном (находящимся теперь вверху) и поверхностью воды образуется пространство, наполненное воздухом и парами воды. На воду действует сила тяжести, которая тянет ее вниз. При этом пространство между дном стакана и поверхностью воды увеличивается. В условиях постоянной температуры давление в нем уменьшается и становится меньше атмосферного. Общее давление воздуха и воды на бумагу изнутри получается немного меньше, чем давление воздуха снаружи. Поэтому вода и не выливается из стакана. Однако через некоторое время стакан потеряет свои волшебный свойства, и вода все же выльется. Это обусловлено испарением воды, увеличивающей давление внутри стакана. Когда оно станет больше атмосферного, бумага отпадет и вода выльется. Но вы до этого момента можете не доводить. Так будет интереснее.

Посмотреть ход опыта можно на видео .

Прожорливая бутылка

Спросите у детей, любят ли они покушать. А любят ли кушать стеклянные бутылки? Нет? Бутылки не едят? А вот и не правы. Это обычные бутылки не едят, а волшебные – очень даже не прочь перекусить.

Для проведения эксперимента понадобятся:

вареное куриное яйцо;
бутылка (для пущего эффекта бутылку можно разрисовать или как-то приукрасить, но так, чтоб детям было видно, что происходит внутри ее);
спички;
бумага.

Постановка опыта

Очистите от скорлупы вареное яйцо. Кто же есть яйца в скорлупе?
Подожгите кусок бумаги.
Бросьте горящую бумагу в бутылку.
Положите яйцо на горлышко бутылки.

Результат и научное объяснение

Когда мы забрасываем в бутылку горящую бумагу, воздух в ней нагревается и расширяется. Закрыв горлышко яйцом, мы препятствуем поступлению воздуха, в результате чего огонь гаснет. Воздух в бутылке остывает и сжимается. Создается разность давления внутри бутылки и снаружи, за счет чего яйцо всасывается в бутылку .

Пока что на этом все. Однако со временем я планирую добавить в статью еще несколько экспериментов. В домашних условиях можно, например, поставить опыты с воздушными шарами. Поэтому, если вас заинтересовала данная тема, добавьте сайт в закладки или подпишитесь на рассылку обновлений. Когда добавлю что-то новенькое, сообщу вам об этом по e-mail. На подготовку данной статьи у меня ушло много времени, так что просьба уважительно относиться к моему труду и при копировании материалов обязательно проставлять активную гиперссылку на эту страничку.

Если вы когда-то проводили домашние опыты для детей и устраивали научное шоу, пишите о своих впечатлениях в комментариях, прикрепляйте фото. Будет интересно!

Эксперимент как процесс научного познания

1. Эксперимент как метод научного исследования.

2. Виды экспериментов и их характеристика.

Эксперимент как метод исследования.

Эксперимент – это действие, направленное на создание условий в целях воспроизведения того или иного явления.

При проведении исследования термин «эксперимент» включает: постановку опытов и наблюдение исследованного явления в определенных условиях, которые позволяют следить за ходом его развития и воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. Т. е. эксперимент должен характеризоваться определенным постоянством (const).

Целью эксперимента является выявление свойств исследованных объектов, явлений; проверка справедливости гипотез и глубокое изучение темы научного исследования.

Назначение эксперимента определяет его постановку и организацию. В основу различий экспериментов положены:

1) способы формирования условий (естественных и искусственный);

2) цели исследования (формирующие, преобразующие, констатирующие, контролирующие, поисковые, решающие);

3) организация проведения (лабораторные, полевые, натуральные, производственные…).

4) способ постановки задач (закрытый и открытый);

5) структураизученныхобъектовиявлений (простые, сложные);

6) характер внешних воздействий на объект исследования (вещественные, энергетические, информационные);

7) характер взаимодействия средства экспериментального исследования (обычный, модельный);

8) модели, которые исследуются в эксперименте (материальный, мысленный);

9) контролируемыевеличины (активный, пассивный);

10) числоварьируемыхфакторов (однофакторный, многофакторный);

11) характеризучаемыхобъектовилиявлений (технологический, социометрический и т. д.).

Виды экспериментов и их характеристика

(слева представлен № группы, в которую входят разные виды экспериментов; см. выше).

1. Естественный эксперимент . Предполагает проведение исследования в естественных условиях существования объекта исследования (в психических, педагогических, социальных и биологических науках).

Искусственныйэксперимент предусматривает создание искусственных условий для проведения исследования (применяется в естественных и технических науках).

2. Преобразующий эксперимент предполагает, что исследователь преднамеренно создаёт условия, которые, по его мнению должны способствовать формированию новых свойств и качеств объекта.

Констатирующий эксперимент применяется с целью проверки определённых предположений (констатируется наличие определенной связи между воздействием на объект исследователя и его результатам) выявляется наличие определенных фактов.

Контролирующий эксперимент предполагает контроль за результатами внешних воздействий над объектом исследования с учётом его состояния, характера воздействия и ожидаемого эффекта.

Поисковый эксперимент используется в случае затрудненной классификации факторов, влияющих на изучение явлений, если отсутствуют достаточные предварительные данные. Его результат – установление значимых факторов и отсеивание незначимых.

Решающий эксперимент – проводится для проверки справедливости основных положений фундаментальных теорий, если две или более гипотез одинаково согласуется со многими явлениями. Он приводит к установлению правильности одной из выдвинутых гипотез и указывает на факты, которые противоречат другой (другим). В основу решаемого эксперимента положены серии опытов.

3. Лабораторный эксперимент проводится в лабораторных условиях с использованием типовых приборов, специальных моделирующих установок, оборудования и т. д. Как правило, в лабораторном эксперименте изучается не сам объект, а его модель (образец).

Его недостаток – не всегда полностью воспроизводит (моделирует) реальный ход изученного процесса и, следовательно, требует проведения натурального эксперимента.

Натуральный эксперимент сводится к проведению научных исследований в естественных условиях и на реальных объектах. В зависимости от места проведения испытаний, натуральный эксперимент может проводится на производстве (производственные), в полевых условиях (полевые), на полигоне (полигонные), полунатурные и т. д.

Цель натурального эксперимента – обеспечить необходимое соответствие (адекватность) условий эксперимента реальной ситуации, в которой создаваемый объект будет работать в дальнейшем.

4. Открытый эксперимент предполагает открытое объяснение испытуемым задач данного эксперимента. Это активизирует поведение испытуемых и способствует «поддержке» намечаемой работы.

Закрытый эксперимент предполагает сокрытие задач эксперимента от испытуемых (-мого) с целью получения объективных данных. Его тщательно маскируют, что исключает излишний самоконтроль со стороны испытуемых и позволяет им поведенческие реакции проявлять естественно.

5. Простой эксперимент используется для изучения объектов, не имеющих развлекательной структуры, небольшим количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, выполняющих простейшие функции.

Сложный эксперимент изучаются объекты и явления со сложной разветвленной структурой (большое количество взаимосвязанных и взаимообусловленных элементов, выполняющих сложные функции). Это приводит к сопутствующим изменениям состояния элемента (-ов) или связи (-ей) между ними.

6. Вещественный эксперимент предполагает изучение различных вещественных факторов на состояние объекта исследования, т. е. влияние чего-либо на что-либо.

Энергетический эксперимент используется для изучения воздействия различных видов энергии на объект исследования (для естественных наук).

Информационный эксперимент предусматривает изучение воздействия определенной информации на объект исследования (в биологии, психологии, кибернетике, социологии) т. е. изменение состояния объекта исследования под влиянием информации, которая ему сообщается.

7. Обычный эксперимент (классический) предлагает непосредственное взаимодействие экспериментальных средств с объектом исследования, которое является посредником между экспериментатором и объектом исследования.

Модельный эксперимент имеет дело с моделью, которая, как правило, входит в состав экспертной установки, замещая объект исследования и часто условия исследования данного объекта.

Недостаток – различие между моделью и реальным объектом может стать источником ошибок; изучение поведения модели на моделирующий объект требует дополнительных затрат и теоретического обоснования.

8. Материальный эксперимент (используются материальные объекты исследования). представляет собой форму объективной материальной связи сознания с внешним миром.

Мысленный эксперимент (идеализированный, воображаемый) представляет собой одну из форм умственной деятельности познающего субъекта, в процессе которой производится в воображении структура реального эксперимента.

Средствами мысленного эксперимента являются мысленные модели исследуемых объектов или явлений. Например, знаковые модели, образные модели, образно-знаковые модели.

Он используется в педагогике, художественном творчестве, медицине и т. д.

9. Активный эксперимент связан с выбором специальных входных сигналов (факторов) и призван контролировать вход и выход исследовательской системы.

Пассивный эксперимент предусматривает изменение только выбранных показателей (параметров) в результате наблюдения за объектом без искусственного вмешательства в его функционирование и сопровождается инструментальным измерением выбранных показателей состояния объекта исследования. Например, наблюдение за изменением возрастных показателей человека, количеством заболеваний, рождаемостью и т. д.

10. Однофакторный эксперимент предполагает выделение нужных факторов, стабилизацию фактором, мешающих проведению исследования и поочерёдное варьирование факторов, которые представляют интерес для исследования.

Многофакторный эксперимент – все факторы (переменные) варьируются все сразу и каждый эффект оценивается по результатам всех опытов в данной серии экспериментов.