Експериментот со свеќи - PRIMAS - Германија
Експериментот со свеќи
Подигањето на свеќи е дел од стандардниот научен експеримент од градинка преку основно училиште до средно училиште. За учениците во деветто одделение, веднаш е достапно објаснување дури и без вистински обид: „На свеќата и е потребен кислород - притисокот на воздухот во чашата се намалува - водата се крева“ (види упатство за филмот) На понатамошното прашање: "Кога водата се крева во чашата?" одговорот на ученикот е јасен: „Додека свеќа гори“. Во последователниот експеримент (со видео камера), сепак, тоа јасно покажува дека издигнувањето започнува само со пламенот на свеќата. Потрошувачката на кислород може да се исклучи како објаснување.
За учениците станува навистина интересно: „Кое е точното објаснување сега?“ Часот веднаш формулира бројни претпоставки и предлага понатамошни експерименти. За детално проучување на феноменот, часот е поделен на групи.
Видео од лекцијата (8 од 45 минути):
Користење на истражувачкиот циклус:
За структуриран пристап во групна работа со отворена експериментална задача, препорачливо е да се ориентирате кон истражувачкиот циклус. Циклусот може да се користи за секое отворено експериментално прашање. Учениците се принудени јасно да ги формулираат своите често збунети хипотези во групата, да разговараат за нив и да планираат соодветни експерименти точно пред да бидат извршени. Структурата на циклусот може да им се даде на студентите со работен лист. Колото служи како структура за поддршка на учениците кои сè уште не се запознаени со отворените експериментални задачи. Искусните часови самоуверено можат да сторат без методичко водство од мал чекор.
Истражувачки циклус за научни експерименти.
Материјали за студентите за истражување на феноменот:
Сол, шеќер, ладен чај, магнети, пердуви, коцки мраз, фен за топол воздух, котел, .
Техничка забелешка:
За жал, експериментот честопати е погрешно објаснет во книгите за експерименти, па дури и на телевизија: „На свеќата и е потребен кислород - притисокот на воздухот во чашата се намалува - водата се зголемува“. Во продолжение, накратко е објаснет ефект што главно предизвикува покачување на водата: Кога топол воздух се лади, тој се собира. Негативен притисок се создава во затвореното горно стакло кога воздухот се лади. Како резултат на разликата во притисокот е погонот за растечката вода. Колку е поголема температурната разлика, толку е поголема разликата во притисокот и придружното зголемување на водата. Експериментот работи и без свеќата, со брзо ладење на чаша која е загреана со коцки мраз. Понатамошни ефекти што го интензивираат процесот (кондензација на водена пареа, растворање на СО2) може да се најдат во цитираната литература. Експериментот може да се користи како вовед во темата на топлинските мотори.
Задача за само-диференцирање:
Отворањето лекции за учење базирано на истражување дава важен придонес за самостојно учење и стекнување знаења базирани на вештини за студентите. Идеите пред лекцијата кои често се занемаруваат на часовите насочени кон наставниците со најмногу 33 ученици, играат важна улога во независното истражување: Учениците ги користат своите постојни концепти, дискутираат за нив во групна работа и конечно се обидуваат повторно да ги откријат во експеримент. Независната преокупација со научниот феномен може да биде повод учениците да ги приближат своите претчувства со научните концепти.Истражувањата за експериментот со свеќи се суштински диференцирани. Слабите групи ученици можат да направат едноставни претпоставки како на пр B. исклучи различно растворање на гасови во засладена или солена вода. Покрај термичкиот ефект, многу добри училишни групи откриваат и други причини како што се B. кондензацијата на водена пареа на ладна чаша чај.
Видеа од експериментот со свеќи:
Експериментирајте со свеќа:
Водата се крева само откако ќе се изгасне свеќата
Експериментирај јас без свеќа:
Стаклото се загрева со вентилатор за топол воздух - преголемиот притисок ја испумпува водата надвор.
Експеримент II без свеќа:
Стаклото се загрева со фен за топол воздух, а потоа се лади со коцка мраз (удар со време)
Видеа со апликации на ефектот:
Експеримент за аналогија:
Топлиот воздух се шири во стаклената сијалица - се склучува ладен воздух.
Стирлинг мотор:
Тоа е можно само со топло и ладно.
Парна машина:
Излезот на ладна пареа ја зголемува ефикасноста.
Работни листови за часот:
Експериментирање со истражувачкиот циклус:
Word PDF
Обезбедување на резултатите од експериментот за учење базиран на истражување:
Word PDF
Студентски решенија од училницата:
Хипотеза: јаглерод диоксид се раствора во вода.
PDF
Хипотеза: Ефектот работи со топло и ладно.
PDF
Дополнителен материјал за лекцијата:
Техничко објаснување:
Ефектот се јавува и кога воздухот во чашата за кратко се загрева со фен за топол воздух (500 ° C), а стоечкото стакло потоа се лади со коцки мраз (видео).
Експеримент за аналогија:
Од феномен до топлински мотор: стаклената сијалица е наизменично потопена во топла и ладна вода - сијалицата се движи. Меморандум за употреба како мотор: „Можно е само со ладно и топло“. (Видео)
Наједноставниот топлински мотор:
На моторот Стирлинг му е потребна топла рака од едната страна за работа и коцки мраз од друга за да се зголеми температурната разлика (видео). Упатување: продавница за наука
Ефект врз парната машина:
Ако излезот од парната машина се лади со ладна вода, парната машина одеднаш работи скоро двојно побрзо. (види сијалица). Температурната разлика помеѓу топло и ладно е зголемена - ефикасноста на парната машина значително се зголемува (видео). Упатство: лабораториски план на Шнајдер
Електрани на јаглен:
За сите термоцентрали за работа е потребно „топло“ и „ладно“. Електраните секогаш се градат покрај река за ладење.
Напис за весник: Проблем со ладењето во лето
Други примери: мотори на автомобили со радијатори, .
Извор на слика: Викимедија комонс, слика на Дмитриј А.Мот
Подигањето на свеќи кај Југенд Форхт:
Леонард Бауерсфелд и Марсел Нидингер од гимназијата Ханс-Тома во Лорах:
1 место во областа на физиката на регионалниот натпревар Зидбаден 2013: напис Бадише-Цајтунг
Подигање на свеќи на Интернационалниот светски куп во физика 2013:
Експериментот со свеќи како светски истражувачки проект (бр. 10): ИИПТ истражувачки проекти
Меѓународен турнир за млади физичари 2013 во Тајпеј, Тајван
Напис во весник за лекцијата:
Круг на НАНТА: „Отворени задачи во училницата! Пример за настава.“ Издание 01/02 (2013)
С.Хол: „Датум и парна машина“, Бадише Цајтунг (07.07.2012)
Механичка примена од античко време:
Лева слика: Преден поглед на автоматската врата
Слика десно: Заден поглед со механиката.
Врати на александриските храмови: Мистериозен спектакл во античко време: откако бил запален жртвуван оган, боговите за чудо ги отвориле вратите на храмот! Но, тешко на огнот згаснува: патот до храмот е веднаш затворен. Ниту еден бог не дејствувал под вратите, туку физичкиот принцип: „Можете да го направите тоа само со топло и ладно“. Работен модел на вратите може да се восхитува на научниот музеј „Милениумска кула“ во Магдебург.
Објаснување на вратите засновано на сликата десно: Топчето десно од вратата се загрева со режач Бунсен. Топката е поврзана со затворен сад за вода во средина преку црево. Воздухот во топката се шири и ја турка течноста од садот за вода во средината кон лево во висечкиот отворен сад. Тежината на празниот сад лево се балансира со тежината од десната страна. Поради приливот на вода во левиот сад веќе нема рамнотежа и вратите се отвораат. Ако топката десно од вратата се олади, вратата повторно се затвора.
Други антички машини на физички принцип:
Написот на Интернет за „Шпигел“
Тестирање на задачата: клас 9в, учебна 2011/12 година, Фридрих-гимназија Фрајбург
Автор: Др. Патрик Бронер
Инспирација за експериментите: проф. Дитер Плаперт
Слики и видеа: П. Бронер