Физика в школе

Для музея физики ученики могут изготовить из картона простые модели солнечных часов.

Измерение времени всегда было связано с Солнцем, т.к. жизнь людей издревле подчинялась его видимому движению по небу. Люди делили время на сутки, выделяли день и ночь, утро и вечер, полдень (время наивысшего положения Солнца над горизонтом, «половина дня»). Но для многих практических целей было желательно определять время более точно. Читать дальше »

Будучи в Вене, как всегда  в новом городе, обратил отдельное внимание на места, связанные с историей физики. Правда, таких мест не очень много в Вене (музыкальной столице Европы), но альбом «По историческим местам» пополнить можно.

Венский университет - один из старейших в Европе, в котором учились и преподавали Людвиг Больцман, Эрвин Шрёдингер…

Читать дальше »

Чтобы увидеть бесконечный тоннель отражений между параллельными зеркалами*, не обязательно глаз (объектив) должен находиться в пространстве между ними. Т.е. нам самим не обязательно находиться между зеркалами. Можно увидеть бесконечную череду отражений, находясь снаружи.
Для этого одно из зеркал – обращённое к нам - должно быть полупрозрачным, а отражаемый объект между зеркалами – ярким.

Декоративный светильник-зеркало. Между зеркалом и полупрозрачным зеркалом находятся светодиоды.

Кулон-медальон.

Вполне можно изготовить самостоятельно что-то подобное.

____________________

* См. Многократное отражение

Школьники умеют строить изображение предмета в плоском зеркале, пользуясь законом отражения света, и знают, что предмет и его изображение симметричны относительно плоскости зеркала. В качестве индивидуального или группового творческого задания (реферат, исследовательский проект) можно поручить исследование построения изображений в системе из двух (или более) зеркал – так называемое «многократное отражение». Читать дальше »

Чтобы увидеть мираж, не обязательно ехать далеко. Ведь что такое мираж? Это когда что-то видно не там, где оно на самом деле находится.
Слово «мираж» в английском и французском языках имеет тот же корень, что и слово «зеркало». Увидеть мираж прямо на столе нам поможет зеркало! Но зеркало не простое – плоское, а искривлённое – вогнутое, параболическое.

В магазинах и на выставках занимательной науки есть игрушка, называемая мираскоп (может иметь и другие названия, в том числе, иногда с неграмотным использованием слова «голограмма»).

Над тарелкой Хрюша смог
воспарить, как будто йог.
Ни поймать его сачком,
ни отбить его щелчком.
«Здесь колдуют чудеса», -
раздаются голоса.
Что ж, оспаривать не буду -
оптика, конечно, чудо!

Служит правдою и верой:
над зеркальной полусферой
под тарелкой, на спине
Хрюша замер, как во сне.

Свет, что к зеркалу летит,
сделав в зеркале кульбит,
вылетает на простор,
где его и ловит взор.
Так что глаз обманут Ваш,
мнимый образ есть мираж.

Кривым не верьте зеркалам -
там правда с ложью пополам.*

Читать дальше »

Школьная физика отличается от «просто физики» тем, что она является физикой учебной, т.е. помимо чисто физического материала включает в себя методику: задачи, контроль знаний, занимательность, наглядность, воспитание интереса к предмету, обучение методологии науки и т.д. К тому же физика есть часть большой человеческой культуры, как любая другая наука. Не все школьники станут физиками, не всем из них понадобятся физические знания в будущей профессиональной деятельности, но все они должны быть культурными людьми, т.е. иметь представление об истории науки, роли и месте физики в жизни и т.д.).  Не будем также забывать о воспитании, которое происходит всегда. Таким образом, «не чистый» физический материал (например, исторический) тоже важен в обучении. Особенно это хорошо понятно для классов гуманитарного профиля.   

В кабинете-музее физики можно завести альбом с фотографиями «По историческим местам». Бывая в разных городах и странах, мы не только наблюдаем памятники истории, архитектуры, искусства, но и с интересом отмечаем – что естественно – всё связанное с историей физики и жизнью её творцов. Многие дети сейчас путешествуют с родителями за рубеж, да и учитель имеет больше возможностей для этого.
Замечу, что желательно не просто фотографировать что-то (этого добра полно в Интернете), а фотографироваться самим на фоне достопримечательностей. Пусть в фотоальбоме будут фотографии с подписью вида «кто, где и когда» – это создаст некую живую связь. На мой взгляд, размещать какую-то дополнительную подробную физическую информацию в альбоме не следует.

Париж.

  Пантеон, где похоронены великие люди Франции, в частности, физики: Сади Карно, Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри.

  Маятник Фуко в Пантеоне для демонстрации суточного вращения Земли. Впервые опыт был показан в 1851 году французским физиком Жаном Фуко.

 Надгробие на могиле Пьера и Марии Кюри в Парижском Пантеоне.

  Читать дальше »

      Автопортрет с двумя зеркалами, Вирджил Эллиотт      

Посмотрите на картину и объясните её с физической точки зрения.

…
Можно предположить, что художник не просто показывает нам свои профиль и анфас, а иллюстрирует работу по написанию автопортрета, – не зря картина называется «Автопортрет с двумя зеркалами«. Одного зеркала не достаточно. Почему?
Если бы художник нарисовал свой портрет, просто копируя отражение в зеркале, то на холсте был бы изображён не он, а его зеркальный двойник, у которого право и лево поменяны местами: пуговицы не слева, а справа, часы не на левой руке, а на правой, а родинка, если таковая имеется на правой щеке, окажется на левой. Известно, что в зеркале мы видим себя совсем не такими, какими нас видят окружающие люди.

Как же увидеть себя в зеркале в истинном виде? Читать дальше »

Обычное плоское зеркало, которое есть в каждом доме, только кажется обычным и привычным. На самом деле оно создаёт замечательную оптическую иллюзию: за плоскостью зеркала, в глубине, мы видим самих себя и окружающую нас обстановку. Мы к этому привыкли и не удивляемся. А маленькие дети, которые первый раз в жизни увидели зеркало, этому очень даже удивляются: они с интересом рассматривают себя, пытаются влезть в зеркало, заглядывают за него.

 Лучи света не проходят сквозь зеркало, а отражаются от его поверхности. Тем не менее, изображение кажется расположенным за зеркалом. За поверхностью зеркала мы видим такую же комнату как наша. Это свойство зеркал используют дизайнеры интерьера, чтобы визуально расширять пространство помещений. 

Изображение в зеркале формируют не отражённые от зеркала лучи, а их кажущееся продолжение. Такое изображение называют мнимым. Лучи от точки S отражаются от зеркала под тем же углом, под которым падают на зеркало. Их продолжения пересекаются за зеркалом в точке S’. Лучи кажутся нам исходящими из этой точки. Она есть изображение точки S. Предмет и его изображение в зеркале симметричны относительно плоскости зеркала.

Мы видим, что человеческий взгляд фокусируется не на зеркале, а на точке за зеркалом. Таким образом, человек видит не зеркало, а пространство «за ним». Бывают случаи, когда поверхность зеркала очень чистая, без пыли, царапин, пятен, и зеркало расположено так, что человек не видит в нём своего отражения, тогда он может обмануться и не увидеть зеркала, приняв изображение в нём за реальность. Особенно часто это наблюдается, когда человек попадает в незнакомое помещение. Он может в первые мгновения даже принять своё отражение за другого человека.

Свойство зеркала создавать «мнимую реальность», становясь невидимым, используется для создания трюков. Самый известный – «отрезанная голова». На столике лежит голова, которая может моргать, говорить. На самом деле под столиком не пустое пространство, а два перпендикулярных зеркала, в которых отражаются пол и стены и не могут отражаться зрители. Сейчас такие кабинки часто встречаются на различных выставках, посвящённых популярной науке, где каждый может сыграть роль отрезанной головы.

Есть игрушки-сувениры  с тем же принципом устройства. Например, парящий в пустоте внутри копилки самолётик или кубик (причём монеты исчезают внутри).

Очень чистое наклонное зеркало, к которому не может поступать пыль с наружным воздухом,  отражает только внутренние стенки копилки. К зеркалу приклеена половинка самолётика (или кубика). Вторая половинка - его отражение.

Другой вариант подобной игрушки-копилки с невидимыми зеркалами:

По этому принципу делают свои трюки фокусники в цирке.

«Все науки делятся на физику и коллекционирование марок» 
 Э. Резерфорд

Коллекционирование марок (и вообще коллекционирование) является одним из любимых занятий детей. Оно есть одновременно игра и серьёзный труд. Ленинградский психолог  Борис Ананьев писал об этапах формирования человека: игра – познание – труд. Детское коллекционирование хорошо объединяет в себе эти этапы. Доказано, что дети, занимающиеся коллекционированием, в среднем, лучше учатся. Коллекционирование не только сообщает новые знания, но и вырабатывает любознательность, умение классифицировать, систематизировать, сравнивать, обобщать, комбинировать, т. е. приучает к познавательно-исследовательской деятельности. Коллекционирование развивает память, внимание, аккуратность, бережливость, умение ставить цель, концентрироваться на проблеме и сохранять постоянство интересов (не случайно, по статистике, коллекционеры – самые верные мужья).

Потому желательно не упустить возможность привлечь детей к коллекционированию марок по физике (да и самим можно заняться) и поместить коллекцию марок в наш музей физики. Конечно, задача коллекционирования марок по физике намного труднее, чем собирание марок по географии, ботанике или зоологии (марок на физическую тему в СССР и России было выпущено очень мало), но тем интереснее наша задача.

Не достаточно просто поместить марки на стенд (не под полиэтилен – под ним марки портятся, и не под прямые солнечные лучи), а каждую марку нужно снабдить небольшим комментарием, как это сделано на сайте «Научная филателия» (Sci-Philately), где собрана большая коллекция почтовых марок по разным разделам физики, а также по математике, астрономии, химии, биологии, геологии. Эта замечательная коллекция будет служить нам примером и образцом. Могут также помочь материалы рубрики «Уголок филателиста», существовавшей когда-то в журнале «Квант».

	Дирижабль (от фр. dirigeable — управляемый) — летательный аппарат легче воздуха, аэростат с движителем, благодаря которому дирижабль может двигаться независимо от направления воздушных потоков. В 1928 году цеппелин LZ-127 совершил перелёт через Атлантический океан – из Германии в США, а в следующем году облетел земной шар. В сентябре 1930 года LZ-127 прилетел в Советский Союз. Зрелище огромного летательного аппарата в небе над Москвой вызвало большой интерес общества, родило дирижаблестроительный бум в СССР.  Цеппелинами назывались дирижабли жёсткой конструкции по фамилии выдающегося немецкого инженера и организатора их производства генерала графа Фердинанда фон Цеппелина. Сейчас интерес к дирижаблям возрождается.
	Капица Пётр Леонидович — величайший российский физик-экспериментатор. Для изучения сильных магнитных полей, которыми он занимался в лаборатории Кавендиша в Англии под руководством Резерфорда, было необходимо достичь таких низких температур, когда газы становятся жидкими. Для этого он разрабатывал новые холодильные установки, способные сжижать воздух и самый трудный для сжижения газ — гелий. Изобрёл производительный способ сжижения воздуха с помощью турбодетандера.В 1938 году открыл сверхтекучесть жидкого гелия. В 1978 году получил Нобелевскую премию за фундаментальные исследования в области физики низких температур.
	Снежинки — это монокристаллы льда, рождающиеся в атмосфере. Не существует двух одинаковых снежинок. Японский физик Укихиро Накайя предположил в 1932 году, что величина и форма снежинок зависят от температуры воздуха и содержания влаги в нём, и подтвердил это экспериментально, первым научившись выращивать снежинки искусственно в лаборатории. Американский физик Кеннет Либбрехт и сегодня продолжает выращивать снежинки. Им совместно с профессиональным фотографом сделаны сотни фотографий снежинок, самые красивые из которых издаются в красивых книжках и даже изображаются на почтовых марках.

Использован материал: История дирижаблестроения, История снежного кристалла.

(Даю согласие на использование материала данной статьи в Википедии на условиях лицензии GFDL.)

Псевдоскоп (Pseudoscope, греч., от рseudos – ложный, и skopein – смотреть) – оптический прибор, изобретённый в 1852 году английским физиком Витстоном (Wheatstone), создающий обратную перспективу. Это означает, что ближние точки пространства переходят в дальние, а дальние в ближние. Рельеф «выворачивается наизнанку» - выпуклое кажется вогнутым и наоборот. Если же смотреть, например, на лицо человека (или маску с любой стороны), то оно будет всегда обычным из-за инерции восприятия (привычки), хорошо закреплённой предыдущим опытом (см. Иллюзия «дракон» или The Hollow Face illusion).

Читать дальше »