Fizyka wokół nas. Laboratorium

Jak zafascynować się fizyką? Przede wszystkim poprzez praktykę: rozwiązywanie ciekawych problemów i zadań oraz przeprowadzanie eksperymentów, dotyczących otaczającej nas rzeczywistości, które pomogą zrozumieć istotę zachodzących zjawisk. Ta książka umożliwia bezpośrednią interakcję ze światem przyrody w sposób, który pogłębi zarówno ciekawość, jak i wiedzę. Stwierdzono, że zapamiętujemy około 5% tego, co czytamy, i około 75% tego, co robimy. Doświadczenia, pokazy i symulacje opisane w tej książce odgrywają więc ważną rolę w uczeniu fizyki. Zajęcia laboratoryjne to zajęcia praktyczne, na których prowadzi się obserwacje, dokonuje pomiarów, wykonuje obliczenia i wyciąga wnioski. W laboratorium urzeczywistnia się zasady i zależności, o których czytacie w książkach. Niniejszy zeszyt ćwiczeń laboratoryjnych do podręcznika Fizyka wokół nas (wyd. 12.) umożliwia uzupełnienie wiedzy o zjawiskach w przyrodzie, koncentrując się na tym, w jaki sposób one zachodzą. Książka stanowi nieocenioną pomoc dla uczniów, studentów, rodziców i nauczycieli.

Spis treści

Wprowadzenie IX Podziękowania IX O Autorach XI Do uczniów/uczestników zajęć laboratoryjnych XIII Do nauczyciela/instruktora XIII Co będzie potrzebne: podstawowa lista przyrządów, rekwizytów, odczynników XV Część 1. MECHANIKA 1 Chodzenie po desce – Reguła równowagi Doświadczenie – R. 2 1 Jedź! Jedź! Jedź! – Podstawy graficznego opisu ruchu Doświadczenie – R. 3 7 Określanie odległości przy użyciu dźwięku – Wykres ruchu w czasie rzeczywistym Obserwacja zjawiska – R. 3 11 Ciężar – Związek masy z ciężarem Obserwacja zjawiska – R. 4 15 Przepychanie przedmiotów – Symulacja siły, masy i przyspieszenia Przy komputerze – R. 4 19 Przykładanie siły przed wózkiem – Siła, masa i przyspieszenie Obserwacja zjawiska – R. 4 23 Niutonowski strzał – Zagadka siły i ruchu Pokaz – R. 4 27 Lustro sił – Ilościowa obserwacja pary sił Obserwacja zjawiska – R. 5 29 Wydmuchnij! – Podsumowanie trzech praw dynamiki Newtona Obserwacja zjawiska – R. 5 31 Skoki na bungee ze stołu – Czas i siła uderzenia Pokaz – R. 6 35 Rzeczy, które się odbijają – Zderzenia sprężyste i niesprężyste Pokaz – R. 6 37 Wspinanie się pod górę – Praca na równi pochyłej Doświadczenie – R. 7 41 Musująca fontanna – Fizyka gejzera z napojów gazowanych Pokaz – R. 7 45 Upuszczanie piłki – Zachowanie energii podczas swobodnego spadania Doświadczenie – R. 7 47 Paradoks bliźniaczych pałek – Zagadka z obrotem Obserwacja zjawiska – R. 8 51 Wszystko w nadgarstku – Doświadczenie momentu siły „na własnej skórze” Obserwacja zjawiska – R. 8 55 Czy to się będzie kręcić w kółko? – Przyspieszanie ze stałą szybkością Pokaz – R. 8 57 Usiądź na nim i obracaj się – Weź fizykę w obroty Obserwacja zjawiska – R. 8 65 Wielki wyścig kulek – Ruch w kierunkach poziomym i pionowym Obserwacja zjawiska – R. 10 69 Traf do celu – Zagadka pocisku, którą można rozwiązać Doświadczenie – R. 10 71 Odlot! – Rakiety rzeczywiste i wirtualne Doświadczenie/Przy komputerze – R. 10 73 Tancerz rowerowy z Edynburga – Jakościowa analiza wideo Przy komputerze – Cz. 1 79 Część 2. WŁASNOŚCI MATERII 83 Grubość naleśnika z kulek – Rozmiar atomu Doświadczenie – R. 11 83 Naleśnik z kwasu oleinowego – Rozmiary atomu Doświadczenie – R. 11 85 Naprężenie i sprężyna – Prawo Hooke’a Doświadczenie – R. 12 87 Skok do innego świata – Symulacja sprężyna-masa Przy komputerze – R. 12 93 Kostki w basenie: gęstość – Gęstość i symulacja unoszenia się na wodzie Przy komputerze – R. 13 95 Eureka! – Prawo Archimedesa Obserwacja zjawiska – R. 13 97 Utoń lub płyń – Co sprawia, że obiekt tonie lub pływa? Obserwacja zjawiska – R. 13 99 Łódko, płyń – Pływanie Obserwacja zjawiska – R. 13 101 Ciśnienie w oponach i 18-kołowa ciężarówka – Siła, powierzchnia i ciśnienie Obserwacja zjawiska – R. 14 105 Część 3. CIEPŁO 107 Taniec cząsteczek – Obserwacja ruchu cząsteczek Obserwacja zjawiska – R. 15 107 Odbijanie się od ścian – Symulacja teorii kinetycznej gazów Przy komputerze – R. 15 109 Mieszanie cieczy o różnych temperaturach – Pojemność cieplna wody Doświadczenie – R. 15 113 Woda i gwoździe – Porównywanie wartości ciepła właściwego Doświadczenie – R. 15 115 Ciepło w puszce: podgrzewanie – Absorpcja ciepła Doświadczenie – R. 16 119 Ciepło w puszce: chłodzenie – Emisja ciepła Doświadczenie – R. 16 121 Roztapiam się, roztapiam – Przewodnictwo i absorpcja Obserwacja zjawiska – R. 16 123 Chłodzenie przez wrzenie – Ciśnienie atmosferyczne i temperatura wrzenia Obserwacja zjawiska – R. 17 125 Ogrzewanie przez zamrażanie – Ciepło syntezy Doświadczenie – R. 17 127 Część 4. AKUSTYKA 129 Drgania w zwolnionym tempie – Spowolnienie drgań za pomocą światła stroboskopowego Obserwacja zjawiska – R. 19 129 Fale na wodzie w zbiorniku – Symulacja fal Przy komputerze – R. 19 131 Wysoki – cichy – niski – głośny – Zmiany właściwości fali dźwiękowej i ich interpretacja Obserwacja zjawiska/Przy komputerze – R. 20 135 Wydaj dźwięk! – Wyznaczanie prędkości dźwięku Doświadczenie – R. 20 139 Wyłączanie dźwięku – Wygaszanie fali dźwiękowej Obserwacja zjawiska – R. 20 143 Efekt wah-wah i dźwięki z klawiatury telefonu – Efekty interferencji fal dźwiękowych Obserwacja zjawiska/Przy komputerze – R. 20 145 Część 5. ELEKTRYCZNOŚĆ I MAGNETYZM 149 Siła, z którą należy się liczyć – Wprowadzenie do sił elektrostatycznych Obserwacja zjawiska – R. 22 149 Elektroskop – Przewodzenie ładunków, indukcja, przewodniki i izolatory Doświadczenie – R. 22 153 Naelektryzuj się! – Generator van de Graaffa Obserwacja zjawiska – R. 22 161 Hokej w polu elektrycznym – Symulacja zachowania ładunku w polu elektrycznym Przy komputerze – R. 22 163 Iskry z Johnem Trawoltażem – Symulacja porażenia naładowanym dywanem Przy komputerze – R. 22 167 Cytrynowa elektryczność – Podstawowe informacje o baterii i podstawowa zagadka dotycząca baterii Obserwacja zjawiska – R. 23 171 Jak zmierzyć opór? – Łączenie mierników i określanie oporu Doświadczenie – R. 23 175 Baterie i żarówki – Podstawowe obwody elektryczne Obserwacja zjawiska – R. 23 181 Przerwa i zwarcie w obwodzie – Uszkodzone obwody Obserwacja zjawiska – R. 23 185 Być jak bateria – Ręczne zasilanie obwodów Obserwacja zjawiska – R. 23 191 Jak zobaczyć pole magnetyczne? – Wzorce przyciągania i odpychania Obserwacja zjawiska – R. 24 195 Elektryzujący magnetyzm – Prądy elektryczne i pola magnetyczne Obserwacja zjawiska – R. 24 199 Silnikowe szaleństwo – Proste silniki prądu stałego Obserwacja zjawiska – R. 24 203 Huśtanie magnesów – Przetwornik magneto-elektro-mechaniczny Obserwacja zjawiska – R. 25 207 Aktywator generatora – Generatory Obserwacja zjawiska – R. 25 211 Elektromagnetyczne laboratorium pana Faradaya – Symulacja elektromagnetyzmu Obserwacja zjawiska – R. 25 213 Obraz otworkowy – Tworzenie obrazu Obserwacja zjawiska – R. 26 219 Camera obscura – Tworzenie obrazu bez soczewki Obserwacja zjawiska – R. 26 221 Obraz Słońca – Rzutowanie Słońca przez otworek Obserwacja zjawiska – R. 26 223 Kule słoneczne – Wielkość Słońca Obserwacja zjawiska – R. 26 225 Płonący obraz – Soczewki korekcyjne i Władca much Obserwacja zjawiska – R. 26 227 Podglądanie pikseli – Mieszanie kolorów na wyświetlaczach cyfrowych Obserwacja zjawiska/Przy komputerze – R. 27 233 Dlaczego niebo jest niebieskie – Rezonans i rozpraszanie Obserwacja zjawiska – R. 27 237 Część 6. ŚWIATŁO 241 Lustro ortsuL – Obrazy w lustrze Obserwacja zjawiska – R. 28 241 Obiekty w lustrze nie są takie, na jakie wyglądają – Lustra sferyczne Obserwacja zjawiska – R. 28 243 Inaczej o załamaniu światła – Mechaniczna analogia załamania światła Obserwacja zjawiska – R. 28 247 Moneta w kubku – Magia załamania światła Obserwacja zjawiska – R. 28 251 Inaczej o rozpraszaniu światła – Widmo w twoim oku Obserwacja zjawiska – R. 28 253 Cudowne uwięzienie światła – Całkowite odbicie wewnętrzne Obserwacja zjawiska – R. 28 255 Urokliwa fatamorgana – Miraże i inne efekty Obserwacja zjawiska – R. 28 259 Obiekty oglądane przez soczewkę nie są takie, na jakie wyglądają – Obrazy w soczewkach Fresnela Obserwacja zjawiska – R. 28 261 Prążki w optyce – Symulacja przestrzennego obrazu interferencyjnego Przy komputerze – R. 29 263 Prawa rządzące światłem – Zamiana mm na µm, aby znaleźć ? Obserwacja zjawiska – R. 29 269 Dyfrakcja w działaniu – Dyfrakcja światła Obserwacja zjawiska – R. 29 271 Wzory dyfrakcyjne – Układ maksimów dyfrakcyjnych Obserwacja zjawiska – R. 29 275 Polaryzator z prętów – Polaryzacja fal mechanicznych Obserwacja zjawiska – R. 29 279 Zaciemnienie – Polaryzacja fal świetlnych Obserwacja zjawiska – R. 29 283 Jasne światła – Spektroskopia Doświadczenie – R. 30 289 Poświeć światłem – Symulacja efektu fotoelektrycznego Przy komputerze – R. 31 293 Część 7. FIZYKA ATOMU I JĄDRA ATOMOWEGO 297 Uzyskanie okresu połowicznego rozpadu – Okres połowicznego rozpadu Obserwacja zjawiska – R. 33 297 Szybkie datowanie izotopowe – Symulacja datowania radiometrycznego Przy komputerze – R. 33 301 Reakcja łańcuchowa – Rozszczepienie jądrowe Obserwacja zjawiska – R. 34 303 DODATKI 305 Dodatek A. Dokładność, precyzja i błąd 305 Dodatek B. Niepewność i cyfry znaczące 306 Dodatek C. Błąd procentowy i różnica procentowa 308 Dodatek D. Przedrostki SI i współczynniki konwersji 308 Dodatek E. Wykresy 309