Представьте занятие физики, на котором не записывают десятки формул, а… бросают бутерброды. Да-да, именно бутерброды, правда, не настоящие, а модели из картона или фанеры. Это не просто веселая игра — это физика в действии.
Когда мы, преподаватели школы «Летово», выезжаем с мастер-классами, наша цель — не только рассказать о том, как мы преподаем, но и показать, что наука — это живой процесс. Один из самых простых и наглядных экспериментов — проверка старого мифа: «бутерброд всегда падает маслом вниз».
О том, как проводить этот эксперимент, рассказывает преподаватель физики и астрономии Игорь Сергеевич Оболенский.
Почему именно этот эксперимент?
Во-первых, это знакомая всем ситуация, а значит, детям сразу интересно. Во-вторых, за этим мифом скрывается серьезная физика: движение с ускорением, вращательное движение, момент инерции. Однако ребята в 7−8 классе еще не знакомы с такими физическими величинами, и поэтому нужно объяснять проще, рассказать и показать, что на самом деле задача широка и интересна.
Как это работает?
Мы начинаем с исследовательского вопроса: «Бутерброд упадет маслом вниз или вверх?».
Если переходить на язык физики, то правильнее будет размышлять так. При наличии у нас некоторой высоты (h), определенной массы и размера бутерброда, исследовательский вопрос будет звучать так: сколько оборотов успеет сделать стандартный бутерброд, пока будет падать с высоты (h)?
Далее переходим к эксперименту. Настоящие бутерброды мы, конечно, не бросаем — еда не должна пропадать зря. Вместо этого используем модели из фанеры либо пористого картона, на одну сторону которых наклеен двухсторонний скотч (он имитирует масляную сторону и позволяет ученику не запутаться во время проведения эксперимента).
Ученики на мастер-классе роняют бутерброды со стола, фиксируют результаты, а затем мы вместе анализируем статистику. Чаще всего процент падений маслом вниз действительно оказывается немного выше 50%. Но! Стоит поменять высоту или форму и массу бутерброда — и результаты начинают меняться.
После анализа результатов первых испытаний ученики выдвигают гипотезы, какие параметры можно поменять, чтобы результат изменился:
— Может, дело в высоте падения?
— А если сделать бутерброд больше или тяжелее?
— Влияет ли то, как мы его толкаем?
Что дальше?
После сбора данных мы учимся представлять наглядно научные результаты: строим на доске графики, диаграммы, обсуждаем неожиданные результаты (например, когда у одного из счастливчиков все броски оказываются строго маслом вверх) и размышляем об ограничениях нашей математической модели. А главное — показываем детям, что наука — это не набор готовых ответов, а умение ставить вопросы и проверять гипотезы.
Как повторить этот эксперимент в вашем классе?
- Сделайте модели бутербродов из пенокартона (2-3 слоя) либо фанеры (4 мм, более толстая сделает модель очень тяжелой), отметьте одну сторону как «масляную» (наклеить цветной скотч).
- Предложить ученикам выдвинуть гипотезы: от чего может зависеть результат?
- Проведите серию бросков с разной высоты, запишите процент падения модели бутерброда маслом вниз в зависимости от высоты.
- Постройте график либо диаграмму распределения падений.
5. Обсудите, почему получился именно такой результат.
6. Поговорите о различиях поведения макета бутерброда и реального объекта. Какие из них практически не влияют на результат? А какие, наоборот, существенные?
Этот простой эксперимент увлекает даже тех, кто раньше думал, что физика — это скучно. Ведь когда дети сами ищут закономерности, анализируют данные, проверяют гипотезы, они учатся мыслить как ученые.
Попробуйте! Кто знает, может, именно ваш класс докажет, что бутерброды все-таки падают маслом вверх?