На уроках естествознания в 4 классе необходимо показать учащимся ряд опытов, требуемых программой курса неживой природы.
Для демонстрации в классе этих опытов требуется лишь самое элементарное оборудование и очень простые приборы, которые без особого труда могут быть изготовлены каждым учителем.
При подготовке к урокам, в которые включаются опыты, необходимо тщательно проверить каждый прибор. Следует помнить, что неудача опыта чаще всего вызывается тем, что прибор небрежно собран и потому пропускает воздух в отдельных местах.
Поэтому, собрав прибор, надо прежде всего проверить надёжность соединений всех его частей. Для этого в собранный прибор с силой вдувают воздух и-замечают, не проходит ли воздух между пробкой и горлышком сосуда, между пробкой и вставленной в неё стеклянной трубкой, через трещины в пробке и т. п. Обнаруженные недостатки прибора сейчас же устраняются.
Все приборы после использования их на уроках надо разобрать, а посуду и стеклянные трубки тщательно вымыть и высушить.
При подготовке приборов нельзя обойтись без стеклянных трубок, нельзя и заменить их. Однако можно и нужно максимально экономить стеклянные трубки, используя одни и те же трубки для разных приборов.
Набор таких трубок, проверенный практикой нескольких школ, изображён на прилагаемом рисунке. Он позволяет показать учащимся все опыты, требуемые программой по естествознанию, а также собрать ряд приборов для дополнительных опытов как на уроках, так и на внеклассных занятиях.
Для изготовления такого набора нужно всего лишь 80 см стеклянных трубок одинакового диаметра — в 5—6 мм. Для соединения отдельных отрезков между собой нужны две резиновые «муфты» по
3 см в длину (отрезаются
от обычной резиновой трубки).
Стеклянную трубку, из которой будет изготовлен набор, прежде всего
разрезают на четыре части: для трубки № 1 отрезается кусок трубки в 20 см длиной, для № 2 — 17 см, № 3 — 15 см и № 4 — 28 см.
Разрезают трубку ребром трёхгранного напильника или острым краем куска кварца. Положив трубку на стол и придерживая её левой рукой около места надреза, проводят по нему 2—3 раза ребром напильника. На трубке получается черта. Затем трубку берут обеими руками так, чтобы черта была обращена вверх. Снизу, около места разреза, к трубке слегка прижимают большие пальцы и оба конца её тянут вниз — трубка легко обламывается на черте.
Полученные отрезки трубки надо вычистить внутри, вымыть и высу-
шить. Чистят трубки с помощью суровой нитки или тонкой верёвочки, на конце которой привязан маленький кусочек ваты. Вату смачивают водой и несколько раз протаскивают через трубки. Затем трубки моют снаружи, споласкивают
внутри и высушивают. Обрабатывают трубки следующим образом.
Трубка № 1 нагревается в середине до размягчения стекла. Сначала трубка прогревается на участке в 4—5 см длиной, затем сильно нагревается в средней точке и растягивается в противоположные стороны. На концах обеих половинок трубки получаются при этом конусообразные запаянные стеклянные нити — «хвосты». «Хвосты» надпиливают напильником и обламывают. Узкий конец трубки слегка оплавляют и отмеряют от него по длине трубки 8 см. Излишек трубки отрезается, а широкий конец её оплавляется. Так же обрабатывается и вторая половина — получаются две трубки № 1. Следует иметь в виду, что горячую трубку нельзя класть на холодные предметы — она может лопнуть.
Трубку № 2 нужно лишь оплавить с обоих концов, нагревая их в пламени спиртовки до тех пор, пока они не округлятся. Острые края трубки можно и затупить напильником с тонкой насечкой или смоченным водой точильным бруском.
Трубки № 3 и № 4 надо согнуть под прямым углом. Для этой работы фитиль спиртовки надо вытянуть из втулки и расплющить, чтобы увеличить пламя.
В местах предполагаемых сгибов (на расстоянии 9 см от конца — для трубки № 3 и 10—2 см — для трубки № 4) трубки нагреваются в пламени спиртовки.
Трубку нагревают до тех пор, пока стекло не станет мягким. Затем, не вынимая из пламени, трубку сгибают, поднимая концы её кверху. При этом надо внимательно следить за тем, чтобы сгиб получился округлый, без сужений и перехватов, для чего нагревание ведут всё время не в одной точке, а на участке трубки в 2—3 см длиной.
Согнув трубку и не вынимая её из пламени спиртовки, проверяют, лежат ли концы её в одной плоскости, для чего смотрят вдоль трубки. Если концы её не лежат в одной плоскости, их осторожно выправляют.
После того как трубки остынут, их обрезают до нужных размеров, а концы оплавляют.
Остаётся добавить два отрезка резиновой трубки, и набор готов.
Из работ, необходимых при подготовке приборов для опытов, отметим ещё следующие.
О бр аб о тка пр о б о к . Применяемые корковые пробки должны быть плотными, гладкими, мягкими, без трещин; поверхность их не должна быть ноздреватой. От качества пробки и тщательности подготовки её очень часто зависит успех опыта.
Пробку надо брать несколько большего диаметра, чем горлышко сосуда — это необходимо для того, чтобы пробка плотно закрыла сосуд. Для того чтобы пробка вошла в горлышко сосуда, её надо обжать с помощью проб- комялки.
Пробкомялку можно заменить небольшой доской. Доску кладут на лежащую на столе пробку и, нажимая на доску, прокатывают пробку несколько раз между поверхностями стола и доски. Обычно этого достаточно для того, чтобы пробка стала мягкой. Очень старые и грубые корковые пробки перед обжиманием полезно вымочить в кипятке.
Сверление пробок производится с помощью пробочного сверла (если сверла в школе нет, отверстия в пробках прожигают раскалённым гвоздём). Отверстие следует делать немного уже толщины трубки с тем, чтобы трубка входила в него несколько туго.
Пробку при сверлении держат в левой, а сверло в правой руке. Острые края сверла приставляют к узкой стороне пробки (в середине) и, слегка нажимая, вращают его в правую сторону, как бы ввинчивая в пробку. При этом следят за тем, чтобы сверло не шло вкось.
Когда острые края сверла будут приближаться к широкой стороне пробки, пробку кладут этой стороной на другую пробку и продолжают сверлить, пока сверло немного не врежется в подложенную пробку. При таком способе сверления края отверстия на широкой стороне пробки получаются не рваными, а совершенно ровными.
Притупившиеся края пробочных свёрл затачиваются с помощью специального ножа (или напильников с мелкой насечкой).
При продевании стеклянной трубки в просверленное в пробке отверстие конец трубки полезно смочить водой или глицерином. Вводить трубку в отверстие пробки следует осторожно и плавно при постоянном вращении трубки около её оси.
Изготовление штатива для пробирки . Проще всего штатив для пробирки сделать из куска медной звонковой (или мягкой печной) проволоки в 25—30 см длиной и небольшой дощечки (примерно 10 х 15 см). Один конец проволоки затачивается напильником и вбивается в дощечку, другой наматывается спирально на толстую ручку для пера или на круглую
Простейшие штативы и держалки для пробирок.
палочку. Палочку вынимают из полученной спирали, и штатив готов — сжимая спираль, можно удержать в ней пробирку в любом нужном положении.
Очень легко сделать штатив для пробирки из бутылки с песком и прикреплённой к её горлышку проволоки.
В отдельных случаях, когда жидкость в пробирке можно нагревать, не пользуясь штативом, пробирку держат в деревянной держалке, сделанной из бельевого зажима, или в бумажной полоске.
Изготовле ние треножника . Треножник нужен для установки на нём посуды при нагревании. Проще всего сделать треножник из проволоки или из консервной банки.
Для треножника из проволоки требуется три куска выпрямленной проволоки по 35 см длиной и 2—3 мм толщиной. Все три куска сгибаются в виде буквы «П» с несколько раздвинутыми ножками. Длина ножки — 13 см, длина поперечины — 9 см. В двух местах (вверху и внизу) ножки связываются тонкой проволокой.
Треножник из консервной банки делается так: в боковой поверхности банки делаются три выреза, как показано на рисунке, а дно её продырявливается толстым гвоздём.
Пользуясь треножником из проволоки, на него кладут металлическую сетку, на которую и ставят сосуд с нагреваемой жидкостью. Сетку можно заменить самодельной решёткой, пробив с помощью гвоздя побольше отверстий в небольшом куске жести или в отрезанном от больше отверстий в небольшом консервной банки дне.
Изготовле ние спирто во й лам почки . Самодельную спиртовку можно сделать из пузырька от чернил или лекарства. Пузырёк надо
вымыть, поставить его горлышком на кусок жести и обвести по краю горлышка карандашом. Вырезав ножницами кружок, надо в середине его пробить острым концом напильника или толстым гвоздём отверстие и расши-
Самодельные треножники.
рить это отверстие до толщины карандаша. Затем из жести вырезается квадрат 3 х 3 см и свёртывается на карандаше в трубку (её можно заменить металлической трубочкой для пера ученической ручки). Трубка до половины длины вставляется в отверстие кружка. Фитиль делается из ваты и сверху накрывается напёрстком. Работая со спиртовкой, надо соблюдать следующие правила:
1. Обращаться с зажжённой спиртовкой осторожно и бережно, чтобы не опрокинуть, не уронить, не разбить её. В случае, если спирт всё же разлился и загорелся, немедленно засыпать его песком или плотно накрыть полотенцем.
Самодельная спиртовка.
2. Зажигать спиртовку обязательно от спички или от лучинки, ни в коем случае не от пламени другой спиртовки, так как при этом спирт может воспламениться.
3. Никогда не наливать спирт в зажжённую спиртовку.
4. Не переносить зажжённую спиртовку.
5. Нагревать верхней частью пламени, не прикасаясь к фитилю нагретой стеклянной посудой (во время горения фитиль остаётся холодным, и горячая посуда может лопнуть).
6. По окончании работы не дуть на пламя, а закрыть его колпачком.
7. После работы держать спиртовку обязательно плотно закрытой колпачком (из самодельных спиртовок спирт лучше выливать в бутылку или пузырёк с плотной пробкой).
Таковы важнейшие работы, которые надо проделать, прежде чем приступать непосредственно к сборке необходимых для работы в классе приборов. Чтобы наглядно показать, как, пользуясь трубками описанного выше
Прибор для перегонки воды.
набора, собираются приборы для отдельных опытов, приведём несколько примеров.
Прибор для перегонки воды . Для опыта нужны: две пробирки (или пробирка и колба, если кипятить воду будут в колбе, а не в пробирке), трубки № 2, № 3 и № 4 (или вместо их одна, соответствующим образом изогнутая), две резиновые муфты, штатив для пробирки или треножник для колбы, стакан, спиртовка, немного поваренной соли, несколько крупинок марганцевокислого калия, комочек ваты.
К одной из пробирок (или к колбе) подбирается плотная пробка с отверстием для стеклянной трубки. Закрыв пробирку пробкой с пропущенным через неё концом стеклянной трубки № 3, проверяют эту часть прибора, вдувая в неё воздух. Убедившись в исправности этой, самой ответственной части прибора, собирают весь прибор. Пробирку закрепляют в проволочной спирали самодельного штатива, подобно описанному выше (проволока в этом случае берётся длиной в 50—60 см). С помощью печной проволоки можно закрепить пробирку и на деревянной палке, вделанной в дощечку.
Пробирка закрепляется в вертикальном положении над спиртовкой. Свободный конец трубки № 2 опускается в другую пробирку, помещаемую в стакан с холодной водой.
Приступая к опыту, наливают в первую пробирку 1/4 — 1/3 её объёма подкрашенной марганцевокислым калием солёной воды, помещают в верхнем конце комочек ваты и плотно закрывают. Вата препятствует проникновению в трубку подкрашенной воды, что возможно при бурном кипении. Закрепив все части прибора в нужном положении, начинают нагревать воду.
Пар, получающийся при кипении воды, поступает по трубке в холодильник (пробирка в стакане с холодной водой) и там охлаждается, превращаясь в дистиллированную воду, лишённую и солёного вкуса и окраски от марганцевокислого калия или от чернил.
Перегонять всю воду из пробирки не следует — пробирка может лопнуть. Достаточно получить примерно 1/5 объёма пробирки дистиллированной воды и прекратить перегонку. Перед тем как погасить спиртовку, надо вынуть из холодильника конец трубки № 2 для того, чтобы часть дистиллированной воды не попала обратно в первую пробирку.
Упрощённый термоскоп . С помощью этого прибора можно легко показать опыт, доказывающий, что воздух от нагревания расширяется, от охлаждения сжимается.
В трубку № 2, перед тем как соединить её с другими трубками, впускается несколько капель подкрашенной воды. Оба сосуда (можно взять бутылки, пробирки, колбы) плотно закрываются пробками с пропущенными
Упрощённый термоскоп.
через них трубками № 3 и 4 и проверяются. Затем присоединяется трубка № 2.
Прибор очень чувствителен: если обхватить рукой левый сосуд, то столбик воды в трубке № 2 под влиянием расширяющегося от нагревания воздуха в этом сосуде пойдёт вправо; если взять в руку вместо левого правый сосуд, то столбик воды начнёт передвигаться влево. Это явление можно наблюдать много раз.
Прибор для добывания кислорода . Кислород можно получить, нагревая в пробирке марганцевокислый калий. Для опыта нужны: пробирка с пробкой, трубки № 3 и 4 с одной муфтой, штатив для пробирки, сосуд с водой, стакан (или пузырёк), спиртовка, половина чайной ложки марганцевокислого калия, комочек ваты.
Закрыв пробирку пробкой, в отверстие которой вставлена трубка № 3, проверяют эту часть прибора, вдувая через трубку воздух. Затем, открыв пробирку, насыпают в неё марганцевокислый калий, вкладывают комочек ваты и опять закрывают. Вата нужна для того, чтобы крупинки марганцевокислого калия не вылетали при нагревании в трубку № 3. Пробирку закрепляют в штативе в наклонном положении. Трубку № 3 соединяют муфтой с трубкой № 4, и свободный конец последней спускают в сосуд с водой. Наполнив водой стакан (или пузырёк, небольшую банку), накрывают его стеклом, опрокидывают, опускают в сосуд с водой и, вынув из воды стекло, ставят стакан в опрокинутом положении на дно сосуда.
Собрав весь прибор, обогревают пробирку пламенем спиртовки, а затем нагревают нижнюю часть её с марганцевокислым калием. При нагревании пробирки из прибора будет выходить сначала воздух.
Поэтому следует немного подождать, пока выйдет весь воздух, находившийся в приборе (или, во всяком случае, большая часть его), а затем уже подвести свободный конец трубки № 4 под стакан. Кислород будет наполнять стакан, вытесняя из него воду.
Наполнив стакан, его закрывают, не вынимая из воды, стеклянной пластинкой и лишь после этого вынимают из воды. Затем вынимают из воды конец трубки № 4 и только после этого прекращают нагревание пробирки, так как иначе вода попадёт в горячую пробирку, и последняя может лопнуть.
Прибор для добывания углекислого газа . Углекислый газ получают из мела. Кусочки мела кладут в небольшую бутылку (пузырёк, колбу) и наливают на них немного слабой соляной кислоты (кислота покупается в аптеке).
Для опыта нужны: бутылка с пробкой, трубки № 3 и 4 с одной муфтой, стакан, мел и слабая соляная кислота. Соляную кислоту можно заменить крепким уксусом или уксусной эссенцией.
Проверив прибор, наливают на мел соляную кислоту, плотно закрывают бутылку, а свободный конец трубки № 4 опускают в открытый (пустой) стакан или банку. Наполнив стакан углекислым газом, опускают в него зажжённую лучинку, лучинка гаснет.
Получить углекислый газ и показать его свойства можно и в обыкновенном чайном стакане (в небольшой банке, в пробирке), положив в него кусочек мела и добавив немного соляной кислоты. Стакан постепенно наполняется углекислым газом, в который вводят зажженную лучинку.
Погасить зажжённую лучинку можно и иначе: стакан слегка наклоняют над лучинкой и «заливают» пламя углекислым газом.
То, что углекислый газ тяжелее воздуха, видно также из следующего опыта: берут второй «пустой» стакан и опускают в него зажжённую лучинку — лучинка продолжает гореть. После этого в стакан «переливают» углекислый газ и вновь вводят зажжённую лучинку — она гаснет.
Прибор для сухой пер егонки дерева . Для опыта нужны: пробирка, пробка к ней с отверстием для трубки № 1, штатив для пробирки, спиртовка, сухие опилки или наломанные на кусочки обгоревшие спички (можно также использовать и каменный уголь, но только не антрацит).
Пробирку наполовину наполняют сухими опилками или кусочками спичек, плотно закрывают пробкой со вставленной в неё трубкой № 1, проверяют прибор и закрепляют пробирку в штативе так, чтобы свободный конец трубки № 1 был обращён вверх.
Собрав прибор, сначала прогревают слегка всю пробирку, а потом сильно нагревают её в одном месте. Из трубки сначала выделяется расширяющийся от нагревания воздух, а затем и светильный газ; последний зажигают, поднеся зажжённую спичку к концу
трубки. Если газ слабо выделяется, то пробирку нагревают в другом месте, подальше от её дна.
Закончив опыт, прекращают нагревание, дают пробирке остыть и разбирают прибор. В пробирке остаются древесный уголь, дёготь, смола.
Прибор для опытов, показывающих водопроницаемость, влагоёмкость и капиллярность песка, глины и почвы . Для опытов нужны: три одинаковые бутылки, каждая с отрезанным дном, штатив для них, три одинаковых стакана, нитки и три чистых тряпочки для завязывания горлышек у бутылок, песок, глина, почва с пришкольного участка.
Горлышки бутылок обвязываются тряпочками, и бутылки наполняются до одинаковой высоты слегка увлажнённым песком, глиной и почвой. Бутылки при наполнении хорошо встряхиваются, чтобы песок, глина и почва легли достаточно плотно, и помещаются в штатив; под них ставятся стаканы.
Водопроницаемость и влагоёмкость песка, глины и почвы можно показать так: на песок, глину и почву одновременно наливают одинаковые количества воды и наблюдают, как вода просачивается сверху вниз, где её просочится больше и где меньше. При наблюдении обнаруживается различная водопроницаемость песка, глины и почвы (т. е. способность их пропускать воду сверху вниз) и их различная влагоёмкость (т. е. различные удерживаемые ими количества воды).
Закончив опыт, надо высыпать песок, глину и почву на фанеру (или на железные противни) и высушить их. Затем прибор собирается вновь для показа явления капиллярности (волосности) песка, глины и почвы. Для этого поступают так: стаканы ставят на деревянные подставки (или на одну толстую доску) с таким расчётом, чтобы горлышки бутылок находились внутри стаканов. Затем в стаканы наливают воды (так, чтобы в ней находились горлышки всех трёх бутылок) и наблюдают, как будет подниматься вода в песке, глине и почве.
Если имеется возможность несколько расширить опыты с почвой, то желательно: 1) показать перечисленные свойства не только у песка, глины и одного образца почвы, но и у других образцов местных почв (с поля, луга, из леса); 2) показать капиллярность промакательной бумаги, лампового фитиля, сахара и др.
Описанные приборы являются наиболее сложными из тех, какие применяются на уроках естествознания в 4 классе. Для большинства же опытов нужны совсем простые приборы, которые можно очень легко собрать, используя те же трубки, что и для описанных выше приборов. Тем не менее, с помощью этих, крайне простых по своему устройству приборов можно показать ряд интересных и поучительных опытов, как например: переход воды из газообразного состояния в жидкое, расширение воды и воздуха при нагревании и сжатие их при охлаждении, сжимаемость и упругость воздуха и др.
Работа воды . Модели водяных колёс изготовляются из пробок, лучинок, картона, ученических перьев и даже спичек.
Колёса надеваются на деревянные или проволочные оси, концы которых помещаются в самодельных подшипниках, сделанных из конторских скрепок.
Для усиления струи воды используется бутылка без дна, в пробку которой вставлена трубка № 1.
Работа пара . Работу пара можно показать, заставив вращаться в струе пара вертушку из бумаги, картона или жести. Для получения достаточной струи пара в пробирку наливают немного (примерно треть её объёма) воды, плотно закрывают пробкой с трубкой № 1 и нагревают воду на спиртовке.
Самодельные модели водяных колёс.
Вырывающаяся из трубки струя пара заставляет вертушку быстро вращаться.
Можно показать и такой опыт: в пробирку с прямыми краями (а не с отогнутыми в сторону, как у обыкновенной химической пробирки) наливают
на одну четверть воды, закрывают её картофельной пробкой, закрепляют
в штативе обязательно в вертикальном положении и нагревают на спиртовке. Образующийся при кипении воды пар с силой выбрасывает пробку.
Более сложные приборы и модели, иллюстрирующие работу воды, ветра, пара, дети могут изготовить в кружке (техническом).
Чтобы обеспечить
опытами уроки естествознания в 4 классе, школа должна иметь следующее оборудование: самодельный штатив для пробирок (или покупной металлический, так называемый лабораторный), треножник, спиртовку, термометр химический до 120—150°, пробочные свёрла — набор из 3 штук, две колбы по 250—300 см, две бутылки, 10 пробирок, 2 стеклянные воронки, около 2 м трубок стеклянных диаметром 5—6 мм (для изготовления двух экземпляров набора трубок для приборов), резиновую трубку — 50 см; пробки корковые к колбам, пробиркам и бутылкам; разведённую соляную кислоту — 100 г, марганцевокислый калий — 5 г, спирт денатурированный — 1 л.
Источник:
Начальная школа. Настольная книга учителя – 1950, под редакцией проф.. М.А. Мельникова
