Как пользоваться разделом
Здесь собраны опыты и справочные данные по школьному курсу физики и химии — от 7 до 11 класса. Для каждой темы: краткая теория, безопасный домашний опыт с возрастным допуском, и блок «научные данные» (формулы, константы, таблицы). Использовать можно и как помощь с уроками, и просто как научное хобби.
⚙️ Механика — движение и силы (7 класс)
📐 Опыт: Равномерное и равноускоренное движение — машинка-тележка
Материалы: игрушечная машинка с инерционным мотором, рулетка, секундомер (телефон).
Как: отпустите машинку на полу и замеряйте время прохождения каждых 50 см; запишите: пока заводится мотор — ускорение, когда едет накатом — замедление.
Наука: скорость v = S/t, ускорение a = Δv/Δt. При равномерном движении град. „путь—время“ — прямая, при ускоренном — парабола. Второй закон Ньютона F = m·a.
💪 Опыт: Сила и «рычаг» — поднимаем самый тяжёлый предмет
Материалы: длинная линейка или палка, предмет как точка опоры (толстая книга), груз.
Как: подсовывайте линейку под край груза и, меняя точку опоры (плечи), находите, при каком положении груз поднимается минимальным нажатием.
Наука: правило рычага (условие равновесия): F₁·L₁ = F₂·L₂ — сила умножается на плечо. Увеличивая плечо, мы выигрываем в силе. Это золотое правило механики: выигрыш в силе = проигрыш в расстоянии.
🌍 Опыт: Сила тяжести и центр тяжести — устойчивый карандаш
Материалы: карандаш, пластилин, бумажный флажок, стол.
Как: прилепите небольшой комок пластилина к концу карандаша и попробуйте поставить его на ладонь пластилином вверх и вниз; сравните, когда он устойчив.
Наука: сила тяжести F = m·g приложена к центру тяжести. Предмет устойчив, если вертикаль из центра тяжести проходит внутри площади опоры.
👣 Опыт: Трение — почему «едем» на скользком
Материалы: книга, линейка, разные поверхности (стол, полотенце, лед/плёнка), резинка-динамометр (не обязательно).
Как: буксируйте книгу линейкой по разным поверхностям, ощущая сопротивление; сравните силу трения (скольжение) на ровной и шершавой поверхности.
Наука: сила трения F_тр = μ·N (коэффициент трения умноженный на силу реакции опоры). Трение зависит от материала и шершавости, но мало зависит от площади касания.
📌 Научные данные
Ускорение свободного падения на Земле g ≈ 9,8 м/с². Скорость: 1 км/ч ≈ 0,28 м/с. Закон всемирного тяготения F = G·m₁·m₂/r², G = 6,67·10⁻¹¹ Н·м²/кг².
🫧 Давление и плотность (7 класс)
💧 Опыт: Давление жидкости зависит от глубины — дырявая бутылка
Материалы: пластиковая бутылка с тремя отверстиями на разной высоте, вода, таз.
Как: наполните бутылку водой и держите над тазом; струи из нижнего отверстия бьют дальше и сильнее, чем из верхнего.
Наука: давление столба жидкости P = ρ·g·h зависит от глубины h. Поэтому на дне глубокого бассейна давление больше, и «уходит» боле сильная струя.
⚖️ Опыт: Закон Архимеда — ведро с водой «выталкивает»
Материалы: наполненное по краю ведро/миска воды, литровая бутылка или тяжёлый пакет, мерный стакан.
Как: медленно погрузите бутылку в заполненную воду и собирайте вытесненную воду в мерный стакан; сравните объём вытесненной воды с погружённой частью бутылки.
Наука: закон Архимеда: выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости F_A = ρ·g·V. Тело плавает, если его средняя плотность меньше плотности жидкости.
🌾 Опыт: Сыпучие материалы — песок «держит» давление
Материалы: кусок картона, песок или манка, тяжёлый камень, мерный стакан.
Как: насыпьте песок на картон, поставьте сверху груз и посмотрите, как песок распределяет давление (вмятина равномерна); то же с пустой стороной.
Наука: давление P = F/S. Сыпучее вещество перераспределяет нагрузку по большой площади S, поэтому вмятина меньше. Так «тонкие» колёса против «широких» — давление зависит от площади опоры.
📌 Научные данные
Плотности (кг/м³): вода 1000, лёд 900, масло 920, ртуть 13600, алюминий 2700, железо 7800, золото 19300. Нормальное атмосферное давление 101,3 кПа = 1 атм = 760 мм рт. ст.
🔥 Тепловые явления (8 класс)
🌡️ Опыт: Конвекция — почему горячий воздух «поднимается»
Материалы: стакан с холодной водой, кубик льда или капля красителя, горячая миска.
Как: в стакан холодной воды добавьте каплю красителя; прогрейте стакан с одной стороны (поставьте на тёплое) и следите: окрашенная вода движется вниз, поднимаясь из глубины.
Наука: при нагреве вода расширяется, её плотность падает, и она всплывает — возникает конвекционный поток. Теплопередача конвекцией идёт в жидкости и газе вместе с переносом вещества.
🍨 Опыт: Плавление и отвердевание — мороженое «тает»
Материалы: кубик льда, чашка, термометр, секундомер.
Как: замеряйте температуру тающего льда каждые 30 секунд: пока лёд тает, температура остаётся 0°C, хотя тепло подводится.
Наука: плавление идёт при постоянной температуре (для льда 0°C) — тепло тратится на разрушение кристаллической решётки. Удельная теплота плавления льда λ ≈ 334 кДж/кг. График имеет «полку» на точке плавления.
☕ Опыт: Теплообмен и «температура смеси» — заварка и вода
Материалы: два стакана (горячей и холодной воды), термометр.
Как: смешайте равные объёмы горячей (60°C) и холодной (20°C) воды; измерьте итоговую температуру — примерно 40°C (среднее).
Наука: уравнение теплового баланса: Q₁ = Q₂, тепло переходит от более тёплого к более холодному: c·mₓ·Δt гримм. При равных массах и теплоёмкостях итоговая температура — среднее арифметическое.
📌 Научные данные
Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·°C), льда 2100, воздуха 1005. Кипение воды при нормальном давлении — 100°C, температура паров растёт при избыточном давлении.
⚡ Электричество (8 класс)
🔋 Опыт: Электроскоп и «заряженная» линейка
Материалы: пластиковая линейка, шерстяная ткань, маленькие кусочки бумаги, воздушный шарик.
Как: потрите линейку о шерсть и поднесите к кусочкам бумаги — они притянутся; затем поднесите линейку к тонкой струе воды — водяная струя отклонится.
Наука: при трении происходит электризация — на поверхности накапливается избыточный заряд (статическое электричество). Одинаковые заряды отталкиваются, разные — притягиваются (закон Кулона F = k·q₁·q₂/r², k ≈ 9·10⁹).
💡 Опыт: Простая цепь — от батарейки к лампочке
Материалы: батарейка 4,5 В, лампочка 3,5 В, два провода с зажимами, резистор-ограничитель (не обязательно).
Как: соберите замкнутую цепь «батарейка — провод — лампочка — провод — батарейка»; лампочка загорится, а при разрыве — погаснет.
Наука: электрический ток — упорядоченное движение зарядов по замкнутой цепи. Закон Ома для участка: I = U/R. Источник создаёт напряжение U, ток зависит от сопротивления R.
🧲 Опыт: Электромагнит из гвоздя
Материалы: железный гвоздь, медный провод в изоляции, батарейка, скрепки.
Как: намотайте 20–30 витков провода на гвоздь, подключите концы к батарейке ненадолго и поднесите к гвоздю скрепки — они притянутся; чем больше витков, тем сильнее.
Наука: вокруг проводника с током возникает магнитное поле (правило буравчика). Железный сердечник усиливает его (ферромагнетик). Магнитная индукция B ≈ μ₀·n·I. Это электромагнит — основа моторов и реле.
📌 Научные данные
Сила тока в домашней сети — 220 В (переменный). Опасный ток для человека — более 0,03 А. Последовательное: R=R₁+R₂. Параллельное: 1/R=1/R₁+1/R₂. Мощность P=U·I.
🔦 Оптика (9 класс)
🌈 Опыт: Разложение белого света в спектр
Материалы: призма (или гранёный хрусталь/стакан с водой против солнца), белый лист бумаги.
Как: направьте луч белого света сквозь грань призмы на бумагу: на экране появится цветная полоса — от красного до фиолетового.
Наука: дисперсия света: показатель преломления n зависит от длины волны λ, поэтому разные цвета преломляются по-разному (n фиол. > n красн.). Белый свет — смесь цветов. Это основа радуги и линз.
🖼️ Опыт: Плоское зеркало — мнимое изображение
Материалы: плоское зеркало, свеча (или мал. предмет), линейка, миллиметровка.
Как: положите предмет перед зеркалом и отметьте на бумаге положение «мнимого» изображения: оно находится за зеркалом на том же расстоянии, что и предмет.
Наука: отражение света: угол падения равен углу отражения (закон β = α). Изображение в плоском зеркале мнимое, прямое, равное предмету, симметрично относительно плоскости зеркала.
🔍 Опыт: Линза собирает лучи — увеличительное стекло
Материалы: увеличительное стекло (собирающая линза), экран-бумага, солнечный свет или лампа.
Как: поднесите линзу к окну/лампе, найдите на бумаге резкое изображение источника и измерьте расстояние от линзы до экрана — это фокусное расстояние F.
Наука: формула тонкой линзы: 1/d + 1/f = 1/F. У собирающей линзы фокус F положительный. Линзы преломляют свет, собирая параллельный пучок в фокусе — основа очков, микроскопа, телескопа.
📌 Научные данные
Скорость света в вакууме c ≈ 3·10⁸ м/с. Показатель преломления: вода 1,33, стекло 1,5, алмаз 2,42. Диапазон видимого света 380–750 нм.
🧪 Химия: вещества и их состав (8 класс)
🥤 Опыт: Растворение — почему соль и сахар «исчезают»
Материалы: два стакана воды (холодная и тёплая), сахар, ложка, секундомер.
Как: насыпьте по ложке сахара в каждый стакан и замерьте время до полного растворения; в тёплой воде быстрее.
Наука: растворение — физико-химический процесс: молекулы растворяемого вещества равномерно распределяются между молекулами растворителя. Скорость растёт с температурой (больше кинетическая энергия) и при перемешивании.
🔬 Опыт: Смеси и разделение — фильтрование грязной воды
Материалы: стакан воды, песок, воронка, фильтровальная бумага (или марля в несколько слоёв), пустой стакан.
Как: насыпьте песок в воду, взболтайте и пропустите через воронку с бумагой: песок останется на фильтре, вода станет чище.
Наука: фильтрование разделяет неоднородную смесь по размеру частиц. Чистое вещество и смесь — базовые понятия: вещества имеют постоянный состав и свойства, смеси сохраняют свойства компонентов.
🧪 Опыт: Кристаллизация — выращиваем кристаллы соли
Материалы: горячая вода, соль (с большим количеством), стакан, нитка с грузом.
Как: приготовьте насыщенный раствор горячей воды и соли, подвесьте нитку и оставьте на несколько дней; на нитке вырастут кристаллы.
Наука: при охлаждении растворимость понижается, избыточная соль выпадает в осадок в кристаллической форме. Кристаллы — правильная упаковка ионов (решётка NaCl). Так получают чистые вещества.
📌 Научные данные
Растворимость NaCl в воде ~ 36 г / 100 г при 20°C, сахара ~ 200 г. Валентность: H=1, O=2, Cl=1, Na=1. Строение атома: ядро (протоны p, нейтроны n) и электроны e.
⚗️ Химия: реакции (8–9 класс)
🫧 Опыт: Выделение газа — сода и уксус
Материалы: сода (2 ч.л.), уксус 6–9% (3 ст.л.), стакан, шарик на бутылку.
Как: насыпьте соду в стакан, влейте уксус — пойдут пузырьки; наденьте воздушный шарик на бутылку с реакционной смесью — он надуется выделяющимся газом.
Наука: NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂↑. Уравнение реакции: реагенты превращаются в продукты, выделяется углекислый газ CO₂. Признак реакции — выделение газа.
🔗 Опыт: Соединение и замещение — гвоздь в растворе медной соли
Материалы: железный гвоздь, чайная ложка медного купороса (аккуратно, он токсичный), стакан, вода.
Как: растворите немного купороса в воде, опустите гвоздь на 30–60 минут; поверхность гвоздя покроется медным налётом, раствор посинеет слабее.
Наука: реакция замещения: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓. Химически более активный металл (Fe) вытесняет менее активный (Cu) из раствора его соли. Ряд активности металлов.
🎨 Опыт: Индикаторы — как определить кислоту или щёлочь
Материалы: сок краснокочанной капусты (индикатор), лимон (кислота), сода (щёлочь), стаканчики.
Как: разлейте фиолетовый отвар капусты по стаканам; добавьте лимон — порозовеет, соду — позеленеет, что-то нейтральное — останется фиолетовым.
Наука: pH-индикаторы меняют цвет в зависимости от концентрации ионов H⁺/OH⁻: кислота pH<7, щёлочь pH>7. Антоцианы капусты — природные индикаторы. Нейтрализация: H⁺ + OH⁻ → H₂O.
📌 Научные данные
Типы реакций: соединение, разложение, замещение, обмен. Закон сохранения массы (Ломоносов/Лавуазье): масса реагентов = массе продуктов. Ряд активности металлов: K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag.
🧬 Химия: органическая (10 класс)
🍞 Опыт: Углеводы — крахмал и йод (детектор)
Материалы: хлеб или картофель, капля йода (аптечного), ватка.
Как: нанесите разбавленный йод на срез картофеля или хлеба — появится сине-фиолетовое пятно.
Наука: крахмал (полимер глюкозы (C₆H₁₀O₅)ₙ) образует с йодом окрашенный комплекс синего цвета. Крахмал — запасной углевод растений, состоит из амилозы и амилопектина.
🫒 Опыт: Жиры и ненасыщенные связи — масляное пятно
Материалы: бумажное полотенце, растительное масло, вода, стакан.
Как: покапайте на бумагу масло и воду; вода впитывается и высыхает, а масло даёт просвечивающее стойкое пятно, которое не высыхает.
Наука: жиры (триглицериды) — неполярные вещества, их молекулы R-COO-CH₂ по гидрофобны: не смешиваются с водой. Жирное пятно на бумаге — тест на жир.
🍋 Опыт: Органические кислоты — лимонная и уксусная
Материалы: лимон, уксус, сода, стаканы.
Как: добавьте соду в лимонный сок и в уксус — в обоих случаях идёт шипение (выделение CO₂); сравните интенсивность.
Наука: органические кислоты содержат карбоксильную группу –COOH: лимонная C₆H₈O₇, уксусная CH₃COOH. Они слабые, частично диссоциируют на ионы H⁺, поэтому дают кислую среду и реагируют с карбонатами.
📌 Научные данные
Органические вещества содержат углерод: углеводороды CₙHₘ, спирты R-OH, карбоновые кислоты R-COOH, углеводы, жиры, белки. Белки (полимеры аминокислот) содержат пептидные связи –CO-NH-.
📊 Справочник научных данных (7–11 класс)
📋 Таблица физических констант
Скорость света c = 3·10⁸ м/с; скорость звука в воздухе ≈ 340 м/с; гравитационная постоянная G = 6,67·10⁻¹¹; заряд электрона e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл; число Авогадро Nₐ = 6,02·10²³; постоянная Планка h = 6,63·10⁻³⁴ Дж·с; g = 9,8 м/с².
📋 Основные формулы
Механика: v = S/t, a=Δv/Δt, F = m·a, E_k = m·v²/2, E_p = m·g·h. Давление: P = F/S, P = ρ·g·h. Теплота: Q = c·m·Δt, Q = λ·m, Q = L·m. Воздух: закон Ома I = U/R, P = U·I. Оптика: 1/d + 1/f = 1/F. Химия: ν = m/M (количество вещества), n = N/Nₐ.
📋 Периодическая система — главные закономерности
Горизонтальные периоды: растёт заряд ядра, число электронных слоёв. В группах сверху вниз: увеличивается радиус атома, металличность. Неметаллы (F, O, Cl…) и металлы (Na, Fe, Cu…) — по свойствам и электроотрицательности.
📐 Приставки СИ и порядки величин
Гига- (Г, 10⁹), мега- (М, 10⁶), кило- (к, 10³), санти- (с, 10⁻²), милли- (м, 10⁻³), микро- (мк, 10⁻⁶), нано- (н, 10⁻⁹). Пример: 1 км = 10³ м, 1 см = 10⁻² м, 1 мкм = 10⁻⁶ м.
🧪 Валентность и растворимость — шпаргалка
Валентность типична: H — I, O — II, Na — I, Ca — II, Al — III, Fe — II/III, C — IV.
Растворимость (приблизительно): все нитраты — растворимы; хлориды и сульфаты — в основном растворимы (кроме AgCl, BaSO₄); большинство карбонатов и гидроксидов — малорастворимы.
⚗️ Признаки химической реакции
- Изменение цвета — характерно для осаждения и окисления.
- Выделение газа — пузырьки (например, СO₂ при реакции с кислотой).
- Образование осадка — нерастворимое вещество выпадает из раствора.
- Тепло/свет — экзо- и эндотермические реакции меняют температуру.
📊 Величины, которые стоит запомнить
- Масса атома — измеряется в атомных единицах (а.е.м.); 1 а.е.м. ≈ 1,66·10⁻²⁷ кг.
- Молярная масса воды — примерно 18 г/моль.
- Ударный объём — 1 моль любого газа ≈ 22,4 л при нормальных условиях.
- Температура кипения воды — 100 °C при нормальном давлении (1 атм).