В началото на 2025 година един от най-успешните и отдадени учители по физика и астрономия в България за последните десет години – Никола Каравасилев, стартира Национален учебен център „Каравасилев“. Той е за ученици, които искат да бъдат обучавани по физика и астрономия от 5. до 12. клас. Никола е ръководител на няколко български ученически отбора, които представят България на редица международни олимпиади. Негови възпитаници са спечелили повече от 100 медала на световно ниво от различни състезания.

Днес ще ви разкажем за една от дейностите, която отличава Национален учебен център „Каравасилев“. При нас провеждаме школи по експериментална физика за ученици. Ще ви споделим една малка част от нашите най-интереси експерименти и за резултатите от тях, проведени с ученици от различни възрастови групи.

Кула от течности

В началото на учебния срок с група 5. – 6. клас, започнахме с експерименти от механиката. Първото физично понятие, с което се запознахме бе плътност на веществата. То се изучава в часовете по Човек и природа, но, за съжаление, в училище рядко се правят експерименти, които подробно да го илюстрират. След като нашите ученици имаха възможността да измерят плътностите на различни твърди вещества (алуминий, стомана, стъкло…), ние направихме интересен експеримент, чрез който се онагледява поведението на течности с различни плътност. Този експеримент се нарича „Цветна кула“ и на снимката е показан резултатът от него.

Всеки един от учениците ни в група 5. – 6. клас разполагаше с четири чашки, във всяка от които е налята вода с различен цвят (червен, син, жълт и зелен). Използваната вода е дестилирана, а цветът ѝ се придава от съвсем малко количество багрило за храна. В чашките с различни цветове предварително бе разтворено различно количество захар, поради което техните плътности са съществено различни. Водата с червен цвят представлява наситен захарен разтвор (и има най-високата плътност), докато тази със зелен цвят не съдържа захар.

Всеки от учениците разполагаше също с епруветка, в която внимателно да постави разноцветните захарни разтвори. Това бе направено с помощта на пипети. Първо се започва от червения разтвор, защото той е най-плътен и трябва да бъде поставен на самото дъно на епруветката. След това, върху него внимателно се „наливат“ останалите три разтвора, в ред на намаляване на тяхната плътност. В резултат се получава кула от четири разноцветни течности. Тази задача, освен да демонстрира „нежеланието“ на разтвори с различни плътности да се смесват, тренира и търпението на учениците. Поставянето на всеки цветен слой изисква висока прецизност и внимание. След като цветните кули бяха готови, учениците ни залепиха своите епруветки на един от лабораторните шкафове. През следващата седмица, отделните цветни слоеве започнаха да се смесват, благодарение на явлението дифузия.

Фокусно разстояние на леща

Един от нашите най-успешни експерименти бе извършен от учениците ни в група 7. – 8. клас, в деня на детето – 1 юни. Главната цел бе да се определи фокусното разстояние (f) на една от нашите изпъкнали (събирателни) лещи. На снимката е показана установката, която се състои от: леща, фенерче (светещ обект), екран (на който да се проектира образът) и оптична релса, на която се монтират останалите компоненти.

За изпълнение на задачата, учениците ни трябваше, с помощта на лещата, да получат фокусиран образ на фенерчето, върху екрана, като променят разстоянието между тях. За всяко едно от положенията, при които се получава такъв образ, те измерваха: разстоянието между фенерчето и лещата (a), разстоянието леща екран (b) и големината на образа (d). Съгласно теорията, би трябвало да е изпълнено следното равенство:

Това е формула, която се изучава в профилираните часове по физика в 11. клас, но нашите ученици от 7. и 8. клас, вече знаят и могат да проверят опитно!

Също така, ако L  е размерът на светещия обект (в нашия случай светещото тяло на фенерчето), то съгласно теорията:

На снимката е показано как изглежда образът.

Експерименталните резултати, които бяха получени от нашите ученици, се отличаваха с изключителна точност и прецизност (една от тях е на изображението). Получените графики убедително потвърдиха теоретичните очаквания. Изчислената стойност за фокусното разстояние на лещата е 8.92 ± 0.02 cm, а размерът на светещото тяло на фенерчето – 2.77 ± 0.03 cm.

Съпротивление на жица

През втората половина на учебния срок, нашите ученици от 5. – 6. клас, имаха възможността да се занимават с експерименти, свързани с електричество. Разбира се, те работеха с източници на ниско напрежение, за да бъдат всички дейности напълно безопасни. Учениците ни изследваха опитно някои от основните закони за електрическия ток (закон на Ом, закон на Джуал-Ленц, свързване на съпротивления и т.н.). По програма този материал се изучава в 7. клас, но е достъпен дори и за ученици от 5. и 6. клас, които имат необходимата подготовка по математика. В нашия център експерименталният подход допълнително спомага за усвояването на знанията от електричество.

В този експеримент учениците ни изследваха как зависи електрическото съпротивление на жица от кантал от нейната дължина. С помощта на два мултицета те измерваха тока и напрежението на жицата, като променяха нейната дължина. Използвайки един от най-важните закони от електричеството – закона на Ом, те пресметната стойността на съпротивлението за всяка една от използваните дължини. След това построиха графики, които показва зависимостта между съпротивлението и дължината. Получените данни съответстваха на почти идеално линейна зависимост. Изчислената стойност за съпротивлението на единица дължина от жицата е приблизително 0,08 Ω/m.

С гордост можем да заявим, че нашите ученици от 5. и 6. клас вече без проблем се справят с най-важните операции по обработката на експериментални данни. Те могат самостоятелно да построят графика, базирана на получените от тях резултати, да прекарат права линия, описваща точките и след това да измерят правилно нейния наклон (ъглов коефициент). Това са умения, които според учебните програми, се придобиват значително по-късно – в гимназиален курс. Нашите школи по експериментална физика без съмнение спомагат за това учениците, които имат интереси към науките физика и математика да се справят с със задачи за анализ на данни и в много по-ранните класове.

За повече информация – https://karavasilev.bg/schools/

За записване и цени: https://karavasilev.bg/apply/