10 esperimenti scientifici per la fisica, la chimica e la biologia delle scuole superiori

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Basil Manning
10 esperimenti scientifici per la fisica, la chimica e la biologia delle scuole superiori

Oggi vi porto un elenco di esperimenti scientifici per le scuole superiori con cui apprendere concetti di fisica, chimica e biologia. Fare esperimenti scientifici significa visualizzare fenomeni e corroborare teorie; rappresentano anche l'occasione per prendere confidenza con il metodo scientifico.

Tutti gli esperimenti sono facili da eseguire e utilizzano attrezzature e materiali di uso quotidiano. Per l'interpretazione dei risultati è richiesto almeno un livello di studente dell'istruzione secondaria.

Figura 1. La sperimentazione è una parte fondamentale della scienza. Fonte: Pixabay.

1- Costruzione di un elettromagnete artigianale

Materiali

-Batterie alcaline da 1,5 V (2 o 3 batterie)

-Portabatteria

-Filo di rame sottile e smaltato (verniciato) per avvolgimenti.

-Bulloni in acciaio.

-Unghie di ferro.

Figura 2. Materiali per la costruzione di un elettromagnete. Fonte: youtube.

Processi

-Avvolgere il filo di rame smaltato attorno a una delle viti in acciaio.

-Con un cutter o un coltello raschiare la vernice dalle estremità libere del filo di rame che è stato avvolto sulla vite in acciaio.

-Posizionare le batterie nel portabatterie e collegare le estremità ai terminali del portabatterie.

Sperimentare

-Avvicina la punta della vite ai chiodi e osserva che sono attratti.

-Notare che quando si scollega il cavo dall'avvolgimento l'elettromagnete smette di funzionare.

-Aumenta la potenza del magnete collegando più batterie in serie.

-Aumentare il campo magnetico dell'elettromagnete posizionando più spire di avvolgimento.

Punti da verificare

-La forza magnetica è tanto maggiore quanto più corrente.

-A parità di corrente la forza magnetica aumenta se il numero di giri aumenta.

-Con lo stesso numero di giri (ogni giro è un giro) e corrente, la potenza dell'elettromagnete aumenta se le spire si stringono o si avvicinano l'una all'altra.

-Se la vite viene svitata e la bobina viene lasciata sola, l'effetto magnetico continua ma si indebolisce sostanzialmente.

2- Corrente di convezione

Materiali:

  • Un foglio di carta
  • Un pezzo di filo
  • Una candela
  • Accendisigari

Processi

-Sul foglio di carta disegna una spirale.

-Ritaglia e fai un piccolo foro al centro della spirale.

-Passa il pezzo di filo attraverso la spirale. Fai un nodo all'estremità del filo in modo che non esca dalla spirale.

-Sollevare la spirale con il filo, in modo da formare un'elica.

Sperimentare

-Accendi la candela.

-Posizionare l'elica di carta già sospesa al filo, sopra la candela accesa.

Attenzione: l'elica di carta deve essere lontana dalla fiamma, in modo che non si accenda.

Figura 3. Elica di carta rotante a causa della corrente ascensionale della convezione termica. Fonte: youtube.

Punti da verificare

-Notare che l'elica inizia a ruotare. Il motivo è la corrente ascensionale dell'aria calda. L'aria calda sale perché è più leggera dell'aria fredda.

-Aumenta la velocità di rotazione posizionando due candele invece di una.

3- Rifrazione della luce

Materiali

-Un bicchiere di vetro

-Una brocca d'acqua

-Una moneta

-Una matita

Processi

-Metti la moneta sul tavolo.

-Quindi metti la tazza di vetro sulla moneta. 

Esperimento A

-Guarda la moneta sotto il vetro, da una posizione obliqua e dall'alto.

Ora versa l'acqua nel bicchiere e ripeti l'osservazione da un angolo laterale e dall'alto.

Punti da verificare

-Quando il bicchiere è vuoto la moneta può essere vista attraverso il vetro sia di lato che dall'alto. Ma se il bicchiere è pieno d'acqua mentre guardiamo la moneta da un angolo di 45 °, notiamo che scompare improvvisamente dalla nostra vista..

-Se guardiamo direttamente dall'alto notiamo che la moneta è ancora lì. Il fenomeno è spiegato perché la luce viene deviata quando passa da un mezzo all'altro.

-Quando l'acqua viene aggiunta all'interfaccia tra il bicchiere e l'acqua, c'è una deviazione della luce radente verso il fondo del bicchiere e quindi la moneta non viene visualizzata..

Esperimento B

-Ora metti la matita nel bicchiere d'acqua in modo che una parte sia immersa e l'altra nell'aria.

Punti da verificare

-Guarda la matita di lato: sembra che si sia rotta. Anche in questo caso la spiegazione di questo fenomeno è la deviazione subita da un raggio luminoso quando passa da un mezzo all'altro..

Figura 4. Rifrazione di una matita semisommersa. Fonte: Wikimedia Commons.

4- Guarda i germi nella bocca con un microscopio domestico

Materiali:

  • Un paio di bicchieri o bicchieri
  • Una siringa senza ago
  • Un ago da cucito
  • Un puntatore laser
  • nastro adesivo

Processi

-Riempiamo la siringa con acqua.

-Appoggiamo le alette della siringa alle pareti dei due vasi che fungeranno da colonne e supporto per la siringa..

-Premere delicatamente la siringa fino a formare una goccia sulla punta trattenuta dalla tensione superficiale ai bordi della punta della siringa..

-Passare il nastro adesivo attorno al pulsante laser in modo che si accenda.

-Punta la luce laser verso la goccia e guarda la proiezione sul muro.

Sperimentare

-Strofinare con cura l'ago da cucito, senza pizzicarlo, sulla parete interna della bocca.

-Tocca con la punta dell'ago precedentemente strofinato in bocca, la goccia d'acqua sulla punta della siringa.

-Osserva la proiezione e nota le differenze.

Figura 5. Germi dalla bocca amplificati e proiettati con luce laser. Fonte: youtube.

Punti da verificare

-Quando la luce laser viene proiettata sulla parete, i germi nella bocca vengono amplificati.

-Puoi ripetere l'esperimento, usando l'acqua di un vaso per la siringa, che potrebbe contenere microrganismi come il paramecio e l'ameba..

5- Batteria al limone

Materiali

-Limoni

-Monete di rame o filo di rame nudo.

-Bulloni zincati

-Voltmetro

-Cavi

-Clip per cavi a coccodrillo

Processi

-Viene preso un limone e viene creata una fessura a forma di maialino per inserire la moneta di rame.

-Sul lato opposto si avvita e si inserisce la vite zincata.

-Le clip a coccodrillo si adattano e si collegano ai cavi del voltmetro.

-L'alligatore positivo si collega alla moneta di rame.

-L'alligatore del negativo del voltmetro si collega alla vite zincata.

Figura 6. Batteria al limone e voltmetro. Fonte: youtube.

Punti da verificare

-Misura la tensione prodotta dalla batteria al limone. Questa tensione dovrebbe essere leggermente inferiore a un volt.

-Costruisci una seconda e una terza batteria al limone, collega in serie e controlla la tensione.

-Prova ad accendere una lampadina della torcia. Prova una o più pile di limoni in serie.

-Ora collega le pile di limoni in parallelo. Verificare la tensione.

-Applicare la combinazione parallela di batterie al limone alla lampadina della torcia.

-Trai le tue conclusioni.

6- Indicatore di pH domestico

Materiali:

-Contenitori in vetro

-Acqua distillata

-Cavolo viola

-Carta da filtro

-Pentola

-Cucina

-Contenitore di vetro

Processi

-Taglia il cavolo viola.

-Cuocere i pezzi di cavolo cappuccio in una pentola per 10 minuti.

-Togliete dal fuoco e lasciate riposare finché non si raffredda..

-Filtrare o filtrare in un contenitore pulito, preferibilmente di vetro.

-Conserva il liquido estratto dal cavolo viola, che servirà da indicatore di pH.

Punti da verificare

-L'indicatore di pH funziona in questo modo:

i) Per una sostanza acida vira dal rosa al rosso.

ii) Se è una sostanza neutra, mantiene il suo colore blu scuro.

iii) Quando viene testato su una sostanza alcalina o basica, diventa di colore verde.

Prova diverse sostanze

-Acidi sicuri da maneggiare: aceto e succo di limone.

-Cola soda

-Pomodoro

-Urina umana

-Acqua pura

-Saliva

-Acqua salata o acqua di mare

-Bicarbonato di sodio.

-Dentifricio

-Latte di magnesia

-Candeggina domestica o ammoniaca (indossare guanti di plastica, non toccare con le mani o i vestiti)

-Per fare le prove è utile realizzare delle strisce di carta assorbente impregnate con l'indicatore di pH.

-Annotare su un quaderno, classificare in ordine decrescente, dalle sostanze più acide a quelle più alcaline.

Attenzione 

Acidi e basi molto forti possono causare ustioni e irritazioni alla pelle, alle mucose e agli occhi. Si consiglia di indossare guanti di plastica durante l'esperimento, soprattutto se si ha la pelle sensibile.

7- Estrazione e osservazione del DNA

Materiali

-Fegatini di pollo

-Detersivo liquido per piatti

-Enzimi inteneritori di carne, come succo di papaya o inteneritore di carne in polvere.

-Alcool etilico senza colorante

-Miscelatore

-Bottiglia di vetro

-Colino fine

-Bicchiere con graduazioni

-Contenitore di vetro lungo o provetta.

Processi

-Metti il ​​fegato di pollo crudo nel bicchiere del frullatore.

-Aggiungere un po 'd'acqua e frullare fino ad ottenere una pasta cremosa.

-Versare il fegato liquefatto attraverso un colino nel bicchiere graduato.

-Misura la quantità di frullato nel contenitore.

-Si versa in lavastoviglie, in una misura pari a un quarto di misura del frullato di fegato.

-Mescola con un cucchiaio.

-Aggiungere un cucchiaio di enzimi intenerizzanti la carne o succo di papaya e mescolare per cinque minuti. 

-Mescola delicatamente in modo che i filamenti di DNA non si rompano.

-La miscela viene versata in una provetta di tipo contenitore di vetro allungato.

-Inclina la provetta e versa con cautela l'alcol in modo che non si mescoli con il liquido sul fondo..

Punti da verificare

-Dopo pochi minuti, all'interno dell'alcool si possono vedere dei filamenti bianchi, provenienti dalla miscela di fegato, detergente ed enzimi. Quei fili sono il DNA del pollo.

9- Condensatore fatto in casa (bottiglia di Leida)

Materiali

-Barattolo di vetro o plastica, come la maionese.

-Cappuccio isolante in plastica forata attraverso il quale verrà fatto passare un filo o cavo rigido.

-Strisce rettangolari di pellicola da cucina per coprire, incollare o far aderire l'esterno e l'interno del barattolo.

-Un cavo flessibile senza isolamento che è giuntato all'interno dell'asta in modo che entri in contatto con il foglio di alluminio che copre l'interno della parete della bottiglia

-È importante che il rivestimento in alluminio non raggiunga il bordo della bottiglia, può essere un po 'più alto della metà.

- Filo non isolato da incollare al foglio di alluminio esterno.

Nota: Un'altra versione che evita il lavoro di riporre il foglio di alluminio all'interno, consiste nel riempire la bottiglia o il barattolo con una soluzione di acqua e sale. che fungerà da piatto interno.

Processi

-Se hai una vecchia TV o un monitor con uno schermo a raggi catodici, puoi usarlo per caricare la bottiglia.

-Tenere la bottiglia con una mano per la piastra esterna, mentre si avvicina e si tocca lo schermo con il cavo che si collega alla parte interna.

-Quindi prendi il cavo legato all'esterno e avvicinalo al cavo che proviene dall'interno della bottiglia.

Punti da verificare

-Si osservi che quando si porta il cavo collegato all'esterno con quello che proviene dall'interno, si produce una scintilla, indicante che la bottiglia è stata caricata elettricamente..

Procedura alternativa

-Se non disponi di uno schermo adatto, puoi caricare la bottiglia di Leida tenendola vicino a un panno di lana che hai tolto dall'asciugatrice..

-Un'altra opzione per la fonte di ricarica è prendere un pezzo di tubo di plastica (PVC) che è stato precedentemente levigato per rimuovere la vernice. Strofinare il tubo con un tovagliolo di carta fino a quando non acquisisce una carica sufficiente.

10- Seconda legge di Newton

Materiali

-Sollevamento

-Bilancia da bagno o peso

-Taccuino

Processi

-Porta un peso da bagno in un ascensore, sali su di esso e registra i valori che hai impostato durante l'avvio in alto, l'inizio in basso e durante il tempo in cui si muove a velocità costante..

Punti da verificare

-Ora applica la seconda legge di Newton, per questo disegna un diagramma delle forze e risolvi l'accelerazione dell'ascensore.

Figura 7. Diagramma a corpo libero di un ragazzo in un ascensore. Fonte: F. Zapata.

-Calcola le accelerazioni dell'ascensore per ogni caso.

Riferimenti

  1. Scienza facile. Pila di Volta. Estratto da: Cienciafacil.com
  2. ExpCaseros. 10 progetti scientifici. Estratto da: youtube.
  3. Experinventos. 5 esperimenti di fisica fatti in casa. Estratto da: youtube.com
  4. Tempo fai da te. 10 esperimenti casalinghi. Estratto da: youtube.com
  5. Lifeder. Seconda legge di Newton: applicazioni, esperimenti. Estratto da: lifeder.com
  6. Beta mobile. Come realizzare un elettromagnete fatto in casa. Estratto da: youtube.com

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