Если необходимо, исследователь повторяет один и тот же опыт много раз. С помощью экспериментов можно, например, узнать, что бывает с телами при нагревании и охлаждении, какие тела притягиваются магнитом, а какие нет, какие вещества проводят электрический ток, а какие не проводят. Опыты помогают исследовать не только неживые тела, но и растения, животных. Можно, например, установить, как различные удобрения влияют на рост и развитие растений. С помощью опытов изучают поведение животных, их язык, память, сообразительность, способность находить дорогу.
Выяснено, например, что перелётные птицы во время своих путешествий ориентируются по солнцу и звёздам. Узнать это помогли очень интересные эксперименты. Осенью и весной птиц содержали в специальной клетке, откуда они могли видеть солнце. Птицы поворачивались в ту сторону, куда они полетели бы, если бы были свободны. Когда с помощью зеркал учёные изменили направление солнечных лучей, как бы передвинули солнце, птицы повернулись вслед за ним. Так было доказано, что они ориентируются по солнцу. Подобные опыты проводили и по ночам. Пока птицы видели ночное небо, они располагались в правильном направлении. Но вот их поместили в планетарий и стали менять расположение звёзд на искусственном небе. И птицы, доверившись этому небу, поворачивались совсем не туда. Это означало, что они действительно ориентируются по звёздам.
Измерение
Очень часто при изучении природы применяют ещё один метод – измерение. Измеряют, к примеру, размеры и массу тел, их температуру, скорость движения, время протекания определённых явлений. Для этого используют измерительные приборы: линейку, весы, термометр, секундомер или часы и др. Биологам нередко нужно знать численность животных того или иного вида на какой-нибудь территории. Чтобы это определить, подсчитывают, сколько раз встретились животные, их следы, норы или гнёзда на определённом участке. Численность птиц определяют весной по их голосам.
Оборудование для научных исследований
Увеличительные приборы
Измерительные приборы
Лабораторное оборудование
Вопросы и задания
1. Перечислите основные методы изучения природы.
2. Чем различаются наблюдение и эксперимент?
3. Какие увеличительные приборы вы знаете? Что в них общего?
4. Учёные каких специальностей используют для своих наблюдений телескоп? А кто пользуется лупой?
5. Приведите примеры наблюдений, которые вы проводили, изучая природу в начальной школе.
6. Вспомните, какие опыты вы проводили в начальной школе на уроках «Окружающего мира».
7. Какие измерения проводят при изучении природы?
8. Назовите известные вам измерительные приборы. Что можно измерить при помощи секундомера? А с помощью весов?
9. Какие единицы измерения из правого столбика соответствуют величинам, приведённым в левом столбике?
Лабораторные и практические работы
Знакомство с оборудованием для научных исследований.
Обратитесь к электронному приложению
Изучите материал и выполните предложенные задания.
Природу изучают различными методами. Главные из них – наблюдение, эксперимент (опыт), измерение.
4. Увеличительные приборы
Учёные и просто любознательные люди, которые изучают мельчайшие, не видимые глазом объекты, в своей работе пользуются такими увеличительными приборами, как лупа и микроскоп. Главной частью этих приборов являются увеличительные стёкла – линзы. У луп линзы имеют форму выпуклых стёкол и дают увеличение в 2–5 раз, особо сильные – в 10–20 раз.
Лупы бывают ручными и штативными. В штативных лупах увеличительные стёкла закреплены в специальных штативах.
Электронный микроскоп
Ручная лупа
Штативная лупа
Более сложным увеличительным прибором является микроскоп (от греч. «микро» – малый и «скоп» – смотрю). Он даёт увеличение в десятки и даже тысячи раз.
Чтобы микроскоп долго служил, научитесь правильно с ним работать и бережно к нему относиться.
Чтобы получить изображение объекта, увеличенное в 1–2 млн раз, используют электронный микроскоп. Он предназначен для исследования очень мелких объектов, которые невозможно увидеть в световой микроскоп.
Школьный световой микроскоп
Правила работы с микроскопом
1. Стёкла окуляра и объектива протирайте только специальными салфетками.
2. Храните микроскоп в футляре.
3. Переносите микроскоп всегда двумя руками, одну подкладывая под основание, другой держась за ручку штатива.
4. Работайте с микроскопом сидя.
5. Микроскоп устанавливайте ручкой штатива к себе на расстоянии 5–10 см от края стола. Во время работы микроскоп не двигайте.
6. Вращая зеркальце и глядя в окуляр, добивайтесь полного освещения поля зрения.
7. Стекло с изучаемым микрообъектом кладите на предметный столик и закрепляйте зажимами.
8. Сбоку глядя на предметный столик, вращайте регулировочный винт до опускания объектива на 5–7 мм от стекла с изучаемым объектом.
9. Глядя в окуляр и вращая регулировочный винт, медленно поднимайте зрительную трубку, добиваясь наиболее чёткого изображения объекта.
10. По окончании работы вращением винта приподнимите зрительную трубку, выньте стекло с изучаемым микрообъектом.
11. До упора опустите зрительную трубку. Уберите микроскоп в футляр.
Так выглядят под микроскопом кристаллы железа
Так выглядит под микроскопом внутреннее строение листа
Так выглядит под микроскопом голова насекомого
Вопросы и задания
1. Что является главной частью любого увеличительного прибора?
2. В чём отличие штативной лупы от ручной?
3. Опишите, как устроен световой микроскоп. Каково значение каждой из его частей?
4. В чём заключаются правила работы со световым микроскопом?
5. Расскажите об устройстве электронного микроскопа. Во сколько раз он увеличивает изображение объекта?
6. Какие объекты удобнее рассматривать с помощью ручной лупы; штативной лупы; светового микроскопа; электронного микроскопа?
7. Подготовьте сообщение об истории открытий увеличительных приборов.
Лабораторные и практические работы
Устройство увеличительных приборов и правила работы с ними.
Обратитесь к электронному приложению
Изучите материал и выполните предложенные задания.
Для изучения мелких объектов люди пользуются такими увеличительными приборами, как лупа и микроскоп. Лупа увеличивает изображение объекта в 2–20 раз, световой микроскоп – в десятки и даже тысячи раз, а электронный микроскоп даёт увеличение до 1–2 млн раз.
5. Живые клетки
Это произошло более 300 лет назад. Английский учёный Роберт Гук рассматривал под микроскопом тонкий срез бутылочной пробки, сделанной из коры пробкового дуба. То, что увидел Гук, стало великим открытием. Он обнаружил, что пробка состоит из множества маленьких полостей, камер, которые он назвал клетками. Вскоре было установлено, что и другие части растений состоят из клеток. Более того, было обнаружено, что из клеток построены тела животных и человека.
Микроскоп Гука. Срез пробки под микроскопом
Если бы мы сумели уменьшиться в миллион раз, перед нами открылись бы удивительные возможности. Мы смогли бы проникать внутрь клеток и исследовать их, как путешественники исследуют таинственные джунгли, пещеры или морские глубины. Если бы мы при этом были неутомимы и побывали внутри у самых разных организмов, нам удалось бы выяснить следующее.
Как ни разнообразны живые существа, населяющие нашу планету, все они имеют клеточное строение. Тела растений, животных, человека построены из клеток, словно дома из кирпичей. Поэтому клетки часто называют «кирпичиками» организма. Но это очень и очень приблизительное сравнение.
Во-первых, клетки сложно устроены, не то что вылепленные из глины кирпичи. Каждая клетка имеет три главные части: наружную мембрану, которая одевает клетку, цитоплазму – полужидкую массу, которая составляет основное содержимое клетки, и ядро – небольшое плотное тельце, расположенное в цитоплазме.
Во-вторых, наши «кирпичики» – живые. Они дышат, питаются, растут… и делятся. Из одной клетки получаются две. Затем из каждой новой, когда она вырастает, – ещё две. Благодаря этому растёт и развивается весь организм.