Исследовательский проект «Что такое снег?» для детей 3–4 лет

Нужны ли опыты для дошкольников?

Какие закономерности под силу понять ребенку детсадовского возраста? Достаточно уверенно можно говорить о различных состояниях веществ, переходе их в другие качества, особенностях воздуха, свойстве песка пропускать воду и тому подобном.

Опыты для дошкольников помогают оттачивать логическое мышление, способности к сравнению и правильным выводам. Дети учатся формулировать собственные суждения, а также отстаивать их.

В основе каждого из них должны лежать представления, имеющиеся у ребенка на момент начала эксперимента. Причём дети в процессе должны принимать самое активное участие. Обсуждая с ними результаты, следует стимулировать дошкольников высказывать самостоятельные суждения. Благодаря несложным экспериментам малышей можно познакомить с немалым количеством характеристик воды, глины, песка и т. п.

Для примера рассмотрим опыты со льдом для детей детского сада, объясняющие свойства воды, а также другого хорошо известного ее состояния — льда. Казалось бы, вода — всем давно знакомое и привычное вещество, но как много неизвестного может узнать ребёнок в ходе хорошо подготовленного эксперимента!

Лед в кипятке

Итак, приступим. В первом из наших экспериментов участвуют и огонь, и вода, и лед. Точнее, мы с вами попробуем совместить лед и кипящую воду. Несложное оборудование, которое потребуется нам для этого, состоит из пробирки, спиртовой горелки, грузика, а также холодной воды и нескольких льдинок. В целом опыты со льдом в старшей группе (или подготовительной — малышам их понять пока трудновато) не требуют большого количества сложных инструментов и приборов.

Что знает ребенок на момент начала эксперимента? Дошкольникам обычно уже известно, что в горячей (не говоря уже о кипящей) воде лед имеет свойство быстро таять. Попробуем выяснить (это и будет целью нашего опыта) — а возможно ли такое: вода кипит, а лед остается твердым.

Как проводится эксперимент: берем пробирку и наполняем водой, затем бросаем туда кусочек льда. А так как он легче, чем вода, и имеет свойство всплывать, сверху придавливаем его медным грузиком, но при этом льдинки должны со всех сторон быть окружены водой.

Лед на земле, в океане, в космосе

Везде встречается разный вид минерала. Различие заключается в основном в том, насколько большое давление и температура замерзания. Водород и кислород можно найти по всему космосу, потому и лёд есть практически везде — даже там, где не доказано. Многие планеты состоят из льда даже в пределах Солнечной системы. Другиеинтересные факты в основном связаны с землей, как с наиболее изученным пространством. Так, к примеру, существует «волосяной лёд» — на деревьях при условиях влажного воздуха и низкой температуры. Лёд на земле и в океане может считаться минералом, а вот в холодильнике — нет.

И огонь, и вода, и лед — будьте осторожны!

Затем верхнюю часть пробирки начинаем нагревать на пламени спиртовой горелки — именно лишь верхнюю ее часть. Спустя совсем небольшой промежуток времени вода закипает — из пробирки выделяется пар. Но почему же на дне лежащий лед не тает, что за чудо природы?

Весь фокус в том, что кипящая вода находится лишь в верхней части пробирки, а на дне она остается холодной, то есть наш лёд не «в кипятке», а «под кипятком». Как известно, под воздействием тепла вода имеет свойство расширяться и становиться легче, поэтому кипящая вода и не думает опускаться на дно и смешиваться с холодной. Взаимодействия верхнего горячего и нижнего холодного слоев не происходит, нагреться нижняя часть пробирки может лишь путем теплопроводности, но, как известно, данный показатель у воды не слишком высок.

Кстати, самые простые опыты со льдом и снегом, понятные даже крохотному малышу, — это наблюдение на улице за летящими снежинками. Если взять лист бархатной бумаги черного цвета и выйти во двор в снегопад, опустившиеся снежинки на листе продемонстрируют свою безупречную кристаллическую структуру. Постояв немного подольше, мы получим наглядное представление о том, как образуется рисунок из снега.

Почему снег белый?

Если снежинки и капельки одной природы, то почему капельки прозрачные, а снежинки белые?

Дело в том, что каждая отдельная снежинка сама по себе прозрачная, но вместе они падают на землю в хаотичном порядке и образуют рыхлую массу.

Снежинки лежат друг ко другу под разными углами. Солнечный свет отражается сначала в одной снежинке, затем в другой и так далее, пока не направится обратно.

Получается, что снег полностью отражает солнечный свет, а так как лучи солнца белого цвета, то и снег белый. Если бы лучи нашего Солнца были желтыми и красными, то и снег тоже был бы желтым или красным. На закате или восходе, когда мы видим розовые лучи солнца, снег тоже становится розовым.

Повышаем скорость охлаждения

Эксперимент номер 2. Интересные опыты со льдом можно проводить и в индивидуальном порядке — для собственного сына или дочки. Возьмем два крупных куска льда и приготовим пару чашек горячего какао. Это удобнее проделывать в домашних условиях. На чём базируется данный опыт? Скорее всего, ребёнок уже знает, как нагревается на плите, например, кастрюля с супом.

Горячий воздух поднимается вверх. Но таким же свойством обладает и вода, где самый нагретый слой всегда будет наверху. Напомните малышу, что суп на поверхности тарелки всегда горячее, чем на ее дне.

В ходе нашего опыта мы собираемся выяснить, куда именно следует помещать лед для быстрейшего охлаждения жидкости. Итак, ваш ребенок любит какао. Если нет — приготовьте другой напиток, который он с удовольствием выпьет. Поставьте одну из чашек на пластинку льда, а другую накройте таким же ледяным кусочком. Позвольте малышу аккуратно с помощью пальчика и языка выяснить, в какой из чашек процесс охлаждения движется с большей скоростью, и попробуйте вместе поразмышлять, отчего так происходит.

Рассказываем заранее — охладить быстрее получится вторую чашку, ту, которая покрыта сверху льдом. Ведь, как известно, холодная жидкость имеет свойство опускаться вниз, таким образом ускоряя перемешивание слоев.

Цветы из снега

Эксперимент номер 3. Для него приготовьте мыльный раствор и соломинку. К моменту начала опыта дети уже должны знать, что снежинки представляют собой микроскопические кристаллы, образование которых происходит в облаках в холодную погоду. Целью же нашего опыта станет как раз увидеть, как это происходит.

Для проведения его нужно выйти из помещения в ясный морозный день (температура воздуха должна быть достаточно низкой). Почти все опыты со льдом или снегом вне помещения требуют холодной погоды — в оттепель ничего не выйдет.

Попробуйте через соломинку выдуть крупный мыльный пузырь. Снежные «цветы» будут образовываться под тонким слоем пленки и прямо на глазах расти.

Попутно стоит продемонстрировать детям и процесс образования инея. Сделать это еще проще — в мороз берем с собой на улицу чашку с кипятком и закрываем сверху чем-либо металлическим, например, крышкой от кастрюльки. Капельки пара от кипятка осядут на ней и быстро превратятся в на морозном воздухе в кристаллы инея.

Почему идет снег?

Так почему идет снег и как он образуется? Превращение льда в снег зависит от температуры и влажности воздуха. Если над поверхностью почвы температура плюсовая, то при падении на землю льдинки тают и превращаются в воду. Если минусовая, то по мере парения в воздухе они сталкиваются с другими льдинками и склеиваются между собой.

Поначалу каждая такая льдинка имеет неровную форму, но со временем из нее конденсируется влага, что приводит к кристаллизации и появлению ровных шестиконечных форм. В дальнейшем на эти шестиугольники налипают новые кристаллы, на них – следующие, в результате выходят довольно оригинальные композиции с причудливыми узорами. При низкой влажности все снежинки могут выглядеть одинаково, при высокой – имеют разнообразные формы.

Когда льдинки находятся в облаках, они представляют собой микроскопические кристаллики диаметром не более 0,1 мм.

Но при слипании с другими льдинками и при нарастании новых кристаллов становятся крупнее и тяжелее.

Воздушные потоки уже не могут удерживать их над поверхностью, поэтому по достижении определенных размеров под тяжестью собственно веса снежинки падают на землю.Таким образом зимой и происходят снегопады. Принято считать, что снег падает, но на самом деле этот процесс можно назвать «падением» только условно. При увеличении веса снежинки выдвигаются из облаков, после чего их подхватывают нижние потоки воздуха и перемещают в разных направлениях – могут унести в сторону, поднять вверх либо опустить на земную поверхность.

Во время передвижения в воздушных массах снежинки подвергаются множеству «опасностей».

Если на улице стоит ветреная и влажная погода, несмотря на мороз, они частично подтаивают и выпадают на землю в виде мокрого снега.

Иногда кристаллики вовсе не достигают почвы, а испаряются в воздухе. Если в процессе парения они проходят несколько этапов таяния и замораживания, то падают не хлопьями, а мелкими шариками, похожими на крупу.

Выращиваем сосульки

Эксперимент номер 4. Нам потребуется взять достаточно точный термометр и прикрепить его к длинному шесту, чтобы измерять температуру на крыше небольшой постройки, например сарая или гаража, а также под этой крышей. Знания, которыми должны обладать дети на момент начала эксперимента, несложны — почти все дошкольники уже в курсе, что при положительной температуре вода тает, при отрицательной образуется лед.

На этот раз наши опыты со льдом позволят изучить процесс образования сосулек. И узнать, почему вырастают они на крышах, а не где-то в других местах. И отчего процесс идет гораздо быстрее в солнечную погоду.

На всякий случай уточните, известно ли детям, откуда берутся такие красивые ледяные сосульки. Можно заранее понаблюдать за их ростом на ближайших крышах из окна, выбрав солнечный ясный денек. Заострите детское внимание на парадоксе — почему в мороз новых сосулек не образуется, а растут они лишь на ярком солнышке? Казалось бы, чем холоднее погода, тем больше должно образовываться льда.

Если малыши не в силах сами выстроить логическую цепочку рассуждений, помогите им. Ход мыслей будет таким: что нужно, чтобы появилась сосулька? Прежде всего, вода, затем поверхность, откуда эта вода сможет стекать небольшим ручейком. Ну и, наконец, температура, при которой происходит превращение этой воды в лед. Сочетание трех данных условий оказывается в наличии, если на фоне минусовой температуры начинает пригревать солнышко.

Каким образом это происходит? А вот таким: солнце нагревает лежащий на крыше снег и лед, тот начинает таять, стекающие струйки воды на краю крыши подвергаются перепаду температуры от положительной к отрицательной. Объясняется такой ее скачок тем, что солнечные лучи падают на поверхность гладкой и слегка покатой крыши под самым большим углом, в результате чего та подвергается значительному нагреванию вместе с лежащим снегом.

Несколько слов о сухом льде

Если в состав обычной замерзшей воды входит водород, то сухой лед вместо водорода содержит углерод. Свойства сухого льда уникальны. Он замерзает лишь при температуре аж -78 градусов, таять начинает уже при температуре – 50 градусов. Свойства сухого льда позволяют ему при таянии миновать состояние жидкости и сразу превратиться в пар. Как и обычный лед, сухой не имеет запаха.

Примеры интересных опытов с сухим льдом

Где применяют его свойства?

В нем удобно перевозить на дальние расстояния продукты и медикаменты, которые при этом долго не портятся. Несколько гранул такого льда могут потушить горящий бензин. При таянии сухой лед образует густой туман, так что его применяют для создания спецэффектов. Тающий сухой лед способен отпугнуть комаров и грызунов-вредителей.

Конечно, это еще далеко не все свойства, которые имеют вода, снег и лед. Но детям вполне будет достаточно этих знаний, чтобы ориентироваться в процессах окружающей среды. Главное, чтобы знания были получены интересным, опытным путем. Тогда они останутся с малышом на долгое время.

Как сделать разноцветный фруктовый лед?

Раскрасим снег в разные цвета

Эксперимент номер 5. Продолжаем наши опыты со снегом и льдом. Запастись на этот раз придётся некоторым количеством пластиковых бутылок, в которые следует налить горячую воду, причём вода должна быть подкрашена гуашью в разные цвета. Пробку в каждой бутылке следует проколоть иголочкой, сделав небольшое отверстие.

Кроме того, нужно будет взять детскую лопатку и отыскать на территории садика несколько поверхностей, покрытых ровным слоем снега.

Знания, которыми обладают дети на момент начала эксперимента, заключаются в том, что всё (в том числе и снег, и лед) состоит из мелких частичек, именуемых молекулами. В ходе эксперимента мы наглядно продемонстрируем детям, каким образом окрашиваются различные предметы и вещества. А происходит это благодаря проникновению пигмента в структуру того предмета, который мы хотим разукрасить.

Отправляясь на прогулку после снегопада, когда дорожки покрыты свежим пушистым снежком, раздайте детям по бутылке с цветной водой, достаточно горячей, чтобы не сразу замерзла. Посмотрите, где именно снег лег слоями разной толщины.

Предложите детям сделать на его поверхности цветные рисунки, разбрызгивая окрашенную воду. Такое занятие само по себе очень интересно. Возможно, увлекшимся творческим процессом малышам и не захочется обсуждать научную сторону опыта, но это не страшно. Нарисовавшись, они вернутся к изучению предмета.

Предложите лопаткой приподнять снег и обратите детское внимание на то, что толщина прокрашенного слоя зависит от количества вылитой воды и степени пушистости сугроба. Если же мы попробуем покрасить плотные снежки или хорошо утрамбованную поверхность, цветная вода не сможет проникнуть глубже самого верхнего слоя. Результат будет тем нагляднее, чем сильнее мороз на улице.

Проект «Что такое лед и снег»

Приложение 2

Картотека: «Опыты со снегом и льдом»

Опыт 1: Что такое снег (лед)?

Набрать с детьми ведерко снега или льда. На некоторое время оставить его в теплом помещении. Обратить внимание на то, что снега (льда) не стало, а в ведерке появилась вода.

Вывод: снег (лед) – это вода, в твердом состоянии.

Опыт 2: Что такое иней?

Взять металлический прут и подуть на него на морозе. Предложить ребенку провести по инею рукой. Иней осыплется. Спросить детей, что же это посыпалось: снег или иней?

Вывод: снег и иней – это одно и то же. Только разница в том, что снег, образуется из воды в облаках, а иней – это вода, которая замерзла на деревьях, на металле, на стекле.

Опыт 3: Сравнение снега и льда

Предложить детям взять снег или лед в руки и рассказать, какой он на ощупь?

Вывод: снег холодный.

Положить снег и лед на белый лист и сравнить их по цвету. Положить снег и лед на черный лист и спросить, видна ли бумага?

Вывод: снег белого цвета и непрозрачный, а лед прозрачный.

Предложить детям взять небольшое количество выпавшего снега в руку и подуть на него. Он рассыпается. Затем то же проделать со льдом. Лед трудно сдуть ладони.

Вывод: снег рыхлый и легкий, а лед нет.

Общее: снег и лед — это вода, в твердом состоянии.

Опыт 4: Какую пользу приносит снег для растений?

Для опыта взять на прогулку две бутылки с одинаково теплой водой. Одну бутылку оставить на открытом воздухе, а вторую закопать в снег. Через некоторое время сравнить температуру воды в бутылках. Вода в бутылке, которая была закопана в снег, теплее.

Вывод: Значит, снег защищает растения от холода.

Опыт 5: Таянье льда в воде

Показать взаимосвязь количества и качества от размера. Поместить в таз с водой большую и маленькую «льдины». Поинтересоваться у детей, какая из них быстрее растает. Выслушать гипотезы детей.

Вывод: Чем больше льдина — тем медленнее она тает, и наоборот.

Опыт 6. Можно ли пить талую воду?

Показать, что даже самый, казалось бы, чистый снег или лед грязнее водопроводной воды. Взять две белые тарелки, в одну положить снег или лед, в другую налить обычную водопроводную воду. После того, как снег (лед) растает, рассмотреть воду в тарелках, сравнить ее и выяснить, в которой из них был снег (определить по осадку на дне). Убедитесь в том, что грязная талая вода не пригодна людям для питья. Но, талую воду можно использовать для поливки растений, а также ее можно давать животным.

Опыт 7: Ледяные фигуры

Замораживать воду можно не только в специальных формочках, но и в других емкостях. Можно использовать для этого пластиковые стаканчики, формочки из-под конфет т.д., чтобы получить разнообразные ледяные формы разного размера. Их можно использовать как конструктор – выкладывать узоры или сложить из кусков льда ледяную пирамидку или домик.

Получаем чистый лед

Эксперимент номер 6. Запаситесь водой (обычной, соленой и сладкой). Для начала сообщите детям о том, что хотя, как им известно, океанская вода соленая, но лед на поверхности Северного Ледовитого океана пресный. В ходе эксперимента вместе с детьми мы выясним, как происходит освобождение замерзающей воды от примесей в виде сахара и соли.

Для проведения опыта приготовьте заранее несколько ледяных кубиков. Каждый из них, полученный из сладкой, соленой, а также самой обычной пресной воды, аккуратно расколите пополам. Поинтересуйтесь у детей — как они считают, заморозив сладкую либо соленую воду, мы получим такой же лед?

Скорее всего, ответ будет положительным. Но это неправильно — на самом деле кристаллизующаяся в процессе образования льда вода избавляется от чужеродных молекул и примесей. Для подтверждения ваших слов разрешите детям лизнуть ледяные кусочки и убедиться в вашей правоте.

Подводные обитатели

Эксперимент номер 7. Для его проведения вам предстоит, кроме снега, разыскать покрытую прозрачным льдом лужу. Малыши должны уже знать, что прозрачные плоскости позволяют рассматривать то, что под ними находится, непрозрачные — наоборот. Напомнить им это можно, пояснив на примере простого стекла.

В ходе эксперимента мы постараемся разглядеть, что творится на дне глубокой лужи или небольшого прудика. Если в окрестностях такого водоема не наблюдается, придётся организовать его самостоятельно — например, в пределах пластиковой бутыли пятилитрового объёма. Выложите на дне композицию из палочек, камешков, орешков и т. п., затем залейте все водой и поставьте на мороз. После замерзания под прозрачным слоем льда все предметы будут отчётливо просматриваться.

Затем на глазах у детей присыпьте лед снегом, и содержимое бутыли тотчас же скроется из виду. Отчего так происходит? Всё просто — снег, в отличие ото льда, непрозрачный.

Чтобы увеличить познавательную ценность эксперимента, попутно можно пояснить детям и другие свойства снега (сыпучесть, рыхлость, мягкость) и льда (ломкость, хрупкость, твердость). Упомяните и о возможности пораниться об острые края льдинок и необходимости соблюдать осторожность.

Как Дед Мороз расписывает нам окошки

Эксперимент номер 8. Все видели морозные узоры на оконных стеклах. Попробуем воспроизвести их в «лабораторных» условиях. Вместо оконного стекла возьмем кусок пластика или сухую стеклянную пластину, которая заменит нам окно. Еще потребуется чашка горячей воды и различной толщины кисточки. Погода в день проведения эксперимента должна быть достаточно морозной.

Выводя детей на прогулку, предупредите их, что предстоит перевоплотиться в Деда Мороза. Если дети уже достаточно большие, можно заранее обсудить сюжет будущего рисунка, и даже создать на бумаге эскиз.

Выйдя на улицу, на сухую предварительно протертую поверхность стекла с помощью кисточки аккуратно нанесите узор горячей водой. Работать нужно быстро, пока вода не застыла. Повторно проводить кисточкой по тому же месту не следует, а вот после замерзания картинки можно повторить процедуру и сделать все линии толще и заметнее.

Несомненно, существуют и другие опыты со льдом. Кое-что вы можете придумать и сами. Главное — пробудить и поддержать интерес малышей к таким необычным и разнообразным природным явлениям!

Свойства

Основная масса бесцветна. Совсем прозрачный лёд характерен для пресноводных водоемов. Ярчайший пример — лёд на озере Байкал. Намерзшие глыбы абсолютно чистые и прозрачные. Морской и речной обычно имеют белый цвет с легким синеватым оттенком, а речной также имеет — грязный серый цвет, к тому же такие льды быстро тают.

Цвет льда напрямую зависит от окружающей обстановки. Так, лёд в воде кажется синим, потому что принято считать, что вода имеет именно такой оттенок.

Следующее свойство — блеск, похожий на стекло. Он также может порезать кожу человека. Основные массы не имеют спаек, вода буквально замерзает в монолитную массу без швов.

Минерал насчитывает более 14 модификаций, уже приведенных выше. На Земле встречается только два первых вида. Связано это с экстремально низкими температурами и высоким давлением, что свойственно другим планетам. Температура льда также может различаться: на вершинах гор она равна 0 градусов, тогда как самыми теплыми являются гренландские — 28 градусов.

Другая особенность — расширение массы замерзающий воды при образовании кристаллической решетки. Именно это свойство спасает флору и фауну во время зимы, не позволяя промерзать водоемам до самого дна. Возможно образование сосулек — длинных ледяных полотен до самого дна, но они никак не влияют на окружение.

Уникальность талой воды также не заканчивается на молекулярном уровне. Так, к примеру, талая вода будет довольно чистой и пригодной для питья. Поскольку образование льда является естественным очистителем для воды.

Существуют планеты, которые полностью покрывает горячий лед (например, Gliese 436 b). Разумеется, всё на уровне предположений — никто достоверно не знает. Предположительная температура на приведенной планете держится в 300°C, но сила давления настолько высока, что воду попросту сжимает и удерживает в твердом состоянии.

Различается удельная теплоемкость воды и льда в зависимости от температуры в интервале от 0 до -100°C. Снижение приводит к тому, что параметр значительно уменьшается, но теплопроводность и плотность, напротив, возрастает. Теплоемкость льда меньше в два раза, чем у воды, потому он может оставаться холодным, даже при высоких температурах (пример — гренландские теплые льды). Но их плотность будет близка к массе воды.

Таким образом, свойства льда не изучены в полной мере и могут предполагаться в лабораторных условиях.

Лёд и его разновидности

Существует дополнительная градация по разновидностям:

• атмосферный — твердый вид атмосферных осадков (снег, иней, град и даже туман);
• ледяная вода — также разновидность минерала, поскольку в неё присутствуют кристаллы;
• водяной покров — в воде, на её поверхности или прямо в массе (донный, внутриводный, ледяной);
• подземный — первичный и вторичный, относится к многолетним и вечным типам;
• ледниковый, соответственно, ледник.

Кроме того, разработан искусственный лёд. К нему также относятся разные типы поверхностей и разновидностей. Например, хоккейный лёд — специальное покрытие, максимально подходящее для игры. Сюда же относится материал покрытия для конькобежных видов спорта, фигурного катания и т.д.

Существует другая, сублимированная формула льда (CO2 — диоксид углерода), которая позволяет миновать жидкую фазу и сразу перейти в водяной пар. Таким образом достигается охлаждение пищевых продуктов, проводятся испытания и лабораторные исследования. Называется разновидность — синтетический или же сухой лёд.

Существует ещё много разновидностей: от цветного до обычного кубического льда, который легко делается в холодильнике.

Морфология

Природный лёд — это минерал, имеющий массу разновидностей. Часто это естественное скопление мелких частиц, перешедших из фазы жидкости. Но есть и виды, образованные вследствие сублимации. В целом, это масса, а именно кристаллы встречаются редко — сталактиты, сталагмиты. Наиболее яркий пример — Кунгурская ледяная пещера.

Ледяные забереги — полосы покрова, который образуется на границе между водой и воздухом. При этом основная часть воды не промерзает. Однако, начинаясь от берегов, они могут полностью срастаться на середине водоема, образуя сплошное полотно. Объем льда при этом может достигать как нескольких см, так и много метров.