книги из ГПНТБ / Радченко, А. К. Методика демонстрационного эксперимента по технической механике учебное пособие

Сложные демонстрации преподаватель должен разде­ лить на отдельные этапы, которые выполняются в строго определенной последовательности. Эта последователь­

ность должна быть обусловлена логическим развитием материала.

Если по данной теме имеется несколько вариантов опытов, то преподаватель отбирает из них один-два наи­ более приемлемых. Другие варианты опытов можно ис­ пользовать при закреплении материала на данном уроке, а также при систематическом повторении на последую­ щих уроках или на уроках обобщающего повторения. Использование других вариантов демонстрационных опы­

тов на уроках обобщающего повторения вносит элемент новизны, что активизирует мышление учащихся при по­ вторении материала.

Опыт может повторяться. Но в целях осуществления

сознательности обучения условия опыта должны изме­

няться. Повторение опыта на других уроках, например на уроках обобщающего повторения, имеет и психологичес­ кое обоснование. Из исследований И. П. Павлова по фи­ зиологии высшей нервной деятельности и исследований психологов мы узнаем, что многократные замыкания нервных связей приводят к глубоким следам в коре го­ ловного мозга, т. е. достигается прочность запоминания.

Кроме того, прочность запоминания зависит и от того,

сколько органов чувств принимает участие в восприятии.

При совместной работе нескольких анализаторов вос­ приятие получается более отчетливым. Поэтому при про­ ведении эксперимента должен быть включен и двигатель­ ный анализатор, т. е. учащиеся должны выполнять зари­ совки и чертежи.

Чтобы обеспечить прочность запоминания, не следует

перегружать занятия демонстрациями. В противном слу­ чае интерес к демонстрации падает вообще.

Быстрота проведения демонстрационных опытов дол­ жна определяться их содержанием и ходом объяснения. Слишком быстрая демонстрация не дает положительных результатов и только нарушает общий ход мыслей уча­ щихся, что часто приводит к дезорганизации группы. Из­

лишне затянутая демонстрация резко снижает интерес учащихся к наблюдению. Поэтому преподаватель должен выбрать оптимальное время для каждой демонстрации

соответственно с общим темпом изложения материала,

20

который в свою очередь определяется не только содержа­ нием, но и уровнем подготовки учащихся.

Если же экспонат небольшого размера, используют различные виды проекций. Мелкие детали небольшой толщины можно проецировать эпидиаскопом. Детали по­ мещают на прижимной столик и проецируют на экран объективом для эпипроекции. Для лучшей видимости на экране под деталь необходимо поместить лист бумаги или какую-либо пластинку, чтобы изображенные детали были контрастными (если деталь темная, то фон надо брать светлым, и наоборот, при светлой детали — фон темный).

Если надо продемонстрировать мелкие детали в дина­

мике либо в совокупности с другими предметами и прибо­ рами, то необходимо использовать теневую проекцию.

Чтобы получить теневую проекцию, демонстрационную

установку помещают между источником света и экраном. Размеры теневого изображения можно изменять переме­ щением предмета вдоль светового пучка. Если при тене­ вой проекции необходимо одновременно с показом тени установки видеть и саму установку, то ее необходимо располагать со стороны учащихся и проецировать на

непрозрачный экран. Экран можно располагать под уг­ лом к оси светового пучка в том случае, если искажения проекции не повлияют на сущность демонстрации. При теневой проекции на прозрачный экран учащиеся не ви­ дят проецируемую деталь или установку, так как все это находится за экраном, но зато сама тень ничем не закры­ вается.

1.4.ТРЕБОВАНИЯ К ДЕМОНСТРАЦИОННОМУ ОБОРУДОВАНИЮ

Демонстрационное оборудование по технической ме­

ханике должно отвечать следующим методическим тре­ бованиям.

1. Обеспечивать максимальную видимость для всех учащихся группы. Размеры приборов и их деталей опре­ деляются минимальным углом зрения из последних ря­

дов аудитории. Чтобы деталь прибора была видна без

напряжения зрения, угол зрения должен быть не менее

1—2°. Чтобы обеспечить видимость деталей, характерных для данного прибора, их необходимо раскрашивать в контрастные цвета.

21

2. Быть максимально приближенным к стандартному

оборудованию, применяемому на производстве. В то же

время в нем не должно быть много второстепенных дета­ лей, не относящихся к демонстрационному явлению, про­

цессу.

3. Быть максимально универсальным для того, чтобы при небольших видоизменениях его можно было исполь­

зовать при изучении нескольких тем или целого раздела.

Это сократит занимаемую площадь в шкафах. Кроме то­ го, при частом использовании одного и того же комплек­ та с небольшим видоизменением его учащиеся не будут

отвлекаться на ознакомление с приборами, все внимание будет сосредоточено на изучаемом явлении. Универсаль­ ные приборы и комплекты приборов позволят увеличить

коэффициент использования оборудования, что сократит материальные затраты на учебный процесс.

4. Быть простым в обращении. Для тех приборов, ко­ торые в процессе демонстрации должны видоизменяться,

конструкция должна быть такой, чтобы быстро собира­ лась и разбиралась.

5.Быть легким, удобным для переноски и в то же вре­ мя прочным, так как в процессе обучения им будут мно­ гократно пользоваться не только преподаватели, но и учащиеся.

6.Окраска приборов не должна быть очень темной

ив то же время не должна быть броской, яркой. Там, где требуется многоцветность, цвета нужно подбирать такими, чтобы они не раздражали зрения и не действо­

вали угнетающе. К таким цветам относятся: желтый,

светло-серый, светло-зеленый, светло-красный. Все эти требования ни в коем случае не должны снижать качест­ ва оборудования. Особенно это касается измерительных приборов. Погрешность демонстрационных измеритель­ ных приборов должна обеспечить точность измерений, необходимых для выводов закономерностей.

1.5.ОБЯЗАННОСТИ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Подготовку к демонстрационному эксперименту пре­ подаватель начинает при составлении календарно-тема­ тического плана. Определяя темы занятий, преподаватель намечает демонстрационные опыты, какие приборы и к

22

какому сроку нужно подготовить или изготовить с уча­ щимися и лаборантом. План подготовки демонстраций будет рабочим планом не только для преподавателя, но

и для лаборанта.

Готовясь к очередному занятию, преподаватель уточ­ няет намеченные демонстрации, определяет их место при изучении данной темы и, если это необходимо, вводит

новые демонстрации.

Все опыты, намеченные на занятие, должны быть про­

верены самим преподавателем. Он должен убедиться в исправности приборов, приспособлений и другого обору­ дования.

Все измерения, которые необходимо делать на уроке, преподаватель производит при подготовке к уроку и за­ писывает их в план урока для того, чтобы при выполне­ нии опыта в процессе изложения материала быстро ори­

ентироваться в показаниях приборов и знать, какие ре­

зультаты должны получиться.

При подготовке и проверке демонстрации необходимо определить ее продолжительность, чтобы правильно рас­ пределить время всего занятия, а также проверить види­ мость всего опыта с учетом фона. О фоне преподаватель часто забывает, хотя на него надо всегда обращать вни­ мание. Дело в том, что преподаватель демонстрирует опыты в основном на фоне доски и часто детали прибо­ ров, да и сам ход демонстрации плохо видны учащимся. Если же преподаватель выработает привычку обращать внимание на фон при подготовке демонстрации, то хоро­ шую видимость он обеспечит заранее, используя экраны, соответствующие по контрастности демонстрационным

установкам, приборам. Если необходимо выделить от­ дельные детали установки или оттенить их друг от друга,

преподаватель должен использовать осветитель и найти ему соответствующее место по отношению к демонстра­ ционной установке.

В процессе демонстрации, несмотря на хорошую под­ готовку к ней, может случиться и так, что опыт не полу­ чается или не дает нужного эффекта. При такой ситуа­ ции надо постараться на месте определить или устранить причину неудачи. Если это сразу сделать не удалось, то

не следует расходовать время урока на нахождение не­ исправности. В таких случаях преподаватель должен найти и устранить причину после занятий и продемонст­

23

Глава 2

ДЕМОНСТРАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

2.1. ПРИБОРЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

2.1.1. Динамометры

Динамометры, выпускаемые промышленностью для школьного физического кабинета, служат для измерения сил. Их действия основаны на упругих деформациях.

Демонстрационный *динамометр (рис. 2.1) выполнен в виде круглого металлического ко­ жуха, имеющего с одной стороны циферблат со стрелкой, с другой — механизм.

Механизм динамометра состоит из двух цилиндриче­ ских стержней 11, которые с небольшим трением переме­ щаются во втулках 12 и 17. Стержни связаны между собой зубчатой рейкой 14. На стержни свободно надеты спиральные проволочные пружины 13 и 16, один конец которых закреплен на втулках, второй — на стержнях.

Зубчатая рейка находится в зацеплении с шестерней 15, на оси которой закреплена стрелка динамометра. Смеще­ ние стержней вызывает смещение зубчатой рейки, а сле­ довательно, поворот шестерни и стрелки. Весь механизм динамометра помещен в жестяной корпус 5 с муфтой 4, в которую ввинчивается стержень 1. Последний предна­ значен для закрепления динамометра в штативах.

Чтобы фиксировать величину измеряемой силы, име­ ется шкала, которую можно смещать относительно ме­ ханизма динамометра и его стрелки. Это необходимо для установки стрелки динамометра на нуль.

На свободных концах стержней имеются крючки для подвешивания грузов. Кроме того, на верхний стержень динамометра можно по необходимости укреплять приз­ му 2 или столик 3.

Чтобы измерить максимальную величину кратковре­

менно действующих сил, в динамометр вмонтирована стрелка-фиксатор 6.

* Этот динамометр можно применять в качестве примера приме­ нения зубчато-реечной передачи в курсе «Детали машин».

25

Стрелка-фиксатор укреплена на стекле, прикрываю­ щем циферблат, где удерживается за счет небольшого трения о стекло (для удобства крепления стрелки обы­ кновенное стекло заменено оргстеклом). Ось вращения стрелки-фиксатора не связана с осью вращения стрелки

динамометра (что обес­ печивает ее свободное

передвижение и оста­ новку в фиксируемом положении), но про­ ходят по одной прямой.

Стрелку - фиксатор

движет стрелка дина­ мометра. Поэтому ее необходимо ставить впереди стрелки дина­

мометра по ходу ее движения.

Трубчатыйдина-

рам, поэтому издали плохо видны шкала и указатель. Демонстрационный imp у ж и ни ый динамо­

метр 10 (рис. 2.1.) (динамометр Бакушинского) состо­

ит из спиральной пружины с указателем. Пружина за­ креплена сверху на планке, а снизу снабжена тягой с крючком. Величина силы определяется по шкале.

2.1.2. Лабораторный штатив

Штатив, выпускаемый промышленностью для школь­ ного физического кабинета, состоит из чугунного основа­ ния 18, на котором укреплена круглая стойка 9 (рис. 2.1).

26.

На стойке с помощью винтов крепятся двойные крестооб­ разные муфты 7, служащие для закрепления в них л апок-держателей 8.

Штативы предназначены для сборки различных уста­ новок и крепления приборов при демонстрации опытов.

2.1.3. Тахометр — CK

Тахометр 1, выпускаемый промышленностью (см. рис. 2.18, 3.62), предназначен для измерения числа оборо­

тов вращающихся валов и линейных (окружных) скоро­

стей шкивов, ремней. Измерение производится тахомет­ ром при помощи специальных наконечников, надеваемых на его вал.

Тахометр представляет счетчик числа оборотов, ко­ торый включается часовым механизмом на строго опре­ деленный промежуток времени и дает среднее значение числа оборотов в минуту. Он имеет две шкалы: наружная шкала черного цвета проградуирована в об/мин, внутрен­ няя шкала красного цвета проградуирована в м/с. Гра­ дуировка внутренней шкалы произведена с учетом строго

определенного радиуса шкива наконечника.

2.1.4. Разборный магнитный тахометр

(школьный ТМШ-1)

Тахометр, выпускаемый промышленностью (см. рис. 3.47), можно использовать для измерения скорости вращения вала от IOO до 1800 об/мин. Погрешность по­

казаний до 10%.

Принцип действия тахометра заключается в следую­

щем. Вращение постоянного ,магнита относительно диа­

магнитного диска возбуждает в последнем токи Фуко.

При взаимодействии этих токов с магнитным полем постоянного магнита диск стремится вращаться в на­ правлении вращения магнита. Вращательному действию диска противодействует момент силы упругости пружи­ ны. Поэтому диск поворачивается только на некоторый угол, величина которого пропорциональна скорости вра­ щения маннита.

Данным тахометром можно измерять скорость вала,

вращающегося только в направлении движения часовой

27

стрелки. Тахометр включается на весь промежуток вре­ мени вращения вала и дает значение мгновенной скоро­

сти в об/мин.

2.1.5. Универсальный проекционный аппарат с оптической скамьей

Проекционный аппарат, выпускаемый промышлен­ ностью (рис. 2.2),—универсальный прибор, позволяющий демонстрировать опыты с различными действующими

приборами, которые расположены в горизонтальной и

корпуса осветителя 5 с источником света, двухлинзового

разборного конденсора 6 и объектива 7 типа перископ.

Для закрепления объективов на оптической скамье име­ ются винтовой пресс 2 и дисковая ширма 1, которые удер­ живаются на оптической скамье в нужном положении рейторами 3. Рейторы имеют винтовое приспособление

для небольших поперечных перемещений объектов отно­

сительно главной оптической оси конденсора и устрой­ ство для перемещений объектов по высоте.

28

Подготовку аппарата к работе следует начинать с установки источника света. Аппарат можно использовать с различными осветительными лампами, рассчитанными на напряжение ПО, 127, 220 и 12 В. Низковольтные лам­

пы применяются в основном при отсутствии электросети,

питают их от аккумуляторов или батареи элементов. От­ крыв корпус осветителя, закрепленный на одном конце скамьи, вставляют в патрон необходимую лампу и, поль­

зуясь регулировочными винтами, перемещают ее таким«

образом, чтобы нить накала оказалась на главной опти­

ческой оси конденсора. Затем передвигают по скамье конденсор к корпусу осветителя так, чтобы нить накала оказалась приблизительно в главном фокусе задней лин­

зы конденсора. Если с помощью объектива на экране по­ лучается изображение круга (проекция передней линзы конденсора), равномерно освещенного по всей поверхно­ сти,— это значит, что расположение лампы выбрано пра­ вильно.

При проекции объектов на экран их необходимо раз­ местить между конденсором и объективом и добиться

четкого изображения объекта на экране.

2.2.ПРИБОРЫ ПО СТАТИКЕ

2.2.1.Набор по статике

Набор (рис. 2.3) предназначен для демонстрации опы­

тов по статике при изучении теоретической механики в техникумах. При помощи набора можно демонстриро­ вать опыты по темам:

а) «Плоская система сил» — сложение двух сил, на­ правленных под углом друг к другу, зависимость равно­ действующей двух сил от угла между ними и их вели­ чины, проекция вектора-силы на оси координат и зави­ симость величины проекции силы от угла наклона и модуля вектора-силы, проекция равнодействующей плос­ кой системы сходящихся сил, момент силы относительно

точки, зависимость величины момента силы от плеча и ее модуля, пара сил и все ее свойства, условия равнове­ сия тела, имеющего ось вращения;

б) «Пространственная система сил» — пространствен­ ное расположение векторов, параллелепипед сил, проек­ ция вектора-силы на три взаимно перпендикулярные

29