Информационные технологии в физике. Учебно-методическое пособие

ры могут быть повреждены, если они неправильно включены в экспериментальную установку или значение измеряемой величины значительно превосходит верхний предел измерений прибора. Типичной ошибкой начинающего экспериментатора, приводящей к порче электроизмерительного прибора, является прямое подключение прибора для измерения силы тока к выводам источника тока.

! Правило третье. Приборы для измерения силы тока включаются в электрическую цепь последовательно с такими элементами цепи, которые гарантированно ограничивают значение силы тока в цепи до значений, меньших предельно допустимого для данного прибора.

Из этого правила следует практический вывод: если зависимость электрического сопротивления исследуемого элемента электрической цепи от напряжения вам неизвестна, то необходимо обеспечить безопасность прибора для измерения силы тока, включив в электрическую цепь последовательно резистор, ограничивающий максимальное значение силы тока в цепи до предельно допустимого значения тока для используемого прибора.

Методы измерения электрических величин

Условные обозначения, позволяющие определить систему электроизмерительного прибора, назначение прибора по роду измеряемой величины, рабочее положение прибора при измерениях, приведены в таблице.

Условные обозначения электроизмерительных приборов

Напряжение

.

Погрешности электроизмерительных приборов

При оценке погрешностей измерений, выполняемых с помощью электроизмерительных приборов, необходимо учитывать, что каждый прибор вносит

51

погрешности, обусловленные невозможностью абсолютно точно проградуировать прибор при изготовлении и получить абсолютно одинаковые показания при повторных измерениях в одинаковых условиях.

Как уже говорилось, точность измерений оценивают по абсолютной или относительной погрешности. Абсолютная погрешность показаний электроизмерительного прибора обычно имеет примерно одинаковое значение в начале и в конце шкалы. Следовательно, относительная погрешность измерения уменьшается по мере приближения значения измеряемой величины к максимальному значению, которое доступно измерению с помощью данного прибора. Поэтому при наличии нескольких измерительных приборов одинаковой точности с различными диапазонами измерений или при возможности изменения пределов измерения с помощью переключения встроенных в прибор шунтов или дополнительных сопротивлений следует использовать прибор, у которого отклонение стрелки будет во второй половине шкалы.

Точность электроизмерительных приборов характеризуется отношением абсолютной погрешности к максимальному значению величины, измеряемому с помощью данного прибора, выраженным в процентах. Эта величина называется приведенной погрешностью прибора. При отклонении стрелки на всю шкалу относительная погрешность измерения равна приведенной погрешности прибора. При измерении меньших значений измеряемой величины относительная погрешность превышает приведенную погрешность прибора. По приведенной погрешности электроизмерительные приборы делятся на во-

семь классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Электронные цифровые измерительные приборы

В настоящее время в научных исследованиях, в технике и в быту для измерений электрических величин все более широко применяются электронные цифровые измерительные приборы. В таких приборах измерение силы электрического тока, электрического напряжения или электрического сопротивления производится автоматическим электронным устройством, которое преобразует измеряемую величину в сигнал, отображающий измеренное значение величины цифрами на дисплее прибора. Электронные цифровые измерительные приборы обладают многими достоинствами.

Обычно это многофункциональные и многопредельные приборы высокой точности измерений. Примером прибора такого типа может служить мультиметр М-830В. Точность измерений прибора на разных диапазонах лежит в пределах от 0,25 % ± 2D до 2 % ± 2D. Запись ±2D означает, что для оценки границ абсолютной погрешности к абсолютной инструментальной погрешности, вычисленной по приведенной погрешности прибора в процентах и измеренному значению величины, нужно прибавить еще две единицы младшего разряда по шкале используемого диапазона измерений. Необходимость добавления этих двух единиц обусловлена тем обстоятельством, что автомати-

52

ческое электронное устройство, преобразующее измеряемую величину в сигнал для отображения результата измерения на дисплее, производит округление полученного числа, поэтому единица младшего разряда оказывается сомнительной.

Ответить на вопросы

1.При каких значениях силы электрического тока через тело человека наступает опасность для жизни?

2.При каких значениях электрического напряжения наступает опасность для жизни человека?

3.Почему опасное для жизни человека значение переменного напряжения ниже опасного для жизни человека значения постоянного напряжения?

2.Внимательно прочитать текст [4].

Источники электрического напряжения в доме

Источники электрического напряжения окружают нас повсеместно – дома и на работе, в поездках на транспорте и в местах отдыха. Избежать использования разнообразных электрических приборов современному человеку практически невозможно: нужно включать и выключать электрическое освещение, подключать к электрической сети телевизор, компьютер, пылесос, утюг, электробритву, фен и многие другие приборы. Как мы уже выяснили ранее, сетевое напряжение 220 В потенциально опасно для жизни человека. Как же избежать опасности поражения электрическим током при постоянном использовании электроприборов?

! Первое правило безопасности. Никогда не прикасайтесь к оголенным проводам, контактам розетки или патрона электрической лампы!

Проверка исправности электроприбора. Если дома при включении не работает какой-то электроприбор, то разумно сначала проверить, есть ли вообще напряжение в сети, включением электрического освещения. Если электрические лампы в комнате не зажигаются, то, возможно, сработал автомат предохранителя на квартирном электрическом щите или отключение произошло на подстанции.

Если электрические лампы в комнате зажигаются, то нужно проверить, есть ли напряжение на клеммах розетки. Для этого не нужно вскрывать розетку! Достаточно включить в нее другой электроприбор, в исправности которого нет сомнений. Если и этот прибор не заработал, то для окончательной

53

проверки можно воспользоваться газоразрядным пробником. Если ни в одном из двух гнезд розетки пробник не обнаруживает напряжения, то необходим ремонт розетки.

! Эту работу должен выполнять только специалист! Не беритесь за починку розетки сами, так как это смертельно опасно!

Если напряжение в розетке обнаружено, а электроприбор не работает, то нужно приступить к исследованию прибора.

! Второе правило безопасности. Прежде чем проверять исправ-

ность электроприбора, выньте вилку провода электропитания прибора из электрической розетки!

После этого можно приступить к проверке прибора. Если в приборе имеется плавкий предохранитель, то первым делом нужно проверить, не «перегорел» ли он. Для этого нужно вынуть предохранитель из его гнезда (при выключенном из сети приборе!) и проверить его с помощью омметра. Электрическое сопротивление исправного плавкого предохранителя близко к нулю, сопротивление «перегоревшего» предохранителя близко к бесконечности.

Если предохранитель «перегорел», его нужно заменить исправным, рассчитанным на то же самое предельное значение тока. Предельное значение силы тока обычно указывается на одном из его металлических наконечников или на бумажном вкладыше внутри стеклянной трубки.

Если предохранитель исправный или в приборе нет предохранителя, следует проверить исправность шнура электрического питания прибора. Для этого соединяют выводы омметра со штырьками электрической вилки и смотрят показания омметра при переключениях электрического выключателя прибора. При включении омметр должен показывать значение электрического сопротивления в несколько десятков или сотен ом, при выключении – бесконечно большое сопротивление (обрыв электрической цепи). Если при включении и выключении омметр указывает на обрыв электрической цепи, нужно искать место обрыва. Чаще всего обрыв цепи происходит либо из-за плохого контакта провода со штекером вилки, либо из-за обрыва провода внутри электрического шнура. Как правило, обрыв провода в шнуре происходит вблизи вилки или вблизи входа в прибор из-за частых перегибов шнура.

Если неисправным оказался электрический шнур, его следует заменить или починить, отрезав часть шнура по месту обрыва и заново соединив концы проводов со штекером электрической вилки.

Газоразрядный индикатор

54

Для проверки наличия электрического напряжения в розетках, патронах ламп электрического освещения, на клеммах квартирного распределительного электрического щита удобно пользоваться газоразрядным индикатором напряжения.

Обычно газоразрядный индикатор помещается внутри пластмассовой рукоятки отвертки (см. рисунок). Основной деталью индикатора является небольшой стеклянный баллон 4 с двумя электродами, заполненный неоном при пониженном давлении. Электрический разряд в баллоне индикатора возникает при напряжении между его электродами около 70…80 В. Второй важной деталью индикатора является резистор 3 с электрическим сопротив-лением в несколько мегаом, включенный последовательно с газоразрядным баллоном. Один электрод газоразрядного баллона соединен через резистор 3 с лезвием 1 отвертки, второй вывод соединен с металлическим контактом 5 на торце рукоятки отвертки.

Если приложить между лезвием отвертки и контактом 5 напряжение выше примерно 80 В, то в баллоне индикатора возникает электрический разряд и через окошко 2 в рукоятке отвертки наблюдается красноватое свечение. В других типах отверток с газоразрядными индикаторами рукоятка изготавливается из прозрачного плексигласа и свечение индикатора видно с любой стороны.

Однако на практике для обнаружения высокого напряжения к индикатору обычно не подключают два проводника, а лишь прикасаются лезвием отвертки к оголенному проводу или контакту электрической цепи. При проверке напряжения пластмассовую

рукоятку отвертки сжимают в ладони, а большим пальцем прикасаются к контакту на рукоятке отвертки. Если проводник, которого касается лезвие отвертки, имеет электрический потенциал, отличный от потенциала земной поверхности (а точнее, потенциала пола, на котором стоит человек, выполняющий опыт с индикатором) более чем на значение напряжения зажигания электрического разряда, то через баллон, резистор и тело человека протекает электрический ток и наблюдается свечение баллона. Человек при этом не испытывает никаких неприятных ощущений, так как из-за очень большого электрического сопротивления индикатора через тело человека протекает очень слабый ток.

3. Провести запланированный эксперимент на оборудовании в классе (по согласованию с учителем), видеосъемку [17].

Домашнее задание. Провести видеосъемку домашнего эксперимента (для короткого по длительности) или сделать фотографии, показывающие разные стадии длительного по времени эксперимента.

ЗАНЯТИЕ 13. Подготовка реферата исследовательской работы

Цели занятия:

55

–научиться оформлять реферат учебного исследования, формулировать тему, проблему, объект, предмет исследования, гипотезу, задачи и методы;

–научиться делать автособираемое оглавление текстового документа.

Ход работы

1. Ознакомиться с требованиями к структуре реферата, к его оформлению.

Реферат должен содержать:

титульный лист,

оглавление,

введение,

основную часть,

заключение,

список использованных источников,

приложения.

В верхней части титульного листа указывается название учебного учреждения, в котором проводится защита проекта. В центре листа размещаются название учебного предмета и формулировка темы; чуть ниже – фамилия, имя и отчество обучающегося и его принадлежность к классу; фамилия, имя и отчество руководителя (учителя). Внизу по центру указываются название города или населенного пункта, в котором написан реферат, и год его написания.

За титульным листом реферата следует его оглавление, которое состоит из четырех основных частей: введения, основной части, заключения и списка использованной для написания реферата литературы. При наличии приложений информация о них должна содержаться в оглавлении. Помните, что части – введение, заключение, список использованных источников и приложения – в оглавлении не нумеруются. Оглавление сделать в автособираемом режиме.

Введение реферата включает в себя краткое обоснование его темы, которая может рассматриваться в связи с неполнотой знаний, противоречивостью информации, ее объективной сложностью для изучения и информационной ценностью материала, а также в связи с многочисленными дискуссиями, возникающими вокруг нее. Во введении реферата указываются объект и предмет исследования, проблема, цель ра-

56

боты (или несколько целей), задачи, которые требуется решить для ее достижения, гипотеза и методы. Объем введения может составлять две-три страницы текста.

Основная часть реферата содержит материал, который отобран для рассмотрения проблемы. Он может быть разделен на параграфы. Средний объем основной части реферата 10–15 страниц. В основной части реферата должны быть описаны: постановка задачи, обзор методов ее решения, описание хода и результатов эксперимента, сравнение результатов теории и практики.

В заключении реферата обучающийся самостоятельно формулирует выводы, опирающиеся на приведенные в основной части факты, обращает внимание на выполнение поставленных во введении цели и задач. Объем заключения 1–2 страницы. Заключение может также содержать рекомендации по конкретному использованию результатов работы, ее экономическую, научную, социальную значимость.

Список использованных источников приводится автором в кон-

це работы перед приложениями. В список включают все источники, на которые имеются ссылки. Источники нумеруют арабскими цифрами и печатают с абзацного отступа. Ссылки в тексте на использованные источники следует приводить в квадратных скобках. В списке использованных источников в алфавитной последовательности указываются все источники, которыми пользовался обучающийся при подготовке работы. В информации о них необходимо указать: место издания источника; название издательства; год издания источника; количество страниц. В списке использованной для написания реферата литературы должно быть указано не менее четырех источников.

Оформление приложения

В приложении выделяют вспомогательный материал, который загромождает основной текст. Приложения располагают в порядке появления ссылок на них в тексте основных разделов. Каждое приложение следует начинать с новой страницы с указанием в правом верхнем углу слова «Приложение» и его обозначения. Если в записке одно приложение, оно обозначается «Приложение». После слова «Приложение» следует буква или цифра, обозначающая его последовательность, например: «Приложение 3». Связь основного текста с приложениями осуществляется через ссылки так: (см. Приложение 3).

Требования к оформлению реферата как текстового документа

57

Реферат представляется на листах формата А4. Текст на них должен быть отпечатан на компьютере, в формате Word, шрифт 14-й; Times New Roman; поля обычные; межстрочный интервал – полуторный. Выравнивание строк текста – по ширине.

Разрешается использовать компьютерные возможности акцентирования внимания на определенных терминах, формулах, пр и- меняя шрифты разной гарнитуры (размер, жирность, курсив, подчеркивание).

Текст разбивается на абзацы. Каждый абзац начинается с красной строки. Величина отступа красной строки от левого края абзаца 1 см.

Страницы работы следует нумеровать арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему тексту, включая список использованных источников и приложения. Первой страницей является титульный лист и т. д. Номер страницы проставляется в центре нижней части листа без точки. На титульном листе номер страницы не ставится.

Разделы нумеруются в пределах всей работы арабскими цифрами без точки. Введение, список использованных источников и приложения не нумеруются.

Заголовки разделов, подразделов печатают или пишут с абзацного отступа с прописной буквы без точки в конце, не подчеркивая. Подразделы нумеруются арабскими цифрами в пределах каждого раздела двумя цифрами, разделенными точкой. В конце номера подраздела точка не ставится.

Переносы слов в заголовках не допускаются. Расстояние между заголовками раздела и подраздела 10 мм. Не допускается помещать заголовки отдельно от последующего текста. На странице, где приводится заголовок, должно быть не менее двух строк последующего текста. Расстояние между заголовком и предыдущим текстом 15–20 мм.

Заголовки «Оглавление», «Введение», «Заключение», «Список использованных источников» размещают посередине страницы.

Материалы из источников должны цитироваться в основных разделах реферата. Цитирование может быть прямым (дословная цитата) или непрямым (изложение основных мыслей, положений из источника). Прямое цитирование используется тогда, когда важно дословное приведение фразы, излагающей мысль автора. Прямая цитата всегда заключается в кавычки. Кавычки не применяются к прямым цитатам тогда, когда это стихи или цитата используется в качестве эпиграфа. В любом случае после цитаты должна указываться ссылка на источник

58

из списка использованных источников. Это обычно номер источника из списка, заключенный в квадратные скобки.

В тексте реферата могут содержаться рисунки, чертежи, графики и прочий иллюстративный материал, необходимый для раскрытия заявленной темы. К реферату могут прилагаться фотографии, выполненные самим обучающимся. Все иллюстрации (схемы, графики, диаграммы и пр.) именуются рисунками. Если в работе содержатся рисунки и таблицы, располагаемые на отдельных страницах, их необходимо включать в общую нумерацию.

Иллюстрации располагают в работе непосредственно после текста, в котором они упоминаются впервые, или на следующей странице и размещают так, чтобы их было удобно рассматривать без поворота работы или с поворотом по часовой стрелке. Основные требования: наглядность, графическая выразительность, ясность. Наименования, приводимые в тексте и на иллюстрациях, должны быть одинаковыми.

Иллюстрации при необходимости могут иметь наименование и пояснительные данные (подрисуночный текст). Номер иллюстрации с наименованием помещают ниже пояснительных данных под иллюстрацией. В тексте они обозначаются «Рисунок 1». Слово «рисунок» и его наименование располагают после пояснительных данных посредине строки:

Рисунок 2.1. График работы агрегата Номер иллюстрации состоит из номера раздела и порядкового но-

мера иллюстрации, разделенных точкой. Иллюстрации каждого приложения нумеруют арабскими цифрами с добавлением перед цифрой обозначения приложения. При ссылках на иллюстрации следует писать «в соответствии с рисунком 2.1».

Цифровой материал в тексте работы представляют в виде таблиц. Таблицу помещают после первого упоминания о ней в тексте или на следующей странице. В таблице должны быть указаны единицы измерения всех показателей.

Не рекомендуется располагать две или несколько таблиц одну за другой, их надо разделять текстом (за исключением таблиц, приведенных в приложении). Таблицы, как и иллюстрации, располагают так, чтобы их можно было читать без поворота или с поворотом по часовой стрелке.

59

На все таблицы должны быть ссылки в тексте. При ссылке следует писать слово «таблица» с указанием ее номера.

Размер шрифта в таблице допускается применять меньший, чем в тексте.

Нумерация таблиц выполняется арабскими цифрами в пределах раздела. Номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой. Таблицы каждого приложения обозначают отдельной нумерацией арабскими цифрами с добавлением перед цифрой обозначения приложения.

Реферативная работа оценивается по следующим критериям:

соблюдение требований к его структуре и оформлению;

необходимость и достаточность для раскрытия темы приведенной в тексте реферата информации;

логичность изложения, соответствие выводов в заключении целям и задачам исследования;

оригинальность.

Реферат должен быть скреплен или прошит вместе с приложениями.

2.Сформулировать тему, проблему, объект, предмет, гипотезу исследования, задачи и методы работы (см. Глоссарий).

3.Составить план реферата, содержание раскрыть через заголовки глав и параграфов.

Домашнее задание. Подготовить текст реферата.

ЗАНЯТИЕ 14. Технология создания документов в MS Power

Point

Цели занятия:

–познакомиться с общими правилами подготовки презентаций;

–научиться свертывать информацию и предъявлять результаты исследования в форме презентации.

Ход работы

1. Беседа с показом образцов презентаций – правильных и неправильных. Знакомство с правилами компьютерного дизайна. Выработка критериев для оценки презентаций.

60