Оборудование школьного физического кабинета

Рис. 4.16. Амперметр и вольтметр демонстрационные

Рис. 4.17. Барометр-анероид

Рис. 4.18. Динамометры с принадлежностями

Рис. 4.19. Манометр

Рис. 4.20. Манометр жидкостный

Рис. 4.21. Термометр демонстрационный жидкостный

Рис. 4.22. Комплект ареометров

Блок «Принадлежности для опытов» снабжен комплектом принадлежностей для реализации демонстрационных опытов: штативом высотой до 1500 мм (из составных стержней по 750 мм), с двумя подставками, двумя изолирующими стержнями, четырьмя муфтами, тремя стальными стержнями, одним кольцом на стержне, четырьмя крючками для подвешивания деталей и одной струбциной для крепления подставок к крышке стола; столиком подъемным с наибольшей высотой до 0,45 м; аквариумом стеклянным (0,4 ? 0,12 ? 0,25 м); набором соединительных проводов, рассчитанных на работу в цепях с силой тока до 6 А; комплектом электрических демонстрационных выключателей и переключателей, рассчитанных для работы цепях с напряжением до 24 В и силой тока до 5 А; комплектом реостатов демонстрационных с техническими характеристиками: 15 Ом/10 А, 30 Ом/5 А, 100 Ом/2 А, 200 Ом/1 А, 500 Ом/0,6 А, 1000 Ом/0,4 А, 5000 Ом/0,2 А, 10 000 Ом/0,1 А; комплектом наборных грузов (до 1 кг), предназначенных для использования в качестве мер массы и силы; комплектом лабораторной посуды. На рисунках 4.23–4.26 представлено оборудование, входящее в состав блока «Принадлежности для опытов».

4.3. Оборудование демонстрационное

Процесс обучения физике начинается с организованного наблюдения окружающих физических явлений. Однако ограничиться только наблюдениями окружающих явлений и опираться лишь на них при обучении физике было бы неправильно, так как этих наблюдений далеко не всегда бывает достаточно для понимания и надлежащего восприятия самой сути физического явления, кроме того, для наблюдения большинства природных явлений необходимы определенные условия (время и место наблюдения), которые не всегда удается соблюсти.

Это приводит к необходимости воспроизводить в школьных условиях нужные для обучения физические явления в виде специально организованных демонстрационных опытов.

В школьном курсе физики демонстрации – не дополнение к словесному изложению, а его неотъемлемая, органическая часть. Демонстрации нельзя считать только формой преподавания, они составляют значительную часть содержания школьного курса физики. Как правило, все основные физические явления должны демонстрироваться на опыте. Правда, не всякое явление, о котором идет речь, можно продемонстрировать на уроке, и тогда приходится ограничиваться показом демонстрационных компьютерных программ, видеороликов, фотоснимков, диапозитивов, на которых представлено это явление; но это нужно рассматривать только как исключение.

Рис. 4.23. Штативы универсальные

Рис. 4.24. Груз наборный и комплект гирь

Рис. 4.25. Выключатели и переключатели демонстрационные

Рис. 4.26. Реостаты демонстрационные

В методическом отношении демонстрации делают всякое явление более ясным для обучаемых, чем при словесном его описании, и содействуют более легкому усвоению и запоминанию фактов. Хорошо поставленная демонстрация повышает интерес обучаемых, действуя не только на их умственную, но и эмоциональную деятельность, на их воображение. Поэтому нужно учитывать не только учебно-методическое содержание демонстрации, но и ее эстетическую форму. Демонстратор (учитель или лаборант), помимо знаний и навыков экспериментальной техники, должен обладать также в некоторой мере эстетическим вкусом и чутьем.

Планируя занятия, учитель заботится, чтобы все важнейшие явления и законы были продемонстрированы. При этом следует соблюдать меру в отношении числа демонстраций: оно не должно быть слишком велико, чтобы не создавалось впечатления какой-то калейдоскопической пестроты и не затруднялось запоминание отдельных моментов; в то же время оно не должно быть скудным, иначе продолжительные промежутки словесного изложения между демонстрациями могут притупить внимание обучаемых. Если в ходе теоретических рассуждений, помимо окончательных результатов, можно проиллюстрировать и промежуточные, то следует, не откладывая до конца изложения, демонстрировать каждый промежуточный вывод в ходе занятия.

Демонстрационные опыты по физике носят преимущественно качественный характер. Количественные расчеты на основании данных опыта отнимают слишком много времени и внимания учащихся и должны находить свое место не в демонстрационном эксперименте, а в лабораторных работах. В крайних случаях, когда демонстрация носит количественный характер, показания приборов должны быть по возможности выражены целыми числами. Поэтому, создавая демонстрационное оборудование для учебно-технического комплекса, разработчики стремились избежать излишней чувствительности приборов, чтобы не сказывались посторонние влияния (например, в электрических приборах этого легко достигают подбором сопротивлений, включаемых последовательно или параллельно измерительной схеме прибора).

При проектировании демонстрационного оборудования учитывалось, что демонстрационные приборы и установки должны быть по-возможности просты и удобны для обозрения. Не должно быть видно второстепенных деталей, отвлекающих внимание учащихся. Если установка сложна, то ее доукомплектовывали различными наглядными методическими схемами, слайдами, кодотранспорантами, которые учитель может использовать для пояснения ее принципа действия.

Демонстрационное оборудование учебно-технического комплекса обладает хорошей видимостью. Это достигнуто конструкцией демонстрационных приборов, их дизайном, окраской, выбором наиболее выразительных индикаторов и т. п.

Демонстрационные приборы комплекса обеспечивают рациональную кратковременность опытов и их эффективность.

При разработке методических материалов для демонстрационных комплектов учитывается, что каждая демонстрация должна быть максимально убедительной и неправильные толкования должны быть исключены. С этой целью в методических материалах иногда рекомендовано проведение дополнительных демонстраций. Например, если в каком-либо опыте участвуют два тела различной массы, то рекомендуется не декларировать это различие на словах, а показать с помощью весов.

Достаточно крупные объекты демонстрируются учащимся непосредственно (при условии хорошей видимости со всех мест класса). При этом часто приходится прибегать к освещению прибора лампой или фонарем, в особенности когда внимание обучаемых должно быть обращено на сравнительно мелкие детали, например на стрелку, движущуюся по шкале. Осветительные лампы и фонари снабжены абажурами, чтобы их свет не попадал учащимся в глаза.

Мелкие объекты демонстрируются с помощью проекции на большой экран. С этой целью в состав учебно-технического комплекса входят средства увеличения микрообектов для их проецирования на большой экран через видеопроекционную аппаратуру.

Приборы, предназначенные для демонстраций, располагают на специальном демонстрационном столе кабинета физики, а также, в случае надобности, и в других местах кабинета с соблюдением определенных правил. Прежде всего на демонстрационном столе не должно быть ничего лишнего. Приборы должны стоять так, чтобы не заслонять друг друга и чтобы каждый из них был виден со всех мест кабинета; в этом учитель должен убедиться до занятия, посмотрев на приборы с разных мест. Важно также, чтобы приборы не заслоняли классную доску. В крайнем случае, если один прибор из-за недостатка места нужно поставить впереди другого, то ставит их так, чтобы впереди стоял тот прибор, который будет показан раньше и тотчас же убран.

Приборы, которые по своей конструкции плохо видны с боковых мест, по возможности ставят на дальний край стола, обратив прибор передней стороной к центру класса; к таким приборам относятся, например, электрометры и различные приборы со стрелкой, движущейся по шкале. Где бы ни стоял такой прибор, его лицевая сторона обращается к центру класса.

Устанавливают приборы на столе таким образом, чтобы учитель мог производить по возможности все манипуляции, стоя сзади стола, а не перед столом, чтобы не заслонять приборы.

Рассматривая содержание государственного стандарта общего образования по физике и примерных программ по физике для общеобразовательных учреждений, можно классифицировать демонстрационные опыты по глубине усвоения знаний.

Прежде всего это демонстрации, подтверждающие самые простые начальные сведения о физических явлениях и физических телах, как, например, увеличение размеров тела при нагревании, наличие веса у воздуха, наличие упругих свойств у газов и т. п. Необходимость в таких начальных опытах остается при изучении новых разделов курса физики на всех ступенях обучения в общеобразовательной школе.

После некоторого накопления представлений и понятий переходят к дальнейшему развитию этих понятий и установлению зависимости между физическими величинами. Следующая стадия обучения предъявляет и другие требования к демонстрационным опытам. Этим требованиям соответствует вторая группа демонстраций, которые помогают представить размеры конкретных физических величин (атмосферного давления, силы молекулярного сцепления, температуры кипения разных жидкостей и т. п.) и установить количественную и качественную зависимость между физическими величинами, то есть положить начало изучению физических законов (зависимость трения от силы нормального давления, закон Архимеда, определение силы давления жидкости на дно сосуда, закон Ома и т. д.).

Третья группа демонстрационных опытов вытекает из необходимости в процессе обучения показать применение законов физики в быту и технике. Эти опыты иллюстрируют наиболее существенные детали устройства и действия различных приборов и механизмов, например, рычага, водяных насосов, барометра, термометра, перископа, динамомашины, двигателя и т. п.

Когда обучаемые, разбирая тот или иной раздел курса физики, пройдут процесс обучения – от представлений и понятий к установлению связи и зависимости между понятиями и затем к практическим применениям физических законов, то в конце появляется необходимость закрепить и углубить полученные ранее знания.

Таким образом, возникает четвертая группа демонстрационных опытов для углубления знаний. Здесь демонстрируются более сложные явления, в которых изученные физические законы даются в сочетании, когда явление становится для обучаемых несколько неожиданным и иногда противоречит привычным для обучаемых представлениям.

К этой группе опытов относятся, например: обрывание, по желанию демонстратора, верхней или нижней нити у тяжелого подвешенного груза (инерция), плавание картезианского водолаза, кипение воды при пониженном давлении в колбе, охлажденной снегом, и т. п.

Чтобы эти опыты не превращались просто в интересные необъяснимые «фокусы», их ставят тогда, когда учащиеся имеют необходимый запас знаний для их понимания. Число таких опытов должно быть ограничено, и содержание их согласовано с основной целью урока.

Демонстрационное оборудование, входящее в состав учебно-технического комплекса, полностью удовлетворяет выше изложенным методическим задачам демонстрационного физического эксперимента в общеобразовательной школе.

Модуль «Оборудование демонстрационное» состоит из четырех блоков:

• демонстрационное оборудование по механике;

• демонстрационное оборудование по молекулярной физике и термодинамике;

• демонстрационное оборудование по электродинамике;

• демонстрационное оборудование по оптике и квантовой механике.

Блок «Демонстрационное оборудование по механике» позволяет проводить демонстрации по основным законам механики и базируется на наборе для демонстрации относительности механического движения, комплекте для изучения поступательного движения, комплекте для изучения вращательного движения, наборе по статике.

Набор для демонстрации относительности механического движения (рис. 4.27) предназначен для демонстрации опытов по относительности движения, явлений, происходящих в разных системах отсчета, теорем сложения скоростей и перемещений. В набор входят: монорельс, согласованный с классной доской, подвижная система отсчета, движущаяся по монорельсу, и детали, предназначенные для проведения опытов.

Рис. 4.27. Комплект для демонстрации относительности механического движения

Набор позволяет проводить следующие демонстрации:

• иллюстрация основных понятий кинематики: системы отсчета, траектории перемещения, проекции вектора перемещения и их относительности;

• инвариантность модуля вектора перемещения;

• теорема сложения перемещений;

• относительность скоростей;