Оборудование школьного физического кабинета

Рис. 4.35. Камертоны на резонирующих ящиках с молоточком

Рис. 4.36. Машина волновая

Рис. 4.37. Простые механизмы (рычаг, наклонная плоскость, блок) и трибометр

Рис. 4.38. Датчик измерения давления в жидкости

Рис. 4.39. Шар Паскаля

Рис. 4.40. Сообщающиеся сосуды

Кроме перечисленных выше комплектов и наборов, в состав блока входят независимые друг от друга приборы, позволяющие демонстрировать: падение различных тел в вакууме (трубка Ньютона, рис. 4.31); упругое взаимодействие легкоподвижных тележек (рис. 4.32); виды и условия устойчивости твердых тел (рис. 4.33); переход потенциальной энергии тела в кинетическую энергию поступательного движения центра масс и вращения (маятник Максвелла, рис. 4.34); звуковые колебания частотой 440 Гц (камертон «ля» первой октавы, рис. 4.35); моделирование колебательных и волновых движений с возможностью изменения частоты и амплитуды колебаний (машина волновая, рис. 4.36); устройства простых механизмов (рычаг, наклонная плоскость, блок, полиспаст); трения покоя и скольжения; зависимость силы трения от состояния трущихся поверхностей и силы давления (трибометр, рис. 4.37); изменение давления внутри жидкости с глубиной погружения (рис. 4.38); передачу давления жидкостями (шар Паскаля, рис. 4.39); закон сообщающихся сосудов (рис. 4.40); действие жидкости на погруженное в нее тело, измерение выталкивающей силы, закон Архимеда (рис. 4.41).

Рис. 4.41. Прибор – ведерко Архимеда

Блок «Демонстрационное оборудование по молекулярной физике и термодинамике» позволяет проводить демонстрации по основным явлениям и законам молекулярной физики и термодинамики, изучаемым в основной и средней (полной) общеобразовательной школе, и включает в себя: комплект для демонстрации тепловых явлений, приборы для изучения газовых законов, набор приборов для демонстрации теплового расширения, набор приборов для демонстрации видов теплопередачи, наборы тел равной массы и равного объема.

Комплект по тепловым явлениям (рис. 4.42) используется для демонстрации явлений и закономерностей, изучаемых в разделе «Молекулярная физика и термодинамика» курса физики основной школы. Комплект используется совместно с компьютерным измерительным блоком (см. «Измерительные приборы», рис. 4.11).

Рис. 4.42. Комплект для демонстрации тепловых явлений

В комплект входит 2 датчика для измерения температуры в пределах 0–120 °C, термопара в качестве датчика температуры для измерения в пределах 0–1000 °C, шприц 50 мл с резиновым поршнем, стакан термостойкий, пробирка с пробкой, пробирка с отводом, набор металлических образцов, ложка для плавления кристаллических и аморфных образцов, набор стержней из различных материалов для изучения теплопроводности твердых тел, пленка черная и белая для демонстрации передачи тепла излучением, теплоизолирующая перегородка для стакана термостойкого, тонкостенная стеклянная трубка, проволока термопарная и наковальня для экспериментов, показывающих переход механической энергии во внутреннюю при ударе.

Комплект позволяет проводить следующие демонстрации:

• превращение механической энергии во внутреннюю энергию при ударе;

• изменение внутренней энергии за счет работы сил трения;

• изменение внутренней энергии при сжатии и расширении газа;

• теплопроводность;

• конвекция;

• перенос энергии излучением;

• количество теплоты и удельная теплоемкость;

• удельная теплота сгорания топлива;

• плавление и отвердевание кристаллических тел;

• испарение жидкости;

• кипение жидкости.

Прибор для изучения газовых законов (рис. 4.43) имеет в своем составе герметичный резервуар, заполненный воздухом. Объем этого резервуара (150–250 мл) изменяется под действием внешней силы (для демонстрации изотермического процесса) и под действием расширяющегося газа (для демонстрации изобарического процесса) или остается постоянным (для демонстрации изохорического процесса). Параметры газа, представляющие интерес в демонстрируемом процессе, измеряются датчиками, подключенными к компьютерной измерительной системе, или цифровыми и аналоговыми приборами.

Рис. 4.43. Прибор для изучения газовых законов с манометром

а) модель термического реле

б) биметаллическая пластина со стрелкой-указателем

в) шар с кольцом

Рис. 4.44. Набор приборов для демонстрации теплового расширения

Набор приборов для демонстрации теплового расширения (рис. 4.44) предназначен для наблюдения явления теплового расширения и его практического использования. Набор включает: биметаллические пластины – с моделью термического реле (рис. 4.44а) и со стрелкой-указателем (рис. 4.44б) и шар с кольцом (рис. 4.44в).

Шар с кольцом предназначен для демонстрации изотропного расширения металла при нагревании.

Прибор состоит из штатива, металлического кольца и шара. При температуре шара выше температуры кольца на 80 °C шар застревает в кольце и держится на нем до выравнивания температуры.

Пластины биметаллические предназначены для демонстрации теплового расширения двух разных металлов; изготовлены из алюминия и стали. При одинаковом нагревании пластины происходит ее изгибание. В одном из приборов это явление демонстрируется с использованием стрелки, в другом – за счет замыкания электрической цепи. Таким образом иллюстрируется практическое использование явления теплового расширения.

Набор приборов для демонстрации видов теплопередачи (рис. 4.45) позволяет показать и сравнить три вида теплопередачи: конвекцию, теплопроводность и излучение.

В состав набора входят:

1) Трубка для демонстрации конвекции в жидкости (рис. 4.45а). Предназначена для исследования явления конвекции в воде при ее нагревании. Представляет собой U-образную стеклянную трубку диаметром 22 мм. К прибору прилагаются две ложечки с ручками разной длины. Габаритные размеры – 260 ? 228 ? 25 мм.

2) Прибор для демонстрации теплопроводности твердых тел (рис. 4.45б).

Предназначен для сравнения теплопроводности алюминия, стали и меди. Представляет собой металлический диск, в который вворачиваются три стержня из указанных выше металлов. Под диском расположена площадка для сухого горючего. При демонстрации вдоль стержней укрепляются с помощью пластилина гвоздики длиной 30–50 мм.

3) Теплоприемники (рис. 4.45в).

Предназначены для исследования теплопередачи, которая осуществляется тепловым электромагнитным излучением нагретых тел, позволяют сравнить поглощение светлой и темной поверхностями.

а) трубка для демонстрации конвекции в жидкости

б) прибор для демонстрации теплопроводности твердых тел

в) теплоприемники с манометром жидкостным

Рис. 4.45. Набор приборов для демонстрации видов теплопередачи

Диаметр теплоприемника 100 мм, толщина 20 мм. Одна из поверхностей теплоприемника белая, вторая – черная (матовая).

В набор входят два теплоприемника.

Наборы тел равной массы и равного объема (рис. 4.46) предназначены для введения понятия плотности вещества и исследования зависимости массы от объема. Наборы состоят из тел, изготовленных из различных материалов.

Рис. 4.46. Набор тел равной массы и равного объема

Кроме перечисленных выше комплектов и наборов, в состав блока входят независимые друг от друга приборы, позволяющие демонстрировать: адиабатное нагревание при быстром сжатии (огниво воздушное, рис. 4.47); молекулярное взаимодействие твердых веществ (цилиндры свинцовые, рис. 4.48); структуры и формы кристаллических решеток различных веществ (модели кристаллических решеток, рис. 4.49).