Саморобні прилади з фізики

ПЛАН

Вступ.

Вимоги до саморобних приладів.
Опис приладів.
Модель барометра.
Динамометр.
Електроскоп.
Прилад для демонстрації малих переміщень.
Терези балансирні.
Важіль демонстраційний.
Картезіанський водолаз.
Водяний секундомір.
Висновки.
Використані джерела.

ВСТУП

     Зараз продовжується впровадження в загальноосвітніх закладах нової структури фізичної освіти, яка передбачає вивчення в 7-9 класах основної школи завершеного курсу фізики першо­го концентру, який включає всі елементи базових знань про явища природи, розкриває суть фундаментальних наукових фактів, гіпотез, понять і законів фізики.

     З огляду на вікові особливості учнів базової школи, зокрема на їхню недостатньо розвинену здатність до абстрактного та логічного мислення, вивчення майже всіх фізичних явищ здійснюється на емпіричному рівні: від спостереження до висування гіпотез, пояснень із подальшою експериментальною перевіркою, і нарешті — до теоретичного узагальнення.

     Інструктивно-методичні листи МОН України акцентують увагу вчителя на тому, що під час вивчення фізики першого концентру слід звернути увагу на посилення прикладної спрямованості цього курсу. Для подолання труднощів під час розгляду тем, пов'язаних із формуванням в учнів складних та абстрактних понять, слід широко використовувати демонстраційний та лабораторний фізичні експерименти.

   Метою моєї роботи є показ деяких саморобних приладів(їх конструювання та використання), виготовлених руками учнів у нашій школі.

     Актуальність питання використання саморобних приладів полягає в тому, що через недостатність фінансування закладів освіти з боку держави, матеріальна база кабінету фізики різко скорочується. Прилади, які використовувалися не один десяток разів, зношуються, виходять із ладу, ламаються. А фінансування за кризових умов доведеться чекати протягом тривалого часу. Скільки ж коштує устаткування сучасного кабінету фізики? Вартість комплекту обладнання коштує від 250 000 грн. !!!

     Так це тільки фізика стільки потребує! А що ж тоді казати про інші предмети? Чи багато шкіл зможуть дозволити собі придбати дане обладнання? Тому й слід шукати, як і в енергетиці, «альтернативні шляхи» виконання програми з фізики. Одним із таких «шляхів» і є виготовлення та використання саморобних приладів.

     Крім того, виготовлення приладу своїми руками активізує процес творчості в учнів, спонукає їх проявити свою кмітливість, винахідливість. В процесі виготовлення приладу, а тим більше при його демонстрації перед класом або всією школою учні отримують масу позитивних емоцій. В ході роботи учні повинні уявляти собі об'єкт діяльності, кінцеву та проміжну цілі, інакше вони не зможуть подумки сконструювати, спрогнозувати процес досягнення поставленої мети, тим більше, якщо вона чітко не сформульована. Тому в карту приладу включаємо наступне:

• Назва приладу.

• Його призначення.

• Інструменти.

• Матеріали.

• Короткі пояснення з виготовлення приладу.

• Загальний вигляд приладу.

• Особливості демонстрації приладу.

     Інструменти і матеріали повинні бути знайомі і доступні більшості учнів, інструкції зрозумілими і повними, загальний вид приладу повинен відображати основні особливості конструкції приладу.

     Учні при виготовленні приладу повинні чітко представляти і розуміти те фізичне явище, яке демонструє прилад.

     Це дозволить їм надалі уникнути основної маси помилок і швидко знайти і виправити можливі похибки, адже навіть найкраще вказівку з виготовлення приладів не зможе позбавити учнів від самостійного вивчення фізичного процесу, що лежить в основі дії приладу. Тільки самостійна робота з літературою дозволить учневі чітко уявити особливості пристрої даного приладу, конструкцію його основних деталей, необхідні для їх виготовлення матеріали та інструменти, внести свої корективи у виготовлення приладу. Таким чином, в учня буде розвиватися творчий і пізнавальний інтерес до предмета діяльності та мотиви навчання взагалі.

    Учні крім працездатності виготовленого приладу повинні приділяти увагу і його естетичності, красі й практичності.

     Якщо вчитель буде працювати в цьому напрямку з самого початку, то можна домогтися того, що виготовлення красивого і при цьому працездатного приладу стане метою самих учнів. Таким чином, виготовлені учнями прилади будуть відповідати нормам ШФЕ і зможуть бути використані вчителем на уроках.

     За результатами роботи учнів проводиться виставка.На ній будь-який учасник може продемонструвати свій прилад у дії і відповісти на питання інших учасників. Наприкінці виставки всі її учасники збираються на чолі з учителем. Проводиться обговорення робіт учнів і по ходу обговорення кожного учня дається можливість довести свою точку зору. спираючись на інтуїцію, знання фізичних фактів і законів. Це послужить тим стимулом, який спонукає учнів не тільки стежити за правильністю виготовлення приладу, але й ретельно готуватися до "захисту" - читати підручник, самостійно знаходити літературу, розбиратися в суті явища або процесу. В результаті все це веде до розширення кругозору, закріплення знань з предмету, підвищенню інтересу до предмета.

     Виготовлені і працездатні прилади можуть і повинні застосовуватися учителем на практиці.

Наприклад, якщо учнями був виготовлений набір приладів для проведення лабораторної роботи або прилади для факультативних занять, то їх застосування на уроці призведе до того, що в учнів буде розвиватися почуття обов'язку і відповідальності за виконану роботу. З іншого боку, вчитель застосуванням саморобного обладнання підкреслює суспільну значущість роботи учнів. У результаті в учнів також розвиваються мотиви громадського обов'язку і відповідальності, стимулюється відповідальне ставлення до навчання, виконання доручень вчителя.
     Крім демонстраційних та лабораторних приладів учнями можуть бути виготовлені і різні прилади-фокуси, в основі роботи яких лежать цікаві фізичні процеси. Учень в даному випадку буде і автором, і виробником, і демонстратором.
Великі можливості саморобні прилади надають в області домашнього експерименту. При цьому учень не тільки здобуває навики роботи з найпростішим інструментом, оцінює результати своєї роботи, але розвиває інтелектуальні вміння і навички, вчиться з'єднувати теорію з практикою, опановує інструментальними методами дослідження. Крім того, домашні досліди і виготовлення саморобного обладнання та приладів до них урізноманітнюють форми домашніх завдань, спонукають учня до самостійного отримання знань за рахунок більш глибокого вивчення відповідної літератури, бесід з учителем і т.п.
В результаті в учнів підвищується інтерес до предмету, розвиваються пізнавальні мотиви.

     Форми занять з виготовлення приладів можуть бути найрізноманітніші: факультативи, гуртки і т. п. При цьому вчитель може варіювати ступінь складності завдань залежно від індивідуальних особливостей учня, його творчого потенціалу, навичок і умінь за допомогою карт приладів. Карти приладів можуть бути докладними, короткими або взагалі відсутні. У першому випадку вони підійдуть для роботи з початківцями, у другому вони дозволяють учневі розвивати і проявити на практиці свій творчий потенціал. У третьому випадку перед учнем відкривається широке поле творчої та конструкторської діяльності. Цей варіант можна використовувати при самостійному виготовленні приладів учнями вдома для проведення домашніх експериментів або для участі у виставках.

ОПИС ПРИЛАДІВ

БАРОМЕТР

Призначення:

Служить для демонстрації принципу дії барометра і для демонстрації розширення газу при нагріванні.

Матеріали:

Фанера або пластик товщиною 4 мм розміром близько 25х10 см, дерев'яна або пластмасова лінійка, біла жерсть 0,5 мм, банку консервна з білої жерсті, гумова рукавичка, нитка, або гумовий джгут, свинець, дріт сталевий або алюмінієва, цвяхи або шурупи.

Інструмент:

Ножиці, напилок, кусачки, шило, ножівка, лобзик, рашпіль, викрутка, пасатижі.

Виготовлення:

    Барометр складається з основи, робочого резервуара з гумовою мембраною, стрілкою з противагою і шкалою. Підстава - з фанери товщиною 4 мм, стійка шкали прикріплюється куточком з жерсті. В основі лобзиком вирізується отвір діаметром на 0,5 см. менше діаметра банки. З банки повністю вирізається одна з кришок і припаюється дротяний стояк для стрілки.
    Для цього дріт обертають смужкою жерсті, обжимають пасатижами і припаюють до банки. З жерсті вирізається стрілка і згинається так, як показано на малюнку. До зігнутої над банкою частини прикріплюється свинцевий важок.
Вирізавши зі старої рукавички мембрану, закріплюємо її ниткою або джгутом на банці. Банку закріплюємо на підставі (наприклад, припаявши до банки знизу вушка кріплення і прибивши їх цвяшком) над отвором.
     Потім закріплюємо на стояку стрілку, притиснувши її тягарцем в мембрану.
Залишається вирізати з паперу шкалу, скласти навпіл і склеїти так, щоб вийшла кишеня. На різних сторонах шкали наносимо позначення «ясно-похмуро» на оцифровані поділки.                

      Закріплюємо шкалу на стояк.

      Прилад готовий. Підігрівши дно банки сірником, спостерігаємо зміну показань приладу.

      Рекомендації користувача:

Прилад можна застосовувати в 8 класі при вивченні тем "Атмосферний тиск", "Тиск рідин і газів" в якості демонстраційного.
Виготовлення приладу можна доручити учням як домашнє творче завдання для розвитку творчих та конструкторських здібностей, підвищення інтересу до предмету.

                                  

ДИНАМОМЕТР

Призначення:
динамометр служить для вимірювання сили в дослідах з механіки (закони тертя, складання сил, зміна тяги малопотужних моторів та ін.)
Матеріали:
картон, авіамодельний гума(риболовна гума) в шнурі, шматок сталевого дроту (Д = 1,5 мм), пробки звичайні (трохи відрізняються по діаметру).
Інструмент:
Ножиці, шило, плоскогубці, клей "Момент".
Виготовлення:
Взяли пробку, проробили в ній наскрізний отвір. Вставили в цей отвір дріт і з обох сторін зігнули, зробивши гачки. З другої пробкою виконали те ж саме.
З гумки зробили кільце і накинули на гачок однієї з пробки, меншою за діаметром.
Взяли картон і зробили дві трубки, щоб одна входила в іншу. І при цьому щоб пробки входили щільно до відповідних трубки. Потім вклеїли пробку в меншу по діаметру трубку. Просмикнули гумку через цю трубку і наділи на другу пробку. Після вставили все це в трубку, більшу за діаметром. Зробили градуювання приладу, користуючись набором вантажів для лабораторних робіт. Шкалу можна намалювати на окремому аркуші, а потім наклеїти на внутрішню трубку.
Зовнішню трубку можна пофарбувати нітрофарбою.
Прилад готовий.

ЕЛЕКТРОСКОП

Призначення:
електроскоп служить для виявлення електричних зарядів на наелектризованих тілах.
Матеріали:
скляну посудину, цвях, металева кулька з глухим отвором, шматочок дроту, гумова пробка, шматочок фольги.
Інструмент:
Ножиці, напилок, кусачки, шило.

Рис.1

Виготовлення:

Взяли гумову(поліетиленову) пробку(кришку), проробили в ній шилом отвір для цвяха. Вставили в неї цвях, попередньо видаливши кусачками головку і на кінці пропилів напилком кільцеве поглиблення. Зміцнили дріт на цвяху, як показано на рисунку 1.
З фольги(кольорового паперу) вирізали дві пелюстки і, звернувши трубочкою з одного боку, наділи на дріт, щоб вийшло подібно шарніру.
Пелюстки повинні вільно обертатися на дроті!
Потім скляну посудину закрили корком(кришкою) і на інший кінець цвяха наділи кульку.
Прилад готовий

ПРИЛАД ДЛЯ ДЕМОСТРАЦІЇ МАЛИХ ПЕРМІЩЕНЬ

Призначення:
Для демонстрації розширення металевих тіл при нагріванні.
Матеріали:
Дзеркало, дріт сталевий діаметром 1,5 мм., Пробка коркова, пружина (від ручки), стрижень від ручки порожній, ізоляційна стрічка, самоклеюча плівка, клей "Момент".
Інструмент:
Ножиці, шило, напилок, плоскогубці, лезо безпечної бритви.
Виготовлення:
Дзеркало по периметру обклеюють скотчом, щоб випадково не порізатися, з боку амальгамми можна нанести шар фарби.
У пробці роблять отвір і в нього на клею щільно вставляють відрізок стрижня від пасти. Потім з дроту роблять Г-подібну заготівлю, причому один її кінець загинають петлею для кращого закріплення у штативі (попередньо на нього надягають шматок стрижня). Після цього на стрижень в пробці з одного боку надягають пружинку так, щоб вона не провертатися. Один кінець пружинки трохи розтягують і вставляють в стрижень на Г-подібній. заготовці. (Див. мал.)

       Залишилося надіти на інший кінець осі шматочок ізоляції від проводу, вклеїти знизу в пробку шматок дроту і наклеїти на пробку дзеркало. Прилад готовий
      Для демонстрації розширення алюмінієвого стрижня(з доступних металів – алюміній має найбільший тепловий коефіцієнт лінійного розширення ) при нагріванні затискаємо його в штатив, потім в штатив затискаємо прилад так, щоб одним кінцем стрижень щільно притиснувся до упору (цьому сприяє пружина). На іншому штативі закріплюється лазерна указка. Перед нагріванням відзначають положення відбитого від приладу променя крейдою на дошці, і після нагрівання спостерігають зміщення променя. Роблять висновки

ТЕРЕЗИ БАЛАНСИРНІ

Призначення:
Ваги служать для зважування речовин і тіл невеликої маси.
Матеріали:
Фанера товщиною 4 і 6 мм, бруски 20х20 мм, шурупи, клей, дріт D 1 мм, баночка з-під вазеліну, папір білий.
Інструмент:
Ножиці, напилок, кусачки, шило, ножівка, рашпіль, молоток, викрутка, комп’ютер

Виготовлення:

Ваги складаються з основи, вертикальної стійки, горизонтальної опори, відлікового пристрою і чаші. Підстава - з фанери товщиною 6 мм, стійка і опора - бруски. Відліковий пристрій - це напівдиск з фанери товщиною 4 мм з невеликим припуском зверху під отвір шарніра. У напівдиск по центру обертання робиться отвір для шурупа - осі, а поряд, на відстані близько 15 мм робиться отвір для держателя з дроту, на якому кріпиться чаша - кришка баночки з-під вазеліну. На протилежному боці напівдиск прикріплюється вантаж, маса якого підбирається експериментально. Напівдиск після установки власника закріплюється на стійці шурупом, попередньо під нього підкладається пара шайб (див. рис.1)
     Залишається відградуювати і розмітити шкалу на папері при допомозі комп’ютера, наклеїти її на напівдиск і прилад готовий.

ВАЖІЛЬ ДЕМОНСТРАЦІЙНИЙ

Призначення:
Прилад призначений для демонстрації умови рівноваги важеля, правило моментів сил(8 клас).
Матеріали:
Дерев’яна планка, кільця для віконних штор, шурупи-саморізи 100мм-2 шт., муфти від штатива - 2 шт., шліфувальна шкірка, морилка , лак, папір, скотч, клей, фарба.
Інструменти: дріль, ножиці, комп’ютер, ножівка, викрутка, вузька стамеска.
Виготовлення:
У планці, довжиною 110см, стамескою зробити з обох сторін пази для кілець. По центрі планки дріллю просвердлити отвір(точка підвісу). Заготовку добре відшліфувати, нанести на поверхню шар морилки, а після її висихання покрити заготовку кількома шарами лаку. З торців планки на однакову глибину закрутити шурупи для розміщення балансирів. На комп’ютері виготовити шкалу з ціною поділки 10 см та числові позначки. Вирізати це з паперу та наклеїти на планку. Після висихання клею шкалу покрити скотчом. Для балансирів ми використали муфти від штативів, розрізавши їх навпіл «болгаркою» (Увага! Цю роботу виконує тільки вчитель!). Ці балансири можна пофарбувати фарбою, надавши їм привабливого виду.

Рекомендації користувача:

Перед початком роботи важіль потрібно зрівноважити балансирами. Важіль можна використовувати на уроках фізики у 8 класі по темах: «прості механізми», «Важіль. Умова рівноваги важеля», «Момент сили. Правило моментів», «Золоте правило» механіки».

КАРТЕЗІАНСЬКИЙ ВОДОЛАЗ

Призначення:
Прилад призначений для демонстрацій на уроках фізики у 8 класі по темах: «Закон Архімеда», «Умови плавання тіл», для пояснення руху підводного човна, па першому уроці фізики у 7 класі.
Матеріали:
Пластикова пляшка-2л., медичний шприц-5мл., дрібні металеві предмети, лак для нігтів.
Інструменти: ножиці, ніж.
Виготовлення: пляшку наповнити водою майже доверху. Витягнути поршень із шприца і наповнити шприц дрібними металічними предметами(шріт, маленькі шурупи тощо). Вставити поршень в шприц і вкоротити шток поршня. Опустити шприц у пляшку з водою. Відрегулювати глибину занурення шприца так, щоб він ледь плавав у воді. Щоб шприц був помітніший, його можна розфарбувати лаком для нігтів. Міцно закручуємо пробку пляшки. Виріб готовий.

Рекомендації користувача: стиснувши пляшку у будь-якому місці, спостерігаємо як занурюється шприц. Можна підібрати таку силу стискання пляшки, при якій шприц буде нерухомим на певній глибині. Як варіант, можна замість пляшки взяти трьохлітрову скляну банку і закрити її поліетиленовою кришкою, а замість шприца – піпетку.

ВОДЯНИЙ СЕКУНДОМІР

Призначення:

Для вимірювання проміжків часу з не дуже великою точністю(при проведенні контрольних робіт, тестів, тощо).
Матеріали:
Крапельний медичний пристрій, кусок фанери, оліфа, лак для дерева, пластикова пляшечка, пластиковий стакан.
Інструменти:
Ножиці, шило, лобзик, пензель.
Виготовлення:
Вирізати кусок фанери розміром 14 на 45см. Покрити її оліфою, а потім-лаком.

       Трубочки крапельного пристрою обрізати так, щоб загальні розміри приладу були в межах фанери. При допомозі звичайного секундоміру нанести маркером шкалу на повзунок приладу. Шкалу заклеїти скотчом. Прикріпити прилад до фанерної пластинки.

     Рекомендації користувача:

  Закріпити пристрій у лапці штатива. Налити води у пляшечку. Повзунок регулятора поставити на потрібний час. Прилад готовий для використання. Його можна , також, використовувати у 7 класі при виконання лабораторної роботи на визначення об’ємів тіл(визначити об’єм крапельки води). У цьому приладі є можливість регулювати тривалість роботи ( скільки наллєш води – стільки буде працювати).

СТАКАН ПІФАГОРА

ДЕЯКІ ВИСНОВКИ

Сучасна загальноосвітня школа забезпечена приладам та обладнанням, які відповідають навчальним планам на 25-30%. Більшість шкіл за останніх 20 років не отримали жодного найменування лабораторного та демонстраційного обладнання, навчальних посібників.

Саме тому ми повинні працювати задля максимального збереження наявної бази, вдосконалення її окремих елементів, конструювання нових приладів та посібників

- Завдяки таким саморобним посібникам учні певною мірою стають співавторами («творцями») уроків фізики.

- Таким чином оптимально вирішується питання доцільного використання учнем свого вільного часу.

- Нескладні, але творчі завдання розвивають технічне мислення дітей, як і абстрактне взагалі, активізують їхні конструкторські здібності.

- Усе, що зроблене власними руками й продемонстроване на уроці фізики чи в позаурочний час,— це запорука глибоких знань.

- Нехай не кожен прилад є вершиною досконалості, але це все одно вершина, досягнута власним розумом і своїми руками.

- Важливий факт, який свідчить на користь саморобних демонстраційних матеріалів,— підвищення самооцінки учня.

- Зацікавленість фізикою зростає на тих уроках, де використовуються саморобні прилади, цікаві досліди (більшою мірою, ніж під час використання стандартного обладнання).

- Активне здобування знань — запорука активної позиції в май­бутньому, що сприятиме становленню особистості дитини в жорстких, а часто й жорстоких умовах сучасного світу.