Pravdyuková Ljudmila Evgenievna
název práce: učitel
vzdělávací instituce: MBDOU "MŠ č. 1 "Ryabinka"
Lokalita: KHMAO-Yugra, Neftejugansk.
Název materiálu: Matematický projekt
Podrobit: Projekt "Měřicí přístroje"
Datum zveřejnění: 04.08.2017
Kapitola: předškolní vzdělávání

Výzkumný projekt "Měřicí přístroje".

Cíl:

Naučte děti používat měřicí přístroje a používat je

praktické činnosti.

úkoly:

Zaveďte starověké míry délky (rozpětí, loket,

krok, rozum).

Rozšiřte znalosti studentů o měřicích přístrojích.

Rozvíjet zájem studentů o měření aktivit;

praktické dovednosti; kognitivní zájem; touha pozorovat, zkoumat,

získat nové znalosti;

Rozvíjet

nezávislost,

iniciativa

činnosti.

Vychovat

interagovat

týmy,

Vytvářet podmínky pro účast rodičů ve vzdělávacím procesu.

Relevance

projekt: IN

každodenní

dětské

domov

podmínky

vzniknout

různé

charakter

situace,

vyžadující

základní

měření

činnosti.

zvládne

efektivnější

produktivnější

úniky

aktivita. Jakmile se děti naučí, jak správně měřit, budou je umět používat

proces

hospodářský

výtvarného umění

činnosti, ve stavebnictví, v tělesné výchově, v běžném životě.

Účelné formování prvků měřicích činností

v předškolním věku pokládá základy dovedností a schopností nezbytných pro

budoucí pracovní život.

Naučit se měřit vede k úplnějšímu porozumění

o okolní realitě, ovlivňuje zlepšení kognitivních

aktivity,

propaguje

rozvoj

start

rozlišit délku, šířku, výšku, objem, tzn. prostorové vlastnosti

položky.

Problém: Neschopnost dětí identifikovat kvantitu jako vlastnost předmětu a

dát tomu vhodné jméno. A to je nutné nejen pro poznání

každý předmět zvlášť, ale také k pochopení vztahů mezi nimi.

Očekávaný výsledek

V důsledku realizace projektu studenti rozvinou schopnost

akt

prezentace,

uplatnit

zprostředkované

srovnání. Děti si také osvojí základní měřicí dovednosti,

které lze využít při různých typech činností i v každodenním životě

život (každodenní život).

Věk dětí:žáci 6 let.

Účastníci

projekt: rodiče,

učitelům,

v s p i t a n i k i

přípravná skupina č.2.

Typ projektu: kognitivně - výzkum.

Doba realizace: krátkodobě (2 týdny) prosinec 2016

Etapy projektu

Přípravné

Inscenace

cílová motivace a

seznámení se

žáci z

měření

zařízení

Vypracujte společný akční plán

s dětmi, vyhledávání a shromažďování informací o

měřicí přístroje.

vyzvednout

materiál,

literatura

tématické básně, hádanky.

Přitahovat

rodiče

spolu

design

informace

měřicí přístroje.

Základní

Formace

podání

žáků o

měření

zařízení

prohlížení

PREZENTACE.

D e v a l e s

z a g a d o k,

číst

básničky, pohádky na dané téma.

encyklopedie

"měření

zařízení“.

Poradenství

rodiče,

hrát

dítě

pomocí

měření

zařízení"

Finále

Zobecnění

podání

žáků o

měření

zařízení

Formace

udržitelný

zájem o

matematika.

Prezentace

informace,

a i s e d e v a l s k i x

PROJEKTY

PŘIPRAVENÝ

spolu

rodiče.

Schéma realizace projektu prostřednictvím různých typů aktivit

Vzdělávací

Formy a metody práce

Poznávací

rozvoj

Rozhovory: „Jak se měřila délka za starých časů“, „Starověké míry

měření", "Nástroje pro měření".

Měření tloušťky stromů na místě; hloubka sněhových závějí;

teplota vzduchu.

Pozorování stromů, větru a srážek na místě.

Registrace

prezentace

„Starožitnost

měření"

vedení si pozorovacího deníku

Registrace

individuální

výzkum

projekty na témata „Jak můžete měřit váhu?“, „Jak můžete

opatření

teplota

vzduch?"

opatření

podrobit?"

opatření

osoba?

Vývoj řeči

Čtení beletrie:

Vytváření hádanek na dané téma.

Umělecky

estetický

rozvoj

Registrace

informace

spolu

rodiče

měřicí přístroje.

Kreslení stromů různých výšek a tlouštěk.

Konstrukce papíru „Hluboké a mělké koše“,

Vytvoření stadiometru pomocí starověkých měr (loket,

Registrace

konzultace

rodičovský

rohu, „Co

hry, které můžete hrát se svým dítětem pomocí měření

zařízení"

SOCIÁLNÍ

komunikativní

rozvoj

Didaktický

tlustý",

"Najdi nejkratší cestu, nejdelší?", "Která panenka má

stuha?",

Stručně?",

měřit", "Jak můžete měřit teplotu vody?", "Čí

Je taška těžší? Herní cvičení "Kdo je vyšší, kdo je nižší?"

Fyzikální

rozvoj

Didaktická venkovní hra „Barevné stuhy“

Zpráva o realizaci matematického projektu „Měřicí přístroje“

„Měření

zařízení"

Malý hrbáč"

žáků

Žáci se seznámili se starou ruskou mírou (rozpětí, loket, sáh,

zajímá

pomocí

starožitný

udělal výškový metr. Žáci se navzájem měřili, zjišťovali, kolik mají

lokty, rozpětí. Vyvodili závěry o tom, proč je méně loktů a více rozpětí.

Po seznámení se s prastarými délkovými mírami vyvstala otázka, jaké

Nyní lidé měří předměty, váhu, teplotu? A tři

žáků

projevili zájem a rozhodli se hledat odpovědi na své otázky: „Cože

umíš měřit váhu?“, „Jak můžeš měřit

tělesná teplota a teplota vzduchu?

"Jak můžete změřit délku předmětu?", "Jak můžete změřit výšku osoby?" A

spolu

rodiče

design

výzkum

Studenti prezentovali své projekty před svými vrstevníky.

implementace

zaměstnanci

Používají školkaři měřicí přístroje? A rozhodli jsme se zavázat

prohlídka MŠ při hledání měřících přístrojů - zaměstnanců

řekli, jaké měřicí přístroje při práci používají,

což přispělo k rozšíření a upevnění představ studentů o

měřicí přístroje.

elektronický

čtvrtý

konsolidace

představy studentů o měřicích přístrojích.

Uspořádali jsme experiment: pomocí teploměru jsme zjistili, jaká nízká a

vysoká teplota vzduchu. Porovnali jsme teplotu venku a uvnitř.

Postavili jsme výstavu s měřícími přístroji a do týdne

zorganizoval sérii experimentů „Jak funguje teploměr?“, „Vzduch má

hmotnost?“, „Měření délky dlaně, prstů, stolu, knihy pomocí

vládci." „Měření obvodu předmětů, hlav, stromů v ploše s

pomocí měřicí pásky." "Měření hmotnosti předmětů." Studujte s

teploměr : "Nízká a vysoká teplota." Herní cvičení "Kdo je vyšší?"

kdo je kratší? "Měření hloubky sněhu."

Uspořádali jsme prohlídku kuchyně. Na konci projektu studenti

prezentovali výzkumné projekty svých dětí před svými vrstevníky.

Díky projektu si studenti rozšířili své znalosti

o měřicích přístrojích; se dozvěděl o starověkých délkových mírách. mají

zvýšený zájem

měření

činnosti;

zakoupené

měření činností a používají se v různých typech činností a v

každodenní život (každodenní život).

Seznam použitých zdrojů.

G. Yudin „Užitečné aktivity“, Rosman, 1995.

Bělovlasý

"Formace

rozvoj

matematický

schopnosti u předškolních dětí", Vlados, 2003.

Berezina

Michajlova

"Formace

základní

matematické koncepty u předškoláků, Education, 1988.

Erofeeva T.I. „Matematika pro předškoláky“, Vzdělávání, 1992.

Kartotéka experimentů.

Měření výšky sněhu

Význam sněhové pokrývky jako klimatického faktoru je velmi velký. On

chrání půdu před promrzáním, je zdrojem vláhy v půdě a je důležitý

faktorem záplav řek.

Od té doby provádíme denní pozorování sněhové pokrývky

formování až do jeho zániku. Hodnotíme strukturu sněhu, míru pokrytí

sněhová pokrývka země.

Pozorování sněhu jsou rozdělena na denní

pozorování a periodická k určení akumulace sněhu.

K měření hloubky sněhové pokrývky používáme přenosný a

trvalé lamely. Stálý sněhoměr se instaluje na podzim, kdy

Sněhová pokrývka zatím není. Po napadnutí sněhu nelze kolejnici instalovat.

k v tomto případě je narušena vytvořená sněhová pokrývka, což ovlivní její

další výskyt.

Výzkum pomocí teploměru

Zjistěte se studenty, že teploměry mohou měřit teplotu

vzduch, půda, voda, lidská a zvířecí těla.

Teploměr umožňuje dětem s pomocí učitele určit teplotu

okolní vzduch. Jeden teploměr je umístěn pod střechou domácí výroby

dům tak, aby byl chráněn před slunečním zářením. Druhý je fixován stejným způsobem

na jednom ze svahů střechy, na přímém slunci. Takže my

Teplotu vzduchu zjišťujeme na slunci a ve stínu. Na našich stránkách také

K dispozici jsou půdní a vodní teploměry. Společně s dětmi jsme měřili

teploty půdy a vody, porovnáním údajů obou teploměrů, zjištěno

že teplota vody během dne je vyšší než teplota pevniny. Mluvili jsme o

význam těchto studií pro agronomy, že setí určitých plodin

závisí na teplotě půdy. A také opraveno, z čeho se skládá.

Pojďme si to shrnout. Teploměr je velmi křehké zařízení pro studium změn

teplotě, je třeba s ním zacházet velmi opatrně, při práci je to nutné

Dodržujte pravidla osobní bezpečnosti!

Experimentování s teploměry: "Nízký a vysoký"

teplota". Otázky: Kdy říkáme „nízká“ teplota? Když mluvíme

– „vysoká“ teplota? (Poté změřte teplotu horkého čaje ve sklenici

studená voda odebraná z kohoutku.) Vyvodit závěry o teplotním rozdílu dat

kapaliny.

Herní cvičení "Kdo je vyšší, kdo je nižší?"

Učitel ukazuje snímky, které zobrazují různé výšky

lidé a zvířata:

Kdo je vysoký ve srovnání s myší? holka? pes?

Kdo je malý ve srovnání s žirafou? Pštros?

Didaktický mobil

hra "Barevné stuhy"

Na stolech jsou rozloženy úzké a široké stuhy tří barev: červená,

modrá, žlutá.

Učitel zadá úkol: „Vezmi si úzké modré stuhy. Děti berou

dané kazety a začít s nimi tančit na veselou hudbu. Když hudba

skončí, učitel zadá následující úkol: „Vezmi širokou červenou

pásky." Děti si vezmou stuhy a začnou znovu tančit.

Úkoly si můžete zkomplikovat např.: „Vezmi do levé ruky úzkou stuhu a

vpravo – široký“ atd.

Teploměr

Představte teploměr, jeho strukturu,

rozvíjet praktické dovednosti;

rozvíjet myšlení

Teploměr - přístroj na měření teploty (vody, vzduchu, těla),

naplněné rtutí. Čím více se skleněná trubice zahřeje, tím výše

podél ní stoupá sloup rtuti. Zobrazuje se hladina rtuťového sloupce

teplota.

Vyzkoušejte si „Jak funguje teploměr“

Místnost, voda, lékařské teploměry, model teploměru,

materiály pro provedení experimentu.

Váhy

Seznámit děti se strukturou různých typů vah a jejich účelem;

vytvořit podmínky pro samostatnou činnost dětí při vážení různých

objektů, objasnit pojem „rovnováha“;

rozvíjet schopnost samostatně jednat

Váhy jsou zařízení pro určování hmotnosti předmětů a jejich hmotnosti.

Váhy jsou prastarý nástroj. Objevily se s rozvojem obchodu a vědy.

Praktická práce "Co je jednodušší, co je těžší?"

Různé váhy, závaží, vážící předměty, sáčky s cereáliemi,

identické v barvě a velikosti, ale liší se v hmotnosti

Vládci

Seznamte děti s různými typy pravítek a jejich účely;

Naučte se používat pravítka;

Rozvíjet myšlení, schopnost vyvozovat určité závěry;

Podporujte touhu objevovat nové věci.

Nemůžete vždy věřit svým očím, je lepší se spolehnout na měřicí přístroje

zařízení a příslušenství. Obstály ve zkoušce času. To je dnes vše

země po celém světě používají stejná opatření.

Praktická práce "Jak jsi vysoký?"

Čtení G. Oster „38 papoušků“.

Sada pravítek: školní, svinovací metr, krejčovský centimetr, zdravotní

VII městská vědecká a praktická konference „Krok do budoucnosti“

Historie měření a jednoduché DIY měřicí přístroje

Dokončeno: Jevgenij Antakov, student střední školy MBOU č. 4,

Vědecký školitel: Osiik T.I. učitelka základní školy MBOU Střední škola č. 4, Polyarnye Zori

Jmenuji se Antakov Zhenya, I 9 let.

Jsem ve třetí třídě, věnuji se plavání, judu a angličtině.

Až vyrostu, chci se stát vynálezcem.

Cíl projektu: - studovat historii měření času, hmotnosti, teploty a vlhkosti a simulovat nejjednodušší měřicí přístroje z odpadových materiálů.

Hypotéza : Navrhl jsem, že nejjednodušší měřicí přístroje lze modelovat nezávisle na dostupných materiálech.

Cíle projektu :

- studovat historii měření různých veličin;

Seznamte se s konstrukcí měřicích přístrojů;

Modelujte některé měřicí přístroje;

Zjistit možnost praktického použití podomácku vyrobených měřicích přístrojů.

Vědecký článek

1. Měření délky a hmotnosti

S potřebou určovat vzdálenosti, délky předmětů, čas, plochy, objemy a další veličiny se lidé potýkali již od pradávna.

Naši předkové používali k měření délky svou vlastní výšku, délku paží, délku dlaně a délku chodidla.

K určení velkých vzdáleností byly použity různé metody (dosah šípů, „trubky“, buky atd.)

Takové metody nejsou příliš vhodné: výsledky takových měření se vždy liší, protože závisí na velikosti těla, síle střelce, bdělosti atd.

Proto se postupně začaly objevovat přísné měrné jednotky, normy hmotnosti a délky.

Jedním z nejstarších měřicích přístrojů jsou váhy. Historici se domnívají, že první šupiny se objevily před více než 6 tisíci lety.

Nejjednodušší model vah - ve formě rovnoramenného nosníku se zavěšenými misky - byl široce používán ve starověkém Babylonu a Egyptě.

Organizace studia

• Rocker šupiny z věšáku

Ve své práci jsem se rozhodl zkusit sestavit jednoduchý model hrnkových vah, se kterými můžete vážit drobné předměty, výrobky atp.

Vzal jsem obyčejný věšák, zajistil ho na stojan a na ramínka jsem přivázal plastové kelímky. Svislá čára označovala rovnovážnou polohu.

K určení hmotnosti potřebujete závaží. Rozhodl jsem se místo toho použít běžné mince. Taková „závaží“ jsou vždy po ruce a stačí jednou určit jejich váhu, abych ji mohl použít pro vážení na mé váze.

5 rub

50 kopejek

10 rub

1 rub

Organizace studia

Experimenty s rockerovými stupnicemi

1. Stupnice měřítka

Pomocí různých mincí jsem na papír udělal značky odpovídající váze mincí

2. Vážení

Hrst bonbonů - vyvážená pomocí 11 různých mincí, celková hmotnost 47 gramů

Kontrolní váha – 48 gramů

Sušenky - vyvážené 10 mincemi o hmotnosti 30 gramů Na kontrolních váze - 31 gramů

Závěr: z jednoduchých předmětů jsem sestavil váhy, se kterými můžete vážit s přesností na 1-2 gramy

Vědecký článek

2.Měření čas

V dávných dobách lidé pociťovali plynutí času podle

změnu dne a noci a ročních období a pokusili se ji změřit.

Úplně prvními přístroji pro měření času byly sluneční hodiny.

Ve starověké Číně se k určování časových intervalů používaly „hodiny“, které se skládaly z olejem napuštěné šňůry, na kterou se v pravidelných intervalech uvazovaly uzly.

Když plamen dosáhl dalšího uzlu, znamenalo to, že uplynula určitá doba.

Na stejném principu fungovaly svíčkové hodiny a olejové lampy zn.

Později lidé přišli s nejjednoduššími zařízeními - přesýpací hodiny a vodní hodiny. Voda, olej nebo písek proudí rovnoměrně z nádoby do nádoby, tato vlastnost umožňuje měřit určité časové úseky.

S rozvojem mechaniky ve 14. a 15. století se objevily hodiny s natahovacím mechanismem a kyvadlem.

Organizace studia

• Vodní hodiny vyrobené z plastových lahví

Pro tento experiment jsem použil dvě 0,5litrové plastové lahve a brčka na koktejly.

Víčka jsem k sobě spojil pomocí oboustranné pásky a udělal dva otvory, do kterých jsem vložil trubičky.

Do jedné z lahví jsem nalil obarvenou vodu a našrouboval víčka.

Pokud se celá konstrukce převrátí, kapalina stéká dolů jednou z trubic a druhá trubka je nezbytná k tomu, aby vzduch stoupal do horní láhve

Organizace studia

Pokusy s vodními hodinami

Láhev je naplněna barevnou vodou

Láhev naplněná rostlinným olejem

Doba průtoku kapaliny – 30 sekund Voda teče rychle a rovnoměrně

Doba průtoku kapaliny – 7 min 17 sec

Množství oleje se volí tak, aby doba průtoku kapaliny nebyla delší než 5 minut

Na lahvičky byla aplikována stupnice - značky každých 30 sekund

Čím méně oleje je v horní lahvičce, tím pomaleji stéká dolů a vzdálenosti mezi značkami se zmenšují.

Závěr: Dostal jsem hodinky, na kterých lze určit časové intervaly od 30 sekund do 5 minut

Vědecký článek

3. Měření teploty

Člověk dokáže rozlišit mezi teplem a chladem, ale nezná přesnou teplotu.

První teploměr vynalezl Ital Galileo Galilei: skleněná trubice je naplněna více či méně vodou v závislosti na tom, jak moc se horký vzduch rozpíná nebo studený vzduch smršťuje.

Později byly na trubku aplikovány dělení, tedy měřítko.

První rtuťový teploměr navrhl Fahrenheit v roce 1714, považoval bod tuhnutí solného roztoku za nejnižší bod;

Známou stupnici navrhl švédský vědec Andres Celsius.

Spodní bod (0 stupňů) je teplota tání ledu a bod varu vody je 100 stupňů.

Organizace studia

• Vodní teploměr

Teploměr lze sestavit pomocí jednoduchého schématu z několika prvků - baňka (láhev) s barevnou kapalinou, trubice, list papíru na váhu

Použil jsem malou plastovou lahvičku, naplnil ji tónovanou vodou, vložil brčko na šťávu a vše zajistil lepicí pistolí.

Při nalévání roztoku jsem zajistil, aby jeho malá část spadla do tuby. Pozorováním výšky výsledného sloupce kapaliny lze usuzovat na změny teploty.

Ve druhém případě jsem nahradil plastovou láhev skleněnou ampulkou a sestavil teploměr pomocí stejného schématu. Obě zařízení jsem testoval za různých podmínek.

Organizace studia

Pokusy s vodními teploměry

Teploměr 1 (s plastovou lahvičkou)

Teploměr byl umístěn do horké vody - sloupec kapaliny spadl dolů

Teploměr byl umístěn do ledové vody - sloupec kapaliny stoupal nahoru

Teploměr 2 (se skleněnou baňkou)

Teploměr byl umístěn v lednici.

Sloupec kapaliny klesl dolů, značka na běžném teploměru je 5 stupňů

Teploměr byl umístěn na radiátoru topení

Sloupec kapaliny se zvedl nahoru, na běžném teploměru je značka 40 stupňů

Závěr: Dostal jsem teploměr, kterým lze zhruba odhadnout okolní teplotu. Jeho přesnost lze zlepšit použitím skleněné trubice s co nejmenším průměrem; naplňte baňku kapalinou tak, aby nezůstaly žádné vzduchové bubliny; místo vody použijte roztok alkoholu.

Vědecký článek

4. Měření vlhkosti

Důležitým parametrem světa kolem nás je vlhkost, protože lidské tělo velmi aktivně reaguje na její změny. Například když je vzduch velmi suchý, zvyšuje se pocení a člověk ztrácí hodně tekutin, což může vést k dehydrataci.

Je také známo, že aby se zabránilo onemocnění dýchacích cest, měla by být vlhkost v místnosti alespoň 50-60 procent.

Množství vlhkosti je důležité nejen pro člověka a další živé organismy, ale také pro plynulost technických procesů. Například nadměrná vlhkost může ovlivnit správný chod většiny elektrických spotřebičů.

K měření vlhkosti se používají speciální přístroje - psychrometry, vlhkoměry, sondy a různé přístroje.

Organizace studia

Psychrometr

Jedním ze způsobů, jak určit vlhkost, je rozdíl v odečtech „suchých“ a „mokrých“ teploměrů. První ukazuje teplotu okolního vzduchu a druhý ukazuje teplotu vlhkého hadříku, kterým je zabalen. Pomocí těchto odečtů pomocí speciálních psychrometrických tabulek lze určit hodnotu vlhkosti.

Do plastové lahvičky od šamponu jsem udělal malou dírku, vložil do ní provázek a na dno nalil vodu.

Jeden konec krajky byl připevněn k baňce pravého teploměru, druhý byl umístěn do láhve tak, aby byl ve vodě.

Organizace studia

Experimenty s psychrometrem

Testoval jsem svůj psychrometr stanovením vlhkosti v různých podmínkách

V blízkosti radiátoru topení

V blízkosti běžícího zvlhčovače

Suchá žárovka 23 º S

Mokrá žárovka 20 º S

Vlhkost 76%

Suchá žárovka 25 º S

Mokrá žárovka 19 º S

vlhkost 50%

Závěr: Zjistil jsem, že k posouzení vnitřní vlhkosti lze použít doma sestavený psychrometr

Závěr

Věda o měření je velmi zajímavá a rozmanitá, její historie začíná ve starověku. Existuje obrovské množství různých měřicích metod a přístrojů.

Moje hypotéza se potvrdila - doma si můžete nasimulovat jednoduché přístroje (jhová váha, vodní hodiny, teploměr, psychrometr), které vám umožní určit váhu, teplotu, vlhkost a zadané časové úseky.

Domácí přístroje lze použít v každodenním životě, pokud nemáte po ruce standardní měřicí přístroje:

Načasujte si cvičení na břicho, kliky nebo skákání přes švihadlo

Při čištění zubů sledujte čas

Ve třídě proveďte pětiminutovou samostatnou práci.

Reference.

1. „Seznamte se, to jsou... vynálezy“; Encyklopedie pro děti; nakladatelství "Makhaon", Moskva, 2013

2. „Proč a proč. Čas"; Encyklopedie; nakladatelství "Svět knih", Moskva 2010

3. „Proč a proč. Vynálezy"; Encyklopedie; nakladatelství "Svět knih", Moskva 2010

4. „Proč a proč. Mechanika; Encyklopedie; nakladatelství "Svět knih", Moskva 2010

5. Encyklopedie pro děti „Velká kniha vědění“; nakladatelství "Makhaon", Moskva, 2013

6. Internetová stránka “Enterifying-physics.rf” http://afizika.ru/

7. Web „Hodinky a hodinářství“ http://inhoras.com/

Volitelný kurz

Anotace

Volitelný předmět je určen studentům, kteří chtějí získat zkušenosti se samostatnou aplikací znalostí z fyziky v praxi při provádění experimentů, tzn. předmětově specifické charakter. Předmět poskytuje informace o metodách fyzikálních měření, které jsou užitečné nejen pro budoucí fyziky či inženýry, ale i pro každého člověka v jeho každodenním praktickém životě. V laboratorních hodinách se školáci naučí sebevědomě a bezpečně používat nejrůznější fyzikální přístroje od pravítka a mikrometru až po digitální multimetr a získají praktické dovednosti kompetentně používat teploměr v každodenní praxi, měřit vlhkost vzduchu, krevní tlak a zkontrolovat provozuschopnost domácích elektrických spotřebičů. Zkušenosti z praktické práce s fyzikálními nástroji pomohou studentovi při informovaném výběru profilu pro další vzdělávání.

Předmět je postaven na znalostech a dovednostech studentů získaných studiem fyziky, poskytuje možnost hlouběji se seznámit s metodami měření fyzikálních veličin, získat dovednosti v praktickém používání měřicích přístrojů, zpracování a analýze získaných výsledků. .

Vysvětlivka

Účel kurzu je poskytnout studentům možnost uspokojit jejich individuální zájem o studium praktických aplikací fyziky v procesu poznávací a tvůrčí činnosti při samostatných experimentech a výzkumech.

Základní cíl kurzu je pomoci studentovi informovaně si vybrat profil pro další vzdělávání. Ve volitelných hodinách se student seznámí s typy činností, které jsou vedoucí v řadě inženýrských a technických profesí souvisejících s praktickými aplikacemi fyziky. Zkušenost samostatného provádění nejprve jednoduchých fyzikálních experimentů, poté výzkumných a konstrukčních úkolů umožní studentovi buď ověřit správnost své předběžné volby, nebo změnit svůj výběr a otestovat své schopnosti nějakým jiným směrem.

V teoretických hodinách prvního stupně ( "Učíme se měřit!") Jsou uvažovány metody měření fyzikálních veličin, konstrukce a princip činnosti měřicích přístrojů, způsoby zpracování a prezentace výsledků měření. V praktických hodinách při provádění laboratorních prací si studenti osvojí dovednosti a schopnosti naplánovat fyzikální experiment v souladu se zadáním, naučí se volit racionální metodu měření, provést experiment a zpracovat jeho výsledky.

Plnění praktických a experimentálních úloh druhého stupně ( "Měříme sami sebe!") umožní studentům uplatnit získané dovednosti v nestandardním prostředí a stát se kompetentními v mnoha praktických otázkách. Semináře přispívají k rozvoji schopnosti samostatně získávat znalosti, kriticky hodnotit obdržené informace, vyjadřovat se k diskutované problematice, naslouchat jiným názorům a konstruktivně o nich diskutovat.

Třetí úroveň ( "Zkoumáme, vymýšlíme, navrhujeme, modelujeme!")– zlepšení praktických dovedností a rozvoj kreativních přístupů k podnikání . Na této úrovni budou muset studenti absolvovat laboratorní práce ve fyzikálním workshopu věnovaném studiu určitých procesů a jevů ve fyzice, otestovat své síly při plnění jednotlivých experimentálních úkolů a konstrukčních pracích, pracovat tak samostatně, jak chtějí a jsou schopni. Na konci této etapy mohou studenti výsledky svého bádání prezentovat např. na třídní nebo školní soutěži tvůrčích prací.

Hlavní činností studentů ve volitelném předmětu je tedy samostatná práce ve fyzikální laboratoři a provádění jednoduchých zájmových experimentálních úloh doma.

Všechny typy praktických úloh jsou navrženy pro standardní vybavení učebny fyziky a mohou je plnit všichni studenti ve skupině formou laboratorních prací nebo jako samostatné experimentální úlohy pro studenty dle vlastního výběru.

Volitelné hodiny budou studentům užitečné při řešení problémů, s nimiž se setkávají v každodenním životě lidí, jako je správné měření teploty, měření krevního tlaku, kontrola provozuschopnosti elektrických spotřebičů. Studenti by se měli ujistit, že se nyní mohou stát kompetentními v mnoha praktických záležitostech. Navržené problémy jsou jednoduché, ale jejich řešení vyžaduje kreativní aplikaci znalostí. Na základě seznámení se strukturou a principy fungování fyzikálních měřicích přístrojů a nabytím samostatných zkušeností s jejich používáním se u školáků rozvíjí pocit důvěry ve své schopnosti úspěšně interagovat s předměty okolního světa a různými technickými zařízeními.

Volitelný kurz je zaměřen na rozvoj pocitu důvěry ve vlastní síly a schopnosti při používání různých zařízení a domácích spotřebičů v každodenním životě a také na rozvoj zájmu o pečlivé zkoumání známých jevů a předmětů. Touha porozumět, pochopit podstatu jevů, strukturu věcí, které člověku slouží celý život, bude nevyhnutelně vyžadovat další znalosti, bude ho tlačit k sebevzdělávání, člověk bude pozorovat, přemýšlet, číst, zlepšovat a vymýšlet - bude mít zájem žít!

Obsah hlavního kurzu

Metody měření fyzikálních veličin (h)

První úroveň: naučit se měřit!

Základní a odvozené fyzikální veličiny a jejich měření. Jednotky a normy veličin. Absolutní a relativní chyby přímých měření. Měřicí přístroje, nástroje, míry. Instrumentální a čtecí chyby. Nástrojové třídy. Meze systematických chyb a metody jejich hodnocení. Náhodné chyby měření a odhad jejich limitů.

Fáze plánování a provádění experimentu. Opatření při provádění experimentu. Zohlednění vlivu měřicích přístrojů na zkoumaný proces. Výběr metody měření a měřicích přístrojů. Metody sledování výsledků měření. Záznam výsledků měření. Tabulky a grafy. Zpracování výsledků měření. Diskuse a prezentace získaných výsledků.

Dimenze času. Metody měření tepelných veličin. Metody měření elektrických veličin. Metody měření magnetických veličin. Metody měření světelných veličin. Metody měření v atomové a jaderné fyzice.

Laboratorní práce

1. Měření délky pomocí pravítka a mikrometru.

2. Odhad mezí chyb při měření síly proudu.

3. Měření elektrického odporu pomocí ohmmetru.

4. Měření koeficientu tření.

5. Studium závislosti proudu na napětí na koncích vlákna elektrické žárovky.

6. Studium závislosti doby kmitání kyvadla na jeho hmotnosti, amplitudě kmitů a délce.

7. Měření reakční doby osoby na světelný signál.

Fyzikální měření v každodenním životě (h)

Druhá úroveň: Pojďme k nezávislým měřením!

Měření teploty doma. Vlhkost vzduchu a metody jejího měření. Studie srdeční funkce. Zdroje elektrického napětí jsou všude kolem nás. Domácí elektrospotřebiče. Domácnost.

Laboratorní práce

8. Studium závislosti údajů teploměru na vnějších podmínkách.

9. Měření vlhkosti vzduchu.

10. Měření arteriálního krevního tlaku.

11. Nastudování principu činnosti elektrického zapalovače.

12. Nastudování principu činnosti zářivky.

Fyzikální workshop (h)

Třetí úroveň: Zkoumáme, vymýšlíme, konstruujeme, modelujeme!

Laboratorní práce

13. Měření kinetické energie tělesa.

14. Studium vlastností laserového záření.

Experimentální úlohy

ü Zhotovení modelu plynového teploměru.

ü Zhotovení modelu požárního hlásiče.

ü Výpočet a testování modelu automatického zařízení pro regulaci teploty.

Časová rezerva - 1h.

Organizace a vedení certifikace studentů

Volitelné hodiny v tomto programu jsou vedeny tak, aby uspokojily individuální zájem studentů o studium praktických aplikací fyziky a pomohly při výběru profilu pro další studium. Není tedy potřeba systematicky sledovat a vyhodnocovat znalosti žáků. Jejich úspěchy by však měly být oslavovány, a tím povzbuzovány k pokračování ve studiu.

Zápočtový formulář pro hodnocení výsledků studentů nejvíce odpovídá charakteristikám volitelných tříd. Je vhodné uznat laboratorní práci provedenou na základě písemné zprávy, která stručně popisuje podmínky experimentu, systematicky prezentuje výsledky měření a vyvozuje závěry.

Na základě výsledků plnění kreativních experimentálních úkolů je kromě písemných zpráv užitečné procvičovat zprávy v obecné skupinové hodině s ukázkou provedených experimentů a vyrobených zařízení. Souhrnem celkových výsledků činnosti celé skupiny je možné uspořádat soutěž tvůrčích prací. Na této soutěži budou studenti moci experimentální instalaci nejen předvést v akci, ale také hovořit o její originalitě a schopnostech a prezentovat svůj výtvor publiku. Zde nabývá na důležitosti schopnost formátovat zprávu pomocí grafů, tabulek a krátce a emocionálně mluvit o nejdůležitějších věcech. Na celoškolních soutěžích se mohou prezentovat například práce biologů, chemiků, spisovatelů. V tomto případě je možné vidět a hodnotit svou práci a sebe na pozadí jiných zajímavých děl a stejně zapálených lidí.

Výsledná známka studenta za celý volitelný předmět může být přidělena například podle následujících kritérií:

1) dokončení alespoň poloviny laboratorní práce;

2) dokončení alespoň jednoho experimentálního úkolu výzkumného nebo konstrukčního typu;

3) aktivní účast na přípravě a vedení seminářů, diskuzí, soutěží. Navržená kritéria pro hodnocení výsledků studentů mohou sloužit pouze jako vodítko, nejsou však povinná.

Učitel může na základě svých zkušeností stanovit další kritéria.

Metody měření fyzikálních veličin

§ 1. Fyzikální veličiny a jejich jednotky.

Fyzika; fyzikální vlastnosti těles; historie měřiče; moderní definice měřiče; fyzikální veličina; základní a odvozené fyzikální veličiny; jednotky množství a normy; mezinárodní soustava jednotek SI.

§ 2. Měření fyzikálních veličin.

Měření fyzikálních veličin; velikost a hodnota fyzikální veličiny; měřidla a měřicí přístroje; přímá a nepřímá měření; absolutní a relativní chyby měření; měření délky.

Laboratorní práce 1. Měření délky pomocí pravítka a mikrometru.

§3. Chyby přímých jednotlivých měření.

Meze chyb měření; meze absolutní a relativní chyby; instrumentální chyba; třída přesnosti přístroje; chyba čtení; chyba metody měření; systematické a náhodné chyby; jak lze zohlednit nebo omezit chyby měření.

Laboratorní práce 2. Odhad mezí chyb v aktuálních měřeních.

§4. Bezpečnost experimentu.

Zajištění bezpečnosti experimentu pro lidi; opatření; zajištění bezpečnosti experimentu pro měřicí přístroje a zařízení.

§5. Plánování a realizace experimentu.

Výběr metody měření a nástrojů; vliv přístrojů na výsledky měření; předběžná měření; volba stupně změny regulované veličiny; udržování konstantních experimentálních podmínek.

§6. Odhad mezí náhodných chyb měření.

Opakovaná měření a zjištění aritmetického průměru naměřené hodnoty; směrodatná odchylka; směrodatná odchylka; posouzení mezí náhodných chyb měření.

Laboratorní práce 5. Měření koeficientu tření.

§7. Zpracování výsledků měření.

Přibližná čísla; posouzení mezí chyb nepřímých měření; záznam a zpracování výsledků měření: šest jednoduchých pravidel.

§8. Budování grafů.

Prezentace výsledků měření ve formě tabulek; přidělování rozvrhů; sestavení přibližného grafu; výběr měřítka; indikace chybových limitů v grafu; kreslení čar podél experimentálních bodů; analýza výsledků.

Laboratorní práce 7. Studium závislosti proudu na napětí na koncích vlákna elektrické žárovky.

§9. Měření času.

Co je čas; den je přirozená jednotka času; jednoduché přístroje na měření času; Kyvadlové hodiny; nerovnoměrná rotace Země; elektronické a atomové časové normy.

Laboratorní práce 8. Studium závislosti doby kmitání kyvadla na jeho hmotnosti, amplitudě kmitů a délce.

Laboratorní práce 9. Měření reakční doby osoby na světelný signál.

§10. Metody měření tepelných veličin.

Teplota; výměna tepla; kapalinový teploměr; plynový teploměr.

§11. Metody měření elektrických veličin.

Nástroje pro měření síly proudu; přístroje na měření napětí; symboly; elektronické digitální měřicí přístroje.

§12. Metody měření magnetických veličin.

Magnetická indukce; magnetický tok; indukčnost.

§13. Metody měření světelných veličin.

Světelné zdroje; světelné veličiny a jejich jednotky.

§14. Metody měření v atomové a jaderné fyzice.

Fyzikální veličiny v atomové a jaderné fyzice; absorbovaná dávka záření; metody pro záznam nabitých částic.

§15. Jak byste měli měřit teplotu?

Teploměr; měření teploty.

Laboratorní práce 15. Studium závislosti údajů teploměru na vnějších podmínkách.

§16. Měření vlhkosti. Vlhkost; vlhkoměr.

Laboratorní práce 16. Měření vlhkosti vzduchu.

§17. Studium funkce srdce.

Lidský oběhový systém; krevní tlak; sfygmomanometr; kdy a proč potřebujete měřit krevní tlak.

Laboratoř 1 7. Měření arteriálního krevního tlaku.

§18. Elektrické proudy srdce.

Galvanické jevy; elektrokardiogram.

§19. Zdroje elektrického napětí kolem nás

Zdroje elektrického napětí v domě; kontrola provozuschopnosti elektrického spotřebiče; indikátor vybití plynu; Jak funguje elektrický zapalovač?

Laboratorní práce 18. Studium principu činnosti piezoelektrického zapalovače.

§20. Světelné zdroje pro domácnost. Žárovka; zářivka.

Laboratorní práce 19. Studium principu činnosti zářivky.

Kapitola 3. Fyzikální dílna

Laboratorní práce 20. Měření kinetické energie tělesa.

Laboratorní práce 25. Studium vlastností laserového záření.

Experimentální úkol 1. Výroba modelu plynového teploměru.

Experimentální úkol 5. Vytvoření modelu poplašného systému.

Experimentální úkol 6. Výpočet a testování modelu automatického zařízení pro regulaci teploty.

Fragment TUTORIÁLU

Měření fyzikálních veličin. Měřením fyzikální veličina se nazývá experimentální stanovení hodnoty fyzikální veličina charakterizující daný předmět. Hodnota fyzikální veličiny je součinem abstraktního čísla, které se nazývá číselná hodnota veličiny jednotka fyzikální veličina. Například hodnota délky stolu / = 1,5 m = 1,5 x 1 m V tomto případě číselná hodnota 1,5 ukazuje, kolik jednotek délky 1 m se vejde na délku stolu.

Kvantitativní obsah charakteristiky fyzického předmětu nebo jevu se nazývá velikost fyzikální veličina. Velikost množství pro daný objekt zůstává při volbě různých jednotek měření nezměněn, hodnota veličiny závisí na volbě jednotky měření. Například tělo měřící 1 stopu má různé délky při použití různých jednotek délky:

/ = 1 stopa = 12 palců = 30,48 cm = 0,3048 m.

Základem všech měření fyzikálních veličin je porovnání velikosti měřené veličiny se standardní fyzikální jednotkou množství. Chcete-li například změřit délku předmětu, musíte porovnat jeho délku s délkou běžného metru.

Míry a měřicí přístroje. Je nemožné provést všechna měření porovnáním s jedinou standardní jednotkou velikosti. Pro měření ve výzkumných laboratořích a v každodenním praktickém životě, opatření A měřicí přístroje, ve srovnání s normami.

Jednoznačná míra je prostředek měření, který reprodukuje fyzikální veličinu určité velikosti. Například kilogramová hmotnost je míra hmotnosti o hmotnosti 1 kg. Vzorkovací cívka 1H může sloužit jako měřítko indukčnosti 1H.

Jako příklad může sloužit měřící pravítko s milimetrovými dílky na stupnici nebo sada závaží různých hodnot mnohohodnotový opatření

Měřicí přístroj je měřicí přístroj, který umožňuje přímo odečítat hodnoty měřené veličiny. Měřicí zařízení slouží ke generování signálu, který přímo ukazuje hodnotu měřené fyzikální veličiny. Příklady měřicích přístrojů zahrnují dynamometr, rychloměr, voltmetr, ampérmetr, teploměr a manometr.

Nazývají se měření, při kterých měřící zařízení poskytuje přímou informaci o hodnotě měřené fyzikální veličiny přímá měření.

Měření, u kterých je hodnota měřené veličiny zjištěna výpočty na základě využití výsledků měření jiných veličin, se nazývají nepřímý měření.

Chyby měření. Při měření fyzikálních veličin libovolnými přístroji se výsledek měření vždy poněkud liší od skutečné hodnoty fyzikální veličiny. Tyto rozdíly mohou být způsobeny nedokonalostí měřicího zařízení, chybou experimentátora, vlivem vnějších faktorů a dalšími důvody.

Velikost rozdílu mezi výsledkem měření a skutečnou hodnotou naměřené hodnoty se nazývá absolutní chyba měření.

Pokud při měření segmentu AB délka A je získán výsledek měření, pak absolutní chyba měření 8x je určeno výrazem:

8x = δ X - 4 (1) kde δ je malé písmeno „delta“ řecké abecedy.

Absolutní chyba nedává úplný obrázek o kvalitě měření. Pokud například víme, že vzdálenost je měřena s absolutní chybou 3 cm, pak nemůžeme říci, zda je měření kvalitní nebo špatné. Pokud je totiž vzdálenost z Moskvy do Petrohradu měřena s takovou chybou, rovnající se přibližně 600 km, pak můžeme říci, že toto měření je velmi kvalitní. A pokud jste při řezání skla o šířce cca 60 cm pro vložení do okenního rámu udělali chybu 3 cm, pak budete s největší pravděpodobností potřebovat nové sklo, takže kvalitu měření v tomto případě nelze považovat za dobrou. Kvalitu měření následně určuje nejen absolutní chyba měření, ale také hodnota měřené veličiny. Nazývá se charakteristika kvality měření s přihlédnutím k absolutní chybě a hodnotě měřené veličiny relativní chyba měření.

Relativní chyba měření je poměr absolutní chyby ke skutečné hodnotě měřené veličiny. Relativní chyba je vyjádřena ve zlomcích jednotky nebo v procentech.

Jak ukazují výpočty, relativní chyba jasně ukazuje významný rozdíl v kvalitě prvního a druhého měření se stejnou absolutní chybou měření. Proto se ve většině případů kvalita měření posuzuje hodnotou její relativní chyby.

Měření délky. K měření lineárních rozměrů těles a vzdáleností mezi tělesy se používají různé měřicí přístroje a metody měření. Pro měření velkých délek, např. pozemků, se používají ocelové měřicí pásky délky až 50 m Při měření budov se používá svinovací metr s ohebnou páskou 10-20 m dlouhou, dělenou na centimetry. K měření malých předmětů se používají měřítka. Pro měření velikosti malých předmětů s přesností na desetiny milimetru se používá posuvné měřítko nebo mikrometr. Hlavní částí mikrometru je ocelová konzola 1. V ní je na jedné straně upevněna pevná patka 2 a na druhé straně stopka 4. Uvnitř stopky je umístěn mikrometrický šroub 3 zakončený na levé straně odměrkou povrch. Na pravé straně je mikrometrický šroub připojen k bubnu 5, který obklopuje stopku mikrometru. Když se buben otáčí, otáčí se i mikrometrický šroub. Stoupání šroubu je 0,5 mm, takže měřicí plocha šroubu se při jedné otáčkě bubnu posune o 0,5 mm vůči nehybné patě mikrometru.

Na povrch stonku je nanesena podélná značka, pod kterou je stupnice s milimetrovými tahy a nahoře je stupnice s tahy rozdělující každý milimetrový dílek horní stupnice na polovinu. Podél levého okraje bubnu je aplikováno 50 rovnoměrně rozmístěných zdvihů, což umožňuje určit rotaci mikrometrického šroubu s přesností 1/50 otáčky. Protože při jedné otáčkě se měřicí plocha mikrometrického šroubu posune o 0,5 mm, při otočení o 1/50 otáčky je jeho posuv roven 0,01 mm.

Při uzavření měřicí plochy mikrometrického šroubu s plochou pevné patky se hrana bubnu nastaví proti nulové značce na stupnici stonku. Pro měření velikosti součásti se umístí mezi patu a měřicí plochu mikrometrického šroubu. Poté se otáčením bubnu dostanou měřicí plochy patky a mikrometrického šroubu do kontaktu s povrchovými body měřeného dílu. Aby se zabránilo deformaci měřeného dílu, je síla přitlačení mikrometrického šroubu na měřený díl omezena pomocí rohatky 6. K tomu se mikrometrický šroub otočí pomocí rohatky a otáčení se zastaví, když se ozve zvuk. Mikrometr umožňuje určit rozměr dílu s přesností 0,5 mm na stupnici na stopce a s přesností 0,01 mm na stupnici na bubnu mikrometru proti podélné značce na stopce.

Bezpečnostní otázky

Co je měření fyzikální veličiny? Jaká je velikost a význam fyzikální veličiny? Jaká měření se nazývají přímá měření? Jaká měření se nazývají nepřímá měření? Co je absolutní chyba měření? Jaká je relativní chyba měření?

Laboratoř 1

Měření délky pomocí pravítka a mikrometru.

Účel práce. Získání dovedností vyhodnotit absolutní a relativní chyby měření.

Zařízení: měřítko pravítko, mikrometr, mince.

Cvičení: změřte průměr mince pomocí měřítka a určete absolutní a relativní chyby měření.

1. Změřte průměr D1 mince pomocí pravítka a zaznamenejte výsledek měření do tabulky.

2. Seznamte se se strukturou a principem činnosti mikrometru. Změřte průměr D0 mince pomocí mikrometru a výsledky měření zaznamenejte do tabulky zprávy.

3. Vezmeme-li podmíněně hodnotu D0 jako přesnou hodnotu průměru mince, vypočítejte absolutní a relativní chyby měření pomocí pravítka stupnice. Výsledky zaznamenejte do přehledové tabulky.

Přehledová tabulka

D , mm	D0, mm	d,-dělat\

Bezpečnostní otázky

Jaké důvody mohou způsobit chyby měření?

Jakými způsoby lze snížit chyby měření?

Úkol

Představte si, že žijete přibližně ve 3.-2. století před naším letopočtem a máte pouze takové přístroje a nástroje, jaké měli vědci v té době. Za těchto podmínek zkuste vymyslet metodu měření vzdáleností Měsíce a hvězd. Pokud najdete zásadní řešení problému, vyzkoušejte svou metodu na modelu. Nechť je modelem Měsíce malý míček nebo gumový míček. Umístěte "Měsíc" do vzdálenosti 5-6 metrů od sebe a zkuste změřit vzdálenost k "Měsíci" a jeho průměr. Poté pomocí přímých měření zkontrolujte, jak dobrá je vaše metoda.

Fragment METODICKÉ PŘÍRUČKY

§ 2. Měření fyzikálních veličin

Aby bylo možné začít měřit fyzikální veličiny, je třeba seznámit studenty s pojmy jako velikost a hodnota fyzikální veličiny, vysvětlit, co je to míra a co se nazývá měřicí zařízení, která měření se nazývají přímá a která jsou nepřímá, jaká je absolutní a relativní chyby měření. Teoretické seznámení by však mělo být velmi stručné a přímo související s realizací laboratorních prací a tvůrčích úkolů.

Laboratorní práce 1.

Měření délky jsou nejjednodušší a nejběžnější měření, se kterými se neustále setkáváme v každodenním životě. Jednoduchý úkol měření průměru mince pomocí pravítka stupnice a následně mikrometru lze studentům přiblížit, aby si procvičili získané znalosti o absolutních a relativních chybách měření a připravili se na zavedení pojmů instrumentální a referenční chyba v další lekce. Druhým úkolem laboratorní práce je seznámit se s přesným měřicím přístrojem - mikrometrem.

Úkol. V silné skupině studentů zabere Laboratoř 1 malou část lekce a většinu času může být využita k řešení problému, který studenty seznámí s konkrétními příklady nepřímého měření vzdálenosti a výdobytky moderní vědy v oblasti měření vzdálenosti.

Úkol měření vzdáleností k nebeským tělesům a jejich velikostí je důležitý pro utváření představ studentů o světě a možnosti jej poznávat. Chcete-li problém zásadně vyřešit, musíte uhodnout, že k měření vzdálenosti k nepřístupnému objektu můžete použít vlastnosti podobných trojúhelníků. Jakmile byla tato myšlenka vyslovena, zbývá najít způsoby, jak problém prakticky vyřešit. Asi bude nejlepší začít s praktickým řešením problému pomocí modelu Měsíce. Ve třídě může roli „Měsíce“ hrát jakékoli kulové těleso - zeměkoule, míč, gumová koule - připevněné na demonstračním stole nebo připevněné na tabuli. Autor nápadu musí poskytnout vysvětlení svého řešení pomocí kresby na tabuli. Tento výkres poslouží žákům jako vodítko při praktickém plnění úkolu.

K určení vzdálenosti od bodu A, ve kterém se pozorovatel nachází, do nepřístupného bodu B všimněte si směru přímky AB a posuňte se o určitou měřenou vzdálenost k bodu C v přímce kolmé ke směru AB(obr. 1). Z pravoúhlého trojúhelníku ABC požadovaná vzdálenost AB rovná se: AB = AC ·ctga. Od té vzdálenosti AC měřeno, pro výpočet problému musíte najít hodnotu ctga.

Rýže. 1

Úhel α = 90 - β lze určit přímým měřením úhlu β mezi přímkami C.A. A C.B. Je však pohodlnější provést následující dodatečnou konstrukci. Připojte list bílého papíru k listu kartonu a položte jej na studentský stůl tak, aby se levý okraj listu kryl s rovnou čarou AB. Koincidenci ověříme pozorováním shody dvou kolíků přilepených podél levého okraje listu se středem „Měsíce“ v bodě V. Poté, aniž byste změnili polohu listu na stole, přesuňte oko do pravého rohu listu. První špendlík přilepíme do pravého rohu listu a druhý na průsečík přímky spojující první špendlík se středem „Měsíce“ se vzdáleným okrajem listu.

Po zjištění vzdálenosti k nebeskému tělesu lze vyřešit problém zjištění velikosti nebeského tělesa, pokud je možné změřit úhlový průměr tělesa γ. Označme vzdálenost k nebeskému tělesu AB= L. Pak průměr D nebeské těleso lze vypočítat z naměřeného úhlu γ, při kterém je průměr nebeského tělesa viditelný ze Země, a vzdálenosti L:

D= L- tgy.

Tangentu úhlu γ lze nalézt nasměrováním pravítka stupnice podél přímky AB a měření vzdálenosti L, ve kterém mince o průměru d přesně pokrývá kotouč „Měsíce“ (obr. 2):

Měření vzdáleností k nebeským tělesům. Jeden ze studentů může být předem určen k vypracování zprávy o měření vzdáleností k nebeským tělesům. Tento příspěvek by měl vysvětlit, že při měření vzdáleností od Země k jiným nebeským tělesům ve Sluneční soustavě se jako základ používá poloměr Země. Pro měření vzdáleností k nejbližším hvězdám je poloměr Země jako základ nevhodný, protože úhel, pod kterým je poloměr Země viditelný z hvězdy, se ukazuje jako neměřitelně malý. Dokonce i úhel, pod kterým je poloměr zemské oběžné dráhy viditelný z hvězdy, se ukazuje být velmi obtížně měřitelný.

Je možné detekovat pouze posunutí hvězd nejblíže Zemi vzhledem k „nehybným“ hvězdám, když se Země pohybuje na své oběžné dráze kolem Slunce.

Měření na krátké vzdálenosti. Druhé sdělení lze přiřadit k tématu měření ultrakrátkých vzdáleností. To umožní zhodnotit moderní schopnosti fyziky v oblasti měření vzdáleností a lineárních rozměrů těles jak v oblasti megasvěta, tak v oblasti mikrosvěta. Vzhledem k tomu, že informace o měření ultrakrátkých vzdáleností není příliš snadné najít, lze toto téma zadat studentovi, který má zkušenosti s vyhledáváním potřebných informací na internetu. Úkol lze formulovat následovně: musíte najít články, které popisují princip fungování skenovací tunelový mikroskop, a mluvit o tomto zařízení a výsledcích získaných s jeho pomocí.

V rastrovacím tunelovém mikroskopu je nad povrch studovaného těla instalován kovový hrot malého průměru a mezi hrotem a povrchem vzorku je vytvořeno elektrické pole. Vlivem elektrického pole jsou elektrony vytahovány z povrchu hrotu, ale jejich možná vzdálenost od konce hrotu nepřesahuje průměr atomu. Pokud je vzdálenost od hrotu ke studovanému povrchu menší než 1 nm, pak mezi hrotem a povrchem protéká elektrický proud. Když se vzdálenost změní o průměr atomu, síla proudu se změní o faktor 1000. To umožňuje síle proudu velmi přesně určit vzdálenost od hrotu k studovanému povrchu. Pokud posouváte hrot v přímce po vodorovně umístěné ploše a automaticky udržujete konstantní hodnotu proudu v obvodu vertikálním pohybem hrotu, pak výsledná křivka závislosti svislé souřadnice hrotu na vodorovné dá řez povrchového reliéfu podél jedné přímky. Opakováním takových úseků krok za krokem můžete získat informace o struktuře povrchu a převést je na trojrozměrný obrázek na obrazovce počítače.

Obrázek ukazuje strukturu povrchu krystalu křemíku získaného pomocí rastrovacího tunelového mikroskopu. Hrbolky a prohlubně na tomto obrázku ukazují strukturu vnějších elektronových obalů atomů křemíku v krystalu.

Komentovaná bibliografie

1. , Experimentální úlohy ve fyzice. 9-11 tříd: Učebnice pro studenty všeobecně vzdělávacích institucí. - M.: Verbum, 2001.

Manuál, zaměřený na rozvoj tvořivých schopností školáků, představuje systém experimentálních úloh různé složitosti. Většina úloh je navržena pro použití velmi jednoduchých přístrojů a zařízení, takže manuál lze doporučit pro organizaci samostatné experimentální práce. První část knihy poskytuje teoretické informace o měření fyzikálních veličin a chybách měření nutných při plánování experimentu, výběru metody měření a měřicích přístrojů, analýze a vyhodnocování výsledků experimentu. Druhá část knihy obsahuje popisy 22 experimentálních problémů, k jejichž řešení stačí znalosti fyziky v rámci základního kurzu, tyto znalosti je však nutné uplatnit v neznámé situaci a použít kreativní přístup. Úkoly ve třetí části knihy umožní studentům provádět malé experimentální studie samostatně.

2. Fyzikální workshop pro třídy s hloubkovým studiem fyziky: 10-11. třída/ Ed. , . - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M.: Vzdělávání, 2002.

Kniha nabízí popisy laboratorních prací ve fyzikálních dílnách pro 10.-11. ročník střední školy. Obsah workshopu je zaměřen na studenty specializovaných tříd, ve kterých je fyzika jedním z hlavních předmětů. Na mnoha tématech jsou laboratorní práce prezentovány v několika verzích. Možnosti se liší jak úrovní složitosti, tak použitým vybavením. To umožňuje učiteli vybrat si z několika navržených možností tu, která odpovídá cílům tohoto volitelného předmětu, vybavení učebny fyziky, zájmům a úrovni přípravy studentů. Popisům laboratorních prací předchází teoretická kapitola „Měření fyzikálních veličin a posuzování chyb měření“.

3. , Experimentální úlohy ve fyzice: 10-11 třída všeobecné vzdělání instituce: Kniha. pro učitele. - M.: Vzdělávání, 1998.

Kniha obsahuje experimentální úlohy a metodické pokyny pro středoškolský kurz fyziky. K jejich provedení lze použít školní vybavení, domácí spotřebiče a jednoduchá domácí zařízení. Příručka obsahuje 260 úkolů.

4. Všeruské olympiády ve fyzice: 1992-2001/ Ed. CM. Kozela, . - M.: Verbum-M, 2002.

Kniha obsahuje materiály z celoruských olympiád pro školáky starší 10 let. Jedná se o podmínky a řešení teoretických a experimentálních úloh posledních dvou etap olympiád (okresní a závěrečné). Příručka je určena žákům 9.–11. ročníku.

5. Eric Rogers. Fyzika pro zvědavce. T.1. Hmota, pohyb, síla / Ed. - M.: Mir, 1969.

Autor si dal za cíl podat základy fyziky na elementární úrovni tak, aby se čtenář nedobrovolně cítil jako účastník procesu hledání a formulování základních přírodních zákonů. Významnou roli hraje historické pozadí. Smyslem knihy je přimět čtenáře k zamyšlení, odhalit mu vnitřní mechanismus rozvoje vědy. Kniha je cennou pomůckou pro učitele fyziky ve školách; mohou ji užitečně studovat zvídaví středoškoláci.

6. Fyzika. 4.1: Vesmír/ Per. z angličtiny; upravil . - M.: Nauka, 1973.

Kniha je užitečným doplňkem stávajících učebnic fyziky. Je určena širokému okruhu čtenářů: středoškolákům, studentům technických škol, lidem věnujícím se sebevzdělávání a těší se velkému zájmu učitelů fyziky. „Vesmír“ je rozsáhlým úvodem do fyziky, hlavním obsahem knihy jsou základy kinematiky a atomově-molekulární teorie struktury hmoty s prvky kinetické teorie plynů. Kniha zkoumá základní pojmy a metody měření času, prostoru a hmoty, dává první představy o možných chybách měření, přibližné výpočty, záznam měření a některé moderní měřicí přístroje.

Tematické plánování volitelného předmětu

(2 hodiny týdně, celkem 14 hodin)

Číslo lekce	Téma lekce	počet hodin	datum
	Zavedení. TBC trénink
	Metody měření fyzikálních veličin
	Chyby měření
	Záznam a zpracování výsledků měření
	Laboratorní práce "Měření I, U, R a P pro svítilnu"
	Laboratorní práce „Studium závislosti T na ℓ, mag matematického kyvadla“
	Laboratorní práce "Měření součinitele tření"
	Studium závislosti údajů teploměru na vnějších faktorech
	Měření krevního tlaku
	Měření vlhkosti vzduchu
	Laser. Princip činnosti a konstrukce zářivky
	Konstrukce a princip činnosti elektrického zapalovače
	Zobecnění. Aplikace znalostí v životě
Celkový

Abych vyrobil model auta, musel jsem provést více než 20 různých operací. A téměř polovina z nich souvisí s měřením. Zajímalo by mě, jestli existují profese, ve kterých není potřeba vůbec nic měřit přístroji. Žádné jsem nenašel. Nepodařilo se mi najít školní předmět, jehož studium by nevyžadovalo měření.

"Věda začíná, jakmile začnou měřit," řekl D.I. "Přesná věda je nemyslitelná bez měření." Role měření v životě moderního člověka je skutečně velmi velká.

Populární encyklopedický slovník definuje měření. Měření jsou akce prováděné s cílem najít číselné hodnoty, kvantitativní veličiny v akceptovaných měrných jednotkách. ¹

Hodnota měřené veličiny závisí na zvolené měrné jednotce.

Hodnotu lze měřit pomocí přístrojů. V běžném životě se již neobejdeme bez hodinek, pravítka, krejčovského metru, odměrky, teploměru, elektroměru. Dá se říci, že s přístroji se setkáváme na každém kroku.

Na kroužku „Fyzika a my“ jsem se seznámil s tématem „Měření – základ techniky“. Toto téma mě zaujalo a pustil jsem se do hlubšího studia nejjednodušších měřicích přístrojů, naučil jsem se je používat při měření délky, plochy postav a objemů těles, abych získané dovednosti využil v konkrétních situacích.

Dal jsem si tyto úkoly: shromáždit materiál k tématu, zajímavosti, naučit se měřit množství různými způsoby

II. Historické informace.

Lidé provádějí měření odedávna. Ve starověké Rusi naši předkové používali takové míry jako rozpětí, loket, arshin, verst, sáh. Tyto jednotky souvisely s velikostí lidského těla. Použití takových jednotek je samozřejmě pohodlné - jsou vždy po ruce. Ale na druhou stranu, každý měl „svůj vlastní arshin“.

Rozpětí je vzdálenost mezi nataženým palcem a ukazováčkem (od 19 do 23 cm).

Moje rozpětí je 16 cm Kolik rozpětí je délka mé pracovní plochy? Po změření jsem zjistil, že 8, což znamená délka stolu l = 128 cm Přesné měření krejčovským metrem ukázalo, že délka pracovní plochy je l = 126 cm.

Jak je vidět, toto opatření je nedokonalé. Stále existují výrazy: „sedm sáhů na čele“, „jsi vysoký jako nehet a vousy dlouhý jako loket“, „vidíš sáh skrz zem“, „tři palce od hrnce“, "sedíš, jako bys spolkl arshin", "s palcem a hlavou velkou jako hrnec", "pět mil do nebe a celým lesem." Všechna tato opatření jsou ale nepřesná. V roce 1790 byl v Paříži přijat dekret zavádějící jednotné míry délky a hmotnosti.

III. Metody měření.

1. Měření plochy.

Proč je polštář měkký a podlaha tvrdá? Chcete-li odpovědět na tuto otázku, musíte se naučit měřit oblasti.

Čtverec, jehož strana je 1 cm dlouhá, se nazývá centimetr čtvereční.

Každou ze tří figurek lze rozřezat na sedm takových čtverců. To znamená, že plocha každého z nich je S = 7 cm².

Další obrázek se skládá z 15 čtverců.

Tento obdélník má délku l = 5 cm a šířku b = 3 cm.

Chcete-li vypočítat plochu obdélníku, musíte vynásobit délku šířkou S = l · b = 5 · 3 = 15 cm².

Když víte, jak najít oblast obdélníku, můžete vypočítat oblasti jiných tvarů.

Chcete-li například najít oblast „kladiva“, nemusíte počítat všechny čtverce. Můžete jej rozdělit na dva obdélníky; jeden z nich má plochu S1 = 6 3 = 18 cm² a druhý S2 = 2 8 = 16 cm². Proto je plocha celého „kladiva“ S = S1 + S2 = 18 + 16 = 34 cm²

Pokud nakreslíte úhlopříčku do obdélníku, rozdělí se na dva trojúhelníky. Jsou si rovni. Pokud je jedna z nich vyříznuta, lze ji přesně překrýt na druhou. Proto mají oba trojúhelníky stejnou plochu a plocha každého z nich je polovina plochy obdélníku.

Plocha obdélníku je

S = l · b = 10 · 6 = 60 cm².

Plocha trojúhelníku je

S = 60 : 2 = 30 cm2.

Z toho je snadné formulovat obecné pravidlo pro výpočet plochy pravoúhlého trojúhelníku S = l b: 2.

Chcete-li vypočítat plochu pravoúhlého trojúhelníku, rozdělte součin dvou stran, které tvoří pravý úhel, dvěma.

Pokud rozříznete postavu kříže na 4 části, nakreslíte dvě rovné čáry a poté je uspořádáte, můžete vytvořit čtverec.

Ukazuje se, že plocha čtverce se rovná ploše kříže - koneckonců se skládají ze stejných částí.

S = l · b = 6 · 6 = 36 cm².

Jak určit oblast složitého tvaru, jako je motýl? Musíte na něj položit paletu.

Paleta je průhledná fólie rozdělená na stejné čtverce: ty mohou být mm², dm², cm².

Přidal jsem počet úplných čtverců s polovičním počtem neúplných čtverců. Celkem: 160 + 62: 2 = 191 (cm²). Plocha motýla je přibližně S = 191 cm²

Samozřejmě je vhodné počítat malé plochy v centimetrech čtverečních.

Změřil jsem délku l a šířku b podlahy ve školním muzeu metrem a vypočítal plochu v cm².

l= 582 cm, b = 612 cm, S= lb = 582 612= 356184 (cm²)

Když jsem znal plochu podlahy, spočítal jsem, kolik barvy musím koupit, abych ji namaloval. Sklenice obsahuje 0,8 kg nebo 800 g smaltu. Štítek říká, že na 1 m² plochy potřebujete 100 g barvy. 1 m² = 10 000 cm². To znamená, že 1 plechovka smaltu dokáže vymalovat 80 000 cm². Vydělím 356184 cm² 80 000 cm² a získám 4,45. To znamená, že 4 plechovky na nátěr podlahy v muzeu nestačí. A měli byste, musíte si koupit 5 těchto plechovek.

K měření velkých ploch se používají metry čtvereční. Změřil jsem metrem délku l a šířku b školního hřiště a vypočítal plochu S.

l = 24 m, b = 29 m, S = lb = 24 29 = 696 m².

Plocha velkých pozemků, například polí kolektivních farem, se měří ve dvoumetrových sázích a vyjadřuje se v hektarech, ještě větší plochy, například plocha země v kilometrech čtverečních; Plocha zeměkoule spolu s moři a oceány je tedy přibližně 560 milionů km², plocha pevniny je přibližně 140 milionů km².

Všechna tělesa tlačí na povrch, na kterém se nacházejí. Pokud ležíte na dřevěné podlaze, vaše hlava bude v kontaktu s podlahou na malé ploše. Celá váha hlavy bude tlačit na tuto oblast a na cm² plochy bude velký tlak. Hlava zažije stejný tlak od podlahy a bude citlivá. A pokud ležíte na polštáři, pak bude plocha jeho kontaktu s vaší hlavou větší - polštář je stlačen. Stejná váha hlavy se rozloží na větší plochu a tlak na hlavu od polštáře bude menší. Proto je podlaha tvrdá a polštář měkký.

Inženýři, stavitelé, lesníci a mnozí další specialisté by měli být schopni určit oblasti.

2. Měření objemu.

Jak zjistit, kolik zrnek prosa se vejde do sklenice?

K tomu je třeba vydělit celkový objem obilovin objemem jednoho zrna. Nejprve se naučíme měřit objem těla.

V dětské encyklopedii „Co je to. Kdo to je, říká: "Objem je veličina spojená s prostorovými rozměry těles."

Krychle, jejíž hrana je dlouhá 1 cm, se nazývá centimetr krychlový. Chcete-li měřit objem, musíte určit, kolik kostek se vejde do těla.

Tedy jak postavit tělo z identických kostek. Rozhodl jsem se zjistit objem Rubikovy kostky a spočítal, kolik barevných kostek obsahuje. Vynásobil jsem počet kostek zahrnutých v jeho délce l, šířce b a výšce h.

¹Co to je. kdo to je? Svazek 2. Nakladatelství "Pedagogika - tisk" Moskva 1992, s. 320

V = lbh, V = 3 3 3 = 27 (cm³)

Objem kapalin a pevných látek se často měří v litrech a mililitrech a objem ropy v barelech (159 l).

1 l = 1 dm³ = 1000 cm³, 1 l = 1000 ml

Rozhodl jsem se spočítat objem pískoviště ve školce a zjistit, kolik kbelíků písku je třeba do něj nasypat, aby se zcela zaplnilo. K tomu jsem změřil délku l, šířku b a výšku h pískoviště krejčovským metrem a výsledné hodnoty vynásobil.

V= lbh, V= 240 300 28 = 2 016 000 (cm³)

Chcete-li určit počet kbelíků písku, musíte tento objem vydělit objemem jednoho kbelíku. To se rovná 10 litrům nebo 10 000 cm³.

Počet kbelíků = 2 016 000: 10 000 = 201,6 ≈ 202 kbelíků.

K naplnění poloviny pískoviště budete potřebovat asi 100 kbelíků.

Jak změřit objem tělesa nepravidelného tvaru? Například objem kamene, lžíce, kovové tyče.

Objem tělesa nepravidelného tvaru a objem kapaliny se měří pomocí kádinky.

Vedoucí kroužku nám to vysvětlil. že kádinka je průhledná nádoba s dílky udávajícími objem kapaliny do ní nalité. Nejčastěji se objem měří v mililitrech (ml) pomocí kádinky.

Chcete-li změřit objem pevných látek pomocí kádinky, musíte provést následující experiment. Nejprve nalijte do kádinky určité množství tekutiny a odměřte její objem, například 70 ml. Poté spusťte tělo do kádinky. Objem kapaliny se zvýšil a stal se rovným 90 ml. Chcete-li zjistit objem ponořeného tělesa, musíte odečíst objem kapaliny v kádince od objemu kapaliny s tělesem, tj. V = 90 – 70 = 20 (ml) nebo 20 cm³.

Nyní mohu určit celkový objem cereálií ve sklenici. K tomu do ní naliji vodu tak, aby vyplnila mezery mezi zrny a pomocí kádinky tento objem určím.

K určení objemu jednoho kulového zrna potřebujete znát jeho průměr.

Existují dva způsoby.

První se nazývá sériová metoda. Zrnka prosa položím do jedné řady těsně k sobě a změřím jeho délku. Je roven l = 20 mm. Spočítám počet částic, je jich 10 v řadě, délku řady vydělím počtem částic 20: 10 = 2 (mm). To znamená, že průměr zrna je 2 mm.

Druhý způsob je přesnější. Měření lze provádět posuvným měřítkem.

The Young Technician's Encyclopedic Dictionary má definici tohoto zařízení.

Posuvné měřítko je měřicí přístroj používaný ve strojírenství. Slouží k měření a označování lineárních rozměrů otvorů, hřídelí apod. Funguje to takto: rám se pohybuje na kovovém pravítku (tyči), které má dělení obvykle po 1 mm. Tyč je zakončena čelistmi a rám má čelisti. Díl jsme vtlačili mezi čelisti rámu a tyč - a velikost je na tyči okamžitě vidět¹. Velikost zrnka prosa je tedy 1,9 mm.

Na základě výsledků dat jsem usoudil, že přesnější měření lze získat pomocí posuvného měřítka. V technologii nelze měření provádět přibližně nebo okem.

Skutečné hodnoty všech veličin lze získat pomocí měřicích přístrojů. Ne nadarmo se jim říká zbraně vědy.

ZÁVĚR.

Při studiu ve školní dílně jsem vyrobil prkénko, remorkér a auto. Začal pracovat na plachetnici. V procesu práce se musím seznámit s kresbami a přečíst je. Nejprve změřím všechny mnou vyrobené díly pomocí pravítka, metru nebo posuvného měřítka. Věřím, že nabyté dovednosti a schopnosti mi pomáhají při řešení zábavných úloh v matematice, v hodinách kroužků „Příroda a fantazie“, „Umělecké zpracování dřeva“ a to nejen ve škole, ale i v životě.

Bylo pro mě velmi zajímavé zpracovat toto téma. Jsou nějaké nápady a plány. V budoucnu se chci naučit měřit hmotnost a teplotu různých těles.

MAOU Lyceum č. 64, ředitel fyziky Krasnodar Spitsyna L.I.

Dílo je účastníkem celoruského festivalu pedagogické tvořivosti v roce 2017

Stránka je umístěna na webu za účelem výměny pracovních zkušeností s kolegy

DOMÁCÍ ZAŘÍZENÍ PRO VZDĚLÁVACÍ VÝZKUM

V LABORATORNÍM PRAKTIKU VE FYZICE

Výzkumný projekt

„Fyzika a fyzické problémy existují všude

ve světě, ve kterém žijeme, pracujeme,

milujeme, umíráme.“ - J. Walker.

Zavedení.

Od raného dětství, kdy mě s lehkou rukou učitelky v mateřské škole Zoji Nikolajevny přilnul „Fyzik Kolja“, mě zajímala fyzika jako teoretická i aplikovaná věda.

Už na základní škole jsem si při studiu materiálů dostupných v encyklopediích vytipoval okruh nejzajímavějších otázek; Už tehdy se radioelektronika stala základem mimoškolních kratochvílí. Na střední škole jsem začal věnovat zvláštní pozornost takovým otázkám moderní vědy, jako je jaderná a vlnová fyzika. Ve specializované třídě se do popředí dostalo studium problematiky radiační bezpečnosti člověka v moderním světě.

Moje vášeň pro design přišla s knihou Revicha Yu V. „Enterifying Electronics“; mými referenčními knihami byla třídílná „Elementary Physics Textbook“, kterou vydal G. S. Landsberg, „Physics Course“ od A. A. Detlafa. a další.

Každý člověk, který se považuje za „technika“, se musí naučit převádět své, i ty nejfantastičtější, plány a nápady do samostatně vytvořených pracovních modelů, nástrojů a zařízení, aby je mohl použít k potvrzení nebo vyvrácení těchto plánů. Poté, co dokončí své všeobecné vzdělání, dostane příležitost hledat cesty, po kterých bude moci své nápady uvést v život.

Relevance tématu „Fyzika udělej si sám“ je dána jednak možností technické tvořivosti pro každého člověka, jednak možností používat domácí zařízení pro vzdělávací účely, což zajišťuje rozvoj intelektuála studenta. a tvůrčí schopnosti.

Rozvoj komunikačních technologií a skutečně neomezené vzdělávací možnosti internetu dnes umožňují každému využít je ve prospěch svého rozvoje. co tím chci říct? Jediná věc je, že každý, kdo chce, se nyní může „ponořit“ do nekonečného oceánu dostupných informací o čemkoli, v jakékoli podobě: videa, knihy, články, webové stránky. Dnes existuje mnoho různých stránek, fór, kanálů YOUTUBE, které se s vámi rádi podělí o znalosti v jakékoli oblasti, a to zejména v oblasti aplikované radioelektroniky, mechaniky, atomové jaderné fyziky atd. Bylo by velmi cool, kdyby více lidí mělo touhu naučit se něco nového, touhu porozumět světu a pozitivně ho přetvořit.

Problémy řešené v této práci:

- realizovat jednotu teorie a praxe prostřednictvím vytváření domácích vzdělávacích nástrojů a pracovních modelů;

Aplikovat teoretické znalosti získané na lyceu při výběru designu modelů používaných k vytvoření domácího vzdělávacího zařízení;

Na základě teoretických studií fyzikálních procesů vybrat potřebné zařízení, které vyhovuje provozním podmínkám;

Použijte dostupné díly a přířezy pro nestandardní použití;

Popularizovat aplikovanou fyziku mezi mladými lidmi, včetně spolužáků, jejich zapojením do mimoškolních aktivit;

Přispět k rozšíření praktické části vzdělávacího předmětu;

Propagujte důležitost tvůrčích schopností studentů při porozumění okolnímu světu.

HLAVNÍ ČÁST

Soutěžní projekt představuje vyrobené výukové modely a zařízení:

Miniaturní zařízení pro hodnocení stupně radioaktivity založené na Geiger-Mullerově počítači SBM-20 (nejdostupnější ze stávajících vzorků).

Pracovní model Landsgorffovy difuzní komory

Komplex pro vizuální experimentální stanovení rychlosti světla v kovovém vodiči.

Malý přístroj na měření lidských reakcí.

Prezentuji teoretické základy fyzikálních procesů, obvodová schémata a konstrukční vlastnosti zařízení.

§1. Miniaturní zařízení pro hodnocení stupně radioaktivity založené na Geiger-Mullerově počítači - dozimetr vlastní výroby

Myšlenka na sestavení dozimetru mě pronásledovala velmi dlouho, a jakmile jsem se k tomu dostal, sestavil jsem ho. Na fotce vlevo je průmyslový Geigerův počítač, vpravo na něm založený dozimetr.

Je známo, že hlavním prvkem dozimetru je snímač záření. Nejdostupnější z nich je Geiger-Mullerův počítač, jehož princip je založen na tom, že ionizující částice dokážou látku ionizovat – vyrážet elektrony z vnějších elektronických vrstev. Uvnitř Geigerova počítače je inertní plyn argon. Čítač je v podstatě kondenzátor, který umožňuje proudění proudu pouze tehdy, když se uvnitř tvoří kladné kationty a volné elektrony. Schematický diagram, jak se zařízení zapíná, je znázorněno na Obr. 170. Jeden pár iontů nestačí, ale vzhledem k poměrně vysokému rozdílu potenciálu na čítačových svorkách dochází k lavinové ionizaci a vzniká dostatečně velký proud, aby bylo možné detekovat puls.

Jako přepočítávač byl zvolen obvod založený na mikrokontroléru Atmel, Atmega8A. Indikace hodnot probíhá pomocí LCD displeje z legendární Nokie 3310 a zvuková indikace pomocí piezoelektrického prvku převzatého z budíku. Vysokého napětí pro napájení elektroměru je dosaženo pomocí miniaturního transformátoru a násobiče napětí pomocí diod a kondenzátorů.

Schematické schéma dozimetru:

Zařízení zobrazuje hodnotu dávkového příkonu γ a RTG záření v mikroroentgenech s horní hranicí 65 mR/h.

Po sejmutí krytu filtru se obnaží povrch Geigerova počítače a zařízení může detekovat β-záření. Dovolím si poznamenat - jen zaznamenat, neměřit, jelikož stupeň aktivity β-léků se měří hustotou toku - počtem částic na jednotku plochy. A účinnost SBM-20 na β-záření je velmi nízká, je určen pouze pro fotonové záření.

Obvod se mi líbil, protože vysokonapěťová část je správně implementována - počet pulsů pro nabíjení výkonového kondenzátoru měřiče je úměrný počtu zaznamenaných pulsů. Díky tomu přístroj funguje rok a půl bez vypnutí na 7 AA baterií.

Téměř všechny komponenty pro montáž jsem zakoupil na rádiovém trhu Adyghe, s výjimkou Geigerova pultu - ten jsem zakoupil v internetovém obchodě.

Spolehlivost a účinnost zařízení potvrzeno tedy: nepřetržitý provoz zařízení po dobu jednoho a půl roku a možnost neustálého sledování ukazují, že:

Hodnoty přístroje se pohybují od 6 do 14 mikroroentgenů za hodinu, což nepřekračuje povolený limit 50 mikroroentgenů za hodinu;

Radiační zázemí ve třídách, v mikrooblasti mého bydliště, přímo v bytě plně odpovídá standardům radiační bezpečnosti (NRB - 99/2009), schváleným usnesením hlavního státního sanitáře Ruské federace ze dne 7. července 2009 č. 47.

V běžném životě se ukazuje, že pro člověka není tak snadné dostat se do oblasti se zvýšenou radioaktivitou. Pokud se tak stane, přístroj mě upozorní zvukovým signálem, čímž se podomácku vyrobený přístroj stává garantem radiační bezpečnosti jeho konstruktéra.

§ 2. Pracovní model Langsdorffovy difuzní komory.

2.1. Základy radioaktivity a metody jejího studia.

Radioaktivita je schopnost atomových jader se rozkládat samovolně nebo pod vlivem vnějšího záření. Objev této pozoruhodné vlastnosti určitých chemických látek patří Henrimu Becquerelovi v únoru 1896. Radioaktivita je jev, který dokazuje složitou strukturu atomového jádra, ve kterém se jádra atomů rozpadají na kousky, přičemž téměř všechny radioaktivní látky mají určitý poločas rozpadu - dobu, během níž polovina všech atomů radioaktivní látky ve vzorku se rozpadne. Při radioaktivním rozpadu jsou z jader atomů emitovány ionizující částice. Mohou to být jádra atomů helia - α-částice, volné elektrony nebo pozitrony - β - částice, γ - paprsky - elektromagnetické vlnění. Mezi ionizující částice patří také protony a neutrony, které mají vysokou energii.

Dnes je známo, že naprostá většina chemických prvků má radioaktivní izotopy. Mezi molekulami vody - zdrojem života na Zemi - existují takové izotopy.

2.2. Jak detekovat ionizující záření?

V současné době je možné detekovat, tedy detekovat ionizující záření pomocí Geiger-Mullerových počítačů, scintilačních detektorů, ionizačních komor a dráhových detektorů. Ten dokáže nejen detekovat přítomnost záření, ale také umožňuje pozorovateli vidět, jak částice létaly podle tvaru dráhy. Scintilační detektory jsou dobré pro svou vysokou citlivost a světelný výkon úměrný energii částic - počtu fotonů emitovaných, když látka absorbuje určité množství energie.

Je známo, že každý izotop má jinou energii emitovaných částic, takže pomocí scintilačního detektoru je možné izotop identifikovat bez chemické nebo spektrální analýzy. Pomocí detektorů stop je také možné identifikovat izotop umístěním kamery do rovnoměrného magnetického pole, v takovém případě budou stopy zakřivené.

Ionizující částice radioaktivních těles lze detekovat a jejich charakteristiky studovat pomocí speciálních přístrojů nazývaných „tracking“. Patří mezi ně zařízení, která dokážou ukázat stopu pohybující se ionizující částice. Mohou to být: Wilsonovy komory, Landsgorffovy difuzní komory, jiskrové a bublinkové komory.

2.3. Domácí difuzní komora

Brzy poté, co domácí dozimetr začal stabilně fungovat, jsem si uvědomil, že mi dozimetr nestačí a musím dělat něco jiného. Nakonec jsem postavil difuzní komoru, kterou vynalezl Alexander Langsdorff v roce 1936. A dnes lze pro vědecký výzkum použít kameru, jejíž schéma je znázorněno na obrázku:

Difúze – vylepšená mlžná komora. Zlepšení spočívá v tom, že k získání přesycené páry se nepoužívá adiabatická expanze, ale difúze páry z vyhřívané oblasti komory do studené, to znamená, že pára v komoře překoná určitou teplotu gradient.

2.4. Vlastnosti procesu montáže kamery

Předpokladem pro provoz zařízení je přítomnost teplotního rozdílu 50-700 C, přičemž ohřev jedné strany komory je nepraktický, protože alkohol se rychle odpaří. To znamená, že musíte spodní část komory ochladit na - 30°C. Této teploty lze dosáhnout odpařováním suchého ledu nebo Peltierových prvků. Volba padla ve prospěch posledně jmenovaného, ​​protože upřímně řečeno, byl jsem příliš líný získat led a část ledu poslouží pouze jednou, zatímco Peltierovy prvky poslouží tolikrát, kolikrát bude potřeba. Princip jejich činnosti je založen na Peltierově jevu - přenosu tepla při toku elektrického proudu.

První experiment po montáži ukázal, že jeden prvek nestačí k dosažení požadovaného teplotního rozdílu, musí být použity dva prvky. Jsou napájeny různým napětím, spodní je více, horní méně. Je to z toho důvodu: čím nižší teploty je třeba v komoře dosáhnout, tím více tepla je potřeba odvést.

Jakmile jsem dostal do rukou prvky, musel jsem hodně experimentovat, abych dostal správnou teplotu. Spodní část prvku je chlazena počítačovým chladičem s tepelnými (čpavkovými) trubkami a dvěma chladiči 120 mm. Podle hrubých výpočtů chladič odvádí do vzduchu asi 100 wattů tepla. S napájením jsem se rozhodl nezatěžovat, a tak jsem použil pulzní počítačový s celkovým výkonem 250 wattů, což se po měření ukázalo jako dostačující.

Dále jsem postavil pouzdro z listové překližky pro integritu a snadné skladování zařízení. Ukázalo se, že to není úplně elegantní, ale docela praktické. Samotnou kameru, kde se tvoří stopy pohybujících se nabitých částic nebo fotonových paprsků, jsem vyrobil z nařezané trubky a plexiskla, ale vertikální pohled neposkytoval dobrý kontrast obrazu. Rozbil jsem ho a vyhodil, nyní používám skleněný pohár jako průhledný fotoaparát. Levné a veselé. Vzhled fotoaparátu je na fotografii.

Jak izotop thorium-232 nacházející se v elektrodě pro argonové obloukové svařování (používá se v nich k ionizaci vzduchu v blízkosti elektrody a v důsledku toho snadnější zapálení oblouku), tak dceřiné produkty rozkladu (DPR) mohou být používá se jako „surovina“ pro práci obsažený ve vzduchu, hlavně s vodou a plynem. K odběru DPR používám tablety s aktivním uhlím - dobrý absorbent. Aby pro nás zajímavé ionty byly přitahovány k tabletu, připojuji k němu násobič napětí se záporným pólem.

2.5. Iontová past.

Dalším důležitým konstrukčním prvkem je lapač iontů vzniklých v důsledku ionizace atomů ionizujícími částicemi. Konstrukčně se jedná o násobič síťového napětí s multiplikačním faktorem 3 a na výstupu násobiče jsou záporné náboje. To je způsobeno tím, že v důsledku ionizace jsou elektrony vyraženy z vnějšího atomového obalu, v důsledku čehož se atom stává kationtem. Komora používá past, jejíž obvod je založen na použití násobiče napětí Cockcroft-Walton.

Elektrický obvod násobiče vypadá takto:

Provoz kamery, její výsledky

Difuzní komora byla po četných zkušebních jízdách využita jako experimentální zařízení při provádění laboratorních prací na téma „Studium stop nabitých částic“, konaných v 11. ročníku lycea MAOU č. 64 dne 11. února 2015. Fotografie stop získaných prostřednictvím kamery byly zaznamenány na interaktivní tabuli a použity k určení typu částic.

Stejně jako v průmyslovém zařízení bylo i v podomácku vyrobené komoře možné pozorovat následující: čím širší dráha, tím více částic, tlustší dráhy tedy patří částicím alfa, které mají větší poloměr a hmotnost, a v důsledku toho větší kinetická energie, větší počet ionizovaných atomů na milimetr rozpětí.

§ 3. Komplex pro vizuální experimentální stanovení množství

rychlost světla v kovovém vodiči.

Začnu snad tím, že rychlost světla pro mě byla vždy považována za něco neuvěřitelného, ​​nepochopitelného a do jisté míry nemožného, ​​dokud jsem na internetu nenašel schémata zapojení dvoukanálového osciloskopu, který se povaloval , s porušenou synchronizací, kterou nelze opravit, umožnil studovat tvary elektrických signálů. Ale osud byl ke mně velmi příznivý, podařilo se mi zjistit příčinu poruchy synchronizační jednotky a odstranit ji. Ukázalo se, že mikrosestava, signální spínač, byla vadná. Pomocí schématu z internetu jsem vytvořil kopii této mikrosestavy z dílů zakoupených na mém oblíbeném rádiovém trhu.

Vzal jsem dvacetimetrový stíněný televizní drát a sestavil jednoduchý generátor vysokofrekvenčního signálu pomocí měničů 74HC00. Jeden konec drátu přiváděl signál, současně jej zaznamenával ze stejného bodu s prvním kanálem osciloskopu z druhého, signál byl zachycen druhým kanálem, zaznamenávajícím časový rozdíl mezi okraji přijímaných signálů.

Délku drátu - 20 metrů jsem vydělil touto dobou a vyšlo mi něco podobného na 3 * 108 m/s.

Přikládám schéma zapojení (kde bychom bez něj byli?):

Vzhled vysokofrekvenčního generátoru je znázorněn na fotografii. Pomocí dostupného (zdarma) softwaru "Sprint-Layout 5.0" jsem vytvořil výkres desky.

3. 1. Něco málo o výrobě desek:

Samotná deska byla jako obvykle vyrobena technologií "LUT" - lidovou technologií laser-železo vyvinutou obyvateli internetu. Technologie je následující: vezměte jedno nebo dvouvrstvou fólii ze sklolaminátu, opatrně ji obruste brusným papírem, dokud se neleskne, poté hadrem navlhčeným v benzínu nebo alkoholu. Dále se na laserové tiskárně vytiskne výkres, který je nutné nanést na desku. Design se vytiskne zrcadlově na lesklý papír a poté se pomocí žehličky toner na lesklém papíru přenese na měděnou fólii pokrývající DPS. Později se papír pod proudem teplé vody prsty sroluje z desky a zůstane deska s natištěným vzorem. Nyní tento produkt ponoříme do roztoku chloridu železitého, mícháme asi pět minut, poté z tiskárny vyjmeme desku, na které zůstává měď pouze pod tonerem. Toner odstraníme smirkovým papírem, znovu ošetříme lihem nebo benzínem a poté překryjeme pájecím tavidlem. Pomocí páječky a pocínovaného opletu televizního kabelu se pohybujeme po desce, čímž měď pokryjeme vrstvou cínu, která je nezbytná pro následné pájení součástek a pro ochranu mědi před korozí.

Desku omyjeme od tavidla např. acetonem. Všechny součástky, vodiče zapájíme a natřeme nevodivým lakem. Počkáme den, než lak zaschne. Hotovo, deska je připravena k použití.

Tuto metodu používám již mnoho let a nikdy mě nezklamala.

§ 4. Malý přístroj na měření lidských reakcí.

Práce na vylepšení tohoto zařízení stále pokračují.

Zařízení se používá následovně: po přivedení napájení do mikrokontroléru přejde zařízení do režimu cyklického výčtu hodnot určité proměnné „C“. Po stisknutí tlačítka se program pozastaví a přiřadí hodnotu, která se v daný okamžik nacházela v proměnné, jejíž hodnota se cyklicky měnila. V proměnné „C“ je tedy získáno náhodné číslo. Možná si řeknete: „Proč nepoužít funkci random() nebo něco podobného?

Faktem ale je, že v jazyce, ve kterém píšu - BASCOM AVR, žádná taková funkce není kvůli jeho horší sadě příkazů, protože se jedná o jazyk pro mikrokontroléry s malým množstvím RAM a nízkým výpočetním výkonem. Po stisknutí tlačítka program na displeji rozsvítí čtyři nuly a spustí časovač, který čeká po dobu úměrnou hodnotě proměnné „C“. Po uplynutí stanovené doby se v programu rozsvítí čtyři osmičky a spustí se časovač, který odpočítává čas do stisknutí tlačítka.

Pokud stisknete tlačítko v okamžiku mezi zapalováním nul a osmiček, program se zastaví a zobrazí se pomlčky. Pokud bylo tlačítko stisknuto poté, co se objevily osmičky, program zobrazí čas v milisekundách, který uplynul od zobrazení osmiček a před stisknutím tlačítka, bude to reakční doba osoby. Zbývá pouze vypočítat aritmetický průměr výsledků několika měření.

Toto zařízení používá mikrokontrolér Atmel model ATtiny2313. Na palubě čipu jsou dva kilobajty flash paměti, 128 bajtů RAM, osmibitové a desetibitové časovače, čtyři kanály pulsní šířkové modulace (PWM) a patnáct plně přístupných I/O portů.

K zobrazení informací slouží sedmisegmentový čtyřmístný LED indikátor se společnou anodou. Indikace je realizována dynamicky, to znamená, že všechny segmenty všech bitů jsou zapojeny paralelně, ale společné piny nejsou paralelní. Ukazatel má tedy dvanáct kolíků: čtyři kolíky jsou společné pro číslice, zbývajících osm je rozděleno následovně: sedm segmentů pro čísla a jeden pro bod.

Závěr

Fyzika je základní přírodní věda, jejíž studium umožňuje porozumět světu kolem dítěte prostřednictvím vzdělávacích, invenčních, designových a kreativních činností.

Stanovení cíle: navrhnout fyzikální zařízení pro použití ve vzdělávacím procesu, dal jsem si za úkol popularizovat fyziku jako vědu, a to nejen teoretickou, ale i aplikovanou mezi svými vrstevníky, dokázat, že je možné pochopit, cítit a přijímat svět kolem nás pouze prostřednictvím znalostí a kreativity. Jak říká přísloví „lépe jednou vidět, než stokrát slyšet“, čili abyste ten rozlehlý svět alespoň trochu pochopili, musíte se s ním naučit komunikovat nejen přes papír a tužku, ale také pomocí páječky a drátů, dílů a mikroobvodů .

Testování a provoz podomácku vyrobených zařízení dokazuje jejich životaschopnost a konkurenceschopnost.

Jsem neskonale vděčný, že můj život od tří let nasměroval technický, invenční a designový směr můj dědeček Didenko Nikolaj Andrejevič, který více než dvacet let učil fyziku a matematiku na střední škole v Abadzehu a pracoval jako programátoři ve vědeckém výzkumu více než dvacet let v technickém centru ROSNEFT.

Seznam použité literatury.

Nalivaiko B.A. Adresář polovodičových zařízení. Ultravysokofrekvenční diody. IGP "RASCO" 1992, 223 s.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. Physics 11th grade, M., Education, 2014, 400 s.

Revich Yu. Zábavná elektronika, 2009 BHV-Petersburg, 720 s.

Tom Titus. Vědecká zábava: fyzika bez přístrojů, chemie bez laboratoře. M., 2008, 224 s.

Chechik N. O. Fainshtein S. M. Elektronové multiplikátory, GITTL 1957, 440 stran.

Shilov V.F. Domácí zařízení v radioelektronice, M., Education, 1973, 88 s.

Wikipedie je bezplatná encyklopedie. Režim přístupu