С. В. Степанов
Оборудование школьного физического кабинета
Вопросы и задания к главе 7
1. Чем отличаются и в чем сходство обязанностей заведующего кабинетом физики и лаборанта?
2. Какие требования предъявляются к расположению парт в кабинете физики?
3. Какие нормы температуры, влажности и освещенности предусмотрены в школьных помещениях?
4. Какое максимальное напряжение выводится на рабочие места учащихся?
5. Какие меры безопасности необходимо соблюдать при работе с газом в школе?
6. Какие мероприятия по технике безопасности организует заведующий кабинетом физики?
7. Какая документация по технике безопасности ведется заведующим кабинетом физики?
8. Какими характерными признаками обуславливается наиболее рациональный режим деятельности учащихся в кабинете физики?
Практические работы по курсу «Оборудование школьного физического кабинета»
(примерные инструкции)
Приведенные ниже практические работы рекомендуется проводить при изучении соответствующих разделов курса с целью отработки практических умений и ремесленных навыков, необходимых учителю для эксплуатации и совершенствования школьного физического кабинета.
Перед выполнением работы следует повторить необходимый теоретический материал, изложенный в основной части пособия, и проверить качество его усвоения по контрольным вопросам и заданиям, приведенным в конце параграфа или главы.
Описание каждой работы содержит перечень оборудования, необходимого для ее выполнения, и несколько практических заданий. Каждое задание разбито на отдельные этапы. Обращаем внимание на то, что этапы расположены в такой последовательности, при которой выполнение каждого из них возможно лишь при тщательной отработке предыдущих.
По окончании работы студент сдает преподавателю либо письменный отчет, либо образцы тех деталей и устройств, изготовление которых предусматривалось в данной работе.
Работа № 1. Знакомство с документами, с которыми работает заведующий кабинетом физики
Учебные пособия: типовой перечень учебно-наглядных пособий и учебного оборудования для общеобразовательных школ, бланк договора о полной индивидуальной ответственности, бланк инвентаризационной описи (сличительной ведомости), бланк акта на списание материальных ценностей, бланк акта на ликвидацию основных средств, бланк учета основных средств (инвентарная карта), бланк заказа на учебное оборудование и пособия для общеобразовательных школ, бланк доверенности на получение материальных ценностей, копии гарантийных писем на приобретение и ремонт оборудования, копии планов развития кабинета физики, копия книги учета материалов кабинета физики, копия инвентарной книги учета имущества кабинета.
Порядок выполнения работы
Задание 1.
1. Ознакомьтесь с представленными документами. Зафиксируйте в тетрадях формы составления представленных документов.
2. Изучите правила заполнения бланка заказа на учебное оборудование и пособия.
3. Составьте текст гарантийного письма на приобретение оборудования.
4. Перечислите способы приобретения оборудования для кабинета физики.
5. Составьте акты на списание материальных ценностей и ликвидацию основного средства.
6. Заполните бланк доверенности на получение материальных ценностей.
Задание 2.
1. Проанализируйте предложенную копию книги учета имущества кабинета и выявите по типовому перечню учебно-наглядных пособий и учебного оборудования недостающее учебное оборудование.
2. На основании книги учета имущества заполните сличительную ведомость.
Работа № 2. Изучение особенностей конструкции электрораспределительного щита школьного физического кабинета
Оборудование: комплект электроснабжения кабинета физики и руководство по эксплуатации к нему; набор электромонтажных инструментов; авометр; средства индивидуальной защиты от поражающего напряжения (диэлектрические перчатки, резиновые коврики); индикаторная отвертка.
Порядок выполнения работы
Задание 1. Ознакомьтесь с составом комплекта электроснабжения. Обратите внимание на возможные варианты его комплектации.
Задание 2. Изучите принципиальные и монтажные схемы электрораспределительного щита и установите:
а) каким образом злектрораспределительный щит подключается к электросети;
б) как подключить к щиту демонстрационный стол и столы учащихся.
Задание 3.
1. Укажите на монтажной схеме следующие средства защиты:
а) устройства защитного отключения;
б) приспособление для заземления корпуса;
в) разделительные трансформаторы.
2. Укажите причину отключения щита:
а) при превышении допустимого тока нагрузки;
б) при резком увеличении напряжения сети.
Задание 4.
1. Определите значение выходных напряжений щита.
2. Определите максимально допустимый ток нагрузки для каждого выхода.
3. Подключите щит к электросети и, измерив напряжение холостого хода каждого выхода, сверьте результат со значениями, данными в паспорте прибора (при выполнении задания использовать средства индивидуальной защиты от поражающего напряжения).
Работа № 3. Изучение устройства защитного отключения
Оборудование: устройство защитного отключения типа УЗОШ 10.2.010 УХЛ 4 с паспортом, индикаторная отвертка.
Порядок выполнения работы
Задание 1. Ознакомьтесь по паспорту с назначением, принципом действия и конструкцией устройства.
Определите основные эксплуатационные характеристики:
• рабочее напряжение;
• максимальный ток нагрузки;
• ток срабатывания устройства. Установите порядок монтажа устройства в кабинете физики, подключения к электросети и способ контроля за его работой.
Задание 2. Снимите крышку корпуса, изучите монтажную схему и укажите на ней:
• трансформатор тока утечки;
• резистор, устанавливающий ток срабатывания;
• магнитный пускатель;
• кнопки управления S1, S2, S3, объясните их назначение;
• контакты для подключения внешней сети;
• контакты для подключения нагрузки.
Задание 3. С помощью индикаторной отвертки определите нулевой и фазовый провода сети.
Подключите УЗОШ к электросети и проверьте его работоспособность (при подключении УЗОШ к сети пользуйтесь средствами защиты от поражающего напряжения: диэлектрическими перчатками и резиновым ковриком).
Работа № 4. Изучение устройства демонстрационных и лабораторных вольтметров и амперметров
Оборудование: амперметр АГ; вольтметр ВГ; вольтметр ВЛ-2,5; Э86, Э87, с паспортами; авометр; источник питания ВС-24; реостат РПШ-2; набор электромонтажного инструмента.
Порядок выполнения работы
Задание 1.
1. Изучите по паспортам принципиальные схемы амперметра АГ и вольтметра ВГ.
2. Определите назначение входных клемм.
3. Определите диапазоны измерений и показаний переменного тока и напряжения.
4. Определите диапазоны измерений постоянного тока и напряжения.
5. Установите, в каких пределах можно изменять положения стрелки прибора с помощью корректора.
Задание 2.
1. Предложите способ измерения внутреннего сопротивления амперметра и составьте электрическую схему для этого измерения.
2. Соберите схему и выполните измерения в диапазонах 3 А и 10 А. В качестве милливольтметра используйте вольтметр авометра.
3. По паспортным данным определите величину добавочных сопротивлений вольтметра ВГ.
4. Омметром замерьте величины добавочных сопротивлений вольтметра и сопоставьте данные с паспортами.
5. Укажите значение внутреннего сопротивления вольтметра на всех диапазонах.
Задание 3.
1. Укажите способ измерения малых токов с помощью вольтметра ВГ. Определите, каков диапазон измерений и внутреннее сопротивление прибора в этом режиме.
2. Укажите способ измерения малых напряжений с помощью амперметра АГ. Определите, каков диапазон измерений и внутреннее сопротивление прибора в этом режиме.
Задание 4.
1. Определите предел измерений и цену деления шкал лабораторных амперметров и вольтметров.
2. Укажите максимальную величину абсолютной и относительной погрешности, которую можно получить при работе с амперметром АЛ-2,5 и вольтметром ВЛ-2,5 (класс точности приборов 2,5).
3. Определите тип отклоняющих систем в предложенных лабораторных измерительных приборах.
Задание 5.
1. Проведите частичную разборку приборов. Изучите монтажные схемы и определите исполнение шунтов и добавочных сопротивлений.
2. Соберите приборы и проверьте работу корректора установки стрелки.
Задание 6.
1. Предложите способ измерения внутреннего сопротивления амперметра Э 86 и вольтметра Э 87.
2. После обсуждения с преподавателем соберите необходимые схемы и измерьте эти величины.
Работа № 5. Изучение особенностей конструкций школьных источников электропитания учебных экспериментальных установок
Оборудование: источники питания ИПД-1, В-24, ВС-24М, ВУП2М, ВС-4-12, ИЭПП-2, ИПФ, ВУ-4, ЛИП-90 и паспорта к ним; набор «Выпрямитель» типа НВЗУХЛ 4; осциллограф ОМШ-ЗМ, набор реостатов; амперметр АЛ-2,5; авометр; набор электромонтажного инструмента; соединительные провода; генератор низкой частоты школьный ГНЧШ.
Порядок выполнения работы
Задание 1. Знакомство с осциллографом ОМШ-ЗМ.
По паспорту изучите технические характеристики осциллографа. Обратите внимание на требования техники безопасности при работе с ним.
Подготовьте осциллограф к работе. Используя руководство по эксплуатации осциллографа, соберите схему для измерения частот методом фигур Лиссажу и получите фигуры для различных соотношений частот.
Задание 2. Получение осциллограмм режимов работы выпрямителя.
Используя набор «Выпрямитель» и соединительные провода, соберите схемы однополупериодного выпрямления, двухполупериодного выпрямления со средней точкой, двухполупериодного мостового выпрямления, двухполупериодного выпрямления с удвоением напряжения.
Занесите в тетрадь наблюдаемые на экране осциллографа картины.
Задание 3. Изучение источников электропитания.
1. По паспорту приборов изучите принципиальные схемы предложенных источников питания и определите наличие в их конструкциях следующих узлов:
а) понижающего трансформатора;
б) выпрямителя (укажите его разновидность);
в) фильтра;
г) стабилизатора;
д) устройства защиты входной и выходной сетей.
2. Снимите крышку корпуса и найдите в монтажной схеме выявленные функциональные узлы.
3. Определите следующие эксплуатационные характеристики источников:
а) входное напряжение;
б) значения выходящих напряжений;
в) максимальные токи нагрузки для каждого выхода;
г) значения тока предохранителей.
4. Получите осциллограмму выходного напряжения источников:
а) определите схему выпрямления;
б) подключите к выходу источника амперметр и реостат и, установив максимально допустимые силу тока и нагрузки, определите выходное напряжение. Повторите наблюдения.
5. Сделайте вывод о влиянии нагрузки на выходные характеристики источников.
Работа № 6. Подготовка полного комплекта документации на изготовление прибора для демонстрации физического явления
Оборудование: чертежные инструменты, ластик, карандаш, миллиметровая бумага, учебник «Черчение» для средней школы.
Порядок выполнения работы
1. На предложенное преподавателем физическое явление разработайте конструкцию прибора для демонстрации этого явления.
2. Составьте техническое задание на изготовление прибора.
3. Подготовьте эскиз общего вида и спецификацию.
4. Выполните эскизы деталей.
5. Составьте заявку на изготовление прибора.
6. Подготовленный комплект документации сдайте преподавателю на проверку.
Приложение
Возможные варианты заданий по подготовке эскизной документации на изготовление учебных приборов для реализации демонстраций в разделе механика:
1) прибор для записи прямолинейного движения;
2) прибор для записи криволинейного движения;
3) прибор для записи колебательного движения;
4) прибор для изучения свободного падения тел;
5) прибор для демонстрации сохранения момента импульса;
6) прибор для демонстрации давления жидкости;
7) прибор для демонстрации невесомости;
8) прибор для демонстрации силы реакции;
9) прибор для изучения движения тела по окружности;
10) прибор для демонстрации механического резонанса.
Работа № 7. Приобретение навыков работы с электрическими проводами
Оборудование: провода электрические разного сечения, многожильные и одножильные (алюминиевые); паяльник (42 В); набор для пайки; набор электромонтажного инструмента; наждачная бумага; напильник; наконечники для проводов; нож для зачистки проводов; вольтомметр.
Порядок выполнения работы
Задание 1. Изготовление лабораторного провода.
1. Подготовить многожильный провод длиной 100 мм.
2. Зачистить концы провода, используя нож для зачистки, на длину 10 мм.
3. Подготовить паяльник к работе, зачистив и облудив жало.
4. Очищенные концы облудить припоем ПОС-61.
5. Облудить наконечник.
6. Припаять провод к наконечнику.
7. Перегнуть провод в обратную сторону и произвести обвальцовку наконечником провода.
8. Аналогично оконцевать провод с другой стороны.
Задание 2. Соединение алюминиевых проводов.
1. Зачистить концы двух проводов (одножильные алюминиевые) на длину 20 мм.
2. Скрутить зачищенные концы проводов, используя плоскогубцы.
3. Скрутку изолировать.
Задание 3. Соединение многожильных проводов.
1. Зачистить концы многожильного провода и облудить их.
2. Наложить облуженные концы проводов друг от друга (встречно) и спаять.
3. Место соединения заизолировать.
Задание 4. Проверка исправности подготовленных проводов.
К концам проводов подсоединить вольтметр, предварительно установив его в режим омметра. По отклонению стрелки судить об исправности провода.
Работа № 8. Приемы обработки стеклянных трубок и резиновых пробок
Оборудование: газовая горелка (спиртовка); надфиль; набор пробочных сверл; нож для заточки пробочных сверл; набор стеклянных трубок; резиновые пробки (2 шт.).
Порядок выполнения работы
1. Проверьте пригодность стеклянных трубок для обработки с использованием школьной газовой горелки (спиртовки).
2. Используя надфиль, отрежьте два куска стеклянных трубок длиной по 200 мм.
3. Зажгите газовую горелку (спиртовку), установите высоту пламени около 15–20 см, добейтесь максимально возможной температуры пламени.
4. Одну из отрезанных трубок согните пополам под углом 90° (см. рис.), поместив середину трубки в пламя. Проверьте качество изгиба.
5. Разогрейте среднюю часть одного из колен прогнутой трубки и растяните его до появления шейки с внутренним диаметром около 1 мм.
6. Охладив заготовку, сделайте надфилем надрез средней части шейки и отделите прямую часть трубки.
7. Оплавьте концы заготовок.
8. Подгоните диаметры пробок для закупорки горловин банки.
9. Ножом для заточки пробочных сверл подравняйте края сверла для проделывания отверстия диаметром 5 мм.
10. С помощью заточенного сверла проделайте в пробках отверстия по центру.
Работа № 9. Изготовление переходника
Оборудование: розетка 220 В; вилка 42 В; провод двойной (200 мм); подрозетник; набор электромонтажного инструмента; вольтметр.
Порядок выполнения работы
1. Подготовить провод для его соединения с вилкой и розеткой.
2. Подсоединить провод к вилке.
3. Подсоединить провод к розетке.
4. Укрепить розетку на подрозетнике.
5. Проверить исправность переходника вольтомметром, предварительно установив его в режим омметра.
Работа № 10. Изготовление гибкого удлинителя-разветвителя
Оборудование: розетки 42 В (2 шт.); вилка двухполюсная; набор электромонтажного инструмента; вольтметр; наждачная бумага; изоляционная лента; дрель ручная; сверло диаметром 3 мм; деревянное основание 100 × 200 × 10 мм; шурупы диаметром 4 мм (4 шт.).
Порядок выполнения работы
1. Подготовить двойной провод длиной 2 м, произведя зачистку концов.
2. На один из концов закрепить вилку.
3. Провести разметку деревянного основания для крепления розеток и просверлить отверстия.
4. Установить розетки на деревянное основание.
5. Соединить другой конец провода с розеткой.
6. Поставить перемычку с розетки на розетку.
7. Проверить исправность собранного удлинителя вольтомметром Ц 4286, предварительно установив его в режим омметра. По отклонению стрелки судить об исправности удлинителя.
Работа № 11. Ремонт плавкого предохранителя
Оборудование: источник питания В-24; микрометр; набор отрезков монтажных и медных проводов диаметром 0,1–0,3 мм; кусочек шкурки, паяльник, набор № 24 ВС для пайки; набор электромонтажного инструмента; вольтметр; неисправный стеклянный предохранитель.
Порядок выполнения работы
Задание 1.
1. Подключите источник питания к сети. Ручку регулировки выходного напряжения установите в крайнее левое положение.
2. Удалите с помощью шкурки изоляцию с медных образцов.
3. Измерьте диаметр проволоки.
4. Замкните образцом выходные клеммы источника.
5. Плавно увеличивая выходное напряжение источника, следите за возрастанием силы тока в проводнике. При раскаливании образца контроль за показаниями амперметра нужно усилить.
6. Определите значение силы тока, при которой проволока перегорит.
7. Повторите опыт с другими образцами медного провода и постройте график зависимости максимально допустимой силы тока от диаметра образца.
8. Проведите испытания и постройте аналогичный график для жилок монтажного провода.
Задание 2.
1. По результатам задания 1 выберите образец провода для восстановления плавкого предохранителя, рассчитанного на ток до 5 А.
2. Используя отобранный образец, отремонтируйте предохранитель.
3. Подключите восстановленный предохранитель к выходу источника питания, убедитесь, что он срабатывает при токе 5 А.
Работа № 12. Мелкий ремонт электроизмерительных приборов
Оборудование: электроизмерительный прибор (неисправный), авометр, вольтомметр, осциллограф ОМШ-ЗМ, набор электромонтажного инструмента, паяльник, набор № 24 ВС для пайки, источник питания В-24.
Порядок выполнения работы
1. Исследуйте прибор визуально.
2. Если визуальный осмотр не дал результатов поиска неисправности, используйте метод вольтметра.
3. Если метод вольтметра не дал положительных результатов в поиске неисправности, используйте метод омметра.
4. При обнаружении неисправности извлеките неисправный элемент из прибора. Исследуйте его с помощью осциллографа или авометра.
5. Устраните неисправность.
Работа № 13. Мелкий ремонт источника питания
Оборудование: источник питания (неисправный), авометр, вольтомметр, осциллограф ОМШ-ЗМ, набор электромонтажного инструмента, паяльник, набор № 24 ВС для пайки, источник питания В-24.
Порядок выполнения работы
1. Исследуйте прибор визуально.
2. Если визуальный осмотр не дал результатов поиска неисправности, используйте метод вольтметра.
3. Если метод вольтметра не дал положительных результатов в поиске неисправности, используйте метод омметра.
4. При обнаружении неисправности извлеките неисправный элемент из источника питания, исследуйте его с помощью осциллографа или авометра.
5. Устраните неисправность.