§ 15. Содержание работы кружка

Выбор объектов работы. Принципиальное значение в работе кружка имеет выбор устройств, приборов, установок для изготовления. Объектами работы в первую очередь должны быть устройства, в которых при данных условиях имеется потребность в школе. Не следует изготавливать никому не нужные устройства, затем нигде не используемые. Не следует браться за работу и в том случае, если в ее успешном завершении нет достаточной уверенности. Это случается, когда для намеченного к изготовлению устройства трудно или невозможно достать какие-либо материалы или детали, а также когда процессы по изготовлению прибора и обработке деталей превышают возможности учащихся.

1 Работы по изготовлению приборов можно разделить на копирование прибора, имеющегося в наличии, модернизацию прибора, изготовление прибора по готовым описаниям, чертежам, схемам и конструирование новых приборов.

Наиболее интересна и ответственна работа над изготовлением новых приборов. Изготовление таких приборов может быть поручено только хорошо подготовленным кружковцам.

Много интересных объектов для самодельного изготовления в физическом кружке можно выбрать из описаний приборов, помещенных в выпусках сборника «Физический эксперимент в школе», описаний, помещенных в журнале «Физика в школе».

Работу по изготовлению одного прибора можно разделить между несколькими рабочими группами. Лучше всего это деление произвести так, чтобы каждая группа была занята изготовлением какого-либо самостоятельного узла данного устройства.

Изготовленные приборы должны найти применение либо на уроках физики, либо во внеклассной работе (рис. 13). К ним должны быть приложены описания, заканчивающиеся перечнем

возможностей данного устройства, краткие рекомендации по его использованию.

Любителей физики целесообразно познакомить с перечнем возможных объектов работы, вывешивая на видном месте список рекомендуемых работ. Однако ограничиваться только вывешиванием списка нельзя. Из перечня работ нельзя видеть сложность изделия, важность данной работы для кабинета физики или школы. Выбор учеником объекта работы из предложенного таким образом списка не может создать у потенциального исполнителя необходимого чувства ответственности за взятые на себя обязательства перед товарищами, школой. Поэтому руководитель кружка, помимо общего ознакомления со списком возможных объектов, должен провести и специальную организационную работу. Рассмотрим примеры такой работы.

Пример первый. Перед учениками ставят проблему:

«Для получения и поддержания в заданном пространстве постоянной температуры существуют термостаты. Их действие основывается на том. что с помощью биметаллической пластинки при отклонении температуры от заданного значения включается либо нагреватель (например, как в электрическом утюге), либо холодильный агрегат (как в холодильнике). Демонстрационный термостат можно сделать самим...»

Пример второй. Иногда подготовка к работе над данным прибором может быть сведена к простому сообщению о том, что этот прибор для уроков физики очень нужен.

В частности, демонстрационные секундомеры имеются еще не в каждом кабинете физики, а они необходимы, например, при прямом определении ускорения свободного падения. Изготовить такой секундомер с необходимой степенью точности посильно любителям физики, например, на базе синхронного электродвигателя типа ДС-60 (рис. 14).

Проиллюстрируем общие соображения по выбору объектов для работы кружка На примере прибора для демонстрации электромагнитных взаимодействий.

Самодельный прибор для демонстрации электромагнитных взаимодействий состоит из подставки с проволочными полурамками (или рамками) и динамометра высокой чувствительности. Описываемые приборы используют в VII классе при изучении темы «Электромагнитные явления» и в IX классе при изучении вопросов: «Сила взаимодействия токов», «Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле».

Рис. 14. Самодельный электрический секундомер.

; В простейшем виде прибор для демонстрации электромагнитных взаимодействий может выглядеть так, как доказано на рисунке 15. На торцах деревянного бруска, размер которого 200Х60х30 мм, мелкими гвоздями прибивают по две жестяные пластинки /. В выступающих концах пластинок делают небольшие углубления, в которые вставляют две проволочные полурамки 2, согнутые из медной проволоки толщиной 0,8 мм; концы полурамок, упирающиеся в пластинки, заострены. К жестяным пластинкам припаивают проводники, с помощью которых полурамки подключают к источнику тока.

При демонстрации стойку 3 бруска установленными в нем полурамками закрепляют в лапке штатива так, чтобы полурамки находились в безразличном равновесии. Если к полурамам подать ток, например, от батарее к карманного фонаря, то расположенные рядом при одинаковом направлении в них тока полурамки притягиваются, при противоположном — Отталкиваются. При высоком качестве изготовления прибор может быть настолько чувствительным, что при пропускании тока через одну из полурамок она начинает двигаться, взаимодействуя с магнитным полем Земли. Ц Для большего удобства при проведении демонстраций и расширения возможностей прибора его можно не только усложнить. Пластинки, согнутые в виде уголков, крепят к фанерной дощечке размером 200 Х Ц150 мм, а саму дощечку в вертикальном положении укрепляют на деревянном бруске-подставке (рис. 16). Брусок для лучшей устойчивости вырезают из дерева твердой породы. 1роводники, идущие от жестяных пластинок, надо подключить к зажила м. а еще лучше к гнездам 2, уставленным по углам дощечки. Проволочные полурамки заменяют рамками 4, содержащими по 20— 30 витков медного провода, толщина которого в данном случае не должна превышать 0,5 мм.

о

Рнс. 15. Простой прибор для демонстрации электромагнитных взаимодействий.

Рис. 16. Усовершенствованный вариант прибора, показанного на рисунке 15.

Намотку рамок производят на шаблоне — деревянном бруске прямоугольной формы (размером 150х80 мм), обернутом полоской бумаги. Перед тем как обмотку с шаблона снять, ее аккуратно обматывают тонкой шелковой нитью. Из кусочков медной проволоки толщиной 1 мм изготавливают четыре полуоси 3. Ту сторону полуоси, которая будет упираться в жестяную пластинку 7, затачивают на конус. К полуосям припаивают свободные концы проводников рамок, а полуоси нитью привязывают к рамкам. Для фиксации в определенном положении рамок, вставленных в прибор, из медной миллиметровой проволоки делают вилку 5. вставляемую в необходимых случаях в отверстия 6 бруска-подставки.

При демонстрации взаимодействия токов рамки вставляются в подшипники /; желательно к каждой из рамок подключить автономный источник тока, например аккумулятор, причем каждая из цепей должна иметь ключ и реостат. Благодаря тому что в «проводниках» теперь оказалось по нескольку десятков отдельных проводников, взаимодействие между рамками в этом усложненном приборе наблюдается уже при токах в десятые доли ампера. Чтобы изменить направление тока в каком-либо из проводников, достаточно вынуть и поменять местами штыри, вставленные в левую (или правую) пару гнезд 2.

Для выполнения количественных измерений к прибору можно добавить самодельный высокочувствительный динамометр

(рис. 17).

Динамометр конструируют из деталей автомобильного спидометра. Для этого из спидометра вынимают алюминиевый цилиндр с осью, стрелкой и «волоском» (в сборе) и с помощью вырезанной из двухмиллиметрового железа стойки укрепляют на деревянной подставке. На цилиндр накидывают тонкую шелковую нить. один конец которой, пропущенный через просверленное в цилиндре отверстие, пластилином приклеивают к цилиндру, а второй—заканчивают очень легким проволочным кольцом, к которому прикладывают измеряе- силу. Чтобы при опытах нить с цилиндра не соскальзывала, ее пропускают через небольшое отверстие в стойке; стойка вырезают из миллиметрового железа.

Рис. 17. Измерение силы Ампера.

Диаметр шкалы динамометра берут 150—170 мм. Соответственно этому удлиняют и стрелку спидометра. Следует обратить особое внимание на точную центровку стрелки: снятая с прибора и надетая осевым отверстием на тонкую, горизонтально расположенную проволочку, она должна оставаться в безразличном равновесии при любом ее положении; стрелка должна быть предельно легкой. Шкалу вырезают из жести; к основанию прибора ее можно прикрепить, отогнув под прямым углом сегмент. С лицевой стороны шкалу оклеивают плотной белой бумагой. Градуируют шкалу с помощью миллиграммовых гирек, подвешенных к кольцу; цена деления шкалы ЮН. Для этого динамометр с помощью штатива закрепляют в вертикальном положении кольцом вниз. Производя градуировку, необходимо все время помнить о высокой чувствительности прибора и, чтобы избежать ошибок, следует учитывать и вес нитей или проволочек, с помощью которых гирьки прикрепляют к кольцу динамометра.

Для измерения силы притяжения между проводниками с то- ком динамометр высокой чувствительности при помощи кольца, .которым заканчивается, сбегающая с его барабана нить, соединяют тонкой медной проволочкой с одним из проводников так, как показано на рисунке 17. (Вставлены должны быть обе рамки, а изображенный на рисунке магнит в данном опыте не потребуется.) Динамометр присоединяют к левой рамке; правая рамка фиксируется. Включив в рамки токи так, чтобы они бы§я направлены в одну сторону, оттягивают динамометр и соединенную с ним рамку влево до тех пор, пока сила упругости закручивающегося «волоска» не уравновесит силу магнитного взаимодействия проводников и не оторвет левый проводник от удерживаемого на месте правого. Повторяя опыт, можно убедиться в том, что с увеличением силы тока в любом из проводников сила взаимодействия увеличивается во столько же раз.

!При желании можно измерить силу взаимодействия проводников и при токах, направленных в противоположные стороны. Отличие от предыдущего опыта будет Заключаться в том, что в этом случае надо будет фиксировать левый проводник, а оттягивать влево (или, правильнее сказать, удерживать рядом с левым проводником) присоединенный к динамометру правый проводник.

Для демонстрации силы Ампера установку собирают по рисунку 17, оставляя только одну рамку, помещенную между полюсами подковообразного магнита. За длину проводника, принимают участок рамки, расположенный между полюсами магнита. рамку соединяют тягой с высокочувствительным динамометром. Сначала исследуют зависимость силы действия магнитного роля на проводник с током от силы тока в проводнике, а затем рри постоянной силе тока (накладывая 2—3 одинаковых магнта одноименными полюсами друг на друга) исследуют зависимость силы Ампера от активной длины проводника.

Качество самодельных устройств. Качество самодельных приборов, выполняемых юными конструкторами, имеет очень большое значение. Основными свойствами изделий, определяющими их качество, следует считать надежность и удобство в работе, степень соответствия непосредственному назначению, внешнее оформление, отвечающее эстетическим требованиям. Приборы и другие устройства, изготовленные в кружке, не должны по качеству существенно уступать приборам заводского изготовления. Плохо оформленный прибор вряд ли имеет положительный учебный и воспитательный эффект. Как показывает практика, низкий уровень требований к качеству изделий автоматически снижает уровень мобилизованности членов кружка, занятых изготовлением приборов, расхолаживает их. Необходимо добиваться высоких результатов в работе юных конструкторов, работающих над объектом, максимально использовать свои творческие возможности.

Подготовительный этап в работе кружка—составление для каждой из рабочих групп плана-задания. Работа над заданием включает в себя подбор литературы, справочных данных и других материалов, необходимых для уяснения принципа действия намеченного к изготовлению устройства, выполнение требующихся для работы чертежей и схем, необходимых расчетов, выбор возможной технологии изготовления отдельных деталей.

Подготовительную работу бывает целесообразно завершить рассмотрением планов-заданий на заседании кружка. Старший группы, кратко информирует о намеченном плане работы, члены кружка высказывают свои замечания. Как показывает опыт работы, здесь обязательно обнаруживаются неожиданные решения, выявляются незамеченные членами группы ошибки и просчеты. Согласиться или не согласиться с замечаниями, высказанными предложениями, решают члены группы.

Прежде чем начать работу, члены рабочей группы должны хорошо понять принцип действия прибора, уяснить, на использовании каких законов физики работа данного прибора основана. Затем прибор и его отдельные элементы надо заранее рассчитать, сделать необходимые схемы и чертежи. Для изготовления прибора надо подобрать материал, обладающий определёнными физическими свойствами, согласовать параметры намечаемого к изготовлению прибора с параметрами тех приборов, совместно с которыми он будет работать.,

Может показаться, что выполнять расчеты, чертить схемЫ1 нет нужды, а лучше воспользоваться готовыми. Действительно, рабочий на заводе обычно не делает сам чертежей и не проверяет расчеты. Но для члена кружка, который учится конструированию, необходимо знакомство с такими элементами конструирования, как расчет и выполнение чертежей. {В ходе практической работы над изготовлением запланированного устройства со стороны руководителя кружка. осуществляется постоянный контроль и оказывается необходимая помощь.

ЩВ зависимости от сложности изготовление прибора может длиться от двух-трех недель до нескольких месяцев.

Ц Законченное изделие должно быть обязательно представлено перед общим заседанием кружка. При этом исполнители в ходе демонстрации дают полное и всестороннее объяснение способа действия изготовленного ими устройства. Члены кружка оценивают изготовленный прибор не только в плане его технического совершенства, но и соответствия прибора своему назначению. Ц Обсуждение окажется полезным для всех, если каждый из присутствующих будет иметь возможность высказать любое свое мнение, любое замечание, каким бы спорным оно ни казалось. Может высказать свое мнение и руководитель кружка, но форма его высказывания должна быть менее всего категоричной. Готовое изделие снабжается небольшой табличкой, на которой указывают фамилии его изготовителей и год выпуска. К прибору, предназначенному для уроков физики, составляют инструкцию, содержащую пояснительный текст, схемы, рисунки, а в некоторых случаях и фотографии.

Общественной формой контроля за качеством работ кружка является участие кружка в выставках или, смотрах детского творчества.

Г Элементы профорнентации. Организуя работу физического кружка, следует постоянно иметь в виду, что члены кружка— это будущие рабочие-производственники, механизаторы, инженеры, возможно учителя — в какой-то степени готовятся к работе на производстве. Поэтому представления любителей физики о технике, используемой на производстве, должны основываться не только па знакомстве с приборами и техническими устройствами кабинета физики, как бы хорошо он ни был оснащен. Одной из форм знакомства с техникой, используемой на производстве и самим производством, являются экскурсии.

Первая особенность кружковых экскурсий будет заключаться в том, что обычно они связаны с тем прибором или устройством. над изготовлением которого в данный момент работает кружок. Например, если кружок работает над модернизацией школьного набора, демонстрирующего принцип программного правления, очень желательна экскурсия на узел связи или аппаратную телеграфа, где можно увидеть, как кодируются на перфоленту телеграммы, как с помощью этой ленты производится правление буквопечатающим аппаратом. При изготовлении в кружке прибора для записи графиков движения будет полезным р метеостанции/или местном метеопункте ознакомиться с технологией записи графиков суточного давления и суточной температуры барографом и термографом.

Вторая особенность проводимых в кружке экскурсий—число экскурсантов небольшое. Благодаря этому обстоятельству экскурсии оказываются возможными на такие объекты, на которые класс в 30—40 человек провести невозможно. Провести такую экскурсию сможет в некоторых случаях и В кто-либо из работающих на данном предприятии родителей и учащихся. Для члена кружка экскурсия чаще всего должна дать ответ и на какой-то определенный вопрос: как работает? Как устроен Ц этот прибор, этот механизм? Как рабочий изготавливает эту деталь? Как происходит этот технологический процесс? Например, экскурсия на консервный завод может дать ответ на вопрос о том, как поддерживается на заданном уровне в автоклавах и стерилизаторах температура. Это полезно знать при работе над термостатом, и