ВИРТУАЛЬНАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ «НАЧАЛА ЭЛЕКТРОНИКИ»8 КЛАСС. ВЫПУСК №1
Опыт использования компьютерных технологий непосредственно на уроках физики показывает, что машина не может полностью заменить учителя, но позволяет освободить его от ряда утомительных функций, в частности от отработки элементарных умений и навыков и проверки знаний, а также сделать учебные занятия яркими и насыщенными, предоставляя при этом учащимся максимальную свободу творчества.
Уже несколько лет на уроках физики и на интегрированных спецкурсах я успешно использую возможности Виртуальной физической лаборатории «Начала электроники» не только для организации лабораторных работ, но и при решении задач. Сегодня мне хотелось бы предложить вам первую серию задач для виртуальной лаборатории.
Задача №1 Соберите на монтажном столе электрическую цепь, содержащую один гальванический элемент и две лампы, каждую из которых можно включать отдельно. Параметры деталей цепи подберите самостоятельно. Нарисуйте схему цепи. Подробно распишите параметры деталей. Сохраните цепь на диске под именем – Phys1. На рисунке вы видите собранную на монтажном столе цепь и окно «Параметры детали» (Лампочка).
Задача №2 Изменится ли и как общая мощность двух одинаковых нагревательных элементов, при переключении их с параллельного соединения на последовательное соединение при неизменном напряжении в цепи? Решите задачу двумя способами: 1) произведя теоретические расчёты; 2) активно экспериментируя на монтажном столе. Для решения задачи используйте нагревательные элементы (рабочее напряжение U=240 В; рабочая мощность P=800 Вт), элемент питания (ЭДС=240 В, внутреннее сопротивление r=0,3 Ом).
Визуально! Накал плиток при параллельном соединении больше.
Решение задачи №2:
Ответ: Общая мощность уменьшится в 4 раза
Задача №3 Определите сопротивление электрической лампы, на баллоне которой написано 100 Вт, 220 В. Решите задачу тремя способами: 1) произведя теоретические расчёты; 2) активно экспериментируя на монтажном столе с мультиметрами в режиме амперметра и вольтметра; 3) используя в эксперименте мультиметр в режиме омметра. Для экспериментального решения задачи используйте лампочку (рабочее напряжение U=220 В; рабочая мощность P=100 Вт), элемент питания (ЭДС=220 В, внутреннее сопротивление r=0,3 Ом). Проведите анализ.
Решение задачи №3:
Ответ: R = 484 Ом
Задача №4 Определите стоимость электроэнергии израсходованной нагревательным элементом за 10 ч непрерывной работы (при тарифе 4,83 тенге за 1 кВт · ч), за исходные данные возьмите значение рабочего напряжения и рабочей мощности нагревательного элемента диалогового бокса Параметры детали.
Решение задачи №4:
Ответ: A = 8 кВт · ч; ST = 38,64 тенге
Задача №5 Какой длины надо взять медную проволоку площадью поперечного сечения 0,5 мм 2 , чтобы сопротивление её было равно 34 Ом? Решите задачу двумя способами: 1) произведя теоретические расчёты; 2) активно экспериментируя на монтажном столе с мультиметром (в режиме омметра) и используя метод подбора.
Решение задачи №5:
Ответ: l = 988,37209 м
Задача №6 Можно ли включить в сеть напряжением 220 В последовательно две лампы разной мощности, рассчитанные на напряжение 110 В? Можно ли включить в сеть напряжением 220 В последовательно две лампы одинаковой мощности, рассчитанные на напряжение 110 В? Проведите эксперименты. Подробно прокомментируйте наблюдаемое.
Решение задачи №6: Нет! Лампа большей мощности имеет меньшее сопротивление и на ней напряжение будет меньше 110 В, на лампе меньшей мощности напряжение превысит 110 В и лампа перегорит. Да! Можно, так как напряжение распределяется поровну, и лампы будут гореть в нормальном режиме.
Задача №7 Что показывает амперметр, если к точкам А и В подведено напряжение 127 В? Сопротивление резисторов R1=15 кОм, R2=2 кОм, R3=R4=5 кОм, R5=3 кОм, R6=48 кОм (сопротивлением соединительных проводов пренебречь). Решите задачу двумя способами: 1) произведите теоретические расчёты; 2) проведите эксперимент на монтажном столе.
Решение задачи №7: Изобразим схему иначе и рассчитаем полное сопротивление цепи.
Ответ: I ≈ 2,54 мАСхему, представленную на рисунке 1, можно собрать на монтажном столе. Мультиметр используем в режиме амперметра.
Программа «Виртуальная лаборатория Начала электроники» создана в Учебной лаборатории Компьютерного моделирования механико-математического факультета НИИ механики и математики Казахского государственного университета имени Аль-Фараби. Работа была выполнена по заказу и при поддержке мэрии города Алма-Аты и опубликована в сети интернет как дар мэрии всем школьникам! Руководитель проекта: Кашкаров Владимир Васильевич Казахстан, г. Алма-Ата, 2000 г.
Скачать установочный файл программы «Виртуальная лаборатория Начала электроники»: electronica.msi (скачать) [ 5,7 Мб ] Вы можете проверить установочный файл антивирусом Dr.WEB, используя форму справа ;-)
Сохранённый Вами файл: electronica.msi необходимо запустить и следовать инструкциям по установке.
P.S.: С первой версией программы «Виртуальная лаборатория Начала электроники» я познакомилась ещё в конце 90-х годов прошлого века :-) Посчастливилось лично пообщаться с разработчиками и даже высказать свои пожелания по созданию дополнительных инструментов… В 2000 году, участвуя в конкурсе «Учитель года Алматы – 2000», проводила открытый урок «Решение задач в виртуальной лаборатории Начала электроники». С тех пор минуло уже 14 лет, но программа не потеряла своей актуальности и надеюсь… сослужит добрую и верную службу не только преподавателям физики ;-) Следует уточнить, что программа «Виртуальная лаборатория Начала электроники» включает в себя ряд важных приложений: справочник по электричеству; 8 лабораторных работ; инструкции и основные принципы работы с комплексом… и предоставляет пользователям неограниченные возможности для творчества ;-) В ходе работы с программой составила несколько дополнительных лабораторных работ и сформировала небольшой сборник дидактических заданий, часть из которых опубликована на моих зелёных страничках ;-)
И… ещё минуточку Вашего драгоценного внимания! Виртуальные лаборатории это замечательно, но ни в коем разе не следует исключать из рациона традиционные лабораторные работы. Очень важно, чтобы ребята научились собирать электрические схемы своими руками. И получили навыки практической работы с приборами. Ваша задача научить ребят бережно относиться к лабораторному оборудованию и дать им необходимые для работы практические указания… В обращении с приборами не следует применять большой силы, однако все соединения должны быть надёжными. При составлении цепи полезно начинать соединение от одного какого-либо зажима источника и заканчивать другим его зажимом. При разборке цепи надо в первую очередь отключить соединительные провода от зажимов источника; иначе освобождённые концы проводов могут случайно соединиться и накоротко замкнуть батарею… В виртуальной лаборатории этому научиться нельзя.