Author: Горячкин Е.Н.
Tags: физика научный метод методическое пособие учпедгиз преподавание физики
Year: 1948
Text
к»;ю1Ц||1Г111.!1ВШ1|!|Ш11Ш1:в11111||11Ы11> iiiiiiiiiMiiiiiimiiuii < .
э
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ
В СЕМИЛЕТИЕ» ШКОЛЕ
2
том II
МЕТОДИКА и ТЕХНИКА
ФИЗИЧЕСКОГО
f
ЭКСПЕРИМЕНТА
2
I
i
iiniiiiimiiiHimnini HiiiimHiiiwiiiMiitiiiaiiHimiiiniiuiiiHiiWiT
ЕЛЕ
Г1
АКАДЕМИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ НАУК РСФСР
ИНСТИТУТ МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ
Е. Н. ГОРЯЧКИН
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ
ФИЗИКИ
В СЕМПЛЕТНЕИ ШКОЛЕ
ТОМ II
МЕТОДИКА И ТЕХНИКА
ФИЗИЧЕСКОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА
Пособие для учителей
и руководство к практикуму
для учительских институтов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РСФСР
МОСКВА *1948
Scan AAW
Тридцатилетию советской школы
серию руководств по методике физики
посвящает автор.
Москва, 1947.
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА.
Настоящее пособие в его целом является серией руководств
по методике физики для семилетней общеобразовательной школы,
составленных автором к тридцатилетию советской школы на ос-
нове его двадцатипятилетнего опыта работы с преподавателями
физики и студентами педвузов. Назначением серии является
ознакомление преподавателей и будущих педагогов (студентов пе-
дагогических и учительских институтов) со всеми многообразны-
ми видами знаний и навыков, которые необходимы для успешно-
го преподавания физики в советской школе.
В состав этой серии входят:
Том 1. Основные вопросы методики физики. Методы препода-
вания физики. Методические указания по темам программы
по физике в семилетней школе.
Том II. Оборудование физического кабинета. Методика и тех-
ника физического эксперимента (демонстрации и лабора-
торные работы).
Том III. (Совместно с С. Н. Жарковым.) Лабораторная тех-
ника. .Ремесленные навыки преподавателя. Упрощенные
приборы и приёмы их изготовления.
Том IV. Методика педагогического рисования на уроках фи-
зики. Техника выполнения рисунков. Обзор рисунков по
темам программы семи летней школы.
Том II содержит в себе три основные части. Часть первая по-
священа вопросу оборудования школьного физического кабинета.
В главе первой этой части рассмотрены также некоторые специ-
альные вопросы методики и техники эксперимента, написанные
в дополнение к изложенному в т. I, §§ 7, 14 и 15, и необходимые
для правильного пользования настоящим пособием. Часть вто-
рая рассматривает вопросы методики и техники демонстрацион-
ного эксперимента в средней школе; часть третья посвящена ла-
бораторным работам.
Поскольку т. II предназначен не только для преподавателей
семилетней школы, но и для преподавателей методики физики
4
учительских институтов, то приводим некоторые указания о про-
ведении практикума по методике и технике физического экспе-
римента.
1) Степень оборудования различных учительских институтов
неодинакова, поэтому в настоящем руководстве приводится опи-
сание большего количества экспериментов, чем их может проде-
лать студент во время прохождения практикума. Действительно,
только при этом условии руководитель, применительно
к имеющемуся на месте оборудованию, сможет сделать
подбор опытов, который оказывается нужным и возможным
для обязател ьного выполнения студентами.
2) Обучение методике и технике эксперимента нельзя сводить
к постановке только тех демонстрационных и лабораторных опы-
тов, которые непосредственно нужны при преподавании в семи-
летней школе. Знания преподавателя и его навыки по
эксперименту должны быть более глубокими и разно-
образными. Подобно тому как нельзя преподавать фи-
зику, зная её только в объёме средней школы, точно так же совер-
шенно невозможно выучиться проводить эксперимент, проделав
только те из опытов, которые преподавателю придётся показы-
вать на уроках. Особенно полными должны быть знания и навы-
ки по основным физическим приборам: проекционные ап-
параты, воздушный насос, барометры, электрические и другие
измерительные приборы, аккумуляторы и т. п. Поэтому на дос-
таточно полное описание этих приборов обращено особое внима-
ние.
3) Отсутствие в библиотеках литературы по ме-
тодике и технике эксперимента, вызванное условиями Отечест-
венной войны, заставило автора отказаться в значитель-
ной мере от ссылок на литературные источники и описывать
большинство приборов достаточно подробно, чтобы студенты и
преподаватели могли пользоваться приборами без Дополнитель-
ного чтения каких-либо других пособий.
4) Особое внимание обращено автором на формулировку и вы-
деление в тексте правил обращения с различными
измерительными и другими приборами для создания у препода-
вателя твёрдых и правильных знаний и навыков в этой области.
5) В настоящее пособие включены некоторые сведения из
электротехники по вопросам: гальванические и акку-
муляторные выпрямители, электрические лампочки и др., так
как описание их в достаточно сжатом виде трудно найти в литера-
туре.
Двадцатипятилетний опыт автора по работе со студентами пед-
вузов и с учителями по повышению их квалификации показы-
вает, что молодые преподаватели физики, только что вышедшие
из стен педагогического учебного заведения, оказываются дале-
ко недостаточно подготовленными к своей практической деятель-
5
ности в школе; в частности, они не владеют нужными знаниями
в области методики и техники эксперимента,а также эле-
ментарными ремесленными навыками, совершен-
но необходимыми каждому преподавателю физики. Условия же
послевоенного времени ставят молодых преподавателей в ещё
более трудное, чем обычно, положение, заставляя в не-
которых случаях быть организаторами физического
кабинета заново и буквально на «чистом месте», и притом в
данный момент при весьма ограниченных средст-
вах и возможностях. Это же в первую очередь ставит перед ру-
ководителем преподавания физики в учительском институте ответ-
ственную задачу по выполнению программ и притом по их ду-
ху, а не букве.
Выявляя причины плохой подготовки студентов в практичес-
ком отношении, можно, конечно, ссылаться на недостаточное ко-
личество часов, отведённых учебными планами для этой цели.
Но эта причина не является основной, так как при должном ис-
пользовании даже этих часов качество подготовки студентов мо-
жет быть значительно выше, чем оказывается на деле.
Первое, что особенно болезненно отражается на подготовке, —
это отсутствие единой системы и единого пла-
на по всем видам работы по методике физики, приводящее к из-
лишнему теоретизированию курса и к обособленности
его как от занятий в практикуме по эксперименту, так и от про-
ведения педпрактики. К сожалению, недостаток места в настоящем
издании не позволяет на страницах, специально отведённых для
преподавателя методики, хотя бы коротко коснуться вопроса
о постановке преподавания методики физики в учительских ин-
ститутах, и автор надеется сделать это в отдельном издании.
Вторым существенным обстоятельством оказывается отсут-
ствие специально оборудованной лаборатории по мето-
дике и технике эксперимента, где могли бы нормально протекать
все виды занятий по методике физики. Между тем, совершенно
точно так же, как занятия в средней школе по физике невоз-
можны без наличия физического кабинета, так и проведе-
ние курса методики физики и педпрактики,
а тем более практикума по методике и технике экспери-
мента совершенно немыслимы без соответствующей
лаборатории. Оборудование же подобной лаборатории —
труд длительный и не малый, в чём легко убедится руководитель,
когда станет осуществлять постановку работ хотя бы примени-
тельно к настоящему руководству.
• Третьей причиной, самым отрицательным образом сказываю-
щейся на качестве практической подготовки студентов, в неко-
торых случаях является неправильная постановка са-
мого практикума по методике и технике эксперимента.
Нужно раз и навсегда выяснить себе, что цели занятий в этом
6
практикуме специфичны и поэтому совершенно отличны от работ
в практикуме по общей физике. Если целые занятий в последнем
является воспроизведение тех или иных физических явлений с
.целью их наблюдения студентом или овладения им методами из-
мерения физических величин, то в практикуме по методике и тех-
нике эксперимента задача является совершенно иной. Вовсе не
для того организуется методический практикум, чтобы студент
лично для .себя повторил наблюдения физических явлений (он
уже не раз их видел, а то и воспроизводил при своём обучении в
средней школе, на лекциях экспериментальной физики, в пра-
ктикуме по физике). Целью занятий является обучение
такому воспроизведению физических явлений, которое соответ-
ствовало бы методическим требованиям средней школы и обеспе-
чивало бы построение всего педагогического процесса урока по
физике на эксперименте как основной базе.
Таким образом, если студент в практикуме по физике прово-
дит опыты исключительно лично для себя, то при занятиях ме-
тодикой он изучает способы и методы, как то или иное физичес-
кое явление должно быть воспроизведено им для
других, именно для учащихся средней школы,
и притом в полном подчинении общим и частным целевым установ-
кам преподавания физики в средней школе.
В настоящем руководстве автор делает попытку вывести пос-
тановку работ в практикуме на тот путь, который он считает наи-
более правильным на основе своего долголетнего опыта. Руковод-
ству придан с заранее обдуманной целью характер учебника, в
частности делающей его ничем иным, как специальной частью
курса методики физики, трактующей об экспериментальном ос-
нащении уроков по физике в средней школе. С этой целые, кроме
описаний работ, значительное внимание уделено обзорам
эксперимента по всем темам существующей программы
школы для того, чтобы студенты получили сравнительно полное
представление о всей той экспериментальной части, которая долж-
на быть ими развёрнута в школе. Автор поставил себе ещё целью,
чтобы в процессе работы по настоящему руководству у студен-
та развивалось критическое отношение к вопросам ме-
тодики эксперимента на основе сопоставления различных вариан-
тов эксперимента. Достаточно серьёзное внимание уделено так-
же автором вопросу об организации лабораторных
занятий учащихся; описанию их отведена часть III настоя-
щего пособия.
Особенностью второго тома, который во многих случаях бу-
дет служить справочником для студентов и для преподавателей
физики, является обилие ссылок как в пределах одного тома, так
и всех других томов этого же труда. Чтобы читатель мог без зат-
руднений пользоваться принятой системой справок, необходимо
учесть всю структуру книги.
7
Каждый том, кроме «частей», разбит на «главы», которые
подразделяются на «параграфы». Каждый параграф делится на
«разделы», нумерация и заголовки которых набраны жирным
шрифтом.
Раздел состоит обычно из нескольких пунктов; их подзаголов-
ки набраны разрядкой и нумерация снабжена скобками,
стоящими после числа.
Каждый том имеет свою сквозную нумерацию параграфов,
поэтому в ссылках указываются: номер тома (римской цифрой),
номер параграфа (жирным шрифтом) и номер раздела, например,
т. 15 § 5, 2, пункты в ссылках обычно не упоминаются.
Если ссылка даётся в пределах одного и того же (второго) то-
ма, то номер тома не указывается. При ссылках в пределах од-
ного параграфа пропускается и номер параграфа: «раздел 3» или
«в разделе 5». При ссылках на дальнейший третий том указывает-
ся иногда лишь номер тома.
При ссылках на литературу применяются сокращённые услов-
ные обозначения, именно:
Ф. Э. — Галанин, Горячкин, Жарков, Пав-
ша, Сахаров, Физический эксперимент в школе, т. I—VI.
X. Э. — Верховский, Техника и методика химиче-
ского эксперимента в школе, т. I—II.
Ст. уч. — Фалеев и Пёрышкин, Физика. Учеб-
ник для 6—7 классов, ч. 1 и 2, изд. 9-е, 1940.
Лаб. зан. — Знаменский, Лабораторные занятия по
физике в средней школе, ч. I—III, изд. 3-е, 1934.
Горячкин, «Проводка» — Как самому рассчитать и сде-
лать электрическую проводку, изд. 3-е, 1935.
Сахаров, физика. Учебник для школ взрослых, изд. 8-е,
1940.
Ц и н г е р, Начальная физика, изд. 12-е, 1928.
Буквенные обозначения, принятые в книге:
1 — длина d — диаметр D — плотность; уд. гее I — сила тока U — напряжение, ЭДС 7? — сопротивление А — ампер V -- вольт W — ватт kW — киловатт Q — ом г — единица массы, ре- зультата взвешивания на рычажных весах Г — единица силы и ве- са, результата взвеши- вания на пружинных весах '
Редактирование настоящей работы произведено С. Н. Жар-
ковым, сделавшим автору ряд ценных указаний по выправлению
отдельных недочётов и неясностей, и, наконец, принявшим уча-
8
стие в .составлении разделов об ошибках при физических изме-
рениях учащихся и библиографии.
При составлении настоящего тома автором было обращено
оссбое внимание на иллюстрационный материал с тем, чтобы он
соответствовал аппаратуре, выпускаемой или выпускавшейся ра-
нее нашей отечественной промышленностью. Поэтому рисунки
в настоящем томе являются в подавляющем большинстве слу-
чаев оригинальными. Выполнялись они с натуры художниками
М. В. Шамариным, С. В. Филипповичем и А. И. Сайчуком.
Значительную помощь при фотографировании приборов и уста-
новок оказал А. Е. Ключарев.
Просьба к преподавателям физики средней школы и препода-
вателям методики физики о всех замеченных недостатках сооб-
щать по адресу: Москва, Лсбковский пер., д. 5, Институт мето-
дов обучения Академии педагогических наук, Е. Н. Горячкину.
Москва. 1947 г. Е. Н. Горячкин
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ.
ФИЗИЧЕСКИЙ КАБИНЕТ СЕМИЛЕТНЕЙ
ШКОЛЫ.
Глава первая.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ И ТЕХНИКИ
ФИЗИЧЕСКОГО ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
В СЕМИЛЕТНЕЙ ШКОЛЕ.
§ 1. Классификация школьного физического эксперимента.
Условимся понимать под термином «школьный физический экс-
перимент» всю ту сумму работ экспериментального характера
по физике, которые приходится проделывать преподавателю и
учащимся как при прохождении обязательного курса, так и при
занятиях внеклассного типа. Школьный физический эксперимент
может быть разделён на три основных и различных между собой
вида:
1. Демонстрационные эксперименты,
или демонстрационные опыты.
2. Лабораторные опыты, или занятия.
3. Внеклассные занятия по подготовке учащи-
мися демонстрационного эксперимента для проведения его учи-
телем в классе, по подготовке и проведению опытов в кружках,
по изготовлению приборов и техническому моделированию.
Все эти виды занятий служат единой цели изучения зако-
нов физики и их приложений в быту и в’технике,
а также проявлений этих законов в природе. В результате такого
изучения, помимо общеобразовательного значения,
в известной мере достигается развитие мышления
учащихся, и, кроме того, они получают ряд важнейших навыков
политехнического характера (т. 1, § 5 и § 109 4).
Указанные виды школьного эксперимента весьма резко раз-
личаются между собой по своему характеру и преследуют помимо
общей ещё свои специальные цели.
Демонстрационный эксперимент имеет сво-
ей непосредственной целью воспроизведение того или иного
физического явления, а также ознакомление учащихся со спосо-
10
§ I
бами его получения. Роль и значение демонстрационного экспе-
римента были выяснены в т. I (§ 7, 1—2; § 12, 4—8 и § 15) и пока-
заны для конкретных случаев в методических указаниях к про-
грамме. Характерно, что при демонстрациях, проводи-
мых на уроках преподавателем, учащиеся являются только наб-
людателями, и, следовательно, они остаются пассивными, в том
смысле, что они не принимают участия ни в подготовке опыта,
ни тем более в его проведении. Восприятие учащимися явления
при демонстрациях происходит главным образом при посред-
стве только одного из чувств, именно — зрения и много
реже слуха (акустика); все же остальные чувства (мышечное ощу-
щение, осязание, ощущение теплоты) не участвуют в этом восприя-
тии, хотя в некоторых случаях именно эти-то ощущения и имеют
решающее значение при формировании понятий. Естественно, что
учащиеся при наблюдении демонстраций никаких навыков не
получают. Таким образом, демонстрационный эксперимент, яв-
ляясь одним из действенных средств обучения физике, не может
один решить всех задач, стоящих перед её преподаванием.
При лабораторных занятиях учащиеся явля-
ются непосредственными, или активными, участниками во всём
процессе эксперимента от начала до конца, т. е. своими собствен-
ными руками в известной мере подготавливают опыт или измере-
ние и самостоятельно воспроизводят их. Восприятия при лабора-
торных работах являются основанными на большем и более раз-
ностороннем числе «чувственных» впечатлений и оказываются более
глубокими и полными по сравнению с восприятиями при наб-
людении демонстрационного эксперимента. Поэтому, как это бе-
зусловно доказано школьной практикой, при формировании не-
которых, в особенности сложных, понятий лабораторные работы
играют решающую роль (т. 1, § 8, 2 и § 26, 1 и 2). Кроме того, в
результате лабораторных работ учащиеся получают развитие
не только своего «ума», но и своих «рук», приобретая навыки
по применению приборов для воспроизведения физических явле-
ний и для измерения физических величин. Однако по ряду при-
чин, в том числе в целях экономии времени, при лабораторных
занятиях учащиеся используют заранее подготовленную препо-
давателем аппаратуру и проводят работы по определённому за-
данному плану. Таким образом, при лабораторных занятиях обыч-
ного типа возможности для проявления, а тем более развития ини-
циативы и конструктивных способностей учащихся крайне о г-
раничены. В отличие от лабораторных занятий классного
типа работы по эксперименту в кружках, будь то конструиро-
вание и изготовление приборов, подготовка опытов для демонст-
раций в классе или техническое моделирование, не только воору-
жают учащихся соответствующими знаниями и техническими
навыками, но, главное, удовлетворяют особой цели, именно—широ-
кому выявлению и развитию инициативы и конструктивных спо-
$ 2
11
собностей. Все эти три вида занятий требуют различной методи-
ки и техники для своего проведения.
В настоящем томе рассматриваются вопросы, главным обра-
зом относящиеся к демонстрационным экспериментам и лабора-
торным занятиям. Вспросы о методике и тематике кружковой
работы в основном изложены в т. 1 (§ 48—50), а также рассмотре-
ны в т. [II, §§ 2—3.
§ 2. Взаимоотношения методики и техники физического
эксперимента.
Для проведения опыта преподаватель подбирает необходимые
приборы, иногда составляя из них более или менее сложные
установки, и затем проделывает с ними ряд определённых манипу-
ляций для воспроизведения тех или иных физических явлений.
В некоторых случаях преподавателю приходится изготовить свои-
ми силами нужный прибор по какому-либо образцу или по опи-
санию, а то и придумывать самостоятельно конструкцию прибо-
ра. Всё это требует от преподавателя некоторой суммы знаний:
устройства приборов, правил обращения с ними и т. п., а также
определённых навыков, и составляет техническую сторону экс-
перимента.
Таким образом, к технике физического эксперимента должны
быть отнесены вопросы о соответствующем подборе или изготов-
лении аппаратуры и о применении таких способов и приёмов ис-
пользования её, чтобы: 1) оказался исключённым какой-либо
риск нанесения вреда приборам и 2) физическое яв-
ление было воспроизведено наилучшим образом как
с качественной, так и количественной стороны.
Однако при постановке и проведении экспериментов в школе
нельзя ограничиваться только одной задачей о воспроизведении
явления как такового. Надо уяснить себе раз и навсегда, что нес-
мотря на исключительно важное значение эксперимента
в курсе физики семилетней школы, он никогда не может явиться
самоцелью, а должен служить лишь средством для обеспечения
педагогического процесса, т. е. для решения задач, стоящих
перед преподаванием физики. Поэтому во время предваритель-
ной подготовки к уроку преподаватель определяет, что именно
должно быть показано и для какой цели предназначена дан-
ная демонстрация или лабораторная работа. Такая целевая ус-
тановка позволит выяснить, каким образом, а следовательно, и
с какими средствами явление необходимо продемонстрировать;
иными словами, позволит уточнить не только содержание, но
определить форму эксперимента, а также технику проведения
его.
Воспроизведение того или иного физического явления может
отличаться значительной степенью глубины и полноты, а также
12
§ 2
выделением всех сторон действительного физического процесса,
или же явление показывается в схематизированном и упрощен-
ном виде. Так, например, демонстрация на закон Ома может быть
сведена к рассмотрению явления для участка, а не для всей цепи;
демонстрация принципа действия аккумулятора — к образова-
нию перекиси свинца на анодной пластинке без рассмотрения
изменений в свинце на катоде; демонстрация отражения и прелом-
ления параллельных лучей —к пересечению их в главном фо-
кусе; демонстрация весового давления на дно—для сосуда с верти-
кальными стенками и т. п.
Степень схематизации и упрощения физического явления при
его воспроизведении всецело определяется требованиями педаго-
гического процесса, для которого этот эксперимент является ба-
зой для построения известных заключений. Эти же требования
формулируются исключительно методикой преподавания физики—•
отсюда полное подчинение картины воспроизводимого явления
методическим целям.
Наконец, в процессе обучения физике ни в коем случае нель-
зя ограничиваться одним воспроизведением явления без изучения
тех средств и способов, какими оно получено. Это второе тре-
бование методики имеет определяющее значение для техники
постановки и проведения опытов.
Эти два основных требования методики иногда позволяют лег-
ко подобрать необходимый комплект аппаратуры и определить
технику воспроизведения явления; в отдельных же случаях они,
вступая между собой в некоторое противоречие, приводят к необ-
ходимости разрешить далеко не простые задачи технического и
методического характера. Действительно, в ряде случаев упро-
щение аппаратуры, предпринимаемое в целях достижения дос-
тупности для понимания принципа её действия и устройства, не-
благоприятно отражается на качестве воспроизводимого явления.
Поэтому задачей методики и техники школьного физического экс-
перимента является создание или подбор такой аппаратуры и
применения таких технических приёмов, чтобы с возможно бо-
лее простыми средствами достигнуть такого воспроизведения
явления, на основе наблюдения которого могли быть построены
соответствующие выводы. Таким образом, методикой опреде-
ляется техническая сторона эксперимента, понимая под этим и
устройство применяемых приборов.
Будущему преподавателю далеко недостаточно овладеть толь-
ко одной техникой школьных опытов (что сделать сравнительно
просто), т. е. приобрести уменье в обращении с физическими
приборами с целью демонстрации опытов, но необходимо нау-
читься точно формулировать методические цели, которые пре-
следуются при данном эксперименте с тем, чтобы всецело подчи-
нить им техническую сторону, иногда вплоть до устройства при-
боров.
£ 3
13
Нужно также иметь в виду, что только при критическом
отношении ко всей, даже общепринятой, аппаратуре и к приёмам
использования её молодой преподаватель сможет стать не только
образцовым педагогом, но и подняться выше того уров-
ня, до которого достигла методика сегодняшнего дня. Препода-
ватель же рутинёр при проведении курса физики слепо идёт про-
торённой другими дорогой, предрешённой официальным учебни-
ком, и не рискует производить «переоценку ценностей», несмотря
на своё безусловное право на сколь угодно оригинальное ре-
шение методических задач для достижения максимальной эф-
фективности преподавания. Следует обратить внимание, что в
учебниках и методических пособиях иногда используются неко-
торые эксперименты, являющиеся общепринятыми, которые, од-
нако, в методическом отношении не выдерживают критики. Осо-
бенно ярким примером из числа таких экспериментов является
обычная демонстрация электромагнитной индукции с индук-
ционной катушкой (рис. 392). Вопрос о проведении демонстра-
ционного эксперимента для указанного явления подробно рас-
смотрен в § 50, 5, где показано, какое определяющее значение имеет
методика для техники эксперимента', поэтому этот конкретный
пример следует подвергнуть тщательному изучению. В рассматри-
ваемом случае методические требования приводят не только к из-
менению общепринятой техники воспроизведения опыта, но
заставляют сделать переключения проводов внутри демонстрацион-
ного гальванометра (рис. 323), а главное изготовить своими сила-
ми индукционную катушку совершенно иного типа (рис. 40).
Молодой советский педагог должен, тщательно изучив опыт
других учителей и методистов и всемерно использовав его, ис-
кать наилучших методических путей в решении задач препода-
вания физики, проверяя эти пути при своей работе в клас-
се и внося в них соответствующие коррективы. Таким образом он
сможет постепенно создать своё собственное методическое «кре-
до» и во многом способствовать дальнейшему развитию методики
физики как науки.
§ 3. Демонстрационный эксперимент.
В томе I (§ 7, 2; § 12, 6; § 15 и в методических указаниях к
программе) были подробно выяснены роль и значение демонст-
рационного эксперимента при преподавании. Поэтому здесь мы
рассмотрим только важнейшие требования, которые предъяв-
ляются к школьным демонстрационным опыта^м и оказывают влия-
ние на технику их проведения.
1) Обеспечение видимости. Очевидно, что фи-
зическое явление, показываемое преподавателем, должно быть
совершенно ясно видимым для всех без исключения учащихся, в
том числе и для сидящих в наиболее отдалённых местах класса.
14
§3
Таким образом, первым основным требованием к физическо-
му демонстрационному эксперименту служит обеспече-
ние видимости явления и притом со всеми подлежащи-
ми изучению деталями процесса. Демонстрационный эксперимент,
как бы он ни был совершенен в других отношениях, не выдержи-
вает никакой критики, если учащиеся не столько видят демон-
стрируемое явление, сколько догадываются о нём, на основании
объяснений преподавателя. Молодой начинающий педагог вряд
ли недооценивает значение видимости; однако ему свойственно
заблуждение, благодаря которому ему кажется, что это явление
хорошо видят все учащиеся, если он сам его отчётливо видит.
Недаром опытный педагог, заранее обеспечив должную види-
мость, всё же проверяет её, обращаясь к отдельным учащимся с
предложением описать увиденное ими явление; это делается не толь-
ко с тем, чтобы узнать, как оно воспринято, но для выяснения
видимости явления. В некоторых случаях недостаточно ограничи-
ваться обеспечением видимости демонстрируемого явления; на-
до того же достигнуть в отношении всей установки опыта в целом,
когда рассматривается вопрос о средствах получения данного
явления и изучается применяемая аппаратура. Иногда обеспе-
чение видимости достигается сравнительно простыми средствами
и способами; в других же случаях представляет собой трудно раз-
решимую, а то и вовсе ещё не решённую задачу. Вопрос об обес-
печении видимости демонстраций ставится во главу угла настоя-
щего руководства и подробно рассматривается в дальнейшем
(§ П).
2) Упрощенные прибо ры. Второе основное мето-
дическое требование, предъявляемое к демонстрационному экс-
перименту, заключается в достижении нужного результата воз-
можно более простыми способами и средствами', важно, чтобы
преподавателю приходилось затрачивать наименьшее количест-
во времени на выяснение учащимся устройства аппаратуры и
процесса получения данного физического явления. При этом на-
до руководствоваться тем обязательным условием, чтобы каче-
ство демонстрируемого явления отнюдь не оказалось сниженным
за счёт допущенных упрощений в аппаратуре. В тех случаях,
когда имеется возможность вовсе обойтись без специальных при-
боров, следует прибегать именно к такому способу. Правильный
подбор аппаратуры может быть достигнут преподавателем после
изучения ряда вариантов демонстрации по данному вопросу,
на которые указывает методика эксперимента. Действительно,
каждое физическое явление может быть продемонстрировано нес-
колькими способами с самой разнообразной аппаратурой. Поэ-
тому перед постановкой опыта необходимо изучить эти спо-
собы с тем, чтобы выбрать из них такой вариант, который
прежде всего соответствует методической установке и в то же вре-
мя осуществляется с помощью наиболее упрощенных при-
§ 3 15
боров. Так, например, демонстрацию на закон Архимеда можно
произвести многими способами, в том числе так, как это описано
в § 29. В одном из вариантов применяются технические весы и
прибор, называемый ведёрком Архимеда (рис. 181); в другом—
весы Беранже и отливной стакан (рис. 182) и в третьем—дина-
мометр и ведёрко (рис. 183). Наилучшим в методическом отноше-
нии из этих вариантов является третий; при этом не столько по-
тому, что он обеспечивает хорошую видимость, сколько по той
причине, что объяснение устройства и действия прибора требует
минимального времени и без труда восприни-
мается учащимися.
Идеальным прибором должен явиться такой, устройство и
действие которого становились бы при соответствуюгцих объясне-
ниях понятными для учащихся чуть ли не с одного взгляда.
Это методическое требование недостаточно выполняется промыш-
ленностью, выпускающей учебные пособия; только в последние
годы наблюдается благоприятный для школы сдвиг производст-
ва в этом отношении. К числу приборов, приближающихся в ка-
кой-то мере к совершенному типу, должны быть отнесены,
например: демонстрационный гальванометр (рис. ИЗ); модель водя-
ной турбины Пельтона (рис. 87); прибор для демонстрации на за-
кон Архимеда (рис. 183); модель механизма двигателя внутрен-
него сгорания (рис. 85); модель нагнетательного насоса (рис. 90);
электрометр Брауна (рис. 293); демонстрационный динамометр
(риС. 105) и др. У этих приборов сравнительно ясно видны их от-
дельные части, и нетрудно установить взаимоотношения частей
при действии прибора. Однако, таких приборов сравнительно
немного; во всяком случае их недостаточно чтобы обеспечить весь
необходимый эксперимент при прохождении курса физики.
Поэтому квалифицированный преподаватель, как правило,
широко применяет при своей работе уп рошенные прибо-
ры, отказываясь в некоторых случаях от имеющихся у него по-
купных. Естественно, что эти упрощенные приборы преподавате-
лю приходится изготавливать своими силами и средствами, по-
чему их называют также «самодельными». Однако надо иметь в
виду, что не всякий самодельный прибор является в то же время
упрощенным; в основу его конструкции не положена идея, заключа-
ющаяся в выявлении устройства и действия прибора. Методика
физики, выдвигая требование о применении приборов упрощен-
ного типа, вовсе не настаивает на том, чтобы они обязательно яв-
лялись самодельными. Следует даже как раз предостеречь от наб-
людавшейся иногда тенденции проводить курс физики чуть ли не
исключительно на самодельных приборах, отказываясь от покуп-
ных. Существовали попытки в отдельных статьях и даже в методи-
ческих руководствах рекомендовать создание целых кабинетов
из бросового материала, но такая точка зрения не выдерживает
критики и представляет собой один из видов методических извра-
16
§3
щений. Кстати заметим, что такие руководства в целом заслужи-
вают внимания, так как могут и должны быть использованы в тех
случаях, когда преподавателю необходимо показать явление, а
нужных приборов в кабинете нет. Чтобы выяснить преимущества
упрощенного прибора, сравним демонстрацию «расширения твёр-
дых тел от нагревания» при помощи пирометра (рис. 256) и пу-
тём простейших приёмов, показанных на рисунке 251 (§ 36, 2).
Несмотря на то, что стрелка пирометра даёт отклонение на боль-
ший угол, всё же следует предпочесть упрощенный прибор. Дей-
ствительно, для обнаружения удлинения в пирометре применена
система двойного рычага, требующая длительных объяснений,
совсехМ не простых для ученика 6 класса, в то время в упро-
щенном приборе действие рычага почти не нуждается в по-
яснении.
В качестве примеров упрошенных приборов, заслуживающих
особого внимания, можно провести следующие опыты: подъём
человека «дуновением» (рис. 190); кипение воды под уменьшенным
давлением (рис. 285); зависимость выталкивающей силы от объ-
ёма тела и вещества жидкости (рис. 180); капиллярное поднятие
воды между стёклами (рис. 227) и многие другие. На рисунках
1 —2 показаны применения некоторых особенно упрощенных
приборов, не требующих никаких ремесленных навыков для сво-
Рис. 1. Использование предметов обихода (стул, щётка, бутылка) для
демонстрации действия электрической силы.
S3
17
Рис. 2. Использование табуретки и полотенца для демонстрации
инерции покоя.
его изготовления: обнаружение электрической силы с помощью
половой щётки (рис. 1); инерция покоя, демонстрируемая посред-
ством полотенца и стула (рис. 2). Упрощенные приборы, нуждаю-
щиеся в предварительном изготовлении, изображены на рисун-
Железо
МедЬ
Рис. 3. Упрощенный прибор для
сравнения теплопроводности железа
и меди.
При нагревании соответствующие
восковые шарики отпадают на мед-
ном стержне много раньше, чем на
железном.
2 Е. Н. Горячкин
18
§3
ках 3—6: прибор для сравнения теплопроводности железа и ме-
ди по отпаданию восковых шариков (рис. 3); жестяная полоска
для изучения отражения от плоских и цилиндрических зеркал
(рис. 4); применение картофеля для опытов и в приборах
(рис. 5); прибор для наблюдения движения проводника в магнитном
поле (рис. 376); модель паровой турбины (рис. 6).
Рис. 4. Опыты с полоской из жести для
наблюдения отражения лучей от зеркал.
На полоску нанесены чёрным лаком полосы.
Полоску освещают параллельными лучами.
1 — Отражение от плоского зеркала. II — От-
ражение от цилиндрического выпуклого зер-
кала. III — Отражение от вогнутого зеркала.
В описанных далее работах
приведено достаточное количест-
во примеров рационального при-
менения упрощенных приборов.
3) Кратковременность.
Так как в педагогическом про-
цессе буквально дорога каж-
дая минута, то при проведении
опытов надо стремиться к тому, чтобы они занимали наимень-
шее время; однако это не должно идти в ущерб качеству показывае-
мого явления и тому времени, которое необходимо для восприятия
самого явления. Таким образом, здесь речь идёт не о снижении
времени демонстрации как таковой, т. е. времени наблюдения
самого явления, а о необходимости сократить до минимальной
величины время подготовки опыта. Так, например, из вышепри-
ведённых демонстраций на закон Архимеда следует предпочте-
ние отдать третьему варианту с динамометром, так как этот ва-
риант для проведения всего опыта в целом требует наименьшего
времени (рис. 45).
Рис. 5. Рациональное применение картофеля для некоторых
демонстраций и домашних опытов по физике.
1 — Картофельный пистолет. /7—Модель пространственной решётки.
Ill — Кубической сантиметр. IV — Тело для работ на закон Архимеда.
V — Ареометр. VI — Обнаружение выталкивающей силы. VII — Плава-
ние на границе двух жидкостей. VIII — Полюсоискатель.
2*
20
§3
Рис. 6. Модель активной паровой
турбины из консервной банки.
тановка опыта в его целом,
4) Выразительность и эмоциональность.
Опыт можно считать выразительным тогда, когда из него легко
становится ясным самое существо явления или та или другая по-
дробность, которая является в данное время предметом изучения.
У неопытного преподавателя, не учитывающего психологиче-
ские особенности учащихся семилетки и степень их развития, не-
редки такие демонстрации, при
которых ученики «из-за деревьев
не видят леса». Так, например,
если демонстрации на закон
Архимеда показать с весами Бе-
ранже, то цель ознакомления с за-
коном не будет достигнута (рис.
182): установка настолько сложна
и требует стольких предваритель-
ных объяснений, что выявление
основного вопроса покажется весь-
ма трудным и длительным делом.
Демонстрируемые опыты долж-
ны быть также достаточно эмо-
циональны для возбуждения того
чувства «удивления», впечатления
«необычности», о которых говорит
в «Основах общей психологии»
проф. Рубинштейн и кото-
рые нужны для возникновения
«проблемной ситуации» (см. т. I,
§ 12, 6). Обычно, чем проще ус-
чем выразительнее сам опыт, тем
большей эмоциональностью обладает демонстрация.
5) Демонстрационный эксперимент должен удовлетворять
требованиям техники безопасности, о чём — см.
в § 5. Преподаватель при проведении опытов самым строжайшим
образом обязан соблюдать правила лабораторной культуры,
что является необходимейшим условием для воспитательных
целей (§ 4).
В итоге из всего сказанного здесь и в §§ 1—2 вытекает следую-
щее правило.
Приступая к постановке демонстрации, прежде всего необ-
ходимо совершенно точно установить цели опыта, т. е. выяснить,
как данное воспроизводимое явление должно и может быть ис-
пользовано в педагогическом процессе. Дальнейшая подгото-
вительная работа сводится к изучению по соответствующим по-
собиям по методике и технике эксперимента различных вариан-
тов опыта. Тот вариант, который удовлетворяет в наибольшей ме-
ре поставленной цели и указанным выше требованиям к демонст-
рациям, т. е. нуждается в наиболее простой аппаратуре и, кроме
§ 4
21
того, обеспечивает необходимые видимость и «кратковременность»,
может быть принят за основу. Выбранный вариант подвергается
всесторонней критической оценке, в том числе со стороны его вы-
разительности и эмоциональности; в процессе практической под-
готовки опыт может испытать те или иные изменения, прежде
чем получит своё окончательное оформление. Казалось бы, что
повторив подготовленный опыт на том самом месте, где он будет
демонстрироваться при таких же условиях освещения и т. п., и
удостоверившись, что видимость и другие качества обеспечены,
можно было бы закончить на этом подготовку. Однако это далеко
не так, потому что наиболее правильным критерием для оценки
демонстрации в методическом отношении является проверка её
в процессе урока, показывающая, как опыт воспринят учащими-
ся и в какой мере он удовлетворил поставленным целям, т. е.
или послужил базой для обобщений, или же выполнил свою ил-
люстративную роль.
§ 4. О лабораторной культуре.
Перед преподавателем физики, как и каждым педагогом, сто-
ят задачи не только обучения своему предмету, но и не менее
важные —. воспитательные. Оставляя в стороне вопрос о значе-
нии курса физики в воспитательном отношении вообще, остано-
вимся на одном вопросе: о воспитании в учащихся лабораторной
культуры.
Основным условием для успеха работы в этом направлении
являются: 1) содержание преподавателем физического кабинета
и в частности коллекции приборов в образцовом порядке; 2) бе-
режное отношение к сохранению социалистической собствен-
ности и 3) неукоснительное выполнение самим преподавателем
основных правил лабораторной культуры. Если кабинет нахо-
дится в беспорядке, приборы хранятся кое-где и кое-как и к
тому же ещё в неисправном состоянии, если вообще отсутствует
некоторый культ чистоты и порядка, если сам преподаватель
неряшливо ведёт производство опытов и небрежно выполняет
элементарные требования лабораторной культуры, то ни о каком
воспитании учащихся, конечно, не может быть и речи. Основные
требования лабораторной культуры, помимо содержания ка-
бинета в образцовом порядке, сводятся к следующим положе-
ниям:
1) Опрятность. Как демонстрационный стол, так и при-
боры, применяемые для опытов, должны быть совершенно чисты-
ми от пыли, а тем более от грязи. Недопустимо пользование не-
достаточно хорошо промытой стеклянной посудой, мутными непро-
фильтрованными растворами и т. п. Чем чаще преподаватель
станет применять полотенце для пыли, тем лучше. Отдельные
приборы должны с внешней стороны иметь опрятный вид. Поэ-
22
тому приходится время от времени удалять с приборов пыль, чис-
тить мелом никелированные части и промывать стеклянные, под-
крашивать различные детали при порче на них краски. При
изготовлении упрощенных приборов надо позаботиться об их
опрятном виде, из какого бы простого материала они ни были
сделаны.
Учащиеся должны на каждом шагу воочию убеждаться,
что содержание физических приборов в безукоризненной чисто-
те — такая же необходимость, как подобное же отношение к по-
суде, одежде и другим предметам в бытовых условиях.
2) Каждая установка опыта в его целом должна являться
образцом строгого порядка, что прежде всего сказывает-
ся в расположении приборов на демонстрационном или лаборатор-
ном столе. В частности, недопустимо применение в качестве под-
ставок и подкладок случайных предметов (книг, кирпичей, ящи-
ков от стола и т. п.); в надлежащих случаях необходимо пользо-
ваться специально на то предназначенными приспособлениями
и приборами (§ 12, 1—6, рис. 48). При сборке электрических
установок недопустимо хаотическое расположение проводов. При
этом для соединений должны применяться специальные гибкие
провода, сделанные, например, из расплетённого шнура от элек-
трического освещения и снабжённые па концах вилочками
(рис. 289).
3) Проливание на демонстрационный или лаборатор-
ный стол воды, а тем более растворов кислот и других хими-
калиев — проступок со стороны работающего с ними. Особенно
крупным будет этот проступок в случае пролитой рту-
ти. Действительно, ртуть является не только дефицитным и до-
рогим продуктом, но и ядовитым, так как из щелей и углублений,
куда она затечёт, она станет долгое время давать вредные для
здоровья пары. Поэтому при всех работах с жидкостями, а тем
более со ртутью необходимо употребление кювет или подносов,
куда следует помещать прибор (рис. 203 и 315).
4) Некоторые физические приборы требуют соблюдения опре-
делённых правил при переноске и установке их, а тем более
при пользовании ими. Эти правила изложены при описании
соответствующих приборов (§ 15, 5 и 6; § 17, 2). Особенно важно
соблюдение строго определённых навыков и неукоснительное вы-
полнение правил при различного рода измерениях. Преподава-
телю, хотя бы один раз допустившему на глазах у учащихся
нарушения этих правил, никогда не добиться выполнения их уча-
щимися при лабораторных занятиях. Совершенно недостаточно по-
ставить в известность учащихся об этих правилах; преподавателю
необходимо в течение всего курса физики прививать определённые
культурные навыки обращения с физическими приборами, само-
му являясь при этом образцовым примером.
S °, i-з
23
§ 5. О технике безопасности.
Преподаватель отвечает за все несчастные случаи, которые
могут произойти с учащимися во время занятий физикой. На
нём же лежит ответственность за всякую порчу имущества ка-
бинета. Преподаватель обязан знать основные правила безопас-
ности и не только сам соблюдать их, но и следить за выполнением
учащимися этих правил. К числу вопросов техники безопасности
относятся:
1. Пожарная опасность от горелок (керосинки, спиртовки)
возникает при неправильном пользовании и уходе за ними (§ 18,
2—6). Вполне возможно возгорание жидкого топлива со всеми
вытекающими отсюда последствиями. Разлитый горящий керо-
син ни в коем случае нельзя гасить водой и применять огнетуши-
тель обычного типа. Поэтому в кабинете необходимо иметь пен-
ный огнетушитель и шерстяное одеяло; последнее нужно для
накидывания на горящую жидкость. Полезно также хранить на
видном месте ведро с песком.
2. Пожарная опасность от электрического тока возможна при
неисправном состоянии предохранителей, заменяемых обычно
жилками от проводов. При перегрузке проводов, т. е. пропуска-
нии по ним тока выше предельного, возникает перенагревание
их и разрушение резиновой изоляции, превращающейся в хруп-
кую растрескивающуюся массу. Разрушение изоляции рано или
поздно приведёт к коротким замыканиям, которые при неисправ-
ности предохранителей вызовут возгорание проводов. В случаях
такого несчастья первым делом необходимо выключить ток и за-
тем тушить загоревшуюся изоляцию. Иногда происходит воз-
горание соединительных проводов в установках, что, например,
сравнительно часто случается при питании вольтовой дуги' то-
ком (20—30 А) посредством сравнительно тонких проводов (0,75—
1,5 мм2). Сигналом о перенагревании проводов служит лёгкий
запах нагретой резины. При появлении запаха преподаватель
должен тотчас же выключить ток, найти участок, где происхо-
дит перенагревание, и заменить провода более толстыми. Как
правило, преподаватель не должен оставлять без присмотра в ка-
бинете (тем более на ночь) включённых в цепь приборов (плиток,
заряжаемых аккумуляторов и т. п.).
О нормах нагрузки проводов и предохранителях — см. Ф. Э.,
т. Ill, § 1, 2.
3. Опасность электрического тока для человека возможна не-
посредственно не только При напряжении в 220 V, но и в 120 V.
Как правило, все открытые токопроводящие части должны быть
снабжены соответствующими ограждениями: кожухи на рубиль-
никах (рис. 7,1), реостатах и пластинчатых предохранителях
(рис. 7,11); изолирующая оболочка на клеммах. Рубильник, вы-
ключающий ток во всей лаборатории, следует располагать в не-
24
§ 5, 4-5
доступном для учащихся месте, например в препаровочной, и
включать ток только на то время, когда он действительно нужен.
Для работ учащихся с током освещения его желательно транс-
формировать до напряжения 12 V—20 V. Нельзя прибегать для
определения, имеется ли в цепи ток, к способу, заключающемуся
в прикосновении пальцами к проводам. Определение на ощупь —
лихачество, которое может привести к тяжёлым поражениям че-
ловека током. Следует учесть особую опасность электрического то-
ка при прикосновении к одному из проводов осветительной сети,
если человек стоит на мокром полу или касается в это время труб
водопровода или отопления.
Рис. 7. Ограждение на распределительном щитке
токопроводящих частей.
4. Отравления осветительным газом и окисью углерода
возникают: первое — при неисправности труб (§ 7, 3) и второе —
при неправильном горении газовых горелок (§ 18, 2). При появ-
лении запаха газа в классе учащихся надо удалить, открыть ок-
на или форточки и закрыть кран на магистральной трубе газо-
провода.
5. «Взрывы» могут произойти при разбивании мало-
мощных (пустотных) электрических лампочек, сосудов Дьюара,
электронных ламп и других пустотных приборов, почему они и
требуют осторожного обращения с собой. Кроме того, следует
иметь в виду «взрывы» при раздавливании плоского стекла ат-
мосферным давлением (§31) и при опыте «кипение под уменьшен-
ным давлением». В последнем случае взрыв, как правило, полу-
чается при употреблении не кругло-, а плоскодонной колбы
(§ 39). При всех указанных выше «взрывах» осколки стёкол летят
внутрь сосуда и только частично разбрасываются в стороны; поэ-
тому они вызывают опасность поражения для преподавателя, а
§ 6,6-, § в, 1
25
не для учащихся. Более опасного типа взрывы могут произойти
при получении пара, если пароотводящие трубы окажутся за-
сорёнными; поэтому перед опытом всегда следует продуть трубки,
чтобы убедиться в их проходимости для пара. Наиболее же опас-
ными являются взрывы при демонстрации горения водорода, к
которому по неосторожности преподавателя оказался подмешен-
ным воздух (§ 44). Наконец, надо особенно иметь в виду лёгкую
воспламеняемость бензина и эфира, пользоваться которыми в
присутствии даже сравнительно далёкого пламени безусловно
нельзя.
6. Ожоги вполне возможны, особенно при занятиях учащих-
ся в технических кружках. Ожоги вызываются не только пламе-,
нем или нагретыми телами, но также кислотами и щелочами. В
случае ожогов кислотами — применять раствор соды и при ожо-
гах щелочами — слабый раствор уксусной эссенции или, что то
же, уксусной кислоты.
При физическом кабинете необходимо иметь и бережно хра-
нить на видном месте маленькую аптечку, содержащую два-
три индивидуальных пакета, бинты для перевязок, гигроскопи-
ческую вату, жёлтую мазь от ожогов, 20—30 см3 иодной настой-
ки, 1 л раствора соды и 300—500 см3 слабого раствора уксусной
эссенции. Чем реже в практике преподавателя окажется исполь-
зованной аптечка, тем лучше, но отсутствие её может заставить
его впоследствии горько раскаиваться в своей непредусмотри-
тельности.
Глава вторая,
ОБОРУДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО КАБИНЕТА.
§ 6. Помещение и мебель.
1. Состав физического кабинета. Состояние физического ка-
бинета является одним из определяющих условий для правиль-
ной постановки преподавания физики в данной школе, так как
без экспериментальной базы проведение курса физики немысли-
мо для современного советского педагога. Не только при полном
отсутствии кабинета, но и при его неудовлетворительном состоя-
нии нельзя показать должного количества опытов, провести нуж-
ные лабораторные работы, организовать внеклассные занятия;
отсутствие всего этого приводит к возврату отжившего «клас-
сического курса меловой физики», к господству голого формализ-
ма и сплошной догмы. Создание кабинета, если он отсутствовал,
или его усовершенствование, когда он имеется, — первоочеред-
ная задача каждого советского педагога-физика, руководящего-
ся «духом и смыслом, а не буквой» требований, формулируемых
программой.
26
£ 2
При организации кабинета надо твёрдо помнить, что ни по-
становка достаточного количества демонстраций, ни систематиче-
ское проведение лабораторных работ, ни правильная организа-
ция внеклассных занятий по физике, ни нормальное развитие и
усовершенствование кабинета невозможны, если для кабинета
отведено помещение, состоящее всего-навсего лишь из одной ком-
наты — обычного класса. Это тем более важно, что в последнее
время в некоторых школах-семилетках физический кабинет ис-
пользуется для занятий биологией и химией. Действительно,
совмещение в одном помещении хранилища приборов и лабора-
тории-класса прежде всего приведёт к значительному уменьше-
нию полезной площади, и без того небольшой по своей величи-
не. Кроме того, при хранении приборов в классе невозможно
пользование ими для предварительной подготовки эксперимен-
тов, когда в классе идут занятия. Мало того, преподаватель для
подготовки опытов к очередным урокам должен располагать спе-
циальным местом с тем, чтобы оттуда переносить на демонстра-
ционный стол во время немногих минут перемены подготовлен-
ную аппаратуру, а то и целые установки. Ясно, что такое место
выделить в классе-лаборатории, уже перегружённой хранили-
щем, нет возможности; организовать же демонстрацию, доста-
вая одновременно приборы из шкапов, далеко не всегда удаётся,
как ни был бы педагог опытен в области эксперимента. Нако-
нец, без наличия, хотя бы примитивно оборудованной, мастер-
ской нет возможности не только изготавливать, нои ремонтировать
испортившиеся приборы.
Уже одни эти, далеко неполные, соображения определяют
безусловную необходимость для физического кабинета распола-
гать двумя смежными помещениями. Одно из них, большее по пло-
щади, будет служить местом для проведения уроков по физике,
в частности для лабораторных и внеклассных занятий. В другом,
меньшем по площади, устраивается хранилище приборов и отводят-
ся места для подготовки опытов и для мастерской, а также ста-
вится письменный стол для занятий преподавателя и шкап с кни-
гами. Это помещение должно быть соединено дверью с классом-
лабораторией.
2. План кабинета. Планы размещения в кабинете могут быть
различными в зависимости от величины и формы площади. На
рисунке 8 изображён план типичного размещения, который дол-
жен быть принят за основу, но может быть изменён в зависимо-
сти от условий. В лаборатории-классе устраивается эстрада
для помещения на ней демонстрационного стола, расположенно-
го на расстоянии примерно 90—100 см от стены с классной доской
(§ 6, 5; рис. 12). Столы для учащихся ставят в два ряда так, что-
бы ширина проходов между ними была равна: у центрального —
около 1 м и боковых — около 60 см. Если считать но 4 места на
каждый стол, то при десяти столах вместимость лаборатории
£ в, 3
27
достигнет 40 учащихся. Стол для демонстрационного фонаря хра-
нят на месте, показанном на плане пунктиром, и устанавливают
при демонстрациях в среднем проходе. Но при такой установке
фонарь в некоторой мере заслоняет демонстрационный стол, по-
чему проектирование иногда рекомендуют вести на экран, распо-
ложенный сбоку, и убирать
один из столрв первого ряда,
освобождая тем самым место
для проектора (рис., 12).
В препаровочной комнате
мебель может быть располо-
жена так, как указано на пла-
не рисунка 8. Шкапы ставят по
стенам, оставляя лишь место
для верстаков — слесарного и
столярного. Стол для подго-
товки демонстраций может быть
помещён посередине комнаты;
однако, рациональнее поста-
вить его тоже к стене, а на
середине расположить шкап в
виде двухсторонней витрины.
Само собой разумеется, что нет
никакой возможности указать
совершенно точно размещение
мебели и рабочих мест в пре-
паровочной, поскольку в пла-
нах школ нет единообразия,
и до сего времени ещё не раз-
работан стандарт оборудования
мебелью физических кабинетов.
План размещения — дело пре-
подавателя; допущенные в пла-
Ш к а п ы
Стол
Эксперим.стол у
Рабоч стол
Рабоч.стол
Рабоч стол
Рабоч. стол
Рабоч. стол
Шк
Рабоч. стол
Рабоч стол
Рабоч. стол
а п ы
I
не погрешности выяснятся в
процессе работы, и их нетрудно
будет исправить соответству-
Рис. 8. План размещения в физиче-
ском кабинете.
ющей перестановкой.
3. Шкапы для хранения приборов и материалов. Из много-
численных типов пристенных шкапов для физических приборов
заслуживает наибольшего внимания, показанный на рисунке 9, I.
Верхние дверки у него ,застеклены, что ведёт к некоторому
упрощению по отысканию нужных приборов, нижние — сделаны
глухими. Нижняя половина шкапа делается глубиной около 60—
70 см, верхняя на 15—20 см уже. В нижней половине обычно уст-
раивают одну полку, в верхней — две или три полки. Для мел-
ких вещей полезно устроить между основными полками по од-
ной узкой, располагая её у стенки. В крайнем случае могут быть
28
§0,4
Рис. 9, I. Шкап для приборов.
использованы «стандарт-
ные» канцелярские и бы-
товые шкапы (рис. 9, II).
Для помещения среди
комнаты должен быть ре-
комендован шкап в виде
двухсторонней витрины
(рис. 10). Для посуды
и материалов желателен
шкап, по внешнему виду
подобный шкапам для при-
боров, но менее глубокий
и в верхней половине
разделённый на ячейки, а
в нижней — снабжённый
многочисленными ящика-
ми самого разнообразного
размера. Такой шкап по-
Рис. 9, II. Бытовые шкапы, используемые для хранения
приборов.
зволит содержать в большом порядке как посуду, так и много-
численные мелкие приборы и материалы. Лучшим шкапом для
хранения книг является шведско-американский.
4. Столы. Стол для подготовки эксперимента в отличие от
обычных должен быть более тяжёлым и устойчивым, а также
иметь прочную крышку, собранную из досок толщиной в 4—5 см.
Крышку стола весьма желательно, во избежание её порчи от слу-
29
Рис. 10. Шкап-витрина для
приборов.
чайно пролитой воды, обить или оклеить сверху линолеумом.
Размеры стола зависят от помещения и планировки в нём и мо-
гут быть легко определены самим учителем, в зависимости от ус-
ловий. В препаровочном столе желательно устроить несколько
ящиков. Столы для учащйхся большей частью делают длиной до
200—220 см при ширине в 60—65 см (рис. 11). Для поддержания по-
рядка в расположении рекомендуется эти столы закрепить на полу
посредством ’ небольших
планок. Тогда столы в слу-
чае надобности можно под-
нять вверх и освободить
их, но без этого сдвинуть в
сторону нельзя. В каче-
стве сидений для уча-
щихся желательны табу-
ретки, которые при неко-
торых лабораторных ра-
ботах легко убирать под
столы.
5. Оборудование места
для проведения демонстра-
ций. Так как при прохож-
дении курса физики в
школе проведение соответ-
ствующих опытов имеет
существенное значение, то организация места для демонстраций
служит необходимейшим условием для правильной постановки
преподавания. Действительно, одной из основных задач пре-
подавателя является создание таких условий при проведении
опытов, чтобы демонстрируемые им физические явления ока-
зались со всей • отчётливостью видимыми из любого места
класса, что представляет из себя далеко не простую задачу.
Обеспечение видимости, которое ставится во главу угла при про-
ведении демонстраций, предъявляет жёсткие требования к тому
месту, с которого проводятся демонстрации. Преподавателю раз
навсегда надо создать такие удобства при проведении опытов,
чтобы на все необходимые виды подсобных работ (включение то-
ка, получение нужного затемнения или дополнительного освеще-
ния, наливание воды, пуск в ход проекционных установок и пр.)
тратилось минимальное количество времени. На это обстоятель-
ство начинающий преподаватель обращает обыкновенно мало
внимания, что ведёт к непроизводительным потерям времени и
к понижению качества демонстраций.
Оборудование места для демонстраций составляет первооче-
редную задачу преподавателя и со всей настойчивостью должно
быть им осуществлено, если не в самом начале организации каби-
нета, то в течение ближайшего года своей работы. На рисунке
30
§ 5
Рис. И. Установка шкапа с приборами у задней стены класса.
12 показано нормальное (но далеко не идеальное!) оборудова-
ние места для демонстраций. На эстраде, или помосте, располо-
жен специально приспособленный демонстрационный стол. Сза-
ди стола на стене помещены со стороны окна распределительный
щит электрического тока, посередине — классная доска, спра-
ва — над дверью, ведущей в препаровочную, спускной экран А
для проектирования фильмов, диапозитивов, опытов и т. п. Про-
Рис. 12. Эстрада, демонстрационный стол и другие установки при образцо-
вом оборудовании класса.
§6, 6
31
тив этого экрана устанавливается стол проекционного фонаря.
Второй спускной экран помещается в свёрнутом виде с левой сто-
роны над классной доской и используется для теневого проекти-
рования и иных целей. Справа от доски установлены выключа-
тели, позволяющие выключать и включать освещение лаборато-
рии. Оснащение демонстрационного стола составляют: раковина
с подведённой к ней водой, краны светильного газа и клеммы 1и2
для включения'электрического тока, о чём см. раздел 6.
6. Демонстрационный стол. Так как пол в лаборатории пред-
ставляет собою горизонтальную плоскость, то для обеспечения
видимости необходимо, чтобы демонстрируемые приборы оказы-
вались расположенными на должной высоте и чтобы все учащиеся
могли видеть их со своего места, не только не вставая, а и не откло-
Рис. 13. Демонстрационный стол.
няясь в сторону от своего нормального положения. С этой целью
демонстрационный стол располагают на специально сделанном
помосте (или эстраде) высотой в 30—40 см, снабжённым ступень-
ками справа и слева от стола. Сам демонстрационный стол делает-
ся выше обычных столов примерно на 15—20 см, отчасти с указан-
ной выше целью, но главным образом для большего удобства в
работе экспериментатора (рис. 13). Длина крышки стола берёт-
ся равной 2 м, ширина 60—70 см. Крышку стола надо обить свер-
ху линолеумом, не портящимся от воды; такую поверхность очень
легко содержать в надлежащей чистоте. Для линолеума наибо-
лее желательным является чёрный цвет.
В демонстрационном столе необходимо сделать несколько вы-,
двпжных ящиков и под ними три-четыре пары дверец, ведущих в
шкапчики. В ящиках преподаватель хранит: в одном — набор
инструментов (пассатижи, отвёртки, молоток, нож, ножницы и
т. п.), требующихся постоянно при проведении опытов; в другом —
набор лапок и колец для• штативов, сетки для нагревателей и
т.п.; в третьем — соединительные электрические провода. Четвёр-
тый ящик используется преподавателем для всякого рода мелочей
и частей приборов, предназначенных для очередных демонстра-
ций. Шкапчики в демонстрационном столе служат для хранения
подсобных приборов, постоянно требующихся для проведения опы-
32
$ в, Г
Рис. 14. Зажимы для подвешива-
ния стенных таблиц.
Наилучшей является доска из
тов. К числу таких приборов относятся два-три штатива (рис. 50),
всякого рода подставки (рис. 48), подъёмные столики (рис. 53),
осветители (рис. 58), просвечивающий экран (рис. 57) и т. п.
(§ 12, 1—7). Все ящики и шкапчики необходимо снабдить зам-
ками и держать их запертыми. Если в помещение лаборатории
введён газ, то установку по крайней мере одного двойного крана
надо сделать именно на демонстрационном столе, а не на стене,
как это нередко делается. На стороне стола, противоположной
окнам, устанавливается канализационная раковина с подведением
к ней воды от водопровода (§ 7, 2). Рационально, примерно в
середине стола,устроить потай-
ной слив для удаления сточной
воды при опытах. Крайне жела-
тельно на столе, примерно па се-
редине и сбоку, установить мра-
морные или шиферные дощечки
с клеммами, служащими для
включения тока к приборам.
На потолке над демонстраци-
онным столом полезно прочно
укрепить деревянную рейку
шириной в 5—6 см, служащую
для помещения на ней блоков,
ушков, крючков и т. п.
7. Классная доска. Клас-
сную доску делают достаточно
крупных размеров (примерно
2,5 мх 1 м) и располагают её
сзади демонстрационного стола,
чёрного или жёлтого линолеума,
дающая много меньше отсветов, чем обычная крашеная. Доску
снабжают деревянной окантовывающей рамой, с полочкой для
мела внизу1). На верхней части рамы укрепляют специальные
зажимы для подвешивания таблиц. Изготовление зажимов из
полосок металла и автомобильных шариков не представляет за-
труднений (рис. 14,1). В крайнем случае в качестве таких за-
.жимов могут быть использованы обычные клямеры, применяе-
мые в быту для укрепления белья на верёвке во избежание
сбрасывания его ветром (рис. 14,11). Справа подвешивается
ящичек для хранения мела и крючок для специального поло-
тенца (а не тряпки!), предназначенного для стирания мела с
доски.
8. Экран. Наиболее удобным для пользования в лаборатории-
классе является спускной экран, применяемый для киноперед-
г) Для упрощения выполнения рисунков доску следует разделить на
клетки, прочерчивая линии на линолеуме острым шилом (см. т. IV).
§ 6, 9
33
вижки (рис. 15). Такой экран помещается в узком деревянном
ящике, снабжённом на одной из своих сторон крышкой. Экран на-
мотан на деревянный вал А, имеющий на одном конце ролик В.
Рис. 15. Киноэкран и устройство его спускного
механизма.
Для пользования экраном ящик подвешивают на стене и, открыв
крышку, вытягивают экран вниз за рейку Е. При этом экран/), сма-
тываясь с вала, приведёт его во вращение, благодаря чему шну-
рок С станет наматываться на
ролик В. Если теперь, потянув
за шнурок, привести во враще-
ние вал, то экран окажется на-
мотанным и спрятанным в ящик.
За отсутствием спускного экра-
на можно применять обыкно-
венный подвесной, но он менее
удобен и, конечно, не годится
при указанном на рисунке 12
положении двери. Для такого
экрана делают деревянную раму
и обтягивают её белым колен-
кором или полотном (рис. 16).
Для придания раме жёсткости
необходимо набить угольники
А из клеёной фанеры.
9. Стол для проекционного
фонаря. На рисунке 17, I дан
вид наиболее простого, но в то
же время достаточно удобного
стола для проекционного фонаря. Крышку стола следует укрепить
к подстолью не наглухо, а на двух петлях, чтобы можно было из-
менять её наклон и благодаря этому получать изображение диапо-
зитивов на различной высоте. Крышку в том или ином наклонном
положении закрепляют с помощью клиньев, вкладываемых спе-
3 Е. Н. Горячкин
34
§ в, 9
реди между нею и подстольем. Более удобно для этой цели восполь-
зоваться одним А или двумя деревянными винтами от столярных
струбцинок; тогда наклон крышки легко- изменять вращением
этих винтов. Полка в подстолье служит для помещения диапо-
Рис. 17. Столы для проекционного фонаря.
зитивов и разного рода приспособлений, а также приборов, ис-
пользуемых при проектировании. На рисунке 17,11 показан ме-
нее удобный, чем описанный, стол для проекционного фонаря,
обычно применяемый в школах. Рекомендуем у такого стола -кры-
шку сделать подъёмной.
Наверху подстолья на дощечке (рис. 18) полезно установить
штепсельную розетку А со шнуром С и вилкой для подведения
тока от сети освещения. В эту розетку включается шнур от про-
Рис? 18. Схема электрооборудования проекционного стола
(розетка на 120 V и трансформатор 120 V/12 V).
екционного фонаря. В том случае, когда один из проекционных
фонарей имеет источником света лампу в 12 V, то трансформатор
120/12 V рекомендуется наглухо закрепить вверху подстолья,
снабдив его распределительной дощечкой D (рис. 76). Штепсель-
ные гнёзда на этой дощечке служат для включения проекцион-
ного фонаря и позволяют получать различные напряжения в 10,
12 и 14 V в зависимости от положения вилки. Трансформатор
для подведения к нему тока в свою очередь снабжается коротким
шнуром с вилкой В для включения в розетку А.
§ 7, 1-2
35
Для включения шнура С от проекционного стола на стене,
возможно ближе к столу, устанавливают штепсельную розетку;
не исключена также возможность присоединения к клеммам на
демонстрационном столе.
§ 7. Специальное оборудование физического кабинета
и лаборатории.
1. Виды специального оборудования. Под специальным обо-
рудованием физического кабинета и лаборатории подразумева-
ются различные стационарные устройства, предназначенные
специально для обслуживания демонстрационных опытов и лабора-
торных работ. К числу специальных видов оборудования отно-
сятся: водопровод; канализация; газ, если, конечно, последний
имеется в городе; освещение; затемнение; ввод электрического то-
ка с установкой. преобразователя и распределительных щитов с
разводкой тока по лаборатории. Отсутствие этих устройств са-
мым усложняющим образом сказывается при подготовке и прове-
дении большинства экспериментов и заставляет преподавателя
терять много времени совершенно непроизводительно. Поэтому
преподаватель должен, если не сразу при организации кабине-
та, то в течение ближайших двух-трёх лет добиться осуществле-
ния специального оборудования.
2. Водопровод и канализация. Доказывать совершенную необ-
ходимость в кабинете физики устройства водопровода и установ-
ки сточных канализационных раковин не приходится. При вы-
боре помещения для кабинета нужно учитывать расположение водо-
проводных и канализационных труб, чтобы иметь возможность
к ним присоединиться. В кабинете, как минимум, устанавливают
две сливные раковины с поддрдкой к ним водопровода: одну — в
лаборатории и другую — в препаровочной (рис. 8). Наибольшие
удобства создаются при установке раковины на боковой стороне
демонстрационного стола, что вполне осуществимо при наличии
эстрады, под которую укладываются трубы (рис. 12). Раковину
в этом случае располагают со стороны стола, противоположной
окну, чтобы при пользовании ею не отбрасывать тени на стол при
проведении на нём демонстраций. Обычно же раковину распола-
гают на стене, что менее удобно (рис. 19). Фаянсовые раковины
для установки не годятся, так как сравнительно легко бьются;
наилучшими являются чугунные эмалированные с плоским дном,
называемые иногда «мойками». Над каждой раковиной уста-
навливают два или три водопроводных крана, один (два) — на
обычной высоте, другой — выше его, примерно, на 40—50 см
(рис. 19). При этом желательно верхний кран взять специаль-
ного типа с наконечником для надевания резиновой трубки.
Этот кран служит в основном для водоструйного воздушного насоса
(рис. 205). На трубе, подводящей воду к раковине расположен-
3*
36
$ 7, 1^2
ной в классе, необходима установка вентиля для выключения
воды.
Крайне желательно от канализационной трубы раковины
взять ответвление, подходящее к потайному сливу, расположен-
ному внутри демонстрационного стола. Этот слив делается в ви-
де воронки (d = 25—30 см) и закрывается сверху круглой крыш-
кой, сделанной так, чтобы она не выступала над поверхностью
стола (рис. 13). Такое устройство сильно упростит в некоторых
Рис. 19. Установка водоструйного
насоса.
А —водопроводный кран: С —сливной па-
трубок насоса с надетой на него тряпкой,
предохраняющей от разбрызгивания во-
ды; Е — патрубок насоса для выкачива-
ния воздуха; F — стеклянный кран; J —
склянка, предохраняющая от проникно-
вения воды в сосуд, из которого выка-
чивают воздух.
Рис. 20. Щит для просушивания
стеклянной посуды.
случаях отведение отработан-
ной воды от приборов, напри-
мер, от модели турбины Поль-
тона и др. В препаровочной над
раковиной подвешивают полоч-
ку, а также деревянный щит (60—70 см X 1 м) с деревянными
наклонными колками для просушки разлйчной посуды (рис. 20).
Здесь же уместно хранить щётки, служащие для промывания
изнутри колб и другой посуды.
Отсутствие канализации и водопровода сильно усложняет
работу в кабинете, заставляя вёдрами приносить туда воду и уно-
сить тем же способом отработанную. В случае отсутствия водо-
провода и канализации надо всё же установить раковины, в том
§ 7, 3
37
числе и потайную, и поместить под ними вёдра для сточной во-
ды. Если кабинет расположен не в самом верхнем этаже, то в по-
мещении, находящемся над лабораторией, ставят бак для воды
и отводят от него трубу с краном к раковине демонстрацион-
ного стола. Можно небольшой бак для воды установить под по-
толком в лаборатории, накачивая туда воду из ведра при помощи
насоса.
3. Проводка газа. Наличие газа даёт возможность пользо-
ваться не только мощными источниками теплоты, но и избавит
Рис. 21. Двойной кран для газовых горелок и простой предохранитель
из резиновой трубки от утечки газа при случайном открывании крана.
преподавателя от постоянной кропотливой возни с нагревате-
лями, вроде жаровен, спиртовок и примусов. Пользование газом
возможно, конечно, в том случае, когда в городе имеется газ и
его подводка сделана хотя бы к одному из соседних со школой по-
мещений. При распределении газа по лаборатории надо обеспе-
чить подводку его не только к демонстрационному столу ив пре-
паровочную, но и к каждому столу для учащихся в лаборатории.
В препаровочной достаточно иметь один двойной кран, расположен-
ный на стене около слесарного стола. Двойной кран позволяет
пользоваться одновременно двумя горелками (рис. 21). Кроме того,
посредством надетой на оба наконечника резиновой трубки
(рис. 21) легко предохранить проникновение газа в воздух
помещения при утечках в кранах или при их случайном,
38
$ 7, 4
и намеренном отвёртывании. На демонстрационном
а то
столе устанавливают два двойных крана у его переднего края
(рис. 13). Подводка газа к лабораторным столам учащихся
представляет сложную задачу, так как трубы приходится
прокладывать по полу. Прокладка труб под полом запре-
щена законом; поэтому трубы укладывают на поверхности
пола, не углубляя. Эти трубы мешают при ходьбе. Поэтому
их прокладывают так, чтобы они не оказались ни в главных про-
ходах между рядами столов, ни тем более в проходе у демонстра-
ционного стола (рис. 8). На каждом
кран. Лабораторные столы, если к
Рис. 22. Задёргивающиеся занавеси
столе ставят один двойной
ним сделана подводка газа,
совершенно необходимо
прочно закрепить на полу,
а во избежание порчи газо-
вых труб при сдвигании
столов. На магистральных
трубах, подводящих газ к
демонстрационному столу
и к лабораторным столам,
обязательно устройство
двух отдельных кранов,
выключающих эти части
газовой проводки. Газ
включают, открывая соот-
затемнения. ветствующий магистраль-
ный кран, только в том
случае, когда газ нужен для работ; всё же остальное
время газ должен быть безусловно выключен. При пользо-
вании светильным газом надо иметь в виду, что проникнове-
ние его, даже в весьма небольшом количестве, в атмосферу
вызывает отравление, выражающееся в лёгких случаях голов-
ной болью. В качестве предохранительной меры следует дер-
жать двойные краны соединёнными между собой резиновой
трубкой, как было указано выше. Необходимо обратить серьёз-
ное внимание на возможность неполного сгорания в газовых
горелках (§ 18, 2).
4. Затемнение. При отсутствии затемнения в физическом ка-
бинете совершенно невозможна постановка экспериментов по
оптике, а также проведение ряда других важных демонстраций,
требующих применения проекционных аппаратов. Поэтому уст-
ройство затемнения — одна из первоочередных работ, выполняе-
мых при организации кабинета. Самый совершенный способ за-
темнения состоит в устройстве задёргивающихся занавесей на
окнах (рис. 22). На каждое окно нужны: ламбрикен А — узкая
полоска материи, подвешенная к карнизу (шириной примерно в
40—50 см), и два занавеса В, из которых каждый по своей длине
должен быть больше высоты окна на 40—50 см и по своей ширине
§ 7, 5
39
равен примерно 2/3 ширины окна. Карнизом для занавесей служит
доска шириной около. 10—12 см, подвешенная над окном при
помощи костылей. На карнизе укрепляют два металлических
прута (d = 2—3 мм) или две тонкие трубы (рис. 23). Если поль-
зоваться одним прутом или одной трубой, то занавеси при за-
Рис. 23. Устройство механизма задёргивающихся занавесей
затемнения.
дёргивании не смогут заходить «пола за полу», и в щель
между ними станет проникать свет. На пруты надева-
ются кольца, к которым подвешиваются занавеси.
Задёргивание производится при помощи шнурков, при-
вязанных соответственным образом к кольцам СС зана-
весей и пропущенных через блоки DD, как это показано
на рисунке 23. Наиболее подходящим материалом для
занавесей затемнения является бумажное сукно, в частно- <
сти применяемое для пошивки лыжных костюмов. Чёрный
цвет для занавесей вовсе не обязателен,
лателен, так как придаёт помещению
колорит. Кроме бумажного сукна, для
кий бумажный материал, лишь бы он не
себя.
а скорее неже-
лаборатории мрачный
занавесей
пропускал
годится вся-
света сквозь .
Более дешёвым является затемнение, сделанное в виде зак-
ручивающейся на круглый деревянный брус'шторы из плотной
синей бумаги, применявшейся для затемнения в военное время.
Возможно также устройство подвешенных на петлях и открываю-
щихся ставен, но подобное устройство оказывается менее удоб-
ным, особенно при широких окнах.
5. Освещение. В физической лаборатории, в отличие от обыч-
ного класса, искусственное освещение обладает некоторыми осо-
бенностями. Прежде всего источники света должны давать воз-
можно более равномерно . рассеянный свет — во избежание
образования теней от приборов на демонстрационном столе и появ-
ления световых бликов на стеклянных и полированных металли-
ческих частях. Вторая особенность состоит в том, что демонстра-
ционный стол требует более сильного освещения, чем всё остальное
в лаборатории.
Эти требования при керосиновом освещении почти не осущест-
40
П,5
вимы, так как приходится пользоваться двумя-тремя висячими
лампами «молниями». Но и в этом случае одну из ламп надо рас-
положить перед демонстрационным столом для освещения при-
боров и заэкранировать листом жести так, чтобы её свет не падал
непосредственно в глаза учащимся и не слепил их. Применяют-
ся керосиновые висячие лампы с большими крупными отражате-
лями, окрашенными белой краской. При электрическом освеще-
нии лампы следует снабдить колпаками из молочного стекла,
дающими значительное рассеивание света. Наиболее подходящей
является арматура, называемая люцеттой (рис. 24). Чем большее
Рис. 24. Различные виды
арматуры (люцетт) электрического освещения и
их световые характеристики.
количество источников света применено для освещения, тем рав-
номернее получается освещённость и тем слабее станут тени. Поэ-
тому лучше брать для освещения большее количество люцетт о
маломощными лампами, чем две-три — с сильными. Располо-
жение выключателей для освещения лаборатории и демонстра-
ционного стола далеко не безразлично и должно быть проду-
мано при устройстве электрической проводки. Прежде всего ре-
комендуется освещение разбить на две группы: одну — с двумя
люцеттами, другую — с остальными, что позволит давать полное
или пониженное освещение при помощи двух выключателей. Вы-
ключатели для групп важно расположить на стене около демонст-
рационного стола и притом с той стороны, где помещён проек-
ционный фонарь, чтобы учителю было удобно, не покидая эст-
рады, гасить и зажигать свет при проведении демонстраций.Цепь
£ 7, 6
41
пониженного освещения желательно устроить с коридорными пе-
реключателями, расположив один из них, как указано, около
демонстрационного стола и другой — у входной двери. Тогда
свет может быть зажжён или погашен из любого из этих двух мест.
Схема включения коридорных выключателей показана на рисун-
ке 495,V. В заключение следует подчеркнуть, что правильное уст-
ройство освещения не только значительно увеличит видимость
демонстраций, а следовательно, и повысит их эффективность, но
и создаст необходимые гигиенические условия работы для уча-
Рис. 25. Мотор-генератор, установленный на железных балках, заделанных
в каменную стену.
А — мотор трёхфазного тока; В — динамомашина; D — концы проводов трёхфазниго
тока, заделанных в стену.
щихся. Из световых характеристик двух типов люцетт видно,
что первый (со сплошным колпаком из матового или молоч-
ного стекла) наиболее подходящ для освещения над столами
учащихся, а второй (открытый снизу)—над демонстрационным
столом.
6. Электрооборудование. Под электрооборудованием физиче-
ского кабинета подразумеваются электрические распределитель-
ные устройства, предназначенные для обслуживания эксперимен-
тов по электричеству и для зарядки аккумуляторов. Только в
крайнем случае возможно брать ток для тех или иных техниче-
ских целей непосредственно от проводки в помещении кабинета,
в которую включены лампы, служащие для освещения. При таком
пользовании сетью освещения свет в помещении при нагрузках
42
§7,7
станет сильно пригасать, а при случайных перегрузках и корот-
ких замыканиях будут перегорать предохранители. При неисп-
равности последних вполне возможно возгорание проводов и
возникновение пожара (§ 5 и § 41).
В состав электрооборудования входят: ввод тока в ка-
бинет; распределительный щит для обслуживания демон-
Рис. 26. Монтаж преобразователя (ПТ-03
завода физэлектроприборов) переменного тока
в постоянный на деревянной угловой панели,
удобной для переноски.
страционного стола
(рис. 30); выпрями-
тель или преобразо-
ватель переменного
тока в постоянный
(рис. 25 и 26) со щит-
ком для зарядки ак-
кумуляторов (рис.
34) и установка транс-
форматора для про-
екционного фонаря
(рис. 33).
В настоящем ру-
ководстве мы даём
описание наиболее
простого, но в то же
время вполне рацио-
нального электрообо-
рудования для физи-
ческого кабинета не-
полной средней шко-
лы. Если школа рас*-
полагает достаточны-
ми материальными
средствами, то препо-
даватель может про-
извести более совер-
шенное электрообо-
рудование, чем ниже
описанное, обратясь
для ознакомления со
схемами к тому I
Ф. Э.
7. Ввод тока в препаровочную. В физическом кабинете се-
милетней школы нет непосредственной надобности в трёхфаз-
ном токе и вполне можно обойтись вводом однофазного тока. Од-
нако преподаватель должен иметь в виду, что трёхфазный ток1
даёт возможность проводить ряд интереснейших опытов с этим
г) О трехфазном токе—см .книгу: Горячкин, «Переменный ток и его
законы».
§ 7, 7
43
током при кружковых занятиях и, главное, установить сравни-
тельно мощный источник постоянного тока — мотор-генератор
(рис. 25) или преобразователь (рис. 26). Так как ввод трёхфазно-
го тока обойдётся всего лишь в Р/2 раза дороже, то, имея в виду
дальнейшее усовершенствование кабинета, всё же желательно
ввести трёхфазный ток. Так как приключение к осветительной
сети в самом кабинете недопустимо, то проводку для технических
целей ведут от места ввода тока в школу или от толстых магист-
ральных проводов, называе-
мых стояками и прокладывае-
мых обычно на лестничных
клетках1.) Для подводки трёх-
фазного тока нужны три про-
вода, для однофазного, как и
для постоянного тока, —два
провода. Для проводки впол-
не возможно воспользоваться
шнуром (Ш. Р.) сечением не
менее 4 мм2, а лучше 6 мм2.
Ввод делают в препаро-
вочную и заканчивают здесь
мраморным распределитель-
ным щитком с предохраните-
лями (пластинчатыми или
трубчатыми—рис. 27 и 28, но
отнюдь не пробочными), ру-
бильником однофазного или
трёхфазного тока (рис. 32) и
Рис. 27. Предохранители — плавкие
пластинчатые.
Е и F — клеммы для зажимания концов
плавных вставок D.
четырьмя, тремя или двумя клеммами для присоединения проводов
(рис. 29). От ввода в препаровочную делают ответвление для об-
служивания классной лаборатории. При помощи установленно-
го на ответвлении рубящего выключателя можно электрическую
проводку в лаборатории включать лишь на то время, когда нужна
электроэнергия. На рисунке 29, I показана принципиальная схе-
ма простейшего щитка, который должен быть установлен в пре-
паровочной. Однофазный ток, пройдя через главный рубильник
А, служащий, в частности, для выключения тока во всём каби-
нете, подходит к двум клеммам В через предохранители С. Клем-
мы предназначены для пользования током в препаровочной для
тех или иных целей. За предохранителями сделано ответвле-
ние через рубильник I), подводящее ток к демонстрационному
столу.
Предохранители надо включить в цепь (вопреки общеприня-
тому) за рубильником, чтобы иметь возможность производить
О монтаже проводов — см. книги: Горячкин, «Проводка» и Ф. Э.
т. I, гл. IX и XI.
44
§7,8
замену жилок не под током, для чего достаточно будет выключить
рубильник А, Наилучшими предохранителями являются труб-
чатые, в которых наиболее просто и удобно заменять жилки в
случае сгорания (рис. 28).
Щиток должен быть смон-
тирован на мраморной или ши-
ферной доске; п рименение де ре-
ва совершенно недопустимо.
Рис. 28. Предохранители — плавкие трубчатые.
Плавная вставка (проволочка) D — помешена внутрь фарфоровой
трубки А. Вставка винтами присоединяется к контактам (ножам) В,
вставляемым в зажимы С.
Если сделан ввод трёхфазного тока, то придётся поставить
рубильник с тремя ножами Alf три предохранителя Cj и три клем-
мы В19 сделав ответвление через рубильник DA в лабораторию
от двух любых проводов, согласно схеме рисунка 29, II.
Устройство ввода и монтаж щитка требуют значительных ре-
месленных навыков, почему неосуществимы силами преподавате-
ля или учащихся, тем более что установка должна быть разреше-
на и по её выполнении принята районным электромонтёром. По-
этому эту работу надо поручить опытному электромонтёру.
Вводом до щитка в препаровочной можно ограничиться на
первых порах, т. е. в период организации физического кабинета.
Впоследствии проводку надо продолжить в лабораторию, а так-
же — к выпрямляющему ток устройству, например, к преобра-
зователю, и щиток заменить или дополнить более сложным рас-
пределительным щитом.
8. Распределительный щит в лаборатории. Распределитель-
ные щиты могут иметь самые различные устройства, но в основе
их лежит единая простая схема, одинаковая как для постоянно-
£ 7, 8
45
В & *
Рис. 29. Схема распределительного щитка (ввода) в препаровочной
(однофазного и трёхфазного тока).
го, так и однофазного переменного
тока (рис. 30). Провода, проводя-
щие ток, присоединяются прежде
всего к главному рубильнику F,
выключающему всё устройство.
Затем ток проходит через два
предохранителя 1,1 (трубчатых
или пластинчатых). За предохра-
нителями включается параллель-
но вольтметр V (120 или 220 V)
для измерения напряжения и по-
следовательно амперметр А (25—
—30 А) для измерения силы тока.
Далее производится разветвление
тока через рубильники С и D и
предохранители 2,2 и 3,3. Таких
ответвлений достаточно иметь два:
одно — для подведения тока к
демонстрационному столу, дру-
гое — к проекционному фонарю.
Если ток подводят к лаборатор-
ным столам учащихся, то нужно
сделать третье ответвление через
предохранители 4,4 и рубильник
Е, показанные на схеме 30 пунк-
тиром.
Весьма желательно при пере-
менном токе установить за щитом
Демон. Проекц. /1а бора-
стол фонарь тория
Рис. 30. Схема распределитель-
ного щита постоянного или пере-
менного однофазного тока.
46
§ 7, 8
трансформатор мощностью в 1—1,5 kW, снижающий напряже-
ние соответственно с 220 или 120 V до 50—60 V для питания воль-
товой дуги. Наиболее подходящим типом является автотрансфор-
матор, употребляющийся для кинопроекционных аппаратов и
известный под маркой А/ТСК (рис. 31).
Для трансформатора Т делают специальное ответвление через
рубильник D и отводят от него одну цепь, общую для демонстра-
ционного стола (60 V) и для проекционного фонаря (рис. 33). В
Рис. 31. Автотрансформатор типа
А/ТСК 120—45—50 V для питания
вольтовой дуги.
цепь надо включить через
рубильник F и предохрани-
тели 3,3 проволочный реостат
R с коммутатором до25—30 А,
имеющий сопротивление в
5—6 омов. Такой реостат
Рис. 32. Рубильник трёхполюс-
ной для распределительного щита.
носит название успокоительного, так как вольтова дуга горит
при его наличии много спокойнее, чем без него (рис. 341).
Распределительный щит монтируют на мраморной доске. Вольт-
метр и амперметр для щита берут технического типа МН или
ЭН1) (U = 120—220 V и /=25—30 А) (рис. Ill, I).
Предохранители всего лучше трубчатые; рубильники (рис. 32)
необходимо снабдить защитными коробками, чтобы даже наме-
ренное прикосновение к лишённым изоляции токопроводящим
частям было невозможно (рис. 7).
Монтаж распределительного щита и разводки тока по лабора-
тории не под силу преподавателю, и поэтому эта работа должна
Обозначения приборов — см. § 15, 10 и 11.
§7,9
47
быть поручена опытным монтёрам также, как и вводы тока в пре-
паровочну о.
Более подробные сведения о типе монтажа распределитель-
ных щитов — см. Ф. Э., т. I, гл. IX и т. III, § 1, 1—4 и § 25, 1.
9. Щит для зарядки аккумуляторов. Вопрос о зарядке акку-
муляторов подробно рассмотрен в § 72 и т. III, § 23. Для аккумуля-
торов полезно в препаровочной подвесить: одну-две полки, на кото-
рых следует всегда хранить аккумуляторы, и рядом щиток для их
Рис. 34. Схема щитка для
зарядки аккумуляторов по-
стоянным током освещения.
Рис. 35. Схема щитка для зарядки
аккумуляторов от купроксного
выпрямителя (рис. 125).
48
§7,9
зарядки. Источниками тока для зарядки могут служить: 1) сеть
освещения постоянного тока на 120 или 220 V; 2) купроксный
выпрямитель (§ 17, 9) и 3) преобразователь трёхфазного тока в
постоянный (рис. 25 и 26).
При зарядке постоянным током освещения или от мотор-гене-
ратора на 120 V на щитке монтируют ламповый реостат R (рис. 308),
амперметр А лабораторного типа
(рис. 112), пробочные предохрани-
тели В до 6 А, рубильник С малого
размера и две клеммы D (рис. 34).
Рис. 37. Схема распределитель-
ного щитка постоянного тока
(12 V) для зарядки аккумуля-
торов от преобразователя трёх-
фазного тока (рис. 26).
Рис. 36. Схема устройства преобра-
зователя ПТ-03 завода Физэлектро-
прибор (рис. 26).
Купроксный выпрямитель К (рис. 125) устанавливают на щи-
те, снабдив его штепсельной вилкой для включения в сеть осве-
щения (рис. 35). На том же щите монтируют амперметр А, рубиль-
ник С, предохранители В и две клеммы D (рис. 35). Установки
реостата для изменения силы тока не требуется, так как это до-
стигается посредством смещения магнитного шунта у выпрямите-
ля (рис. 126) (§ 17, 9).
Выходной щит от преобразователя М (рис. 36) обслуживает
цепь постоянного тока; на нём устанавливают предохранители
В до 25—30 А, вольтметр ММ1) (J7 =20—30 V), амперметр ММ
(7=20—25 А), рубильник С и две клеммы D (рис. 37). Желательно
х) Обозначения приборов — см. § 15, 10.
§ 1
49
установить также ламповый реостат R с лампами на 2 V, 50 W
или с подвижным контактом (рис. 306) для изменения силы то-
ка, заряжающего аккумуляторы. Выходной щит (постоянного
тока) от преобразователя, как распределяющий низкое напряже-
ние (U 20 V), можно сделать из дерева, а не из мрамора. Тогда
монтаж их станет вполне возможен для преподавателя.
§ 8. Мастерская.
1. Назначение мастерской. Для ремонта, а также для изготов-
ления новых упрощенных приборов, и, наконец, для кружко-
вых занятий с учащимися необходимо приобрести для кабинета
Рис. 38, I. Вид типичного оборудования мастерской в
препаровочной.
набор соответствующих инструментов и организовать специаль-
ное рабочее место, иными словами — обзавестись небольшой
мастерской.
Без мастерской, как бы она ни была примитивна, невозможно
не только развитие и совершенствование кабинета и лаборато-
рии, но даже сох ранение их от постепенного развала. Без надлежа-
щего своевременного ремонта количество неисправных приборов
станет постепенно расти, что приведёт в конце концов к значитель-
ному уменьшению демонстраций на уроках физики. Конечно,
4 Е. Н. Горячкин
50
Рис. 38, 11. Подвешивание инструмен-
тов на деревянном щите для удобного
хранения и контроля нахождения их
на месте.
нельзя предъявлять требований к преподавателю физики, чтобы
он являлся действительно мастером на все руки и мог произвес-
ти любой ремонт. Однако,
преподаватель должен обла-
дать самыми простыми ре-
месленными навыками, без
которых совершенно нельзя
обойтись даже при самом
обыкновенном налаживании
эксперимента. Навыки эти
весьма разнообразны, так
как преподавателю прихо-
дится обрабатывать пробку,
картон, дерево, стекло и ме-
талл, а также производить
некоторые работы по элект-
ромонтажу.
О наборе инструментов в
мастерской и пользовании
ими — см. т. Ill, §§ 9—18.
2. Организация рабочего
места. Для мастерской в
препаровочной отводят спе-
циальное место, где поме-
щают небольшой стол с проч-
ной крышкой из толстых до-
сок (1—1,5 м X 60—70 см) и
рядом столярный верстак,
возможно меньшего размера
(для экономии места). На
этом ,столе и верстаке произ-
водят все работы по починке
приборов и изготовлению но-
вых, поставив себе за не-
пременное правило — не пор-
тить крышек на других сто-
лах в препаровочной, а тем
более в лаборатории (рис.
38, I).
Редко применяемый инст-
румент хранят обыкновенно
в шкапчике или в ящике
рабочего стола;наиболее нуж-
ный подвешивают на гвоздях,
вбитых в деревянный щит,
укреплённый на стене. Таких щитов желательно иметь два: один,
подвешенный около стола, в основном со слесарным инструментом
§9
51
(рис. 38, II), и другой, располагаемый около верстака, — со сто-
лярным. На щитах, которые необходимо окрасить масляной
краской, обводят контуры каждого из подвешенных инструментов
и закрашивают места внутри контуров чёрным спиртовым лаком
или какой-либо другой чёрной краской. Тогда отсутствие ка-
кого-либо инструмента на месте становится заметным с одного
взгляда. Такой способ хранения инструмента сводит на нет время
на отыскание инструмента, упрощает его учёт и способствует
поддержанию порядка. Хранение инструментов на щитах в
достаточной мере зарекомендовало себя и поэтому должно быть
горячо рекомендовано. '
Щиты рационально взять следующих размеров: для слесар-
ных инструментов 100—120 см X 60—70 см и для столярных
80—90 см X 60—70 см. При развеске надо комбинировать ин-
струмент по группам (напильники, стамески, щипцы, молотки и
т. п.), отнюдь не стараясь заполнить сразу весь щит, и, наоборот,
надо оставлять свободные места для последующего заполнения их
инструментом по мере приобретения.
Рабочий стол желательно окрасить кислотоупорной краской
или во всяком случае масляной1 >; обивать его сверху листовым
железом нет никакой надобности; более того, покрытие железом
создаст ряд неудобств при работах. На крышке стола справа
укрепляют настольные тисочки, которые совершенно необходимы
для работы. Кроме того, там же желательно установить сверлиль-
ный станочек.
На краю стола полезно укрепить уголок из железа для сги-
бания жести и других работ с нею.
Для колки дерева, а также для помещения наковальни нуж-
но завести обрез от бревна диаметром в 30—35 см и высотой
в 60—70 см.
О пользовании инструментом, приёмах и способах обработ-
ки различных материалов — см. в основном т. Ill, §§ 10—20 и
литературу, указанную в приложении (§ 74).
§ 9. Библиотека.
«Довести книгу до читателя» — задача далеко не простая, и
разрешить преподавателю физики её легче всего в отношении
научно-популярной литературы по физике и технике. Поэтому
рациональнее всего библиотечку такой литературы завести при
физическом кабинете, как филиал общешкольной, и выдачу книг
учащимся производить самому преподавателю. В состав этой
библиотечки войдут также справочники и методические пособия,
нужные преподавателю, как это было подробно рассмотрено в
т. 1, §§ 45 и 47.
г) См. т. Ill, § 20.
4*
52
£ to
Огромнейшее значение имеет устройство в классе-лаборато-
рии застеклённой или затянутой сеткой витрины, где препода-
ватель должен выставлять литературу, рекомендуемую учащим-
ся для чтения по данному разделу физики, а также научно-по-
пулярные и технические журналы для молодёжи (рис. 39).
Рис. 39. Витрина с книгами для выставки литературы, рекомендуемой
учащимся для чтения.
Для хранения книг лучше всего завести отдельный шкап, же-
лательно шведско-американского типа. Составление и ведение
карточного каталога, а также шифровку книг необходимо произ-
водить по библиотечным правилам. Обзаведение своей библиотеч-
кой с выставкой книг, как показывает опыт, производит чудеса
в отношении повышения потребности у школьников на книги по
физике.
Глава третья.
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.
§ 10. Классификация физических приборов.
Вся аппаратура, применяемая в школе при прохождении
курса физики, может быть разделена по своему назначению
на следующие группы, или классы:
1) Основные приборы, необходимые для воспроиз-
ведения тех или иных физических явлений и являющиеся сами
по себе объектами изучения. В эту группу входит подавляющее
большинство физических приборов, применяемых в школе для
* постановки опытов. В свою очередь эти приборы разделяются
на демонстрационные, обеспечивающие видимость од-
новременно всем учащимся, и лабораторные, служащие
для индивидуального наблюдения.
§ 11, 1
53
2) Измерители и измерительные п р и-
б о ры, которые хотя и могут являться предметом изучения и
оказаться необходимыми для воспроизведения явлений, но в ос-
новном предназначены для измерения физических величин. Из-
мерители бывают демонстрационные и лабораторные. К числу
измерительных приборов относятся: масштабные линейки (рис. 462);
весы (рис. 95—99); разновес (рис, 100—101); динамометры
(рис. 103—105); мензурки (рис. 469); термометры (рис. 106—107);
калориметры (рис. 485); вольтметры (рис. 112); амперметры
(рис. 112, II и 318) и т. п.
3) Модели технических установок и машин,
в основном предназначенные для демонстрации и объяснения
устройства и действия машин или их частей. Типичными предста-
вителями моделей являются: модели цилиндра двигателя внут-
реннего сгорания (рис. 85); модель парораспределительного ме-
ханизма (рис. 83); водяная турбина Пельтона (рис. 87); паровая
машина (рис. 80) и т. п.
4) Проекционные приборы, служащие для по-
лучения увеличенных изображений приборов или демонстрируе-
мых явлений. Такими приборами являются: проекционные фо-
нари (эпископ и диаскоп) (рис. 61—65) и приборы для теневого
проектирования (рис. 147—148).
5) Подсобные приборы, применяемые не для вос-
произведения физических явлений, а лишь в качестве вспомога-
тельных подставок всякого рода, поддерживающих приспособле-
ний для основных приборов, для большего удобства обращения
с последними, для улучшения видимости опыта и т. п. К числу
их относятся: штативы (рис. 50); рамы (рис. 51—52); подъёмные сто-
лики (рис. 53); экраны фона (рис. 56); осветители (рис. 57—58) и т. п.
6. Источники энергии, в том числе нагреватели
и горелки (рис. 127—132), гальванические (рис. 121—123) и акку-
муляторные (рис. 117—118) элементы, электрические машины
(рис. 25—26) и т. п.
Приведённую классификацию надо рассматривать как ориен-
тировочную, так как строгого разграничения между приборами
провести нельзя, и некоторые приборы могут то являться объек-
тами изучения, то служить в качестве подсобных и т. п.
Из приборов всех этих видов учитель для демонстраций или
лабораторных занятий составляет связные системы, образующие
собой то, что носит название установки опыта.
§ 11. Обеспечение видимости демонстраций.
1. Проверка видимости демонстраций. При лабораторных ра-
ботах наблюдение того или иного физического явления или отсчё-
ты по измерительным инструментам производятся индивидуаль-
но и притом с близкого расстояния. Наоборот, для демонстраци-
54
$ И, 2-3
онного эксперимента характерно наблюдение учащимися из са-
мых различных мест сравнительно обширного помещения —
класса, справа и слева от установки, вблизи неё и с расстояний,
удалённых иногда до 6—8 м.
Не подлежит никакому сомнению, что каждый учащийся,
где бы ни находилось его место в классе, должен иметь возмож-
ность, сидя спокойно на своём месте, ясно видеть всё то, что по-
казывает учитель, никак не напрягая при этом своего зрения1).
Поэтому при постановке и проведении демонстраций совер-
шенно необходимо постоянно проверять видимость эксперимен-
та из различных мест помещения, в том числе и с наибольшего
расстояния. Преподаватель, убедившись своими собственными
глазами, что при таком же точно освещении, которое будет суще-
ствовать во время демонстраций, явление отовсюду ясно видимо,
может считать подготовку опыта в этом отношении законченной.
2. Особенности демонстрационных приборов. В целях обеспе-
чения видимости при демонстрациях пользуются специальными
типами приборов, носящих название демонстрацион-
ных и отличающихся своими укрупнёнными размерами, спе-
цифическим расположением своих отдельных частей, яркой рас-
краской отдельных деталей и т. п.
Чтобы уяснить себе разницу между обычными измерительны-
ми приборами, употребляемыми в лабораториях, и демонстра-
ционными, достаточно сравнить между собой: весы демонстра-
ционные (рис. 98) и технические (рис. 99); демонстрационный
амперметр (рис. 110 и 318) и лабораторный (рис. 501); вращающий
виток (рис. 379) и модель электромоторчика (рис. 381); демонстра-
ционный термометр (рис. 107) и лабораторный (рис. 106); демон-
страционный динамометр (рис. 105) и лабораторный (рис. 104).
Типичными демонстрационными приборами являются: при-
бор для демонстрации закона Архимеда (рис. 45 и 183); турбина
Пельтона (рис. 87); прибор Гофмана (рис. 315).
Так как промышленность далеко не обеспечивает полного
комплекта демонстрационной аппаратуры, то некоторые, весьма
нужные, приборы приходится целиком изготавливать учителю
своими силами. К числу таких приборов относятся: прибор для
демонстрации движения проводника в магнитном поле (рис. 376);
модель витка с кольцами или коллектором (рис. 40, 12) и 379).
3. Повышение демонстрационности приборов. Может случить-
ся, что в физическом кабинете не окажется нужных демонстра-
ционных приборов, и преподавателю придётся приспосабливать
для демонстраций имеющиеся, не имея времени или достаточных
Зрение предполагается нормальное. Учащиеся же, страдающие недо-
статками зрения, должны быть заранее выявлены учителем и соответствую-
щим образом распределены по местам в классе.
2? Рисунок 40— см. цветную вклейку.
Рис. 4,0,1. Раскрашенная модель витка с коллектором.
Рис 40 II. Образец раскраски неподвижного магнита и мотка прово-
локи в качестве катушки для индукции.
55
ремесленных навыков для изготовления упрощенных. Во многих
случаях выход из положения осуществляется при помощи проек-
тирования на экран (§ 13, 1). Однако нередко возможно рас-
краской отдельных частей и некоторыми простыми добавочными
приспособлениями повысить демонстрационность приборов.
1) Раскраска отдельных деталей яркими краска-
ми сильно способствует выделению важнейших частей, служащих
объектом изучения, и иногда вносит значительные упрощения в
методическом отношении при объяснениях. Так, если, например,
подвергнуть окраске демонстрационный контур, выделив раз-
личными цветами проводники А и В, пластины коллектора С и D
или контактные кольца и щётки Е и F, то повысится не только
видимость, но и сильно упростятся объяснения принципа полу-
чения прямого и переменного токов (рис. 40,1 и 389). Примерами,
где раскраска имеет важнейшее значение, служат приборы: катушки
для индукции (рис. 397 и 40, II) (§ 50); постоянные магниты
(рис. 40, II); модели механизмов парораспределительной коробки
(рис. 83) и двигателя внутреннего сгорания (рис. 85) и др.
Раскраску лучше всего производить масляными художест-
венными красками, продаваемыми в тюбиках (см. т. III, § 20).
2) Шкалы и стрелки. На демонстрационных из-
мерительных приборах: у масштабных линеек, манометров (рис.
171) и вообще во всех тех случаях, когда при опытах производят-
ся отсчёты длин, рационально применять раскраску шкал, как
показано на рисунке 41.
Если в качестве демонстрационных приходится применять
весы технические (рис. 99) или Беранже (рис. 97), то на указа-
телях А и стрелке В полезно укрепить наконечники из бумаги
и шкалу заменить другой С — бумажной с крупными деления-
ми (рис. 42).
3) Рейтеры. В состав некоторых приборов входят нити и
проволоки, видимые очень плохо, а то и совсем невидимые,
вследствие своей малой толщины. Между тем при некоторых де-
монстрациях, например, движения проводника в магнитном по-
ле, колебания струн, удлинения проволоки при нагревании и
т. п., надо показать изменение в положении нитей или проволок.
Тогда для видимости их положений применяют: на вертикаль-
ных проволоках — флажки из тонкой (папиросной) цветной бу-
маги (рис. 43, I), на горизонтальных — рейтеры или гусарики
из такой же бумаги (рис. 43, II).
В некоторых случаях рационально надевать на нити или про-
волоку отрезки раскрашенных’ соломинок (рис. 43, III).
4. Окрашивание жидкостей. Не только сами бесцветные жид-
кости, но даже уровни их, если они налиты в стеклянные сосуды,
плохо заметны издали. Поэтому при проведении опытов с жидко-
стями рекомендуется их подкрашивать. Окрашивание произво-
дится различными красками, из которых для воды рекомендуется
56
£ 11. 4
фуксин или же, что проще, раствор щёлочи и фенолфталеина
(приготовление растворов — см. т. III, § 24). Эти краски не оставля-
ют на стекле следов после себя так, как это наблюдается при упот-
реблении растворов марганцовокислого калия, чернил и неко-
торых акварельных красок.
-шшппп
III
ШПшПШШШ
V
Рис. 41. Образцы демонстрационных шкал для масштабных линеек, мано-
метров и т. п. (штриховкой условно изображена окраска в красный цвет;.
Рис. 42. Насадки из бумаги на стрелку и указатели весов
и шкала для них.
§ П, 5-6
57
Для опытов по Гидростатике и в особенности по Оптике ре-
комендуется применение флуоресцина, дающего, кроме жёлто-
го окрашивания, флуоресценцию ярким зелёным цветом (§ 52).
Нужная густота окраски подбирается преподавателем посред-
ством опыта; необходимо лишь иметь в виду, что чем тоньше слой
жидкости, тем более интенсивной окраски она требует. Так,
в опыте с капиллярами приходится применять очень густую
окраску. Несмотря на то
что при этом жидкость в
сосуде будет казаться почти
чёрной, в трубках же полу-
чится лишь только достаточ-
ное по интенсивности красное
окрашивание (рис. 142, I).
Незаменимо применение
окрашивания для обнаруже-
ния движения струй в жид-
костях, например, в опыте
по конвекции в жидкостях
(рис. 273) (§ 37).
5. Применение дыма. Под-
мешивание дыма к воздуху
Рис. 43. Различные способы повыше-
ния видимости проводов (1 — флажки;
II — рейтеры; III —соломинки).
производится в тех случаях,
когда нужно демонстрировать перемещение воздуха или наблюдать
направление его струй. Так, например, поступают, когда пока-
зывают конвекцию в газах (рис. 275) или проводят демонстра-
цию на закон Паскаля для газов (рис. 172).
Чрезвычайно полезным оказывается применение дыма при
демонстрациях по геометрической оптике. Пучки лучей света
в воздухе, вообще говоря, заметны вследствие засорённости воз-
духа частицами пыли, а также благодаря наличию «тумана».
Чем больше засорённость воздуха, тем яснее обозначается путь
пучка лучей света. Поэтому при задымлении воздуха пучки лу-
чей становятся хорошо видимыми. Для получения дыма служит
особый прибор, носящий название дымаря (§ 12, 10).
6. Расположение приборов при демонстрациях. Неопытный
экспериментатор, используя, сколь угодно, прекрасные в де-
монстрационном отношении приборы, легко может свести на нет
все их преимущества и не обеспечить даже удовлетворительной
видимости. Случается это по ряду причин:
1) Никогда нельзя устраивать на демонстрационном столе на-
громождение приборов, как бы ни было велико число нужных из
них для проведения урока (рис. 46). Если преподаватель расставит
их по всему демонстрационному столу, то тем самым он рассеет
внимание, по крайней мере самых пытливых, учащихся и может
отвлечь их от предмета проводимой в данный момент демон-
страции.
58
£ 11, 6
Нужно стремиться к тому, чтобы на демонстрационном сто-
ле не было никаких приборов, за исключением только тех, ко-
торые нужны для показываемого опыта в данный момент (рис.
44 и 45). Остальные приборы, необходимые для последующих
опытов, рационально располагать около демонстрационного стола
на небольшом столике и выставлять из них на середину стола
только нужные в данный момент. Возможно, но несколько хуже,
ставить на краю стола те приборы, в которых нет необходимости
Рис. 44. Демонстрация инерции тела.
для проведения демонстрируемого опыта (рис. 47). Однако это
требование не всегда выполнимо; в частности, оно трудно осу-
ществимо в случаях сложных установок, например, при неко-
торых демонстрациях по электричеству.
Нужно сводить к минимуму количество всякого рода вспо-
могательных приборов, которые в рассматриваемой демонстрации
не изучаются. Так, например, нет надобности загружать стол
источниками тока, когда они служат для накаливания освети-
тельных ламп, вести на демонстрационном столе нагревание тел
при некоторых опытах по теплоте и пр. Всё это надо делать в сто-
роне.
2) Положение тела по отношению к приборам преподавателя
при проведении демонстраций далеко не безразлично. Как опыт-
$ 7
59
Рис. 45. Демонстрация закона
Архимеда при помощи ведёрка
и динамометра.
ный педагог, ведя записи на доске, умеет не загораживать их вплоть
до последней буквы, так и экспериментатор должен постоянно
следить за собой, чтобы не заслонять приборов. Чаще всего препода-
вателю для выполнения этого
требования приходится рас-
полагаться позади или сбоку
установки; в некоторых слу-
чаях разрешение вопроса
явится далеко не таким про-
стым делом (рис. 44, 45, 59
и 217).
3) При установках демон-
страций нередко оказывается,
что одни приборы загоражи-
вают друг друга, другие пло-
хо, а то и вовсе не видны
вследствие своих малых раз-
меров или, наконец, что важ-
нее всего, схема всей уста-
новки и взаимоотношение от-
дельных её частей для зри-
тельного восприятия учащи-
мися остаются скрытыми.
Особенно часто это нежела-
тельное явление наблюдает-
ся при демонстрациях из
области учения об электри-
честве, когда в электриче-
скую цепь входят по несколь-
ку приборов, а соединяющие
их проводники располага-
ются на горизонтальной пло-
скости стола и потому остаются совершенно невидимыми. На
рисунке 48,1 показана подобная неправильно собранная и притом
сравнительно простая установка. Совершенно иной вид принимает
эта установка, когда преподаватель смонтировал её в демонстра-
ционных целях при помощи подставок (рис. 48 II), подъёмных
столиков (рис. 53) и угловых панелей, на которых укреплены
приборы (рис. 48,11 и 55). Этот пример показывает огромное зна-
чение подставок и панелей при демонстрационном эксперименте
(§ 12, 4—6), но нельзя вдаваться в крайность и доходить до
чрезмерного применения подставок.
7. Значение фона. Видимость прибора или его отдельных час-
тей во многих случаях возрастает при правильном подборе фона,
на который глаз проектирует рассматриваемые объёкты. Значе-
ние фона основывается главным образом на явлениях контраста.
Случается, что одни объекты, хорошо видимые на белом фоне,
60
£ 11, 8
оказываются мало заметными на чёрном или наоборот. Таким об-
разом, на подыскание необходимого фона приходится обращать
самое серьёзное внимание, несмотря на то, что на первый взгляд
такое обстоятельство кажется несущественным.
Рис. 46. Помещение излишних приборов на демонстрационный стол —
неправильная расстановка приборов.
При этом нужно иметь в виду, что преподаватель, чаще все-
го помещаясь за демонстрируемым объектом, сам служит фоном.
Для получения фона применяются экраны, сделанные из вер-
тикально поставленных листов фанеры (рис. 45 и 56) (§ 12, 7).
Рис. 47. Правильное расположение приборов при демонстрации.
8. Освещение п подсвет. В целом ряде опытов плохо видны
приборы, расположенные на демонстрационном столе, на фоне
чёрной классной доски и освещаемые через окна сбоку слева, в
особенности в сумеречные дни. Тонкие провода и детали некото-
§ Н, 8
61
рых приборов, окрашенные в тёмные цвета, учащиеся не в со-
стоянии рассмотреть. Поэтому в целях улучшения видимости даже
днём приходится прибегать к дополнительному освещению.
Рис. 48, I и II. Применение преподавателем подставок позволяет учащимся
ясно видеть на демонстрационном столе схему включения приборов в элек-
трической установке (измерение ’мощности или сопротивления лампочки).
Однако, при неправильном освещении классной доски на ней
возникают такие отсветы и блики, которые не позволяют видеть
написанное на ней мелом. Подобное же явление отсветов полу-
чается также при проведении демонстраций, что может привести
62
£ 12, 1
к сильному, а то и полному исчезновению видимости. Действи-
тельно, многие приборы имеют стеклянные и металлические по-
лированные части; отражение света от них создаёт настолько яр-
кие блики, что происходит не только исчезновение видимости
деталей, но и ослабление зрительного восприятия прибора в це-
лом. Особенно важное значение это имеет, когда демонстрируют-
ся процессы, происходящие за стеклянной стенкой, например, в
стеклянной посуде внутри жидкости.
Повышение видимости вообще и борьба с отсветами произ-
водится при помощи дополнительного освещения прибора спере-
ди, сбоку или сзади (рис. 58). Особенно возрастает видимость при
просвечивании сзади стеклянных приборов с жидкостями, для чего
употребляется специальный осветитель, называемый просвечи-
вающим экраном (рис. 57) (§ 12, 7).
§ 12. Подсобные приборы»
1. Назначение и виды подсобных приборов. Как было уже ука-
зано выше, подсобные приборы сами по себе не являются ни пред-
метом демонстрации, ни тем более объектом изучения и никак
не могут считаться необходимыми
для воспроизведения тех или иных
физических явлений. К подсобным
приборам относятся прежде всего
всякого рода поддерживающие при-
Рис. 49, I и И. Таган и железная асбестированная сетка.
способления: 1) таганы и лабораторные штативы; 2) подставки и
подъёмные столики; 3) рамы; 4) угловые панели. Все эти при-
боры служат для создания точек опоры для основных приборов,
когда последние надо расположить на известной высоте. Таганы и
лабораторные штативы при этом предназначаются в основном
для помещения на них колб, химических стаканов и т. п., на-
§ /2, 2
63
греваемых на спиртовках или иных источниках теплоты, но, кроме
того, в широкой мере употребляются и для укрепления на них
других приборов.
Подставки и подъёмные столики применяются главным об-
разом для обеспечения лучшей видимости приборов, позволяя,
в частности, располагать приборы в случае надобности амфитеат-
ром (рис. 48, П, 318 и 326).
Рис. 50, 1 и II. Лабораторный штатив и лапки к нему.
Кроме поддерживающих приспособлений, к подсобным при-
борам должны быть причислены всякого рода экраны, предназ-
наченные в целях улучшения видимости для создания фона, ос-
ветители и ряд других приборов специального назначения, на-
пример, дымарь, наклонное зеркало и пр.
2. Таганы и лабораторные штативы. Таганы (рис. 49) нахо-
дят себе применение только при отсутствии или недостатке лабо-
раторных штативов (рис. 50). Так как они более дёшевы, чем шта-
тивы, то их приходится употреблять при лабораторных работах.
Основные недостатки таганов заключаются в том, что высота их
не может быть изменена и помещённый на них прибор нельзя
закрепить, как это нетрудно сделать при помощи лабораторных
штативов. Лабораторные штативы снабжаются разного рода при-
64
£ 12, 3
способлениями, из которых кольца служат, как подставки, и
лапки, как приспособления, поддерживающие приборы на весу
(рис. 50,11). Кроме того, лапки не
боров, поставленных на коль-
ца. При зажимании стеклянных
трубок, горлышек колб в лапках
устраивают прокладки из бумаги
или пробки. Тонкие металличе-
ские части зажимаются при по-
мощи кусочков дерева.
При пользовании таганами и
штативами для нагревания жид-
костей в стеклянной химической
посуде, необходимо между дном
последней и пламенем поме-
щать железную асбестирован-
допускают падения в сторону при-
Рис. 51. Рама настольная для опы- Рис. 52. Рама большая для магде-
тов по механике. бургских полушарий, электромаг-
нита и т. п.
ную по середине сетку (рис. 49, II). Без сетки посуда может
лопнуть вследствие неравномерного нагревания её дна и стенок.
3. Рамы. В продаже рам не имеется, но так как без них
обойтись очень трудно, то их приходится изготавливать своими
.силами или заказывать столяру. Как минимум нужны две рамы:
$ 12, 3
63
одна —настольная (рис. 51) и другая, предназначенная для
установки на полу класса (рис. 52). Настольная рама служит, глав-
ным образом, для укрепления на ней блоков и полиспастов. Де-
лают её из деревянных брусков (лучше всего из берёзовых, се-
чением примерно 2,5 см^Ь см), высотой 70 см. и шириной 100 см1к
Бруски связываются между собой на ребро, чтобы они оказались
широкой стороной обращёнными к зрителю. Основанием рамы
Рис. 53. Подъёмный столик.
может служить доска или,
много лучше, ножки с отко-
сами. Для укрепления на ра-
мах в продаже имеются специ-
альные блоки на струбцинках
Рис. 54. Технический вольтметр,
смонтированный на угловой панели.
(рис. 242); для подвешивания же обыкновенных блоков, полис-
пастов и других приборов в верхний брусок ввёртывают пе-
тельки (рис. 452).
Большая рама предназначается для подвешивания магде-
бургских полушарий и электромагнита с тем, чтобы продемон-
стрировать, что груз человеческого тела оказывается недостаточ-
ным для отрыва полушарий друг от друга или якоря от электро-
магнита (рис. 214 и 365). Большую раму делают из брусков
(5 смх8 см) высотой в 180—200 см и шириной в 50—60 см*\
й Об изготовлении — см. т. III, § 10
5 Е. II. Горячкин
66
£ 12. 4—5
4. Подставки. Обыкновенные кирпичи являются очень удоб-
ными подставками для приборов, но они тяжелы, царапают и
пачкают демонстрационный стол. Поэтому находят себе приме-
нение «кирпичи», сделанные из деревянного бруска с прямоуголь-
ным сечением (7 см X 12 см X 25 см)
и окрашенные тёмной маслин-
ной краской. Необходимы также
подставки в виде прямоугольных
параллелепипедов, сбитых из досок
(узкие стороны) и клеёной фанеры.
Во избежание загрязнения их покры-
вают «морилкой» и сверху каким-
либо лаком. Для удобного захваты-
вания при переносках на двух-трёх
стенках просверливают отверстия
для пальцев1^. Такие подставки на-
ходят себе самое широкое примене-
ние при демонстрационном экспери-
менте.
I
Рис. 55. Монтаж звонка на
угловой панели с двояким
расположением клемм.
в
II
5. Подъёмные столики. Подъёмные столики служат, так же
как и подставки, для помещения физических приборов на неко-
торой высоте над демонстрационным столом, главным образом
для обеспечения видимости.
Подъёмный столик Гезехуса служит в качестве под-
ставки для сравнительно крупных предметов. Размер его
крышки обыкновенно делается около 50 смхЗЬ см. Высота его
может изменяться при помощи вращающейся рукоятки, наса-
женной на вал с винтовой резьбой. Этот вал при своём
*) Об изготовлении — см. т. III, § 10.
§ 12, 6—7
67
вращении, действуя на гайки, укреплённые в скрещиваю-
щихся ножках, позволяет изменять высоту в пределах при-
мерно от 10 см до 40 см. Простота изменения высоты и доста-
точная прочность столика заставляют настоятельно рекомендо-
вать его для физического кабинета. Такой же рекомендации за-
служивает малый подъёмный столик с круглой крышкой, приме-
няемый для помещения на нём малых по размеру предметов
(рис. 53). Высота его меняется посредством перемещения стержня
во втулке чугунного основания. Закрепление стержня со столи-
ком на той или иной высоте производится винтом А.
6. Угловые панели. Угловые панели позволяют располагать
приборы в вертикальной плоскости, в чём безусловно нуждают-
ся манометры (рис. 171), некоторые измерительные электриче-
ские приборы (рис. 54), электрические звонки (рис. 55) и др.
Действительно, перечисленные приборы могут работать или
давать правильные показания только тогда, когда они располо-
жены вертикально. Но кроме того, к монтажу на панелях прибе-
гают и в тех случаях, когда приборы, поставленные на демонстра-
ционный стол, остаются скрытыми от глаз учащихся. К числу
таких приборов относятся, главным образом, электрические при-
боры, как, например, звонок, всякого рода выключатели, модели
телеграфа и пр. Чтобы выяснить выгоды монтажа на угловых
панелях, достаточно сравнить между собой вид приборов при обыч-
ном расположении на столе и при монтаже их на углевых подстав-
ках. Угловые панели бывают двух типов: упрощенные и более
сложные (рис. 54 и 55). Следует предпочесть последний тип, как
более устойчивый1).
При монтаже электрических приборов следует на каждый про-
вод ставить по две клеммы: одну А] и В, на верху панели и другую
А2 и В2 снизу (рис. 55). Тогда подключение к верхним клеммам
обеспечит видимое для учащихся раепдложение проводов навесу,
что важно при некоторых демонстрациях, когда, кроме самих
приборов, изучается также схема соединения приборов друг с
другом. Нижние клеммы оказываются более удобными при лабо-
раторных работах и в тех случаях, когда при демонстрациях нет
надобности обращать внимание на схему соединения приборов
между собой.
7. Экраны для создания фона. Выше (§ 11, 7) было указано зна-
чение фона, на котором производится демонстрирование прибора
или опыта. Во многих случаях, помещая за прибором небольшой
экран, окрашенный белой или чёрной краской, удаётся значи-
тельно увеличить видимость. Чтобы убедиться в справедливости
этого, нужно сравнить видимость одного и того же прибора на
фоне белого и чёрного экранов. Экран нетрудно сделать своими
силами, изготовив три брусочка (рис. 56, II) с поперечным про-
Об изготовлении — см. т. III, § 10.
5*
68
резом А посередине такой ширины, чтобы вставленный в них
лист фанеры В удерживался в вертикальном положении х). Следует
заготовить два-три листа фанеры различного размера и брать
из них тот наименьший,
который соответствует раз-
мерам прибора. Листы
делаются прямоугольной
формы, что позволяет уста-
навливать их примени-
тельно к прибору двумя
способами: длинным реб-
ром горизонтально или
вертикально. Одну сторону
экрана покрывают белой
краской или бумагой, дру-
гую нужно сделать мато-
во-чёрной, покрыв её чёр-
ной масляной краской (са-
жей), материей или бума-
гой
При демонстрации яв-
лений, происходящих в
и,----------------50
Рис. 57. Устройство просвечивающего
экрана.
Рис. 58. Лампа с глубоким колпаком
и настольная электрическая лампа,
полезные для подсвечивания.
жидкостях внутри стеклянных сосудов, несравненное улучшение
видимости получается при пользовании просвечивающим экра-
ном (рис. 57). Устройство его
чрезвычайно просто. Из досок
сколачивают ящик с фанер-
ным дном. Ящик для придания
большей устойчивости укреп-
ляют на доске, образующей
собой подставку. В боковых
стенках просверливают ши-
рокие отверстия, служащие
для вентиляционных целей.
Внутри ящика устанавли-
вают три-четыре патрона с
лампочками накаливания
(25 W, лучше 15 W). Провод,
подводящий к лампам ток,
снабжают штепсельной вил-
кой для включения в сеть ос-
• вещения. Переднюю стенку,
показанную на рисунке 57 от-
сутствующей, делают из листа бумаги, лучше всего — белой
обёрточной. Этот лист приклеивают наглухо по краям ящика. При
горении ламп бумага пропускает через себя рассеянный мягкий свет.
х) Об изготовлении—см. т. Ill, § 10.
£ 12, 8—9
69
8. Осветители. В сумеречные
дни нередко приходится поль-
зоваться дополнительными осве-
тителями для освещения всей
демонстрационной установки
или её отдельных частей. В пер-
вом случае зажигают освещение
во всём помещении класса; во
втором — берут электрическую
лампу, закрепив её патрон в ла-
бораторном штативе и снабдив
глубоким непрозрачным колпа-
ком (рис. 58, 1). Из обычной
настольной арматуры могут
быть с большей пользой приме-
нены типы, показанные на ри-
сунках 58, II и III.
9. Наклонное зеркало. Для
демонстрации некоторых явле-
ний, происходящих в горизон-
тальной плоскости, можно поль-
Рис. 59. Применение наклонного
зеркала для демонстрации явлений,
происходящих на горизонтальной
плоскости.
можно держать соответствую-
зоваться наклонным зеркалом.
Проще всего использовать обык-
новенное настенное зеркало раз-
мером примерно 70 смхЬО см.
При пользовании зеркалом ег
щим образом в руках (рис. 59). Но в таком случае производство
опыта требует второго человека, а присутствие двух людей около
Рис. 60. Устройство дымаря.
70
£ 12, 10; § 13, 1
установки заставляет их невольно мешать друг другу. Поэтому
рациональнее наклонное зеркало смонтировать на специальной
подставке или закрепить при помощи штатива. Тогда зеркалу
можно придавать любой угол наклона и с помощью винта за-
креплять в том или ином положении.
10. Дымарь. Как указано выше (§ 11, 5), для обеспечения
видимости некоторых явлений по оптике и др. применяется
задымление воздуха. Для получения дыма служит прибор, на-
зываемый дымарём. Сущность действия простейшего дымаря со-
стоит в том, что через горящую папиросу продувают воздух так,
чтобы последний входил в неё с зажжённого конца и выходил
вместе с дымом из мундштука. Конструкция дымаря может быть
различной, в зависимости от типа взятого сосуда. Если дуть
ртом или нагнетать воздух насосом Шинца в трубку В, то через
другую резиновую трубку А станет выходить густой дым
(рис. 60). Об изготовлении дымаря — см. т. III.
§ 13. Проекционные приборы.
1. Назначение проекторов. Проекционные приборы, или
фонари, служат в основном для проектирования на эк-
ран увеличенных изображений прозрачных и непро-
Рис. 61. Проекционный фонарь школь-
ного типа и его устройство.
зрачных картинок, а также
некоторых приборов и вос-
производимых с их помощью
физических явлений. Кино-
проекторы предназначены
для получения движущихся
изображений, а некоторые
типы из них, кроме того,
для воспроизведения запи-
санного на плёнку звука
(см. т. III, § 22, т. I, § 23).
Наконец, проекционные при-
боры в школе используются
также в качестве осветителей
при опытах по оптике (§§ 54
и 55).
Существуют два способа
проектирования—один из них
общеизвестный, при которохм
проектирование прозрачных
или сильно освещённых объ-
ектов производится с помощью
оптических линз (объектива).
При другом способе на
экране получают теневое
§ 13, 2
71
изображение непрозрачных предметов. Приборы для теневого
проектирования описаны в § 24, 4.
2. Типы проекционных фонарей. Проекционные приборы,
применяемые в школе, могут быть разделены на два основных ти-
па, предназначенных для проектирования: 1) картинок
(рис. 61) и 2) физических приборов (рис. 62). По-
Рис. 62. Проекционный фонарь с оптической скамьёй (опыт — спектры
паров металлов).
следний тип проекторов применяется также в школе не как под-
собный, а как основной прибор для демонстрации некоторых
явлений геометрической оптики, для чего снабжается особым уст-
ройством, называемым оптической скамьёй, и рядом принадлеж-
ностей (рис. 63). Кроме того, он используется для проектирова-
ния картинок, почему и может быть назван универсальным.
Проекционные фонари, служащие для проектирования карти-
нок, в свою очередь бывают двух видов, называемых эпископами
и диаскопами.
ЭпископохМ называют проекционный аппарат, служащий для
проектирования на экран непрозрачных картин, например, ри-
сунков, чертежей, текста из книг (рис. 64). Диаскоп предназна-
чен для проектирования диапозитивов, т. е. прозрачных картинок,
выполненных на стекле или целлулоиде (рис. 61 и 65). Эпи-
диаскоп — универсальный аппарат, позволяющий получать про-
екцию как прозрачных, таки непрозрачных картин (рис. 64). Наи-
72
£ 13, 3
Рис. 63. Набор к проекционной скамье.
В — корпус фонаря, А — задняя стенка корпуса с рефлектором, D — конденсор, F —
рамка для диапозитивов, К — столик, L — часть скамьи, Е — рейтер , S — задняя стенка
корпуса с вольтовой дугой, Р — лампочка 12 V, /V — раздвижная шель, М и Мч —
экраны со щелями и круглыми отверстиями, О — объектив , 1 — подставки для вкла-
дывания линз.
большее распространение получили диаскопы, называемые обыч-
но проекционным фонарём.
3. Дааскэп. Диаскоп имеет железный корпус, служащий для
помещения источника света и снабжённый сбоку и снизу отверстия-
ми, а также вытяжной или вентиляционной трубой А для обеспе-
чения циркуляции воздуха, что необходимо в целях охлажде-
ния (рис. 61). В корпусе имеется круглое отверстие для
помещения конденсора, состоящего из двух плоско-выпуклых ко-
роткофокусных линз С, обращённых выпуклостями друг к другу
(рис. 61, II). Конденсор предназначен для превращения расходяще-
§ /5, 3
73
Рис. 64. Эпидиаскоп.
Рис. 65. Проекционный фонарь для ленточных диапозитивов.
гося пучка света, падающего на него от источника света, в сходя-
щийся пучок, служащий для освещения диапозитива. Для поме-
щения диапозитивов, вставляемых в кассеты рамки (рис. 66), слу-
жит рамкодержатель Е на раздвижном тубусе В, в котором
укреплён объектив О (рис. 61).
74
£ *3, 4
Изображение диапозитива при помощи этого объектива проек-
тируется на экран. В простейшем случае объективом может слу-
жить одна выпуклая линза; для уменьшения аберраций — хро-
матической (радужная окраска) и сферической (расплывчатость
изображения) — объектив составляют из двух или большего ко-
личества соответствующим образом подобранных линз.
Описанный диаскоп носит название школьного проекцион-
ного фонаря. Для проектирования приборов он непригоден, что
суживает круг его применения в преподавании физики. Однако
при некоторой простой переделке, заключающейся в удалении
Рис. 66. Рамка А с кассетами В для удобной смены диапозитивов (7.
выступающей части корпуса и в укреплении объектива на отдель-
ном штативе, фонарём можно с успехом пользоваться для проек-
тирования приборов. К числу диаскопов должен быть отнесён
также малый проекционный фонарь для плёночных диапозитивов
(рис. 65). Устройство его осветителя показано на рисунке 67.
О диапозитивах — см. т. I, § 22, рис. 48—52.
4. Эпископ. Если в диаскопах для йолучения изображения
используется свет, проходящий через диапозитив, то в эписко-
пах изображение получается от света, отражённого от непро-
зрачной картинки (рис. 68). На рисунках 68, 1 и II показан схе-
матически разрез эпископа, где S — источник света, освещающий
непрозрачную картинку Р. Лучи света, отражённые от этой кар-
тинки, падают на плоское зеркало В и после отражения от него
поступают в объектив О. Для эпископа, кроме использования от-
ражённого, а не проходящего через картинку света, характерно
отсутствие конденсора. Кроме того, для эпископа совершенно необ-
ходим более светосильный, чем в диаскопе, объектив, ввиду зна-
чительных потерь света при отражениях от картинки и от
зеркала. Поэтому диаметр линз объектива у эпископа берётся
более значительный, чем у диаскопа (рис. 61 и 62). Помимо того,
в эпископах, как правило, приходится пользоваться возможно
£ /5, 5
75
более сильными источниками света, чтобы получать на экране
достаточно яркое изображение. Так как сильный источник света
выделяет много теплоты, то для охлаждения должны быть при-
няты соответствующие меры, для чего в корпусе сделано значи-
тельное число вентиляционных отверстий.
Рис. 67. Схема устройства осветителя с лампочкой S у
проекционного фонаря (рис. 62 и 65). А — конденсор;
В — рефлектор.
На рисунках 64 и 68 изображён аппарат, допускающий не толь-
ко эпископическое, но и диаскопическое проектирование. Поэ-
тому он снабжён ещё конденсором Е и объективом М (рис. 68, I).
В случае использования аппарата для эпископического проекти-
рования конденсор закрывается от проникновения света непро-
зрачным экраном С, управляемым рукояткой К, расположенной
Рис. 68. Схемы применения эпидиаскопа (рис. 64) для диаскопического (I)
и эпископического (I) проектирования.
сбоку корпуса (рис. 64). Для диаскопической проекции экран
С опускается на дно аппарата, и свет от источника падает на
конденсор и, пройдя сквозь него, освещает диапозитив, проекти-
руемый объективом М.
5. Проекционный фонарь с оптической скамьёй. Проекцион-
ный фонарь с оптической скамьёй, выпускаемый Главучтехпро-
мом для проектирования приборов, диапозитивов и демонстра-
76
$ 13, 6—7
ции некоторых явлений по оптике, показан в собранном и разоб-
ранном виде на рисунках 62 и 63.
Основанием фонаря служит скамья из двух металлических
прутьев—«рельсов», на которых помещается корпус В с источни-
ком света (лампочка Р, 12 V или 120 V, или вольтова дуга S)
и с конденсором D. На скамье могут быть помещены движки Е,
предназначенные для укрепления на них: объектива О\ рамки
для диапозитивов F; подъёмных столиков Я; линзодержателей J;
непрозрачных экранов М и/V с одной
Рис. 69. Фонарь (осветитель) нового типа
с лампой в 300 W (рис. 71, V) для проек-
ционной скамьи.
или несколькими щелями
и с круглыми диафрагма-
ми. В новейшей модели
фонаря с оптической
скамьёй применён корпус
иного устройства с более
мощной лампой на 110 V
(рис. 69). Вольтова дуга
смонтирована в другом
корпусе с откидным верхом
(рис. 70, I и II).
Об управлении фона-
рём и использовании его
для опытов — см. § 23.
6. Источники света для
проекционных фонарей.
Проще всего вопрос об
источниках света для про-
екционных фонарей ре-
шается в том случае, ког-
да в школе имеется элек-
трическое освещение. Ис-
точниками электрического света могут служить: вольтова дуга
или специальные проекционные лампы; в ряде случаев с успехом
можно применять также обычные осветительные лампы.
В случае отсутствия в школе электроэнергии единственным
подходящим источником света является карбидная (ацетилено-
вая) горелка (рис. 79), дающая вполне удовлетворительные ре-
зультаты при правильном и аккуратном пользовании ею. Приме-
нение керосиновых ламп, конечно, возможно, но результаты,
полученные с ними, окажутся худшими, даже по сравнению с
осветителем, состоящим из лампочки от карманного фонарика,
питаемой элементами типа MBD (§ 17. 7).
Если школа имеет возможность заряжать аккумуляторы где-
нибудь поблизости, то для проекционного фонаря следует поль-
зоваться проекционной лампочкой на 6—12 V (рис. 71).
7. Вольтова дуга. Применение вольтовой дуги в качестве ис-
точника света для проекционных фонарей в условиях современ-
ной техники, располагающей специально сконструированными про-
Рис. 70. Ручной регулятор для вольтовой дуги в оптической скамье.
78
$ 13, 7
екционными лампами, не является необходимостью, за исключе-
нием некоторых демонстраций, не находящих себе места в курсе
физики семилетней школы. Поэтому здесь вопрос о вольто-
вой дуге, как основном источнике света для фонарей, не рассмат-
Рис. 71, I—VI. Лампы для проекционных фонарей:
I — бытовая, II — кинопроекционная — 110 V и 300 W, 111 — в 500 W от эпидиаскопа,
у _ кинопроекционная — 12 V и 30 W, IV — «точечная» от проекционной скамьи,
VI — «котельная» — 12 V.
§13, 8
79
ривается. Однако, приходится всё же упомянуть о регуляторе
для вольтовой дуги, входящем в комплект фонаря с оптической
скамьёй, Главуч-
техпрома. На ри-
сунке 70 показа-
но устройство та-
кого регулятора.
Угли расположены
под углом и сбли-
жаются и раздви-
гаются посредст-
вом вращения вин-
тов N с широкими
головками. Основ-
ное неудобство за-
ключается в том,
что нет* приспо-
собления для одно-
временного управ-
ления обоими уг-
лями, и каждый
из них должен
Рис. 71, VII—IX.
Лампочки: от карманного фонарика (VII) рудничная на 4 V.
для переносных фонарей (VIII) и прожекторная (IX).
перемещаться от-
дельным винтом.
Вследствие этого
зажечь дугу, а тем
более поддерживать её правильное горение —сложное дело. Для
наблюдения за горением дуги в корпусе сделаны окошечки М. О
Рис. 72. Штатив для осве-
тительной лампы.
питании вольтовой дуги — см. § 43.
8. Осветительные лампы. Чем мень-
шую площадь занимает в электриче-
ской лампочке накаливаемый волосок,
техМ с большим к. п. д. может быть в
проекционных фонарях использован её
свет. Поэтому наилучшие результаты
по сравнению с другими обычными
осветительными даёт лампочка с биспи-
ральным волоском.
Такую лампочку с успехом можно
применять в школьном проекционном
фонаре (рис. 61). Для осветительных
ламп Главучтехпром выпускает специ-
альные подставки (рис. 72). Такие
подставки, позволяющие изменять вы-
соту лампы, снабжены для лучшего
использования света вогнутыми зерка-
лами М (рефлекторами).
80
£ 13, 9—11
9. Кинопроекционная лампа в 300 W. У лампы от кинопроек-
ционного аппарата УП-1 и УП-2 (см. т. Ill, § 22), которая с боль-
шим успехом может применяться в школьном проекционном фо-
наре, волосок расположен так, что занимает сравнительно не-
большую поверхность (рис. 71, И). Подобные лампы изготов-
ляются мощностью в 300 W и для напряжений в 110 и 210 V.
Достоинство кинопроекционной лампы в 300 W в её значитель-
ной мощности и, следовательно, в сильном свете. К числу
«недостатков» должно быть отнесено устройство цоколя, требу-
ющего специального патрона типа Свана.
Правила пользования кинопроекционной лампой в 300 W:
I. Лампа при своём горении выделяет, вследствие своей
значительной мощности, большое количество теплоты, и сте-
кло её баллона нагревается настолько, что приведённые в
соприкосновение с ним бумага и другие горючие вещест-
ва воспламеняются. По причине значительной тепло-
отдачи её можно использовать только в железном корпусе
фонаря; помещать же ее внутри картонных или деревян-
ных корсбок ни в коехм случае нельзя.
II. Лампа при своём горении должна: а) занимать
обязательно вертикальное положение и б) быть обра-
щённой цоколем вниз. При расположении её боком или
цоколем вверх стекло баллона расплавляется, вспучивается
и затем лопается.
10. Лампа в 500 W для эпидиаскопа. Лампа для эпидиаскопа
имеет такое же расположение волоска, как и кинопроекционная,
и при пользовании ею должны соблюдаться изложенные выше тре-
бования. Благодаря большому объёму баллона лампа допускает
при работе наклонное положение (рис. 68). Так как лампа
имеет цоколь Эдисона, то её очень просто использовать в школь-
ном проекционном фонаре, и, если не считаться с количеством
расходуемой электроэнергии, она является наилучшим источни-
ком света при проектировании диапозитивов (рис. 71, III).
11. Кинопроекционная лампа на 12 V. В старого типа проек-
торах для диапозитивов на киноплёнке (рис. 65) и у школьной
проекционной скамьи (рис. 62) применялись в качестве источни-
ка света кинопроекционные лампы на 12 V мощностью b30W или
50 W (рис. 71, V). В новых образцах этих проекционных аппара-
тов в настоящее время используется «точечная» лампа (рис. 71, IV).
К числу «недостатков» лампы на 12 V относится необходимость
применять трансформатор, снижающий напряжение тока освеще-
f 12
81
ния co 120 V или 220 Удо 12 V (§ 51). Лампа требует патрона Сва-
на (рис. 73).
12. Включение ламп для проекционных фонарей. Включение
осветительных ламп (рис. 71, I), применяемых в проекционном
фонаре, производится обычным пу-
тём посредством шнура со штеп-
сельной вилкой, вставляемой в
штепсельную розетку. Точно так
же присоединяется к осветитель-
ной сети лампа эпидиаскопа
(рис. 71, 111). «Точечная» проекци-
онная лампа и кинопроекционная
рассчитаны на напряжение в 110 V
и весьма чувствительны как к
недокалу, так и перекалу. В пер-
вом случае лампы станут давать
недостаточное количество света, во
втором — срок службы их силь-
но сократится, и они быстро пе-
Рис. 73. Патроны Свана.
регорят. Поэтому весьма полезно
включать их через автотрансфор-
матор, употребляемый для поддержания нормального напряжения
у радиоприёмников (рис. 74). Такой трансформатор позволяет
повысить или понизить на-
Рис. 74. Автотрансформатор.
07 — сеть выключена;
пряжение по сравнению с
сетью освещения. Схема авто-
трансформатора показана на
рисунке 75, 11; его щиток с
гнёздами для вилок—на ри-
сунке 75,1. Лампа кинопроек-
тора присоединяется вилкой
к гнёздам с надписью «выход».
Вилка, подводящая ток от
сети освещения, одной нож-
кой вставляется в гнездо 0.
Поворачивая вилку вокруг
этой ножки, можно другую
ножку вставить в любое из
гнёзд 7, 2, 3, 4 или <5. Схема
рисунка 75 показывает, что
при включениях в гнёзда:
02 —напряжение на выходе меньше, чем в сети;
03 —напряжение на выходе равно напряжению в сети;
04 — напряжение на выходе больше, чем в сети;
05 — напряжение на выходе ещё сильнее повышается по срав-
нению с предыдущим случаем.
6 Е. Н. Горячкин
82
§ 13, 12
Настоятельно рекомендуется применение сетевого автотранс-
форматора1), тем более, что он окажется полезным при поста-
новке некоторых опытов. тт
Выход
Сеть
Рис. 75. Щиток автотрансформатора (I)
и его схема (II).
Для кинолампы на 12 V надо пользоваться специальным
трансформатором с щитком для изменения напряжения (рис.
76, I) в пределах примерно
10—18 V, для чего вилка от
лампочки на 12 V может быть
вставлена в гнёзда одним из
трёх способов (рис. 76,11).
I II
Рис. 76. I — кинотрансформатор, позволяющий получить напряжения
6, 12, 14, 16 и 18 V; II — простейший щиток для напряжений 10, 12 и 14 V.
Если проекционные лампы имеют напряжение в 110 V, а
напряжение в осветительной сети равно 220 V, то для понижения
напряжения соответствующим образом необходимо применять
трансформатор с 220 V на 120 V. За отсутствием такого трансфор-
’) Следует взять автотрансформатор мощностью до 500 W во избежание
перегревания обмотки. Приобрести его можно в радиомагазине.
§ 13, 13
83
матора лампы можно включать в сеть через реостат, проще
всего ламповый (§ 43).
13. Центрирование света. Лучи света от источника распро-
страняются во все стороны, но в проекционных фонарях исполь-
зуется лишь та их часть, которая падает на конденсор. Поэтому в
целях максимального использования света сзади источника ста-
вят вогнутое зеркало (рис. 72). Необходимейшим условием для
успешного пользования проекционными фонарями является уме-
ние правильно установить: 1) источник света по отношению к
конденсору и главной оптической оси и 2) зеркало по отношению
к источнику света.
1) Установка обыкновенной лампочки
и вольтовой дуги. Сначала рассмотрим вопрос об уста-
новке источника света, в виде обыкновенной лампочки, по от-
ношению к конденсору, считая, что зеркало отсутствует.
Лампочку или вольтову дугу необходимо расположить так,
чтобы нить лампы или пламя дуги оказались расположенными
на главной оптической оси, проходящей через центры конден-
сора и объектива. Кроме того, далеко,не безразлично, на каком
расстоянии от конденсора находится вольтова дуга или лампа.
При неправильном расположении источника света на экране
образуются тёмные пятна или же края освещённого круга примут
радужную окраску. Радужная окраска красноватого цвета
показывает, что источник расположен слишком близко; тогда
осветитель надо отодвинуть от конденсора. При синеватой
окраске источник находится чересчур далеко, и его надо придви-
нуть к конденсору. В нижеследующей таблице (стр. 84) изображе-
ны виды тёмных пятен, получаемых на экране при неправильной
установке источника, и указаны способы для их устранения.
Для получения правильно освещённого круга на экране надо
перемещать соответствующим образом всю подставку (рис. 72)
или одну лампочку на ней. После установки лампочки на под-
ставку надевают рефлектор-зеркало . и, не смещая подставки и
лампы, меняют расстояние и высоту рефлектора до полного ис-
чезновения бликов на экране.
Вопрос о центрировании света рассмотрен также в § 24.
2) Установка кинопроекционных ламп. Рас-
смотрим сначала установку кинопроекционной лампы на 12 V
(рис. 71, V), применяемой в малом проекционном фонаре (рис. 65)
и оптической скамье (рис. 62).
Центрирование лампы на 12 V:
I. Лампочку 5 располагают волоском к конденсору В и
притом так, чтобы плоскость волоска оказалась перпендику-
лярной к главной оптической оси (рис. 77).
6*
84
$ 13, 13
Центрирование света
Вид пятен Причина: источник света находится У стране н и е. источник света сместить
1 Кольцо по краям далеко придвинуть
2 о Два серпа по краям » »
3 Пятно в центре близко отодвинуть
4 Серп справа справа влево
5 □ Серп слева слева вправо
6 Серп сверху выше вниз
7 Серп снизу ниже вверх
8 I I Пятен нет Установка правильна
§ 13, 13
85
П. Посредством объектива получают на экране светлый
круг. Перемещая объектив, добиваются, чтобы этот круг
имел резко очерченные края, не обращая внимания на
тёмные пятна внутри круга. Замечают, на каком расстоя-
нии от конденсора расположится при этом передняя линза
объектива.
III. Снимают объектив и на то место, где располагалась
передняя линза объектива, помещают перпендикулярно к
оптической оси лист белой бумаги. Тогда на листе полу-
чится изображение светлого круга с яркой точкой или пят-
HOxM внутри.
IV. Перемещают патрон с лампой по отношению к конден-
сору вперёд или назад так, чтобы светлое пятно прежде
всего приняло наименьшую величину.
V. Поднимают патрон с лампой выше или ниже и доби-
ваются, чтобы пятно расположилось на горизонтальном
диаметре освещённого круга.
VI. Вращают патрон с лампой, чтобы пятно оказалось
точно в центре круга.
Когда последнее требование будет выполнено, установку лам-
почки можно считать законченной, и тогда на экране с помощью
объектива может быть получен освещённый круг, не содержащий
пятен.
После этого надо установить зеркало В (рис. 77). Прежде все-
го отодвигают объектив от конденсора так, чтобы на экране по-
лучилось резкое (обратное) изображение Ь раскалённой нити лам-
почки в увеличенном виде. Затем, приближая зеркало к лампочке,
а также меняя наклон зеркала, добиваются, чтобы появившее-
ся на экране второе (прямое) изображение а нити оказалось в «фо-
кусе» й расположилось так, как показано на рисунке 78,1.
Подобно лампе на 12 V производится установка кинопроек-
ционной лампы на 120 V (300 W). Лампу в 300 W помещают так,
чтобы её светящая площадка оказалась перпендикулярной к оп-
тической оси и расположилась против середины конденсора. Для
установки лампы в 300 W руководствуются положениями II—VI
изложенных выше правил или указаниями, данными в таблице
(пункт 1).
Зеркало к этой лампе устанавливают так, чтобы получить на
экране (при отодвинутом на должное расстояние объективе) вто-
86
£ /5, U
В
Рис. 77. Правильное поло-
жение кинопроекционной
лампы на 12 V относитель-
но первой линзы В (вы-
пукловогнутой) сложного
конденсора.
рое изображение зигзага нити, смещён-
ное относительно первого (рис. 78, II).
Вопрос о центрировании света ки-
ноламп на 12 V и на 120 W изложен
также в § 21.
14. Карбидная (ацетиленовая) лампа.
На рисунке 79 показана карбидная
(ацетиленовая) лампа, которую прихо-
дится применять в проекционном фо-
наре при отсутствии электрического
освещения в школе. Достаточно яркое
для проектирования пламя в этой го-
релке получается при горении газа
ацетилена, выделяющегося из карбида
кальция при действии на него воды.
Для получения газа служит устрой-
ство А, называемое генератором; аце-
тилен сгорает в рожке J горелки В.
В состав генератора входят: резервуар
С, в котором помещается ведёрко D,
куда засыпают карбид; бачок Е для
воды с винтом — для регулировки её
подачи (рис. 79, III).
Существует несколько различных конструкций ацетиленово-
го генератора, поэтому они не описываются. К лампе обычно при-
ложена инструкция по зарядке карбидом и управлению ею.
После использования генератора и горелки их надо разо-
брать, вычистить, вымыть и высушить.
Рис. 78. Изображения на экране нитей накала лампочек на 12 V и 120 V
при правильном расположении зеркала.
Изображение: Ъ — от конденсора, а — от рефлектора.
Центрирование света ацетиленовой горелки производится точ-
но так же, как при электрических лампах.
§ 13, 15, § 14, 1
87
15. Уход за проекционными приборами. Для проекционных
фонарей желательно сшить чехлы из плотной материи для защиты
от пыли, главным образом, их «оптики».
Как линзы, так и зеркало требуют само-
го бережного обращения и ухода. Стёкла
следует периодически протирать посред-
ством кусочка замши или самой мягкой (сти-
раной) и безусловно чистой тряпочкой.
Протирание пальцами, а тем более первой
попавшейся под руки тряпкой, хотя бы
чистой, недопустимо, так как может привес-
ти к образованию царапин, в особенности на
стёклах, сделанных из плексигласса. Зерка-
ла в случае запыления обмахивают мягкой
волосяной кисточкой или очень осторожно
протирают мягкой тряпочкой. При образо-
вании на зеркалах пятен иногда помогает
обмывание их поверхности спиртом с после-
дующим протиранием их сухой тряпочкой.
§ 14. Технические модели.
1. Назначение и виды моделей. Вопрос о
назначении и видах технических моделей
подробно рассмотрен в т. Л, § 17. Поэтому
здесь мы ограничимся описанием конструк-
ций некоторых из них (паровая машина,
двигатель внутреннего сгорания, водяные
турбины, насосы и др.). Упрощенные мо-
дели, изготавливаемые своими силами,
описаны вт. III.
Рис. 79, III. Уст-
ройство генератора.
88
§ t4, 2
Рис. 80. Модель парового котла и
вертикальной паровой машины с
золотниковой коробкой.
Рис. 81, 1. Упрощенная модель
паровой машины с качающимся
цилиндром.
2. Паровые машины и парораспределительные механизмы. Мо-
дели паровых машин по своему внешнему виду напоминают ма-
шины, применяемые в технике. Котлы у наиболее совершенных
моделей имеют соответствующую арматуру, как-то: манометр,
водомерное стекло, предохранительный клапан, насос для по-
дачи воды, свисток и т. п. Паровая
машина такой модели содержит
паро распределительный меха-
низм — золотниковую коробку,
коленчатый вал, эксцентрик и
маховик (рис. 80). Благодаря
этому модель с большим успехом
находит себе применение при
рассмотрении устройства паровой
машины. В настоящее время
промышленностью выпускается
упрощенная модель, показанная
на рисунке 81. 1. Парораспреде-
Рис 81, II. Устройство цилиндра
упрощенной паровой машины.
ление производится без помощи
золотниковой коробки посред-
ством качающегося цилиндра
(рис. 81, II).
Перед пуском в ход моделей надо прежде всего убедиться, что
предохранительный клапан находится в полной исправности, ина-
§ 3
89
че возможен взрыв котла. Для такой проверки следует насосом
Шинца (рис. 206) продуть воздух через отверстие для наливания
воды. Если клапан в исправности, то
станет выходить наружу. В случае
загрязнения клапана его надо самым
тщательным образом очистить, не при-
бегая при этом ни к ножу, ни к на-
ждачной бумаге, чтобы не сделать на
клапане царапин. До пуска в ход необ-
ходимо также смазать подшипники у
паровой машины и убедиться, что её
вал с маховиком сравнительно сво-
бодно поворачивается от руки.
После проверки клапана и смазки
наливают в котёл воды так, чтобы её
уровень поднялся почти до верха. Го-
релку наполняют денатурированным
или древесным спиртом (не кероси-
ном!) и, поставив горелку в топку,
зажигают. Так как механизм паровой
машины может оказаться на мёртвой
точке, то после пуска пара в цилиндр
следует подтолкнуть маховик от руки.
Промышленностью выпускалась так-
же паровая турбина (рис. 82, I и II).
Достоинство модели заключалось в зна-
воздух, приподняв его,
Рис. 82, I. Упрощенная
модель активной паровой
турбины.
чительной величине турбины и глав-
ное в том, что, сняв крышку, мож-
но увидеть устройство ротора.
Модели парораспределительных ме-
ханизмов, выпускаемые промышлен-
ностью, настолько несовершенны в демонстрационном отно-
шении (рис. 83), что им следует предпочесть самодельные или
даже печатные таблицы: «Устройство паровой машины». При-
водятся в действие модели вращением рукоятки.
3. Двигатель внутреннего сгорания. Большой интерес для
школ представляет собой действующая модель авиационного мо-
торчика, сконструированная для летающих моделей (рис. 84).
Демонстрация этой модели, приводящей в быстрое вращение
пропеллер, производит исключительно сильное впечатление
на учащихся при её демонстрации на уроке или при кружковых
занятиях.
Двигатель состоит из цилиндра с картером Л, карбюратора
В, бака для горючего С и индукционной катушки, служащей
для получения искры в свече Е. Для питания индукционной ка-
тушки необходима батарейка от карманного фонарика или 2—3
элемента или аккумулятора. Двигатель— двухтактный (а не че-
90
$ 14, 3
Рис. 82, II. Устройство упрощенной модели паровой турбины.
Рис. 83, I. Модель парораспределительного механизма с золотниковой
коробкой.
тырёхтактный!); поэтому его приходится применять лишь для
демонстрации действия, а не для объяснения его устройства. За
недостатком места отказываемся от описаний устройства и правил
пуска его в ход, отсылая преподавателя к инструкции, прилагае-
мой к модели при продаже.
§ м, 3
91
Рис. 83, II. Модель парораспределительного механизма с золотником в виде
двух поршней.
Модель механизма двигателя внутреннего сгорания полу-
чила значительное распространение в школах
несмотря на свои крупные не-
достатки, весьма нужным при-
бором при изучении четырёх-
тактного двигателя (рис. 85).
Посредством рукоятки, поме-
щённой сзади прибора, приво-
дится во вращение вал с кри-
вошипом А, действующим на
шатун В поршня и заставляю-
щим последний перемешаться
попеременно вверх и вниз. На
этом*же валу помещена шестер-
ня 4, сцеплённая с двумя дру-
гими шестернями 1 и 2, снаб-
жёнными кулачками. При. со-
ответствующих движениях ку-
лачков происходит открывание
и закрывание впускного и вы-
пускного клапанов. В том
месте, где помещается свеча,
поставлена лампочка от карман-
и является,
92
кого фонарика, зажигающаяся в начале третьего такта в момент,
соответствующий вспышке. Лампочка требует батареи в 3—4 V,
присоединяемой к соответству-
ющим клеммам, имеющимся на
корпусе модели.
Рис. 85, I и II. Модель механизма двигателя внутреннего сгорания
(клеммы + и — служат для включения батареи).
Корпусу модели придана объёмная форма, и в широкой ме-
ре применена раскраска отдельных частей для их выделения.
Существенным недостатком модели является то, что клапаны
сами по себе плохо видны, и это делает мало заметными их дви-
жения.
Свечу от двигателя внутреннего сгорания можно легко достать
в любом гараже.
4. Водяные турбины. На рисунке 86 показана модель налив-»
ного и подливного колёс. Для демонстрации наливного колеса
жолоб А, на который льют воду, помещён сверху; при показе под-
ливного пользуются бачком В, с отверстием, закрываемым за-
движкой С. В первом случае вода, заполняя ковши, приводит ко-
§ 14, 1
93
лесо во вращение своим весом; во втором — используется кине-
тическая энергия воды, текущей по жолобу D.
Модель водяной турбины Пельтона имеет достаточно крупные
размеры и, главное, стеклянные стенки, что позволяет хорошо
видетьеё внутреннее устройство; она служит весьма ценным посо-
бием (рис. 87). Для приведения её в движение пользуются водо-
проводом, присоединяя её сопло А к водопроводному крану по-
средством резиновой трубки. Для выхода отработанной воды слу-
жит патрубок, на который надевают широкий резиновый шланг,
взятый, например, от старого противогаза. При демонстрациях,
Рис. 86. Подливное и наливное колесо.
чуть отвернув кран, получают сначала настолько слабую струю,
чтобы вращение колеса происходило медленно, иначе вследствие
быстрого вращения увидеть что-либо трудно. Затем, открывая
кран сильнее, постепенно увеличивают скорость до максимума.
Предел при этом наступает, когда отработанная вода перестаёт
успевать вытекать через водоотводящий патрубок.
Описанная турбина Пельтона развивает сравнительно значи-
тельную мощность, благодаря чему от неё можно приводить в дей-
ствие небольшую динамомашину, например, велосипедную. Уход
за турбиной выражается в удалении воды после приведения её
в действие, для чего приходится снимать хотя бы одно стекло со
стороны, противоположной шкиву. Для этого отвёртывают вин
ты С, удерживающие лапки. У турбины необходимо периоди-
чески смазывать подшипники. Может случиться, что вал разрегу-
лируется; тогда отвёртывают крышку подшипника и посред-
94
§ 14, 5 - 6
ством отвёртки, вставленной в шлиц (т. е. в прорез, подобный
имеющемуся у шурупов), вращают подпятник (рис. 88). На кон-
це этого подпятника, обращённого к валу, сделана конусооб-
разная выточка, в которую входит конус, имеющийся на конце
вала турбины. Подпятник, имея на своей поверхности винтовую
резьбу, может быть при своём вращении отвёрткой приближен
или удалён от конуса вала. Его поворачивают настолько, чтобы
Рис. 87. Модель турбины Пельтона.
вал потерял способность к смещениям, перпендикулярным к его
оси (наверх, вниз, вправо или влево), но при этом легко повора-
чивался вокруг своей оси.
5. Водяные насосы. Лучшими моделями являются сделанные
из стекла и укреплённые на железных штативах (рис. 89—90).
Клапаны конусообразной формы сделаны из жёлтого стекла и
поэтому хорошо видны (рис. 91). Для плотного прилегания к стен-
кам цилиндра поршень обматывают ниткой. Если нитки высох-
ли, то насос не сможет работать до тех пор, пока их не смочат.
6. Разные модели. 1) Детские игрушки. Препо-
давателю следует приобретать некоторые детские игрушки, осо-
бенно те из них, которые могут служить для демонстрации физи-
ческих явлений как в классе, так и при кружковой работе (планёр,
парашют, лодочка с реактивным паровым двигателем, волчок, мо-
§14, о
95
Рис. 88, I и II. Устройство подпятника у модели турбины Пельтона.
Рис. 89. Стеклянная модель водяно-
го всасывающего насоса.
(2 — впускной клапан; 2 — поршень с
клапаном).
Рис. 90. Стеклянная модель водяно-
го нагнетающего насоса.
1 — впускной клапан; 2 — поршень; 3 —
выпускной клапан, А — воздушная «по-
душка».
дель самолёта, ванька-встанька и др.). Приобретение какой-либо
заводной игрушки, например, автомобиля или паровоза, нуж-
но признать необходимым при изучений вопроса об упругой энер-
96
$ 14, 6
гии и механическом движении. Интересно показать учащимся
движущиеся модели электрического трамвая или электровоза и
Рис. 91. Устройство клапанов
из стекла.
ных механизмов (ремённая,
мых как для демонстраций
танка на гусеничном ходу.
Вообще преподаватель среди
игрушек может найти весьма
полезные приборы для изучения
физики. (Об игрушках и их ис-
пользовании — см. т. 1, §§ 17 и 49,
7, рис. 23 и 110—ИЗ, а также
т. 111.)
2) Набор «Конструк-
тор» является исключительно
ценным пособием, так как позво-
ляет из отдельных деталей собрать
самые разнообразные модели ма-
шин-орудий (тележка, ворот, подъ-
ёмный кран и др.) и передаточ-
зубчатая, фрикционная), необходи-
в классе, так и при работе в круж-
Рис. 92, II. Модель подъёмного крана,
собранная из деталей набора «Кон-
структор».
Рис. 92, I. Модель ремённой
передачи, собранная из дета-
лей набора «Конструктор».
ках (рис. 92—93). К набору прилагается электромотор, работаю-
щий через трансформатор от сети освещения (рис. 383, 1 и 11).
3) Ш а р и к о - и роликоподшипники служат объ-
ектом демонстрации при изучении трения (рис. 94) (см. т. 1,
рис. 19).
3
Рис. 93. Важнейшие детали из набора «Конструктор»:
1 — Уголковое железо: 2, 3 и 6 — болты с гайками; 4 — полосовое железо; 5 и 17 — на-
кладки угловая и плоская; 7 и 8 — оси; 9— чстановочное кольцо и 18 — муфта соеди-
нительная; 10 — шкив желобчатый; и — плита; 14 — рейка зубчатая; 15 и 16 — колеса;
19 — колесо железнодорожное.
7 Е. Н. Горячкин
98
£ /5, 1—2
Рис. 94. Шарикоподшип-
ник (кольцо и часть
обоймы показаны выре-
занными).
§ 15. Измерительные приборы.
1. Виды измерительных приборов.
К числу наиболее важных и часто приме-
няемых в семилетней школе приборов
принадлежат: весы (рис. 95—99); динамо-
метры (рис. 103—105); термометры (рис. 106)
и электрические измерительные при-
боры (рис. 110—ИЗ). Здесь мы рассмот-
рим наиболее употребительные виды этих
приборов, дополнив описание в соответ-
ствующих местах при изложении примене-
ния их для опытов и лабораторных работ.
2. Аптекарские весы. В семилетней
школе находят себе применение три
вида весов: аптекарские (рис. 95), Беран-
же (рис. 97) и демонстрационные (рис. 98).
Кроме того, в физическом кабинете ока-
зываются полезными технические весы (рис. 99).
Из аптекарских весов лучшими являются весы с плоскими чаш-
Рис. 95. Весы аптекарские.
ками. Аптекарские весы (рис. 95)
для проведения демонстрационного
эксперимента мало пригодны и на-
ходят себе применение при лабора-
торных работах. Устройство аптекар-
ских весов просто и общеизвестно.
При уходе за весами следует
Рис. 97. Весы Беранже.
Рис. 96. Схема устройства весов Беранже.
£ /3, 3
99
периодически производить очистку их призм от пыли и грязи.
При пользовании весами во избежание порчи призм и потери
чувствительности не следует перегружать весы взвешиванием гру-
зов по величине больше предела, указанного на коромысле ве-
сов. Чувствительность аптекарских весов бывает обыкновенно
0,01 г, -Для аптекарских весов в продаже существуют специаль-
ные штативы А; при отсутствии последних могут также быть
использованы с успехом обыкновенные лабораторные штативы
(рис. 50).
3. Весы Беранже. Схема устройства весов Беранже приведена
на рисунке 96; внешний вид их показан на рисунке 97.
Весы Беранже до 2 кг находят себе применение в лаборатор-
ных работах: для демонстрационного эксперимента следует иметь
7*
100
$ 15, 4—5
весы до 10 кг, лучше с плоскими «чашками». Чувствительность
весов Беранже достигает обычно 0,5 г, но хорошо отрегулирован-
ные весы чувствуют 0,1 г. При пользовании весами нагрузка вы-
ше предельной нежелательна, так как приводит к уменьшению их
чувствительности. Перед пользованием весами следует убедить-
ся, что призмы не выскочили из своих опорных подушек, что слу-
чается довольно часто, обыкновенно после переноски весов с мес-
та на место. Уход за весами сводится к очистке от грязи, которая
легко накапливается на подушках.
Рис. 99. Весы технические и их детали.
4. Весы демонстрационные. Для демонстрационных весов, кро-
ме сравнительно крупных размеров, характерно наглядное рас-
положение их деталей, позволяющее легко объяснить назначение
и устройство отдельных частей, в том числе и арретира (рис. 98).
Одна или обе чашки В, В весов могут быть заменены укороченными
чашками А, А, снабжёнными снизу крючком для подвешивания ве-
дёрка Архимеда или какого-нибудь тела. Уширение на конце стрел-
ки и крупная шкала обеспечивают видимость на значительном
расстоянии как колебаний стрелки, так и наступления равно-
весия. Чувствительность весов достигает 0,5 г, иногда 0,1 г.
5. Весы технические. Иметь один экземпляр технических весов
в семилетней школе необходимо (рис. 99). Такие весы, по-
мимо того что дадут возможность преподавателю для тех или иных
своих нужд производить сравнительно точные взвешивания,
§ 75, 3
101
Правила обращения с техническими весами:
I. Буквы П и Л, выдавленные на серьгах В (подвесах
для чашек) и чашках А, обозначают сторону коромысла (пра-
вую или левую от стрелки), на которую должны быть под-
вешены эти части.
II. Перед взвешиванием прежде всего производится
установка весов по имеющемуся отвесу F при помощи уста-
новочных винтов Е. Установка весов может считаться
произведённой правильно, если остриё гирьки отвеса F
окажется против острия указателя (рис. 99, III).
III. Разарретировав весы, следует убедиться, что нуле-
вое положение стрелки (т. е. положение покоя в предполо-
жении отсутствия трения) соответствует примерно среднему
делению шкалы, для чего производятся отсчёты отклонений
стрелки вправо и влево. Если нулевое положение окажется
сильно не совпадающим со средним делением шкалы, то
для совмещения их перемещают путём вращения грузик D,
изменяющий центр тяжести коромысла.
IV. Все операции с весами — подвешивание серёг и чашек,
наложение взвешиваемого груза и разновесок, а также
корректирование нулевого деления — безусловно необходимо
производить, предварительно арретировав весы. При пере-
носке весы также должны быть арретированы; чашки же
при этом следует слегка придерживать пальцами.
V. Если при разарретировании чашки весов оказываются
приведёнными в колебательное движение, то колебание сле-
дует прекратить, прикасаясь к чашкам мягкой кисточкой
или шолоской бумаги.
VI. Нельзя производить взвешивание мокрых сыпучих
тел, а тем более каких-либо химикалиев, помещая их не-
посредственно на чашки весов. Взвешивание таких объектов
следует делать, пользуясь какой-либо тарой или, только
в крайних случаях, положив на чашки весов бумажные
кружки одинакового размера.
102
£ /5, 6
Рис. 100, I. Разновес латунный.
М иллиграммы
Рис. 102. Как следует
брать разновески.
Рис. 100, II. Разновески от 10 мг
до 500 мг.
Рис. 101. Разновес керамический.
окажутся полезными для
замены демонстрационных
весов при их отсутствии.
Кроме того, для некото-
рых опытов (взвешивание
воздуха, обнаружение
большей весомости угле-
кислого газа по сравне-
нию с воздухом и т. п.)
демонстрационные весы и
весы Беранже оказывают-
ся недостаточно чувстви-
тельными.
На рисунке 99 пока-
заны технические весы
Главучтехпрома, допуска-
ющие взвешивание гру-
зов до 500 г с точно-
стью до 0,05 г. При хра-
нении технические весы
следует защищать от пыли, даже при нахождении их в шкапу.
Рекомендуется для весов сшить из плотной материи или клеёнки
чехол соответствующего размера.
6. Гири и разновес. Набор чугунных гирь от 10 кг до 200 а
(10 кг, 5 кг, 2 кг, 1 кг, 500 г, 200 г) необходим не только
для взвешивания, но и применения их для различных це-
лей.
§ М, 7
103
Для демонстрационных взвешиваний следует иметь раз-
новес от 500 г до 10 мг (рис. 100, I). Для лабораторных ра-
бот применимы разновесы от 200 г до 10 мг (рис. 100, II).
Керамический разновес (рис. 101) можно брать и наклады-
вать на весы непосредственно рукой, что совершенно недо-
пустимо для латунного разновеса. В последнем случае необ-
ходимо применять пинцет для разновесок от 50 г и меньше;
гири, большие' 50 г, следует брать рукой через бумажку
(рис. 102).
7. Динамометры. Динамометры служат для измерения сил.
Наиболее распространены в школах динамометры типа пружин-
ных весов — безмены (рис. 103). Они находят себе применение для
Рис. 103. Динамометр
пружинные весы.
ный конец пружины
лабораторных работ,
но им следует пред-
почесть более дешё-
вые и показатель-
ные лабораторные
динамометры, скон-
струированные Баку-
ши неким (рис: 104).
Для демонстрацион-
ного эксперимента
«пружинные весы»
непригодны. Лучши-
ми при демонстра-
циях являются де-
монстрационные ди-
намометры, внешний
вид и устройство
которых показаны
на рисунке 105. Из-
мерение силы про-
изводится у таких
динамометров по ве-
личине изгиба сталь-
ной прямой пружины
(полоски), ВВ, укре-
плённой неподвижно
на одном своём кон-
це. Сила, прилагае-
мая к верёвке, дей-
ствует на свобод-
но верёвке, перекинутой
Рис. 104. Динамо-
метри Б а к у ш и н-
с к о г о для лабо-
раторных работ.
через ролик С
со стрелкой. Винт D служит для корректирования, т. е. для уста-
новки стрелки на нуль. Динамометр закрепляется в лапке лабо-
раторного штатива посредством зажимания штыря, имеющегося
сзади корпуса динамометра.
104
§ 15, 8—9
Рис. 105. Устройство де-
монстрационного динамо-
метра. Ролик для верёвки
делается двойным; один из
роликов Е служит для ве-
рёвки, идущей от пружины,
и другой С для верёвки,слу-
жащей для измерения силы.
8. Термометры. Термометры демонстрационного типа для опы-
тов, отличающиеся своими крупными размерами (длина до 1 м)
и ясно видимой издали шкалой, нашей промышленностью не вы-
пускаются. Поэтому при демонстрациях приходится пользовать-
ся обычным лабораторным термометром со шкалой из молочного
стекла (рис. 106). Отсчёты по ним должен делать сам учитель;
учащиеся же, не видя делений шкалы, принимают отсчёты на ве-
ру. Для лабораторных ра-
бот такие термометры
вполне удовлетворитель-
ны. При ознакомлении уча-
щихся с устройством тер-
мометров полезно восполь-
зоваться настенным спир-
товым термометром круп-
ного размера (рис. 107).
9. Типы электрических
измерительных приборов.
Из электрических измери-
тельных приборов в семи-
летней школе находят себе
применение: демонстра-
ционный гальванометр
(рис. ИЗ); вольтметры
(рис. 112, I) и амперметры
(рис. 110—111) различных
типов. Вольтметры и ам-
перметры, употребляемые
в современной технике,
с бывают, главным образом,
трёх систем: магнито-элект-
рической (рис. 108, I),
электромагнитной (рис.
108, II) и тепловой (рис.
108, III). Эти системы отли-
чаются друг от друга прин-
ципами своего действия,
а следовательно, и устрой-
ством.
В магнито-электрической системе мерой тока или напряжения
служит угол поворота рамки Л, обмотанной проводом и помещён-
ной в магнитном поле постоянного магнита NS. Рамку в ней-
тральное (нулевое) положение устанавливают спиральные пружи-
ны С, которые препятствуют поворотам рамки. Поворот рамки по
часовой стрелке или против неё возникает за счёт силы взаимодейст-
вия двух магнитных полей: тока, текущего по обмотке рамки, и маг-
нита. Соединённая с рамкой стрелка указывает деления шкалы
(в вольтах или амперах). Магнито-электрическая система приме-
§ 15, 10
105
i'
нима исключительно для постоянного
тока и совершенно непригодна для пе-
ременного. Приборы магнито-электри-
ческой системы, помимо своей огром-
ной чувствительности по сравнению с
электромагнитными и тепловыми, обла-
дают ещё тем достоинством, что имеют
равномерные деления шкалы на всём её
протяжении (рис. ill, II).
В приборах электромагнитной сис-
темы стрелка прибора соединена с
якорем D из мягкого железа, удержи-
ваемого в известном положении спи-
ральными пружинами Е (рис. 108, II).
Этот якорь втягивается внутрь элек-
тромагнита F, по которому течёт из-
меряемый ток. Поршень Z), соединённый
с осью вращения прибора и способный
перемещаться внутри закрытой с одно-
го конца трубки, служит демфером
(успокоителем) (рис. 108, V). При-
боры электромагнитной системы при-
годны для измерений как постоян-
ного, так и переменного тока. Шка-
ла у них является неравномерной (рис.
Ill, I).
В тепловых приборах мерою тока
или напряжения служит удлинение
проводника АВ, нагреваемого изме-
ряемым током. На рисунке 108, III
показано схематическое устройство теп-
лового прибора. Тепловые приборы
обладают большей чувствительностью,
чем электромагнитные, но дают при из-
мерениях большую погрешность; шка-
ла их имеет неравномерные деления.
Рис. 107. Тер-
мометр для из-
мерения темпе-
ратуры наруж-
ного воздуха.
Применяют их
Рис 106 для измеРения переменного тока, но они оказываются
Термометр пригодными и для постоянного х).
для лабора- 10. Обозначения на электрических приборах. По
торных существующему стандарту на шкалах измерительных
работ. приборов употребляют следующие условные обозна-
чения— см. стр. 107.
Системы приборов обозначаются также буквами: магнито-
электрическая — М, электромагнитная —Э и тепловая —Т.
х) Подробности об устройстве измерительных приборов—см. Ф. Э.,
т. III, §§ 6, 8 и 9 и таблицу: Горячкин, «Электрические измерительные
приборы».
1
в
Рис. 108. Схема устройства электро-
измерительных приборов. маг-
нитоэлектрической (I), электромаг-
нитной (II) и тепловой (III) систем;
устройство механизмов магнитоэлект-
рической (IV) и электромагнитной
(V) систем.
$ 15, 77
107
Знак Значение знака
* — Прибор предназначен для постоянного тока
Прибор предназначен для переменного тока
Прибор предназначен для постоянного и пе- ременного токов
Система магнито-электрическая (рис. 108, I)
Система электромагнитная (рис. 108, II)
Система тепловая (рис. 108, III)
1 Прибор требует вертикальной установки
11. Вольтметры и амперметры. Описанные выше приборы
всех трёх систем могут служить для измерения как напряжения,
так и силы электрического тока. Механизм, включённый в
цепь последовательно, станет
метр); включённый же парал-
лельно участку цепи — на-
пряжение тока на этом уча-
стке. Так как провода, об-
разующие собой обмотку при-
боров, .могут без вреда для
себя пропускать через себя
ток не выше некоторого пре-
дела, то в амперметрах при-
меняют шунтирование (S) об-
мотки G; в вольтметрах по-
следовательно с обмоткой G
включают проволочные со-
противления R значительной
величины (рис. 109, I и II).
измерять величину тока (ампер-
Рис. 109. Схемы включения шунта у
амперметра(II)и сопротивления у вольт-
метра (I).
108
$ 13,
Рис. 110. Демонстрационный тепловой
амперметр.
Для демонстрационных
целей в школе приме-
няются вольтметр и ам-
перметр постоянного то-
ка, получаемые из опи-
санного ниже демон-
страционного гальвано-
метра посредством при-
соединения к нему со-
противления (рис. 114,
III) или шунта (рис.
114, I) (см. раздел
12).
Демонстрационные
вольтметр и амперметр
тепловой системы, по-
казанные на рисунке
110, употребляются для
переменного тока. Но
так как погрешности,
даваемые ими при из-
мерениях, относительно
велики, то их можно
применять лишь при
грубых ориентировоч-
ных измерениях. По-
лезны они в качестве
самостоятельных объ-
ектов для демонстрации устройства тепловых приборов.
Для измерений напряжения и тока, в чём преподаватель час-
то будет нуждаться, следует
завести технические измери-
тельные приборы, употребляе-
мые для установки на распре-
делительных щитах (рис. 111, I).
Подобные приборы выпуска-
ются Главучтехпромом в смон-
тированном виде на деревян-
ных угловых панелях и снаб-
жены клеммами для включения
в цепь (рис. 54). Шкалы у при-
боров отчасти вырезаны, чтобы
показать внутреннее устрой-
ство их механизмов, что важ-
но для демонстрационных це-
лей. Система этих приборов
обозначается на шкале—ука-
Рис. Ill, I. Амперметр для распре-
делительного щита электромагнит-
ной системы (Э. Н.).
£ 15, 11
109
занными выше (стр. 107)
знаками, в каталогах —
буквами М,Э и Т (§ 15,
10). Буквы, поставлен-
ные после М, Э и Т,
обозначают:
Н —нормальный раз-
мер цоколя (185 мм);
М — малый размер
цоколя (135 мм);
П — прибор лабора-
торного типа (перенос-
ный).
На рисунке 111 по-
казаны приборы ЭН —
(электромагнитный нор-
мальный) и МП (маг-
нитоэлектрический пе-
реносный). Для лабора-
торных работ имеются
в продаже специальные
приборы: вольтметр со
шкалой до 8 V и ампер-
метр до 5 А с делени-
ями до десятых долей
(рис. 112). Эти приборы
электромагнитной систе-
Рис. Ill, II. Амперметр для точных изме-
рений в лаборатории со шкалами до 10 А,
1 А и 0,1 А, магнитоэлектрической системы
(М. П.).
мы со втягивающимся железным сердечником С. Сердечник С, имею-
щий форму, напоминающую букву S, укреплён на одной оси. со
стрелкой. В положении, соответствующем нулевому делению шка-
Рис. 112. Прибор для лабораторных работ завода «Конструктор» и устройство
механизма прибора.
110
§ 15, 71
Рис. ИЗ. Устройство механизма уни-
версального демонстрационного галь-
ванометра:
А — поворачивающаяся катушка; В — желез-
ный цилиндр; С — пружинка; F—стрелка; Е—
противовесы для балансирования стрелки.
лы (стрелки), сердечник ус-
танавливается благодаря по-
стоянному стальному магни-
ту TVS. Таким образом, по-
стоянное магнитное поле бу-
дет противодействовать от-
клонению (повороту) сердеч-
ника от этого положения.
При пропускании через ка-
тушки А и В тока сердечник
втягивается внутрь'тем боль-
ше, чем сильнее текущий в
них ток. При пользовании
приборами важно, чтобы
вблизи них не находилось
сильных магнитов, так как
в противном случае послед-
ние станут изменять величину
поля постоянного магнита,
что приведёт к искажению
показаний приборов. Точно
так же при пользовании одно-
временно амперметром и
вольтметром нельзя поме-
щать их ближе 5 см друг от
друга. Крупный недостаток
приборов заключается в том,
что постоянные магниты у них с течением времени несколько
размагничиваются, и приборы начинают давать неверные (умень-
шенные) показания. При хранении приборов следует обращать
внимание на то, чтобы вблизи них во избежание порчи не нахо-
дилось магнитов.
Более подробное изложение вопросов об электрических изме-
рительных приборах — см. в книге Ф. Э., т. III, § 9.
Рис. 114. Включение шунта (амперметр — I и II) и сопротивления (вольт-
метр— III) к демонстрационному гальванометру.
f 15, 12'
111
12. Демонстрационный универсальный гальванометр. Демон-
страционный гальванометр является универсальным прибором,
так как он пригоден не только для обнаружения слабых постоян-
ных токов, но и для демонстрационных измерений напряжения
и силы постоянного тока, т. е. может быть использован как вольт-
метр и как амперметр (рис. ИЗ и 114).
Для измерений переменного тока гальванометр как таковой
или в качестве вольтметра и амперметра является безусловно
непригодным, так как имеет механизм магнитоэлектри-
ческой системы (§ 15, 9). При включении к гальванометру по-
следовательно купроксного столбика прибор становится пригод-
ным для измерения напряжения и силы слабого переменного
Рис. 115. Купроксный столбик, включаемый последовательно к механизму
демонстрационного гальванометра для измерения последним переменных
токов и переменного напряжения.
тока (рис. 115). Нуль шкалы гальванометра располагает-
ся посредине, что позволяет не только включать его любым обра-
зом к полюсам источника тока, но и по отклонению стрелки
(вправо или влево от нуля) судить о направлении тока, что, в част-
ности, даёт возможность применять прибор для определения по-
люсов того или иного источника тока. Шкала гальванометра по
ту и другую сторону от нуля содержит по 10 делений.
Непосредственное присоединение гальванометра без после-
довательного включения соответствующих значительных сопро-
тивлений ни к гальваническим элементам, ни к аккумуляторам,
ни тем более к осветительной .сети является совершенно недопус-
тимым, так как безусловно приведёт его к гибели в результате
сгорания обмотки.
К демонстрационному гальванометру при его продаже прилага-
ются три приставки: два шунта и катушка добавочных сопротив-
лений (рис. 114). Шунт представляет собой проводник малого
112
£ /в, 1
сопротивления, включаемый параллельно механизму гальвано-
метра и позволяющий только малой доле электрического тока от-
ветвляться и течь через гальванометр. Большая же часть тока,
подведённого к гальванометру, протекает через шунт. Один из
шунтов превращает гальванометр в амперметр, у которого вся
шкала соответствует 1 А; другой — 10 А. Способы включения
шунтов к гальванометру ясны из рисунка 114, 1 и II.
Катушка добавочных сопротивлений содержит в себе две об-
мотки, соединённые между собой последовательно, одну с мень-
шим и другую с большим сопротивлением. Включая эту катушку
к гальванометру последовательно двумя способами (рис. 114,
III), превращают его тем самым в вольтметр со шкалой, соответ-
ствующей или 1 V, или 10 V.
§ 16. Приборы для лабораторных работ.
1. Перечень приборов для лабораторных работ. Приборы для
лабораторных работ предназначены для индивидуальных наблю-
дений и поэтому в противоположность демонстрационным имеют
сравнительно небольшие размеры. В своей конструкции они не
имеют тех специфических особенностей, которые характерны
для демонстрационных приборов (§ 11, 2). Для работ качествен-
ного порядка, весьма немногочисленных, применяются обычно
самодельные упрощенные приборы, изготовление которых труд-
ностей не представляет. Большая часть лабораторных работ—
измерительного характера и поэтому требует измерительных при-
боров: весов, динамометров, термометров, амперметров, вольт-
метров и т. п.
Наиболее крупным препятствием для широкого распростра-
нения в школах лабораторных работ являлась сравнительно
большая стоимость всей необходимой аппаратуры. С выпуском
промышленностью упрощенных приборов Бакушинского: динамо-
метр, трибометр, оптическая скамья и др., доказавших свою ме-
тодическую ценность на практике, а также школьных лаборатор-
ных вольтметра и амперметра организация лабораторных работ
в школе стала возможной во всём объёме, требуемом програм-
мами.
Для проведения лабораторных работ в семилетней школе
требуются следующие приборы (стр ИЗ).
Все перечисленные приборы требуются в одном экземпляре на
каждое звено (в 2—3 человека), и, следовательно, их количество
определяется общим числом учащихся в классе. Исключение со-
ставляют наборы тел из различных металлов, которых достаточ-
но иметь 3—4 экземпляра. Приобретение лабораторных приборов
может быть проведено за ограниченностью средств лишь по-
степенно; поэтому в списке указана наиболее рациональная оче-
рёдность в их приобретении. Все перечисленные выше лабора-
$ 16, 1
из
№№ п/п Очерёд- ность Название прибора №№ рисунков
1 1 Линейки, школьные масштабные рис. 462
2 1 Мензурки на 25 или 50 см3 рис. 469
3 1 Весы аптекарские или Беранже до 200 г рис. 95
4 1 Разновес керамический или латунный до 1 г рис. 100,1
5 1 Разновес миллиграммовый от 1 г до 10 мг рис. 100,11
6 2 Набор цилиндров из различных ме- таллов рис. 474
7 2 Динамометры по Бакушинскому рис. 104
8 2 Трибометры по Бакушинскому рис. 478
9 1 Стаканы химические, на 200 см3
10 1 Таганы или, лучше, лабораторные штативы рис. 49 и 50
11 1 " Сетки рис. 49
12 1 Спиртовки рис. 129, II
13 1 Калориметры —тонкостенные столо- вые стаканы рис. 485
14 1 Термометры лабораторные, от 0° до 100° рис. 106
15 1 Батареи из двух или, лучше, трёх элементов типа «Геркулес», или МВД, или аккумуляторные рис. 121 и 123
16 1 Лампочки от карманного фонарика с патронами, на панелях рис. 488
17 3 Звонки электрические, на угловых панелях рис. 55
18 1 Ключи электрические рис. 489
19 2 Вольтметры лабораторные рис. 112 и 5 0
20 2 Амперметры лабораторные
21 2 Провода, смонтированные на доске рис. 496
22 2 Стрелки магнитные рис. 342—343
23 2 U-образные магниты
24 2 Прямые магниты
25 2 Коробочки с ситом
26 2 Мешочки с железными опилками
27 3 Пластинки плоско-параллельные стеклянные рис. 511
28 3 Призмы стеклянные рис. 510
29 1 Оптическая скамья по Бакушинскому рис. 519
30 1 Лампочки керосиновые — коптилки рис. 520
31 4 Спектроскопы карманные рис. 446
В Е. El .Горячкин
114
16, 1
Рис. 116, I и II. Ящики подвижного фонда с приборами для лабораторных
работ: I — динамометры; II — U-образные магниты и якори к ним.
торные приборы позволят осуществлять число работ, не только
обеспечивающее выполнение программных требований, но и пре-
вышающее эти требования.
Об использовании приборов для лабораторных работ — см.
§60—71; об изготовлении — см. т. Ill, §§ 28—55.
£ 16, 2; § 17, 1
115
2. Хранение лабораторных приборов и подвижной фонд. При-
боры для лабораторных работ следует хранить отдельно от демон-
страционных, создав специальные комплекты. В этом случае ста-
нет возможна организация любой лабора-
торной работы в течение 5—8 минут и
свёртывание её в продолжение такого же
времени. Приборы следует комплектовать
не в виде целого набора, нужного для
постановки той или иной лабораторной
работы, а создавать комплект каждого из
приборов в отдельности, так как он мо-
жет явиться составной частью в несколь-
ких лабораторных работах.Для каждого из
комплектов надо изготовить специальный
ящик из фанеры с ячейками для помеще-
ния приборов (рис. 116, I и II). Такой
занумерованный ящик с комплектом не
только упорядочит хранение приборов,
но, главное, обеспечит быстроту распреде-
ления их по столам учащихся. Собира-
ние приборов после их использования в
работе производится также очень быстро,
если пользоваться ящиком. Если же ящи-
ки снабдить задвигающимися крышками,
а также ручками для переноски, то один
комплект подобного подвижного фонда
позволит обеспечивать лабораторными ра-
ботами несколько школ (рис. 116, III).
Такое своеобразное «кооперирование», осо-
бенно в местностях, разорённых войной,
Рис. 116, III. Транспор-
тировка приборов для
лабораторных работ из
одной школы в другую.
имеет огромное значение, позволяя ма-
териальные средства нескольких школ
соединить вместе и тем самым в один год
решить вопрос об обеспечении школ ла-
бо р ато рны ми з анятия ми. Н астоятел ьно
рекомендуем создание описанного подвижного фонда, проверен-
ного автором на практике в течение многих лет.
§ 17. Источники электрического тока.
1. Виды источников электрического тока. Источником электро-
энергии в школе служит” сеть электрического освещения
переменного или же, что бывает много реже, постоян-
ного тока. Однако, таким током, в особенности если он яв-
ляется переменным, можно обслужить сравнительно небольшое
количество опытов; подавляющее же большинство из них требу-
ет источников не только постоянного, но и н и з к о-
8*
116
£ /7, 2
вол ьтного тока. Поэтому как для демонстрационного
эксперимента, так в особенности для лабораторных занятий неиз-
бежно применение гальванических или аккумуляторных эле-
ментов. Аккумуляторы имеют то преимущество перед галь-
ваническими элементами, что после израсходования своей энергии
вновь возобновляют своё действие после зарядки электриче-
ским током. У гальванических элементов в таком случае прихо-
дится заменять электролит новым, подвергать пластины очистке
от окислов и амальгамировать цинк.
Однако, аккумуляторы, в особенности кислотные, требуют за
собой самого внимательного и, главное, непрерывного наблюдения;
в противном случае они быстро придут в негодность. Кроме то-
го, для зарядки аккумуляторов в кабинете приходится устана-
вливать выпрямитель, или мотор-генератор, или же возить их
периодически на зарядную станцию. Поэтому начинающему пре-
подавателю физики, в оссбенности если ему приходится организо-
вывать кабинет заново, надо рекомендовать на первое время при-
менение гальванических элементов. Впоследствии, когда работа
кабинета развернётся нормально, следует перейти к использова-
нию аккумуляторов как источников тока.
Выпрямители для зарядки аккумуляторов бывают различных
типов. Из них наибольшего внимания для школы заслуживают
1) электролитические — алюминиевые, как доступ-
ные для самостоятельного изготовления, и 2) купроксные,
не требующие за собой почти никакого ухода и чрезвычайно про-
стые в обращении с ними.
К числу выпрямителей надо отнести выпускаемый Главуч-
техпромом конвертер, или вращающийся преобразова-
тель трёхфазного тока в постоянный. Этот конвертер особенно
ценен тем, что позволяет применять выпрямленный ток (12—16V,
20 А) при демонстрациях (рис. 26).
Ниже приведены, за недостатком места, только такие сведения
об источниках тока, знание которых необходимо при уходе и
пользовании этими источниками. Указания, где можно найти
более подробные сведения, сделаны дальше в соответствующих
разделах.
2. Аккумуляторы щелочные и кислотныеЧ Аккумуляторы,
применяемые в современной технике, бывают двух типов: свин-
цовые, или кислотные (рис. 117), и железо-ни-
келевые, или щелочные (рис. 118). У свинцовых ак-
кумуляторов пластины состоят из свинца и его солей; электро-
литом служит 25-процентный раствор серной кислоты. У железо-
никелевых в состав пластин входят, железо и никель и их соли
(иногда соли кадмия); электролитом является 21-процентный рас-
твор щёлочи — едкого кали. Свинцовые аккумуляторы имеют со-
1) О зарядке аккумуляторов — см. § 72 и т. Ill, § 23.
£ /7, 2
117
суды из стекла или пластмассы; железо-никелевые — из никели-
рованного железа.
От пластин свинцового аккумулятора сквозь его крышку,
залитую асфальтом, выведены свинцовые толстые провода, присо-
единённые к клеммам. Эти клеммы во избежа-
ние окисления покрыты свинцом. В крышке
сосуда аккумулятора имеется отверстие,
Рис. 117. Батарея аккумуляторов свинцовых, или кислотных
4 V (I); II — пластины аккумулятора.
служащее для заливания электролита и выхода газов, образу-
ющихся при зарядке и разрядке,
резиновой (а не корковой!) пробкой,
ляторов клеммами, соединёнными
Рис. 118. Аккумуляторы железо-
никелевые, или щелочные.
Это отверстие закрывается
У железо-никелевых аккуму-
с пластинами, служат же-
лезные никелированные
штыри с гайками, поме-
щающимися на крышке.
Там же имеется отверстие,
закрытое железной за-
винчивающейся пробкой,
полой внутри и имеющей
в кольцеобразном углуб-
лении отверстие В малого
диаметра для выхода газов
(рис. 119, III). Резиновое
кольцо А, надетое на
пробку, служит клапаном,
который допускает выход
газов изнутри сосуда на-
ружу и препятствует про-
никновению воздуха к
электролиту аккумулято-
ра. Периодический осмотр
118
$ 17, 2
и очистка клапана от образующихся солей совершенно необходи-
мы, так как при его закупорке выделяющиеся газы раздуют на-
ружные стенки сосуда, и ак-
кумулятор примет характер-
ный бочкообразный вид.
При зарядке свинцовых
аккумуляторов, если в их
пробках не сделано узких
Рис. 119. 1 — вид части пластины «пакета» щелочного аккумулятора; II —
часть поверхности пакета в увеличенном виде; III — устройство клапана
в пробке железо-никелевого аккумулятора.
отверстий, следует пробки вынимать. Отвёртывать же пробки у
щелочных аккумуляторов ни в коем случае нельзя, так как
имеющийся в воздухе углекислый газ станет реагировать с элек-
тролитом, превращая едкое кали в поташ (2 KQH -|-СО2—?
= К2СО3Ц-Н2О) и тем самым портить раствор г).
Снаружи как стенки сосудов железо-никелевых аккумулято-
ров, так и их крышек покрыты
щищающей железо от обра-
зования ржавчины и служа-
щей, кроме того, для изоля-
ции сосудов друг от друга, от
земли и от каких-либо метал-
лических поверхностей. Если
этот изолирующий слой по-
чему-либо окажется разру-
шенным, то в условиях
школьного физического ка-
бинета нет надобности во-
зобновлять изоляцию.
Полюсы аккумуляторов
у свинцовых аккумуляторов
массой воскообразного вида, за-
Рис. 120. Короткое замыкание у
железо-никелевого аккумулятора.
иногда обозначаются посредством
окрашивания положительного полюса красной краской, чаще
же выдавленными на сосудах знаками и —. У щелочных
аккумуляторов на крышке их около клемм выштампованы
х) О приготовлении раствора — см. т. III, § 23 и 24.
§ 17, 3
119
знаки полюсов. Важно заметить, что сосуд железо-никелевого
аккумулятора соединён с его положительными пластинами, по-
чему находится под током. Поэтому при неаккуратном при-
соединении провода, лишённого изоляции, к отрицательной
клемме его конец может прийти в соприкосновение с сосудом,
и тогда участок АВ провода замкнёт аккумулятор накоротко
(рис. 120). Провод при этом раскалится и может сгореть;
короткое же замыкание повредит аккумулятор. По указанной
выше причине соединённые между собой последовательно акку-
муляторы нельзя ставить на какие-нибудь металлические под-
ставки, так как возникнет короткое замыкание.
3. Сравнительные данные кислотных и щелочных аккумулято-
ров. Щелочные аккумуляторы в одних отношениях имеют преи-
мущество перед кислотными, в других, наоборот, уступают им.
Для сравнения щелочных и кислотных аккумуляторов приво-
дим следующие данные:
Щелочные (железо-никелевые) аккумуляторы Кислотные (свинцовые) аккумуляторы
1. Напряжение около 1,2 V 1. Напряжение почти в l1^ раза выше и равно около 1,8 V
2. Внутреннее сопротивление боль- ше, чем у кислотных одинаковой ёмкости
3. Короткое замыкание не вызы- вает гибельных последствий 3. При коротких замыканиях пластины коробятся, активная мас- са выпадает — аккумулятор прихо- дит в негодность
4. Зарядка аккумуляторов может быть произведена в течение четырёх часов 4. Требуют более длительного периода зарядки
5. Сосуды (железные) и пластины по большей части не портятся при опрокидывании аккумулятора, ударе или даже падении его 5. Сосуды (стеклянные или из пластмассы) и пластины .разбива- ются, а последние так же изгиба- ются— при тех же условиях
6. Не даёт едких испарений 6. Образует пары серной ки- слоты
7. Выделение газов водорода и кислорода наступает задолго до окончания зарядки 7. Выделение газов наступает в конце зарядки и может служить признаком её окончания
8. Электролит (раствор- едкого кали) нуждается в замене 1 раз в год 8. Электролит (раствор серной кислоты) не требует смены, но до- полняется по мере испарения де- сти ллированной водой
120
£ 17, 4
Рис. 121, II. Элемент Леклан-
ш е наливной для сильных то-
ков — «Геркулес».
Рис. 121, I. Элемент Леклан-
ш е наливной для слабых токов.
4. Аккумуляторы для школы и их монтаж,
свинцовых аккумуляторов наиболее подходящими
лы являются батареи накала для радиоламп,
Из числа
для пи;о-
состоящие
Рис. 122.
Элемент Грене.
из двух аккумуляторов, соединённых меж-
ду собой и помещённых в общем сдвоен-
ном сосуде- (рис. 117,1). Напряжение
такой батареи около 4 вольт. Батареи
бывают различной ёмкости: для школы
желательно иметь две батареи ёмкостью
в 40—60 ампер-часов. Для лабораторных
занятий применение свинцовых аккумуля-
торов нежелательно, так как возможны ко-
роткие замыкания. В школьных условиях
как для демонстрационного эксперимента t
так, главное, для лабораторных занятий
наиболее подходящими являются батареи из
щелочных аккумуляторов. Желательно для
демонстрационных опытов завести две бата-
реи — каждую из трёх аккумуляторов ёмко-
стью по 40—60 ампер-часов и соответствую-
щее число (по количеству звеньев учащихся
$ 17, 5
121
при лабораторных занятиях) малых батарей ёмкостью по 10 ампер-
часов. Аккумуляторы по 3 штуки необходимо поместить в де-
ревянные ящики, изолировав сосуды друг от друга проклад-
ками из парафинированного картона. При этом раз навсегда
следует сделать последовательное соединение элементов в каж-
дой батарее, выполнив его отрезками провода П. Р. (в резиновой
изоляции), употребляемым для проводки электрического освеще-
Рис. 123. Элементы сухие и сухоналивные различного типа: В Д (воздушная
деполяризация) и др. Батарея (КАВ) из трёх элементов с рефлектором
и лампочкой.
ния. Знаки полюсов-{-и —батареи надо обозначить краской
на боковых стенках крайних аккумуляторов.
5. Типы гальванических элементов. При демонстрационном
эксперименте в школе применяются элементы типа Лекланше
(рис. 121) и типа Грене (рйс. 122) и батареи с хромовой жидко-
стью. Достоинствами этих элементов и батарей являются сравни-
тельно небольшое внутреннее сопротивление и величина напря-
жения, достигающая по 2 V у одного элемента. Однако электро-
лит отрабатывается сравнительно быстро, почему его прихо-
дится заменять свежим, что обходится не так уж дёшево. Кроме
того, цинковые электроды в хромовых элементах, несмотря на
амальгамирование, необходимо на то время, когда элементы не
нагружены, вынимать из электролита во избежание непроизво-
дительной порчи раствора и разрушения цинка. Элементы с хро-
122
§ /л 6
мовой жидкостью поэтому употребляются в демонстрационном
эксперименте в тех случаях, когда нужно получение сравнитель-
но сильного тока в несколько ампер и притом на короткое время.
Примеры рационального применения хромовых элементов
приведены при опытах: с движением проводника в магнитном
поле (рис. 371); с накаливанием проводника и др. Использование
хромовых элементов при демонстрациях на сравнительно
продолжительное вре-
мя, хотя бы для полу-
чения слабых токов,
например: питание лам-
почки от карманного
фонарика и электри-
ческого звонка, опыты
по электролизу и т. п.,
нерентабельно, как и
употребление этих эле-
ментов для лаборатор-
ных работ. В указан-
Рис. 124. Устройство сухого элемента.
ных случаях надо при-
менять элементы типа Лекланше («Геркулес», рис. 121, II), сухо-
наливные или типа МВД (рис. 123), обладающие огромной элек-
троёмкостью. Сухой элемент в разобранном виде является при
изучении гальванических элементов одним из нужных учебных
пособий (рис. 124).
6. Элементы с хромовой жидкостью. Элемент Грене состоит
из толстостенной и широкогорлой стеклянной колбы, закрытой
деревянной крышкой (рис. 122). На этой крышке укреплены две
угольные пластины С и подъёмная цинковая Zn, закрепляемая
в поднятом состоянии при помощи винта А. Угольные пластины,
соединённые между собой параллельно, соответствуют положи-
тельному полюсу (-}-), цинковая — отрицательному (—). Бата-
рея с подъёмными пластинами состоит из четырёх элементов по-
добного типа, с той разницей, что из раствора вынимаются все
электроды, в том числе и угольные. На крышке каждого элемента
в батарее поставлены клеммы', что позволяет пользоваться по же-
ланию одним, двумя, тремя и всеми четырьмя элементами, со-
единяя их между собой в случае надобности параллельно, после-
довательно или смешанно.
При пользовании элементами Грене или батареями с хромо-
вой жидкостью следует соблюдать правила:
I. Электролит для заливки элемента имеет следующий со-
став: 100 частей воды, 37 частей серной кислоты и 16 частей
двухромовокислого натрия или калия.
£ 17, 7
123
II. Перед каждой новой зарядкой цинк элемента совершен-
но необходимо амальгамировать (§ 44 и рис. 314).
III. Цинковую пластину элемента Грене и пластины ба-
тареи можно и нужно опускать в электролит только на время
их работы, т. е. когда от них берут ток.
IV. Отработанную, ставшую коричнево-зелёной, жидкость
нельзя оставлять в элементе Грене на продолжительное время
во избежание образования кристаллов, впоследствии трудно
удалимых и вызывающих иногда растрескивание углей.
V. Перед зарядкой следует тщательно вымыть стеклян-
ный сосуд и очистить от окислов и кристаллов угли и цинко-
вую пластинку, приготовляя её тем самым для новой амаль-
гамировки.
7. Элементы Лекланше. Из элементов типа Лекланше, приме-
няемых в современных технических установках, наибольшего вни-
мания заслуживают элементы: наливные «Геркулес» (рис. 121, II),
сухие и сухо-наливные и типа МВД с воздушной деполяри-
зацией (рис. 123). Наибольшую силу тока способен давать
элемент «Геркулес», состоящий из круглого угольного элек-
трода с «мешочным» аггломератом (-J-) и цинкового цилиндра (—),
помещённых в сосуд с раствором хлористого аммония, или на-
шатыря. Неудобство элемента, помимо того, что жидкость при пе-
реноске легко пролить, ещё в том, что, несмотря на присутствие
крышки, происходит испарение электролита. Вследствие испаре-
ния происходит кристаллизация солей, и кристаллы выползают
сначала по внутренним, а затем по наружным стенкам сосуда. Во
избежание выползания кристаллов верхний край сосуда следует
смазать салом или вазелином и периодически доливать чистой во-
дой (а не раствором нашатыря!).
От указанного недостатка свободны сухо-наливной элемент
и тем более элемент типа МВД. Разница между этими элемента-
ми в эксплоатационном отношении состоит в том, что сухо-налив-
ные элементы (в особенности типа накальных, т. е. служащих для
накаливания радиоламп в приёмниках) способны давать более
сильные токи, чем элементы типа МВД. Последние же замечатель-
ны тем, что обладают огромной электроёмкостью —до 150 ампер-
часов и выше. Таким образом, батарея из трёх элементов МВД,
соединённых последовательно, способна накаливать лампочку от
карманного фонарика непрерывно в течение 300—400 часов. Эти
элементы могут быть, между прочим, использованы преподава-
телем для устройства миниатюрного «электрического освещения».
124
£ /7, 8-9
Если элемент «Геркулес» прекратит своё действие, что случится
примерно через год, то действие его можно возобновить на неко-
торый короткий срок, промыв электроды и залив свежим раство-
ром нашатыря. Подливание того же раствора в сухо-наливной
элемент редко возобновляет его действие. Элемент типа МВД вос-
становить нельзя.
Правила зарядки и обращения с сухо-наливными элементами и
типа МВД указаны на каждом из них и поэтому здесь не приво-
дятся.
8. Алюминиевый выпрямитель. Алюминиевые выпрямители
требуют за собой постоянного надзора и ухода и в основном об-
ладают тем крупным недостатком, что при нагревании электро-
Рис. 125. Купроксный выпрямитель завода им. Казишюго.
лита выпрямляющее действие прекращается. Однако, устройство
их чрезвычайно просто и под силу каждому преподавателю.
Наиболее рационально применение алюминиевого выпрямителя
для демонстрационного эксперимента в тех случаях, когда нужен
сравнительно сильный ток, но на короткое время, в течение ко-
торого электролит не успеет сильно нагреться. В стационарных
установках, например, для зарядки аккумуляторов, приходит-
ся брать 4 сосуда крупного размера, вместимостью около 1 вед-
ра каждый, чтобы обеспечить нужную теплоотдачу, или при ма-
лых сосудах устраивать охлаждение проточной водой. Многочис-
ленные попытки применения алюминиевых выпрямителей дали
явно отрицательный результат, за исключением их примитив-
ных типов, описанных в § 51 (рис. 413). Исчерпывающее описа-
ние алюминиевых выпрямителей дано в книгах Ф. Э., т. I, гл. X
и X. Э., т. I, гл. XI, 2.
9. Купроксный выпрямитель. Наилучшим выпрямителем для
зарядки небольшого числа аккумуляторов является к у п р о к с-
£ 17 > 9
125
н ы й, выпускавшийся заводом им. Казицкого (рис. 125). Глав-
ное достоинство купроксного выпрямителя заключается в прос-
тоте обращения с ним и в надёжности его действия.
Выпрямляющее действие купроксных выпрямителей получает-
ся заг счёт односторонней проводимости, которою обладают мед-
ные пластинки, покрытые закисью
меди. Выпрямитель завода им. Ка-
зицкого ’состоит’из трансформатора,
снижающего напряжение с 120 или
с 220 V (рис. 125). Пониженное на-
пряжение подводится к купроксному
столбику С, где ток выпрямляется.
Клеммы АВ с обозначенными полю-
сами (+ и — ) служат для получе-
ния постоянного тока. Купроксные
выпрямители выпускаются для раз-
личного напряжения (2 V, 12 V и 24 V)
и для различной нагрузки, т. е.
для силы тока от долей ампера до не-
скольких ампер. Наиболее подходя-
щим для школьного физического
Рис. 126. Схема магнитного
шунта.
кабинета является выпрямитель .на
12 V, дающий силу тока в 2,5—3,0 А.
Трансформатор снабжён подвижным
ярмом или магнитным шунтом D (рис. 126), сдвигая который
можно изменять напряжение, а следовательно, и силу тока,
заряжающего аккумуляторы.
Купроксный выпрямитель требует за собой самого простого
ухода, состоящего в удалении с него пыли. Однако, выпрямитель
легко привести в негодность при нарушении правил обращения
с ним.
Правила эксплоатации купроксного выпрямителя:
I. Купроксные выпрямители не выдерживают сильного
нагревания, так как при температурах выше 50—55° может
произойти разрушение плёнки окиси. Поэтому нельзя по-
мещать выпрямитель в закрытый ящик, что мешает охлажде-
нию столбика.
II. Недопустимо брать от выпрямителя ток больший, чем
указанный на «паспорте» ,заводом.
III. Рекомендуется при пуске в ход сначала присоеди-
нить нагрузку, т. е. заряжаемые аккумуляторы, и затем
включать переменный ток. Работа «на холостом ходу», т. е.
без нагрузки, может вызвать пробой плёнки выпрямителя.
126
£ /7, Ю
Подробности о купроксных выпрямителях можно найти в
книге: Ф. Э., т. V, § 6, 5. О зарядке аккумуляторов — см. § 74 и
т. Ill, § 23.
10. Преобразователь трёхфазного тока в постоянный. Прин-
цип действия вращающегося преобразователя заключается в сле-
дующем (рис. 36).
В асинхронном моторе благодаря обмоткам, расположенным
на статоре и питаемым трёхфазйым током, образуется вращаю-
щееся магнитное поле1). Это поле возбуждаете коротко замкнутой
обмотке ротора индукционный ток, в результате чего ротор при-
ходит во вращение. Наоборот, в преобразователе обмотка 7\ пи-
таемая через кольцо со щётками L трёхфазным током, нанесена
на ротор; короткозамкнутая обмотка Е помещена на статоре. Так
как ротор, создающий вращающееся поле, движется в сторону,
противоположную по Отношению к направлению вращения по-
ля, то при достижении синхронизма * 2) магнитный поток (между
ротором и статором) устанавливается неподвижно. В преобразо-
вателе на роторе сделана ещё вторая обмотка, кроме трёхфазной
(па схеме не показанная), обычного типа с коллектором и двумя
щётками а и Ь, в которой благодаря происходящему вращению
ротора в установившемся неподвижном магнитном потоке ге-
нерируется постоянный ток. Этот постоянный ток используется
во внешней цепи через клеммы А и В.
Однако, синхронизм для описанной конструкции асинхронно-
го электродвигателя недостижим, и вращение ротора всегда бу-
дет происходить со скоростью, меньшей скорости вращения по-
ля. Поэтому на статоре, кроме коротко замкнутой обмотки
сделана ещё обмотка «возбуждения» в виде двух катушек cud,
присоединённая к щёткам а и b обмотки якоря постоянного то-
ка. Эти катушки с и d через «пускатель» CD замкнуты при пуске
в ход через два сопротивления г и /?, из которых одно г имеет не-
большую величину и другое R — значительную (500 омов). По-
сле того как якорь придёт во вращение и скорость его прибли-
зится к синхронной, сопротивление R выключают, замыкая по-
следнее накоротко посредством выключателя К, Сильный ток,
установившийся в обмотках с и d, вызывает появление значи-
тельного магнитного потока, доводящего ротор до синхронизма
и поддерживающего последний при пользовании постоянным
током от преобразователя.
При пуске в ход и пользовании преобразователем должны
соблюдаться следующие основные правила:
г) О принципе действия и устройстве асинхронного мотора—см. Горяч-
кин Е. Н., «Переменный ток» и Ф. Э., т. V, § 9.
2) Скорость вращения ротора при синхронизме становится равной по
величине (но не по направлению) скорости вращения поля.
£ 18, 1
127
I. Вращение ротора должно происходить по направлению
стрелки, нарисованной на корпусе преобразователя. Если
ротор вращается в противоположную сторону, надо поменять
местами включение двух из любых проводов, подводящих
трёхфазный ток, благодаря чему направление вращения из-
менится.
II. Рычажок выключателя К перед пуском в ход должен
находиться наверху, благодаря чему сопротивление R (500 й)
окажется включённым. Убедившись в этом, включают рубиль-
ник трёхфазного тока, подводящий ток к преобразователю.
Через 3—5 сек., когда ротор приобретёт достаточную ско-
рость вращения, рычажок выключателя К опускают вниз, вы-
ключая тем самым сопротивление R,
III. Отклонение стрелки полюсоуказателя со значком
«плюс» в ту или другую сторону указывает на полученное
положение полюса плюс на одной из клемм А или В преобра-
зователя. Для изменения полярности рычажок выключателя
К на короткое время переводят из нижнего положения в верх-
нее и отсюда вновь в прежнее нижнее. Если положение по-
люсов не изменилось, повторяют операцию до получения нуж-
ного результата.
IV. Наибольшая сила тока, которой без вреда для преоб-
разователя можно пользоваться для длительных нагрузок,
составляет 20 А. Для кратковременных нагрузок (несколь-
ко секунд) возможно брать ток силою до 30 А.
Важно отметить, что преобразователь универсален. При пи-
тании его постоянным током (U =15—20 V) с его колец L можно
снять трёхфазный ток. Если, надев на вал щкив, вращать ротор
преобразователя от двигателя, то он может служить как генера-
тор постоянного тока или как синхронный генератор трёхфазно-
го тока.
Преобразователи выпускаются двух типов для напряжения
трёхфазного тока в 120 V и 220 V..
§ 18. Нагревательные приборы.
1. Виды источников теплоты. Под нагревательными прибора-
ми подразумеваются различного рода источники теп-
лоты, служащие для нагревания как при демонстрациях, так
и при лабораторных работах.
Наилучшим источником теплоты является газ, но примене-
ние его возможно только в немногих крупных городах, где он
128
имеется. При употреблении газа надобность в каких-либо иных на-
гревателях отпадает. В обычных условиях для эксперимента рацио-
Рис. 127, I. Газовые горелки Теклю и
Бунзена.
нально применение не-
скольких различных ис-
точников теплоты, как-
то: электрической плит-
ки (рис. 130), примуса
(рис. 128), фитильной
керосиновой кухни Гре-
ца и спиртовых лампо-
чек (рис. 129). В одних
случаях удобнее всего
пользоваться плиткой
или кухней, например,
для нагревания воды и
получения пара при де-
монстрациях; в других,
например, при обра-
ботке стеклянных тру-
бок, нужен примус; в
третьих, например в
лабораторных работах,
применяются спиртовые
лампочки.
Может случиться, как это было в военное время, что
керосина, а тем более спирта, достать нельзя, тогда при-
ходится пользоваться малыми жаровнями с углями.
Рис. 127, II. Насадки для газовых горелок для
получения пламени различной формы.
2. Газовые горелки. В настоящее время в лабораториях нахо-
дят себе применение главным образом два типа газовых горелок:
БунзенаиТеклю (рис. 127, 11 и I). При помощи этих горе-
£ /$, з
129
лок, благодаря смешиванию газа с воздухом, газ может гореть
голубым высокотемпературным пламенем. Количество газа, по-
ступающего в горелку, регулируется при помощи крана, установ-
ленного на газовой трубе; на наконечник крана надевается рези-
новая трубка. Количество воздуха, примешиваемого к газу,
может быть изменено посредством открывания в той или иной ме-
ре отверстий, имеющихся внизу горелок. Для этого в горелке Бун-
зена повёртывают кольцо с отверстиями Л, а в горелке Теклю
вращают диск В (рис. 127). Перед зажиганием газовой горелки
закрывают отверстия, подводящие воздух, для чего завёртыва-
ют диск В или повёртывают соответствующим образом кольцо А.
Затем, приготовив зажжённую спичку, открывают газовый кран
и, поднеся спичку к отверстию горелки сверху, зажигают газ.
Газ загорается при этом красноватым длинным пламенем. Пос-
ле этого постепенно приоткрывают доступ воздуху до получения
голубого пламени.
Однако чересчур сильное открывание отверстий для воздуха со-
вершенно недопустимо, так как пламя может с характерным щелч-
ком «проскочить» внутрь горелки, что заметно по резкому
уменьшению величины пламени. В этом случае станет происхо-
дить неполное сгорание газа, что поведёт к появлению запаха и к
отравлению воздуха в помещении, а следовательно, и ра-
ботающих там. Когда пламя проскочило, газ продолжает гореть
у выходного отверстия внутри горелки; это влечёт за собой при
продолжительном горении весьма сильный нагрев всей го-
релки, и прикосновение к ней пальцами даёт болезненные о ж о-
г и. По этой причине надо всё время внимательно следить за
работой горелки, и как только пламя проскочит, немедленно
погасить горелку. Гашение газа всегда производится обратным п о-
воротом газового крана доотказа (ни в коем случае нельзя
задувать пламя!). Дав горелке остыть, её зажигают снова, умень-
шив доступ воздуха. Преподаватель в случаях применения газа
для лабораторных занятий обязан обучить учащихся правильно-
му пользованию горелками и предупредить об опасностях тяжё-
лого отравления светильным газом.
Газовые горелки иногда снабжаются сверху различными на-
садками для изменения формы пламени.«Из таких насадок наибо-
лее нужна показанная на рисунке 127, II, позволяющая полу-
чать плоское пламя, удобное для нагревания стеклянных трубок
при изгибании их под углом.
3. Керосиновые горелки. Керосиновые горелки имеют тот не-
достаток, что требуют постоянного надзора за собой во избежание
образования копоти. В высокотемпературных горелках, какими
являются примус (рис. 128, I) и паяльная керосино-
вая лампа, керосин подаётся к месту горения посредством на-
гнетания воздуха в резервуар горелки и притом в парообразном
состоянии. При нормальной работе получается голубое пламя; при
9 Е. Н. Горячкин
130
£ 18,3
Рис. 128, I. Керосиновая горелка типа «примус» для лаборатории;
II—in—устройство клапанов: у насоса выпускного и в поршне впускного.
недостаточном давлении воздуха внутри резервуара .или частич-
ном засорении отверстия всё пламя или часть его получает жёл-
тую окраску, а иногда пламя начинает давать копоть.
Правила обращения с примусом и паяльной керосиновой лампой:
I. При наливании керосина не заполнять резервуар цели-
ком; надо оставлять примерно —г/6 пространства для на-
гнетаемого воздуха.
II. Перед зажиганием совершенно необходимо произвести
прочистку отверстия специальной иголкой, сделанной из ку-
сочка стальной проволоки и укреплённой на конце полоски
из жести.
III. Зажигание производить, пользуясь исключительно
денатурированным спиртом, который наливают в круглое
корытце.
IV. Нагнетание воздуха в резервуар (3—4 движения порш-
ня) начать производить, когда подогревающий спирт будет
близок к выгоранию.
131
§ 18, 4
V. Величину пламени можно изменять, увеличивая на-
сосом давление воздуха в резервуаре (не более 3-4 качаний)
или уменьшая последнее, выпуская воздух через винтовой
клапан А. Открывание этого клапана служит для гашения
примуса.
VI. Во избежание взрыва нельзя давать выгорать керосину
целиком. Недопустимо наливание керосина в недостаточно
остывший резервуар горелки. .
VII. Пользование вместо керосина бензином или «горю-
чими смесями» для автомобилей — преступление, так как бе-
зусловно поведёт к взрыву со всеми вытекающими отсюда
последствиями.
Применение примуса или паяльной лампы
не совсем удобно при проведении классных
опытов, вследствие шума, даваемого этими
горелками. Поэтому на демонстрационном столе
более уместна фитильная кухня Греца, устрой-
ство которой общеизвестно.
4. Спиртовые горелки. Для демонстрацион-
ного эксперимента с успехом можно применять
спиртовую горелку Бартеля, дающую
горячее и достаточно большое пламя (рис. 129,1).
Рис. 129. Спиртовая горелка (I)
и спиртовая лампочка (II).
Горят в ней пары спирта, подаваемого к месту горения под дав-
лением, создаваемым поднятием резервуара А на некоторую вы-
соту. Для приведения горелки в действие заполняют спиртом
кольцеобразное корытце В у горелки и зажигают спирт. После
того как спирт почти весь выгорит, постепенно отвёртывают вен-
9*
132
$ 18, 5
тиль С и зажигают выходящие пары спичкой; горелка начинает
действовать.
При лабораторных работах применяются исключительно
спиртовые лампочки, стеклянные или металличе-
ские (рис. 129, II). Фитили для лампочек делаются из специальных
фитильных ниток; в крайнем случае возможно применение скру-
ченной жгутом ваты. Наличие жестяной или латунной трубочки
А, сквозь которую пропущен фитиль, обязательно. При её от-
сутствии резервуар стеклянной лампочки обязательно лопнет,
что может вызвать разливание по столу горящего спирта. Неред-
ко у продажных лампочек отверстие трубочки, а следовательно,
и толщина фитиля бывают настолько невелики, что величина
пламени оказывается недостаточной. В этом случае приходится
делать из жести (от консервных банок) своими силами новые
трубки с внутренним отверстием, примерно равным толщине
карандаша.
I. Величину пламени у спиртовок изменяют посредством
вытаскивания или вдвигания фитиля в трубочку, но только
не во время горения.
II. Гашение лампочки производят при помощи колпачка,
закрывая им фитиль.
III. Не следует давать спирту выгорать в лампочках более
чем на две трети, так как при малом количестве спирта станут
происходить периодически загорания его паров внутри ре-
зервуара, выражающиеся в мелких взрывах. При первой же
подобной вспышке необходимо, остудив лампочку, заполнить
её горючим.
5. Электрические нагревательные приборы. Из различных ви-
дов электронагревателей наиболее удобной для нагревания во-
ды или для получения пара является электрическая
плитка (рис. 130, I). Она состоит из керамики, в зигзагообраз-
ном углублении которой уложена спираль из нихромовой прово-
локи. Концы этой спирали присоединены к двум штепсельным
стерженькам, к которым подводится ток при помощи шнура. Эти
стержни часто приходят в неисправность, когда вследствие на-
гревания нарушается их контакт со спиралью; такое повреждение
легко отремонтировать своими силами, разобрав плитку. Сле-
дует избегать ставить на плитку металлическую посуду (алю-
миниевые кастрюли, жестяные банки и т. п.), так как при дефор-
<£ 18, 6
133
мации спирали возможно замыкание накоротко её частей.
В результате оставшиеся невыключенными части спирали
станут перегреваться выше нормы, и затем произойдёт перего-
рание нихромовой проволо-
ки. Перегоревшую нихромо-
вую проволоку можно, ко-
нечно, скрутить; однако ме-
сто скрутки, нагреваясь
сильнее нормального, вскоре
опять перегорит. Перегорев-
шую спираль, стоящую не-
дорого, надо заменять новой.
Из электронагреватель-
ных приборов следует упо-
мянуть о «минутке»—нагрева-
теле, опускаемом в сосуд с во-
дой (рис. 131). В некоторых
Рис. 130. Электрические нагреватели — плитки бытовая (I) и для
колб (II). Муфельная печь (III).
случаях «минутка» незаменима, позволяя, например, нагревать
воду в стеклянных банках, которые наверняка лопнут при не-
посредственном помещении их на электрическую плитку или в
пламя какой-либо горелки. ’Для получения горячей воды поле-
зен также, но ' далеко не обязателен, электрический чайник
или кастрюля.
6. Жаровня. Применение жаровен с углями может быть до-
пущено как крайняя мера, при отсутствии других нагревателей.
Жаровни требуют за собой хлопотливого ухода и, кроме
134
$ 1
того, отравляют воздух в по-
мещении продуктами горения.
Недопустимо сжигание в жа-
ровнях «самоварного» угля, даю-
щего при своём горении ядови-
Рис. 131. Нагреватель, полезный для нагревания воды
в толстостенной стеклянной посуде.
тый угар —окись углерода; следует пользоваться углями, вы-
гребленными из печей.
На рисунке 132 показано устройство оправдавшей себя на прак-
тике школьной жаровни, описанной проф. Верховским1).
§19. Хранение приборов.
Рис. 132. Школьная жаровня.
1. Расстановка приборов в шкапах. Как правило, приборы
хранят в шкапах, за исключением тех, которые по своим
крупным размерам не могут
там поместиться. Поэтому такие
приборы, как, например: под-
ставка с манометрами (рис. 213),
рама по механике (рис. 52),
лабораторные штативы (рис. 50)
и т. п., можно располо-
жить на одном из шкапов.
Совершенно недопустимо хра-
нение в шкапу приборов, со-
держащих в себе раствор сер-
ной кислоты,—кислотные акку-
муляторы (рис. 117), хромовые
элементы (рис. 122), прибор
Гофмана (рис. 315) и др., так
как пары её вызовут быстрое
заржавление железных частей
у других приборов. Для кислот-
ных аккумуляторов и хромовых элементов уместно подвесить
к стене специальную небольшую полку.
Приборы в шкапах размещают по отделам физики в рабочем,
но отнюдь не выставочном порядке. Порядок определяется та-
ким подбором приборов и приспособлений, который позволял
J)O6 изготовлении жаровни — см. т. III, § 13.
§ Ь9, 2
135
бы собрать тот или иной опыт в возможно меньшее время, не при-
бегая к поискам в различных местах и шкапах. Рядом с прибора-
ми кладут или ставят все добавочные части и различные мелкие
приспособления, которые оказываются нужными при проведе-
нии определённых опытов. Поэтому у опытного преподавателя
наряду с приборами в шкапах находятся всякого рода коробки
и коробочки, содержащие, казалось бы на первый взгляд, не-
нужные мелочи (нитки, провода, кусочки различных веществ,
пробки и т. п.), которые можно бы поместить в ящики с материа-
лами. Однако, множество мелочей оказываются необходимыми при
опытах, и поэтому преподаватель, приладив их один раз, хранит
затем из года в год, чтобы пользоваться ими впоследствии и тем
самым экономить дорогое время.
Посуду хранят в отдельном шкапу, за исключением тех ба-
нок, колб и т. п., которые пришлось подобрать для данного опы-
та, так как годилась не всякая, а только определённая посуда,
или же к ней были прилажены какие-нибудь приспособления. Хи-
микалии хранятся в отдельнОлМ шкапу, лучше всего в стеклянных
банках с ясно видимыми надписями; помещать туда серную, а
тем более соляную кислоту не рекомендуется г). Для хранения ма-
териалов особенно удобен шкап с мелкими ящиками.
Преподаватель обязан периодически удалять пыль из шкапов
и с приборов.
2. Инвентаризация приборов. Преподаватель несёт ответствен-
ность как за сохранность имущества физического кабинета и ла-
боратории, так и за содержание его в исправном состоянии. Для
учёта имущества преподаватель обязан составлять и вести две
книги: инвентарную книгу — опись имущества и ма-
териальную книгу — опись различных материалов. Для
ведения инвентарной описи бухгалтерия школы выдаёт специаль-
ную книгу с пронумерованными страницами и прошнурованную.
В эту книгу записываются все приборы, приобретённые по счё-
ту в магазинах, полученные по развёрсткам, пожертвованные и
т. п. Сюда же записываются и наиболее ценные самодельные при-
боры, если на изготовление их были затрачены материальные
средства и эти приборы получили надлежащее оформление,
позволяющее их применять в будущем из года в год. Для прибо-
ров, хотя бы и приобретённых, но имеющих стоимость менее 5—
10 руб., а также для большинства упрощенных, изготовленных
своими силами, составляют в материальной кциге отдельный спи-
сок. В материальную книгу записывают различные материалы:
проволоку, химикалии, посуду, лампочки, изделия из каучука,
электрические монтажные принадлежности и т. п.
Инвентарная книга должна быть на разворотах разграфлена
вертикальными линиями, как показано на рисунке* 133.
Х)О хранении химикалиев и растворов — см. т. III, § 24.
136
$ 19, 2
по порядку Название прибора Количе- ство Цена Сумма
руб. коп. руб- коп.
168 Аккумуляторная батарея из двух кислотных элементов ёмкостью 40 ампер-час 1 60 — 60 —
169 Воздушный насос Комовского 1 240 — 240 —
170 Трансформатор школьный раз- борный 120 V /12 V (сердечник, 3 катушки 12 V, 120 V, 220 V) 1 70 — 70 —
Рис. 133. Пример записи
№№ по порядку Название материала Количе- ство Цена Сумма
руб. коп. руб. коп.
36 Трубки стеклянные легкоплав- кие 3 кг 2 90 8 70
37 Колбы вместимостью 250 см3 5 шт. — 27 1 35
38 Пробирки 50 шт. — 15 7 50
Рис. 134. Пример записи
Преподаватель при распаковке присланных приборов прове-
ряет по счёту или накладной наличие их и всех прилагаемых к
ним частей, а также, убеждается в исправном состоянии этих при-
боров. В противгом случае (разбитое стекло, недостача или неком-
плектность частей и т. п.) составляется соответствующий акт
для отсылки его в ту организацию, от которой поступили приборы.
В инвентарную книгу записывают все приборы в поряд-
ке их поступления и отнюдь не по разделам физики.
Пример такой записи показан на рисунке 133. Порядковый номер,
под которым прибор записан в книгу, является инвентарным. Этот
£ 7.9, 2
137
Откуда поступил Время поступле- ния 1 Примечание
В порядке оказания помощи шко- ле от завода № 2 Приобретён в магазине Учсбыт по счёту от 24/ХП 1936 г. Приобретён в магазине Учсбыт по счёту от 24/ХП 1936 г. 1936 г. 30/XII 1936 г. 30/XII 1936 г. Исключён как пришед- ший в негодность по акту № 7 от 23/IV 1946 г.
в инвентарной книге.
Откуда поступил Время поступле- ния Расход
Магазин Учсбыт по счёту от 13/II 1940 г. Магазин Учсбыт по счёту от 18/III 1940 г. Магазин Учсбыт по счёту от 1/11 1941 г. 15/П 1940'г. 24/1П 1940г. 10/П 1941 г. По учёту: 21/IV 1941 г. израсходовано 1/2 кг, остаток 2х/2 кг По учёту: 21/IV 1941 г. утрачена 1 колба, оста- ток 4 колбы По учёту: 21/IV 1941 г. утрачено 6 пробирок, оста ток 44 пробирки
в материальной книге.
номер аккуратно надписывают на приборе масляной или
эмалевой краской, где-нибудь не на очень видном месте, сбоку
или на уголке, но в то же время так, чтобы номер легко было
отыскать, не перевёртывая и не разбирая прибора. На дополнитель-
ных частях к прибору надписывается тот же номер и в скобках
ставится римская цифра согласно обозначению в инвентарной
книге, например, 350 (II). Возможно, конечно, делать надписи на
бумажных ярлычках, наклеиваемых на приборы, но при таком
способе надписи оказываются менее долговечными и, в частности,
легко загрязняются.
138
£ 7.9, 2
При записи в инвентарную книгу на обратной стороне счё-
та вновь перечисляются приборы с указанием инвентарного но-
мера, под котсрым записан прибор. Такое переписывание назва-
ний приборов нужно для бухгалтерии во избежание искажения
в их записях, так как в счетах названия приборов бывают иногда
искажены или просто недостаточно разборчиво написаны. Такие
же надписи с указанием инвентарного номера делаются на наклад-
ных и прочих документах. Если полученный прибор является не
новым и в некоторой мере изношенным или же нуждается в ре-
монте, то в инвентарной описи в графе «Примечание» делается
пометка с указанием процента изношенности или же о необхо-
димости ремонта.
В случае порчи прибора при работе, под влиянием естественно-
го изнашивания или по другим причинам, тотчас же составляет-
ся акт примерно следующего содержания:
АКТ № 7.
20 июня 1945 г, заведующий физическим кабинетом—пре-
подаватель физики Петров А1.И. и завхоз N-ской неполной сред-
ней школы Иванов А. А, составили настоящий акт в ниже-
следующем:
Свинцовый аккумулятор, емкостью в 40 ампер-часов, числя-
щийся в инвентарной описи под номером 261, в виду выпаде-
ния массы из пластин пришел в полную негодность и подлежит
выключению из описи. Стоимость аккумулятора 26 руб,
( Подписи,)
В графе «Примечание» инвентарной книги тотча® же делает-
ся пометка об исключении прибора со ссылкой на номер акта и
дату его составления, например: «Исключен как пришедший в
полную негодность, по акту Л? 7 от 20 июня 1945 г.».
Материальная книга служит для описи приобретаемых в ка-
бинет материалов и для записей об их израсходовании. В эту
книгу записываются также малоценные физические приборы, в
том числе изготовленные своими силами.
Книгу полезно разбить на несколько отделов, где и делать
соответствующие записи. Отделы могут быть следующие:
1) Малоценные и самодельные приборы. 2) Подсобные или
вспомогательные малоценные приборы. 3) Инструмент. 4) Посуда
и изделия из стекла. 5) Каучуковые изделия. 6) Проволока и про-
вода. 7) Электромонтажный материал и т. д.
На каждый из разделов в книге отводится несколько страниц;
для справок на первой странице пишется оглавление с указани-
ем страниц. Для бухгалтерии на счетах и накладных на материа-
лы делается надпись с указанием, на какую страницу матери аль-
5 19, 2
139
ной книги записан малоценный прибор или материал, например,
калий двухромовокислый 500 г — см. материальную книгу,
стр. 24. В материальной книге опись делается примерно так,
как это изображено на рисунке 134.
По мере израсходования материалов в соответствующей графе
делаются пометки. Один раз в год по окончании учебного года
производится проверка инвентаря согласно описи; об износив-
шихся приборах составляются акты, и производится их списы-
вание. По материальной книге также проверяется наличие ма-
териалов и выясняется их наличность на новый учебный год.
Гст 11401
МЫТ, /- нсымшй
JZra&yzme zcvyoosr
/339 г
//азнаъенис Эел?омс/л>рсгц<У9 &езсг£сусы -
Сосуда
/умнгм/мг Ула£ут'&е:г/у>олга-
gj У-ze
/7occ*?ufi С Т.4б (*/-£/)
З&меТа/ШЯ; сосуд
Рис. 135/ Карточка каталога физических приборов
(лицевая и оборотная стороны).
Кроме инвентарной и материальной книг, преподавателю
нужно иметь опись приборов по разделам физики. Наилучшим
является карточный каталог, позволяющий классифицировать
приборы по любым признакам и в случае надобности видоизме-
нять его в любой последовательности. Карточки для этого ката-
лога берутся обычные, библиотечные; хранить их удобнее всего
в специальных ящиках, применяемых в библиотеках. Карточ-
ки различных отделов отделяют друг от друга вставками из
фанеры, представляющими собой прямоугольники, по ширине
140
£ 19, 2
равные карточке и превышающие её по высоте на 2—3 см. На кар-
точке полезно поместить следующие данные:
1. Название отдела физики (подсобные приборы, измерения, гидроста-
тика, аэростатика, механика, теплота, электричество, акустика, оптика,
лабораторные работы, мастерская), пользуясь каким-нибудь шифром, на-
пример: П. п. Изм, Г-ст, А-cm, Мех., Теп., Эл., Ак., On., Лаб. р.
2. Инвентарный номер согласно описи; например: 246.
3. Название прибора; например: Пирометр.
4. Составные части прибора; например: Подставка со стрелкой, же-
стяное корытце, два стержня: железный и медный.
5. Фирма; например: Главучтехпром.
6. Год приобретения; например: 1940 г.
7. Цена; например: 12 руб.
8. Назначение прибора; например: Демонстрация теплового расшире-
ния твёрдых тел.
9. Литературные источники, где имеется описание прибора и его исполь-
зования; например: Двиняников, Учебные пособия, 1933 г., стр. 86.
10. Разные замечания и данные.
Образец карточки показан на рисунке 135.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ.
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ОПЫТЫ В СЕМИЛЕТНЕЙ
ШКОЛЕ.
§ 20. Методические указания студентам о работах в
практикуме по методике и технике физического эксперимента.
При работе в практикуме надо руководствоваться следующими
положениями и правилами:
1. Как было уже выяснено в § 2, техника постановки экспе-
римента в основном определяется методическими требованиями.
Перед проведением каждого эксперимента должна быть точно
выяснена его целевая установка, т. е. выяснено, ка-
ким образом наблюдаемое учащимися явление будет использо-
вано в педагогическом процессе урока. Поэтому во время предва-
рительной подготовки к проведению эксперимента на заданную
тему студент должен определить не только то, что именно долж-
но быть показано, но и для какой цели. Тогда целевая установка
позволит решить, каким образом явление необходимо продемон-
стрировать, и таким путём определить технику проведения
эксперимента.
Равным образом целевая установка должна быть выяснена в
отношении лабораторных работ. Целью работы определяется её
тема или содержание, а также форма её проведения (§ 60) Р.
II. Перед каждым занятием в практикуме необходимо прове-
сти небольшую подготовительную работу, за-
ключающуюся прежде всего в отчётливом овладении материалом
по физике по данной теме. Для этого необходимо проштудировать
соответствующие главы стабильных учебников как для первого,
так и второго концентров. Поскольку стабильные учебники в
методическом отношении являются далеко не образцовыми, а
местами даже неудачными, то следует производить просмотр из-
ложения того же материала в других пособиях и во всяком
*) При пользовании настоящим пособием нужно иметь в виду, что неко-
торые, описанные в работах, эксперименты окажутся не соответствующими
поставленным методическим требованиям, что должно быть студентами
соответственно видоизменено.
142
£ 20
случае в учебниках Ц ингера и Сахарова (см. Преди-
словие). Какие бы твёрдые знания на основании вузовского кур-
са ни имел студент по данному вопросу физики, это оказывает-
ся совершенно недостаточным, так как ему нужно познакомить-
ся именно с методическими особенностями изложения этого во-
проса для учащихся средней школы. После просмотра учебников
и затем соответствующих глав т. 1 производится определение це-
левой установки лабораторных и демонстрационных экспери-
ментов.
III. Описание в данном пособии работы (назначенной руково-
дителем практикума для выполнения) должно быть студентом з а-
ранее проштудировано с тем, чтобы время, отведённое на з а-
нятие, использовать именно на постановку опытов, а отнюдь не
на подготовительное чтение. Если же делать опыты без предва-
рительной к ним подготовки, то, значит, сознательно терять время
совершенно непроизводительно, так как в этом случае студент не
успеет овладеть ни техникой, ни тем более методикой эксперимента.
IV. Задача, стоящая перед студентом при его занятиях в прак-
тикуме, заключается вовсе не в том, чтобы, выполнив данные в
работе технические указания, пронаблюдать самому то или иное
физическое явление или проделать лабораторную работу. Зада-
ча является много более сложной и многообразной и содержит
в себе характерные отличия от требований, предъявляемых в
практикуме по общей физике.
При занятиях в практикуме по методике и технике экспери-
мента студент обязан собрать те или иные установки и Про-
ве с т и на них опыт ы, которые должны соответствовать
целевой установке этих экспериментов для школы-семилетки. Кро-
ме того, эти эксперименты должны полностью удовлетворять тре-
бованиям, предъявляемым к демонстрационному эксперименту
(§§ 3 и 11) или к лабораторным занятиям.
V. Одной из основных задач, решаемых в лаборатории методи-
ки и техники эксперимента, является вопрос об обеспече-
нии видимости опытов. При постановке демонстрацион-
ных экспериментов совершенно обязательно заранее в процессе
подготовки опыта принимать меры для обеспечения видимости
(§ 11) и с расстояния 6—8 м проверить её.
VI. В письменном отчёте по каждой работе демонстрацион-
ного характера, представляемым студентами руководителю прак-
тикума, должны быть занесены:
1. Название опыта.
2. Целевая установка опыта, т. е. указание, как воспроизводимое яв-
ление будет использовано в дальнейшем процессе урока.
3. Схемы и рисунки, выполненные от руки пером (без применения ли-
нейки, циркуля, цветных карандашей и т. п.) в том виде, как они делаются
учителем на доске мелом в процессе объяснения данного вопроса по физике,
иллюстрируемого или определяемого демонстрируемым опытом (см. т. I, §§ 24
и 25 и т. IV).
§ 21, 1—2
143
4. Указания, какие именно мероприятия (§ 11, 1—9) приняты для обес-
печения видимости.
5. Ответы на поставленные в описаниях работ вопросы.
6. Замечания по вопросам техники и методики данного опыта, которые
студент сам находит нужным занести для памяти.
Глава четвёртая.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НА ЭКРАНЕ ДИАПОЗИТИВОВ
И ПРИБОРОВ.
§ 21. Диаскопическое проектирование диапозитивов.
1. Методические замечания. Целью настоящей работы являет-
ся ознакомление с типами школьных проекционных фонарей и
с приёмами проектирования на экран диапозитивов —
стеклянных и плёночных. Наиболее трудной и в то же время наи-
более важной частью работы является центрирование
света, на что нужно обратить самое серьёзное внимание. Вы-
полнение этой работы безусловно необходимо для каждого сту-
дента, так как всякий преподаватель вообще, а физики тем более,
должен овладеть в совершенстве техникой проектирования на эк-
ран диапозитивов. Кроме того, данная работа является подго-
товительной к проектированию приборов на экран. Проектиро-
вание следует изучить для различных источников света, в том
числе для карбидной горелки и обыкновенной лампочки накали-
вания и проекционных ламп на 120 V и 12 V.
2. Диапозитивы. Стеклянные диапозитивы бывают различных
размеров: 80 дшХ80логиб0 дшх45 мм. Диапозитивы при проек-
тировании вставляются в деревянные или металлические кас-
сеты, в свою очередь вкладывающиеся в рамку (рис. 66).
Без рамки вести проектирование диапозитивов нельзя. Рамки
делаются всегда с двумя кассетами для того, чтобы возможно бы-
ло изображение на экране одного диапозитива непосредственно
сменять другим. Рамка устроена так, что пока ведётся проекти-
рование одного диапозитива, вторую кассету можно вынуть и
заменить в ней следующим тот диапозитив, который уже был про-
демонстрирован. Кассеты сделаны одинакового размера, но гнёз-
да в них для диапозитивов имеют различную величину, в соот-
ветствии с размерами диапозитива. Поэтому к одной рамке при
продаже прилагается несколько кассет.
Посредством школьного» проекционного фонаря (рис. 61) мож-
но производить проектирование стеклянных диапозитивов. Ма-
лый проекционный фонарь (рис. 65) позволяет проектировать
стеклянные диапозитивы лишь малого размера (60 лшх45 мм)',
в основном же он предназначен для плёночных диапозитивов.
Для проектирования последних к фонарю прилагается специаль-
ная приставка (рис. 136).
144
£ 2/, 3
Об изготовлении диапозитивов своими силами см. т. IIL О
типах диапозитивов — см. т. I, рис. 48—52.
3. Опыт I. Центрирование света в проекционном фонаре школь-
ного типа.
Приборы и материалы: 1) Проекционный фонарь школьного
типа (рис. 61). 2) Экран. 3) Электролампы — обыкновенная (рис. 71, I) и
от эпидиаскопа (рис. 71, III). 4) Подставка для лампы.
Рис. 136. Приставка для ленточных диапозитивов.
А и В — ролики для перемещения плёнки. СС — скобки для вклады-
вания плёнки.
Настоящая работа, ставящая своей целью научить правиль-
ному центрированию света, т. е. установке источ-
ника света в надлежащем месте по отношению к конденсору, име-
ет важнейшее значение для всех последующих работ с фонарём.
1) По описанию (§ 13, 1, 2, 3) ознакомиться с устройством
школьного проекционного фонаря и с источником света (§ 13,
6—14), обратив особое внимание на вопрос о центрировании све-
та (§ 13, 13).
2) Взять проекционный фонарь школьного типа (рис. 61) и
подставку для лампы (рис. 72). Ввернуть в неё сначала обыкно-
венную лампочку накаливания, лучше всего биспиральную мощ-
ностью в 98 W (рис. 71, I). С подставки снять вогнутое зеркало и
поставить подставку примерно на середину внутри фонаря (с кон-
денсором и объективом). Передвигая объектив взад и вперёд, по-
лучить на экране, помещённом на расстоянии 1 г/2—2 м, осве-
щённый круг с резко очерченными краями.
S Ы 4
145
3) Вследствие неправильного расположения источника све-
та по отношению к конденсору обычно на освещённом круге на-
блюдаются тёмные или окрашенные пятна. Перемещая слегка
подставку внутри фонаря влево, вправо, вверх и вниз, можно
убедиться, что пятна на освещённом круге экрана меняют свой
характер и свои места. На рисунках в § 13, 13 показаны наиболее
типичные случаи пятен и указано, какая неправильность допу-
щена в установке источника света в каждом случае.
Найти такое положение источника, при котором освещённый
круг оказывается освещённым совершенно равномерно без ка-
ких-либо пятен.
4) Когда это требование будет выполнено, надеть на подстав-
ку вогнутое зеркало и посмотреть, как его присутствие отражает-
ся на освещённости экрана. Оставляя источник света в одном и
том же положении, соответствующем случаю равномерно осве-
щённого экрана, менять положение зеркала относительно лам-
пы, сдвигая вниз, вверх, ближе и дальше. Найти опытным пу-
тём такое положение зеркала, при котором получается наиболь-
ший выигрыш в освещённости при полном отсутствии пятен и
бликов.
5) Повторить центрирование света* заменив обыкновенную
лампу лампой от эпидиаскопа или кинопроектора УП—2
(300 W) (рис. 71, II и III).
6) Зарядить согласно описанию (§ 13, 14) ацетиленовый га-
зогенератор (рис. 79) и процентрировать свет. После того как
весь карбид отработается, газогенератор разобрать, вычистить
и промыть.
П римечание. После центрирования света каждого источника
можно спроектировать диапозитив согласно указаниям, данным в дальней-
шем изложении (раздел 5).
4. Опыт II. Центрирование света в малом проекционном фо-
наре и в оптической скамье.
Приборы и материалы: 1) Малый проекционный фонарь
(рис. 65). 2) Оптическая скамья с объективом (рис. 62). 3) Трансформатор на
120/12 V. 4) Проекционная лампочка на 12 V. 5) Ламповый реостат (рис. 308).
6) Экран. 7) Провода для соединений.
1) Ознакомиться по описанию (§ 13, 3 и 5) с конструкцией фо-
нарей (рис. 62 и 65), а также со способами включения лампы на
12 V (§ 13, И и 12).
2) Зажечь лампочку на 12 V, собрав для этого схему с транс-
форматором, показанную на’рисунке 137, I.
3) Включить в осветительную сеть лампочку на 12 V через
ламповый реостат (§ 43,7), ввернув в него лампочки по 40 W или,
лучше, по 100 W (рис. 308 и 137, II). Для лампочки на 12 V,
30 W нужно будет взять примерно 3 лампочки по 100 W или
8—9 лампочек по 40 W. Если же мощность лампочки на 12 V равна
Ю Е. Н. Горячкин
146
$ 21, 5
50 W, то количество лампочек на 120 V в реостате должно быть
увеличено в 11/2 Раза (расчёты —см. в § 43,7).
4) Включить лампочку на 12 V через реостат или трансформа-
тор и поместить её в малый проекционный фонарь. Согласно ука-
'-'•'120 6
Х«« (30 6тJ
J и
^120 б
о---
XZ___ 3 ламп!»
120 б (100 6т)
Рис. 137. Включение лампочки на 12 V
через трансформатор (I) и ламповый
реостат (II).
заниям (§ 13,13), цент-
рировать свет так, чтобы
освещённый круг на эк-
ране не имел тёмных или
окрашенных пятен.
5) Центрировать свет
подобным же образом в
проекционном фонаре с
оптической скамьёй. До-
бившись равномерного
освещения круга на эк-
ране, перейти к установке
зеркала. Для этого, сог-
ласно указаниям (§ 13,13),
сдвинуть объектив вперёд
до получения на экране
изображения светящейся
нити лампочки. Придви-
гать к лампочке посте-
пенно зеркало и добиться получения на экране второго изобра-
жения нити в перевёрнутом виде. Менять угол наклона зеркала,
чтобы изображения нитей оказались расположенными так, как
это показано на рисунке 78.
6) Вновь сдвинуть объектив так, чтобы получить освещённый
круг, и проверить, не появилось ли тёмных пятен. Если это слу-
чилось, поправить положение лампочки. В случае, если граница
освещённого круга окажется двойной, надо слегка переместить
зеркало до исчезновения этого явления.
5. Опыт III. Проектирование на экран диапозитивов.
Приборы и материалы: 1) Проекционные фонари — школь-
ного типа и малый. 2) Экран. 3) Подставка с электрической лампой. 4) Рамки
с кассетами. 5) Диапозитивы различного размера и характера — штри-
ховой, тоновой и цветной. 6) Киноплёнка с диапозитивами. 7) Приставка
для проектирования плёночных диапозитивов.
1) Центрировав электрический источник света, согласно ука-
заниям предыдущего опыта, вставить диапозитив с чертежом в
рамку и, сдвигая объектив, получить изображение на экране.
Действуя винтом кремальеры или же сдвигая соответствующий
рычажок на объективе, добиться на экране наиболее резкого
изображения. Обратить внимание на неодинаковую чёткость в
середине и по краям изображения картинки.
§ 21, 6
147
Рис. 138. Перевёртывание диапозитива для его
правильной установки в кассету рамки.
2) Научиться правильно вставлять диапозитив в кассету рам-
ки. Для этого надо усвоить раз навсегда следующий приём. Взят!
диапозитив в руку так, чтобы на просвет рисунок и надписи
оказались располо-
женными правильно
(рис. 138). Затем по-
вернуть диапозитив
вокруг горизонталь-
ной оси (т. е. в вер-
тикальной плоскости)
на 180° и вставить
его в кассету рамки.
3) Спроектиро-
вать на экран диа-
позитивы различных
р азмеров. Сп роекти-
ровать диапозитивы с
различными рисунками—штриховым (чертёж), тоновым (фото)
и раскрашенным (см. т. I, § 22 и рис. 48—52).
4) Укрепить на малом проекционном фонаре приставку для
киноплёнки (рис. 136) и спроектировать на экран несколько плё-
ночных диапозитивов (см. т. I, рис. 51).
6. Опыт IV. Изучение проекционного фонаря и экрана.
Приборы и материалы: 1) Проекционный фонарь школь-
ного типа. 2) Лампочка на подставке. 3) Стекло к конденсору с царапинами и
трещинами. 4) Две линзы — длиннофокусная и короткофокусная. 5) Зеркало
размером не менее 1 дм2. 6) Диапозитив. 7) Рамка для диапозитива. 8) Лист
фанеры. 9) Полосы различной белой и серебряной бумаги и полотно.
10) Кнопки.
1) Центрировать свет (§ 13,13) в проекционном фонаре, полу-
чив равномерно освещённый круг на экране. Спроектировать
диапозитив.
2) Удалить конденсор из фонаря и вновь спроектировать диа-
позитив на экран. Выяснить разницу в получаемых изображени-
ях с конденсором и без него.
3) Удалить из конденсора одно стекло. Спроектировать диа-
позитив. Сравнить качества получаемых изображений: а) при пол-
ном конденсоре; б) при неполном —со стеклом, поставленным
ближе к лампе; в) при неполном — со стеклом, расположенным
ближе к диапозитиву.
4) Взять одно стекло в конденсоре с царапинами и треснутое,
другое —нормальное. Выяснить, как эти дефекты отражаются
на качестве проектирования. Как лучше расположить стекло с
дефектами —ближе к лампе или к диапозитиву?
5) Заменить объектив фонаря линзами, сначала длиннофокус-
ной и затем короткофокусной (рис. 139). Выяснить, как изменя-
ют
148
§ 21, 6
ются размеры получаемых изображений; как проявляется сфе-
рическая и хроматическая аберрации. При проектировании вос-
пользоваться диапозитивом со штриховым рисунком и надписями
Рис. 139. Проектирование при помощи линзы А
взамен объектива.
(чертёж) или, лучше, самодельным, начертив тушью на стекле
несколько взаимно перпендикулярных прямых линий (сетка).
6) Вынуть из объектива одну из линз и выяснить, каким
образом её отсутствие скажется йа качествах изображения.
Рис. 140, I. Положения зеркала для проектирования
на боковые и заднюю стены.
7) Пользуясь нормальным объективом и конденсором и пере-
двигая фонарь, получить изображение различных размеров с попе-
речником в 1 м, 1,5 м и 2 м. Выяснить, как изменяется освещён-
ность. Каким образом изображение может быть получено на эк-
ране выше или ниже?
§ 22, 1
149
Рис. 140, 11. Приставка к проек-
ционному фонарю для проектиро-
вания с горизонтальной плоскости.
8) Взяв хорошее зеркало (размером около 1 дм2), поставить
его под углом к направлению пучка света, идущего из объекти-
ва фонаря, и получить изображения на боковой стене, потолке
и сзади фонаря (рис. 140, I).
9) На листе фанеры кноп-
ками укрепить несколько оди-
наковых по величине полос:
а) из белой бумаги различных
сортов: глянцевой, обычной
писчей, чертёжной и матовой
(ватман или полуватман); б) из
полотна; в) из бумаги, покры-
той «серебряной» краской из
порошка алюминия. Получить
на таком экране изображение
диапозитива и сравнить между
собой освещённость, получае-
мую на различных материалах.
§ 22. Эпископическое проекти-
рование.
1. Опыт I. Центрирование
света в эпископе и проектиро-
вание картин.
Приборы и материалы:
1)Эпидиаскоп (рис.64). 2)Картинки—
штриховая, тоновая и раскрашен-
ная. 3) Рамка для диапозитивов.
4) Диапозитив. 5) Карманные часы.
6) Закреплённый магнитный спектр.
7) Книга с картинками.
1) Рассмотреть устройство эпидиаскопа (рис. 64 и 68) и, в част-
ности, изучить действие рукоятки К, помещённой сбоку, для пе-
рехода от эпископической проекции к диаскопической (§ 13, 4).
2) Поворотом рукоятки Q опустить Р подъёмный столик и,
положив на него лист чистой белой бумаги, вновь поднять столик.
Зажечь лампу и посредством верхнего объектива О (выдвигая или
вдвигая его) получить изображение бумаги на экране, располо-
женном на расстоянии 2—3 м.
3) Добиться, чтобы изображение бумаги не содержало бли-
ков и являлось освещённым равномерно. Для этого, несколько
отвинтив винт, закрепляющий лампу S (рис. 68), медленно
перемещать лампу вверх и вниз, а также поворачивать её до по-
лучения равномерной освещённости изображения на экране.
4) Центрировав таким образом свет, положить на столик
одну после другой различные картинки—штриховую (чертёж),
тоновую и раскрашенную и спроектировать их на экран. Для
150
£ 22, 2; § 23, 1—2
получения правильного расположения изображения на экране на-
кладываемая картинка должна лечь на столик своим верхним кра-
ем параллельно задней стенке эпископа.
5) Обратить внимание на сильное нагревание картинки, ко-
торую поэтому нельзя долго держать освещённой во избежание
её порчи (вспучивания и даже обугливания).
6) Положить на подъёмный столик книгу с картинкой и спро-
ектировать текст на экран.
7) Поместить на столик поочерёдно свою руку, карманные
часы (с открытой задней крышкой), закреплённый на бумаге маг-
нитный спектр (§69) и спроектировать их. Убедиться, что отчёт-
ливое изображение получается лишь для точек предмета, лежа-
щих в одной плоскости.
8) Перейти на диаскопическое проектирование и, центриро-
вав свет (§ 13),. спроектировать диапозитив.
2. Вопросы к отчёту студента:
1) Начертить ход лучей в эпископе (рис. 64).
2) Почему у объектива эпископа диаметр больше, чем у объектива диа-
скопа?
3) Почему в эпископе применена мощная лампа в 500 W? Нельзя ли
заменить её обычной осветительной лампой или лампочкой на 12 V (30 W или
50 W)?
§ 23. Диаскопическое проектирование приборов.
1. Методические замечания. Проведение настоящей работы воз-
можно лишьпосле усвоения приёмов центрирования света и про-
ектирования диапозитивов (§ 21). В данной работе приведён ряд
типичных опытов, демонстрация которых в классе без проекти-
рования или вовсе невозможна, или же во всяком случае сильно
затруднена, так как не обеспечивает необходимой видимости.
Рис. 141. Сосуд с плоско-параллель-
ными стенками для проекции.
2. Опыт I. Капилляры.
Приборы и материалы:
1) Проекционный фонарь (объек-
тив, подъёмный столик) (рис. 62).
2)Трансформатор на 120/12V (рис.76).
3) Сосуд с плоско-параллельными
стенками. 4) Капилляры. 5) Мар-
ганцовокислый калий. 6) Полоска
картона. 7) Ножницы.
Для данного опыта необхо-
дим сосуд с плоско-парал-
лельными стенками, изготов-
ление которого своими силами
не представляет затруднений
(рис. 141). Капилляры изготавливаются также своими силами
посредством быстрого растягивания нагретой на спиртовке стек-
лянной трубки (см. т. Ill, § 16).
£ 23, 2
151
1) Приготовить для опыта проекционный фонарь, центриро-
вав в нём свет.
2) Приготовить густо окрашенный раствор марганцовокисло-
го калия. Вырезать из картона полоску так, чтобы она образо-
Рис. 142. Прибор для проектирования капиллярных трубочек (I) и электро-
лиза уксуснокислого свинца (II).
вывала крышку для сосуда. Вставить в картон несколько капил-
лярных трубок различного диаметра (рис. 142, I). В сосуд налить
на 3/4 раствора марганцовокислого калия.
152
§ 23, 3
3) Поставить сосуд на столик проекционного фонаря и спроек-
тировать изображение капилляров на экран так, чтобы изображе-
ние уровня жидкости в них оказалось примерно в середине по-
лученной на экране картины (рис. 143).
3. Опыт II. Выделение металла при электролизе.
Приборы и материалы: 1) Проекционный фонарь (объектив,
столик). 2) Трансформатор на 120/12 V. 3) Сосуд с плоско-параллельными
стенками. 4) Уксуснокислый свинец. 5) Свинцовые электроды. 6) Батареи
аккумуляторов или элементов на 12 V. 7) Дестиллированная вода.
8) Уксусная эссенция.
Рис. 144. Проектирование электролиза уксуснокислого свинца.
Опыт служит для демонстрации того, что при электролизе
солей металл выделяется на катоде. Демонстрация весьма пока-
зательна, так как свинец откладывается в кристаллическом ви-
де, образуя нечто подобнсе разветвлению ветвей на дереве, поче-
му явление носит название «сатурнова дерева».
1) Приготовить раствор уксуснокислого свинца в дестилли-
рованной воде. При употреблении обычной воды раствор вследст-
вие образования нерастворимых солей свинца получается мут-
ный. Однако муть совершенно исчезнет при добавлении двух-
трёх (но не более) капель уксусной кислоты (эссенции).
2) Вырезать из листового свинца электроды — один К в виде
руки с растопыренными пальцами и другой А в виде тонкой полос-
ки. Укрепить электроды, *как показано на рисунке 142, II, в де-
ревянной или картонной крышке к сосуду. Наполнить сосуд с
плоско-параллельными стенками раствором и опустить туда элек-
троды.
§ 23, 4; § 24, 1
153
3) Спроектировать сосуд на экран, фокусируя его электро-
ды. Приключить через реостат минус батареи в 6 V к электроду
в виде руки и плюс — к свинцовой полосе (рис. 144). Если реак-
ция выделения свинпа пойдёт слишком медленно, повысить на-
пряжение, постепенно приключая добавочные элементы или акку-
муляторы. Иметь в виду, что при чересчур большом напряжении
образующиеся кристаллы станут отпадать хлопьями.
4) Получив «сатурново дерево», переменить полюсы источни-
ка тока и наблюдать, что происходит с «деревом» и на каком элект-
роде выделяется свинец.
4. Вопросы к отчёту студента:
1) Какой недостаток имеет марганцовокислый калий как красящее
вещество?
2) Какой вид приобретают в проектировании стеклянные трубки?
3) Почему для уничтожения мути в растворе уксуснокислого свинца
рекомендуется прилить две-три капли уксусной кислоты, но не более?
4) Почему важно расположить свинцовые электроды в одной плоскости?
5) Какое методическое значение имеет демонстрация с уничтожением
«сатурнова дерева» при перемене полюсов батареи?
§ 24. Теневое проектирование.
1. Принцип
ние отличается
Рис. 145. Вид
прибор ов при
теневом проек-
тировании.
теневого проектирования. Теневое проектирова-
от обычного проектирования (§ 13, 21 и 22) тем,
что на экране получают не изображение предме-
та, а только его тень. В некоторых случаях
такой способ является весьма выгодным для обес-
печения видимости (рис. 145). Кроме того, в
А
Рис. 146. Принципиальная схема теневого
проектирования.
теневом проектировании может быть использовано физическое
явление преломления света при прохождении через границу
двух сред, благодаря чему на экране удаётся сделать видимыми
струи различных газов и паров или горячего воздуха (рис. 14Э).
154
§ 24, 1
Аппаратура для теневого проектирования крайне проста и
состоит из точечного источника света, помещённого внутри ка-
кой-нибудь коробки с отверстием для выхода лучей света (на-
пример, в корпусе проекционного фонаря без конденсора).
Если точечный источник света S помещён внутри камеры с
круглым отверстием в одной из её стенок (рис. 146), то на экране
АВ расходящийся пучок света даст освещённый круг. Если на
пути распространения света поместить какой-либо предмет С, на-
пример, шар, то на фоне ярко освещённого экрана будет получена
Рис. 147. Установка для теневого
проектирования на вертикальный
экран.
тень в виде круга; у неё бу-
дут тем более резко очерчены
контуры, чем больше источ-
ник приближается к точеч-
ному. На рисунке 147 пока-
зана установка для теневого
проектирования на вертикаль-
ный экран. Источник света
помещён внутри корпуса В
проекционного фонаря, из ко-
торого удалён конденсор. На
пути распространения света
помещён прибор А, дающий на
экране теневое изображение.
Таким образом, зритель ви-
дит не только самый прибор,
к тому же ещё ярко освещён-
ный, но и его тень в увели-
ченном виде. Чем ближе пред-
мет расположен к источнику
света и чем дальше экран, тем
больше будет увеличение. Так
как обычные источники света
не являются точечными и свет
в них излучается с некоторой поверхности, то границы тени бу-
дут тем более резкими, чем дальше проектируемый предмет на-
ходится ст источника света. На опыте легко подобрать такое
расстояние предмета от источника света, чтобы увеличение ока-
залось достаточным, а границы тени резко очерченными.
Теневое проектирование, давая увеличенное изображение
предмета, позволяет увидеть теневое изображение различных мел-
ких деталей, которые при обычных условиях могут быть рассмот-
рены лишь в непосредственной близости от предмета.
Теневая проекция применяется с равным успехом и для по-
лучения теневых изображений объектов, расположенных в гори-
зонтальной плоскости, например, магнитных спектров, поверх-
ности воды и т. п. Простейший вид установки для горизонтальной
проекции показан на рисунке 148. Точечный источник света
§ 24, 2—3
155
помещён между ножками табуретки, у которой вместо крышки
положено зеркальное стекло. Табуретка должна быть закрыта
с боков тёмной материей, не пропускающей света. Если положить
какой-либо предмет на стекло, то на потолке получится его тене-
вое изображение в увеличенном виде.
2. Источник света. Наилучшим источником света, достаточно
близким к точечному, является вольтова дуга, питае-
мая постоянным током. Дуга переменного тока, у которой одина-
ково ярко светятся концы обоих углей, даёт два теневых изобра-
жения, сдвинутых по отно-
шению друг к другу. Нет
никакой надобности приме-
нять дугу с сильным током
(20—30 А); при тонких углях
и силе тока в 5—10 А полу-
чается достаточно сильное
освещение экрана. В част-
ности, для проектирования
может быть с успехом исполь-
зована дуговая лампа от
проекционной скамьи (§ 13,
5 и рис. 70).
О включении дуговой лам-
пы — см. § 43, 5—6.
Чтобы избавиться от од-
ной из двух теней и полу-
Рис. 148. Установка для теневого про-
ектирования на горизонтальный экран.
чить резкое изображение,
следует, взяв для проектирования какой-нибудь предмет с
мелкими деталями, менять положение углей относительно друг
друга и в заключение поворачивать дуговую лампу различным
образом впредь до получения желаемого результата.
Много проще воспользоваться в качестве источника света
лампочкой на 12 V, 30 W от кинопроекционного аппарата
(рис. 71, IV). Для этой лампочки, так же как и для вольтовой
дуги, надо на опыте найти подходящее положение для получения
наиболее резкого изображения.
3. Объекты для теневого проектирования. Теневое проекти-
рование следует применять только в тех случаях, когда оно яв-
ляется действительно необходимым. В дальнейших опытах при-
ведены случаи рационального применения этого метода в семи-
летней школе.
Особый интерес представляет теневое проектирование газов
и паров, струи которых становятся явно видимыми на тени.
Проектирование на экран тонкостенной стеклянной посуды (хи-
мических стаканов, колб и т. п.) невозможно, так как её отдель-
ные части, действуя то как собирающие, то как рассеивающие лин-
зы, создают на экране блики, искажающие форму этих предметов
156
$ 24, 4—5
до неузнаваемости. Плоские стёкла, вследствие неправильностей
своей поверхности (углубления и выступы), действующих как
выпуклые и вогнутые цилиндрические линзы, дают при теневом
проектировании тёмные и светлые полосы, в чём легко убедить-
ся, спроектировав кусок оконного стекла. Зеркальные стёкла,
поверхность которых посредством шлифовки делается плоской,
дают на экране равномерную серую тень, лишённую искажающих
бликов. Неплохими для проектирования оказываются стёкла от
фотографических пластинок, с которых смыта эмульсия. В слу-
чае необходимости иметь прямоугольный стеклянный сосуд, его
следует собирать из стёкол от фотопластинок (см. т. III, § 16).
4. Установка для теневого проектирования. Для теневого вер-
тикального проектирования может служить тот же самый экран,
что и для проекционного фонаря. Однако, выгоднее воспользо-
ваться переносным экраном, подвесив его сзади демонстрацион-
ного стола. Тогда проектируемый предмет можно расположить
на этом столе, где он хорошо виден для всех учащихся. Источник
света придётся поместить перед демонстрационным столом на
специальном столике или первом столе, за которым сидят уча-
щиеся.
Для горизонтального проектирования желательно сделать из
клеёной фанеры прямоугольный параллелепипед (куб) высотой
около 1 м со сторонами основания в 50—70 см, который мы в даль-
нейшем будем называть «стол для теневого проектирования». Вни-
зу в боковой стенке стола необходимо для вдвигания источника
света прорезать прямоугольное отверстие, закрываемое дверкой
или задёргивающейся светонепроницаемой занавеской (рис. 453).
Стол закрывают, как крышкой, зеркальным или бемским стек-
лом, предварительно выбрав такое ровное, которое не даёт бли-
ков. Проектирование производится на потолок, который в слу-
чае отсутствия штукатурки оклеивают белой бумагой.
Для получения лучшей видимости отверстие, через которое
проходит свет, закрывают экранами, сделанными из фанеры или
жести и снабжёнными круглыми или прямоугольными прореза-
ми. Это позволит получать освещённое поле на экране такой наи-
меньшей величины, чтобы на нём умещалась только тень предме-
та или его отдельных частей, подлежащих проектированию.
б. Опыт I. Движение проводника в магнитном поле.
Приборы и материалы: 1) Корпус от школьного проекцион-
ного фонаря. 2) Точечный источник света. 3) Прибор для демонстрации дви-
жения проводника в магнитном поле (рис. 376). 4) Батарея из двух-трёх
аккумуляторов или элементов. 5) Ключ. 6) Провода для соединений.
Опыт служит для демонстрации, что проводник с электри-
ческим током перемещается в магнитном поле, но в основном
опыт предназначен для овладения техникой теневого проектиро-
£ 6
157
вания. Поэтому особое внимание надо обратить на получение чёт-
кого изображения прибора в теневом проектировании.
1) В качестве источника света взять кинопроекционную лам-
пу на 12 V (рис. 71, V1).
Лампу на 12 V включить через трансформатор (§ 13, 12). По-
местить лампу внутрь корпуса от проекционного фонаря. Напра-
вить пучок света на экран.
2) На расстоянии примерно!—1V2 м от фонаря расположить
прибор: движение проводника в магнитном поле (рис. 145). При
этом прибор должен оказаться в пучке лучей света, падающем на
экран.
3) Повернуть лампу на подставке так, чтобы тень от получае-
мого изображения прибора приобрела резко очерченные грани-
цы, и провод оказался ясно видимым на экране. Приближая и
удаляя прибор от фонаря, найти положение, при котором полу-
чается резкое изображение при достаточном увеличении.
4) Повернуть прибор так, чтобы теневое изображение магни-
та и провода приняло вид, наиболее выгодный для демонстрации
смещения провода между полюсами магнита.
5) Присоединить к прибору батарею из 2—3 элементов или
аккумуляторов через ключ и, включая ток, показать два случая
смещения провода в магнитном поле.
6. Опыт II. Восходящие потоки горячего воздуха.
Приборы и материалы: 1) Установка для вертикального те-
невого проектирования. 2) Спички. 3) Спиртовка или газовая горелка.
4) Лист картона или фанеры. 5) Чугунная гиря в 5 кг. 6) Подъёмный столик.
Опыт служит для демонстрации восходящих потоков возду-
ха, образующихся над пламенем или над сильно нагретым
телом. Для получения отчётливо видимых восходящих потоков
необходимо более тщательное центрирование света, чем в предыду-
щем опыте.
1) Согласно указаниям предыдущего опыта, установить лампу
на 12 V в корпусе фонаря так, чтобы тень от какого-либо пред-
мета получалась с особо резкими границами.
2) На пути распространения лучей света поместить зажжён-
ную спичку или, лучше, лучинку. Приближая и удаляя её от ис-
точника света, найти наилучшее положение, при котором мощные
восходящие потоки воздуха видны наиболее ясно (рис. 149,1).
3) Взять подъёмный столик и, поставив на нём зажженную
спиртовку или газовую горелку, получить теневое изображение
восходящих потоков.
Ч Наиболее удобной является котельная лампа на 12 V, требующая обык-
новенного патрона (рис. 71, VI); для неё пригодна нодставка, изображённая
на рисунке 72.
158
§ Ы, 7
4) На пути потока поместить наклонно лист картона или фане-
ры так, чтобы лист проектировался в виде прямой линии, и на-
блюдать, как поток, скользя вдоль листа, поднимается вверх
(рис. 149, И).
5) Сильно нагреть на примусе чугунную гирю (весом в 5 кг)
или утюг и, поместив на подъёмный столик, получить теневое
изображение восходящих потоков. При этом, чтобы не испор-
тить крышки столика, под гирю подложить лист- асбеста.
7. Опыт III. Наблюдение паров эфира.
Приборы и материалы:!) Установка для вертикального проек-
тирования. 2) Сосуд с плоско-параллельными стенками. 3) Подъёмный сто-
лик. 4) Серный эфир. 5) Колба. 6) Стёкла от фотографических негативов.
7) Сургуч.
к п.
Рис. 149. Восходящие потоки горячего воздуха в теневом проектировании:
I — поток от пламени спички и II — поток вдоль наклонной площадки.
Опыт служит для обнаружения, что пары эфира тяжелей воз-
духа и их можно переливать из одного сосуда в другой.
1) Прежде чем производить опыт, надо добиться получения
наибольшей видимости струи паров эфира и воздуха. Для это-
го взять бутылку или, лучше, колбу и налить в неё несколько
капель эфира; тогда при небольшом подогревании руками шарооб-
разной части она окажется заполненной парами эфира. Накло-
нить горлышко колбы так, как это делается при выливании жид-
кости, расположив колбу при этом на пути распространения
лучей света установки для теневого проектирования. Наблюдать
за тенью, получаемой на экране, и при этом добиться наилучших
результатов, центрируя источник света. Когда струя вытекаю-
щих из колбы паров станет достаточно ясно видной, менять рас-
стояние колбы от источника света, чтобы получить достаточное
§ 24, 8
159
увеличение при возможно большей резкости изображения
(рис. 150, I).
2) Получить теневое изображение руки и на её ладонь капнуть
из пузырька несколько капель эфира; наблюдать струи паров
бурно испаряющегося эфира.
3) Сосуд с плоско-параллельными стенками из фотопласти-
нок (6 см х 9 еж)1), склеенный (по углам) сургучом или бумагой,
поставить на подъёмный столик или иную подставку и получить
его теневое изображение (рис. 150,11). Пользуясь описанной в
пункте 1 колбой, «наливать» из неё в сосуд пары эфира до тех пор,
пока они не потекут через край. В заключение показать, что пары
эфира могут быть вылиты из сосуда при его наклоне. Опыт сде-
лать несколько раз, добиваясь наилучшей видимости как процесса
наполнения, так и опорожнения сосуда.
I. н.
Рис. 150. Опыты с парами эфира в теневом проектировании:
I— вытенание струи паров из бутылки; II — заполнение сосуда парами. .
Примечание. При опытах с парами эфира иметь в ви-
ду их лёгкую воспламеняемость, почему нельзя в это время
вблизи зажигать спички, а тем более иметь горящую спиртовку или
какую-либо другую горелку.
8. Опыт IV. Магнитные спектры.
Приборы и материалы: 1)Стол для горизонтального тенево-
го проектирования (рис. 148). 2)'Лабораторный штатив. 3) Кинопроекцион-
ная лампа на 12 V (рис. 71, IV). 4) Магниты — два прямых (рис. 342) и
U - образный. 5) Железные опилки. 6) Коробочки с ситом. 7) Зеркальные
стёкла.
*)Об изготовлении — см. т. III, § 16.
160
? 24, s
Опыты служат для демонстрации типичных магнитных спект-
ров, но в основном предназначены для овладения техникой те-
невого проектирования.
1) Закрепить лампу в штативе и поставить её внутри столика
для проекции (рис. 148). Обратить внимание на то, чтобы свет
Рис. 151. Получение магнитного спектра Рис. 153. Получение камерто-
для горизонтальной проекции. ном с остриём графика коле-
баний ветвей.
Рис. 152. Камертон с остриём.
А В С
Рис. 154. Демонстрация явления параллакса.
проходил только через верхнюю часть столика, т. е. сквозь зер-
кальное стекло.
2) Положить на стекло А столика прямой магнит, покрыть его
сверху зеркальным стеклом и посредством сита насыпать на
последнее равномерно же-
лезных опилок. Посту-
чать пальцем по стеклу и
получить спектр прямого
магнита (рис. 151).
3) Поворачивать про-
екционную лампу, при-
давая ей разнообразные
положения до тех пор, по-
ка теневое изображение
спектра на потолке не
станет наиболее чётким.
На правильное центри-
рование источника об-
ратить особое внимание, добиваясь паилучших резулыатов.
4) Взяв четыре куска фанеры, картона или плотной бумаги,
закрыть ими края стекла, оставив свободной лишь ту его часть, где
расположен спектр, и посмотреть, как это отражается на видимости.
§ 24, 9; § 25, 1
161
5) В заключение получить спектры между одноимёнными и
разноимёнными полюсами двух магнитов и для U-образного маг-
нита.
9. Опыт V. Колебательное движение ветвей камертона.
Приборы и материалы: 1) Стол для горизонтального проек-
тирования (рис. 148). 2) Камертон с остриём (рис. 152). 3) Деревянный моло-
точек для камертона. 4) Сухой песок. 5) Сито.
Опыт имеет целью показать, что ветви звучащего камертона
находятся в колебательном движении. Опыт более труден для
своего осуществления, чем получение магнитных спектров.
Воспользоваться установкой предыдущего опыта для горизон-
тального теневого проектирования.
1) На стекло стола посредством сита равномерно насыпать
сухого песка.
2) Для опыта взять камертон, снабжённый на конце одной из
ветвей остриём, т. е. изогнутой заострённой проволочкой. При
отсутствии камертона заменить его вилкой из согнутой железной
полоски.
Возбудить колебания, ударив деревянным молоточком по кон-
цу ветви камертона.
3) Провести остриём по поверхности стекла с насыпанным на
него песком, двигая звучащий камертон к себе в направлении его
ветвей.
4) Повторить опыт несколько раз и добиться, чтобы на песке
в результате движения камертона получалась правильная синусои-
да (рис. 153). При этом надо обратить внимание на правильное
центрирование света, чтобы получить на потолке достаточно рез-
кое изображение синусоидальной кривой.
Глава пятая.
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ОПЫТЫ ПО ПРОСТЕЙШИМ
ФИЗИЧЕСКИМ ИЗМЕРЕНИЯМ.
§ $5. Измерения длины, объёма и веса.
Методическиеуказани’я — см. т. I, §§58 и 59.
Изготовление приборов — см. т. III, § 28.
Рисунки по теме — см. т. IV, §§ 29—32 и рис. 119—133.
1. Понятие об измерениях. Линейное измерение, как сравне-
ние измеряемой длины с мерой, показывают, прочертив на клас-
сной доске прямую линию. Откладывают на прямой какую-нибудь
условную меру длины (чертёжную линейку), отмечая попереч-
ными штрихами концы отрезков, равных избранной мере. Взвеши-
вание показывают, подобрав заранее тело такого веса, чтобы оно
могло быть уравновешено несколькими одинаковыми гирями.
11 Е. Н. Горячкин
162
§ 25, 2
2. Измерение длин, площадей и объёмов. 1) Измерение
д л й н ы. Из простейших измерительных инструментов пока-
зывают рулетки и различные масштабные линейки (рис. 462), в
том числе демонстрационный метр (рис. 41). Не объясняя устрой-
ства нониуса, желательно показать применение штангенциркуля
для измерений расстояний между точками, толщины и наруж-
ных диаметров цилиндра, внутреннего диаметра и глубины (см.
ф. Э., т. II, § 2, 13). Возможно также в нескольких словах ознако-
мить с назначением кронциркуля (см. Ф. Э., т. II, § 4, 3). Объяс-
нения правил измерения длины сопровождаются демонстрацией
явления параллакса1 > (рис. 154), а также посредством правильного
и неправильного расположения демонстрационного метра, при-
кладываемого между двумя штрихами, нанесёнными на классную
Доску.
2) Измерение площадей. Если доска содержит
нанесённую на неё сетку (§ 6, 7), то, нарисовав на ней замкнутый
контур любой формы, можно показать способ измерения площа-
дей, изложенный в § 62, 3 (рис. 472). Полезными пособиями ока-
зываются квадратные куски картона площадью в 1 см2 и 1 дм2,
а также лист фанеры площадью в 1 ж2, разделённый на квадрат-
ные дециметры.
3) Измерения объёмов. Показывают разборный куби-
ческий дециметр (рис. 5, II) и выполненные из жести или картона
кубический дециметр и кубический сантиметр. Весьма желатель-
на также демонстрация кубического метра (см. т. I, рис. 126).
Литр демонстрируется в виде кружки, а также набором стеклян-
ной посуды, применяемой в быту: бутылки и стандартные стек-
лянные банки из-под консервов (1 л и х/2 л). Измерение объёмов
тел неправильной формы демонстрируется с помощью мензурки
(рис. 469) и отливного стакана (рис. 470), как введение к соот-
ветствующей лабораторной работе (рис. 473) (§ 62).
4) Взвешивание. Чтобы помочь учащимся запомнить, что
вес воды в объёмах 1 см2 и 1 дм2 соответственно равен 1 Г и 1 кГ,
полезно при помощи весов показать, что равновесие весов для
гирь в 1 Г и 1 кГ наступает после заполнения водой сосудов
в 1 см2 и 1 дм2. Для демонстрации берут весы—аптекарские
(рис. 95), технические (рис. 99), Беранже (рис. 97)‘ или демонстра-
ционные (рис. 98). Для разъяснения принципа действия весов
полезными оказываются упрощенные самодельные весы, сделан-
ные из рычага Бакушинского (рис. 476). Показывая взвешивание,
разъясняют правила обращения с весами (§ 15, 3).
5) Измерение времени. Желательно показать уча-
щимся песочные часы, а также секундомер.
9 Учащимся, находящимся в точках Л, В и С, предлагается сделать
отсчёты положения стрелки (указки) по шкале, нанесённой на классную
доску (рис. 154). Показывают также, как изменяется ошибка на параллакс
при удалении и приближении указки к шкале.
§ 26, 1
163
§ 26. Силы и их измерения.
Методические указания — см т. I, § 60.
Изготовление приборов — см. т. III, § 29.
Рисунки по теме — см. т. IV, § 33 и рис. 134—139.
1. Понятие о силах. 1) Сила — причина измене-
ния движения. Воздействуя рукой,
ние шарик или тележку. Выпуская шарик
из рук, дают ему возможность свободно
упасть. Показывают скатывание шарика
по наклонной плоскости.
2) Виды сил. Кроме мышечной
силы и силы тяжести, следует показать:
силу давления пара, электрическую си-
лу и силу магнитного притяжения. Си-
лу давления пара демонстрируют, на-
приводят в движе-
Рис. 155. Суждение о направлении действия
силы по направлению верёвки.
Рис. 156. Совпадение
нити отвеса с траекто-
рией свободного паде-
ния шарика.
гревая на пламени спиртовки небольшое количество воды в
металлической (а не стеклянной!) пробирке от прибора Тин-
даля (рис. 287). Под давлением пара пробка вылетает. Про-
бирку следует укрепить в штативе наклонно и притом так, чтобы
пробка и брызги горячей воды не попали на учащихся. Электри-
ческую силу обнаруживают с помощью половой щётки, уравнове-
шенной на спинке стула (рис. 1), или линейки — на корешке
книги. Поднося к концу щётки или линейки наэлектризованную
палочку, показывают смещейие этого конца. О демонстрации
силы притяжения магнитом — см. § 47 и рис. 349.
3) Направление силы тяжести. К гвоздю,
вбитому в край классной доски, привязывают бечёвку (рис. 155).
Взявшись за свободный конец бечёвки и натягивая её в различ-
ных направлениях, показывают, что она принимает направление
11*
164
§ 26, 1
действующих сил. Опыт служит для объяснения, почему нить
отвеса показывает направление силы тяжести.
направлений.
Совпадение
с направлением
ти показывают
падающего шарика. Кусочек
картона или фанеры с не-
нити отвеса
силы тяжес-
с помощью
Рис. 158. Отвес (I) и его примене-
ние (II).
большим круглым отверстием закрепляют горизонтально на-
верху лабораторного штатива. Сквозь отверстие дают упасть
шарику на слой песка, насыпанного с той целью, чтобы шарик
не мог скатиться в сторону. Продев сквозь отверстие нить
отвеса, при помощи зеркала С показывают, что остриё рас-
полагается точно над центром шарика (рис. 156). Горизонтальное
направление показывают с помощью установки, изображён-
Рис. 159. I—установка горизонтальной поверхности с помощью отвеса. II—
выкройка из бумаги для изготовления угольника; III—установка в горизон-
тальной плоскости по уровню, помещаемому в направлении 1—1 и 2—2.
$ 2в, 1
165
ной на рисунке 157, применяя кусок фанеры с положенным на
него стальным шариком, чертёжный угольник, сосуд с водой и
отвес.
4) О т в е с, имеющийся в продаже, показан на рисунке 158, I.
Отвес располагают, как показано на рисунке 158, II, и, закрыв
один глаз, определяют, насколь-
ко совпадают между собой про-
вешиваемая линия и нить от-
веса. Установка в горизонталь-
ной плоскости по отвесу по Ба-
кушинскому требует примене-
ния уровня или угольника из
бумаги, сделанного по способу,
изображённому на рисунке 159. '
При установке дощечки поль-
зуются тремя деревянными кли-
нышками.
5) Ватерпас и уровень. Модель ватерпаса, кото-
рую легко изготовить своими силами из фанеры, показана на
рисунке 160. Следует позаботиться о нанесении ясно заметной
метки О, соответствующей положению острия отвеса при горизон-
тальном направлении основания АВ. Уровень демонстрируют в
виде модели, у которой трубка с пузырьком воздуха сделана боль-
ших размеров и преувеличенно изогнута (рис. 161, III). Необ-
///
Рис. 161. Уровни (I и II) и модель
уровня (III).
ходимо также показать уровни, применяемые на практике
(рис. 161, I и II).
6) И з м е р е н и е сил. Подвешивают на штативе спираль-
ную пружину с чашкой на конце и, производя манипуляции, опи-
санные в § 64, 5, устанавливают закономерность, что величина
удлинения прямо пропорциональна действующей силе. Для опы-
та можно воспользоваться также школьным динамометром, уда-
лив у него кожух (рис. 162). Надо показать динамометры следую-
щих типов; школьный (рис. 103); Бакушинского (рис. 104);
демонстрационный (рис. 105). Описание их устройства приведено
в § 15, 7. Полезно познакомить с устройством медицинского сило-
мера, продемонстрировав, между прочим, опыт, представленный
на рйсунке 130 в т. I.
166
§ 27, 1—2
Глава шестая.
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ОПЫТЫ ПО СВОЙСТВАМ ТВЁРДЫХ,
ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ТЕЛ.
§ 27. Свойства твёрдого тела.
Методические указания — см. т. I, § 63.
Изготовление приборов — см. т. III, § 30.
Рисунки по теме — см. т. IV, § 34 и рис. 143—149.
1. Методические замечания. Демонстрационные опыты по те-
ме «Твёрдое тело» немногочисленны и просты и должны обнару-
жить: простейшие виды изменений формы твёрдого тела — рас-
Рис. 162. Демонстрация удлинения пружины динамометра различными
грузами.
тяжение, сжатие и изгиб, и свойства твёрдых тел — упругость,
пластичность, хрупкость и т. д., а также давление тела на опору.
2. Растяжение, сжатие и изгиб. Растяжение показывают,
растягивая руками или же при помощи подвешиваемых гирь
(рис. 162) пружину, резиновую трубку или нитку. Эффектен
опыт с растяжением резиновой полоски, показанный на рисун-
ках 619—620 вт. II Ф. Э. Сжатие проще всего продемонстриро-
вать, сжимая между губками тисков и в струбцинке мягкую
резинку для стирания карандаша (рис. 163, I). Изгиб получают,
изгибая руками линейку. Изгиб демонстрируют также, оперев
§ 27, 3—4
167
1
Рис. 163. Демонстрация сжатия резины
(I). Упругая звёздочка из пласти-
ческого материала (II).
линейку концами на две подставки и поместив на её середину
достаточно тяжёлую гирю (см. т. I, рис. 128—137).
. Попутно можно показать кручение, скручивая руками тон-
кую школьную линейку.
3. Свойства твёрдых тел. 1) Упругость. В качестве
упругих тел демонстрируют стальную полоску, пружину, резино-
вую трубку или нитку. Эффектен опыт с прыгающим стальным
или стеклянным шариком,
падающим на стальную
плиту или на метлахскую
плитку1).
Для опыта устанавли-
вают плитку по уровню
строго горизонтально и
ставят на неё ламповое
стекло или стеклянный
цилиндр, нужные для то-
го, чтобы шарик не скаты-
вался в сторону при не-
правильном отражении.
Шарику дают возможность
упасть на плитку, выпус-
кая его из руки без толчка. Не хуже стального на каменной
плитке станет прыгать стеклянный шарик.
Проявление упругости следует показать у хрупких тел, слег-
ка изгибая для этого длинную стеклянную трубку или полоску
оконного стекла, и пластических тел, бросая на пол звёздочку,
сделанную из мятого чёрного хлеба (рис. 163, II).
2) Тягучесть демонстрируется растягиванием подо-
гретого сургуча, воска или пластелина. В холодном состоянии хо-
рошо растягивается руками медный провод толщиной в 0,3—0,5 мм,
для чего один конец его следует привязать к гвоздю, вбитому
в стену. Тягучесть показывают также, расковывая молотком кус-
ки свинца или меди на наковальне или перевёрнутом утюге.
3) Хрупкость. Поочерёдно кладут на наковальню ку-
сочки кирпича, сахара, сургуча и т. п. и заставляют их рассы-
паться в порошок под ударом молотка.
4) Пластичность. Вылепляют из пластелина, размяг-
чённого воска, сырой глины и т. п. какую-нибудь фигуру.
4. Давление твёрдого тела. 1) Опыт со столиком.
В дощечку по углам вбивают четыре гвоздя так, чтобы получи-
лось нечто подобное игрушечному столику. Столик ставят нож-
ками на поверхность песка, насыпанного в стеклянную банку
(рис. 164). На крышку столика ставят достаточно тяжёлую гирю
и показывают, что ножки уходят в песок. Затем перевёртывают
Метлахскими плитками покрывают пол в ванных комнатах.
1F8
§ 1
столик ножками кверху и показывают, что крышка не погружает-
ся в песок.
2) О п ы т с мылом. Кусок хозяйственного мыла конца-
ми опирают на подставки и перекидывают через него петлю из
тесёмки. Подвешивают к петле гирю и обнаруживают, что тесьма
Рис. 164. Опыты с давлением твёрдого тела.
не режет мыла. Повторяют опыт, заменив тесьму тонкой проволо-
кой или суровой ниткой, и демонстрируют разрезание мыла на
две части весом того же груза.
§ 28. Свойства жидкости.
Методические указания — см. т. I, § 64.
Изготовление приборов — см. т. III. § 31.
Рисунки по теме — см. т. IV, § 41—42 и рис. 169 — 178.
1. Методические замечания. Количество опытов, которые мо-
гут быть показаны по данной теме, весьма значительно. На пер-
вый взгляд они отличаются кажущейся простотой по технике своего
проведения, почему преподаватель иногда не уделяет достаточ-
ного времени на их подготовку. В результате часть опытов со-
всем не выходит; остальные много теряют в своей выразительно-
сти и, в частности, оказываются недостаточно хорошо видимыми
для учащихся.
Наиболее трудными для успешного выполнения являются
демонстрации давления внутри жидкости, давления снизу вверх.
Первая демонстрация требует подбора надлежащего натяжения
плёнки, испытывающей давление жидкости, и достаточно чув-
ствительного манометра (рис. 269). Вторая демонстрация с до-
нышком цилиндрического сосуда, поддерживаемым давлением
жидкости, нуждается в довольно многочисленных упражнени-
ях, пока преподаватель не овладеет соответствующей техникой
(рис. 177).
§ 28, 2—3
169
Помимо обращения самого серьёзного внимания на продуман-
ную и тщательную подготовку опытов следует, в целях обеспече-
ния наилучшей видимости, прибегать к подкрашиванию воды
(§ 11, 4) и к применению экранов фона, в том числе и просвечи-
вающего (§ 12, 7). Эффективность опытов в этом случае сильно
возрастёт по сравнению с обычными способами демонстрирования
их.
2. Обзор опытов по теме «Свободная поверхность у жидкостей.
Форма жидкостей». 1) Объём. Тот факт, что жидкость занима-
ет определённый объём, хорошо из-
вестен учащимся, но всё же полезно
провести демонстрацию, изображённую
на рисунке 33, стр. 35 Ст. уч., часть 1.
2) Форма. Для подтверждения,
что жидкость принимает форму сосуда,
переливают подкрашенную воду в мен-
зурку, колбу, стакан и т. п.
3) Горизонтальность сво-
бодной поверхности жид-
кости показывают, прикладывая чер-
тёжный угольник одним из его кате-
тов к поверхности жидкости, налитой
в стеклянный широкий сосуд (крис-
таллизатор, аквариум); вдоль другого
катета направляют нить отвеса, под-
Рис. 165. Демонстрация
горизонтальности свобод-
ной поверхности жид-
кости.
вешенного к лапке штатива (рис. 165).
Полезно, как это указано в Ст. уч.,
часть 1, рис. 35 и 36, наклонить со-
суд. В методическом отношении весь-
ма интересна демонстрация, при-
ведённая у Сахарова, стр. И и 12, рис. 5, 6 и 7.
В заключение, взяв стакан и наклоняя его над кюветкой,
следует показать, что выливание жидкости из сосуда является
следствием стремления её сохранить горизонтальность своей сво-
бодной поверхности.
3. Обзор опытов по теме «Сообщающиеся сосуды». 1) С о с у-
д ы. В продаже имеются сообщающиеся сосуды самой разнооб-
разной формы. Одинаковость уровня жидкости в них показывают
на фоне просвечивающего экрана (см. § 12, 7), наполнив их под-
крашенной водой (рис. 166, I).
В методическом отношении оказываются более полезными сооб-
щающиеся сосуды, сделанные самим преподавателем, из воронки
и стекла от лампы или из двух ламповых стёкол и т. п. (Ст. уч.,
рис. 38—41), соединённых между собой резиновой трубкой, ко-
торая снабжена зажимом Мора (рис. 167) (см. т. 1, рис. 17).
Меняя на фоне экрана уровень подкрашенной воды в одном сосуде
подъёмом его или подливанием воды, получают изменение уровня
170
§ 28, 4
в другом. В частности, демонстрируют действие
фонтана. Показывая чайник, кофейник и дет-
скую лейку в качестве сообщающихся сосудов,
демонстрируют, по какой причине происходит
выливание жидкости через носик.
4. Обзор опытов по теме «Давление жид-
кости». 1) Сравнение давлений твёр-
дого те ла. Интересная демонстрация ста-
Рис. 166, I. Сообщающиеся сосуды
различной формы.
Рис. 166, II. Модель
дна сосуда (кв. см) и
столбика (куб. см.)
жидкости.
тического порядка приведена у Цингера (стр. 105, рис. 127)
для сравнения давления твёрдого тела (брусок в стакане),
сыпучего (дробь) и жидкости. Галанин в книге «Демон-
страции и лабораторные работы по физике в неполной средней
Рис. 167. Зажимы М о р а (II) и Гофмана (I).
§ 28, 4
171
школе» (1936) в опыте 12 на стр. 18, применяя бумажную коро-
бочку и вставляя в неё сначала брусок, затем насыпая песок, при-
даёт динамичность этой демонстрации. Проф. Хвольсон
высказался против демонстрации с бруском, поставленным внутрь
стакана, применяемой в качестве иллюстрации давления лишь
на одно дно, а не на стенки; действительно, этот опыт в методи-
ческом отношении является спорным.
Рис. 168, I. Прибор для обнаружения давления на дно.
2) Давление на дно показывается с общеизвестным
прибором (рис. 168). Обнаружение силы давления производится
или посредством прогибания тонкой резиновой плёнки А, воз-
действующей через диск С и стержень D на рычаг В со стрелкой
(рис. 168, II), или отпадением дна Е, уравновешенного с помощью
рычага F, нагружаемого на свободном конце чашкой с соответст-
вующим грузом. Более простой является демонстрация стеклян-
ной трубки лампового стекла или перевёрнутой воронки, у кото-
рых дном служит очень тонкая резиновая плёнка. Однако прогиб,
вызываемый давлением воды, весьма невелик и поэтому плохо
заметен.
3) Давление на стенки чаще всего демонстриру-
ется при помощи сосуда с тремя отверстиями (рис. 169). Судя по
интенсивности или дальности полёта струй, можно заключить
об увеличении давления с возрастанием глубины. Опыт лучше
выходит, если расположить сосуд на какой-нибудь подставке.
172
§ 28, 5
4) . Давление внутри жидкости—см. разде-
лы 8 и 9.
5. Манометры водяные и ртутные. В продаже имеются
лишь укороченные, закрытые ртутные манометры, находящие
себе применение при работах с воздушным насосом (рис. 170).
Между тем совершенно необходимо располагать по меньшей мере
Рис. 168, II. Два способа
обнаружения давления на
дно (прогиб плёнки и отпа-
дение дна).
двумя открытыми манометрами: водяным и ртут-
ным (рис. 171). Изготовление их своими сила-
ми затруднений не представляет и описано в
т. Ill, § 31.
При хранении открытые концы трубок у
манометров во избежание засорения пылью, а
Рис. 170. Ма-
нометр — ртут-
ный закрытый.
также испарения жидкостей следует держать
заткнутыми кусочками ваты. Желательно также построить
спиртовой манометр высотой в 30—40 см.
Действие манометра легко
разъяснить посредством опыта
(Ст. уч., рис. 61, стр. 47) с
воронкой, у которой узкий
конец соединён с водяным ма-
нометром, а широкий затянут
тонкой резиновой плёнкой. Де-
монстрируя ртутный манометр,
воздух нагнетают или, наобо-
рот, разрежают воздушным на-
сосом (Шинца или Комовского,
§ 31) или же просто ртом в
Рис. 169. Сосуд с тремя отверстиями, сосуде, соединённом с мано-
метром.
Особого внимания заслуживают манометры с просвечиваю-
щей шкалой. Для этого вертикальную стойку панели снабжают
прямоугольными прорезами (окнами), заклеенными писчей бу-
§ 28, 6—7
173
магой с нанесёнными на неё делениями.
При помещении сзади манометра элек-
трической лампочки его шкала просве-
чивает и делает особо заметной разницу
уровней. Подобный манометр имеется
в продаже (рис. 174 и 211).
6. Опыт I. Передача давления жид-
костью и газом.
Приборы и материалы:
1) Шар Паскаля (рис. 172). 2) Кюветка.
3) Дымарь (рис. 60). 4) Папиросы. 5) Спички.
Опыт служит для демонстрации того,
что давление, оказываемое на поверх-
ность жидкости или газа, передаётся
ими во все стороны и притом в равной
мере.
В продаже имеются стеклянные ша-
ры Паскаля со стеклянными цилиндром
и поршнем, обмотанным ниткой (рис.
172, 1). Как редкость, встречаются ме-
таллические сосуды с кожаным порш-
нем. Лучше всего, когда на шаре
имеется всего лишь один пояс отвер-
стий; тогда жидкость разбрызгивается
в одной плоскости, а не во все сто-
роны, что оказывается крайне неудоб-
ным для экспериментатора.
1) Зарядить дымарь папиросой
(§ 12, 10) и, вынув поршень, наполнить
шар дымом. Вставить поршень на своё
место и, надавливая на него рукой,
показать, что дым выходит из отверстий
Рис. 171. Манометр —
открытый водяной или
ртутный.
струями, перпендикулярными к поверх-
ности и имеющими одинаковую интенсивность. Выяснить, на
каком фоне (чёрная классная доска или белый экран проекцион-
ного фонаря) обеспечивается наилучшая видимость опыта.
2) Наполнить шар Паскаля водой и, расположив его над
большой кюветой, произвести опыт. Сравнить видимость на чёр-
ном и белом фонах.
7. Опыт II. Давление на жидкость.
Приборы и материалы: 1) Резиновая надувная подушка
или круг для больного (рис. 173). 2) Стеклянная толстостенная трубка.
3) Подкрашенная вода. 4) Чертёжная доска или деревянный щит площадью
в Va—Vi м'2- 5) Метровая линейка.
174
£ 28, 8
Опыт служит для демонстрации распределения силы давле-
ния груза на площадь и парадоксального уравновешивания ве-
са человека небольшим столбиком воды.
1) К резиновым надувным подушке или кругу для больного
присоединить через сосок (удалив из него клапан) стеклянную
трубку длиной около 1 м (рис. 173, I).
Рис. 173. Уравновешивание человека
столбом жидкости (II) (старинный ри-
сунок) и медицинский резиновый круг
со стеклянной трубкой для такого же
опыта (I).
Рис. 172. Шар Паскаля,
стеклянный (I), и устройство
поршня (II).
2) Заполнить подушку подкрашенной водой и, положив её
на пол, накрыть чертёжной доской или ровным щитом из досок.
Стеклянную трубку при этом расположить вертикально.
3) Поставить на щиток человека и измерить метровой линей-
кой высоту уравновешивающего столбика воды, повторяя извест-
ный исторический опыт (рис. 173, II).
8. Опыт III. Давление внутри жидкости.
Приборы и материалы:!) Две малые химические воронки.
2) Резиновая плёнка. 3) Кусок железной проволоки. 4) Резиновая трубка,
толстостенная. 5) Водяные манометры (рис. 269 и 171).
Опыт служит для доказательства существования давления
жидкости на площадку, как бы она ни была расположена внутри
жидкости, и увеличения давления по мере глубины погружения.
1) Химические воронки затянуть тонкой резиновой плёнкой
(детская соска, напальчик), натянув её у одной воронки сравни-
тельно слабо, у другой — сильнее. К горлышку воронок прикре-
§ 28, 9
175
пить куски железного или медного провода, как показано на рисун-
ке 175. Провод должен быть взят достаточно жёстким, чтобы посред-
ством соответствующего изгиба его можно было, погружая воронку в
жидкость, располагать плёнку различным образом. Воронку при-
соединить толстостеннойх) резиновой трубкой к манометру
(рис. 174). Уравнять уровни в манометре.
2) Опускать воронку в высокий
сосуд с водой и замечать показа-
ния манометра на различной глу-
бине. Заменить воронку другой и
решить, с какой из них опыт вы-
ходит лучше.
Рис. 175. Расположение воронки
внутри жидкости для обнаружения
равенства давлений на одном гори-
зонте.
Рис. 174. Манометр (с просвечиваю-
щей шкалой) с воронкой, затянутой
резиновой плёнкой для обнаруже-
ния давления внутри жидкости.
3) Повторить те же наблюдения, заменив манометр другим с
наклонной трубкой (рис. 269).
4) Сгибая соответствующим образом проволоку, ориентиро-
вать воронку в одной горизонтальной плоскости различным об-
разом (рис. 175), чтобы обнаружить неизменность давления.
5) Воспользоваться капсюлем (рис. 176) и наклонным маномет-
ром и повторить опыт. Сравнить чувствительность капсюля и
воронки (рис. 175 и 176).
6) Сравнить видимость опыта с просвечивающим экраном и
без него.
9. Опыт IV. Давление снизу вверх.
Приборы и материалы:!) Стеклянный цилиндр с отнимающим-
ся донышком. 2) Ламповое стекло. 3) Кружок из картона. 4) Нитка. 5) Сосуд
с водой. 6) Пипетка. 7) Экраны фона — белый, чёрный и просвечивающий
(рис. 56 и 57).
Опыт более наглядно, чем предыдущий, обнаруживает явле-
ние давления внутри жидкости, направленного снизу вверх, и
позволяет в некоторой мере судить о величине этого давления.
х) Тонкостенная трубка легко образует перегибы.
176
§ 28, 9
Рис. 176. Капсюль А для обнаружения давления внутри
жидкости. Крючок В служит для укрепления капсюля к
верхнему краю сосуда.
1) Плотно приложить стеклянный кружок А к притёртому
краю основания цилиндра и, удерживая кружок ниткой, погрузить
в сосуд с водой, как указано на рисунке 177. Отпустить нитку,
донышко отва-
повторять опыт
пор, пока до-
Если
лится,
до тех
нышко не будет дер-
жаться. ”
выяснить,
условиях донышко луч-
ше удерживается, когда
оно прикладывалось су-
хим или смоченным.
2) Погрузив цилиндр
достаточно глубоко, ос-
торожно пипеткой на-
ливать внутрь цилиндра
воду. Выяснить, при
какой высоте налитой
Рис. 177. Опыт для обнаружения давления
снизу вверх: I — опыт с приставным доныш-
ком; II — «клапан Бойля» (старинный
рисунок).
Путём проб
при каких
воды отпадает донышко.
3) Повторить опыт,
взяв ламповое стекло
и кружок из картона,
£ 28, 10; § 29, 1—2
177
прикрепив к нему (сургучом) нитку. Сравнить результаты
обоих опытов.
4) Выяснить видимость опыта при применении различных
экранов фона — белого, чёрного и просвечивающего.
10. Вопросы к отчёту Студента:
1) Определить целевые установки всех проделанных опытов и сделать
зарисовки.
2) Каким образом надо поступить, если отверстия сделаны на всей по-
верхности шара Паскаля?
3) Нужно ли подкрашивать жидкость для опыта Паскаля?
4) Можно ли считать демонстрацию (рис. 172) для объяснения закона
Паскаля вполне удовлетворительной в методическом отношении?
5) Какую стеклянную трубку нужно взять для опыта с подушкой
(рис. 173) — с большим диаметром или с малым?
6) Скажется ли на результатах опыта, если в подушке остался воздух?
7) Какой из манометров является наиболее чувствительным — ртут-
ный, водяной или спиртовой, а также с вертикальной или наклонной труб-
кой?
8) Можно ли заменить стеклянную трубку А в опыте с подушкой
(рис. 173) манометром — ртутным или водяным (рис. 171)?
9) Может ли оказать влияние на результаты опыта (рис. 176) величина
диаметра трубки манометра и длина резиновой соединительной трубки?
10) Не выгоднее ли для увеличения показаний манометра в опыте
(рис. 175) брать большую площадь резиновой плёнки, заменяя поэтому хими-
ческую воронку капсюлем от телефонной трубки или коробочкой из-под гута-
лина.
И) Какой из опытов — описанный выше в разделе 7 или указанный в
Ст. уч. часть 1, стр. 48, рис. 62 и 63: а) проще по технике своего осуществле-
ния? б) даёт лучшие результаты? в) более ценен в методическом отношении?
12) Для получения лучшей водонепроницаемости между отпадающим
донышком и цилиндром их можно смазать вазелином. Почему это не рекомен-
дуется делать?
§ 29. Закон Архимеда для жидкостей и газов.
Методические указания — см. т. I, §§ 42, 4, 65 и 67.
Изготовление приборов — см. т. III, §§ 31 и 32.
Рисунки по теме — см. т. IV, § 46 и рис. 194—201.
1. Методические указания. Количество демонстраций на закон
Архимеда и его следствия, в том числе по вопросу плавания тел,
весьма велико и разнообразно. На уроках приходится ограничи-
ваться сравнительно небольшим числом опытов, но многие демон-
страции могут служить благодарным и интересным материалом
для внеклассных занятий кружкового характера.
Дальше приведены лишь важнейшие опыты; демонстрация же
самого закона Архимеда рассмотрена в трёх различных вариан-
тах, в основном с целью суждения по вопросу о взаимоотношении
между собой методики и техники эксперимента.
2. Обзор опытов по теме: «Закон Архимеда». 1) Выталки-
вающая сила. Для обнаружения действия выталкиваю-
щей силы полезен прибор, указанный в Ст. уч., часть 1, рис. 70
12 Е. Н. Горячкин
178
§ 29,2
и 71 на стр. 54. В качестве поплавка может быть взята деревян-
ная палочка, обмотанная внизу проволокойх) или нагружён-
ная на конце иным грузом, например, привязанной гирькой,
картофелиной и т. п. Возможно также воспользоваться арео-
метром.
Опыт сводится к обнаружению, что поплавок, погружаемый
посредством пальца глубже нормального для него положения,
после прекращения действия внешней силы выпрыгивает кверху.
Опыт служит введением к последующим демонстрациям закона
Архимеда, на которых устанавливаются количественные взаимо-
отношения.
2) Закон Архимеда. В качестве вводных опытов
рекомендуются описанные в разделе 5, позволяющие сравнить
величину выталкивающих сил, действующих: а) натела различно-
го объёма в одной жидкости и б) на одно и то же тело в разнород-
ных жидкостях. После этого приводится демонстрация с целью
выяснения величины выталкивающей силы.
Показ закона Архимеда требует демонстрационных весов или
динамометра и специального прибора, называемого ведёрком
Архимеда.
Ведёрко Архимеда состоит из полого металличе-
ского сосуда D и цилиндрического тела Е, объём которого равен
вместимости сосуда (рис. 181 и 183). Сосуд со стороны своего от-
крытого конца снабжён «рукояткой», снизу — крючком. Крючок
имеется также у цилиндра Е и служит для подвешивания его к
ведёрку. Выпускавшиеся ранее в продаже демонстрационные ве-
сы снабжались, кроме двух обычных, ещё третьей чашкой на уко-
роченном подвесе (рис. 98). Эта чашка с крючком предназначалась
для подвешивания ведёрка. Таких весов в настоящее время в прода-
же нет, и поэтому демонстрацию проводят на обыкновенных тех-
нических весах (рис. 99). Весы Беранже также оказываются при-
годными и для демонстрации, но в этом случае для подвешивания
ведёрка приходится изготавливать специальный штатив (крючок)
(см. Ц и н г е р, рис. 153). Иной характер в методическом отно-
шении имеет демонстрация посредством весов Беранже, описан-
ная в разделе 7.
Наиболее простым по технике своего осуществления и более
ценным в методическом отношении является показ закона Архи-
меда при помощи динамометра или специального прибора И ПО
(см. раздел 8).
Наиболее простой опыт приводит Сахаров (стр. 55, рис. 77).
Там же (рис. 78, стр. 56, задача ИЗ) описывается интересное
и важное в принципиальном отношении явление, когда кусок
парафина не всплывает в воде при известных условиях (отсут-
ствие давления снизу вверх).
А) Наиболее пригоден в этом случае освинцованный телефонный кабель.
§ 29, 3
179
//
о
I г
Рис. 179. Арео-
метры для
D>1 и Ъ<1.
3. Обзор опытов по теме: «Плавание тел в жидкостях». 1) Во-
долаз Декарта. Опыт служит для объяснения погружения и
всплывания подводной лодки. Описание наи-
более простого прибора — см. раздел 9.
2) Плавание тел. Различную глубину
погружения при плавании тел показывают,
пуская на воду пробку и брусочки дерева из
двух пород различного удельного веса, напри-
мер, ели и дуба (Ц и н ге р, рис. 163). Взве-
шивая брусочки и вычисляя вес воды в объёме
погружённой части,что легко сделать для прямо-
угольной формы, можно установить равенство
весов брусков и вытесненной ими жидкости.
То же можно воспроизвести, взвесив пробирку
с насыпанной внутрь её дробью и замечая по
делениям мензурки, какой объём воды вытес-
няется при плавании (рис. 178).
Подобный опыт иногда проводят в
виде лабораторной работы для
учащихся (Б а к у ш и н с к и й,
Организация лабораторных работ,
стр. 37, работа 2).
Очень важно провести демон-
страцию плавания в воде льда,
обратив внимание учащихся на
величину погружённой части.
Потопление или плавание тела
в различных жидкостях можно
продемонстрировать, опуская же-
лезный гвоздик в ртуть и в воду.
Более интересно воспроизвести
опыт, описанный в разделе 10 с
картофелиной или куриным яйцом,
опущенным в воду и в раствор
Рис. 178. поваренной соли.
Опыт с пла- 3) Ареометры. Примене-
вающейпро- ние ареометров для измерения
р * удельных весов жидкости не яв-
ляется предметом изучения в семи летней школе, но обыч-
но демонстрируется принцип их действия.
Преподаватель же должен, уметь производить измерения арео-
метрами, что ему окажется полезным, в частности, при приготов-
лении различных растворов. Ареометры, имеющиеся в продаже,
бывают двух типов: для удельных весов, меньших единицы, обыч-
но от 0,65 до 1 и для удельных весов, больших единицы, от
1 до 2 (рис. 179). Однако, кроме указанных, применяются арео-
12*
180
$ 29, 4—5
метры специального назначения: лактометры, спиртометры и пр.
со шкалами, проградуированными в меньших пределах или в
условных
(градусах Боме).
Интересен опыт для сравне-
ния погружения ареометра в
спирт или горячую воду, в воду
со льдом и в раствор соли
(рис. 180).
Об устройстве ареометров —
см. Ф. Э., т. II, § 12, И.
4. Обзор опытов по теме: «За-
кон Архимеда для газов». ^За-
кон Архимеда. Демон-
страция закона Архимеда для га-
зов трудностей не представляет,.
но требует применения сравни-
тельно чувствительных, напри-
мер, технических, весов (см.
раздел 11). Кроме того, надо
иметь в своём распоряжении
источник углекислого газа (при-
бор Киппа; сухой лёд: баллон
с углекислотой). Углекислый
газ добывают, действуя на мра-
мор соляной кислотой или на
соду раствором какой-нибудь
кислоты (уксусной, виннокамен-
ной, серной и т. п.).
2) Плавание в воз-
духе демонстрируют, пуская
мыльные пузыри, наполненные
водородом (см. раздел 12). Для
цели возможно приобрести детскую игрушку —летаю-
делениях
Рассол
Спиот
Рис. 180.
щей силы
вода
Зависимость выталкиваю-
от удельного веса жид-
кости.
этой же
щий воздушный шар. В т. III, § 32 приведены указания для
изготовления модели монгольфьера. В продаже имеются резиновые
шары-пилоты (диаметром около 1 м), но наполнять их надо •
водородом; при надувании светильным газом они не взлетают.
5. Опыт I. Выталкивающая сила.
Приборы и материалы: 1) Два рычага (рис. 476). 2) Три
картофелины. 3) Гиря в 100 г. 4) Три стакана — два с водой и один со спир-
том. 5) Нитки. 6) Нож.
Опыты имеют целью—обнаружить и сравнить выталкиваю-
щие силы, действующие на тела, погружённые в жидкость. Рас-
сматриваются два случая для тел равной массы: 1) различного
объёма, погружаемых в воду, и 2) одинакового объёма, но помещае-
мых в различные жидкости.
£ 29t 6
181
1) На рычаге, например, от лабораторного прибора Вакушин-
ского (рис. 476), илина коромысле от аптекарских весов, сняв чаш-
ки (рис. 95), подвесить: в одном опыте — гирю в 100 г и картофе-
лину и в другом —две одинаковые картофелины. Подрезая кар-
тофелины, добиться равновесия на каждом из рычагов.
2) Опустить одну картофелину в стакан с водой и обнаружить
нарушение равновесия.
3) Опустить картофелину и гирьку в отдельные стаканы с во-
дой и показать, что равновесие нарушается, т. е. продемонстри-
ровать зависимость величины выталкивающей силы от объёма
тела (см. т. 1, рис. 10).
4) Опустить картофелины—одну в стакан с водой и другую в
стакан с денатурированным спиртом или керосином и обнаружить,
что вода действует с большей выталкивающей силой, чем спирт
или керосин. ।
5) Выяснить, какова видимость эксперимента. Принять над-
лежащие меры к её обеспечению.
6. Опыт II. Демонстрация закона Архимеда на технических
весах.
Приборы и материалы:!) Технические весы. 2) Скамеечка.
3) Ведёрко Архимеда (рис. 181). 4) Сосуд с водой. 5) Пипетка. 6) Тара.
7) Экраны фона — чёрный и белый.
При подготовке опыта необходимо сделать скамеечку или сто-
лик из двух деревянных брусочков и кусочка фанеры (рис. 181).
Указать наперёд размеры этой скамеечки нельзя, так как они
зависят от размеров весов. Скамеечку делают такой высоты и ши-
рины, чтобы она не оказывала препятствий небольшим колеба-
ниям чашки весов около положения равновесия.
1) Установить весы для точного взвешивания. Подвесить к ле-
вой чашке весов ведёрко Архимеда и к нему на нитке цилиндри-
ческое тело так, как показано на рисунке 181, I. Расстояние меж-
ду ведёрком и телом подобрать таким, чтобы при колебаниях
весов во время опыта тело не выходило из воды, а ведёрко не по-
гружалось в воду. Подвесив ведёрко с телом, уравновесить их ка-
кой-либо тарой.
2) Поставить на скамеечку стеклянный сосуд с водой и убе-
диться, что равновесие нарушилось благодаря действию на погру-
жённое в воду тело выталкивающей силы (рис. 181, II).
3) Заполнять ведёрко водой при помощи пипетки^до тех пор,
пока равновесие не восстановится (рис. 181, III). При этом окажет-
ся, что ведёрко надо налить точно до верхнего края, т. е. взять воду
х) Наливание воды следует производить при помощи пипетки, так как
это позволит последнюю порцию воды вводить каплями, чтобы «не пере-
полнить» ведёрка и не вызвать перевешивания им тары. Это может случить-
ся, когда вода, влитая в излишнем количестве, установится поверх края
ведёрка в виде выпуклого мениска.
182
g 29, 7
Рис. 181. Демонстрация закона
Архимеда на технических
весах.
в объёме погружённого тела.
4) Проводя демонстрацию,
обратить особое внимание на
обеспечение видимости, для
чего необходимо на стрелку
и шкалу весов сделать на-
садки из бумаги (§ 11, 3 и
рис. 42) и подобрать экран
для создания фона.
7. Опыт III. Демонстрация закона Архимеда на весах Беранже.
Приборы и материалы: 1) Весы Беранже. 2) Отливной ста-
кан. 3) Самодельный штатив для подвешивания тела. 4) Тело (указания —
ниже). 5) Два стакана или мензурки. 6) Гиря. 7) Подставка. 8) Тара.
Демонстрация закона Архимеда при помощи весов Беранже
в техническом отношении является более сложной, чем описан-
ная в предыдущем опыте, но не требует ведёрка Архимеда.
Для опыта необходим стакан с носиком, носящий название
отливного (§ 62, 1 и рис. 470). Заранее следует изготовить из квад-
ратной дощечки и куска жёсткой проволоки штатив В с крючком
для подвешивайия к нему тела (рис. 182). Тело А лучше всего
взять возможно большего объёма, насколько это позволяют раз-
меры отливного стакана, и притом сравнительно малого удель-
ного веса, приближающегося к удельному весу воды. Наиболее
подходящими телами оказываются: картофелина, фарфоровый
изолятор или два-три крупных ролика, связанных вместе.
1) Собрать установку, согласно рисунку 182, подвесив тело на
нитке такой длины, чтобы оно при колебаниях весов не выходи-
5 29, 7
183
ло из воды, заполняющей отливной стакан С, когда оно будет по-
гружено в воду. При этом оно не должно также касаться ни сте-
нок, ни дна сосуда. Так как тело взято сравнительно большего
объёма, а следовательно, значительного веса, то во избежание
перекувыркивания штатива на его основание придётся поставить
какую-либо гирю D,
На левую чашку весов поместить стакан Е, куда потом будет
налита вода, вытесненная телом, погружённым в отливной стакан.
Рис. 182. Демонстрация закона Архимеда на весах Беранже
(теневая проекция).
2) Отливной стакан С заполнить водой до предела, т. е. чтобы
наливаемая в него вода стала выливаться наружу через носик.
Стакан отставить в сторону.
3) Не погружая тела А в отливной стакан, уравновесить на
левой чашке штатив В с телом А и пустой стакан Е гирями или
тарой, кладя их на правую чашку весов.
4) Придвинув к весам отливной стакан С, осторожно погру-
зить в него подвешенное тело, собрав при этом всю (до капли)
выливающуюся из носика воду в стакан F. Убедиться, что весы вы-
шли из равновесия и что при этом тело не касается ни стенок, ни дна
отливного стакана.
5) Воду, вылившуюся из отливного стакана, перелить в ста-
кан £*, стоящий на левой чашке, что должно восстановить равно-
весие.
Если же этого не случится, то, следовательно, опыт был
выполнен недостаточно тщательно (отливной стакан был на-
полнен не до предела, собрана не вся вода, вытесненная телом,
и т. п.).
184
$ 29, 8—9
соответствующие
Рис. 183. Прибор
И. П. О. для демон-
страции закона
Архимеда.
Опыт в этом случае надо повторить, чтобы добиться нужных
результатов.
6) Выяснить видимость опыта и для её обеспечения принять
>ры (экраны фона, подкрашенная вода, на-
садки на указатели весов и т. п., о чём—см.
§ 11, 3 и 4).
8. Опыт IV. Демонстрация закона Ар-
химеда при помощи динамометра.
Приборы и материалы: 1) Прибор
И. П. О. (рцс. 183). 2) Сосуд с водой. 3) Штатив.
4) Пипетка.
Прибор И.П.О. для демонстрации закона
.Архимеда состоит из пружины А, укреплён-
ной на железной раме и служащей динахмо-
метром (рис. 183). О степени растяжения пру-
жины судят по дисковому указателю В, пе-
ремещающемуся вдоль шкалы. Для отметки
того или иного положения указателя дина-
мометра, кроме делений на шкале, имеется
металлическая стрелка С, которую можно
установить в любом месте. Кроме динамо-
метра, в состав прибора входит ведёрко D
и цилиндрическое тело Е, по своему объ-
ёму равное вместимости ведёрка.
1) Динамометр с подвешенными к нему
ведёрком и телом прикрепить к лапке шта-
тива. Для упрощения техники опыта тело следует подвесить
к ведёрку с помощью проволоки или нитки длиной около 10 см.
Заметить подвижной стрелкой положение указателя динамометра.
2) Погрузить тело в сосуд с водой и обнаружить, что показания
динамометра уменьшились под действием силы, выталкивающей
тело из воды.
3) При помощи пипетки заполнить ведёрко до верхнего края
и показать, что динамометр даёт прежнее показание, отмеченное
стрелкой.
9. Опыт V. Поплавок Декарта (картезианский водолаз).
Приборы и материалы: 1) Цилиндрический сосуд. 2) Про-
бирка малого размера. 3) Пипетка. 4) Просвечивающий экран. 5) Стакан
с водой. 6) Кювета.
1) В пробирку А малого размера (длиной в 40—60 мм и диамет-
ром в 8—10 мм) с выпуклым донышком налить, примерно, на Vs
воды и, заткнув отверстие пальцем, перевернуть её (рис. 184, I).
В таком виде опустить её в стакан с водой и отнять палец. Заметить,
какая часть пробирки при плавании выступает над поверхно-
стью жидкости. Вынув пробирку и долив в неё воды, добиться
§ 29, 10
185
такого плавания пробирки, чтобы над поверхностью выступала
самая малая часть её донышка (рис. 184, II).
2) Пустить перевёрнутую пробирку А в стеклянный высокий
цилиндрический сосуд с водой, например, цилиндр для собира-
ния газов, употребляемый химиками (рис. 184, III). Воды в
сосуд налить возможно больше и накрыть его ладонью руки. Про-
Рис. 184. Поплавок Декарта из плавающей пробирки.
гибая ладонь внутрь, добиться, чтобы пробирка опускалась вниз.
Выгибая ладонь в противоположном направлении, получить
всплывание пробирки вверх.
3) Повторить опыт на фоне просвечивающего экрана и сравнить
видимость при экране и без него.
4) Затянуть отверстие цилиндра тонкой резиновой плёнкой
и повторить опыт (рис. 184, IV).
10. Опыт VI. Плавание внутри жидкости.
Приборы и материалы: 1) Два высоких цилиндрических
сосуда. 2) Ареометры для D < 1 и D > 1. 3) Крепкий раствор поваренной
соли. 4) Картофелина или куриное яйцо. 5) Химическая воронка с длинной
трубкой. 6) Два стакана. 7) Денатурированный спирт.
Опыт имеет целью показать, что при известных условиях те-
ло может оказаться плавающим внутри жидкости. Попутно при-
водятся измерения удельных весов с помощью ареометров.
186
$ 29t 11
1) Один из высоких цилиндрических сосудов, употребляемых
химиками для собирания газов, заполнить денатурированным
спиртом, другой —крепким раствором соли. Взяв нужные арео-
Рис. 185. Пла-
вание картофе-
лины внутри
жидкости (на
границе воды и
раствора соли).
метры, измерить
удельные веса спирта
и раствора.
Поменяв местами
ареометры, наблю-
дать, как они будут
вести себя в жидко-
стях.
2) Опустить кар-
тофелину (или ку-
риное цйцо) сначала
в стакан с водой, за-
тем — с раствором и
обнаружить, что в
первом случае кар-
тофелина тонет и во
втором —плавает.
3) Налить в ци-
линдрический сосуд
до половины воды.
Взять химическую
воронку с длинной
трубкой. Опустить
конец этой 1 рубки до
Рис. 186. Аппарат Киппа
для получения углекислого
газа.
дна сосуда и нали-
вать через воронку крепкий рас-
твор соли (см. указания в § 32. 5 и
рис. 228, I) до тех пор, пока уровень
воды, поднявшись кверху, не будет отстоять от края сосуда, при-
мерно, на 4—5 см.
4) Опустить в воду осторожно картофелину и наблюдать, как
последняя, опустившись, примерно, до середины сосуда, останет-
ся там плавать (рис. 185).
5) Сравнить видимость опыта на фоне экранов —белого, чёр-
ного и просвечивающего.
11. Опыт VII. Закон Архимеда для газов.
Приборы и материалы: 1) Технические весы (рис. 99).
2) Тара. 3) Скамеечка к весам. 4) Стеклянный сосуд, прямоугольный или
круглый. 5) Электрическая лампочка в 200—300 W. 6) Аппарат Киппа
(рис. 186). 7) Соляная кислота. 8) Куски мрамора. 9) Лучинка. 10) Спички.
11) Экраны для фона — белый и чёрный.
Опыт служит для демонстрации, что тело испытывает большее
выталкивающее действие в углекислом газе, чем в воздухе.
5 29, 12
187
1) Установить весы, приготовив их для взвешивания.
2) Поставить скамеечку так, чтобы чашка весов не касалась
её при своих колебаниях (рис. 187). К чашке подвесить указанным
на рисунке 187 образом твёрдое тело возможно более крупного
объёма, насколько это позволяют размеры стеклянной банки, по-
ставленной на скамеечку. Тело взять сравнительно небольшого
Рис. 187. Установка для демонстрации закона Архимеда в газах.
веса, например, электрическую лампочку мощностью в 200—300 W
или колбу. Подвешенное тело уравновесить тарой, следя при
этом, чтобы тело при колебаниях весов не задевало за стенки
сосуда.
3) Зарядить аппарат Киппа для получения углекислого газа.
4) Опустить в сосуд трубку от аппарата Киппа и наполнить
сосуд углекислым газом. Наблюдать нарушение равновесия.
5) Опуская в сосуд горящий конец лучинки, показать, что
сосуд заполнен углекислым газом.
6) Вылить из сосуда углекислый газ и показать возвращение
весов к равновесию.
7) Обеспечить видимость опыта, сделав бумажные насадки на
стрелку и шкалу весов (§ 11, 3), и подобрать фон —белый или
чёрный, какой из них окажется наиболее подходящим.
12. Опыт VIII. Мыльные пузыри с водородом.
Приборы и материалы: 1) Склянка Вульфа для получения
водорода. 2) Цинк. 3) Серная кислота. 4) Мыльный порошок для бритья.
5) Глицерин. 6) Фарфоровая выпаривательная чашка. 7) Аппарат Киппа
для получения углекислого газа.»
Опыт служит для демонстрации, что мыльные пузыри, напол-
ненные водородом, всплывают в воздухе, а наполненные углекис-
лым газом опускаются вниз (тонут).
1) В небольшой чашке, например, фарфоровой выпариватель-
ной, растворить мыльный порошок или натереть мыла. В раствор
188
§ 29, 13
добавить одну-две капли глицерина. Свернув из бумаги трубоч-
ку, научиться выдувать ртом
мыльные пузыри.
2) Зарядить склянку Вульфа
для добывания водорода и, оку-
нув в раствор мыла конец ре-
зиновой трубки, получить мыль-
ный пузырь. Лёгким, но рез-
ким движением стряхнуть пу-
зырь и наблюдать его всплы-
вание в воздухе (рис. 188).
Рис. 188. Использование склянки Вульфа для получения
водорода. Наполнение мыльных пузырей.
3) Подобным же образом наполнить мыльный пузырь
углекислым газом и, стряхнув его, показать опускание его вниз
на пол.
4) Повторять опыты до получения чётких результатов.
13. Вопросы к отчёту студента:
1) Выяснить целевые установки проделанных опытов и сделать зарисовки
установок.
2) Почему в опыте на закон Архимеда с весами Беранже (рис. 182) ре-
комендуется брать тело с небольшим удельным весом, в частности, использо-
вать изделия из фарфора (фаянса), картофелину и f. п.?
3) Какие методические особенности имеет опыт (рис. 182) по сравнению
с демонстрациями, показанными на рисунках 181 и 183?
4) Почему в ряде опытов на закон Архимеда в качестве тела рекомендо-
вано применение картофеля?
5) Какие меры могут быть приняты для улучшения видимости «по-
плавка Декарта» и, в частности, видимости изменения объёма воздуха
в поплавке?
6) Имеет ли значение, если при выполнении опыта с «поплавком Декар-
та» окажется под ладонью некоторое количество воздуха?
7) Каким образом из деревянной палочки и картофелины может быть
устроен простейший ареометр для суждения об удельных весах, меньших
единицы?
8) Почему для демонстрации закона Архимеда для газов нужно поль-
зоваться техническими весами, а не весами Беранже? Показать это прибли-
зительным подсчётом.
9) Почему в описании этого же опыта дано указание, чтобы погру-
жаемое в газ тело имело возможно больший объём при незначительном
весе?
§ 30, 1—2
189
§ 30. Свойства газов.
Методические указания — см. т. I, § 66.
Изготовление приборов — см. т. III, § 32.
Рисунки по теме — см. т. IV, §§ 43—44 и рис. 179—192.
1. Методические замечания. Количество опытов по теме
«Свойства газов», которые могут быть показаны в семилетней
школе, весьма значительно, но большинство из них по технике
своего осуществления сравнительно трудны. Следует заметить,
что демонстрации с газами вызывают к себе повышенный интерес
у учащихся; это налагает на преподавателя обязанность особен-
но тщательно отнестись к подготовке и к проведению этих опытов.
Так как ряд интереснейших демонстраций за недостатком вре-
мени не сможет найти себе места в классной работе, то их край-
не желательно провести в порядке кружковых занятий. При этом
многие из них являются весьма подходящими для вечеров зани-
мательной физики. К числу демонстраций для кружковых занятий
относятся: «картофельный пистолет» (рис. 5); «поднимание человека
дуновением» (рис. 190); «наказанное любопытство» (рис. 193); «во-
да в перевёрнутом стакане» (рис 194, I); «тяжёлый газетный лист»
(рис. 194.11); «примитивный барометр или альтиметр» (рис. 200).
Из числа основных опытов классного характера для воспроиз-
ведения предлагаются главным образом наиболее сложные по
своей технике, именно: взвешивание воздуха (рис. 201); подъём
воды вслед за поршнем (рис. 202); опыт Торичелли (рис. 203 и 204).
Кроме того, производится изучение барометров и производство
отсчётов по ним.
Все демонстрации на атмосферное давление, требующие воз-
душного насоса, отнесены к последующей работе (§ 31). Закон
Архимеда для газов —см. в§ 29, 11 и 12. Опыт Торичелли своеоб-
разен по своей технике вследствие применения в нём ртути, тре-
бующей своей предварительной подготовки для опыта и опре-
делённых правил обращения с нею.
Кроме того, ртутью бывают заполнены ртутные манометры
(рис. 170) и барометры (рис. 198 и 199). Наконец, ртутью за-
полняют также капилляры, чтобы показать, что уровень в них
будет ниже, чем в широком сообщающемся сосуде (рис. 226). Все
эти опыты, за исключением «ртутного дождя», требуют ртути, очи-
щенной не только от пыли и грязи, но и не содержащей в себе во
сколько-нибудь значительном количестве растворённых металлов.
Загрязнённая ртуть, а также ртуть с примесями металлов станет
прилипать к стенкам стеклянных трубок и оставлять на них гряз-
ные пятна. Впрочем, прилипание чистой ртути будет наблюдать-
ся также, если стеклянная посуда в свою очередь недостаточно
очищена от пыли и грязи. Об очистке ртути —см. т. Ill, § 26.
2. Обзор демонстраций по теме: «Свойства газов». 1) О б ъ ё м
газа. То, что газ занимает определённый объём, который
190
S 30, S
не может быть занят одновременно другим телом, показывают
с опрокинутым стаканом, погружённым в воду (рис. 189). Вари-
ант подобного опыта приведён в Ст. уч. на рисунках 85—87.
Вопрос о демонстрации, что газ занимает весь предоставлен-
ный ему объём, целиком надо признать совершенно не разработан-
ным, и описанные в различных методических пособиях опыты —по
меньшей мере неудовлетворительны (например, Ст. уч., рис. 88).
2) Сжимаемость и упругие свойства г а-
з а можно показать посредством велосипедного насоса, у кото-
рого выходное отверстие плотно закрывают пальцем и сжимают
Рис. 189. Демонстрация, что газ занимает
некоторый объём.
газ поршнем. Если осво-
бодить поршень от на-
жима, то газ, возвра-
щаясь к своему преж-
нему объёму, сдвигает
поршень обратно. Эта
же демонстрация может
быть использована по
вопросу об упругих
свойствах газа. Для
этой же цели полезно
показать действие кар-
тофельного пистолета,
состоящего из стеклян-
ной трубки (1—2Ь—35 см', rf=12—15 мм). Вдавливанием в лом-
тик картофеля одного конца трубки получают «снаряд» и другого
конца —«поршень», вталкиваемый палочкой внутрь трубки для
стрельбы (рис. 5).
3) Весомость газа. Для обнаружения весомости
углекислого газа (вернее —его большей весомости по сравнению
с воздухом) уравновешивают на технических весах сосуд вме-
стимостью в 1—2 л. Заполняют сосуд углекислым газом (§ 29, И)
и получают нарушение равновесия (см. т. I, рис. 149). Взве-
шивание воздуха описано ниже (§ 30, 7) и требует технических
весов и колбы вместимостью в 2—Зл, обязательно круглодонной
(колба с плоским дном лопнет).
4. Передача давления газом демонстрирует-
ся при помощи прибора Паскаля, заполненного дымом (§ 28, 6)
и является более удовлетворительной в методическом отношении,
чем шар Паскаля с манометрами.
Очень эффектна для кружковых занятий демонстрация под-
нимания человека давлением воздуха, нагнетаемого лёгкими в
резиновый мешок (рис. 190), причём имеется полная возможность
«поднять самого себя» указанным способом. Для демонстрации
нужны: щит Л площадью около у ж2 (чертёжная доска); две (од-
на недостаточна) резиновые надувные подушки В или один круг
§ 30, 3
191
для больного (§ 28, 7); тройник для соединения и резиновая труб-
ка (/=1~ —2 ж). Вполне возможно склеить надувной мешок
из бумаги (пригоден даже газетный лист, взятый в два слоя) пло-
щадью не менее у м2 (рис. 190). Об изготовлении —см. т. Ill, § 32.
3. Обзор
1) П о д ъ ё
лее простым
демонстрации по теме: «Атмосферное давление»,
мжидкости
вариантом,
вслед за поршнем. Бо-
чем описанный ниже в разделе 8, но ме-
нее ценным в методическом отноше-
нии является демонстрация подъёма
воды при высасывании (ртом или насо-
сом) воздуха из трубки.
Рис. 190. Поднимание «самого себя дуновением».
2) Водяные насосы — см. § 14, 5 и раздел 8.
3) О п ы т Торичелли — см. раздел 9.
4) Продавливание стекла, магдебургские по-
лушария, фонтан в пустоте и другие опыты, требующие воздушного
насоса, —см. § 31, 5, 6, 8.
5) Цилиндр Герике, в конструкции И. П. О., по-
казанной на рисунке 191, служит для обнаружения давления ат-
мосферы. Состоит он из чугунного цилиндра, внутри которого
помещён поршень (плошадью около 50 с^и2), тщательно приточен-
ный. Патрубок В служит для сообщения внутреннего простран-
ства с атмосферой. На патрубок надевается резиновая трубочка,
закрываемая зажимом Гофмана (рис. 167). Поршень А вдвигают
возможно глубже внутрь цилиндра и прибор подвешивают к ра-
ме (рис. 52). К крючку или рукоятке, соединённым с поршнем,
привешивают гири или мешки с песком в 10 и более килограммов,
ограничиваясь грузом, какой оказывается недостаточным для пол-
ного выдвижения Поршня из цилиндра. Цилиндр Герике возмож-
192
§ 30, 4
но также использовать для некоторых опытов: упругие свойства
газа, модель гидравлического пресса, передача давления газа и
т. п. (см. брошюру Главучтехпрома: «Прибор для демонстра-
ции упругости газов»). Цилиндр Ге-
рике легко испортить, допустив обра-
зование ржавчины на поверхности
поршня. Во избежание этого прибор
хранят смазанным изнутри тавотом или
вазелином.
6) Л и в е р. Действие ливера проще
всего показать при помощи пипетки,
употребляемой химиками (рис. 192).
Рис. 192. Демонстра-
ция ливера.
Рис. 191. Цилиндр Герике.
Для занимательного видоизменения опыта служит жестянка (би-
дончик) с дном, содержащим ряд отверстий, проколотых тонким
Рис. 193. «Наказанное
любопытство» (при от-
крывании пробки вода
выливается через дно с
мелкими отверстиями).
шилом. Погружением заполняют её во-
дой и закрывают её горлышко пальцем
или резиновой пробкой (рис. 193). Вода
таким приёмом удерживается внутри же-
стянки. При открывании доступа воздуха
внутрь, для чего отнимают палец или
открывают пробку, вода струями выте-
кает через отверстия.
7) Р а з н ы е. К числу интересных
опытов, рекомендуемых для воспроизве-
дения в кружках, относятся: «вода в пе-
ревёрнутом стакане», «тяжёлый газетный
лист» и др. (рис. 194).
Указания о выполнении этих опытов
можно найти в книгах Перельмана
и Тома Тита (см. § 74).
8) Закон Архимеда. Пла-
ва н и е — см. § 29, 12.
4. Обзор демонстраций по теме: «Из-
мерение давления воздуха». 1) Метал-
лический манометр Бурдона,
имеющийся в продаже, показан на ри-
сунке 195. Его чугунное основание мо-
§ 30, 5
193
жет быть отвёрнуто: тогда патрубок с краном служит для присо-
единения (посредством резиновой трубки) воздушного насоса
(§ 31, 4) для нагнетания или разрежения воздуха внутри полой
изогнутой металличес-
кой трубки EF. При на-
гнетании трубка не-
сколько «выпрямляет-
ся», при разрежении
сильнее изгибается, что
отмечается стрелкой ма-
нометра.
Рис. 194. Занимательные опыты с атмосферным давлением: I — вода в пере-
вёрнутом стакане; II—«тяжёлая газета».
I
Перед демонстрацией манометра следует показать, что
короткая прямая резиновая трубочка, закрытая на своём
свободном конце, при выкачивании из неё воздуха сплю-
щивается и изгибается и, наоборот, согнутая при нагнетании
выпрямляется. О тех-
Рис. 195. Модель (Г) и устройство (Неметал-
лического манометра.
ническом металличе-
ском манометре — см.
§ 31,1.
2) Манометры от-
крытые и закрытые,
ртутные и водяные —
см. § 28, 5.
5. Барометры. В
школе демонстриру-
ются: барометр -ане-
роид (рис. 196) и
ртутный (сифонный)
(рис. 198). Устройство
барометра-анероида опи-
сано в каждом курсе
физики. Моделей этого
13 к. H. Горячкин
194
$ 30, 5
барометра, которые наглядно знакомили бы с устройством его ме-
ханизма, в продаже, к сожалению, нет. В этом отношении
весьма полезен барограф, у которого совершенно ясно
видны несколько «коробочек» А, соединённых вместе для
О,
Рис. 196. Устройство механизма барометра-анероида.
получения значительных по величине отклонений стрелки С (пи-
шущего пера) (рис. 197). Чтобы не вводить в заблуждение учащих-
ся, следует уничтожить на барометре-анероиде надпись: «буря»,
«дождь», «переменно» и т. д., как несоответствующие истинному
положению вещей. Проверка анероида производится по ртутно-
Е
Рис. 197. Барограф.
glllllillllllllllllllilllllllllllllllllm
$ 30, 5
195
му барометру. Стрелку анероида для корректирования можно за-
ставить сместиться вперёд или назад по шкале, поворачивая для
этого отвёрткой головку винта, для доступа к которому на обрат-
ной стороне анероида сделано отверстие.
Рис. 198. Сифонный барометр Рис. 199. Чашечные барометры,
школьного типа.
Сифонный ртутный барометр школьного типа показан
на рисунке 198. Для упрощения отсчёта на трубку надеты жестя-
ные ползунки А с двумя указателями. Ползунок устанавливают
так, чтобы его верхний край совпал с серединою мениска ртути,
тогда по положению указателя можно будет произвести соответ-
ствующий отсчёт по шкале. Чтобы компенсировать ошибку при
перекосе ползунка, следует брать среднее арифметическое из от-
счётов, сделанных для обоих указателей по шкалам справа и сле-
ва от барометрической трубки. Подобным образом производят
отсчёты положения уровня ртути как в правом закрытом колене,
так и в левом открытом. Величина атмосферного давления рав-
на разности этих отсчётов1).
Ч Подробное описание барометра — см. в брошюре Главучтехпрома
«Школьный ртутный барометр».
13*
196
§ 30, 6
Преподаватель, в особенности в сельской школе, безусловно
должен уметь производить измерения и по другим типам ртут-
ных барометров. У некоторых сифонных барометров шкала де-
лается подвижной, тогда для отсчёта смещают её так, чтобы нуле-
вое деление оказалось установленным против уровня ртути в
открытом колене.
В чашечных барометрах, применяемых на метеорологи-
ческих станциях, колебания уровня в чашке учитываются приме-
Рис. 200.
Водяной
альтиметр
для обнару-
жения
уменьшения
атмосферно-
го давления
при подъ-
ёме.
поиграет её
произойдёт.
вила:
нением особой шкалы с уменьшенными делениями
(рис. 199,1). Для уточнения отсчётов на верхней
части оправы барометрической трубки сделана под-
вижная часть К с нониусом, приводимая в движение
посредством кремальеры L (рис. 199, II). Встреча-
ются чащечные барометры, у которых перед отсчё-
том уровень ртути в чашке должен быть поднят или
опущен до соприкосновения с концом острия указа-
теля D (рис. 199, ДИ). Достигается это вращением
винта В, поднимающего или опускающего мягкое
(кожаное) дно А у чашки.
В заключение следует упомянуть о примитивном
водяном барометре, позволяющем судить об изме-
нениях атмосферного давления. Такой барометр со-
стоит из любой бутылки со стеклянной трубкой,
пропущенной через пробку и доходящей до дна
(рис. 200). Для полной изоляции пространства вну-
три бутылки от атмосферы пробку тщательно по-
крывают сверху сургучом. В бутылку налито не-
которое количество воды так, что уровень её в
трубке стоит выше пробки. Этот уровень станет
опускаться или подниматься при изменениях дав-
ления наружного воздуха.
6. Правила хранения ртути и обращения с нею.
Пары ртути сильно ядовиты, и это налагает на пре-
подавателя обязанность строго соблюдать особые
предосторожности. Однако, если учащийся подер-
жит на своей ладони несколько капель ртути или
шариками, то никакого отравления, конечно, не
Опасно лишь длительное, изо дня в день,
вдыхание воздуха, в котором содержатся napbi ртути.
Симптомы отравления выражаются сначала в некотором недо-
могании и головной боли, которые обычно приписывают иным
причинам случайного характера. Во избежание отравления воз-
духа парами ртути следует строго соблюдать следующие пра-
§ 30, 7
197
I. Ртуть следует хранить в толстостенных стеклянных
банках, лучше всего с притёртой пробкой (флакон из-под
духов). Оставлять флакон открытым при хранении ни в коем
случае нельзя. Для наливания небольшого количества ртути
очень удобны специальные деревянные сосуды с завинчиваю-
щейся крышкой, на которой сделан отросток с трубочкой из
кости или пластмассы.
II. Стеклянный флакон со ртутью нельзя при переноске
брать за горлышко, так как оно может оторваться, и ртуть
окажется разлитой.
III. При производстве опытов со ртутью (опыт Торичелли
и др.) приборы надо помещать в большую фотографическую
кювету или на самодельный железный противень, окрашен-
ный внутри масляной краской. Размеры противня могут быть
взяты, примерно, следующие: ширина 40—50 см, длина 70 —
100 см и высота бортиков 4—8 см. Назначение кюветы заклю-
чается в том, чтобы случайно пролитая ртуть не попала на
стол, а тем более на пол (рис. 203).
IV. Ртуть, пролитая на стол, а тем более на пол и попавшая
в щели, будет постепенно испаряться, и воздух класса будет
всегда содержать в себе пары ртути. Поэтому преподаватель,
не собравший разлитой ртути и не удаливший капельки её
из щелей, совершает непростительный поступок.
V. Ртуть, использованную для опыта, не следует смеши-
вать с чистой и надо хранить в отдельной бутылке впредь до
очистки. Ртуть, оставшуюся после амальгамирования
(см. § 44, 5), как содержащую в себе цинк, следует слить от-
дельно и употреблять впоследствии только для амальгами-
рования.
VI. Ни в коем случае нельзя допускать, во избежание
тяжких-отравлений, нагревание, а тем более кипячение рту-
ти, кроме как в вытяжном шкапу.
7. Опыт I. Взвешивание воздуха.
Приборы и материалы: 1) Технические весы (рис. 99).
2) Разновес. 3) Круглодонная колба на 2—3 л. 4) Резиновая пробка со встав-
ленной стеклянной трубкой. 5) Зажим Гофмана. 6) Насос Комовского
198
$ 30, 8
(рис. 208). 7) Сосуд с водой. 8) Мензурка. 9) Кусочек тонкой проволоки или
бечёвки. 10) Экран фона.
Опыт имеет целью показать, что воздух имеет вес. Кроме то-
го, здесь же приводится простой способ для определения удель-
ного веса воздуха.
Как было уже указано, во избежание раздавливания следует
применять обязательно колбу с
Рпс. 201. Взвешивание воздуха.
круглым, а не с плоским дном.
1) Подобрать к колбе ре-
зиновую, а не корковую
пробку. В пробке просвер-
лить отверстие и вставить
(плотно) в него кусочек стек-
лянной трубки, надев на
конец последней небольшую
резиновую трубку (рис. 201).
Винтовой зажим Гофмана на-
деть на резиновую трубку.
Снабдить колбу петлей из
проволоки для подвешивания
к весам.
2) Для обеспечения види-
мости сделать насадку из бу-
маги на стрелку и шкалу
для весов (§ 11, 3). Определить вес колбы вместе с пробкой и
зажимом (рис. 201).
3) Выкачать из колбы воздух посредством насоса Комовского
(рис. 208) и плотно зажать трубку зажимом.
4) Вновь взвесить колбу с разреженным воздухом. Вычислить
вес удалённого воздуха.
5) Опустить резиновую трубку в сосуд с водой. Медленно от-
крыть зажим под водой и дать возможность воде заполнить доот-
каза пространство внутри колбы.
6) Измерить мензуркой объём воды, проникшей в колбу.
7) Вычислить вес 1 см‘л воздуха при атмосферном давлении.
8) Сравнить полученный результат с табличными данными с
учётом температуры и давления и определить величину относи-
тельной ошибки в процентах.
8. Опыт II. Водяные насосы.
Приборы и материалы: 1) Всасывающий насос (рис. 89).
2) Нагнетательный насос (рис. 90). 3) Сосуд с водой. 4) Стакан. 5) Стеклян-
ная трубка (d—3—4 мм; Z=60—80 см). 6) Проволока (d—1 мм;'1—1 м).
7) Вата. 8) Просвечивающий экран (рис. 57). 9) Подъёмный столик (рис. 53).
В результате опыта должна оказаться изученной конструк-
ция водяных насосов.
1) Привязать к концу проволоки кусок смоченной в воде ва-
ты или тряпки. Вставить проволоку внутрь стеклянной трубки.,
§ 30, 9
199
Рис. 202. Демонстра-
ция подъёма воды за
поршнем.
поместив «поршень» (из ваты) в самое низкое положение (рис. 202).
Опустить трубку этим нижним концом в сосуд с водой и мед-
ленно вытягивать поршень вверх. Трубку держать вертикаль-
но. Добиться, чтобы вода поднималась вслед за поршнем, для че-
го придётся несколько раз делать поршень различной плотности
и толщины.
2) Проверить видимость опыта. Применить подкрашивание
жидкости и просвечивающий экран.
3) Ознакомиться с устройством водяных насосов —всасываю-
щего и нагнетательного и привести их в действие (§ 14, 5). Пред-
варительно смочить водой обмотку из ниток
на поршнях.
4) Сравнить улучшение видимости работы
насосов при применении просвечивающего
экрана (рис. 57).
9. Опыт III. Опыт Торичелли.
Приборы и материалы:!) Стеклян-
ная толстостенная трубка (Z=80—85 см). 2) Чугун-
ная чашка (рис. 204). 3) Демонстрационный метр.
4) Кювета. 5) Сосуд с ртутью. 6) Химический ста-
кан с носиком. 7) Лабораторный штатив. 8) Экраны
(рис. 56).
Для опыта Торичелли нужна стеклянная
толстостенная трубка длиной около 80—85 см
и с внутренним отверстием в 5—6 мм. Более
узкая трубка хотя и выгодна тем, что тре-
бует меньшего количества ртути, но её труд-
нее заполнить так, чтобы внутри не оста-
лось пузырьков воздуха. В продаже имеются
специальные чугунные чашки с углублением, сделанным соглас-
но тому положению пальца, которое ему придают при погру-
жении в ртуть (рис. 204. I и II). Такая форма углубления по-
зволяет применять меньшее количество ртути, чем при круглой
чашке.
Проделать опыт Торичелли (рис. 203):
1) Поместить вертикально стеклянную трубку (совершенно
чистую) закрытым концом вниз обязательно над кюветой.
Заполнить трубку А ртутью через бумажную вороночку поч-
ти до верха, т. е. так, чтобы уровень не доходил до края пример-
но на 10 мм (рис. 204, III). Наливать ртуть надо или из описан-
ного выше сосуда для ртути, или из небольшого химического ста-
канчика с носиком. В чугунную чашку (рис. 204, I) следует так-
же заранее налить ртути.
2) Обратить внимание на пузырьки воздуха В, приставшие
к стеклу (рис. 204, IV). Этот воздух при перевёртывании трубки
проникнет в торичеллиеву пустоту, вследствие чего уровень
200
$ 30, 9
Рпс. 203. Опыт Торичелли.
ртути в трубке установится ниже, чем то следовало бы при данном
атмосферном давлении.
Для удаления пузырьков плотно закрыть отверстие трубки
пальцем и наклонять её сначала до горизонтального положения,
а затем так, чтобы за-
крытый конец оказался
немного приподнятым. Тог-
да столбик воздуха «поедет»
вверх, присоединяя к себе
на пути пузырьки воздуха.
После этого трубку по-
вернуть попрежнему и,
если все пузырьки ока-
зались удалёнными, за-
полнить ртутью до само-
го верха. Пузырьки можно
удалять также, вставив
заранее внутрь трубки
стальную проволоку, и
затем после нескольких
поворачиваний вынуть её.
3) Заполнив трубку
Торичелли так, чтобы
ртуть выступала над её
краями, отверстие креп-
ко зажать пальцем (ука-
зательным) (рис. 204,11).
После этого трубку ос-
торожно перевернуть и погрузить в чашку со ртутью так, чтобы
нижний край трубки- оказался ниже поверхности ртути. Затем
от отверстия удалить
палец, вынуть его из
чашки и трубку закре-
пить вертикально при
помощи лабораторного
штатива.
4) При демонстра-
ции опыта надо, во-
первых, показать, что
высота столба ртути в
трубке Торичелли будет
около 65—75 см в зави-
симости от давления
воздуха. Во-вторых, на-
до наклонить трубку
так, чтобы её верхний
закрытый конец опу-
Рис. 204. Наполнение трубки Торичелли
ртутью.
§ 30. 10-11
201
скался ниже указанной высоты, и показать, что в этом случае
трубка целиком заполняется ртутью.
5) Сравнить видимость столба ртути при применении экранов
фона — белого и чёрного.
10. Опыт IV. Барометры.
Приборы и материалы: 1) Барометр-анероид (рис. 196).
2) Ртутный сифонный барометр (рис. 198). 3) Ртутный чашечный барометр
(рис. 199). 4) Барограф (рис. 197). 5) Отвёртка. 6) Примитивный водяной
барометр (рис. 200). 7) Масштабная линейка.
Работа имеет своей целью ознакомить с устройством различ-
ного типа барометров, а также с отсчётами по ним.
1) По описанию познакомиться с устройством барометров и
барографа.
2) Произвести отсчёт величины атмосферного давления по
школьному сифонному барометру (см. раздел 5).
3) Взять ртутный чашечный барометр. Действуя винтом В
(рис. 199, III), установить уровень ртути в чашке так, чтобы он
пришёл в соприкосновение с остриём D. Произвести отсчёт вели-
чины атмосферного давления по чашечному барометру.
4) Вставить в барограф (рис. 197) ленту и установить его пе-
ро, действуя для этого отвёрткой на корректирующий винт так,
чтобы перо указывало величину атмосферного давления соглас-
но показанию ртутного барометра. Пустить в ход часовой меха-
низм барографа и через неделю ознакомиться с кривой, записан-
ной барографом.
5) Сравнить показания ртутного барометра и анероида
(рис. 196). Осторожно, поворачивая корректирующий винт ане-
роида, привести стрелку последнего на деление, соответствую-
щее показанию ртутного барометра.
6) Произвести по анероиду отсчёт величины атмосферного дав-
ления в самом нижнем этаже дома. Там же отметить положение
уровня воды в примитивном барометре (рис. 200). Произвести
измерение по анероиду и определить изменение уровня в водя-
ном барометре в верхнем этаже дома.
11. Вопросы к отчёту студента:
1) Определить целевые установки всех проделанных опытов и сделать
зарисовки.
2) Можно ли для опыта «взвешивание воздуха» взять колбу меньшей
вместимости, чем в 2—3 л? Как такое изменение объёма скажется на резуль-
татах?
3) Как опытный преподаватель может без манометра судить, что раз-
режение воздуха в колбе достаточно для успеха демонстрации?
4) Что нужно сделать, если для опыта «взвешивание воздуха» взята кор-
ковая, а не резиновая пробка?
Ч Руководство указывает студенту руководитель практикума.
202
$ 31, I
5) Можно ли для этого опыта воспользоваться весами Беранже, а не
техническими?
6) Выйдет ли опыт «подъём жидкости вслед за поршнем», если воду за-
менить ртутью?
7) Почему для начала работы водяных насосов обмотку поршня и кла-
паны надо смочить водой?
8) Какую небрежность допустил экспериментатор, если трубка Тори-
челли в наклонённом положении не заполняется целиком ртутью?
9) Как в опыте Торичелли надо располагать метровую линейку при
измерении высоты столбика ртути?
10) Должна ли высота столбика ртути в опыте Торичелли непременно
равняться 76 см? Указать явления, влияющие на высоту столбика.
11) Какие существенные недостатки имеет примитивный барометр
(рис. 200), делающие его негодным для измерения величины давления воздуха?
12) Вычислить поправку на температуру для ртутного барометра. Ка-
ким образом она сказывается на искажении результата измерения?
§ 31. Воздушные насосы.
Методические указания — см. т. I, § 66,
Изготовление приборов — см. т. III, § 32.
Рисунки по теме — см. т. IV, § 45, рис. 193. 181 и 201.
1. Методические замечания. Настоящая работа имеет своей
целью ознакомить с основными типами воздушных насосов, при-
меняемых в школе, и с важнейшими демонстрациями по темам:
«Свойства газов» и «Атмосферное давление», требующим исполь-
зования насосов. По своей технике опыты могут быть разделены
на три группы:
1) Нуждающиеся только в насосе без тарелки: магде-
бургские полушария (рис.214,тарелки); трубка Ньютона (рис. 217);
кипение при пониженном давлении (рис. 285); фонтан в пустоте
(рис. 218); модель манометра Бурдона (рис. 195) и др.
2) Требующие, кроме насоса, ещё тарелки (рис. 210),
но без колокола; продавливание стекла (рис. 222); прогиб рези-
новой плёнки (рис. 221) и др.
3) Не осуществимые без применения тарелки и ко-
локола: расширение газов (рис. 219); бароскоп (рис. 220);
звонок в вакууме и др.
Поэтому опыты, описанные дальше, разбиты согласно этой
классификации, несмотря иногда на совершенно их различную
тематику. При опытах, не нуждающихся в тарелке, всё же пред-
ложено воспользоваться ею — исключительно для измерения
манометром степени разрежения, чтобы судить о качестве ваку-
ума.
Следует обратить внимание на точное выполнение правил
пользования насосами во избежание порчи их или манометра.
Необходимо также иметь в виду возможность раздавливания
«со взрывом» колбы в опыте с кипением (рис. 285) и разбрасыва-
ние осколков стекла при продавливании его действием атмо-
сферного давления (рис. 222).
5 31, 2
203
2. Вакуум-насосы. 1). Т и п ы насосов. В школе нахо-
дят своё применение три типа воздушных насосов: водо-
струйный (рис. 205), Ш и н ц а (рис. 206) и К о м о в с к о-
г о (рис. 208). Наиболее же ценным в техническом отношении,
благодаря весьма значительной скорости выкачивания воздуха,
является насос Геде, но он мало доступен школе по своей высо-
кой стоимости и требует для приведения в действие электромо-
тора (см. т. I, рис. 197). Наибольшая же степень разрежения, да-
ваемая этим насосом, одинакова с насосом Комовского. Насос
Геде необходим, если преподаватель хочет показать заморажи-
вание воды под колоколом насоса (см. т. I, рис. 168).
Водоструйный насос для приведения в действие нуждается в
водопроводе, при этом чем значительней напор воды, тем скорее
насос даст нужное разрежение. Водоструйный насос способен да-
вать разрежение примерно до 15—20 мм ртутного столба х), что
позволяет применять его*почти для всех опытов в школе-семилет-
ке. Однако поскольку устройство и действие его не может быть
объяснено учащимся, постольку применение его в школе неже-
лательно.
Наиболее дешёвым по своей стоимости из поршневых насосов
является насос Шинца: при умелой наладке он даёт разрежение
до 20 мм ртутного столба* 2).
Насос Шинца может быть использован не только для разреже-
ния, но и как нагнетательный. Недостаток насоса состоит в том,
что разрежение в сосуде может быть получено через сравнитель-
но длительное время; поэтому при опытах для сокращения вре-
мени выкачивания следует брать сосуд возможно меньшего
объёма.
Наиболее совершенным является насос Комовского. способ-
ный давать разрежение до 0,3 мм ртутного столба 3\ Кроме раз-
режения, насос предназначен и для нагнетания воздуха (до 4 ат-
мосфер). Разрежение обычного порядка посредством насоса Ко-
мовского производится в сравнительно короткое время и являет-
ся для учителя менее утомительным, чем работа с насосом
Шинца.
2) Водоструйный насос. Устройство водоструй-
ного насоса показано на рисунке 205. Струя воды, вытекающая
с большой скоростью из отверстия на конце одной трубки Л, вте-
кает в отверстие В другой трубки С, в которую частично входит
первая. При этом происходит засасывание воздуха в щель и вы-
брасывание его вместе с водой через нижнюю трубку С. В резуль-
тате в сосуде D, в который заключены обе трубки, возникает раз-
режение воздуха.
Ч Степень разрежения зависит от температуры и в основном ограничи-
вается давлением насыщающих паров воды.
2) У него значительно «мёртвое пространство»!
31 Давление паров масла.
204
£ 3/, 2
Верхним патрубком А водоструйный насос присоединяют к
крану водопровода (см. § 6, 5 и рис. 19); на нижний патрубок С
надевают резиновую трубку такой длины, чтобы конец её можно
было положить на дно водопровод-
ной раковины, что важно для умень-
шения разбрызгивания воды. Как
верхняя, так и нижняя трубки
должны быть толстостенными; верх-
нюю во избежание её соскакивания
с крана следует обвязать проволокой.
Боковой патрубок, или ниппель Е,
сделан для соединения посредством
резиновой трубки с тем сосудом, из
которого выкачивается воздух. Не-
обходимо включить в эту трубку
Рис. 206. Устройство насоса
Ш и н ц а.
Рис. 205. Водоструйный насос, стек-
лянный, и его устройство.
кран (стеклянный), а также крайне желательно установить
сосуд, предохраняющий включённый прибор от проникновения
воды из насоса (см. правило VII).
Водоструйные насосы делаются из стекла, реже из металла;
металлические более прочны; стеклянные же легко бьются и ло-
маются при надевании резиновых трубок, но более наглядны.
§ 2
205
3) Насос Шинца. Устройство насоса Шинца показано
на рисунке 206. Внутри металлического цилиндра помещён пор-
шень а , перемещаемый взад и впер
кой на конце. Этот поршень состоит
из двух кожаных манжет ВВ, обра-
щённых загнутыми краями в про-
тивоположные стороны (рис. 207).
Никаких клапанов внутри цилин-
дра нет; один клапан помещён
на продолжении цилиндра, дру-
гой — сбоку. Каждый клапан со-
стоит из резинового колпачка С
цилиндрической формы или из
резиновой трубки, на одном своём
свободном конце закрытой наглухо
(рис 207, II и III). В колпачке
посредством штока с рукоят-
Рис. 207. Устройство поршня и
клапанов насоса Шинца.
сделан бритвой небольшой сквоз-
ной продольный прорез Е наподобие щели. Если давление воз-
духа внутри колпачка становится большим, чем вне его, щель
раскрывается и пропускает воздух наружу. Когда же давление
Рис. 208. Устройство насоса К омовского.
воздуха оказывается большим снаружи, чем внутри, то края ще-
ли ещё плотнее прижимаются друг к другу, и она воздуха не про-
пускает. Из рисунка 206 видно, как расположены колпачки: в
клапане 2, являющемся нагнетательным, и в клапане 1, служа-
206
# 31, 2
щем для разрежения воздуха. Клапаны портятся редко; чаще все-
го неисправность насоса вызывается тем, что кожаные манжеты
поршня плохо прилегают к стенкам цилиндра или смазка (тавот,
сало) оказывается недостаточной. Когда кожа сработалась «до
дыр», её надо заменить; если же она только вытерлась, то, ото-
гнув манжеты, следует наложить на металлическое основание
поршня некоторое количество ниток.
/ // ///
Рис. 209. Схема работы насоса К омовского.
4) Насос Комовского (рис. 210). Устройство на-
соса показано на рисунке 208. Посредством вращения рукоятки,
укреплённой на массивном маховике, через кривошипно-
шатунный механизм поршень С получает движение вверх и
вниз внутри цилиндра D. В боковой стенке цилиндра сделано от-
верстие £*, ведущее в трубку F, служащую для разрежения воз-
духа в том или ином приборе. Клапаном является отъёмное дно
J цилиндра, притёртое к нижним краям его стенок и поддержи-
ваемое пружиной К, опирающейся на дно корпуса. Насос запол-
нен маслом. На рисунке209, I—III показана схема работы насоса.
При движении вверх под поршнем в цилиндре образуется вакуум
(1)х). Поршень, поднявшись на известную высоту, откроет отвер-
1) Характерно, что так как мёртвое пространство отсутствует, то под
поршнем нет воздуха и находятся лишь одни пары масла.
§ 31, 2
207
стие E в трубке F, ведущей к сосуду, предназначенному для раз-
режения в нём воздуха (II). Воздух из этого сосуда частично
войдёт в цилиндр, т. е. в пространство под поршнем. При движе-
Рис. 210. Тарелка для воздушного насоса с манометром. Насос К о м об-
ского. Разрез тарелки.
нии вниз поршень сначала своим телом закроет отверстие Е и тем
самым разобщит от насоса сосуд, из которого выкачивается воз-
дух (III). При дальнейшем движении поршень станет сжимать
208
$ 31, 2
находящийся в цилиндре воздух, и когда давление последнего
сделается большим атмосферного, откроется нижний клапан.
При этом воздух будет через масло подниматься вверх и,пройдя
через маслоуловитель L (рис. 208), выйдет наружу
Более подробные указания об устройстве насоса— см. в брошю-
ре Главучтехпрома «Насос Комовского».
4) Тарелка и колокол. Тарелка для воздушного
насоса показана на рисунке 210. Основную часть тарелки обра-
зует чугунное основание с отшлифованной поверхностью, на ко-
торую ставится стеклянный колокол с притёртым нижним краем.
Рис. 211. Присоединение тарелки к манометру (I). Измерение давления
воздуха в колбе при помощи открытого водяного манометра (11).
Тарелка снабжена ртутным манометром М (рис. 210) для измере-
ния степени разрежения под колоколом. Тарелка имеет кран В,
заканчивающийся ниппелем А, предназначенным для надевания
резиновой трубки, служащей для соединения с насосом Шинца
(рис. 206), Комовского (рис. 208) или с водоструйным (рис. 205).
Второй, вывёртывающийся, ниппель С установлен в центре та-
релки и может служить для присоединения того или иного прибо-
ра (рис. 215). При таком соединении используется кран и, главное,
манометр. На тарелке сделан ввод для электрического тока. Для
включения прибора, поставленного на тарелку, служат клеммы
1,1\ для присоединения батареи —клеммы 2,2. В продаже имеет-
ся .также тарелка с колоколом меньшего размера и без мано-
метра. В этом случае приходится применять отдельный манометр
(рис. 170 и 211, I).
U Маслоуловитель служит для улавливания капелек масла во избежание
их выбрасывания через ниппель, предназначенный для нагнетания воздуха.
§ 31, 2
209
Перед помещением того или иного прибора под колоколом
мягкой чистой тряпкой с тарелки удаляют пыль. Края колоко-
ла и соответствующее место на тарелке намазывают салом, та-
вотом или, что хуже, вазелином. Чрезмерное намазывание скорее
повредит, чем принесёт пользу, не говоря уже о том, что приборы
окажутся чересчур покрытыми этими смазочными веществами.
Лучше всего приобрести кусок плоской мягкой резины и вырезать
из неё круг по размеру тарелки с тремя отверстиями — одно для
ниппеля и два дл;
то при прокладке
её между тарелкой
и колоколом на-
добность в приме-
нении сала совер-
шенно отпадает.
5) Соедине-
ния между на-
сосом и тарелкой
или прибором де-
лаются посредст-
вом резинового
шланга, т. е. труб-
ки с толстыми
стенками. Обычная
резиновая трубка
при работе насо-
са сплющится под
действием внеш-
него давления атмосферы и разобщит насос от тарелки. При
пользовании в силу необходимости тонкостенной резиновой труб-
кой можно до некоторой степени оказать препятствие сплющи-
ванию, плотно обмотав трубку в два-три слоя изолирующей
лентой1 2). Можно также внутрь тонкостенной трубки вложить
спираль из железной проволоки.
Если шланги имеют отверстия различной величины, приме-
няют специальные соединители из стекла или металла (рис. 212,1).
При одинаковых шлангах соединения можно сделать при помощи
короткой стеклянной трубочки (рис. 212,11). При этом рекомен-
дуется концы резиновых трубок, если они тонкостенны, обвя-
зать ниткой или проволокой (рис. 212,111). В случае необходи-
мости «заглушить» конец резиновой трубки прибегают к помощи
зажима Мора или лучше Гофмана (рис. 167), или, перегнув конец
трубки, завязывают его прочной ниткой (рис. 211, V). Можно
также отверстие заткнуть круглой палочкой из дерева, стёкла
или металла (рис. 212, VI).
1) О хранении резины и пр. — см. т. III, § 17.
2) См. т. III, § 17.
14 Е. Н. Горячкин
210
$ 31, 3
3. Правила применения вакуум-насосов. При пользовании
насосами для опытов следует соблюдать следующие правила:
I. При работе насосом Шинца (рис. 206) его поршень сле-
дует сдвигать на всю длину цилиндра (примерно под полу-
секундный счёт: раз, два, раз, два,...), но без резких ударов
об основания последнего. При очень быстрых и коротких по
длине качаниях насос работает много хуже.
II. Для получения наибольшего разрежения поршень
насоса Шинца особенно важно каждый раз доводить до ниж-
него предельного положения, что нужно для уменьшения
«мёртвого пространства».
III. При работе насосом Комовского (рис. 208) плавно
вращать рукоятку по часовой стрелке, делая примерно 60—
120 оборотов в минуту (т. е. с секундным или полусекундным
счётом). При резком изменении скорости или весьма быстром
вращении возможна порча насоса.
IV. Перед соединением прибора или тарелки с насосом сле-
дует выбрать ниппель, соответствующий выкачиванию, что
легко определить, приведя насос в действие и прикладывая
палец к отверстиям ниппелей.
V. Так как насосы Шинца и Комовского делаются из желе-
за, то при опытах, сопровождающихся испарением воды, на-
пример: кипение под уменьшенным давлением (рис. 285, I),
более рационально пользоваться водоструйным насосом. Если
были применены всё же насосы Шинца или Комовского, то
их после работы следует «просушить», сделав для этого вхо-
лостую несколько десятков качаний.
VI. Колокол, поставленный на тарелку, при начале отка-
чивания следует несколько нажать руками вниз и слегка
повернуть, что особенно важно в случае применения резино-
вой подкладки. Затем, сделав несколько качаний, убедиться,
что колокол «присосался», т. е. не поддаётся усилиям руки,
стремящейся поднять его вверх.
VII. Перед каждым, хотя бы временным, прекращением
работы поршнем желательно закрывать кран, разобщая на-
сос от тарелки или от прибора. Это безусловно необходимо
$ 57, 4
211
для водоструйного насоса не только перед полным закрыва-
нием водопроводного крана, но и при всяком уменьшении
протока воды через насос. При несоблюдении этого правила
проберётся вода в соединительный шланг и в каналы тарелки.
VIII. После окончания опыта шланг разобщают от тарелки
обязательно при закрытом кране. Воздух под колокол впу-
скают медленно, лишь постепенно открывая кран; при быстром
впуске ртуть манометра может своим ударом разбить его сте-
клянную трубку.
IX. После работы с тарелкой протереть её поверхность
и края колокола для удаления жира, который при хранении
загустеет и сильно загрязнится.
Рис. 213. Измерение давления при
помощи демонстрационного закры-
того ртутного манометра.
4. Опыт I. Определение сте-
пени разрежений, создаваемых
насосами.
Приборы и материалы:
1) Насосы—водоструйный (рис. 205),
Шинца (рис. 206) и Комовского (рис.
208). 2) Ртутный открытый манометр
(рис. 171). 3) Резиновый шланг. 4)
Винтовой зажим Гофмана (рис. 167).
Рис. 214. Магдебургские тарелки.
Опыты служат для ознакомления с методом определения сте-
пени разрежения, создаваемого различными типами насосов;
один из этих опытов может быть продемонстрирован в классе при
объяснении действия манометра (§ 30, 4).
1) Присоединить к одной из трубок открытого ртутного мано-
метра ( с ртутным столбом, допускающим измерение до 1 атмо-
сферы) насос Шинца посредством резинового шланга (рис. 213).
На шланг поставить зажим В Гофмана (рис. 167).
14*
212
$ 31, 5
2) Откачивать воздух (соблюдая при этом правила 1, II и IV —
см. раздел 3).до тех пор, пока разность уровней в манометре не
перестанет изменяться. Затем, согласно правилу VII, завинтить
зажим В Гофмана для разобщения насоса от манометра. Изме-
рить разрежение, созданное насосом.
3) Отсоединив насос от шланга, медленно открывать зажим для
постепенного впуска воздуха во избежание выбрасывания рту-
ти через свободную трубку.
4) Произвести такие же опыты с насосами Комовского и
водоструйным. При применении последнего насоса не забыть о
соблюдении правила VII.
5. Опыт II. Магдебургские полушария. Трубка Ньютона.
Приборы и материалы:!) Магдебургские тарелки (рис. 214).
2) Насосы Шинца и Комовского. 3) Тарелка с манометром (рис. 210).
4) Резиновые шланги. 5) Рама по механике (рис. 52). 6) Набор гирь до 15—
20 кГ. 7) Платформа на цепях или проволоках. 8) Трубка Ньютона
(рис. 217). 9) Сало. 10) Масштабная линейка.
Опыт с магдебургскими полушариями и опыт Ньютона, раз-
личные как пр своим темам, так по приёмам
Рис. 215. Выкачивание воздуха через тарелку.
демон стри рования,
описываются здесь
вместе потому, что
по технике получе-
ния вакуума яв-
ляются единооб-
разными.
1) Протереть
притёртые части
магдебургских та-
релок (рис. 214)
тряпкой, измерить
диаметр последних
масштабной линей-
кой И и намазать
края салом, таво-
том или вазели-
ном. Тарелки, на-
ложив их, сжать
и немного повернуть одну относительно другой. Насос Шинца
или Комовского соединить шлангом с ниппелем А на тарелке с
манометром (рис. 215); на ниппель С тарелки надеть шланг и
присоединить к нему ниппель магдебургских тарелок * 2>. От-
крыть кран В (рис. 210).
J) См. вопрос 5 к отчёту студента.
2) Присоединять именно так, как указано: иначе нельзя будет без по-
лучения толчка в манометре отсоединить магдебургские тарелки.
§ 31,6
213
2) Вести откачивание (правила 1, II и VII) до получения дав-
ления в несколько сантиметров ртутного столба. Закрыть снача-
ла крану магдебургских полушарий, затем кран у тарелки и пос-
ле этого, сняв конец А шланга у тарелок, медленно пустить воздух
к манометру (правило VIII), медленно открывая кран В.
3) Повесить магдебур] ские тарелки на раме (рис. 52), к ним при-
соединить платформу (квадратную доску на цепочках или верёв-
ках). На платформу
ставить гири до
15—20 кГ, повторяя
тем самым историче-
ский опыт Герике
(рис. 216). Обратить
внимание на обес-
печение видимости
опыта.
4) Освободить та-
релки от груза и
дать попробовать ра-
зорвать их сначала
одному, затем двум
учащимся. Тянуть
надо за ручки по на-
правлению, перпен-
дикулярному к плос-
кости тарелок.
5) Взять в обе ру-
Рис. 216. Опыт Герике (по старинному
рисунку).
ки трубку Ньютона
за её концы и по-
местить её несколько
сбоку от своего кор-
пуса (рис. 217). Повернуть трубку резким движением на 180°.
Овладеть таким навыком, чтобы дробинка, бумажка и перо одно-
временно начинали своё падение г). Установить, на каком фоне —
белом (экран для фонаря) или чёрном (классная доска) — обеспе-
чивается лучшая видимость.
6) Произвести описанным выше способом откачивание возду-
ха из трубки Ньютона до давления в несколько сантиметров ртут-
ного столба. Показать, что падение тел на дно трубки происхо-
дит одновременно.
6. Опыт III. Фонтан в .пустоте. Кипение под уменьшенным
давлением.
Приборы и материалы:!) Водоструйный насос (рис. 205).
2) Круглодонная колба вместимостью в 2—3 литра. 3) Резиновая пробка.
В При резком повороте трубки предметы удерживаются во время движе-
ния у основания трубки действием центробежной силы.
214
§ 31, в
4) Стеклянная трубка с оттянутым конном. 5) Резиновая трубка, толсто-
стенная. 6) Сосуд с водой. 7) Горячая вода. 8) Лабораторный штатив.
9) Экраны фона — белый, чёрный и просвечивающий.
Опыты «фонтан в пустоте» и «кипение под уменьшенным дав-
лением» требуют применения водоструйного насоса. Однако, в
крайнем случае, можно пользоваться насосами Комовского и
Рис. 217. Положение экспериментатора с трубкой Н ь ю т о н а.
Шинца (см. правило V). Кругло донную колбу можно заменить
стеклянной бутылкой, но обязательно с толстыми стенками; в
частности, вполне пригодны бутылки для химикалиев и графин
для воды (рис. 285, I).
1) В бутылку или колбу вставить пробку с пропущенной че-
рез неё стеклянной трубкой, имеющей оттянутый конец
(рис. 218). На свободный конец стеклянной трубки надеть резино-
вую толстостенную трубку с винтовым зажимом (рис. 167). Бутылку
или колбу установить дном кверху на штативе.
2) Откачать из бутылки или колбы воздух, открыв зажим (см.
вопрос 6 к отчёту студента), соблюдая правила I, III, VII, VIII
§ 31, 7
215
(см. раздел 3). Крепко завинтить зажим, отсоединить насос и по-
ставить под бутылку сосуд с водой Конец резиновой трубки опу-
стить под воду. Сзади поставить экран фона или, лучше, просвечи-
вающий. Открыть зажим и получить фонтан. Проверить видимость
опыта.
3) В колбу, бутылку или графин налить горячей воды с темпе-
ратурой в 60—70°. Чтобы стекло не треснуло при наливании го-
рячей воды, принять меры, указанные в § 35, 3. Закрыть плотно
горлышко заранее приготовленной резиновой пробкой с газоот-
Рис. 219. Демонстрация расши-
рения газа при посредстве
футбольной камеры.
водной трубкой (рис. 285). Трубку шлангом с зажимом Гофмана
присоединить к насосу —водяному или Комовского. Сзади бу-
тылки поместить экран фона или просвечивающий. Вести откачи-
вание и наблюдать кипение воды; иметь в виду возможность раз-
давливания колбы или бутылки. Проверить видимость опыта.
4) Если откачивание ведётся посредством насоса Комовского
или Шинца, не забыть выполнить правило V (см. раздел 3).
7. Опыт IV. Расширение газа при уменьшении внешнего дав-
ления. Бароскоп.
Приборы и матерйалы: 1) Камера, футбольная, или обо-
/ 1 1 \
лочка от резинового шара. 2) Стеклянный пузырёк (——— л)срезиновой
пробкой. 3) Бароскоп (рис. 220). 4) Насос Комовского или Шинца. 5) Булав-
ка или иголка. 6) Кусочек цветной бумаги. 7) Экраны фона — белый и
чёрный (рис. 56 и 57).
216
$ 31, 8
Расширение газа при уменьшении внешнего давления может
быть продемонстрировано двумя способами — с футбольной ка-
мерой или с любым пузырьком, закрытым резиновой пробкой.
Попутно здесь описывается опыт с бароскопом, требующим также
Рис. 220. Бароскоп.
применения тарелки с колоколом.
1) Оставив в футбольной камере самое небольшое количе-
ство воздуха, завязать ниткой конец её трубки (рис. 219). Поме-
стить камеру под колокол воздушного насоса и производить
откачивание, соблюдая правила I, Ill, VIII, особое внимание
обратить на правило VI. По-
лучить раздувание камеры до
приобретения ею шарообраз-
ной формы (рис. 219). За-
канчивая опыт, показать, что
при впускании воздуха под
колокол камера постепенно
уменьшается в объёме до
первоначальной величины.
2) Поставить под колокол
воздушного насоса аптекар-
ский пузырёк или бутылочку
(74 л}, заткнув их плотно, но
не чересчур сильно, резино-
вой пробкой. В пробку вотк-
нуть булавку или иголку с
ярким флажком на конце. Откачивать воздух до выскакивания
пробки из бутылки. Проверить видимость опыта.
3) Рассмотреть устройство бароскопа (рис. 220). Передвинуть
посредством вращения грузик А до уравновешивания коромыс-
ла. Поместив бароскоп под колокол, откачивать воздух до ясно-
го нарушения равновесия. Проверить видимость опыта; приме-
нить экран фона.
8. Опыт V. Продавливание стекла атмосферным давлением»
Приборы и материалы: 1) Насос Комовского. 2) Тарелка
(рис. 210). 3) Цилиндр для раздавливания стекла (рис. 222). 4) Тонкая рези-
новая плёнка. 5) Нитки. 6) Оконное тонкое стекло. 7) Вазелин или сало.
8) Стеклянный большой колпак. 9) Экран фона — белый и чёрный.
Опыты служат для демонстрации атмосферного воздуха, что
обнаруживается в одном случае продавливанием стекла и в дру-
гом сильным растяжением резиновой плёнки. При опыте с про-
давливанием стекла иметь в виду опасность ранения осколками;
во избежание этого необходимо применить для защиты большой
колокол или стеклянный колпак, применяемый в химии.
1) Затянуть резиновой плёнкой верхнее основание цилиндра
(рис. 221). Плёнку привязать ниткой. Поставить цилиндр на та-
релку, соединённую с насосом Комовского. Откачивать воздух
$ 31, 9
217
до получения ясно видимого растяжения плёнки внутрь цилинд-
ра. Проверить видимость опыта; применить экран фона.
2) Смазать верхнее основание цилиндра вазелином, салом или
тавотом и наложить на него возможно более тонкое (Л=1—2 мм)
стекло (рис. 222). Прикрыть ниппель на середине тарелки какой-
либо крышкой (например, от коробочки для вазелина), чтобы
воспрепятствовать попаданию внутрь осколков стекла. По-
ставить цилиндр-на тарелку (выполняя указания правила VI при-
менительно к цилиндру), накрыть цилиндр колпаком или колоко-
лом, подложив под один из его краёв какой-либо предмет для
образования небольшой щели. Вести откачивание до разрушения
Рис. 221. Демонстрация растяже-
ния резиновой плёнки.
Рис. 222. Демонстрация продавли-
вания стекла.
стекла. И меть.в виду, что при продавливании стекла получается
довольно громкий звук (наподобие взрыва) и звон стёкол. Обра-
тить внимание на обеспечение видимости. Для уменьшения от-
светов применять просвечивающий экран.
9. Вопросы к отчёту студента.
1) Подобрать демонстрации по теме «воздушный насос» и наметить их
целевую установку. Сделать зарисовки опытов.
2) Какой из насосов следует показывать при объяснении принципа дей-
ствия насоса?
3) Какого размера колокол—большего или меньшего — следует брать
при пользовании насосом Шинца (рис. 206)?
4) При каком положении рукоятки кран В является открытым
(рис. 210)?
5) На основании измерения диаметра магдебургских тарелок (рис. 214)
вычислить величину силы, необходимой для их отрыва друг от друга. Рас-
чётами показать также, до какого давления достаточно вести откачивание.»
6) До какой степени следует производить откачивание из бутылки для
опыта «фонтан в пустоте» (рис. 21*8)?
7) Какой формы сосуд наиболее пригоден для опыта «фонтан в пустоте»
(рис. 218)? Как следует расположить оттянутый конец трубки внутри сосу-
да — выше или ниже? Какое значение может иметь диаметр отверстия этого
конца?
8) Иногда, показывая опыт «кипение под уменьшенным давлением»,
прикладывают сбоку к бутылке руку (рис. 285, I). Что этим хотят показать?
218
.? ^2> 7
§ 32. Молекулярные явления.
Методические указания — см. т. 1, §§ 69 и 76.
Изготовление приборов — см. т. III, § 33.
Рисунки по теме — см. т. IV, § 47 и рис. 202—204.
1. Методические замечания. Количество опытов по молеку-
лярным явлениям в семи летней школе невелико. Демонстра-
ции охватывают: силы сцепления, как у твёрдых, так и жид-
ких тел; явления смачивания; капиллярность и диффузию жид-
костей и газов. Полезно также демонстрирование видоизменён-
ного прибора Эйхенвальда (см. т. 1, рис. 171). На этом приборе
возможно дать представление о механизме движения частиц газа и
возникновения броуновского движения. Многочисленные и ин-
тересные опыты, связанные с явлениями поверхностного натяже-
ния, возможно проводить лишь на дополнительных занятиях в
кружке. Большинство указанных выше обязательных демон-
страций требует весьма несложных установок, которые приходит-
ся собирать преподавателю своими силами. Из приобретаемых
приборов нужны: свинцовые цилиндры (рис. 223)1), стеклянные
пришлифованные пластинки (рис. 511) и сосуды с капиллярными
трубками (рис. 226).
Опыты по вопросу смачивания настолько просты, что не опи-
сываются в дальнейших работах. К числу опытов, которые полезно
показать по данному вопросу, относятся следующие: стеклян-
ные палочки —одну, чисто промытую, а другую, покрытую жи-
ром или парафином, погружают в воду и обнаруживают прили-
пание воды в первом случае; полезно также сравнить результаты
погружения стеклянных палочек в воду, масло и ртуть; смачи-
вание ртутью металлов весьма эффектно показать, амальгами-
руя на глазах у учащихся цинк (см. § 44 и рис. 314).
Кроме описанных ниже капиллярных явлений, полезно проде-
монстрировать постепенное проникновение воды в кирпич, постав-
ленный своим основанием в кювету с водой, действие фитилей
и т. п.
Для внеклассных занятий следует рекомендовать ряд увле-
кательнейших опытов, которые могут быть проведены при круж-
ковых работах или даже в домашней обстановке.
К числу этих опытов относятся:
1) Плавание иглы на поверхности воды. 2) Образование окон
на поверхности воды, покрытой ликоподием, при действии па-
ров эфира. 3) Разбегание плавающих в воде спичек при растворе-
х) Свинцовые цилиндры (с ушками для подвешивания) имеются в про-
даже (рис. 223). Предпочтительно приобрести цилиндры диаметром в 20—
25 мм; тогда величина удерживаемого груза может быть доведена до 20—
25 кГ. Изготовление таких цилиндров путём отливки их из свинца в глиня-
ной форме особых затруднений не представляет для преподавателя, владею-
щего хотя бы элементарными ремесленными навыками.
5 32, 2
219
пии мыла. 4) Опыты с мыльными пузырями. 5) Опыты с жидкими
плёнками на каркасах и т. д.
2. Опыт L Сцепление у твёрдых тел.
Приборы и материалы: 1) Стеклянные пришлифованные
пластинки (рис. 511). 2) Свинцовые цилиндры (рис. 223). 3) Воск или парафин.
4) Рама. 5) Гири в 5 и 10 кГ. 6) Мешок с песком весом в 15—20 кГ. 7) Нож.
Далее описаны три опыта, которые могут и должны быть по-
казаны при рассмотрении вопроса о проявлении сил сцепления
1) Стеклянные пришлифо-
ванные сухие пластинки нало-
жить одна на другую и плотно
сжать их, несколько повернув
одну относительно другой. Под-
держивая пальцами края верх-
ней пластинки, показать, что
нижняя не отпадает, удержи-
ваемая силами сцепления.
2) Основным ус-
ловием для успеха
опыта сцепления
свинца является не-
Рис.
обходимость возмож-
но лучшей пришли-
фовки оснований ци-
линдров друг к другу, чтобы силы сцепления прояви-
лись между возможно большим количеством точек.
Для пришлифовки взять острый нож с прямолинейным
лезвием, и, зажав цилиндр, лучше всего, в тисках,
скоблить ножом основание цилиндра, как показано на
рисунке 223, 11. Когда основание станет совершенно ров-
ным и блестящим по всей своей поверхности, то подоб-
ную же операцию совершить со вторым цилиндром.
Пришлифовку следует сделать непосредственно перед
самым опытом.
3) Привязать к ушкам цилиндров куски проволоки
(от шнура электрического освещения), завязав на кон-
цах у последних петли: одну—для подвешивания ци-
линдров к раме и другую —для прикрепления гири.
На головке гири из жёсткой проволоки сделать крю-
чок. Взяв цилиндры в руки, с силой прижать их
основаниями друг к’другу и для более тесного приле-
гания постараться повернуть один относительно другого. Подве-
223. Свинцовые цилиндры и их
цришлифовка.
224.
Рис.
Сцепление
свинцовых
цилиндров.
сить цилиндры к деревянной раме и затем осторожно прице-
1)См. книги: Знаменский, «Лаб. зан.», Том Т н т, «Научные раз-
влечения».
220
$ 32, 3
Рис. 225. Сцепление стеклян-
ных смоченных жидкостью
пластинок.
пить гирю к петле на нижнем цилиндре (рис. 224). Получив
силы сцепления, удерживающие груз в 5 кГ, что осуществить
сравнительно легко, заменить гирю большей — в 10 кГ и, на-
конец, попытаться подвесить мешок с песком весом в 15—20 кГ.
Если пришлифовка сделана достаточно тщательно, то удержи-
ваемый груз можно довести до 25 кГ для цилиндров диаметром
в 25 мм.
4) Взять куски парафина или лучше воска и показать, что,
приведённые в соприкосновение, они не сцепляются между собой.
Нагреванием размягчить парафин или воск и обнаружить их
сцеп ляемост ь.
3. Опыт II. Сцепление у жидкостей.
Приборы и материалы: 1) Два стекла от фотопластинок
(6 см X 9 см или, лучше, 9 см X 12 см). 2) Резиновый шнурок. 3) Нитки.
4) Сургуч или воск. 5) Сосуд с водой.
Опыт служит для обнаружения сил сцепления у жидкостей,
а также явления прилипания последних к твёрдым телам.
1) Промыть с мылом стёкла от
фотопластинок для удаления следов
жира с их поверхности.
2) К одной из пластинок по её уг-
лам приклеить сургучом или воском
концы четырёх ниток Свободные
концы этих ниток связать вместе и
притом так, чтобы пластинка, под-
держиваемая за узел от всех четы-
рёх ниток, висела горизонтально
(рис. 225).
, 3) Складывая сухие пластинки,
обнаружить, что стёкла не способны
сцепляться между собой. Смочить
поверхности пластинок водой (в слу-
чае надобности промыв их ещё раз)
и показать, что нижняя пластинка
удерживается силами сцепления
(рис. 225). Снабдив предварительно
нижнюю пластинку приклеенными к
ней нитками, продемонстрировать,
что силы сцепления удерживают не только вес нижнего стекла,
но и некоторый груз.
4) Привязать к узлу четырёх нитей, приклеенных к стеклян-
ной пластинке, тонкий резиновый шнурок. Проверить, что плас-
г) При приклеивании положить на утлы пластинки маленькие кусочки
воска или сургуча и расплавить их на месте, прикасаясь для этого к ним на-
гретой на спиртовке полоской железа, иначе воск и сургуч не пристанут к
стеклу достаточно прочно.
§ 32, 4
221
тинка, поддерживаемая за свободный конец резинового шнурка
в висячем положении, располагается строго горизонтально.
Опустить пластинку на поверхность воды и, натягивая резино-
вый шнурок, показать, что для отрывания пластинки от поверх-
ности воды нужно некоторое определённое усилие. О величине
этого усилия можно судить по удлинению шнурка.
4. Опыт III. Капилляры. Мениск.
Приборы и материалы: 1) Два сосуда с капиллярами
(рис. 226). 2) Стеклянный трёхгранный сосуд (рис. 227, II). 3) Подкрашен-
ная вода. 4) Ртуть. 5) Штатив. 6) Экраны—белый, чёрный и просвечивающий.
7) Электрическая лампочка с глубоким колпаком (рис. 58). 8) Два стекла от
фотопластинок (9 см\12 см). 9) Сосуд с водой.
Для опыта, имеющего своей целью показать, как устанавли-
вается уровень ртути и воды в капиллярных трубках по сравне-
нию с их уровнем в широких сосудах, имеются в продаже сооб-
щающиеся сосуды, показанные на ри-
сунке 226. Эти сосуды позволяют также | I I |( |
обнаружить форму менисков у ртути и |
воды. fl I ‘I.
1) Наливая через широкий сосуд, на-
полнить приборы примерно на половину, ( I |И
ОДИН —ЧИСТОЙ ртутью И Другой —ВОДОЙ, я J |И
подкрашенной флуоресцином, фуксином, ! | [И
ноне марганцовокислым калием (§ 11, 4). I I 1И
2) Укрепить сосуды на штативе и \^-
расположить их на фоне сначала белого,
а затем чёрного экрана (§ 12, 7). Приме- Ртуть
нить дополнительное освещение спереди рис 226. Сообщающиеся
или сбоку посредством лампочки с глубо- сосуды с капиллярами,
ким колпаком (§ 12,8). Выяснить наилуч-
шие условия для обеспечения видимости.
3) Расположить те же сосуды на фоне просвечивающего экра-
на. Сравнить видимость с предыдущим случаем. Выяснить,
хорошо ли видны выпуклый и вогнутый мениски и разница уров-
ней в широкой и узкой трубках.
*4) Взять два стекла от фотопластинок, промыть их тщатель-
но водой с мылом и связать вместе ниткой, вложив с одного края
обломок спички (рис. 227, I). Погрузить их нижний край в сосуд
с водой, чтобы получить картину, изображённую на рисунке 227,1.
5) Взять сосуд, изготовленный из трёх фотопластинок и дере-
вянного брусочка, и налить в него ртути и воды. Наблюдать ме-
ниски (рис. 227, II).
6) Выяснить, не выиграют ли опыты по своей видимости при
употреблении подкрашенной воды, а также какой фон нужно
применить для данного опыта.
222
§ 32, 5
5. Опыт IV. Диффузия жидкостей.
Приборы и материалы 1)Три мензурки или три стеклян-
ных цилиндра для собирания газов (рис. 228). 2) Насыщенные растворы —
сернокислой меди и двухромовокислого калия. 3) Кружочек из пробки или
дерева. 4) Химическая воронка. 5) Просвечивающий экран.
Настоящий опыт —длительного характера, так как полное
смешивание жидкостей, в зависимости от температуры в помеще-
Рис. 227. Капиллярное поднятие воды между двумя стёклами (I).
Расположение уровней воды и ртути в трёхгранном сосуде (II).
нии, может занять несколько дней. Основная трудность в подго-
товке опыта заключается в том, чтобы заполнить примерно по-
ловину (нижнюю) высокого цилиндрического сосуда раствором
и другую верхнюю половину — водой, притом так, чтобы эти жид-
Рис. 228. Различные способы заполнения
цилиндрических сосудов для опытов с
диффузией.
кости оказались резко
разграниченными меж-
ду собой. Здесь для
сравнения описываются
два способа заполнения
и притом с различными
растворами (рис. 228).
1) Налить в один из
цилиндров до половины
воды, в другой —столь-
ко же насыщенного рас-
твора сернокислой ме-
ди. Применить два спо-
соба заполнения. Для
этого в цилиндр с во-
дой опустить химиче-
скую воронку с длин-
ной трубкой, доходя-
щей до дна; через во-
§ 32, 6
223
ронку наливать осторожно раствор сернокислой меди (рис. 228, 1).
В другой сосуд с раствором опустить на поверхность его
пробочный или деревянный кружок почти такого же диаметра,
как и у цилиндра. Полезно к кружку заранее привязать ни-
точку. Из стакана с носиком осторожно наливать воду до за-
полнения цилиндра водой, поддерживая кружочек за ниточку
(рис. 228, II и 111).
2) Воспользоваться тем из описанных способов заполнения,
который дал наилучшие результаты в отношении получения рез-
кой границы между раствором и водой, и заполнить третий сосуд
раствором двухромовокислого калия.
3) Выяснить, как возрастает видимость содержимого сосудов
на фоне просвечивающего экрана.
4) Поставить осторожно цилиндры в «укромное место» и еже-
дневно производить наблюдения, как происходит диффузия.
Делать соответствующие пометки в дневнике до полного смеше-
ния. Сравнить, какой из растворов является наиболее подходящим
для демонстрации.
6. Опыт V. Диффузия аммиака.
Приборы и материалы: 1) Большой стеклянный колпак
(рис. 229). 2) Фильтровальная бумага. 3) Раствор фенолфталеина. 4) Наша-
тырный спирт. 5) Кусочек ваты. 6) Лист фанеры или картона.
Опыт с диффузией аммиака выгодно отличается от подобных
ему опытов с диффузией воздуха и водорода или углекислого газа
тем, что постепенное распространение аммиака обнаруживается
наглядно покраснением индика-
торных бумажек.
1) Отрезать от листа фильтро-
вальной бумаги пять-шесть ко-
ротких полосок (1 смХЗ—4 см) и
одну длинную узкую (1 см X 23—
—30 см) и смочить их раствором
фенолфталеина (см. т. Ill, § 24).
Капнув на одну из коротких поло-
сок нашатырным спиртом, убе-
диться, что из бесцветной она
становится яркокрасной. Три-че-
тыре короткие полоски «при-
клеить» в горизонтальном направ-
лении на разных высотах и длин-
ную — вертикально внутри *вы-
ная стеклянная банка, колпак
или, в крайнем случае, колокол
от воздушного насоса) (рис. 229).
со ко го (чем выше, тем лучше!)
стеклянного сосуда (прямоуголь-
Рис. 229. Опыт с диффузией
аммиака.
224
$ 32, 7; § 33, 1
2) Намочить небольшой кусочек ваты в нашатырном спирте,
бросить его внутрь сосуда и тотчас плотно прикрыть последний
листом фанеры или картона. Вместо ватки возможно ввести в со-
суд кусочек углекислого аммония, выделяющего из себя аммиак.
3) Наблюдать, через сколько времени и в какой последова-
тельности проявляется окрашивание полосок. Сравнить, какие —
горизонтальные или вертикальные—бумажки окажутся более
выгодными для наглядности опыта.
7. Вопросы к отчёту студента:
1) Определить целевую установку проделанных опытов, сделать зарисов-
ки в тетрадях.
2) Какой формы сосуд наиболее удобен для демонстрации сцепления
между стеклянной пластинкой и жидкостью? Сколько наливать в сосуд
воды? На какохм фоне лучше всего* обеспечивается видимость?
3) Почему важно, чтобы пластинка, висящая на резиновом шнурке,
свободно располагалась горизонтально?
4) Почему для отрывания двух стеклянных пластинок, смоченных водой
(рис. 225), нужна большая сила, чем для отрывания одной пластинки от
поверхности воды?
5) Каким образом можно продемонстрировать наличие сил сцепления
у ртути? Какую пластинку следует взять? Что предварительно надо сделать
с этой пластинкой?
6) На основании какого явления можно утверждать, что в опыте
(рис. 225) измеряется сцепление между частицами воды, а не между стеклом
и водой?
7) Каким простейшим способом можно измерить силу, необходимую
для отрывания пластинки от воды (рис. 225)?
8) С какой целью некоторые экспериментаторы предлагают в опыте с
диффузией жидкости брать воду слегка подогретую (25—30°), а раствор —
обычной комнатной температуры или слегка охлаждённый (10—15°)?
9) Сравнить в методическом отношении описанные здесь опыты по капил-
лярности с опытом, приведённым в § 23, 2.
10) Почему перед опытом «диффузия аммиака» необходима демонстра-
ция, указанная в первом пункте описания?
И) Какие промахи допущены во время опыта с диффузией аммиака,
если бумажки отвалятся или получат слабое окрашивание?
Глава седьмая.
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ОПЫТЫ ПО МЕХАНИКЕ.
§ 33. Виды движения. Инерция. Трение.
Методические указания — см. т. 1, §§ 77—81.
Изготовление приборов — см. т. III, § 34.
Рисунки по теме — см. т. IV, §§ 35—37 и рис 150—159.
1. Методические замечания. Демонстрации по отделу механи-
ки «Движение и сила» сравнительно немногочисленны и просты.
Нередко количество этих демонстраций сводится до предельного
минимума, так как считают, что некоторые механические процес-
сы настолько просты и, главное, общеизвестны, что не стоит те-
рять дорогого времени на воспроизведение таких явлений, и пото-
§ 33, 2
225
му находят вполне возможным ограничиться приведением при-
меров явлений, происходящих чуть ли не на каждом шагу в
окружающей обстановке. Такое положение безусловно является
крупнейшей методической
ошибкой.
Для внеклассных заня-
тий и вечеров заниматель-
ной физики легко подобрать
значительное количество де-
монстраций; особенно инте-
ресными будут для учащихся
вращательное движение и в
том числе центробежная и
центростремительная силы
(см. Ф. Э., т. II, §42).
2. Обзор опытов по теме:
«Виды движения». ^•Дви-
жения —к риволиней-
ное и прямолиней-
ное следует показывать
так, чтобы траектория всего
движения оказалась видимой
Рис. 230. Вычерчивание траектории
шариком, движущимся по наклонной
плоскости.
хотя бы на самое короткое время. Для этого можно восполь-
зоваться двумя способами: или получить реальную запись
траектории (рис. 230), или воспользоваться способностью че-
ловеческого глаза сохранять зрительное впечатление в тече-
ние 0,1 секунды (рис. 231).
Для записи траектории заставляют катиться шарик, вы-
мазанный штемпельной крас-
кой или густо разведённым
чернильным порошком1), по
листу бумаги, постеленной на
наклонную плоскость (лист
фанеры, примерно 50 еж X 70 ел*,
рис. 230). Выпуская шарик
(без толчка) из руки, полу-
чают прямолинейную траекто-
рию; при боковых толчках
Рис. 231. Траектория движущейся получаются криволинейные (па-
светящейся точки. раболические) пути движения.
Второй способ требует затем-
нения в классе. Лучинку, ’ фитиль, тлеющие на конце, или
горящую папиросу, сигару быстро двигают по прямой,
кривой, и в частности, по окружности (рис. 231). Огонь
й Чтобы краска пристала ко всей поверхности шарика, надо промыть
его в воде с мылом.
15 Е. н. Горячкин
226
§ 55, 2
тлеющего фитиля, прикреплённого к свободно падающей гирьке,
«вычертит» прямую линию.
2) Вращательное движение показывают по-
средством фанерного диска, вращаемого на центробежной маши-
не, при помощи электростатической машины или шкива какой-
либо машины или модели. На диске, круге электростатической
машины или шкиве делаются отметки в виде точек белым или чёр-
ным и показывается, что эти отметки совершают движения по
окружностям.
Весьма полезна демонстрация шарика, привязанного на нит-
ке и вращаемого посредством руки.
Передачу вращательного движения при внеклассных заня-
тиях можно показать на модели трансмиссии, собираемой уча-
щимися из деталей «Конструктора» (§ 14, 6 и рис. 92, I). Для вече-
ров занимательной физики рекомендуется демонстрация стробо-
скопического эффекта, наблюдаемого при вращении колеса со
спицами или электростатической машины (рис. 296), освещаемых
неоновой лампой переменного тока (рис. 333 и 334). Интересен
показ также мёртвой петли (см. Ф. Э., т. II, § 42, 22).
3) Передачу и преобразование движе-
ния можно продемонстрировать на швейной машине, параллель-
ных тисках, токарном станке, модели парового цилиндра (рис. 83)
и т. п. Подробности — см. ф. Э., т. II, § 20.
4) Равномерное движение демонстрируют при
помощи заводной детской игрушки (автомобиль, паровоз, танк),
пускаемой по демонстрационному столу (§ 14, 6). Пути, проходи-
мые за время удара метронома (рис. 232) или маятника (рис. 233),
отмечаются указателями и сравниваются между собой. Интерес-
но показать опыт с шариком, падающим внутри трубки, запол-
ненной жидкостью. Для этого опыта берётся стеклянная трубка
длиной около 70—100 см с внутренним диаметром, незначительно
превышающим диаметр металлического шарика. Трубку снизу
и сверху закрывают пробками, предварительно наполнив её во-
дой так, чтобы не оставалось пузырька воздуха. При перевёртыва-
нии трубки шарик станет двигаться весьма медленно, так что
легко удаётся выявить равномерность движения. Весьма полезно
на трубке нанести какие-либо деления для отсчётов проходи-
мого шариком пути. При использовании вместо воды глицерина
или другой вязкой жидкости (патока) можно получить весьма
медленное равномерное движение.
5) Звуковые сигналы времени необходимы при де-
монстрациях равномерного движения. Отсчёты времени: а) по-
рядка минут — делаются по часам с секундной стрелкой или по
секундомеру и б) порядка секунд и их долей —посредством
метронома (рис. 232) или самодельного громкоотбивающего маят-
ника (рис. 233). У метронома продолжительность интервала
между ударами можно изменять смещением грузика по колеблю-
§ 33, 3
227
щейся полоске, снабжённой делениями (рис. 232). У колеблюще-
гося маятника А маленькая гирька В, периодически ударяющая-
ся о фанерное или жестяное дно ящика, вызывает гулкие удары.
Интервал между ударами зависит от длины маятника, считая её от
центра тяжести большой гири до точки подвеса. Для полу секунд-
ного маятника (удары через — секунды) эта длина — около 2,5 см.
Рис. 232. Метроном и его шкала
Рис. 233. Громкоотбивающий
маятник простейшего устрой-
ства.
3. Обзор опытов по теме: «Трение». 1) Изучение тре-
ния требует прибора трибометра, состоящего из гладко выстру-
ганной доски (20—25 еж х 100—150 см) без сучков, лучше всего
берёзовой, и двух или трёх платформ (плашек, рис. 235). Доску
достаточно сделать толщиной в 2—Зсм, плашки —в 4—6 см, что-
бы в торцы последних можно было ввернуть крючки для соеди-
нения друг с другом. Доску* с одной стороны покрывают тонким
листовым железом и прибивают его по краям мелкими гвоздика-
ми. Для изучения трения по стеклу можно воспользоваться стек-
лом с письменного стола. Одну из плашек с одной стороны тоже
покрывают железом, другую оклеивают мелкой наждачной или
стеклянной бумагой (шкуркой).
15*
228
§ 33, 3
Существуют два способа для приведения в движение плашки
или тележки и для измерения силы тяги. В одном случае плашку
тянут вдоль доски, поместив между ней и рукой динамометр
(рис. 234). В другом случае свободный конец бечёвки, привязанной
к крючку плашки А, перекидывают через блок В (рис. 235). На
Рис. 234. Трибометр с динамометром.
этом конце укрепляют чашку С и нагружают её гирьками до воз-
никновения равномерного движения плашки. На рисунке 235
показан трибометр по А. А. Покровскому. На одном
конце доски укреплена петля D, закрепляемая струбцинкой;
блок В берётся на струбцинке. Демонстрацию по изучению
трения — см. раздел 5.
Рис. 235. Трибометр, установленный, как наклонная плоскость.
Сравнение трения скольжения и катания производят, снача-
ла поставив на наклонную плоскость деревянный или металли-
ческий цилиндр и затем положив его боком. Наклон плоскости
берётся предельным, т. е. таким^ чтобы в первом случае цилиндр
оставался неподвижным и во втором — скатывался.
2) Подшипники. Весьма желательно достать обычный
подшипник с вкладышами от какой-либо старой машины. Кро-
§ 33, 4—5
229
ме того, надо показать ролико-и шарикоподшипники, возможно
более крупного размера (рис. 94) (см. т. I, рис. 19).
Принцип действия роликоподшипника демонстрируют, под-
ложив между плашкой и доской трибометра два-три круглых ка-
рандаша. Для разъяснения действия шарикоподшипника между
сторонами доски и плашки насыпают велосипедных шариков. Ес-
ли поставить на плашку тяжёлую гирю, то достаточно небольшого
нажима пальцем на плашку, чтобы
вызвать её движение.
4. Обзор опытов по теме: «Инерция».
Опыты по инерции весьма многочислен-
ны. Некоторые из них, например,
переламывание палки, повешенной на
бумажных кольцах, выбивание моне-
ты или шашки из стопки их, вращение
сырого и сваренного яйца и др., могут
быть рекомендованы для йвчеров за-
нимательной физики.
Из имеющихся в продаже прибо-
ров заслуживает внимания показан-
ный на рисунке 236. Выпуская из руки
оттянутую в сторону плоскую пружину
из-под металлического шарика листок
Рис. 236. Демонстрация
инерции выбиванием под-
кладки из-под шарика.
А, заставляют её выбить
В картона или жести.
Шарик, оставшись на месте и лишившись опоры, падает внутрь
трубки.
5. Опыт I. Трение.
Приборы и материалы:!) Доска (20 см х 100 см), с одной
стороны обитая чёрной жестью 1). 2) Настольное стекло. 3) Две платформы
(плашки, одна — оклеенная мелкой шкуркой и другая — обитая жестью).
4) Три катка (круглые карандаши). 5) Динамометры (рис. 103 и 105). 6) Ги-
ри — две по 1 кГи две по 2 кГ. 7) Машинное масло. 8) Бечёвка.
Опыт имеет целью показать явление трения при различных
условиях, т. е. провести изучение законов трения. При произ-
водстве опыта необходимо, во-первых, обратить особое внимание
на приобретение навыка получать при тяге равномерное движение
(§ 64, 3) и, во-вторых, тщательно следить за тем, чтобы направ-
ление тяги совпадало с направлением перемещения плашки.
1) Положить доску трибометра на стол. Привязать к одной
из плашек бечёвку; свободный конец бечёвки прикрепить к крюч-
ку динамометра (рис. 234). Экспериментатор должен расположить-
ся сбоку стола.
2) Поставив на плашку сперва гирю в 1 кГ, затем в 2 кГ, и,
наконец, в 3 кГ, для этих трёх случаев (трение дерева по дереву)
определить силы тяги. Выяснить, насколько полученные резуль-
таты соответствуют закону трения.
Чёрная жесть — тонкое листовое мягкое железо.
230
§ 33, 6
3) Взять две плашки, сцепив их между собой, и показать для
грузов по 1 кГ, а также по 2 кГ на каждой плашке, что силы тя-
ги при этом окажутся одинаковыми по сравнению с применением
одной плашки с нагрузками, соответственно равными 2 кГ и 4 кГ.
4) Для нагрузки в 1 кГ или в 2 кГ измерить силы тяги для слу-
чаев трения: а) дерево по стеклу и по железу; б) железо по желе-
зу, сухому и смазанному маслом; в) шкурка по дереву и железу.
5) Вычислить коэфициенты трения для различных случаев.
6) Положить плашку с нагрузкой в 1—4 кГ на катки (два круг-
лых карандаша) и измерить силу тяги.
7) Обратить внимание на обеспечение видимости. Применить
подставки. Взять вместо демонстрационного школьный динамо-
метр (рис. 103) и выяснить, в чём недостатки и преимущества это-
го динамометра по сравнению с демонстрационным (рис. 105).
6. Опыт II. Инерция.
Приборы и материалы:!) Тележка из набора «Конструк-
тор» (рис. 93). 2) Автомобильный шарик. 3) Круглая картонная коробка
или жестяная банка (с крышками). 4) Лист бумаги. 5) Песок. 6) Табуретка.
7) Полотенце. 8) Доска (Z=l м). 9) Деревянный брусок. 10) Рубанок.
11) Киянка.
Опыты служат для демонстрации инерции покоя и движения
несколькими простейшими способами.
k 1) Взять рубанок и, ударяя киянкой (а не железным молот-
ком) сначала сзади, а затем спереди, показать, какое смещение
железки происходит при этом.
Рис. 237. Опыты по инерции с тележкой.
2) Положить с одного края табуретки, поставленной на стол,
полоску бумаги. На бумагу сначала поставить, а затем положить
круглую коробку или банку, наполненную, примерно до поло-
вины, песком. Резким движением выдернуть бумагу так, чтобы
банка осталась на том же самом месте. Достигнув успеха,
опорожнить банку и повторить опыты.
3) Положить на лист бумаги шарик от автомобильного подшип-
ника, мяч или деревянный игрушечный шар, добиться, чтобы при
§ 33, 7; § 34, 1
231
выдёргивании бумаги шарик оставался на прежнем месте.
Испытать такой приём: ударом пальца выбивать бумагу,
держа её свободный конец в другой руке.
4 Поставить на постеленное на стол полотенце табуретку.
Натягивая полотенце несколько вниз, резким движением выдер-
нуть его из-под табуретки (рис. 2) так, чтобы она осталась на преж-
нем месте. Усложнить опыт, положив на табуретку шарик.
5) Собрать тележку из деталей «Конструктор». Поставив на
неё деревянный брусок, резким движением толкнуть тележку
вперёд, добившись падения бруска (рис. 237). Затем дать те-
лежке с поставленным на неё бруском скатиться с наклонной
плоскости, заранее расположив на пути какое-нибудь препят-
ствие (тяжёлую книгу, гирю и т. п., рис. 237). Добиться, что-
бы при ударе о препятствие брусок опрокидывался вперёд.
6) При производстве всех опытов обратить внимание на обес-
печение видимости. Определить положение экспериментатора,
при котором он не загораживает установки (рис. 44).
7. Вопросы к отчёту студента:
1) Наметить демонстрации по теме. Определить их целевую установку.
Сделать зарисовку в тетради.
2) Почему и в каком отношении опыт с измерением силы тяги посред-
ством груза уступает способу с применением динамометра?
3) Почему при изучении трения необходимо, чтобы направление силы
тяги совпадало с направлением движения плашки?
4) Какое значение при опытах по инерции имеет величина массы тела,
состояние поверхности (гладкая, шероховатая) опирающегося и выдёрги-
ваемого тела, величина поверхности опоры?
§ 34. Работа и энергия. Простые механизмы.
Методические указания — см. т. I, §§ 82—85.
Изготовление приборов — см. т. III, § 35.
Рисунки по теме — см. т. IV, §§ 38 и 39 и рис. 160—168.
1. Методические замечания. Демонстрации по вопросу о ра-
боте и мощности собственно отсутствуют, если не считать изме-
рений этих величин. Однако, в целях наглядности и, главное
конкретизации этих весьма сложных для понимания учащихся
величин надо сопровождать объяснения определёнными манипу-
ляциями, поднимая на высоту гирю и измеряя линейкой путь,
протягивая медленно и затем быстро нагружённую тележку по
столу посредством динамометра и производя измерения и т. п.
(см. раздел 2). Как ни малозначащи могут показаться такие де-
монстрации, но они в значительной степени помогут получить
правильные представления о работе и мощности. Тема «Энергия»,
наоборот, весьма богата демонстрациями по вопросу о её преоб-
разовании из одного вида в другой.
Изучение простых механизмов производится на основании
демонстрации их и измерения действующих и преобразуемых сил,
232
§ 34, 2—3
а также длин путей. Затруднений эти опыты по своей технике не
представляют, но требуют тщательной и вдумчивой подготовки.
Для внеклассных занятий следует рекомендовать сборку са-
мими учащимися из набора деталей «Конструктор» различных
моделей машин и передаточных механизмов (рис. 92).
2. Обзор демонстраций по теме: «Работа и мощность». ^Подъ-
ём груза. Работу при подъёме груза по вертикальному
направлению иллюстрируют, поднимая рукой посредством дина-
мометра гирю вдоль демонстрационного метра. При подъёме по
наклонной плоскости лучше всего воспользоваться сначала плаш-
кой от трибометра (рис. 235), а затем нагружённой в такой же
мере тележкой. Производя измерения силы тяги, выясняют вычис-
лением разницу в совершённых работах (рис. 482). В конце изу-
чения темы этот опыт послужит также для определения к. п. д.
при подъёме груза по’наклонной плоскости, причём, кроме де-
монстрации, следует по этому вопросу поставить лабораторную
работу (§ 64, 7).
2) Падение груза может быть использовано для
совершения работы. Надо показать, что груз, привязанный к
верёвке, перекинутой через блок, может привести в действие
какую-нибудь машину (см. т. I, рис. 176). В качестве машин-
орудий могут быть применены кофейная мельница, швейная
машина, тележка.
3) Падение воды. Демонстрируют водяное наливное
колесо (рис. 86) или турбину (рис. 87), заставляя их поднимать
небольшую гирьку, привязанную к бечёвке, закручивающейся
па валу колеса.
3. Обзор опытов по теме: «Превращение энергии». 1) Потен-
циальная энергия груза и воды —см. пункт 2 и 3
раздела 2 (рис. 86).
2) Кинетическую энергию и её превращение
в потенциальную показывают, приводя в действие турбину Пель-
тона (рис. 87) и заставляя её поднимать гирю посредством закру-
чивающейся на вал бечёвки.
3) Маятник Максвелла — см. раздел 5.
4) Превращение механической работы
в теплоту — см. § 40 и рис. 287 и теплоты в работу — см.
§ 40 и рис. 288.
5) Показывают превращение в теплоту: а) хими-
ческой энергии, зажигая какую-нибудь горелку (рис. 127—129);
Ь) электрической — накаливая электроплитку (рис. 130) или
электрическую лампочку.
6) Демонстрируют превращение электриче-
ской энергии в лучистую, «зажигая» неоновую лампочку
(рис. 333); в механическую, приводя электромоторчик в действие
от батареи (рис. 382).
§ 34, 4
гзз
7) Превращение механической энергии в
электрическую показывают, приводя во вращение электроста-
тическую машину и получая от неё искру. То же можно показать,
накаливая от магнето электрической машины лампочку (рис. 394).
4. Обзор опытов по теме: «Простые механизмы». 1) Набор
«Конструктор» (рис. 92 и 93) является иключительно цен-
ным пос )бием в методическом отношении не столько для демон-
страций, сколько для самостоятельных работ учащихся в кружке.
В состав набора входят: полосы, уголки, плиты, скобы, диски,
шкивы, ролики, колёса, зубчатые обода, рукоятки, валы и пр.,
из которых могут быть собраны посредством
скрепления этих деталей болтиками самые разно-
образные конструкции и действующие модели
(рис. 92 и т. I, рис. 32).
2) Рычаги. Рычаги
работ —см. § 64, 2 и рис.
демонстрационных рычагов
для лабораторных
476. Конструкции
весьма разнообраз-
Рис. 238, I и II. Демонстрация с грузами простейших
рычагов.
ны (см. Ф. Э., т. II, § 31). Наиболее простые демонстрации
с рычагами, опирающимися на деревянную призму, показа-
ны на рисунке 238. Для обеспечения лучшей видимости следует
пользоваться рычагами, способными вращаться около оси, со-
стоящей из гвоздя, вбитого в какую-либо подставку (риё. 239).
Рычагами могут служить демонстрационные метры или деревян-
ные брусочки длиной в 60—100 см и сечением в 6—8 мм X 25—
30 мм, с делениями, нанесёнными, как у демонстрационных шкал
(§ 11). В рычаге просверливают три отверстия — одно точно по-
середине (в центре тяжести) и два других, отступя от краёв при-
мерно на 1 см. Эти отверстия служат для надевания рычага на
ось вращения, сделанную из гвоздя (без шляпки), вбитого в стой-
ку рамы по механике. Для подвешивания грузов и зацепления
динамометра в рычаге вдоль осевой линии ( по длине) просвер-
ливаются отверстия через 5 см, или, что более удобно, вбивают
Рис. 239, I и II. Демонстрация с грузами рычагов на раме
по механике.
§ 34, 5
235
опытов с демонстрацион-
Рис. 240. Деталь устрой-
ства рычага и грузы для
рычагов.
насквозь тонкие (драночные) гвозди без шляпок (рис. 240),
чтобы они выдавались с обеих сторон. Лучше всего применять
для подвешивания грузов петли из проволоки, что позволяет
привесить груз (гири) в любом месте. Иногда пользуются специаль-
ными грузами (весом, примерно, в 50 У7) с крючками для сцепле-
ния их друг с другом и для подвешивания к петле (рис. 240).
Динамометры применяют демонстрационные (рис. 105). Для
демонстраций рычага второго рода нужен динамометр, измеряю-
щий силу нажима (рис. 241). Описание
ными рычагами — см. раздел 6.
Кроме демонстраций для «установле-
ния» закона рычага, необходимо пока-
зать использование рычагов в различ-
ного типа инструментах, что обычно
игнорируют, считая это общеизвестным.
Следует показать (и притом в действии):
кусачки, перерезающие проволоку; вы-
дёргивание гвоздя клещами или молот-
ком с гвоздодёрным приспособлением;
резание жести и бумаги ножницами;
раскалывание ореха щипцами и пр.
Особенно эффектными становятся эти
демонстрации, когда видимость обес-
печивается теневым проектированием.
3) Блоки. Для подвешивания
на раме по механике (рис. 51) наиболее
удобными являются блоки на струб-
цинке (рис. 242). Эти блоки обладают
ещё тем достоинством, что имеют кон
ников, что позволяет посредством винта изменять величину
трения в оси. Иногда неподвижные блоки укрепляют на рей-
ке над демонстрационным столом (§ 6, 5 и 6). Тогда при де-
монстрации можно поднимать сравнительно значительные гру-
зы. Подвижной блок лучше применять деревянный с обоймой из
тонкого металла для получения наименьшего веса блока.
Для достижения наибольшего к. п. д. следует стремиться к
получению наименьшего трения в осях блока, что в основном за-
висит от конструкции, от смазки, и, конечно, от содержания их
в чистоте. Важное значение имеет также качество применяемых
бечёвок. Бечёвки при достаточной крепости нужно брать кручёные,
гибкие (от рыболовных жерлиц). Хороши также лески от спинингов
или удочек. Описание демонстраций с блоками — см. раздел 7.
в качестве подшип-
5. Опыт I. Маятник Максвелла.
Приборы и материалы:!) Маятник Максвелла (рис. 243).
2) Демонстрационный метр. 3) Рама по механике (рис. 51). 4) Экраны фона —
чёрный и белый.
236
§ #4, 5
Маятник Максвелла служит для демонстрации преобразо-
вания механической энергии: потенциальной в кинетическую и
обратно.
1) Подвесить маятник к верхней перекладине рамы на петлях
С и £, чтобы можно было легко изменять расстояние между точ-
ками подвеса (рис. 243).
2) Взявшись за концы АВ оси маятника руками и вращая её,
Рис. 241. Динамометр
для измерения нажима.
закрутить на ней нити до возможно большего подъёма маят-
ника наверх.
3) Освободить ось из рук и предоставить маятнику
возможность двигаться вниз, причём нити будут раскручи-
ваться.
4) Выяснить, как сказывается на успешности опыта наклон
оси к горизонту и как должны быть расположены точки подвеса
(нити параллельны или слегка сходятся кверху или расходятся).
Найти из опытов оптимальные условия, при которых маятник
без перекручивания нитей двигается вверх и вниз.
5) Установить рядом демонстрационный метр для наблюдения
высоты подъёма.
6) Проверить видимость опыта. Применить экраны фона, вы-
брав наиболее подходящий.
£ 34, 6
237
Рис. 242. Блоки: неподвижный (I) на струбцинке и подвижной (II).
6. Опыт II. Рычаги.
и 105) и нажимной (рис. 241).
Рис. 243. Маятник Макс-
велла.
Приборы и материалы: 1) Рама по механике (рис. 51).
2) Рычаг из линейки. 3) Набор грузов с крючками (рис. 240). 4) Демонстра-
ционный динамометр— вытяжной (рис. 103 ~ ~ •
5) Блок на струбцинке (рис. 242). 6) Два
лабораторных штатива. 7) Экраны фона —
белый и чёрный.
Опыты служат для демонстрации
рычагов первого и второго родов с
целью выяснения преобразования
величины сил.
Устройство рычага —см. раздел 4.
1) Надеть рычаг средним Отвер-
стием на гвоздь, вбитый в стойку
рамы (рис. 239, I). Надев на рычаг
петли из прочной нити и беря грузы
с отношением 1 : 2; 2:3 и 1 : 4, най-
ти их положения на линейке при
равновесии. На основании отсчётов
величин плеч выяснить, насколько
получаемые результаты для каждого случая соответствуют за-
кону моментов.
2) Выяснить для одного из .случаев (например, 1 : 2), с какими
грузами —наименьшими или наибольшими —получаются наи-
лучшие результаты опыта.
3) Проверить видимость опыта; применить экран фона.
4) Собрать рычаг второго рода сначала с грузами (рис. 239, II)
для различных отношений плеч. Произвести отсчёты и вычис-
Рис. 245. Демонстрация с динамометром рычага 2-го рода.
$ 34, 7
239
ления. Ось вращения для рычага второго рода взять на середин©
бруска для исключения влияния веса рычага на результаты.
5) Заменить груз, тянущий рычаг кверху (рис. 239, II), на-
жимным динамометром (рис. 241). Меняя положение груза, про-
извести отсчёты (плеч и сил) и вычисления.
6) Применить вытяжной динамометр (рис. 103 и 105), как по-
казано на рисунках 244 и 245. Произвести отсчёты и вычисления.
7) На одном из случаев выяснить, как сказывается на правиль-
ности результатов вес взятых грузов и отношение плеч.
8) Проверить видимость для одного из случаев; применить
экран фона.
7. Опыт III. Блоки.
Приборы и материалы: 1) Рама по механике (рис. 51).
2) Блоки — подвижной и два неподвижных на струбцинках (рис. 242).
3) Нить. 4) Полиспаст. 5) Гири — одна в2кГи две по 1 кГ. 6) Динамометры—
школьный (рис. Юз) и вытяжной демонстрационный (рис. 105). 7) Два де-
монстрационных метра. 8) Две струбцинки. 9) Отвёртка. 10) Экраны фона—
белый и чёрный.
Опыт имеет целью демонстрацию блоков и полиспаста и
определение к. п. д. при пользовании этими механизмами. При
опыте необходима тренировка с целью овладеть навыком произ-
водить равномерное перемещение груза.
Рис. 246, I и Ц. Установка для демонстрации блоков.
240
§ 34, 8; § 35, 1
1) Укрепить неподвижный блок и, перекинув через него
нить, подвесить на ней гирю в 1 кГ или большую. Свободный ко-
нец нити-Присоединить к динамометру (рис. 246, I). Меняя угол
наклона нити относительно вертикали, показать, что величина
силы, действующей на динамометр, остаётся неизменной (равной
1 кГ) при любом направлении нити.
2) Укрепив с помощью струбцинок два демонстрационных
метра и поднимая груз при посредстве блока, измерить величи-
ны: приложенной силы и длины путей перемещения гири и ди-
намометра. Вычислить к. п. д.
3) Увеличить трение в блоке (завёртывая для этого винт А у
конусного подшипника (рис. 242, I). Выяснить, изменилась ли
сила, необходимая для подъёма груза и к. п. д.
4) Продемонстрировать равновесие двух гирь одинакового
веса на неподвижном блоке.
5) Проверить видимость опыта. Обратить внимание на такое
расположение динамометра, метровых линеек и самого экспери-
ментатора, при котором обеспечивается наибольшая простота от-
счёта путей и величин силы. Применить экран фона.
6) Определить подобным же образом к. п. д. при подъёме гру-
за посредством подвижного блока (рис. 246, II). Показать уравно-
вешивание гирь различного веса.
7) Определить к. п. д. при подъёме груза посредством полис-
паста.
8) На одном из случаев выяснить, какой динамометр —школь-
ный (рис. 103) или демонстрационный (рис. 105) — является
наиболее удобным и обеспечивающим наибольшую наглядность.
8. Вопросы к отчёту студента:
1) Наметить демонстрации по темам. Определить их целевые установки.
Сделать зарисовки опытов в тетради. *
2) Какое значение может иметь масса маятника Максвелла и гибкость
нитей, на которых он подвешен?
3) С какими грузами (по величине — большими или меньшими) и с ка-
ким соотношением их величин результаты измерения окажутся наиболее близ-
кими к ожидаемым по расчёту?
4) Сравнить в методическом отношении различные, приведённые в раз-
деле 6 демонстрации с рычагами.
Глава восьмая,
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ОПЫТЫ ПО ТЕПЛОТЕ.
§ 35. Нагреватели и посуда.
1. Источники теплоты. Демонстрации по теплоте обладают
своеобразием по своей технике, вследствие применения в них
нагревания тел тем или иным способом. В основном приходится
использовать источники теплоты в виде разного рода горелок, они-
$ 35, 2
241
санных в § 18, 1—6. Для демонстрационного эксперимента при
подогревах значительных масс наилучшим источником является
электрическая плитка (рис. 130), а при отсутствии тока и газа —
примус (рис. 128). Однако во многих случаях наиболее удобно
применять для нагревания спиртовую лампочку.
2. Посуда и правила пользования ею. Для нагревания жидко-
стей служит специальная стеклянная посуда, носящая название
химической (колбы, реторты, химические стаканы, пробирки).
Для этой посуды характерны тонкие стенки, не трескающиеся
даже при сравнительно быстром изменении их температуры.Хи-
мическая посуда весьма непрочна и легко бьётся, поэтому во всех
тех случаях, когда это не вызвано условиями опыта, рациональ-
но применять металлические кастрюли (железные, эмалирован-
ные, алюминиевые и т. п.), а то и жестяные консервные банки и
бидончики.
При всякого рода нагревании воды, а также при пользовании
химической посудой следует соблюдать:
Правила пользования посудой.
I. Для сокращения времени подготовки опыта на уроке
следует заранее во время перемены нагреть воду в ка