Text
                    Д.С.  ШЕВЕЛКИН,  Б.В.РЫКУНИН
 ЛАБОРАТОРНЫЕ
 РАБОТЫ
 ПО  ФИЗИКЕ
 НА  САМ  ОДЕАЬНЫХ
П  РИ  БОРАХ
 УЧ  П  Е  ДГИЗ  •  19  5  5


Д. С. ШЕВЕЛКИН и Б. В. РЫКУНИН ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ФИЗИКЕ НА САМОДЕЛЬНЫХ ПРИБОРАХ (VI—VII классы) ПОСОБИЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РСФСР Москва 1955
Дмитрий Сергеевич Шевелкин, Борис Васильевич Рыкунин Лабораторные работы по физике для VI и VII классов Редактор Т. В. Михалкевич Обложка художника Б. Гутентог Художественный редактор И. А Володина Технический редактор И. В. Рыбин Корректор В. А. Соловова * * • Сдано в набор 18/1V-1955 г. Подписано к печати 15/1Х-1955 г Я4ХЮ81/з2 Печ. л. 5 (4,10). Уч.-изд. л. 3,53. Тираж 50 000 экз. А05254 Заказ № 2627 Цена 95 ко*. * • * Учпедгиз. Москва, Чистые пруды, 6. Воронеж, типография изд-ва «Коммуна».
ВВЕДЕНИЕ Физика — наука экспериментальная. Обучение физике без эксперимента немыслимо. Но и демонстрационный эксперимент ещё не решает всех задач обучения физике. Привитие учащимся практических навыков и умений является одной из важных задач школьного обучения. Это возможно лишь в том случае, если учитель в процессе обучения будет не только рассказывать и пока¬ зывать сам, но будет давать учащимся возможность н «самим действовать». Поэтому неотъемлемой частью процесса обучения дол¬ жны быть лабораторные занятия. На лабораторных заня¬ тиях учащиеся приобретают элементарные навыки иссле¬ дования физических явлений, умение пользоваться физи¬ ческими приборами, измерительной и другой аппаратурой. Организация лабораторных занятий обычно связана со значительными затратами на приобретение лаборатор¬ ного оборудования. Отсутствием необходимого числа ком¬ плектов лабораторного оборудования нельзя оправдать отказ от лабораторных занятий по физике. Проведение лабораторных работ может быть осуществлено на базе самодельных приборов и притом в условиях любой школы.. Работа по изготовлению самодельных приборов имеет огромное воспитательное значение, прививает учащимся трудовые навыки и любовь к труду, развивает изобрета¬ тельность и конструкторские способности. Простота кон- 3
струкции самодельных приборов и доступность материалов для их изготовления позволяют изготавливать приборы в неограниченном количестве, что особенно важно при фронтальном лабораторном методе ведения занятий. Кроме того, наличие достаточно большого количества самодельных приборов позволяет производить некоторые практические работы и опыты по физике дома, что, в свою очередь, помогает более глубокому усвоению и прочному закреплению изучаемого материала в процессе подготовки домашних заданий.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ САМОДЕЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ПРИБОРОВ Чтобы успешно приступить к работе по изготовлению самодельных приборов для лабораторных занятий по фи¬ зике, учитель должен прежде всего выявить среди уча¬ щихся школы любителей техники и организовать их. По¬ ставив перед ними соответствующую задачу, учитель дол¬ жен указать на необходимость и важность предстоящей работы, чтобы тем самым вызвать у учащихся интерес к ней и повысить чувство ответственности каждого за по¬ ручаемое ему дело. Преподаватель должен выявить, у кого из учащихся родители или родственники владеют той или иной техни¬ ческой специальностью, чтобы можно было обратиться к ним за помощью, если в этом возникнет необходимость. Отсутствие на первых порах в школе подходящего по¬ мещения для работы не должно служить помехой. Учащиеся, имеющие столярный инструмент, могут до¬ ма заготовить деревянные части приборов, а имеющие слесарный инструмент — металлические Монтаж, регули¬ ровка и проверка приборов обычно также может прово¬ диться в домашних условиях. Однако если найдётся подходящее помещение, то, конечно, все виды работ желательно проводить в школе под непосредственным руководством учителя. Самая трудоёмкая и требующая больших практиче¬ ских навыков работа — это работа по обработке дерева. Но её можно избежать, попросив у кого-либо из родителей учащихся заготовить несколько дощечек и брусочков ука¬ занных размеров, от которых учащиеся будут лишь отре¬ зать куски необходимого размера. С остальным, как по¬ казывает опыт, учащиеся вполне справляются сами. 5
ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ Лабораторные занятия, как известно, могут проводить¬ ся двумя способами: индивидуальным, при котором все учащиеся или группы учащихся получают разные прибо¬ ры и разные задания, и фронтальным, при котором все учащиеся (или все звенья учащихся) получают одинако¬ вые приборы и одинаковые задания. Второй способ в млад¬ ших классах предпочтительнее первого, но требует боль¬ шого количества приборов и специально приспособленного места для их хранения, вследствие чего организация заня¬ тий фронтальным методом на первых порах может пред¬ ставить известные затруднения. Поэтому ведение лабора¬ торных занятий иногда можно начинать с индивидуаль¬ ного способа занятий, от которого впоследствии перейти к фронтальному способу будет уже значительно проще. Правда, индивидуальный способ является более под-, ходящим для старших классов, но при умелом подборе работ и при правильной организации занятий он до пе¬ рехода на фронтальный способ может быть с успехом применим в шестых и седьмых классах. В этом случае лабораторные занятия проводятся после изучения того или иного раздела курса физики. И хотя такие занятия не имеют тесной, органической 'увязки ^с изучаемым материалом, тем не менее они имеют большое значение в отношении закрепления полученных знаний и привития учащимся практических навыков и умений в обращении с приборами. Конечно, для проведения лабораторных занятий же¬ лательно иметь специально оборудованное помещение. — лабораторию, где приборы для занятий могли бы быть приготовлены заблаговременно. Но и в случае отсутствия такого помещения лабораторные занятия проводить всё- таки можно. Для этого желательно, чтобы в классной комнате вместо парт были простые столы. Проведение лабораторных занятий в помещении, где производятся занятия и по другим учебным предметам, значительно труднее в отношении расстановки приборов и уборки их. Но и эта трудность при правильной органи¬ зации в значительной степени может быть устранена. Для этого необходимо иметь достаточно вместитель¬ ный шкаф, на полки которого и убирать приборы для ла¬ бораторных работ всегда в одном и том же строго опреде- 6
ленном порядке. Если придерживаться такого порядка, то расстановка и уборка приборов может производиться без большой потери времени, особенно если к этому привлечь актив из числа самих учащихся и приучить их делать это осторожно и аккуратно. Такой порядок будет иметь для учащихся большое воспитательное значение. При отсутствии соответствующего шкафа приборы можно убирать в столы, в которых должны быть сделаны полки или ящики. Для высоких приборов в этом случае необходимо иметь специальную полку. Приступая к организации лабораторных работ, препо¬ даватель прежде всего намечает цикл работ, исходя из следующих соображений. Если в классе 40 учащихся, то следует наметить 10 работ, причём каждая работа должна быть в двух экземплярах, чтобы в каждом самостоятель¬ ном звене было не более двух учащихся. По своему объ¬ ёму все работы должны быть приблизительно одинаковы, чтобы все учащиеся успевали выполнить работу и соста¬ вить отчёт в течение положенного времени. Описание работ составляется самим преподавателем. С течением времени число дублированных работ по¬ степенно увеличивается и доводится до такого количест¬ ва, которое необходимо для перехода на фронтальный способ ведения лабораторных занятий, который, несо¬ мненно, следует считать в младших классах более ценным, как способ, позволяющий наиболее тесно увязывать по времени проведение лабораторных занятий по каждой теме с изучением соответствующего теоретического материала. В этом случае лабораторные занятия проводятся уже на уроках по существующему расписанию, в порядке про¬ хождения программного материала Помимо обязательных лабораторных занятий, которые проводятся в классе под руководством учителя, в некото¬ рых случаях учитель может предложить учащимся выпол¬ нить ту или иную практическую работу дома (т е. дать домашнее экспериментальное задание). Это задание по своему характеру может быть сходно с лабораторной ра¬ ботой. Так как количество лабораторных работ, преду¬ смотренных программой, невелико, то . домашние зада¬ ния указанного типа могут быть очень полезны, приучая учащихся к самостоятельной работе. Нередко для выполнения такой работы учащиеся мо¬ гут обойтись предметами домашнего обихода, а в случае 7
Необходимости учитель может некоторые приборы выда¬ вать учащимся из школьного физического кабинета. Пред¬ ложенные отдельным ученикам задания могут быть раз¬ личны и, следовательно, потребуют разных приборов для их выполнения. Для охвата всех учащихся такой работой учитель может предложить им передавать выданные при¬ боры друг другу в указанном им порядке. Само собой разумеется, что приборы, могущие лег¬ ко выйти из строя по неопытности учащихся, на дом вы¬ давать не следует. За движением и состоянием выданных приборов учитель должен так или иначе следить и время от времени проверять их состояние, сохранность. Для домашних лабораторных заданий самыми подхо¬ дящими являются приборы самодел
I. ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО МЕХАНИКЕ 1. Измерение масштабом размеров бруска и определение его объёма Цель работы— привить учащимся навыки про¬ стейших измерений. Приборы и материалы: масштабная линейка, деревяный брусок размером приблизительно 2 см X 3 сл*Х X 8 см. Выполнение работы 1. Прикладывая масштабную линейку к разным сто- ронам бруска, определяют его длину, ширину и толщину, отсчитывая десятые доли делений члинейки на глаз. Если есть сомнение в совершенной правильности бру¬ ска, то измерение длины производят не менее трёх раз, прикладывая линейку каждый раз в разных местах бру¬ ска. Из полученных измерений берут среднее арифмети¬ ческое. То же проделывают для определения ширины и толщины бруска. Результаты записываются в таблицу. Номер опыта Длина Ширина Толщина Объём Средний результат Примечание. Если останется свободное время, то, кроме указанной работы, полезно провести занятия и вне класса, предложив учащимся измерить, например, 9
длину и ширину школьного здания, определить площадь, занимаемую школьным зданием, определить площадь все¬ го школьного участка, измерить объём запаса дров в ку¬ бометрах или окружность дерева, опоясав его полоской бумаги, и т. д1. Указания по изготовлению приборов Масштабная линейка. Масштабную линейку можно изготовить из полоски фанеры или плотного картона, оклеив её миллиметровой бумагой и написав тушью цифры через один сантиметр. Если не найдётся под рукой миллиметровой бумаги, то линейку можно оклеить бумагой в клетку. Тогда при измерении десятые доли сантиметра следует определять на глаз (длина одной клетки равна 5 мм). Чтобы бумага не пачкалась, её можно покрыть поло¬ ской фотоплёнки, с которой предварительно снят свето-. чувствительный слой. Плёнка крепится к линейке же¬ стяными скобками по концам. Наконец масштабную линейку можно изготовить из полоски жести, сложенной вдвое. Разметку делений сделать по имеющейся линейке. Пользуясь линейкой и треугольником, 'через, намечен¬ ные точки следует острым шилом провести параллельные линии, перпендикулярно к длине линейки. Рулетка. Рулетку можно изготовить из белой тесьмы, нанеся на неё тушью или краской деления. Наматывать ленту можно на катушку от ниток. Чтобы рулеткой было удобно пользоваться, следует поступить так. Отверстие катушки от ниток забить плотно деревян¬ ной палочкой. Подобрать круглую коробочку (например, от зубного порошка) высотой с катушку или несколько выше. Наметить центр на дне и в крышке коробки. Сни¬ зу вбить через дно коробки гвоздик в ось катушки, а сверху — кусок проволоки, изогнув её сверху коробки в виде рукоятки., Чтобы проволочная ручка не «провёртывала», конец её, вбиваемый в катушку, нужно несколько расплющить 1 Подобные измерения учитель может предложить учащимся проделать в качестве домашнего задания и потребовать оформления результатов измерений в таблице, аналогичной вышеприведённой. 10
молотком, а. в катушке концом перочинного ножа пред¬ варительно сделать щель. Чтобы рулетка работала лучше и дольше не ломалась* в середину дна и крышки можно вставить по полоске Рис. /. Рулетка. жести с отверстием для оси. В боковой поверхности коробки нужно сделать продольную узкую щель для«пропускания тесьмы* один конец которой закре¬ пить на катушке. Длина щели должна быть равна ширине тесьмы или немно¬ го больше её (рис. 1). 2. Измерение размеров бруска при помощи масштаба с нониусом Цель работы — научиться производить измере¬ ния с точностью до 0,1 мм (познакомиться с измерениям» при помощи штангенциркуля). Приборы и материалы: масштаб с нони¬ усом, деревянные бруски разных размеров (приблизитель¬ но 2 см X 3 см X 8 см). Выполнение работы 1. Положив брусок на масштаб так, чтобы он одним концом упирался в нулевое деление, придвигают нониус плотно к другому концу бруска. 2. Отсчитывают целое число делений масштаба до нуля нониуса. 3. Определяют десятые доли, для этого смотрят на но¬ ниус и замечают, какое из его делений совпадает с деле¬ нием масштаба. Это совпадающее деление нониуса и даёт число десятых долей масштаба. Указания к объяснению учащимся устройства масштаба с нониусом 1. Показать, что 9 делений масштаба равны 10 деле¬ нием нониуса, отчего каждое деление нониуса короче де¬ ления масштаба на 0,1. 11
2. Придвинув плотно нулевое деление нониуса к нуле¬ вому делению масштаба, показать, что при этом первое деление нониуса не доходит до первого деления Мас¬ штаба на 0,1 часть (если одно деление масштаба равно 10 мм, то деление нониуса будет 9 мм), второе — не до¬ ходит на 0,2, третье — на 0,3 и т. д. 3. Подвинув нониус вправо так, чтобы теперь первое деление нониуса совпадало с первым делением масшта¬ ба, обратить внимание учащихся на то, что от этого со стороны нуля нониуса образовался зазор в 0,1 мм, при¬ чём второе деление нониуса теперь не доходит до второго деления масштаба уже не на 0,2 мм, а лишь на 0,1 мм. 4. Подвинуть нониус вправо ещё на 0,1 мм. При этом второе деление нониуса совпадёт со вторым делением масштаба, отчего со стороны нуля нониуса образуется за¬ зор в 0,2 мм. Теперь уже третье деление нониуса не дохо¬ дит до третьего деления масштаба на 0,1 мм. 5. Передвинув нониус вправо на 0,1 мм в третий раз, показать, что при этом совпало третье деление нониуса с третьим делением масштаба и образовался зазор в 0,3 мм, так как мы передвигали три раза на 0,1 мм. Теперь ясно, что если, положим, совпадает седьмое деление нониуса с седьмым делением масштаба, значит, нониус передвинут вправо на 0,7, отчего образовался за¬ зор 0,7 деления масштаба. Если масштаба с нониусом нет, то его нетрудно сде¬ лать. Указание по изготовлению прибора Масштаб с нониусом. Научить учащихся пользоваться штангенциркулем очень желательно. Но так как достаточ¬ ного количества этих инструментов в школе обычно не бы¬ вает, то можно познакомить учащихся с принципом Ис¬ пользования штангенциркуля для точных измерений на самодельном масштабе с нониусом (рис 2) Для изготовления этого прибора нужно взять полоску фанеры или дощечку размером 27 см X 5 см X 1 см. За¬ тем от рейки сечением 2 см X 1 см отрезать три куска длиной 25 см, 10 см и 5 см. Кусок в 5 см приклеить (или прикрепить мелкими гвоздиками) поперёк дощечки к её краю, а рейку длиной 25 см приклеить вдоль по краю дощечки так, чтобы оба 12
приклеенных куска образовали букву Г. Это будет мас¬ штаб, а кусок длиной 10 см — нониус, который будет при измерении Скользить вдоль масштаба. Теперь остаётся только нанести деления — и прибор готов. Для нанесения делений на масштаб (приклеенная рейка) его при помощи линейки делят на сантиметры, проводя деление по угольнику перпендикулярно длине масштаба. 10-ю и 20-ю чёрточки следует сделать во всю ширину масштаба — 20 мм, 5-е и 15-е деления — 12 мм, а остальные — 10 мм. Нанесённые деления желательно продавить слегка стамеской, осторожно закрасить про¬ давленные места чёрной краской или тушью и поставить цифры 5, 10, 15, 20. Деления на нониус наносятся так же, с той лишь раз¬ ницей, что каждое деление нониуса будет не 10 мм, а лишь 9 мм. Последнее сантиметровое деление нониуса будет свободным. В него можно вбить небольшой гвоздик или приклеить к нему кусочек дерева для удобства пе¬ редвижения. Для выполнения этой работы можно пользоваться са¬ модельной линейкой (см. работу 1). Рис. 2. Масштаб с нониусом. 3. Измерение диаметра проволоки 13
Порядок выполнения работы указан в стабильном учебнике Г. И. Фалеева, А. В. Пёрышкина, В. В. Краук- лиса «Физика», ч. 1. Примечание. Если имеется штангенциркуль или микрометр, то результаты измерения можно сравнить с результатами, полученными при измерении с помощью этих приборов. Научить учащихся пользоваться штангенциркулем и микрометром мы считаем крайне желательным и вполне возможным1. 4. Измерение линейкой толщины листа бумаги 2 Приборы и материалы: масштабная линейка, лист бумаги, нож (или ножницы), два кусочка фанеры 2 си* X 3 см. Выполнение работы 1. Сложив лист бумаги вдвое, разрезают его по месту сгиба. С каждой половинкой поступают так же до тех пор, пока лист не будет разрезан йа 32, а ещё лучше на €4 части. 2. Уравняв одну сторону полученных листиков, за¬ кладывают их между кусочками фанеры и, плотно сжав пальцами, прикладывают к стопке линейку и определяют её толщину, отсчитывая десятые доли делений на глаз. (Если на линейке нанесены миллиметры, то отсчитывают лишь целые доли.) 3. Полученный при измерении результат делят на чис¬ ло листочков. Примечание. Таким образом можно определить толщину листа бумаги той или иной книги, если, отогнув предварительно корки переплёта, измерить е& толщину. б. Измерение диаметра стержня и внутреннего диаметра трубки Приборы и материалй: крумциркуль, нутро¬ мер, масштабная линейка, стержень (круглый), трубка. 1 О пользовании штангенциркулем и микрометром см. Е. Н. Г о- р я ч к и н, Методика преподавания физики в семилетней школе, т. III, Учпедгиз, 1950. 2 Такого рода работу можно предложить учащимся проделать дома 14
Выполнение работы 1. Стержень или трубку, диаметр которых нужно определить, плотно зажимают между концами крумцир¬ куля, а затем продвигают вперёд, и назад так, чтобы изме¬ ряемое тело с трением проходило между ними. 2. После этого, накладывая крумциркуль на масштаб¬ ную линейку, определяют расстояние между его концами. 3. Подобным же образом определяют и внутренний диаметр трубки при помощи нутромера, для чего по¬ следний вводят в измеряемый канал трубки и раздвигают его концы так, чтобы они плотно прижимались к стенкам трубки по её диаметру. 4. Расстояние между концами нутрометра, измерен¬ ное линейкой, и является внутренним диаметром трубки. Указания по изготовлению приборов Крумциркуль-нутромер. Научить учащихся измерять диаметры стержней и трубок очень важно. Если крумциркуль и нутромер отсутствуют, то их можно изготовить из поковочного железа или двойной жести. Для изготовления берут две полоски железа шириной 1,5 см и длиной 15 см и склёпывают между собой с одного конца так, чтобы они могли раздвигаться со значительным тре¬ нием. Свободные концы полосок пе¬ регибаются так, как показано на рисунке 3. Рис. 3. Крумциркуль. Если полоски развернуть так, чтобы они остры¬ ми концами смо¬ трели в противо¬ положные сторо¬ ны. то прибор мо¬ жет быть исполь- 15
зован как нутромер для измерения внутренних диаметров не менее 3 см. Для измерения небольших диаметров вместо крум¬ циркуля и нутромера можно воспользоваться клинообраз¬ ным вырезом и клином, которые также нетрудно изгото¬ вить из тонкого, но. плотного картона и миллиметровой бумаги. Клинообразный вырез. Для изготовления берётся ку¬ сок плотного картона размером 3 см X 11 см и оклеи¬ вается миллиметровой бумагой. Затем острым ножом или бритвой в картоне вырезается клин, стороны которого равны 1 слс и 10 см. Чтобы прибор давал при измерении достаточно точные результаты, он должен быть изготов¬ лен со всей тщательностью1. Клин для измерения диаметра отвер¬ стий. Такой клин может получиться при тщательном изготовлении клинообразного выреза, описанного выше. 6. Установка стойки по отвесу2 Цель работы — научиться пользоваться отвесом.* Приборы и материалы: стойка (или шта¬ тив), отвес, клинья. Выполнение работы 1. В качестве стойки для работы может быть исполь¬ зован обыкновенный лабораторный штатив, а в качестве отвеса — любой грузик, подвешенный на нити. 2. Стойку или штатив, которые требуется установить вертикально, ставят на стол. Прищурив один глаз, дер¬ жат перед другим отвес на некотором расстоянии от стойки. Если нить отвеса по направлению не совпадает со стойкой, то этого добиваются, подбивая под ту или другую сторону стойки специально изготовленные дере¬ вянные клинышки. 3. После того как этого добьются, заходят с другой стороны стойки так, чтобы луч зрения в этом случае со- 1 Описание его устройства можно найти в книге Е. Н. Горяч¬ кин, Методика преподавания физики в семилетней школе, т. III, Учпедгиз, 1950. 2 Дома учащимся можно предложить проделать упражнение по проверке вертикальных направлений, например: установку шкафа, направление оконных косяков и переплётов и т. д. 16
ставлял угол в 90° с лучом зрения в первом случае, и подбивают клинышки так же, как и в первом случае. 4. Такая операция повторяется несколько раз до тех пор, пока с любой стороны направление нити и стойки не будут совпадать. В этом случае стойка установлена стро¬ го вертикально. Примечание. Необходимо обратить внимание уча¬ щихся на то, что установка телеграфных столбов, кладка кирпичных стен, установка дверных и оконных кося¬ ков производится строго вертикально, при этом поль¬ зуются отвесом. 7. Установка поверхности горизонтально Цель работы — научиться пользоваться уровнем и ватерпасом. Приборы и материалы: кусок фанеры или стекла (приблизительно 15 см Х15 см) прямоугольной формы, уровень, ватерпас, клинья. Выполнение работы 1. Положив на стол кусок фанеры (или стекла) пря¬ моугольной формы, помещают уровень так, чтобы его на¬ правление было приблизительно параллельно одной из сторон доски. 2. Замечают положение воздушного пузырька уровня. Если пузырёк находится ближе к какому-либо краю уров¬ ня, то с противоположной стороны забивают под доску клинышки и добиваются правильного положения пу¬ зырька. 3. После этого поворачивают уровень на доске на 90° и проделывают то же самое. Если посл^ нескольких на¬ блюдений пузырёк уровня остаётся на одном месте при любом положении уровня, значит, доска установлена горизонтально. 4. То же самое можно проделать, пользуясь ватерпа¬ сом. В этом случае добиваются того, чтобы при любом положении ватерпаса на доске нить отвеса совпадала с вертикальной линией, прочерченной на его стойке. Примечание. Нужно обратить внимание учащих¬ ся на необходимость строго горизонтальной установки технических весов при помощи отвеса и установочных винтов. 2. Заказ М 2627 17
Указания по изготовлению приборов Уровень. К деревянному бруску длиной 18—20 см и сечением 1,5 см X 2,5 см прикрепить гьоздиками два за¬ жима в виде скобок, сделанных из полосок жести шири¬ ной 1 см. Наполнить пробирку водой так, чтобы под пробкой оставался пузырёк воздуха, и положить пробир¬ ку на брусок в зажимы (рис. 4). Налить в широкий сосуд (например, таз) воды, по¬ ложить на поверхность воды большой кусок фанеры, а на неё — уровень. Сжимая или разжимая жестяные за¬ жимы, добиться того, чтобы пузырёк воздуха находился в середине прибора. Против середины пузырька на бруске провести поперечную черту краской. Расположение пузырька над чертой (при пользовании прибором) показывает, что основание бруска горизон¬ тально. Примечание. При изготовлении прибора желатель¬ но пробирку предварительно слегка согнуть, прогрев на огне её середину. Вместо пробирки можно взять стеклянную трубку, ко¬ торую также желательно слегка согнуть. Концы трубки закрыть пробками или запаять. В том и другом случае трубка кладётся на брусок вы¬ пуклостью вверх. Ватерпас. От деревянной рейки сечением 2 см\2,5 см отрезать два бруска: один длиной около 20 см и другой — 18
около 15. см. К длинному бруску,, положенному плашмя, прикрепить вертикально при помощи шипа короткий брусок, как показано на рисунке 5. В верхней части вертикального бруска вбить неболь¬ шой гвоздик, к которому подвесить грузик на нити. По¬ ставив прибор на горизонтальную поверхность (см. вы¬ ше), прочертить на вертикальном бруске под нитью ли¬ нию. В нижней части вертикального бруска прибить узкую полоску жести, согнутую в виде скобы и отстоящую от бруска на расстоянии, на котором находится нить отвеса. 8. Измерение ёмкости сосуда и объёма твёрдого тела при помощи мензурки Цель работы — научиться производить измере¬ ния при помощи мензурки. Приборы и материалы: мензурка, несколько флаконов различной ёмкости, чайная ложка, столовая ложка, набор различных тел неправильной формы. Выполнение работы 1. Наполняют фла¬ кон водой. Выливают из флакона воду в мензурку. Располо¬ жив глаз на высоте поверхности воды в мензурке, определя¬ ют ёмкость флакона. 2. Наливают в мен¬ зурку воду до неко¬ торого уровня и опре¬ деляют объём, заня¬ тый водой. Привязав за нить тело не¬ правильной формы, опускают его в хмен- зурку и замечают уровень воды. По разности уров¬ ней воды в мензурке 2* 19
до и после погружения в неё тела определяют его объём. Для получения более точного результата опыт следу¬ ет сделать несколько раз, наливая в мензурку различное количество воды. Из полученных результатов найти сред¬ нее значение объёма тела.. Примечание. Для определения ёмкости ложки или какого-либо другого сосуда малой ёмкости следует наполнять их водой несколько раз и выливать воду в мен¬ зурку. Количество воды, налитой в мензурку, разделить на число вылитых ложек. Чем больше будет вылито порций, тем точней получится результат. Указание по изготовлению прибора Мензурка. Мензурку легко сделать из стеклянной кон¬ сервной банки (рис. 6). Для этого нужно из деревянного брусочка сечением 1 см X 1 »5 см сделать кресто¬ вину размером немного больше диаметра банки. Из полоски жести шириной 1 см и длиной около 4 см согнуть два уголь¬ ника размером 1,5 см X 1,5 см (с одной стороны угольника 1 см жести загнуть внутрь) и два других размером 1,5 сл*Х1'2 см. Угольники прибить двумя гвоз¬ диками к крестовине и между ними поставить банку. Концы длинных-угольников загнуть за край банки. Один из них окра¬ сить белой эмалевой краской (или белилами) и на нём чёрной краской нанести деления, для чего Необходимо достать или мензурку или какой-либо сосуд ёмкостью в 50 или 100 куб. см, при помощи которого в банку подливают воду и наносят соот¬ ветствующие крупные деления. Более мелкие деления наносят равномерным делением шкалу между полученными крупными делениями. го Рис. б. Мензурка.
Подобную мензурку можно сделать из чайного стака¬ на, уменьшив соответствующим образом размеры подста¬ вки. Примечание. При помощи изготовленной мензур¬ ки можно определять объём тел неправильной формы, производить проверку закона Архимеда, определять объ¬ ём жидкости и её удельный вес, ёмкость того или иного сосуда. 9. Взвешивание тел Цель работы — научиться обращению с весами, разновесками и определять вес тел. Приборы и материалы: весы, разновески, пинцет, различные тела, раствор соли или какая-либо другая жидкость. Выполнение работы 1. Положить тело, вес которого нужно определить, на левую чашку весов (гирьки удобнее класть на правую чашку, так как их приходится менять по нескольку раз). 2. На правую чашку положить при помощи пинцета гирьку, которая на глаз кажется по весу приблизительно равйой весу тела или несколько больше его. - 3. Если гирька окажется велика (тяжела), то её сле¬ дует опять-таки при помощи пинцета положить на место, а на чашку весов положить следующую, меньшую. Если этой гирьки недостаточно, добавить другую. Если этого много, то заменить вторую гирьку следующей, мень¬ шей. Так нужно поступать до тех пор, пока не наступит равновесие. При этом гирьки следует брать из ящика под¬ ряд, не пропуская ни одной. 4. Для определения веса жидкости нужно сначала взвесить сосуд с жидкостью. Затем взвесить отдельно сбсуд. Вес жидкости будет равен разности между резуль¬ татами первого и второго взвешиваний. Указания по изготовлению приборов Весы (типа технических) Для весов необходимо изго¬ товить деревянную стойку, приблизительные размеры ко¬ торой указаны на рисунке 7. Из двойной полосы жести вырезать коромысло, по Длине равное длине подставки и по ширине около 2 см в 21
средней части и около 1 см по концам. Вдоль коромысла для прочности его в сгибе заложить проволоку, выступа¬ ющую на 2—3 см по концам. На концах коромысла про¬ колоть отверстия для подвешивания чашек. В середине коромысла сделать два надреза глубиной в 1,5 см на рас¬ стоянии 1 см друг от друга. Получившиеся полоски ото¬ гнуть в противоположные стороны, а концы полосок ото¬ гнуть вниз. Из полоски жести вырезать стрелку, имею¬ щую в верхней части ширину в 1 см. Из жести же вырезать держатель для стрелки по фор¬ ме, указанной на рисунке. Стрелку прикрепить к держа¬ телю, а держатель прикрепить на коромысле в горизон¬ тальных прорезях окна, имеющегося в середине коро¬ мысла. В вертикальной стойке нужно сделать пропил, в кото¬ рый вставить полоску двойной жести с зажатым в нейчлез- вием безопасной бритвы, предварительно разломанным вдоль на две части. Лезвие бритвы обращается вверх, а на него опирается коромысло весов. 22
Для изготовления чашек нужно взять дно (или крыш¬ ку) от консервной банки, правильно обрезать и зачистить. Из проволоки диаметром около 1,5 мм делают подве¬ сы, для чего проволоку изгибают, как показано на рисун¬ ке. Концы проволоки свёртывают в спиральку, между вит¬ ками которой зажимают чашки. Полученные таким образом чашки подвешивают к ко¬ ромыслу при помощи Крючков. - Для регулировки весов на концы коромысла поме¬ щают рейтеры из полосок свинца, которые можно пере¬ двигать. Изготовленные таким образом весы могут взвешивать грузы от 1 до 200 г. В качестве мелких разновесок мож¬ но использовать монеты достоинством 1, 2, 3, 5 копеек. Весы (типа аптекарских). Если весы типа техниче¬ ских в достаточном количестве изготовить не удастся, мо¬ жно сделать весы типа аптекарских, которые вполне при¬ годны для проведения лабораторной работы на взвеши¬ вание. Эти весы занимают мало места, и поэтому их удобно хранить. Для изготовления коромысла весов следует выстрогать круглую палочку или квадратик сечением 1 см X 1 см или, наконец, взять полоску фанеры длиной 20—25 см, шириной 172—2 см. В середине её (ближе к одному краю) сделать шилом небольшое отверстие, через которое про¬ деть тонкую проволочку или шнурочек для подвешивания весов. На концах полоски также сделать отверстия для под¬ вешивания чашек. Если вместо полоски фанеры взять круглую или квад¬ ратного сечения палочку, то вместо отверстий в середине её и по концам нужно сделать ножом или трёхгранным на¬ пильником кольцевые углубления. Чашки можно изготовить из кружочков жести, фане¬ ры или картона диаметром 6—8 см или взять крышки от каких-либо коробок или банок, по краям которых про¬ колоть шилом три отверстия на равном расстоянии друг от друга для. привязывания нитей. На свободных концах нитей сделать петли, за кото¬ рые при помощи крючочков из проволоки подвесить чаш¬ ки к коромыслу так, чтобы они были горизонтальны и обе на одной и той же высоте. 23
Разновески. В качестве разновесок можно использо¬ вать монеты достоинством 1 коп. — I Г, 2 коп. — 2 Г, 3 коп.— 3 'Г, 5 коп.— 5 Г. Разновески 100—500 мГ можно изготовить из тон¬ кой жести, причём форму им желательно придать следу¬ ющую: 500 мГ — шестиугольная, 200 мГ (2 шт.) —квад¬ ратная, 100 мГ — треугольная. Монет достоинством по 5 коп. следует иметь побольше, чтобы можно было взвешивать более тяжёлые тела. Все разновески следует хранить в коробочке. Для удобства пользования ими коробочку можно раз¬ делить картонными перегородками на несколько отделе¬ ний, помещая в каждом из них гирьки одинакового веса. Брать гирьки нужно только пинцетом. В качестве гирь весом от 5 до 50 Г можно использовать различные тела' подобранные так, чтобы они имели вес, соответствующий определённому целому числу граммов. В качестве таких тел можно использовать разного раз¬ мера гайки, стеклянные пробки и т. д. Примечание. Нужно рассказать учащимся, что тор¬ говые гйри и весы подвергаются систематической провер¬ ке в палате мер и весов. Весы пружинные. В дополнение к-работе с рычажны¬ ми весами можно познакомить учащихся с пружинными весами, сделать которые очень нетрудно, использовав вместо пружины лезвия безопасной бритвы. Для весов нужно изготовить подставку, размеры кото¬ рой указаны на чертеже. К подставке прикрепить плоскую пружину, состоящую из четырёх лезвий от безопасной бритвы, соединённых парами при помощи полосок жести размером 0,5 см X 5 см, из которых нужно предваритель¬ но изготовить соответствующий зажим, как показано на рисунке 8. Для соединения двух лезвий нужно наложить одно лезвие на Другое крайними отверстиями, вставить в отвер¬ стие концы заготовленного зажима и отргнуть так, чтобы концы его охватили оба лезвия, как показано на рисунке. После этого всё соединение осторожно обжать плоскогуб¬ цами. Получившиеся таким образом две пары лезвий нало¬ жить друг на друга крайними отверстиями и прикрепить к подставке небольшим шурупом или гвоздиком с шайбой. В отверстия на свободных концах вставить проволоч- 24
аые петельки, изготовленные, как показано на рисунке* К петелькам привязать нитью чашку весов, которую легко сделать из жести или картона, так, как указано на рисунке. На стойку (подставку) наклеить полоску бумаги с нанесёнными делениями Рис. 8. Весы пружинные. Примечание. Обратить внимание учащихся на то, что на таких весах можно производить взвешивание тел весом до 30—40 Г без гирь* Для взвешивания тел бо¬ лее тяжёлых количество лезвий нужно увеличить, накла¬ дывая их друг на друга. Весы с постоянной гирей (безмен). Это также рычаж¬ ные весы. 1 О том, как наносятся деления, см. лабораторную работу 13. 25
Изготовить их можно следующим образом. К одному концу гладко обстроганной палочки (или рейки) длиной около 25—30 см прикрепить (можно под¬ весить) какой-либо груз (гайку, болт или кусок'металла), а к другому — крючок для подвешивания взвешиваемых тел. Крючок можно сделать из проволоки, пропустив его через отверстие, сделанное в палочке, и весы почти готовы. Для подвешивания весов на палочку надевается боль¬ шая петля из крепкого шнурка, которая может легко пе¬ ремещаться по рейке. Градуируются весы следующим обрдзом. К крючку подвешивается гиря, например, в 100 Г, а петля передвигается по рейке до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. На том месте рейки, где находится петля в момент равновесия, ставится 100 Г. Та же операция повторяется с гирями в 200, 300, 400, 500 Г. Примечание. Подобным образом можно програ¬ дуировать весы и на более мелкие деления. Учащимся сле¬ дует указать на то, что.такие весы не претендуют на очень большую точность. 10. Определение удельного веса твёрдых и жидких тел Цель работы — научиться определять удельный вес различных веществ опытным путём. Приборы и материалы: весы, разновески, мензурка, набор тел из различных материалов (стеклян¬ ная пробка от флакона, железная гайка, раствор соли, спирт). Выполнение работы Для определения удельного веса необходимо знать вес тела и его объём. Определение объёма и веса тел следует производить так, как указано в лабораторных работах 1, 8 и 9. Результаты^измерения записать в таблицу. Название вещее 1ва Вес в Г Объём в см3 Удельный вес 26
11. Определение удельного веса тел, всплывающих в воде Цель работы — научиться определять удельный вес тел, всплывающих в воде. Приборы и материалы: весы, разновески,, пинцет, мензурка, большая корковая пробка, кусок пара¬ фина или воска или кусок стеариновой свечи, какой-либо» груз (например, камень), нитки. Выполнение работы 1. Взвешивают на весах тело (всплывающее в воде),, удельный вес которого нужно определить. 2. Обвязывают тело нитью, имеющей два свободных конца, и к одному из них привязывают груз так, чтобы расстояние между телом и грузом было 3—4 см. 3. Опускают в мензурку с водой груз и тело так, что¬ бы в воду был погружён лишь один груз. 4. Замечают положение уровня воды в мензурке. 5. Опускают груз ниже так, чтобы в воду погрузилось и тело, замечают положение уровня воды в мензурке. Разность между вторым и первым отсчётами положе¬ ния уровней воды в мензурке даст объём испытуемого тела. 6. Зная вес и объём тела, вычислить удельный вес вещества. 12. Определение ёмкости флакона Определить ёмкость флакона можно так, как указано в лабораторной работе 8. Но чтобы дать возможность учащимся более глубоко познакомиться с вопросом о практическом применении понятия удельного веса, можно предложить проделать такую работу. Цель работы — знакомство с практическим при¬ менением понятия удельного веса для определения ёмко¬ сти сосуда. Приборы и материалы: весы, разновески,, пинцет, мензурка, флакон со стеклянной пробкой, нитки. 2?
Выполнение работы 1. Взвешивают флакон с пробкой. 2. Привязывают флакон с пробкой за нить и, опустив в мензурку, определяют его объём. (Если флакон не бу¬ дет тонуть, то объём его можно определить способом, ука¬ занным в работе 11, п. 1.) 3. Зная вес флакона и удельный вес. стекла, вычисляют объём самого стекла флакона. 4. Зная объём флакона и объём его стекла, вычисляют ёмкость флакона, равную их разности. Примечание. Необходимо обратить внимание учащихся на то, что таким способом можно определить: 1) есть ли.раковина (пустота) в какой-либо отливке (де¬ тали машины), 2) каков объём этой раковины. 13. Градуирование динамометра Цель работы — показать, что, определяя вели¬ чину той или иной силы, мы сравниваем её с силой тяже¬ сти (с весом). Приборы и материалы: динамометр, набор гирь. Выполнение работы Для того чтобы проградуировать динамометр, его под¬ вешивают к штативу, а к его крючку подвешивают на трёх виточках лёгкую платформочку, сделанную из кружочка картона диаметром 3—4 см, вес которой можно было бы яри расчётах во внимание не принимать. 1. На платформочку кладут сначала груз в 1 Г, и там, где остановится верхний край движка, проводят черту. 2. Затем кладут 2, 3, 4 и т. д. грамма и проделывают то же самое. 3. Когда динамометр проградуирован, платформочку снимают и пользуются прибором как динамометром для определения величины силы. Примечание. В качестве грузов можно брать мо¬ неты, достоинством 1, 2, 3, 5 копеек. Указание по изготовлению прибора Динамометр. Устройство динамометра легко видеть из рисунка. 9, где указаны и все его размеры. 23
Вместо пружины можно использовать лезвия безопас¬ ной бритвы, затупленные мелким напильником. Для одно¬ го динамометра потребуется четыре лезвия, которые пред¬ варительно соединяются полоской жести по два, а затем обе пары прикрепляются к рейке гвоздём или шурупом с жестяной шайбой, как было указано выше (см. «Весы пружинные»). На рейку наклеивается полоска бумаги, на которую наносятся деления. Динамометр указанного устройства пригоден для изме¬ рения сил до 50 Г. Если желательно изготовить динамометр для измере¬ ния значительных сил, то количество лезвий от бритвы следует .удвоить, утроить и т. д., накладывая их друг на друга. Рис. 9. Динамометр Если же нужно изготовить динамометр более чувстви¬ тельный (для измерения малых сил), количество лезвий справа и слева от его шкалы следует увеличить, помещая их в один ряд. 29
14. Изучение давления Цель работы — показать зависимость давления от величины нагрузки и ох площади опоры. Приборы и материалы: небольшой ящичек с чистым просеянным песком, две дощечки (меньше ящичка) с гвоздями: в одной — четыре гвоздя, в дру¬ гой — восемь, разновески. Выполнение работы 1. Насыпав в ящичек чистого, слегка смоченного во¬ дой песка и выравняв его поверхность, ставят на песок до¬ щечку с четырьмя гвоздями. 2. Осторожно (без удара) кладут на дощечку такую гирьку, от которой гвозди несколько углубились бы в пе¬ сок. 3. Постепенно увеличивая нагрузку, добиваются такого положения, когда гвозди, при лёгком постукивании по ящичку, погрузятся в песок до самой дощечки. Записы¬ вают, при каком грузе это достигнуто. 4. Сняв груз и дощечку, опять выравнивают поверх¬ ность песка. 5. Ставят на песок дощечку с восемью гвоздями и про¬ делывают опыт в том же порядке, что и с первой дощеч¬ кой. 6. Записывают, от какого груза гвозди на этот раз погружаются в песок до дощечки. 7. Сравнивают результат первого опыта с результатом второго. 8. Делают вывод из опыта. 9. Дают определение давлению. Примечание. Хотя в этой работе несколько и сказывается явление трения между гвоздями и песком, но настолько незначительно, что его в расчёт можно не при¬ нимать. В заключение проделывают следующее. Взяв дощечку с четырьмя гвоздями, кладут её на песок гвоздями вверх, а на середину ставят какой-либо груз или гирю-в несколько сот граммов. Сколько-нибудь заметного вдавливания дощечки в песок при этом не наблюдается, так как при большой площади опоры давление будет очень незначительно. зо
Рассчитывают это давление, зная груз в килограммах и измерив площадь опоры в сантиметрах. Примечание. В процессе проработки этого вопро¬ са необходимо указывать учащимся, как и где использует¬ ся и учитывается давление в технике, в военном деле, в быту (колющие и режущие инструменты, автомашины, тракторы, тягачи, танки, штык, швейная игла и т. д.). Указание по гзготовлению прибора Прибор для демонстрации зависимости давления от площади опоры. Как указывалось выше, прибор состоит из деревянного ящичка и двух дощечек, в одну из кото¬ рых вбито четыре гвоздя, а в другую — восемь. Все размеры указаны на рисунке ,10. Рис. 10. Прибор для изучения зависимости давления от площади опоры. Вместо ящичка можно использовать глубокую тарелку или жестяную широкую консервную банку. 15. Изучение условий плавания тел Цель работы — изучить условия погружения в жидкость плавающего тела при изменении нагрузки. Приборы и материалы: чайное блюдце, крышка от металлической банки, металлическая линейка, разновески (монеты по 5 коп.). 31
Выполнение работы 1. Взяв крышку от какой-либо металлической банки (например, из-под гуталина), кладут её на лист бумаги в клетку и очерчивают острым карандашом. 2. Считают число целых клеток, попавших в окруж¬ ность, и отмечают их точками. 3. Подсчитывают (приблизительно), сколько целых клеток можно составить из оставшихся частей. 4. Складывают результаты первого и второго подсчё¬ тов и получают число целых клеток, -умещающихся на площади круга. 5. Разделив полученное число на 4, получают площадь дна крышки в квадратных сантиметрах. 6. Осторожно положив крышку на поверхность воды, налитой в чайное 'блюдце, измеряют металлической ли¬ нейкой высоту края крышки над водой (к\). 7. Положив в середину плавающей крышки две пяти¬ копеечные монеты (10 Г) одну на другую, вновь изме¬ ряют высоту края над водой (к2). 8. Определяют глубину погружения по разности ре¬ зультатов первого и второго измерений (к\—к2). 9. Зная площадь дна и глубину погружения крышки, определить количество воды, вытесненной при погруже¬ нии ’гела. 10. Положив в крышку ещё две такие же монеты, .про¬ делывают то же самое. Результаты опытов записывают в таблицу. Номер опыта Нагрузка в Г Глубина погружения (^1—к2) в см Площадь дна в см2 Объём вы¬ тесненной воды в см3 Вес вы¬ теснен¬ ной воды в Г 11. Сравнивают опытные данные, записанные во вто¬ рой и шестой графах таблицы, и делают вывод. Примечание. Крышку для опыта нужно выбрать такую, у которой высота края везде была бы одинакова. 32
Указание по изготовлению прибора Металлическая линейка. Для данной работы нужна небольшая металлическая линейка, которую очень нетруд¬ но сделать. Отрезав полоску жести длиной 8—10 см, ши¬ риной 1 см, провести вдоль неё посередине карандашом линию. Приложить полоску к линейке с делениями на миллиметры и сделать разметку на краю полоски Затем острым шилом провести линии через намеченные точки так, чтобы 10-е и 20-е и т. д. деления были в ширину ли¬ нейки, 5-е, 15-е и т. д. по 7 мм, а остальные по 5 мм. Примечание. В процессе проведения данной ра¬ боты необходимо обратить внимание учащихся на связь исследуемых вопросов с вопросом плавания кораблей, необходимо связать работу с вопросом о загрузке судов и их водоизмещении, указать на изменение осадки паро¬ ходов при переходе из рек в море и обратно С этой целью можно предложить учащимся повторить опыт с насыщен¬ ным раствором соли и сравнить результаты обоих опытов. Следует указать на важность правильного распреде¬ ления груза на судне. 16. Изучение инерции тел Цель работы — изучить на опыте различные случаи проявления инерции тел. Приборы и материалы: тележка, деревянный брусок 2 см 5< 2 см X 6 см, полоска фанеры 12 см X 40 см, нитки. Выполнение работы 1. Ставят на стол тележку, а на неё — деревянный бру¬ сок (можно коробку спичек). 2. Привязав к тележке нить, резко дёргают за неё. При этом брусок падает назад. 3. Подложив под один конец фанеры книгу, ставят на фанеру тележку с бруском. 4. Предоставляют тележре возможность скатываться по доске (фанере), а в конце пути задерживают её, по¬ ставив препятствие. При этом брусок падает вперёд. "33 3. Заказ М 3627
Указания по изготовлению приборов Тележка, для демонстрации закона инерции. Колесами для тележки могут служить катушки от ниток, но ещё лучше катушки, на которые наматывают фотоплёнки. Для изготовления тележки нужно взять дощечку тол¬ щиной около 1 см (или толстую фанеру). Ширина дощеч¬ ки должна быть на 1,5—2 см больше длины катушки, а дллш в полтора раза больше ширины. Отверстия кату¬ шек с обоих концов следует забить деревянными пробоч¬ ками, в центры которых вбить патефонные иголки или гвоздики без шляпок. , Подшипники изготовляют из двойной жести (или по¬ ковочного железа), как показано на рисунке 11. При изготовлении тележки необходимо следить за тем, чтобы оси обеих катушек были параллельны. Примечание. В процессе проведения работы не¬ обходимо указывать на примеры проявления инерции в технике и окружающей жизни. 17. Определение силы трения и коэффициента трения Цель работы — научиться опытным путём опре¬ делять силу гренки и коэффициент трения, г Приборы и материалы: трибометр, брусок деревянный, разновески, весы. $4
Выполнение работы 1. Устанавливают трибометр на столе так, чтобы ка¬ тушка трибометра выходила за край стола. • 2. Положив на трибометр брусок, прикрепляют к его крючку нить, перекинув её через катушку трибометра, К свободному концу нити привязывают платформочку для разновесок. 3. Нагружая платформочку гирями, добиваются того, чтобы брусок при лёгком постукивании по трибометру. двигался равномерно. 4. В этом случае вес платформочки с гирями будет численно равен силе трения. 5. Для определения коэффициента трения нужно знать силу нормального давления бруска на поверхность стола. Если эта поверхность горизонтальна, то сила нормального давления совпадает с весом бруска. Отношение силы трения к силе нормального давления бруска и даёт коэффициент трения. Примечание. Если времени достаточно, то работу нужно проделать несколько раз, кладя брусок на трибо¬ метр различными сторонами и нагружая его разными гирями. На основании этих опытов можно сделать вывод о том, от чего зависит сила трения и коэффициент трения. Указания по изготовлению прибора Трибометр. Для изготовления трибометра (рис. _12)' нужно взять дощечку размером приблизительно 3* 35
40 см X 7 см и толщиной около 1 см. Одну сторону до¬ щечки тщательно обстрогать и обработать мелкой шкур¬ кой. С одной из коротких сторон дощечки срезать уголки и к боковой стороне прибить гвоздиками по полоске же¬ сти размером 7 см X 1 см с пробитыми на их концах не¬ большими отверстиями. Полоски жести прибить так, что¬ бы они выступали за край дощечки на 3,5 см, а концы с отверстиями загнуть внутрь и приподнять над дощечкой • приблизительно на 1 см. Это будут подшипники. Затем взять катушку от ниток (или лучше от фото- > плёнки), забить в её отверстия палочки и в центры вбить по патефонной иголке или по тонкому гвоздику без шляп¬ ки, при помощи которых укрепить катушку в жестяных подшипниках. К трибометру необходимо изготовить брусок из дере¬ ва размером приблизительно 3 см X 3 см X 8 см, в тор¬ це которого укрепить небольшой крючочек. ‘Одну сторону бруска только обстрогать, другую обработать мелкой шкуркой, третью оклеить какой-либо тканью, а четвёртую обить жестью. Ставя брусок на разные стороны, можно будет наблюдать влияние характера трущихся поверхностей на величину силы трения. Примечание. В процессе изучения этого во¬ проса необходимо приводить больше примеров вредного и полезного трения в технике, в транспорте, в быту. Очень полезной была бы экскурсия на какое-либо про¬ изводство. 18. Сравнение работ при горизонтальном и вертикальном перемещении тела Цель работы — определить и сравнить работы в случае горизонтального и вертикального перемещения тела. Приборы и материалы: гиря или какой-ли¬ бо груз весом 100—200 Г, динамометр, рейка с делениями на сантиметры, небольшая дощечка с крючком, штатив. Выполнение работы 1. Укрепляют вертикально в штативе рейку, разделён¬ ную на сантиметры. 2. Прикрепляют к крючку динамометра груз вместе с небольшой дощечкой, и, взяв динамометр за кольцо и пе- 36
ремещая его равномерно, поднимают вдоль рейки на неко¬ торую высоту. 3. Вычисляют произведённую работу в килограммо¬ метрах. 4. Кладут рейку на горизонтальную поверхность сто¬ ла, а рядом с ней дощечку так, чтобы край дощечки сов¬ падал с нулевым делением рейки. Помещают на дощечку тот же груз и, зацепив дощечку крючком динамометра, равномерно перемещают по горизонтали на расстояние, равное высоте подъёма груза в первом опыте. При этом замечают среднее показание динамометра при переме¬ щении. 5. Подсчитывают совершённую работу. 6. Сравнивают результаты, полученные при подъёме груза и при его горизонтальном перемещении. 7. Обращают внимание на разницу в величине работы в первом и втором опытах и объясняют её. Для лучшего усвоения опыт следует повторить, взяв другой груз и перемещая его на другое расстояние. Результаты опытов записывают в таблицу. Номер опыта Вес груза в кГ 1 Высота подъёма в м Работа при ^подъёме в кГм Сила при перемеще¬ нии в кГ Величина перемеще¬ ния в м Работа при перемеще¬ нии в кГм * 1 2 3 8. Сравнивают четвёртую и седьмую графы таблицы. Примечание. Разбирая вопрос о работе и её вы¬ числении, нужно указать учащимся на то, что груз всегда легче перемещать в горизонтальном направлении, чем поднимать в вертикальном. Например, лошадь, везущая на телеге груз весом в несколько сот килограммов, разви¬ вает усилие, равное всего лишь нескольким десяткам ки¬ лограммов. Это же «можно сказать и относительно перемещения строений с одного места на другое без разборки их. 37
Указание по изготовлению прибора Рейка. Отпилив от какой-либо доски полоску длиной не менее 60 см, выстрогать её, чтобы сечение её было при¬ близительно 1 см X 2 см. Разделить её на сантиметры и покрасить разными красками: нечётные сантиметровые деления — чёрной, чётные — белой, а десятое, двадцатое, тридцатое и т. д.— красной краской. Устройство динамометра указано в работе 13. 19. Изучение условия равновесия грузов на рычаге Цель работы — уяснить принцип действия рй- чага, как простого механизма. Приборы и материалы: рычаг с набором гру¬ зов. Выполнение работы 1. По одну сторону от оси вращения рычага подвеши¬ вают против какого-либо деления некоторый груз. Равно¬ весие рычага при этом нарушается. Для восстановления равновесия подвешивают такой же груз на таком же рас¬ стоянии по другую сторону от оси вращения. 2. Передвигают один из грузов на одно или два деле¬ ния. Равновесие вновь нарушается. Добиваются равнове¬ сия перемещением другого груза. 3 Подвешивают к первому грузу второй. Добиваются равновесия, подвесив второй груз к грузу, висящему по другую сторону от оси вращения. 4. Подвешивают на третье деление один груз по одну сторону от оси вращения. Добиваются равновесия, подве¬ шивая грузы на первое деление по другую сторону от оси вращения. 5. Подвешивают один,груз на четвёртое деление и до¬ биваются равновесия подвешиванием грузов на первое деление по другую сторону от оси вращения Все результаты записываются в таблицу (см. табл, на стр. 39). 6 Сравнивают результаты, записанные в 6-й и 7-й, 8-й и 9-й графах, и делают вывод. Указание по изготовлению прибора Рычаг. На деревянной стойке-подставке, к^к показано на рисунке 13, укрепить две пластинки из двойной жести с пропилами для оси рычага. Рычаг сделать из сосновой 38
или еловой рейки, размеры которой указаны на рисунке. Осью рычага служит гонкий гвоздь, вбитый в середину рейки Номер опыта Груз слева Р. * з. = О С Груз справа Р? Расстояние от оси вра¬ щения /1 Отношение Р. Р, а> I О = - Произведение аГ от сГ 1 2 3 4 Для подвешивания грузов в рейке сверху сделать про¬ пилы. Грузы можно изготовить из толстой проволоки в виде крючков, что даст возможность легко соединять один груз с другим. Одинаковости веса грузов добиваются при помощи весов и напильника. Примечание. При изучении рычага очень важно обратить внимание учащихся на то, зачем мы добиваем¬ ся равновесия рычага, когда на практике рычаг обычно находится в движении. 39
Дело заключается в том, что уравновешенный рычаг может двигаться равномерно без затраты каких-либо дополнительных усилий (если трением можно пренебречь). То же можно сказать и о других простых механизмах. Кроме того, необходимо не только привести различ¬ ные примеры рычагов, но и показать их, принеся на урок самые разнообразные столярные, слесарные и прочие инст¬ рументы, которые действуют по принципу рычага. 20. Изучение условия равновесия грузов на блоках Цель работы — уяснить назначение и примене¬ ние блоков. Приборы и материалы; три блока, рама для подвешивания блоков, нитки, набор грузов, линейка, раз¬ делённая на сантиметры. Выполнение работы 1. Укрепляют блок на раме, перекидывают через блок шнур или нить, к концам которой подвешивают грузы. 2. Замечают, при каком условии неподвижный блок находится в равновесии. Из опыта делают вывод о том, можно ли выиграть в силе при помощи неподвижного блока. 3. Устанавливают грузы на одном уровне (для отсчё¬ та уровня ставят около них линейку, разделённую на сан¬ тиметры) и, опуская один из грузов, смотрят, на сколько при этом поднимется другой груз. Из опыта делают вывод а том, можно ли выиграть в силе или расстоянии при по¬ мощи неподвижного блока. 4. Из опытов делают5 вывод о том, можно ли выиграть в работе, пользуясь неподвижным блоком. 5. Отвечают на вопрос, в каких случаях, с какой целью применяют неподвижный блок. 6. Собирают систему из неподвижного и подвижного блоков. 7 Подвешивают к подвижному блоку какой-либо груз, уравновешивают его, подвешивая к свободному концу нити соответствующий груз. 8. Повторяют опыт, подвесив другие грузы. 9. Делают из опыта вывод о том, можно ли выиграть в» силе при помощи подвижного блока. 40
10. Устанавливают оба груза на одном уровне. Опу¬ скают меньший груз до стола или подставки. 11. Замечают, на сколько делений поднялся при этом груз, прикреплённый к подвижному. блоку. Результаты опытов записывают в таблицу. Номер опыта 2 >* 3 ои X и 0 2- С 2 о, Опускае¬ мый груз Р2 Высота подъёма *1 « X 2 ® О 3 3 5? » Работа А, ! 1 СО н о о РЭ сч О, ^ 1 2 3 Рис. 14. Блок и рама по механике. 12. Сравнивают вторую и третью гра¬ фы и делают вывод об условии равнове¬ сия грузов на по¬ движном блоке. 13. Сравнивают шестую и седьмую графы таблицы и де¬ лают вывод относи¬ тельно работы, про¬ изводимой при поль¬ зовании блоками. Указание по изготовлению прибора Блоки. Прибор для изучения условий равновесия грузов на блоках состоит из рамы, размеры кото¬ рой указаны на ри¬ сунке 14. В верхней части рамы укрепля¬ ются три крючка, сде¬ ланные из тонких проволочных гвоздей. 41
Блоки делаются из катушек, для чего из них вырезают почти всю их среднюю, цилиндрическую часть. Оставшиеся части надевают на смазанную клеем палочку. С обеих сто¬ рон получившегося блока в центре вбивают по патефонной иголке или гвоздику без шляпок. Обойму делают из поло¬ ски двойной жести, как указано на рисунке. Блоков следует изготовить три: один используют как неподвижный, а другие два — как систему, состоящую из подвижного и неподвижного блоков. Примечание I. Если подвешиваемые грузы будут значительными, то подвижной блок можно не уравнове¬ шивать. Если же грузы будут небольшими, то подвижной блок предварительно следует уравновесить каким-либо грузиком. Примечание 2. При изучении блоков очень полез¬ но совершить экскурсию на какую-либо строительную пло¬ щадку для наблюдения за использованием блоков как та¬ ковых или как составных частей подъёмного крана или экскаватора.
II. ТЕПЛОТА 1. Наблюдение расширения твёрдых тел при нагревании и сжатия их при охлаждении Цель работы — наблюдение теплового расшире¬ ния твёрдых тел при нагревании. Приборы и материалы: пирометр с одной проволочкой, пирометр с двумя параллельными проволоч¬ ками, прибор с пятикопеечной монетой, спиртовка; пинцет, проволочки из разного материала, нитки, спички. Выполнение работы 1. 1. Между стойкамй^трибора (пирометра) натягивают испытуемую проволочку (например, медную). 2. Нагревают её зажжённой спичкой. При этом свобод¬ ный конец стрелки заметно опускается, а по прекращению нагревания вновь поднимается. 3. Опыт повторяют с проволочками из других металлов. II. 1. Помещают между двумя параллельными прово¬ лочками пирометра стрелку, как показано на рисунке 17. 2. Нагревают проволочки зажжённой спичкой. При этом свободный конец стрелки заметно* спускается вниз, а по прекращении нагревания опять поднимается вверх. III. 1 Взяв пятикопеечную монету, помещают её между двумя гвоздиками прибора Замечают, что при этом мо¬ нета свободно проходит между гвоздиками. 4$
2. Затем, взяв монету пинцетом, прокаливают её в пла¬ мени спиртовки и помещают на гвоздики прибора. Теперь монета уже не проходит между гвоздиками. 3. Спустя немного времени монета, охладившись сама, проскакивает между гвоздиками. Указания по изготовлению приборов Пирометр с одной проволочкой. Устройство прибора понятно из рисунка 15, где указаны размеры отдельных частей. К одной из вертикальных стоек подставки прикре¬ пить гвоздиком вырезанную из жести стрелку так, чтобы она могла легко поворачиваться около гвоздика. Для этого конец стрелки свёртывают в друбочку, а стрелку пе¬ регибают так, чтобы плоскость её была перпендикулярна оси трубки. Около самой трубки в стрелке просверливают маленькое отверстие, за которое привязывают крепкую нить длиной около 5—6 см. Нить перекидывают через гвоздик, вбитый в верхней части стойки над отверстием, за которое привязана нить к стрелке. Свободный конец нити привязывают к петельке, сде¬ ланной на одном конце испытуемой проволочки,*диаметр 44
которой должен быть около 0,5 мм, а длина немного боль¬ ше расстояния между стойками подставки. Оставшийся конец проволочки наматывают на гвоздик, вбитый в верх¬ ней части другой стойки, натягивая её так, чтобы свобод¬ ный конец стрелки стоял как можно выше. Чтобы стрелка не отходила от стойки, к стойке около конца стрелки при¬ бивают изогнутую, как показано на рисунке, полоску же¬ сти шириной 3—4 мм. Пирометр с двумя параллельными проволочками. На деревянном бруске длиной около 15 см и сечением. 1 см X 3 см устанавливают в шип две стойки высотой око¬ ло 8 см и сечением 1,5 см X 1,5 см. Сверху в стойках , пи¬ лой делают по два выреза на расстоянии 3—5 мм друг от друга. Между стойками натягивают медную или железную проволоку диаметром около 0,3 мм, как показано на ри¬ сунке 16. Концы проволоки накручивают при этом на гвоз¬ дик, вбитый в боковую грань стойки. Затем из тонкой же¬ сти вырезают стрелку и перегибают её, как показано на рисунке. При демонстрации прибор ставят боком к наблюда¬ телю, что улучшает видимость отклонения стрелки при на¬ гревании проволочек прибора. Рис. 16. Пирометр с двумя проволочками.
Рис. 17. Прибор с пятикопееч¬ ной монетой Прибор с пятикопееч¬ ной монетой. Для изготов¬ ления прибора можно взять деревянный кубик сечением около 5 см X X 5 см X 5 см. Одну сто¬ рону кубика желательно немного сколоть на угол так, чтобы передняя грань кубика могла быть не¬ сколько наклонной, как указано на рисунке 17. В среднюю часть перед¬ ней грани вбить два гвоз¬ дика на расстоянии, рав¬ ном диаметру пятикопеечной монеты, и прибор готов* Вместо кубика можно взять небольшую дощечку, к ко¬ торой нетрудно прикрепить из по¬ лоски жести не¬ большую подста¬ вочку сзади так, чтобы дошечка стояла несколько наклонно (рис. 18)* Примечание. При изучении вопроса о расши¬ рении твёрдых тел при нагревании необходимо приве¬ сти ряд примеров Рис 18 Прибор С пятикопеечной о монетой. из окружающей жизни, из области техники, транспорта, строительного дела и т. п., показывающих, каким образом в различных случаях учитывают тепловое расширение. 2. Изменение объёма жидкостей при нагревании и охлаждении Цель работы — наблюдение явления теплового расширения жидкости при нагревании. 46
Приборы и материалы: пробирка, пробка к ней с пропущенной через неё тонкой стеклянной трубкой. Выполнение работы 1. 1. Наливают полную пробирку подкрашенной воды и закрывают её пробкой, через которую пропущена тон¬ кая стеклянная трубка длиной около 15 см. При закрыва¬ нии пробирки необходимо следить за тем, чтобы под проб¬ кой не осталось воздуха, а часть подкрашенной воды вы¬ ступила.бы в трубке. Для лучшего наблюдения следует трубку пропустить через прорези, сделанные недалеко от краёв в полоске плотной бумаги длиной около 15 см и ши¬ риной около 5 см. 2. На бумаге отмечают карандашом уровень воды в трубке. 3. Помещают пробирку в банку или стакан с горячей водой и наблюдают за изменением уровня воды в трубке, который при этом будет подниматься. 4. Затем вынимают пробирку из горячей воды и на¬ блюдают за изменением уровня воды в трубке, который при этом будет понижаться. Примечание. При выполнении этой работы не¬ обходимо обратить внимание учащихся на то, что в пер¬ вый момент после опускания пробирки в горячую воду уро¬ вень воды в трубке понижается, что вызывается увеличе¬ нием объёма самой пробирки, которая начинает нагревать¬ ся, а следовательно и расширяться прежде всего, но так как расширение жидкостей больше, чем расширение твёр¬ дых тел, и вода расширяется сильнее, чем стекло пробир¬ ки, то очень скоро уровень воды в трубке начинает повы¬ шаться. II. 1. Для наблюдения различной степени расширения различных жидкостей берут две пробирки; одну напол¬ няют водой, другую — керосином или спиртом и также за¬ крывают пробками, через которые пропущены трубки. 2. Жидкости подкрашивают в разные цвета и до¬ биваются того, чтобы в обеих трубках жидкости стояли на одном уровне. Для лучшей наглядности к трубкам, как и в предыдущей работе, прикрепляют полоску бумаги. 3. Обе пробирки опускают в банку с горячей водой, предварительно отметив на бумаге начальные уровни жид¬ костей в трубках. 47
4. По высоте поднятия жидкостей в трубках можно су¬ дить о том, какая из жидкостей расширяется больше, ка¬ кая меньше. II р имечание. Если под руками не'будет пробирок,, то те же самые опыты можно проделать с бутылкам» ёмкостью в 0,25 л. В этом случае для наблюдения расширения нужно бу¬ тылки завернуть тряпкой или полотенцем, смоченным го¬ рячей водой. Ещё лучше взять вместо бутылок колбы ёмкостью от 250 см3 до 500 см3. 3- Изменение объёма газов при нагревании и охлаждении Цель работы — наблюдение изменения объёма газов при изменении температуры. Приборы и материалы: бутылка ёмкостью 0,25 л, к ней пробка с пропущенной через неё тонкой сте¬ клянной трубкой, стакан с водой. Выполнение работы Закрывают бутылку пробкой с пропущенной через нее тонкой стеклянной трубкой. Опускают конец трубки в ста¬ кан с водой, держа бутылку обеими руками. При этом из трубки будут выходить пузырьки воздуха, что указывает на расширение воздуха при нагревании (теплотой руки). Примечание 1. Пробку желательно иметь каучу¬ ковую. Если пробка корковая, то её следует залить пара¬ фином или воском. Опыт проходит более эффективно, если бутылку с трубкой держать не вертикально, а наклонно. Если нагревание от рук будет недостаточно, бутылку сле¬ дует завернуть в полотенце, смоченное горячей водой. Опыт проходит быстрее, если вместо бутылки взять хими¬ ческую колбу (любого размера). Примечание 2. Опыт можно проделать и иначе. В горизонтальную часть трубки ввести каплю подкрашен¬ ной воды. При нагревании колбы воздух в ней будет рас¬ ширяться и капля в трубке будет перемещаться. Вместо трубки с каплей подкрашенной жидкости мож¬ но взять жидкостный манометр и при помощи каучуковой трубки соединить его с колбой. 48
4. Проверка постоянных точек термометра Цель раб от ы — практически ознакомиться с принципом градуирования термометров. Приборы и материалы: воронка, штатив с кольцом и зажимом, термометр, колба химическая, пробка к ней с двумя отверстиями, асбестовая сетка, спир¬ товка, снег, нитки. Выполнение работы 1. В кольцо штатива вставляют воронку и наполняют её чистым снегом (или колотым льдом). Смачивают водой,, подставив под воронку предварительно стакан или банку. 2. Помещают термометр глубоко в снег (если термо-' метр стоит непрочно, то его следует подвесить на нитке к зажиму штатива). 3. Наблюдают в течение нескольких минут за измене¬ нием уровня ртути в термометре (в процессе наблюдения необходимо следить за тем, чтобы термометр всё время был окружён снегом). 4. Когда ртуть перестанет опускаться, замечают уро¬ вень её в термометре. Это — одна из постоянных точек термометра —точка таяния льда. 5. Затем наливают в колбу воды (приблизительно на 7») и закрывают её пробкой, в которой сделаны два от¬ верстия. В одно отверстие вставляют термометр так, чтобы он не доходил до воды на 2—3 см. В другое отверстие вставляют изогнутую под прямым углом стеклянную труб¬ ку для отвода пара. 6. Вынув из кольца штатива воронку со снегом и поло¬ жив на него асбестированную сетку, ставят на сетку колбу и нагревают её. 7. Наблюдения производят до тех пор, пока в процессе кипения ртуть в термометре 'перестанет подниматься. Замечают уровень ртути в термометре. Это — вторая постоянная точка термометра — точка кипения воды. Примечание. Для экономии времени учащимся .можно дать воду предварительно подогретую. 5. Конвекция в газах Цель работы — наблюдение конвекции в газах. Приборы и материалы: прибор для демон¬ страции конвекции в газах, свеча. 4. Заказ № 2627. 49
Выполнение работы Приподнимают цилиндр прибора, ставят около стойки небольшую стеариновую зажжённую свечу и опять по¬ мещают цилиндр на остриё. При этом цилиндр приходит во вращательное движение, что указывает на наличие кон¬ векции. Указания по изготовлению прибора Прибор для демонстрации конвекции в газах. Прибор (рис. 19) состоит из 1,51 Рис. 19. Прибор для демонстрации конвекции в газах. бумажного цилиндра диаметром 6—7 см и высотой 15— 20 см, который делают из плотной бумаги. Из такой же бумаги с одной сторо¬ ны цилиндра делают дно. Дно делается так. Из цент¬ ра бумажного круга диа¬ метром около 8 см цирку¬ лем проводят две окруж¬ ности: одну диаметром около 1 см, другую немно¬ го меньше диаметра ци¬ линдра. Весь круг делят (путём проведения диамет¬ ров) на несколько равных частей (не менее 16). Кла¬ дут заготовленное дно на ровную доску и острым но¬ жом или бритвой делают разрез по радиусам, через' один. Соответствующим образом разрезают через одну и дуги большого кру¬ га. Получившиеся в виде узких треугольничков фи¬ гуры отгибают в одну сто¬ рону так, чтобы в дне по- * лучились щели в виде тре¬ угольников. В центре круга делают небольшое отверстие, в которое вставляют среднюю часть маленькой магнитной стрелки, которой она обычно поме- 80
щается на остриё, а концы стрелки с другой стороны круга заклеивают бумагой. После этого дно приклеивают к цилиндру стрелкой внутрь, а отогнутыми прорезями вверх. Цилиндр помещают на подставку, состоящую из па^- лочки диаметром около 1,5 см со вставленной в неё иглой (остриём вверх). Палочку прикрепляют к крестовине или дощечке. Высоту стойки делают несколько больше высоты цилиндра. Примечание 1. При более простой конструкции цилиндр подвешивают на нити, закреплённой в центре дна. В этом случае вместо свечи можно под цилиндр по¬ ставить электрическую лампочку, включённую в освети¬ тельную сеть. Это устройство проще, так как в центре дна не нужно делать никакой опоры, но продолжительность вращения цилиндра в этом случае ограничена закручиванием нити. Примечание 2. Чтобы вращение цилиндра (той или иной конструкции) сделать более заметным, цилиндр следует раскрасить цветными полосами вдоль его оси. Примечание 3. Аналогичный опыт можно проде¬ лать со спиралью. Для этого из писчей бумаги нужно вырезать круг диа¬ метром около 8 см и разрезать его по спиральной линии так, чтобы ширина полоски была около 1 см. В центре круга сделать небольшое углубление (но не прокол!), на¬ давив неострым карандашом. Спираль нужно растянуть и поместить на заострённый конец проволоки, согнутой под прямым углом (вертикаль¬ ный конец проволоки должен быть длинней вытянутой спирали). На другом конце проволоки сделать петлю, держа за которую поместить проволоку над спиртовкой или электрической лампочкой. Примечание 4. При изучении вопроса о конвек* ции в газах необходимо указывать учащимся на случаи, где мы встречаемся с явлениями конвекции, например, при отоплении помещений, в фабричных-трубах, в керосино¬ вых лампах, в атмосфере и т д. Рассказать, как осуществ¬ ляется вентиляция помещений. 6. Конвекция в жидкостях Цель работы — наблюдение конвекции в жид¬ костях. 4* «51
Приборы и материалы: химическая колба ёмкостью от 500 см3 до 1000 см3 (или большой химический стакан), штатив с кольцом и зажимом, асбестированная сетка, марганцевокислый калий (сухой), спиртовка. Выполнение работы 1. Наливают в колбу воды и ставят её на сетку. 2. Бросают в воду кристаллик марганцевокислого ка¬ лия. 3. Обжав пальцами фитиль спиртовки так, чтобы пла¬ мя имело форму острого язычка, ставят спиртовку под сет¬ ку так, чтобы кончик пламени попадал под кристаллик. При нагревании видно движение окрашенных водяных струек. Примечание. Вместо марганцевокислого калия можно в воду бросить немного древесных опилок или не¬ больших кусочков фильтровальной бумаги. 7. Изучение теплопроводности твёрдых тел, жидкостей и газов Цель работы — наблюдение передачи теплоты твёрдыми телами, жидкостями и газами. Приборы и материалы: прибор для наблю¬ дения различной теплопроводности твёрдых тел, спиртов¬ ка, две пробирки, термометр, ^мягкая свинцовая или мед¬ ная проволока, кусочек льда, деревянный зажим для про¬ бирок. Выполнение работы 1. 1. К свободным концам пластинок прибора для на¬ блюдения теплопроводности различных металлов прикре¬ пляют с нижней стороны воском по горошинке или спичке. 2. Под склёпанные концы пластинок ставят спиртовку. 3. Наблюдают за отпадением горошин. II. 1. Чтобы убедиться в плохой теплопроводности ^во¬ ды, наливают в пробирку воды и бросают в воду кусочек льда, обмотанный мягкой проволокой (проволока нун*на для того, чтобы лёд не всплывал). 2. Зажав пробирку в деревянный зажим (можно в бельевой), держат её слегка наклонно и, нагревая воду сверху, доводят её до кипения. 52
3. Вверху вода будет кипеть, а внизу будет лежать ку¬ сочек льда, что свидетельствует о плохой теплопроводно¬ сти воды. Примечание. Если льда*не будет, то в пробирку можно поместить термометр. III. 1 Чтобы убедиться в плохой теплопроводности га- зов, на кончик йальца надевают пробирку и, держа её наклонно запаянным концом вверх, нагревают на спир¬ товке запаянный конец, при этом палец не ощущает теп¬ лоты. 2. Стоит изменить наклон пробирки так, чтобы она за¬ паянным концом* была обращена вниз, как палец почув¬ ствует тепло, это является подтверждением того, что газы нагреваются посредством конвекции. Примечание. При изучении теплопроводности необходимо знакомить учащихся с различными способами тепловой изоляции, применяемыми в самых разнообраз¬ ных случаях в технике, в строительном деле, быту. Указания по изготовлению приборов Прибор для наблюдения различной теплопроводности металлов. Для изготовления прибора нужно взять две пла¬ стинки из разных металлов; например, из железа и алю- Рис. 20. Прибор для демонстрации различной теплопроводност*1 твёрдых тел. 53
миния или из железа и меди (пластинки должны быть одинаковой длины, ширины и толщины; например 20 см X X 1,5 см Х0,1 см). Одни концы пластинок склепать вме¬ сте, а другие раздвинут» В средней части пластинки при¬ крепить к вертикальной стойке-подставке (или сделать деревянную ручку). Под склёпанные концы подставить спиртовку. Размеры прибора указаны на рисунке 20. Спиртовка. Спиртовку легко сделать из какого-либо флакона, причём так же, как устроены обычные спиртовки. Для данного прибора очень удобна спиртовка, сдел'анная из флакончика из-под туши (рис. 20). 8. Лучеиспускание и лучепоглощение Цель работы — наблюдение лучеиспускания и лучепоглошения различными поверхностями. Приборы и материалы: две химические колбы ёмкостью 250—500 см3, две пробки к ним со вста¬ вленными в них манометрами, сделанными из согнутых стеклянных трубок, два.штатива с зажимами, спиртовка, подкрашенная йода. Выполнение работы 1. Одну из колб нужно закоптить со всех сторон на пла¬ мени свечи или на пламени, полученном от горящего ку¬ сочка ваты, смоченного скипидаром (можно закрасить чёрной краской). Другую обмазывают мокрым зубным порошком или толчёным мелом и высушивают (можно окрасить белой краской). 2. Закрывают колбы пробками с пропущенными через них трубками манометров, в которые предварительно на¬ лито одинаковое количество подкрашенной воды. 3. Закрепляют колбы в штативах на одинаковой высоте рт стола и помещают на расстоянии около 10 см друг от Друга. 4. Зажигают спиртовку и ставят её посередине между колбами так, чтобы пламя спиртовки находилось между шарообразными поверхностями колб, и наблюдают за из¬ менением уровней воды в манометрах. В манометре за¬ копчённой колбы изменение уровня будет больше, чем в манометре белой колбы. Это свидетельствует о том, что Черные поверхности поглощают больше тепловых лучей, чем белые. 54
5. Далее подвигают спиртовку ближе к белой колбе в добиваются того, чтобы изменение уровней в обоих мано¬ метрах было одинаковым. 6. Гасят спиртовку и наблюдают за изменением уров¬ ней в манометрах. 7. Наблюдают, у какой из поверхностей уровень воды в манометре понижается быстрее. По скорости понижения уровня воды в манометре судят о величине лучеиспуска¬ ния поверхностью колбы. 9. Сравнение количества теплоты, отданной горячей водой и полученной холодной при смешении горячей и холодной воды Цель работы — сравнить количество теплоты, от¬ данной горячей водой и полученной холодной при смеше¬ нии горячей и холодной воды. Приборы и материалы: калориметр, термо¬ метр, сосуд для нагревания воды, спиртовка (или электри¬ ческая плитка), мензурка, штатив. Выполнение работы 1. Наливают в калориметр некоторое количество воды массы гп\ комнатной температуры (около 100 см3). 2. Измеряют её температуру 1\°. 3. Наливают в какой-либо сосуд (металлическую бан¬ ку, колбу) воды массой п%2 (около 150 см3) и нагревают на спиртовке градусов на 10 выше комнатной температуры. 4. Измеряют её температуру ^°. 5. Быстро выливают нагретую воду в калориметр и, помешивая осторожно стеклянной палочкой или термо¬ метром, записывают окончательную температуру смеси 0 Все данные записывают в таблицу. 3 с к ^ и о. с со § V а | е- . ^ со 2 о Начальная температу¬ ра воды в калори¬ метре (х в град. ,С 1 Масса нагретой воды /п2 в г Температу¬ ра нагре¬ той воды '• г в град. С Окон¬ чательная температу¬ ра смеси 0 в град. С 56
6. Подсчитывают количество тепла, отданное нагретой водой, по формуле: ($1 = ст2 (6>° — 0°). 7. Подсчитывают,количество тепла, полученное холод¬ ной водой, по формуле: С}2 = ст\ (0°—*1°). 8. Сравнивают количества теплоты <31 и <32. Объясняют полученный результат. Указания по изготовлению приборов Калориметр. Простейшим калориметром может слу¬ жить любая металлическая банка, обёрнутая бумагой для уменьшения потери тепла. Лучше же калориметр сделать из двух высоких жестя¬ ных консервных банок, из которых одна должна быть боль- ше другой. Меньшую банку нужно вставить в большую, подложив под её дно две или три пробки или сделав из двух деревянных брусков крестовину (рис. 21). Примечание. По окончании работы необходи¬ мо калориметр вытереть и просушить во избежаний "ржавчины. Хранить жестяные изде¬ лия следует в сухом месте. 10. Определение удельной теплоёмкости вещества Цель работы — на¬ учиться опытным путём определять удельную тепло¬ ёмкость вещества. Приборы и мате¬ риалы: калориметр, термо¬ метр. испытуемое тело, весы, разновески, жестяная кон¬ сервная банка, спиртовка (или электрическая плитка), штатив с кольцом (или таганчик), мензурка. Выполнение работы 1. Наливают в калориметр некоторое количество воды массы т (можно отмерить мензуркой). Рис. 21. Калориметр. 66
2. Опускают в калориметр термометр. 3. Взвешивают испытуемое тело (т\). 4. Обвязывают тело нитью, у которой оставляют один конец около \5 см, и опускают тело в жестяную бацку с водой, а конец нити перекидывают через край банки. За¬ крывают банку неплотно небольшой дощечкой и ставят на кольцо штатива или таганчик, под который помещают зажжённую спиртовку (можно поставить банку прямо на электрическую плитку). 5. После того как вода начнёт кипеть, оставляют в ней тело минут на 10—12, чтобы быть уверенным в том, что температура тела одинакова с температурой воды (1\°). Когда тело прогреется, нужно записать температуру воды в калориметре ((°). 6. Возможно быстрее переносят нагретое тело за нить из банки в калориметр и, помешивая воду стеклянной па¬ лочкой, наблюдают за изменением температуры. 7. Замечают температуру 0 после того, как она пе¬ рестанет подниматься. Все Данные записывают в таблицу. Масса' воды в калориметре т в г Начальная температура воды в кало¬ риметре ^ в град. С Масса испыту¬ емого тела Щ в г Л Начальная температура испытуемого тела в град. С Окончательная температура воды в кало¬ риметре 0 в град. О 8. По полученным данным определяют удельную теп¬ лоёмкость вещества следующим образом: 1) количество тепла, отданное нагретым телом: С?1 = С\Ш\ (7,° — 0°); 2) количество тепла, полученного водой в калориметре: С} = ст (0°— (°). Б7
Так как <2х = Я, то, приравнивая правые части, находим си _ ст ( 0° — 1°) 01 ~ ~тГ(и°- е°) • Примечание. В качестве испытуемого тела же¬ лательно взять кусок металла или какое-либо металличе¬ ское тело массой 50—70 г. Наиболее положительные ре¬ зультаты получаются с алюминием (можно взять толстый голый алюминиевый провод и плотно сжать, сложив его в несколько раз). Калориметр пригоден самодельный (см. предыдущую работу). Тепло, идущее на нагревание самого калориметра, зна¬ чительно меньше тепла, поглощаемого водой калориметра, поэтому его можно не учитывать (это не влияет заметным образом на результат расчёта). Массу воды в калориметре (т) не следует брать слишком большой. Достаточно взять такое'количество, в которое могло бы быть целиком погружено испытуемое тело. Указание по изготовлению прибора Таганчик. Вместо шт&тива иногда можно использовать таганчик, сделать который нетрудно из. жести или поко-~ Для этого нужно взять полоску жести длиной око¬ ло 20 см и шириной около 2 см. Провести вдоль поло¬ ски посередине линию ^ка¬ рандашом, а поперёк поло¬ ски, по всей её длине на рас-, стоянии сантиметра друг от друга, ножницами сделать, надрезы. Перегнуть полобку вдоль длины вдвое и согнуть в кольцо. Концы по'лоски соединить в замок. Для из¬ готовления ножек нужно взять три полоски жести длиной около 15 см каждая, ши- 68 вочного железа (рис. 22).
риной около 2 сми согнуть их вдвое по длине. Концами по¬ лоски охватить кольцо с обеих сторон, просверлить или пробить дырки и поставить на клёпки (ножки должны быть на равных расстояниях друг от друга). Концы ножек не¬ много (около 1,5 см) отогнуть и для устойчивости оттянуть в сторону. 11. Определение температуры пламени калори¬ метрическим способом Цель работы — познакомиться с приёмом опреде¬ ления высоких температур, которые нельзя * измерить обычным способом (термометром, например). Приборы и материалы: калориметр, термо¬ метр, сциртовка, небольшое металлическое тело, удельная теплоёмкость которого известна (например, 50—70 г же¬ леза), тонкая проволочка. Выполнение работы 1. Взвешивают на весах (или отмеряют мензуркой) » наливают в калориметр некоторое количество воды (пи). 2. Обвязывают тело массой т* тонкой проволочкой и, взяв конец проволочки пинцетом, помещают тело в пламя;, спиртовки. Прогревают тело в течение нескольких минут, чтобы быть уверенным в том, что температура тела стала одинаковой с температурой пламени спиртовки (1г). 3. Замечают температуру воды в калориметре (&) и быстро переносят нагретое тело в калориметр. 4. Наблюдая за повышением температуры, замечают показание термометра в тот момент, когда температура перестаёт повышаться (0). Все данные записывают в таблицу. И Я а. 1=( н о о » * СО со о. 8 о И со I* 5 8-6 Начальн. тем¬ пература волы в калориметре в град. С Масса нагре¬ ваемого тела т2 в г Удельная теп-| лоёмкость на¬ греваемого те¬ ла с2 1 Окончательная температура водь!* в кало¬ риметре у в град. С 1 б»
5. Имея эти данные, определяют температуру нагретого тела (она же температура пламени спиртовки) из урав¬ нения: сти (вв°—и°)=С2Ш2 (^2° °), где (2°— искомая температура пламени спиртовки — равна: 0 схгпх (в° — 11°) + с2т2 в ° 2 _ 0*1712 Примечание. Как и в предыдущих работах, тепло, идущее на нагревание самого калориметра, не учитываем по тем же самым соображениям, что и в предыдущей ра* боте. 12. Определение коэффициента полезного действия нагревателя Цель работы — научиться опытным путём опре¬ делять коэффициент полезного действия нагревателя. Приборы и материалы: весы с разновеска¬ ми,.спиртовка, таганчик, небольшая жестяная банка, тер¬ мометр. Выполнение работы 1. Взвешивают с возможной точностью спиртовку вме¬ сте с колпачком. 2. Наливают некоторое количество воды т\ в банку (около 200 г) и опускают в неё термометр. Записывают начальную температуру воды и. 3. Ставят банку на таганчик и нагревают в течение нескольких минут. Затем закрывают спиртовку'колпачком и записывают конечную температуру воды (2. 4. Подсчитывают количество тепла, пошедшего на нагревание воды. 5. Взвешивают спиртовку с колпачком и определяют количество выгоревшего спирта. 6. Взяв из таблиц теплотворную способность спирта, определяют количество израсходованного тепла. 7. Из этих данных определяют к. п. д. спиртовки,.-взяв отношение количества тепла, пошедшего на нагревание воды, к количеству тепла, получившегося при сгорании спирта. Результат выражают в процентах. 60
8. Полученные данные записывают в таблицу. Л о со <о о ю о 5 е Начальн. тем- | пература воды в град. С Конечная тем¬ пература воды 12 в град. С Масса спир- ' товки до на¬ гревай. воды М] в г Масса спир¬ товки после нагревай, воды , М2 в г са Зо | ё ~ ■ Теплотв. спо- собн. спирта к в г 1 1 \ 9. По полученным в опыте данным подсчитывают: . . 1) количество теплоты, пошедшей на нагревание воды: 0.1 = С\ГП\ 2) количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта: С}2 = кт2. 10. Определяют к. п. д. спиртовки: Примечание 1. Если вместо банки взять колбу на 200 см3, то потребуется штатив и асбестовая сетка. В этом случае подогревание идёт медленнее, спирта вы¬ горит больше,и результат будет точнее. Примечание 2. Необходимо обратить внимание учащихся на то, какое значение имеет увеличение к. п. д. в котельных тепловых электростанций. 13. Наблюдение изменений температуры при нагревании, плавлении и отвердевании кристаллического вещества * Цель работы — убедиться в постоянстве темпера¬ туры при плавлении и отвердевании кристаллического ве¬ щества. Приборы и материалы: небольшая жестя¬ ная баночка (из-под проявителя) или пробирка, неболь¬ шая высокая консервная банка, термометр, таганчик (или штатив с кольцом), асбестовая сетка, спиртовка (или электрическая плитка), часы, нафталин. 61
Выполнение работы 1. Наполняют баночку нафталином (толщина слоя 2—3 см) 9 ставят её в консервную банку, в которую налито немного воды. Ставят прибор на таганчик с асбестовой сеткой и помещают в нафталин термометр, подвесив его на нити к штативу, и нагревают воду. 2. Когда вода достаточно нагреется и температура наф¬ талина достигнет приблизительно 60—65°, начинают запи¬ сывать температуру через каждую минуту, непрерывно помешивая нафталин. 3. Нагревание и запись температуры нужно произво¬ дить до тех пор, пока температура нафталина не станет на несколько градусов выше температуры его плавления. 4. После этого спиртовку гасят и наблюдают процесс затвердевания. При этом запись температуры можно не делать. Если желательно процесс затвердевания ускорить, то нужно баночку с нафталином осторожно вынуть из го¬ рячей воды или добавить в горячую воду холодной при помощи пипетки, чтобы холодная вода не попала в наф¬ талин. 5. По полученным данным строят график зависимости температуры от времени нагревания. Примечание 1. Плавить нафталин можно и в пробирке. Тогда нафталина нужно насыпать примерно на */4 высоты пробирки. Однако в пробирке труднее произво¬ дить перемешивание. Примечание 2. Если нагревание проводить без, воды, то процесс плавления пойдёт гораздо быстрее, и для успешного проведения работы потребуется много нафта¬ лина. 14. Наблюдение за ходом изменения температуры при нагревании и кипении воды Цель работы — на опыте убедиться в том, что в процессе кипения температура жидкости не изменяется. Приборы и материалы: металлическая бан¬ ка (можно взять жестяную консервную), термометр, та¬ ганчик или штатив с кольцами, спиртовка (или электриче¬ ская плитка). Выполнение работы Наливают в банку воды столько, чтобы вся часть тер¬ мометра, заполненная ртутью, могла быть погружена в 62
воду. Ставят банку на таганчик, опускают в воду термо¬ метр, подвешивают его на нити к штативу. Ставят подран¬ ку спиртовку и начинают нагревать воду. Записывают по¬ казания термометра через каждую минуту. Когда вода закипит, нагревание продолжают ещё ^сколько минут, продолжая записывать температуру через каждую минуту. По полученным данном строят график зависимости тем¬ пературы воды при её нагревании и кипении от времени нагревания. Примечание. Нагревание можно проводить и в колбе. Тогда термометр лучше поместить не в воду, а над водой, в пары воды, так как имеющиеся в воде примеси несколько изменяют температуру кипения воды.
III. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО Если в лабораторных работах по курсу физики VI класса и по отделу «Теплота»^курса VII класса можно было обойтись почти исключительно самодельными прибо¬ рами, то для проведения лабораторных ’работ по отделу «Электричество» некоторые приборы придёч“ся -приобрести в магазине, так как изготовить их в школьных условиях не представляется возможным. Приобрести прежде всего придётся следующее: 1) батарейки от карманнОго'фонарика, 2) амперметры лабораторные, школьные, 3) вольтметры лабораторные, школьные, 4) гальванометры универсальные, 5) элек¬ трические лампочки от карманного фонарика, 6) магниты полосовые, 7) магниты подковообразные, 8) магнитные стрелки, 9) крмпасы. В качестве источников тока можно было бы приобре¬ сти и гальванические элементы, из которых наиболее под¬ ходящим нужно считать элемент Лекланше. Но мы пред¬ лагаем батарейки от карманного фонарика по следующим* соображениям. В большинстве лабораторных р^бот по электричеству обойтись одним элементом оказывается не¬ возможно, а требуется по крайней мере 2—3 элемента. Это влечёт за собой необходимость приобретения большого числа гальванических элементов. Для зарядки большого числа элементов Лекланше требуется значительное коли¬ чество нашатыря. Батарейки от карманного фонарика стоят дешевле гальванических элементов. Израсходован¬ ную батарейку от карманного фонарика нетрудно заста¬ вить увеличить срок службы, если её осторожно разобрать и каждый элемент поместить в раствор соли, налитый в стаканчик. Кроме того, батарейки от карманного фона¬ рика выгодны ещё и тем, что они занимают мало места и 64
удобны в обращении: нет* опасности разлить раствор или случайно разбить их. В качестве измерительных приборов мы предлагаем наиболее часто встречающиеся в продаже лабораторные амперметры и вольтметры постоянного тока (школьные), которые являются доступными для любой школы. Задачи, которые должны разрешить лабораторные работы VII класса, заключаются в том, чтобы привить уча¬ щимся навыки по обращению с измерительными и другими электрическими приборами, цаучить их собирать цепь по указанной схеме, правильно включать в цепь измеритель¬ ные приборы. Указанные выше измерительные приборы не претендуют на большую точность, но для разрешения задач, стоящих перед лабораторными работами VII клас¬ са, они вполне приемлемы. Все остальные необходимые приборы могут быть изго¬ товлены самими учащимися под руководством учителя. Нередко изготовление какого-либо прибора по электри¬ честву тормозится вследствие отсутствия клемм. В само¬ дельных приборах, предлагаемых нами, клеммы заменены особыми зажимами. Известно, что любая клемма представляет собой неко¬ торое сопротивление вследствие недостаточно хорошего контакта, измеряемое тысячными, сотыми, а иногда и де¬ сятыми долями ома. Предлагаемые в приборах зажимы в этом отношении вполне могут заменить клеммы, если их сделать достаточ¬ но тщательно, а перед сборкой цепи почистить наждачной бумагой как зажимы, так и концы соединительных про¬ водов. ^Приборы, снабжаемые указанными зажимами, позво¬ ляют быстрей, чем приборы с клеммами, собирать элек¬ трическую цепь. Зажимы обладают ещё и тем преимуще¬ ством, что они не теряются, как это нередко случается с клеммами. Необходимые самодельные приборы указаны в каэкдой лабораторной работе, где даётся и описание их изготов¬ ления. 1. Составление электрической цепи Цель работы — познакомиться с отдельными эле¬ ментами цепи и научиться составлять цепи по данной схеме. Б. Заказ № 2627
Приборы и материалы: батарейка от кар¬ манного фонарика, лампочка от карманного фонарика, патрон для лампочки, ключ для замыкания цепи, электри¬ ческий звонок, соединительные провода. Выполнение работы 1. По заданной схеме составляют электрическую цепь из батарейки, электрической лампочки и ключа. 2. Выясняют, оперируя ключом, что значит цепь ра¬ зомкнута и замкнута. 3. Заменяют электрическую лампочку электрическим звонком и приводят его в действие. Примечание. Эта работа качественная, не тре¬ бующая никаких количественных расчётов, однако очень полезная, так как учащиеся приобретают навыки сборки электрических цепей и в то же время знакомятся с неко: торыми проявлениями электрического тока. При правильной организации и своевременной подго¬ товке к лабораторной работе она не требует много вре¬ мени и занимает лишь часть урока. Указания по изготовлению приборов Патрон для лампочки от карманного фонарика. Патрон делают следующим образом. Из полоски жести размером 3 ел* X 15 см вырезают фигуру в виде буквы Т, затем её изгибают так, что на од¬ ном конце получается патрон, а на другом зажим, как по¬ казано на рисунке 23. Из другой полоски жести длинбй 14 см и шириной 1 см делают другой зажим. Обе метал¬ лические, части укрепляют на соответствующей панели при помощи мелких гвоздиков. Как изготавливают панель — легко видеть на рисунке, где указаны размеры всех частей. Ключ (рубильник) Изготовив панель, размеры кото¬ рой указаны на рисунке 24, из полоски жести длиной 16 см и шириной 1 см делают два зажима по форме, ука¬ занной на рисунке. К одному из зажимов при помощи за¬ клёпки прикрепляют нож так, чтобы он мог поворачивать¬ ся около неё, как около оси, для чего на конце ножа и в 66
соответствующем месте зажима нужно предварительно просверлить или пробить дырку, диаметр которой должен быть равен диаметру заклёпки. Для изготовления ножа берут полоску жести длиной около 12 см и шириной около 4,5 см, вырезают из неё фи- Рис. 23. Патрон для лампочки от карманного фонарика. \ Рис 24. Ключ (рубильник;. 67
гуру, как указано на рисунке, и перегибают её по линиям, показанным на чертеже пунктиром. Просверлив два отвер¬ стия на узком конце, при помощи заклёпок приделывают деревянную ручку, сделанную из брусочка размером при¬ близительно 1 см X 1 см X 6 см, которую предварительно распиливают с торца на глубину около трёх сантиметров. Примечание. Такой ключ можно изготовить из поковочного железа. В этом случае железо вдвое пере¬ гибать не нужно, так как оно обычно бывает достаточно толсто и упруго. Если железо узко, то нож будет иметь вид линейки, везде одинаковой ширины. 2. Составление электрической цепи с последовательным и параллельным соединением приёмников Цель работы — выяснить особенности последова¬ тельного и параллельного соединения приборов. Приборы и материалы: батарейка от кар¬ манного фонарика, две лампочки от карманного фонарика, два патрона к ним, два ключа, соединительные провода. Выполнение работы 1. По заданной схеме собирают цепь: 1) из батарейки, двух последовательно включённых лампочек и ключа; 2) из батарейки, двух лампочек, включённых параллельно, и двух ключей, каждый из которых включён последова¬ тельно с лампочкой. ' 2. Сравнивают накал лампочек при параллельном со¬ единении с их накалом при последовательном соединении. 3. Размыкают один ключ и наблюдают за лампочками. Замыкают; первый ключ и размыкают второй. Примечание 1. Учащимся можно предложить после этого самостоятельно (не давая схемы) собрать цепь из батарейки, лампочки и двух ключей, соединённых па¬ раллельно. Размыкая попеременно первый и второй ключи, наблюдать за лампочкой. Примечание 2. Необходимо обратить внимание учащихся на способ включения электрических ламп в осве¬ тительную сеУь и на способ включения маловольтных лам¬ почек для освещения новогодних ёлок. 68
3. Проверка постоянства силы токз на различных участках цепи Цель работы — убедиться в постоянстве силы тока на различных участках данной цепи. Пчр иборы и материалы: батарейка, ампер¬ метр, ключ, два-три разных сопротивления, соединитель¬ ные провода. Выполнение работы 1. Собирают цепь из последовательно соединённых: ба¬ тарейки, амперметра, всех данных сопротивлений и ключа. 2. Включая амперметр в разные участки цепи, убеж¬ даются в том, что показания его везде одинаковы. Примечание. В данной работе в качестве сопро¬ тивления можно брать различные приборы, лишь бы со¬ противление их не было слишком большим^ так как при большом сопротивлении школьный амперметр не даст за¬ метного отклонения стрелки. Лучше всего для этого изго¬ товить специально сопротивления от 0,5 до 2 омов в виде спиралек, укреплённых на панельках. Указания по изготовлению прибора Панелька с сопротивлением* Для изготовления прибора нужно от брусочка сечением в 1 см2 отрезать три куска: один длиной 8 см и два по 3 см. Из этих брусочков сделать панель, как указано на рисунке 25. На концах панели Рис. 25. Панелька с сопротивлением. 69
укрепить по зажиму, сделанному из полоски жести разме¬ ром 6 см X 1 см. Между зажимами натянуть кусок спи¬ ральки от кипятильника, концы спиральки присоединить к зажимам (лучше припаять). Сопротивление спиральки подбирается методом под¬ становки, путем постепенного укорачивания её. 4. Наблюдение падения напряжения на различных участках цепи Цель работы — выяснить, что значит падение.на¬ пряжения в цепи и от чего зависит напряжение на участке цепи. Приборы и материалы: батарейка', ампер¬ метр, вольтметр, ключ, проволока с сопротивлением 2—3 ома (никелиновая или Константинович), соединительные провода (два из них длинные). Выполнение работы 1. Собирают цепь из батарейки, проволоки с сопротив¬ лением 2—3 ома, натянутой между штативами или на длинной панели, амперметра и ключа. 2. Присоединяют к клеммам вольтметра два длинных провода. Один из них соединяют с одним из концов натя¬ нутой проволоки. 3. Взяв в руку конец провода,- идущего от другой клем¬ мы вольтметра, накладывают его на второй конец натя¬ нутой проволоки. Замечают показания вольтметра. 4. Путём скольжения перемещают второй провод вдоль натянутой проволоки по направлению к первому проводу и наблюдают за показаниями вольтметра, которые в это время будут уменьшаться и, наконец, станут равны нулю, когда второй провод, идущий от вольтметра, коснётся пер¬ вого. Примечание. Данная работа качественная и не требует никаких расчётов. Тем не менее она очень интерес¬ на и ценна тем, что даёт возможность убедиться в том, что чем больше сопротивление участка проводника, тем боль¬ ше и напряжение на нём (при прочих равных условиях). 70
5. Определение сопротивления проводника при помощи амперметра и вольтметра Цель работы —- научиться определять сопротив¬ ление на участке цепи. Приборы и материалы: батарейка, два сопро¬ тивления на панельках, амперметр, вольтметр, соедини¬ тельные провода, ключ. Выполнение работы 1. Собирают цепь из источника тока, амперметра, двух сопротивлений и ключа. Все приборы включают последо¬ вательно. К одному из сопротивлений параллельно при¬ соединяют вольтметр. 2. Замыкают цепь и по показаниям приборов опреде¬ ляют величину сопротивления, воспользовавшись законом Ома. 3. Переставляют вольтметр на зажимы второго сопро¬ тивления и также опр^еляют его величину. 4. Присоединяют вольтметр к первому зажиму первого сопротивления и ко второму зажиму второго сопрртивле- ния Определяют их общее сопротивление. 5 Соединяют оба сопротивления параллельно Присо¬ единяют вольтметр к узлам их соединения и по показаниям приборов определяют общее сопротивление при парал¬ лельном соединении. Примечание. В этой работе очень важно обратить внимание учащихся на то, что общее сопротивление при параллельном соединении при прочих равных условиях уменьшается, а сила тока в цепи увеличивается В связи с этим пояснить что значит «перегрузить ли¬ нию» и какие последствия перегрузка линии может по¬ влечь за собой. 6. Определение мощности тока, потребляемой при горении электрической^, лампочки Цель работы — научиться определять мощность потребляемого тока. Приборы и материалы* батарейка, лампоч¬ ка от карманного фонарика, патрон к ней (см работу 1), амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода. 71
Выполнение работы 1. Составляют цепь из батарейки, лампочки, ампермет¬ ра и ключа. К зажимам лампочки параллельно присоеди¬ няют вольтметр. 2. Включают ток и записывают показания амперметра и вольтметра. 3. По показаниям приборов определяют мощность тока в ваттах, потребляемого лампочкой. Она должна быть рав¬ на произведению силы тока в амперах на напряжение в вольтах. При м е ч а н и е. Расчёт в данной работе, довольно элементарен, но тем не менее эта работа очень полезна. Она даёт возможность познакомиться с тем, как практи¬ чески определяется потребляемая мощность. Работа не требует большого количества времени для выполнения и может занять лишь часть урока. 7. Подсчёт количества теплоту выделенной током* и сравнение её с количеством теплоты, пошедшей на нагревание воды в калориметре Цель работы — научиться определять количе¬ ство теплоты, выделяемой электрическим током. Приборы и материалы: батарейка, ампер¬ метр, вольтметр, калориметр, термометр, часы, мензурка, ключ, соединительные провода. Выполнение работы 1. Наливают в калориметр некоторое количество воды (т) (можно отмерить мензуркой). Опускают в воду тер¬ мометр и спиральку для нагревания воды, прикреплённую к крышке калориметра {спиралька должна быть пол¬ ностью погружена в воду). 2 Собирают цепь из батарейки, калориметра, ампер¬ метра и ключа. К калориметру параллельно присоединяют вольтметр 3. Измеряют и записывают начальную температуру воды в калориметре 1\°. 4. Замечают время по часам и включают ток. Записы¬ вают показания амперметра (/) и вольтметра (II). 5. Когда температура повысится на.З—4°, выключают 72
ток, отмечают и записывают прошедшее от начала опыта время I в секундах. 6. Осторожно поднимая и опуская крышку калориметра с прикреплённой к ней спиралькой, перемешивают воду и записывают показание термометра /г°. Результаты записывают в таблицу. Масса воды в ка¬ лориметре т в г Начальная темпе¬ ратура воды в ка¬ лориметре в град. С Конечная темпе¬ ра т\ра воды в ка¬ лориметре *2° в град. С Сила тока /во Напряжение 11 в в 11родолжительн. опыта 1 в сек. Колич тепла, по¬ лученное водой, Оу . Колич. тепла, вы¬ делившееся в проводнике, ($2 Отно¬ шение _А_ @2 В % - 7. Подсчитывают количество тепла, полученное водой при нагревании: (?1 = ст (&°—Л°)э и количество тепла, отданное током: <32 = я : I И I, где значение д = 0,24 нужно сообщить учащимся. 8. Выясняют, почему С?1 < <32. 9. Определяют, какой процент отданной током теплоты был затрачен на нагревание воды. Примечание. Добиваться значительного повы¬ шения температуры не следует, так как будет заметно сказываться теплообмен между калориметром и окружаю¬ щим воздухом. Указание по изготовлению прибора Калориметр. Дл^ данной работы нужен небольшой ка¬ лориметр. Можно обойтись небольшим стеклянным стакан¬ чиком (стопка). Для уменьшения потерь тепла нужно склеить из бумаги цилиндр диаметром на 1,5—2 см боль¬ ше диаметра стаканчика и поставить стаканчик внутрь этого цилиндра. 73
Из дощечки толщиной около 1 см вырезать квадрат со стороной около 6 см. Это будет крышка. По краям крышки с верхней стороны укрепить два зажима, сделан¬ ных так же, как у патрона. Для изготовления зажима по¬ требуется полоска жести шириной 1 см и длиной около 8 см. Один конец зажима должен огибать край крышки и пригибаться к ней с нижней стороны. Взяв две полоски двойной жести шириной 1 см и дли¬ ной около 7 см (смотря по высоте стаканчика) и отогнув у них по одному концу под прямым углом, прикрепить их гвоздём к крышке так, чтобы гвоздь соединил начало и конец зажима с отогнутым концом полоски из двойной жести. К свободным концам полосок присоединить спи¬ ральку (или две параллель¬ но) из никелиновой прово¬ локи, сопротивление которой выгоднее взять приблизи¬ тельно такое, как и внутрен¬ нее сопротивление источника тока (рис. 26). В качестве спиральки мож¬ но использовать часть спи¬ ральки от кипятильника. Примечание. Спи¬ ральку можно присоединить к полоскам жести, заложив ее концы в загнутые концы их плоскогубцами. Если есть возможность, то лучше припаять. полосок и крепко обжав 8. Опыты с магнитами, наблюдение магнитных спектров Цель работы — наблюдение магнитных явлений. Приборы и материалы: два полосовых маг¬ нита, подковообразный магнит, демонстрационная магнит¬ ная стрелка, несколько штук (8—10) маленьких магнит¬ ных стрелок на подставках, компас, железные опилки, мел¬ кие гвоздики, большой гвоздь, кусочки дерева, железа, меди, латуни, алюминия, свинца, лезвие безопасной брит¬ вы, полоска картона, нитки, две дощечки размером 74
10 см X 30 см, толщиной с полосовой магнит, вязаль¬ ная спица или кусок стальной проволоки, трёхгранный напильник, кусок гладкого картона размером около 20 см X 30 см. Выполнение работы 1. Приближая магнит к различным телам (дерево, медь, латунь, алюминий, железо и т. д.), наблюдают, что не все вещества притягиваются магнитом. 2. Кладут на картон (или доску) гвоздик, пёрышко, лез¬ вие бритвы и, поднося магнит с нижней стороны картона (или доски), наблюдают, что магнит действует и через тела. 3. Приставляют к одному концу магнита шляпкой боль¬ шой гвоздь, а к нему подносят маленький гвоздик. Наблю¬ дают, как маленький гвоздик притягивается к большому. Следовательно, железо в присутствии магнита само ста¬ новится магнитом. 4. Кладут на бумагу магнит и весь его засыпают опил¬ ками. Наблюдают, что не все части магнита притягивают одинаково сильно. 5. Опоясывают середину магнита небольшой полоской картона. В концах полоски прокалывают дырочки и про¬ девают нить. Держа за нить, наблюдают за поведением магнита: он ориентируется в пространстве. 6. Изучают устройство компаса и учатся пользовать¬ ся им. 7. Используя магнит и магнитную стрелку, наблюдают взаимодействие полюсов. 8. Намагничивают натиранием лезвие безопасной бритвы. 9. Делают на спице надрезы (чтобы легче было ло¬ мать), намагничивают её и, разламывая на части, убеж¬ даются в том, что невозможно получить магнит с одним полюсом. 10. Окружают магнит маленькими магнитными стрел¬ ками и наблюдают, как они ориентируются в пространстве в присутствии магнита. 11. Получают магнитные спектры одного полосового магнита, двух разноимённых полюсов, двух одноимённых полюсов. 75
Для этого магниты располагают между двумя дощеч¬ ками, накрывают картоном и через сетку равномерно по¬ сыпают опилками. После этого слегка постукивают по картону каранда¬ шом. 12. Между полюсами подковообразного магнита кла¬ дут небольшую железную пластинку. Накрывают карто¬ ном и равномерно посыпают опилками. Опилки будут втя¬ гиваться в железо. Примечание. Под пластинку возможно при¬ дётся что-либо подложить, чтобы верхняя грань пла¬ стинки (например, гайки) была на одном уровне с теми гранями полюсов магнита, которые покрываются картоном. 9. Наблюдение явления электромагнитной индукции Цель работы — наблюдение появления индук¬ ционного ’тока. Приборы и материалы: гальваноскоп, индук¬ ционная катушка, магнит, соединительные провода. Выполнение работы 1. Наблюдают за отклонением стрелки гальваноскопа в различных случаях, а именно: 1) когда один из полюсов магнита вводится в катушку, или выводится из неё, или остаётся внутри неё (то же производится и с другим по¬ люсом); 2) когда катушка надевается на магнит или сни¬ мается с него; 3) когда магнит вводился в катушку быстро или медленно. Примечание. Кроме этих опытов, можно то же самое проделать с электромагнитом, сделать который можно из большого гвоздя, обмотав его несколькими мет¬ рами (3—4 м) звонкового провода. Указание по изготовлению прибора Гальваноскоп. Гальваноскоп можно сделать из компа¬ са (рис. 27). Для этого нужно намотать на компас в не¬ сколько рядов витков 40—50 тонкого звонкового провода. Сняв получившееся кольцо (катушку), обмотать его изо¬ ляционной лентой и вновь вставить в него компас так, что¬ бы плоскость катушки была вертикальна, а плоскость компаса горизонтальна. Чтобы компас был устойчивей, 76
под него подставляется деревянный брусочек. В нижней стороне брусочка делается вырез для пропускания катуш¬ ки. Вся эта система прикрепляется к небольшой дощечке, по краям которой ставятся обычно зажимы, к которым подходят концы от обмотки катушки. Таких катушек нуж¬ но сделать две, чтобы одну использовать как индукцион¬ ную. 10. Электромонтаж Цель работы — научиться делать несложную осветительную электропроводку и производить несложный ремонт электроприборов. Приборы и материалы: электропатроны, выключатели, штепсельные розетки, штепсельные вилки, электролампочки разных видов; куски' электрошнура и провода, ролики, втулки, эбонитовые трубки, предохрани¬ тели, отвёртки, кусачки, изоляционная лента, деревянные розетки, шурупы. Выполнение работы Используя указанные приборы и материалы, предла¬ гают учащимся проделать следующие работы: 1) зачи¬ стить концы проводов, 2) изолировать концы проводов, 3) соединить кбнцы проводов, 4) сделать ответвление, 5) сделать приплётку (к выключателю), 6) присоединить патрон к шнуру, 7) присоединить штепсельную розетку и поставить в ней предохранитель, 8) присоединить к шну¬ ру штепсельную вилку, 9) присоединить (поставить) пред- 77
охранитель, 10) пропустить шнур через каучуковую трубку с фарфоровыми втулками, 11) прикрепить выключатель или штепсельную розетку шурупами к деревянной розетке. Примечание. Кроме указанных работ, можно да¬ вать работы по ремонту электронагревательных приборов, а также несложные работы по электропроводке непосред¬ ственно на стене.
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Введение 3 Изготовление самодельных приборов ..... 5 Организация лабораторных занятий 6 I. Первоначальные сведения по механике . . 9 1. Измерение масштабом размеров бруска и"определение его объёма 9 2. Измерение размеров бруска при помощи масштаба с нониусом . 11 3. Измерение диаметра проволоки 13 4. Измерение линейкой толщины листа бумаги ... 14 Б. Измерение диаметра стержня и внутреннего диаметра трубки 14 6. Установка стойки по отвесу 16 7. Установка поверхности горизонтально . . . . 17 8. Измерение ёмкости сосуда и объёма твёрдого тела при помощи мензурки 19 9. Взвешивание тел 20 10. Определение удельного веса твёрдых и жидких тел . 26 11. Определение удельного веса тел, всплывающих в воде . 26 12. Определение ёмкости флакона 27 13. Градуирование динамометра 28 14. Изучение давления 29 15. Изучение условий плавания тел 31 16. Изучение инерции тел 33 17. Определение силы трения и коэффициента трения . 34 18. Сравнение работ при горизонтальном и вертикальном перемещении тела 36 19. Изучение условия равновесия грузов на рычаге . . 38 20. Изучение условия равновесия грузов на блоках . . 40 II. Теплота 43 1. Наблюдение расширения твёрдых тел при нагревании и сжатия их при охлаждении 43 2. Изменение объёма жидкости при нагревании и охлаж¬ дении ... 46
3. Изменение объёма газов при нагревании и охлаждении 4. Проверка постоянных точек термометра . 5. Конвекция в газах 6. Конвекция в жидкостях 7. Изучение теплопроводности твердых тел, жидкостей и газов 8. Лучеиспускание и лучепоглощение 9. Сравнение количества теплоты, отданной горячей водой и полученной холодной при смешении горячей и холодной воды 10. Определение удельной теплоёмкости вещества 11. Определение температуры пламени калориметрическим способом 12. Определение коэффициента полезного действия нагре¬ вателя . 13. Наблюдение изменений температуры при нагревании, плавлении и отвердевании кристаллического вещества 14. Наблюдение за ходом изменения температуры при нагре¬ вании и кипении воды III. Электричество 1. Составление электрической цепи 2. Составление электрической цепи с последовательным и параллельным соединением приёмников . 3. Проверка постоянства силы тока на различных участ¬ ках цепи .... 4. Наблюдение падения напряжения на различных участ¬ ках цепи 5. Определение сопротивления проводника при помощи амперметра и вольтметра б Определение мощности тока, потребляемой при горении электрической лампочки 7. Подсчёт количества теплоты, выделенной током, и сравне¬ ние её с количеством теплоты, пошедшей на нагревание воды в калориметре . . 8. Опыты с магнитами, наблюдение магнитных спектров . 9. Наблюдение явления электромагнитной индукции 10. Электромонтаж Стр. 48 49 49 51 52 53 55 56 59 60 61 62 64 65 68 69 70 71 71 72 74 76 77
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ Стра¬ ница Строка Напечатано Следует читать По чьей вине 60 4-я сверху с,т1(00°-Ло) = = с2т2 ((°2 — °), <^,(0°-*°,) = =с2т2((°2 — 0°), типо¬ графии Д. С. Шевелкина и Б. В. Рьгкунина «Лабораторные работы по физике».