Создание практикума по теме «Постоянный электрический ток» с использованием модернизированных реохордов

Актуальность

Лабораторное оборудование в школе нуждается в ремонте и доработке для дальнейшего использования. Создавая практикум, авторы помогут учащимся 8–10 классов на практике изучить тему «Постоянный электрический ток» с использованием нового лабораторного оборудования и новых лабораторных работ.

Цель

Создать лабораторный практикум по теме «Постоянный электрический ток» с использованием модернизированных реохорд.

Задачи

1. Выбрать оборудование, осуществить его ремонт и модернизацию.
2. Создать модернизированную 3D-модель реохорды и распечатать её на 3D-принтере.
3. Составить лабораторные работы по теме «Постоянный электрический ток» (с использованием реохорд) разной сложности для разных возрастных групп.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Персональный компьютер с установленным ПО (Autodesk Fusion 360)
• 3D-принтер и пластик PLA
• Старые реохорды, инструменты и материалы для их ремонта

Описание

На начальном этапе авторы выбрали оборудование. Выбор пал на реохорды. Реохордами называют натянутую на основание металлическую проволоку с передвигаемым по ней контактом, применяемую для точных измерений электрического сопротивления, напряжения, электродвижущей силы и т. д.

На следующем этапе авторы определили устройства, требующие ремонта. Реохорды, которые были в запасниках физической лаборатории, оказались 1959 года выпуска. Сам процесс ремонта был несложным, но занял много времени и сил из-за натягивания новой проволоки на деревянное основание реохорды.  После нескольких испытаний авторы остановились на проводе из нихрома с поперечным сечением 0,4 мм². В результате получились реохорды, которые не требуют использования реостата, с помощью которого регулируется сила тока в цепи.

На третьем этапе авторы решили усовершенствовать реохорду. Для проведения лабораторной работы «Определение зависимости сопротивления проводника от удельного сопротивления материала проводника» необходима реохорда, которая позволит использовать одновременно несколько проводников из разных материалов одинаковой длины и поперечного сечения.  В стандартных реохордах можно установить лишь одну проволоку. Главное преимущество «новой» реохорды, которую авторы сконструировали в программе Autodesk Fusion 360, заключается в увеличенном количестве проводников равных поперечных сечений.

Чертежи были распечатаны на 3D-принтере. Основная часть «новой» реохорды – это новый ползунок. Он не сможет выйти из строя, так как в нём не будет пружины, которая часто ломается. Контакт с проводниками будет обеспечивать небольшой отрезок медной проволоки с большим поперечным сечением. Создание каретки для ползунка было самой сложной частью, т. к. она имеет сложную геометрическую форму. Каретка была усилена, движение каретки авторы упростили, сократив количество деталей. Основание реохорды представляет собой длинную рейку, которая шире, чем у лабораторных реохорд из школьного оборудования, в связи с чем на неё можно установить большее количество проводников разного поперечного сечения одинаковой длины. После создания окончательного чертежа 3D-модели «новой» реохорды авторы её распечатали и собрали усовершенствованную реохорду.

Затем приступили к написанию лабораторного практикума. Первым делом продумали сами эксперименты: хотелось сделать их не только познавательными, но и интересными. Пришли к выводу, что можно создать минимум семь лабораторных работ практикума по теме «Постоянный электрический ток»:

• ЛР № 1 «Определение сопротивления реохорды с помощью амперметра и вольтметра» (8 класс)
• ЛР № 2 «Определение сопротивления реохорды с использованием штангенциркуля» (8 класс)
• ЛР № 3 «Определение сопротивления реохорды» (10 класс)
• ЛР № 4 «Определение удельного сопротивления проводника» (8, 10 классы)
• ЛР № 5 «Исследование зависимости сопротивления проводника от его длины» (8, 10 классы)
• ЛР № 6 «Исследование зависимости сопротивления проводника от площади его поперечного сечения» (8, 10 классы)
• ЛР № 7 «Определение удельного сопротивления различных металлов»

Составили лабораторные работы и провели их апробацию. После составления всех лабораторных работ авторам надо было убедиться в их практичности. Для этого они провели несколько работ на уроках в 8 классе с помощью учителей. Как и ожидали, лабораторный практикум оказался успешным, и ученики 8 класса поняли тему «Постоянный электрический ток» и научились пользоваться новым для них оборудованием, то есть реохордами.

Результаты работы/выводы

Авторы выполнили все поставленные перед ними задачи.

1. Починили старые реохорды.
2. Разработали модель усовершенствованной реохорды и распечатали её на 3D-принтере.
3. Разработали лабораторные работы и составили из них лабораторный практикум.

Перспективы использования результатов работы

В перспективе хотим создать ряд видеороликов с лабораторными работами, чтобы учащиеся, которые сидят дома, могли увидеть всё на практике, а также создать методичку, в которой будут представлены все составленные нами лабораторные работы.