Школа физики

Школа физики

Персональный сайт учителя физики
Лях Владимира Петровича

Аквариум - это тоже демонстрационный прибор

Автор
Оцените материал
(3 голосов)

Аквариум в учебном кабинете очень полезен. И дело не только в весьма полезном увлажнении пересушенного центральным отоплением воздуха, тем более с учетом ионизирующего действия  компьютеров.

Важны и экологическая, и эстетическая, и воспитательная сторона дела. Аквариум и сам по себе неплохой повод для рассмотрения примеров диффузии, конвекции, давления в жидкости и т.д.. Но мы поговорим об использовании некоторых приспособлений для аквариума в качестве демонстрационных приборов. Впрочем, такое оборудование обычно охотно  приносят ученики. Аквариумистика – популярное занятие и использование подобных демонстраций близко и интересно ребятам, вызывает живой интерес.

Помпа-фильтр для аквариума.

Есть небольшие модели, доступные и  недорогие. При изучении устройства поршневого насоса (7класс) очень полезно отметить достоинства (простота конструкции) и недостатки (большие габариты, износ деталей в результате трения, уязвимость клапанов, невысокая производительность, вибрация, нагрузки и шум при увеличении скорости возвратно-поступательного движения и т.д.). Нужно показать конструкцию центробежного насоса, лишенного многих перечисленных недостатков, это можно сделать, демонстрируя насос от помпы-фильтра (верхняя часть прибора). Устанавливаем прибор в сосуде с водой на присоске (принцип её действия - тоже тема для обсуждения, такой принцип используют и некоторые обитатели аквариума) так, чтобы заборная часть была в воде, а трубка выдачи – сверху, демонстрируем его работу.

Можно предложить ребятам выполнить проект настольного фонтана на основе такого насоса. При соответствующем оформлении выглядит такая модель очень привлекательно. Кстати, в процессе подобной работы ученики предложили проект безнапорного фонтана (вода стекает по камням обратно в водоем) на принципе эрлифта с использованием микрокомпрессора от аквариума.

Микрокомпрессор.

Воздуховодная трубка от микрокомпрессора снизу вставляется в трубку большего диаметра, нижний конец последней погружается в воду. Пузырьки воздуха от компрессора поднимают воду и она вытекает  через верхний конец трубки, поднятой на некоторую высоту над поверхностью воды. Обсуждение вопроса о целесообразности такого способа практического подъема воды всегда  сопровождается критической позицией учащихся, но в любом случае интересно им, развивает техническое мышление, аналитические способности. Сообщаем школьникам, что на таком же (вибрационном) принципе, как и аквариумный компрессор, работают погружные  насосы небольшой мощности, ребята охотно анализируют их достоинства и недостатки, границы применимости, называют уязвимые детали (например, предлагают залить электромагнит резиной, эпоксидной смолой и т.п.).

Микрокомпрессор со снятой крышкой позволяет демонстрировать колебательное движение, ребята охотно называют колеблющиеся детали (сложнее всего с невидимыми под мембраной клапанами, корпусом прибора, стенками трубки), легко отвечают на вопрос о том, как изменить  частоту вибрации (напряжение питания, масса ярма, глубина погружения распылителя, диаметр просвета трубки), анализируют сильные (простота, надежность) и слабые стороны конструкции (вибрация со звуковой частотой или близкой, небольшая производительность, возможность затопления при низком расположении после выключения, когда прибор остынет), при небольшой помощи учителя предлагается другой вариант – поршневой компрессор, анализируются его возможности. Это устройство довольно дорогое, поэтому можно обойтись рисунком или показать модель двигателя внутреннего сгорания с соответствующими комментариями. Уместна экспериментальная задача: по измеренному или паспортному значению давления рассчитать  максимальную глубину погружения распылителя воздуха. Или наоборот, опуская распылитель в глубокий сосуд, находим максимальную глубину погружения, при которой воздух еще идет, а затем рассчитываем развиваемое давление воздуха. К слову, при изучении насосов уместно показать разбрызгиватель, который используется для увлажнения комнатных растений (одевается на пластиковую бутылку), головку косметического пульверизатора, сифон с грушей  для  удаления донных отложений из аквариума.

Можно показать работу микрокомпрессора  также при изучении свойств магнитов (взаимодействие постоянного керамического магнита и переменного электромагнита).  Заметим попутно, что выходящие сейчас из употребления так называемые внешние аквариумные фильтры позволяют показать принцип работы магнитной муфты, когда ротор привода с магнитами и статорная обмотка электромагнита разделены водонепроницаемой стенкой. Уместно использование микрокомпрессора  также и при изучении звуковых колебаний. На поверхности демонстрационного стола компрессор, как правило, издает довольно громкий звук, особенно если снять резинки с основания, частоту звука, как уже отмечалось, можно менять. При этом естественен разговор о способах устранения вредных проявлений вибрации. Демонстрируем  уменьшение шума при использовании поролоновой подкладки, при плотной установке компрессора на массивную гирю (говорим об установке станков на фундаменты).  Кстати, вреден не только шум звуковых частот. Экологический негатив несут даже безвредные по всеобщему убеждению ветросиловые установки: они излучают инфразвуки, отпугивающую чувствительную к ним фауну.

Нагреватель от аквариума.

Можно использовать простой нагреватель, лучше со спиралью на слюде, в нем нагреватель видно, в отличие от песочного. Неплохо, конечно, иметь автоматический прибор, но он гораздо дороже. Очень хорошо смотрится опыт с тепловой конвекцией в жидкости. В одном сосуде краска на дне, а в другом, куда опущен нагреватель, заметно движение конвекционных потоков. Заметим, что нагреватель должен быть погружен до верхней отметки   на его корпусе, поэтому лучше использовать высокие сосуды, например две мензурки. Можно также провести фронтальный опыт и на его основе решить расчетную задачу: зная мощность нагревателя и время его работы рассчитать работу тока, также рассчитать энергию, полученную водой (масса рассчитывается или сообщается), измеряя температуру вначале и после нагревания. Сделать вывод о количестве потерь и их видах, оценить кпд. Нагреватель-автомат может иллюстрировать работу автоматики электрических водогрейных систем в частности при рассмотрении вопросов энергосбережения.

Пластмассовые рыбки.

При изучении плавания хорошо смотрится опыт с использованием красочных пластмассовых рыбок, у которых средняя плотность примерно равна плотности воды, их нетрудно купить, и они недороги. Сначала рыбку погружаем в соленую воду, где она плавает, а затем пинцетом переносим в пресную, где рыбка  медленно тонет. Предлагаем ребятам объяснить феномен. Можно, конечно, обойтись картофелиной или яйцом, но эффект не тот. Интересно и эмоционально окрашено наблюдение за поведением улиток-ампулярий (это, конечно, не оборудование, но такую работу дети могут сделать и дома и описать свои наблюдения). Почему улитки то  ползают или лежат  на дне, а то плавают? Ученики всегда находят причину: чтобы опуститься на дно улитка выбрасывает воздух, а наверх потом выползает по стенкам или растениям.  При изучении плавания (степень погружения тела) можно использовать домашний ареометр (впрочем, его нетрудно сделать).

Кстати, классический опыт с «картезианским водолазом» очень удобно демонстрировать в пластиковой бутылке, слегка сжимая её. Конструкция, в отличие от стеклянной бутылки с резиновой пленкой очень долговечна и всегда готова к использованию. Если не наливать много воды, то можно показать, что «водолаз» тонет и при нагревании воздуха в бутылке, предложить ученикам это объяснить. Иногда показывают такой опыт в обычной евробутылке, заполненной водой доверху. В воду бросают несколько спичечных головок, обломанных у самого основания. Если вставить палец в горлышко и слегка нажать, готовки тонут (чем меньше древесины – тем раньше). Показывать лучше в прозрачной  бутылке на просвет, «водолазам» лучше дать немного поплавать заранее. Опыт оправдывает себя как эвристический.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Комментарии

  • Евгений Евгений 25.11.2017 16:51
    Наконец то Урок по всем современным требованиям. Мугамба доволен!!!!!!!!! Не просто СПАСИБО! А ...

    Подробнее...

     
  • Олег Олег 02.11.2017 16:17
    Владимир, а где сегодня можно купить омагничиватель воды СО-2 или СО-3?

    Подробнее...

     
  • Тимур Тимур 22.09.2017 08:36
    Доброго времени суток, на вашем сайте наткнулся на фотографию учебного вольтметр-термо метра ...

    Подробнее...