Физикалық приборлардың жалпы сипаттамалары және классификациясы

Физикадан оқулық қондырғылар мектептік физикалық тәжірибенің материалды негізі болып, саналады. Физика кабинетінде мақсаты мен шарттары бойынша өтетін барлық тәжірибелерді демонстрациялық, фронталды (зертханалық жұмыс орындарында өтеді) және физикалық практикум тәжірибелері (осы сабақ түрін өткенде оқушылар орындайды) деп бөледі. Осыған сәйкес барлық қондырғыларды 3 түрге бөледі: демонстрациялық қондырғылар, зертханалық қондырғылар, физикалық практикум қондырғылары.

Қондырғылардың құрылысы жасалатын тәжірибеге сәйкес келеді. Демонстрациялық қондырғылар қарастыратын құбылысты 8-9 м арақашықтықтан байқылауға мүмкіндік беретіндей үлкен өлшемдерімен ерекшелінеді.

Тәжірибенің өте жақсы көрнекілігі үшін құрылғы минималды қондырғылардан құралады. Бұдан демонстрациялық қондырғылардың әмбебаптығы мен унификациясы үшін талаптар қойылады.

Мұғалім қондырғыны сабақ үстінде жинай алуы үшін, құрылғылар және олардың жеке бөлшектері бір-бірімен қарапайым және берік байланысуы, бірігуі керек.

Демонстрациялық қондырғының сенімділігі үщін құралған құрылғы бөлшектері өте жақсы жұмыс істеуі керек және күтімді бақылауды қажет етеді. Сондықтан демонстрациялық қондырғылардың ұзақ мерзімді қызмет ету және майда келеңсіздіктерді жоюға болатын мүмкіндіктері болуы керек.

Кейбір құбылыстардың демонстрациясы арнайы шарттарды талап ететінін ескеріп, мысалы электростатикадан үлкен кернеуді қажет ететін тәжірибеде немесе молекулалық физикадан қатты қыздыру тәжірибесінде, икемсіз қолдарда бұл факторлар жарақаттанудың себебі болуы мүмкіндігінен, барлық демонстрациялық құрылғыларды тек мұғалім қолдануы қажет. Аса қауіпті құрылғыларда ескертетін арнайы жазуы болады.

Демонстрациялық құрылғыларды жеке қондырғылардан жинайтындықтан, ал оқушының бір мезгілде бір тәжірибеден артық бақылай алмайтындығанан, кабинетке алынатын әр түрлі демонстрациялық құрылғылар саны да шектеулі, 1-2 данадан аспайды.

Фронталдық зертханалық құрылғылар оқушылардың жұмыс істеуге тәжірибесі жоқ кезде қолданылады. Сондықтан зертханалық қондырғылар қарапайым құрылысты, жарақаттанудан қорғану дәрежесі үлкен және бағасы арзан болады.

Оқушылардың дайындық деңгейіне байланысты зертханалық жұмысты орындалу шапшаңдығы, көп жағдайда, бірдей болады. Бір мезгіліде оқушылар тәжірибе нәтижелерін жазады, біреулері өлшеуді жүргізеді, кейбіреулері қондырғыны жинайды немесе бөлшектерге шашады.

Оқушылардың жұмысты жақсы істеуін қамтамасыз ету үшін, олардың жұмыстары үшін арнайы шарттарды қажет етпейтін зертханалық құрылғыларды қолданған жөн (мысалы, сынып қараңғылануы).

Зертханалық қондырғы оқушы үстелі үстінде жиналатындықтан және жұмыс үстінде онда дәптерлер, кей жағдайда кітаптар болатындықтан, қондырғының жалпы өлшемі үстел бетінің жарты ауданынан аспауы керек. Бұдан зертханалық құрылғылар кіші өлшемді, жинақты болуы керек деген талап туындайды.

Сабақ үстінде құрылғыларды тез тарату және олардың сақталуын ұйымдастырғанда, корпус өлшемдері олардың сақталатын жиіліктері мен шкафтың ішкі жазықтығымен сәйкес келуі керек. Фронталды зертханалық жұмысты бүкіл сыныпқа өткізуде, сынып үстелдер санына сәйкес келетін, әр түрлі зертханалық қондырғылар болуы керек.

Физикалық практикумдар оқушыларда қажетті білім жиналып және олар физикалық құбылыстарды ажырата алатын жағдайда, қиындау қондырғыларды қолданыла алатын, физикалық шамаларды өлшеу әдістемесін және өлшеулер қателіктерін еркін білетін кезде өткізіледі. Практикум сабағын өткізу үшін сыныпты 2-3 оқушылардан тұратын топтарға бөледі.

Практикумға ұсынылатын жұмыстар саны әр сыныпта 5-7 болатындықтан, ол әрине сыныптағы топтар санына көп есе аз, жұмысты қайталау жұмысы нәтижесінде, олардың санын топтар санына деиін жеткізеді. Сөйтіп сыныптағы бір практикум сабағында 2-3 бірдей жұмыстар жасалады. Бұл практикумға әр түрлі қондырғы түрінен үшеуден аспайтын қондырғылар қолданды деген сөз.

Физикалық практикумда зертханалық тәжірибе қиынырақ болғандықтан, оны өткізуге қажет қондырғылар жетілдірілген, күрделірек, қымбат болуы тиіс. Кейде арнайы оқулық қондырғылар емес, ғылыми зертханалар немесе өндірісте қолданылатын техникалық қондырғылар қолданылады.

Оқулық физикалық қондырғылар ерекшеліктерін баяндау үшін, қондырғылардың әр түрінде жеке топтарды бөліп алып қарастыру керек, мысалы құрылғыда қондырғылардың атқаратын жұмыс функциясы.

Атақты әдіскер А. А. Покровскийдің ұсынысы бойынша оқулық құрылғыны классификациялауда әр түрлі қондырғылар арасында мынадай топтарға бөледі: өлшегіш қондырғылар, оқыту үшін немесе құбылысты түсіндіру үшін қолданылатын қондырғылар, көмекші қондырғылар. Көмекші қондырғыларға электр көздері жатады. Әрі қарай біз осы классификацияны ұстанамыз.

Аталған топтарды қарастыра отырып, әр түрлі физикалық тәжірибеге қолданылатын, бірақ тәжірибелік қондырғыларда сәйкес қызмет атқаратын қондырғылардың негізгі ерекше сипатамаларын көрсетуге болады.

Демонстрациялық түрлердің өлшегіш қондырғылары, олардың жалпы санын азайту мақсатында көпшекті түрде орындалады. Көрсеткіштерді санауды жеңілдету үшін, бұл қондырғыларды бір шкалалы немесе өлшеу шектерін өзгертуде олардың арасындағы интервал, шкаладағы сандар және әріптер соңғы партадан бөлік құнын және қондырғылардың көрсетуін қамтамасыз етуі керек.

Зертханалық өлшегіштер арзандатылу мақсатында дәлдік класының белгіленуінсіз бола алады, бірақ олардың берілген қателігі 2,5 класына сәйкес келуі керек. Бұл түрдің өлшегіш қондырғылары біршкалалы және біршекті болулары керек. Шкала көрсетуін айқындауда, қателіктердің ықтималдылығын азайту үшін оларды бірдей қылады. Бұл өлшегіштердің жұмыс күйі көбіне, жазықтықтық.

Физикалық практикум жұмыстары үшін өлшегіш қондырғылар 1,5 немесе 2,5 болатын дәлділік класында қолданылады. Бұл бірқалыпты немесе бірқалыпсыз шкалаларды кездестіруге болатын көп шкалалы, көп шекті қондырғылар. Бұл қондырғылар ішінде көптеген физикалық шамаларды өлшеуге болатын әмбебап қондырғылар көп.

Физикалық құбылыстар мен қондырғыларды бақылау және зерттеу үшін қондырғылар, демонстрация жасалуда бір тәжірибені немесе физика курсының тарауы немесе тақырыбы бойынша бірнеше демонстрациялар көрсеткенде қолданылады.

Мұндай қондырғыларды зерттеу объектілері мен тәжірибе барысында олармен болатын өзгерістерді соңғы партадан көруге болатын мүмкіншілік жасайды. Зерттеу объектінің өзгерісін тура бақылауға болмайтын жағдайда, осындай бақылауды қамтамасыз ететін құрылғылы қондырғы болу керек.

Осы қондырғылармен жұмыс істеу барысында тәжірибе көрсеткіштерін жақсарту мақсатында, сыныпта арнайы жағдай мысалы, қараңғылату қолданылады. Егер зерттеу объектісі тәжірибе алдында арнайы дайындықты қажет етсе, онда қондырғы комплектісінде сәйкесінше құрылғы болу керек.

Фронталдық тәжірибе үшін аттас топтар қондырғылары, көбінесе бір зертханалық жұмысты орындауда қолданылады. Бұл қондырғылар қарапайым құрылысты, жұмыс істеу принципі оқушыларға түсінікті болуы керек. Солардың көмегімен өтетін физикалық құбылыстар минимум қателік эффектісінде өтуі керек.

Физикалық практикумда қолданылатын топтардың қондырғылары, құрылысы бойынша әмбебап және көп мақсатта қолданыла алады. Олардың сақталуы үшін көп орын қажет, ал жұмысқа дайындық кезінде монтажбен түзетуге көп уақыт қажет. Мұндай топтардың қолданылуына мысал ретінде әмбебап трансформаторлар, зертханалық трибометр, практикум үшін механикалық комплект бола алады.

Қондырғылардың түрге бөлінуі олардың арасындағы терең айырмашылықты айқындайды және тәжірибеде жетпей жатқан қондырғыны сәйкес келетін қондырғыға алмастыру, бірақ басқа түр қолдану жақталмайды. Әсіресе бұл зертханалық қондырғыларды демонстрациялық қондырғыларымен алмастыру немесе керсінше. Мысалы, демонстрациялық тәжірибеде ток күшін зертханалық амперметрмен өлшеу мүмкін емес, себебі оқушылар оның көрсеткішін көрмейді. Сонымен қоса, фронталды зертханалық жұмыста демонстрациялық қоректендіру көзін қолдануға болмайды, себебі 220 В-ті кернеу желісінде жұмыс істеуді талап етеді, ал онымен тек мұғалім қауіпсіздік жағдайда жұмыс істей алады.

Негізгі әдебиеттер: [3], [6], [8], {11}.

Қосымша әдебиеттер: [1-3].

Тақырып №3.