Использование цифровых лабораторий на уроках физики и химии. МУРМАНСК 2015. Использование цифровой лаборатории Архимед на уроках химии и во внеурочной деятельности по


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
ГАУДПО МО «ИНСТИТУТ РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ»


Кафедра
преподавания общеобразовательных предметов




М.А.

Кунаш, О.А.

Телебина



Использование цифровых лабораторий

на уроках физики и химии



МУРМАНСК

2015


ГАУДПО МО «ИНСТИТУТ РА
ЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ»


Кафедра преподавания общеобразовательных предметов







М.А. Кунаш, О.А. Телебина







Использование цифровых лабораторий

на уроках физики и химии


Учебно
-
методическое пособие











МУРМАНСК

2015

ББК 74.2
6
2.
9

И88

Печатается

по ре
шению редакционно
-
издательского совета

ГАУДПО МО «Институт развития образования»


Авторы:

М.А.

Кунаш,
доцент кафедры преподавания общеобразовательных
предметов ГАУДПО МО «ИРО», к.п.н.
;

О.А.

Телебина,
старший преподаватель кафедры преподавания общео
б
разова
тельных предметов ГАУДПО МО «ИРО»


Рецензент

И.А.

Петрова
, доцент кафедры преподавания общеобразов
а
тельных предметов ГАУДПО МО «ИРО», к.п.н.






Использование цифровых лабораторий на уроках физики и химии:

И88
Учебно
-
методическое пособие

/ Авторы:
Кунаш М.А.
,
Телебина О.А.




Мурманск: ГАУДПО МО «
Институт развития образования
», 2015.
-

66 с.



Методическое пособие предназначено для учителей физики и химии, использ
у
ющих цифровые лаборатории в образовательном процессе. Пособие поз
воляет п
о
знакомиться с возможностями цифровых лабораторий, существующим спектром
направлений использования возможностей современных технологий. Материалы,
представленные в пособии, могут быть использованы как в самостоятельной работе
педагога, так и в рабо
те методистов, осуществляющих взаимодействие с педагогами в
рамках реализации возможностей цифровых образовательных ресурсов в совреме
н
ном образовательном процессе. Пособие входит в состав учебно
-
методических ко
м
плектов к программам повышения квалификации
учителей и преподавателей физики
и химии «Развитие качества преподавания».


ББК 74.2
6
2.
9






© ГАУДПО МО «ИРО», 2015

©
Кунаш М.А.
,
Телебина О.А.
,

2015


3


Содержание


Введение

................................
................................
................................
.............

4

Описание цифровой лаборатории
Еinstein

................................
.....................

8

Описание цифровой лаборатории Радуга

................................
.......................

9

Описание цифровой лаборатории Архимед

................................
.................

10

Использование цифровой лаборатории Архимед на уроках физики

и во внеурочной деятельности по предмету

................................
.................

12

Применение цифровой лаборатории Архимед при проведении

практических работ
по физике

................................
................................
........

12

Методическая разраб
отка экспериментальных заданий по физике

с использованием цифровой лаборатории Архимед

в условиях урочной деятельности

................................
................................
...

17

Методическая разработка исследовательских работ по физике

с использованием цифровой лаборатории Архимед

в условиях урочной деятел
ьности

................................
................................
...

2
1

Методическая разработка лабораторных работ по физике

с использованием цифровой лаборатории Архимед при изучении

раздела «Тепловые явления», 8 класс

................................
............................

35

Использование цифровой лаборатории Архимед на уроках химии

и во внеурочной деятельности по

предмету

................................
.................

46

Применение цифровой лаборатории Архимед при проведении

практических работ
по химии

................................
................................
..........

46

Применение цифровой лаборатории Архимед при проведении

лабораторных работ
по химии

................................
................................
.........

53

Связь содержания учебных тем по химии и возможностей

естественнонауч
ной лаборатории при организации

практической деятельности учащихся

................................
..........................

60

Заключение

................................
................................
................................
......

64

Литература

................................
................................
................................
.........

65



4

Введение


Широкое внедрение информационных технологий в процесс препод
а
вания в школе является одним из проявлений процесса масштабной инфо
р
матизации всег
о общества. При этом требования федерального стандарта
о
с
новного

общего образования предполагают интеграцию обеспечения всео
б
щей компьютерной грамотности и деятельностного характера процесса об
у
чения. Согласно ФГОС

второго поколения,

результатом освоения о
сновной о
б
разовательной программы основного общего образования

при изучении
естественных наук является обеспечение формирования умений проведения
простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с
использованием аналоговых и цифровых из
мерительных приборов и навыков
адекватной оценки полученных результатов,
приобретение опыта применения
научных метод
ов познания, наблюдения

явлений
.
Цифровые лаборатории
Эйнштейн и
Архимед
, позволяющие проводить демонстрационные и лабор
а
торные эксперименты

с использованием цифровых компьютерных измерит
е
лей


датчиков, в полной мере соответствуют данным требованиям образов
а
тельного стандарта и тенденциям современного мира, т.к. позволяют соч
е
тать
полноценный эксперимент с возможностями современных компьютерн
ых и
н
струментов. Преимущества использования педагогом цифровых лаб
о
раторий
в ходе урочной и внеурочной деятельности очевидны: эксперимент становится
информационно более насыщенным, наглядным и понятным уч
е
никам, т.к.
получаемые в процессе проведения экспер
имента результаты и
з
мерений в
виде графиков и таблиц отображаются на экране; выполнение фронтальных
лабораторных работ с использованием цифровых лабораторий расширяет
круг возможных измерений; возрастает интерес к изучению физики; спосо
б
ствует формированию

навыков исследовательской деятельности.

Использование цифров
ых

лаборатори
й

в образовательном процессе
нацелено на:



п
овышение уровня мотивации и познав
ательной активности учащи
х
ся
;



формирование г
отовност
и

учащихся использовать свои знания в р
е
альных жизнен
ных ситуациях (изучать реальный мир
, моделируя разли
ч
ные
процессы);



р
еализацию задач интеллектуально
-
направленной педагогики как
средства развития и саморазвития одаренных детей в ИКТ
-
насыщенной ср
е
де
;



и
зменение способов взаимодейств
ия между школьниками и
педаг
о
гами в ходе совместной урочной

и внеурочной деятельности.

Экспериментирование


необходимая и весьма важная часть изучения
естественных наук. Цифровые лаборатории по физике, химии и биологии


новое поколение школьных естественнонаучных лабораторий.
Они обеспеч
и
вают автоматизированный сбор и обработку данных, позволяют отображать
ход эксперимента в виде графиков, таблиц, показаний приборов. Проведе
н
ные эксперименты могут сохраняться в реальном масштабе времени и во
с
производиться синхронно с их видеоза
писью. Лаборатории позволяют пров
о
дить опыты и учебные исследования как в классе, так и в
полевы
х условиях.


5

Среди основных преимуществ работы с цифровым оборудованием сл
е
дует выделить:



для учителя:



сокращение времени на подготовку и проведение лабораторных

и
практических работ по предметам естественнонаучного цикла (при условии
наличия у учителя достаточного опыта работы с устройствами, составля
ю
щими
рассматриваемый комплект оборудования);



расширение спектра лабораторных и практических работ по разли
ч
ным те
мам как в рамках планирования урочной деятельности, так и во вн
е
урочной;



возможность
разработки авторских проектов лабораторных работ и
демонстрационных экспериментов
;



для учащихся:



возможность раскрытия творческого потенциала в рамках уроков
естественнона
учного цикла, а также в исследовательской деятельности;



возможность повышения уровня знаний в процессе активной де
я
тельности в ходе экспериментальной исследовательской работы на уроках ф
и
зики и химии.

Таким образом,
цифровая
л
аборатори
я обладае
т целы
м рядо
м неосп
о
римых достоинств,
позволя
я

получать данные, недоступные для фиксации в
других
учебных экспериментах, производить удобную обработку результатов
эксперимента. Автоматизация сбора и обработки данных экономит время и
силы учащихся и позволяет сосредото
чить внимание на сути исследования.
Кроме того, обеспечивается уникальная возможность создавать интегрир
о
ванны
е курсы по естественным наукам
. Активная экспериментальная иссл
е
довательская работа уча
щихся способствует формированию и развитию ун
и
версальных уч
ебных действий
учащихся
на основе реализации идей исслед
о
вательской и проектной деятельности
по физике и

химии, а также раскрытию
творческого потенциала учащихс
я. Б
лагодаря
мобильности данных

компле
к
т
ов
,
педагогу и учащимся

предоставляется оборудование для

полевых иссл
е
дований, которого ранее практически не существовало.

Вместе с тем следует отметить и факты
,

ограничивающие позитивный
эффект при использовании цифровой лаборатории.

В первую очередь данным
ограничением выступают гигиенические требования.

Внед
рение ИКТ в обуч
е
ние при неразумном их использовании может отрицательно влиять на психику
и здоровье учащихся. Немецкий ученый Х.Г. Рольф называет следующие нег
а
тивные факторы компьютерного обучения:




опасность подавления межличностного общения
:

общение с
комп
ь
ютером понижает количество и качество личных контактов, что может нан
е
сти
вред эмоциональному
развитию школьника
;



опасность снижения роли устной и письменной речи
:

в новых технол
о
гиях во многом преобладает звук и изображение
, сводится к минимуму необ
х
о
димость построения речевых высказываний, формулировки выв
о
дов
;



отсутствие прямого исследования действительности
:

школьник

пол
у
чает знания, опосредованные сознанием разработчиков программ
;


6



опасность снижения социализации
учащегося:

резкое уменьшение
врем
ени пребывания среди других людей и общения с ними

негативно ск
а
зывается на процессе

формирования возрастных новообразований, характ
е
ризующих процесс социализации
.

С 1 сентября 2011 года вступили в силу новые санитарно
-
эпидемиологические требования к услов
иям и организации обучения в общ
е
образовательных учреждениях. Новые санитарно
-
эпидемиологические треб
о
вания затрагивают практически все сферы школьной жизни
, включая и тр
е
бования в аспекте применения ИКТ
-
технологий. Следование им требует от п
е
дагога грамот
ного планирования деятельности учащихся в ИКТ
-
насыщенной
среде.

Другим ограничением выступают возрастные особенности
уча
щихся.
Познавательные способности, связанные с обработкой информации, пре
д
ставленной в различном виде, для подростков являются ограничен
ными. Да
н
ный факт, прежде всего, обусловлен спецификой формирования мозговых
функций. В рамках данного ограничения педагогу важно учитывать, насколько
сформированы те или иные возможности учащихся. При учете данного факт
о
ра у
чителю

необходима поддержка со
стороны психолога, сотрудничество с
которым позволит б
олее эффективно использовать

возможности цифровой л
а
боратории.

Наконец, еще одним фактором, определяющим целесообразность и
с
пользования оборудования цифровой лаборатории, выступает обоснованность
введен
ия тех или иных исследований в учебный процесс или включение их в
рамках внеурочной деятельности. При ограниченных возможностях аналог
о
вого оборудования
замена
его цифровым не является
единственным спос
о
бом решения данной ситуации
. Так, благодаря традицион
но применяемым
приборам, устройствам на уроках физики и химии формируются практические
навыки, экспериментальные умения, становление которых при использовании
исключительно цифровой лаборатории невозможно. Наблюдение процессов,
лежащих в основе действия ан
алоговых измерительных устройств
,

спосо
б
ствует осознанности первичного изучения
естественнонаучных явлений.
Устройство же цифрового оборудования не позволяет на основе их принципа
действия полноценно развить необходимые практические навыки у учащихся.
Таки
м образом, аналоговое оборудование

играет более значимую роль в
формировании всех элементов практических навыков и,

наряду с цифровым
,

выступает той базой, разумное использование которой учителем способствует
повышению
эффективности учебного процесса при ц
еленаправленном ест
е
ственнонаучном обучении школьника.

Учет рассмотренных факторов требует от
учителя проведения педагог
и
ческого анализа
возможностей применения комплекта цифровой лаборатории
для осуществления разумности в применении приборов, входящих в е
е с
о
став. В рамках данного учебного пособия реализуется задача раскрытия о
с
новных направлений применения лаборатории

Эйнштейн и
Архимед
, а та
к
же
ознакомления педагогов с примерами реализации комплектов в разли
ч
ных
формах и видах деятельности. Учителя физик
и и химии получат возмо
ж
ность

7

не только ознакомиться с примерами разработки содержания отдельных оп
ы
тов, проведение которых возможно на базе использования лаб
о
ратории, но и
лабораторных работ, осуществление которых затруднено при использ
о
вании
традиционног
о оборудовани
я

или точность полученных данных недост
а
точна
для задач обучения.

Полученные сведения и методические рекомендации
позволят учителю самостоятельно организовывать деятельность школьн
и
ков с
использованием данных устройств, самостоятельно разрабат
ывать собстве
н
ные дидактические материалы в рамках урочной и внеурочной деятел
ь
ности
по предмету с учетом специфики и особенностей школьников.

При разработке данного методического пособия использован опыт р
а
боты учителей Мурманской области, эффективно испо
льзующих потенциал
цифровых лабораторий в образовательном процессе: И.Г.

Артамоновой, уч
и
теля химии МБОУ г. Мурманска СОШ № 49, Н.Б.

Маховой, учителя физики
МБОУ г.

Мурманска СОШ № 49, С.Е.

Скрутелева, учителя физики МБОУ лицея
имени В.Г.

Сизова г.

Мончего
рска, И.Б.

Правиленко, учителя химии МБОУ

г. Мурманска СОШ № 36, И.А.

Ткаченко, учителя
химии МБОУ г.

Мурманска
СОШ № 36, а также материалы практики работы учителей образовательных
организаций других регионов, опубликованные на образоват
ельных порталах
в свободном доступе в сети Интернет.




8

Описание цифровой лаборатории

E
instein


В январе 2014

г. в Лондоне на Международной выставке BETT
-
2014
лучшим цифровым устройством была признана цифровая лаборатория
EinsteinTablet, которая включает в

себя планшетный компьютер на платформе
Android

OS
.

Ци
фровые лаборатории
E
instein развивают линейку школьных
цифровых естественнонаучных лабораторий. Как и в любой цифровой лабор
а
тории, в их составе имеются специализированные датчики, регистраторы да
н
ных,
программное обеспечение для управления сбором данных и обработкой
эксперимента, справочные и методические материалы. Лаборатории обесп
е
чивают автоматизированный сбор и обработку данных, позволяя отображать
ход эксперимента в виде графиков, таблиц, показани
й приборов
.

Регистраторы данных
E
instein™Tablet и
E
instein™Tablet+
п
редставляют собой модифицир
о
ванные планшетные компьютеры на платформе

ОС
Android
, позволяющие проводить увлекательные
естественнонаучные эксп
е
рименты как в помещ
е
нии школы, так и за ее пр
еделами. Они могут пр
о
изв
о
дить до 100 000 замеров в секунду и передавать полученные данные на
др
у
гие устройства и компьютеры посредством беспр
о
водных соединений

Wi
-
Fi
и Bluetooth
. Регистраторы данных

Е
instein™ Tablet и
E
instein™ Tablet+

поста
в
ляются с пред
установленным

MiLAB
. Подключив такой регистратор к мульт
и
медийному проектору, преподаватель может демонстрировать экспер
и
мент
всему классу.

Р
егис
траторы данных

Е
instein LabMate

и

Е
instein LabMate+

подключ
а
ются к обычным или планшетным компьютерам с помощью USB
-
кабеля или
беспроводного интерфейса Bluetooth. На обычных компьютерах с Windows,
Mac OS X и Linux они работают совместно с

программным обеспечением
MultiLab 4
, а на планшетных компьютерах с Android и iOS


с

программным
обеспечением MiLAB
.
Благодаря встроенному литий
-
полимерному аккуму
л
я
тору большой емкости, время работы регистратора да
н
ных без подзарядки в режиме проведения замеров д
о
стигает 24 часов. Лаборатории с этими рег
и
страторами
могут производить до 100 000 замеров в секунду и и
с
пользовать все 65 датчиков

Е
instein
.

Цифровая лабо
ратория Е
instein позволяет сформ
и
ровать
лаборатории, удовлетворяющие педагогическим задачам каждого учителя,
преподающего предметы естественнонаучного цикла: физику, химию, биол
о
гию. Используя различные цифровые датчики, можно проводить широкий
спектр иссл
едований, демонстрационных и лабораторных работ, а также ос
у
ществлять научно
-
исследовательские проекты, способствующие решению и
освоению межпредметных задач.

Цифровые лаборатории Е
instein могут быть
оснащены л
ю
бым из 65 датчиков, в том числе:








9




Датч
ик температуры (

40+140 °С)



Датчик температуры

200

400 °С



Датчик температуры повер
х
ности



Датчик температуры 0

1200 °C



Датчик давления 15

115 кПа



Датчик давления 20

400 кПа



Датчик расстояния



Датчик силы



Датчик ускорения



Датчик угла поворота



Шкив счетный



Да
тчик ворота с фотоэлеме
н
том



Колориметр



Счетчик капель



Скорость потока (расх
о
домер)



Датчик артериального давл
е
ния



Датчик ЭКГ



Датчик ЧСС (при физических нагру
з
ках)



Датчик дыхания



Датчик влажности



Датчик влажности почвы



Датчик освещенности



Датчик освещенности

трехдиапазо
н
ный




Датчик УФ
-
излучения



Датчик микрофонный



Датчик уровня шума (зв
у
ка)



Датчик электрического заряда



Амперметр



Миллиамперметр



Датчик напряжения +/


2,5 В



Датчик напряжения +/


25 В



Датчик напряжения 5 В



Датчик напряжения трехдиап
а
зонный



Датчик
электропровод
и
мости



Датчик магнитного поля двухо
с
ный



Датчик магнитного поля



Датчик турбидиметр 0

200



Датчик аммония с эле
к
тродом



Датчик кальция с электр
о
дом



Датчик хлорида с электр
о
дом



Датчик углекислого газа



Датчик нитрат
-
ионов 0,02

40.000 ppm



Датчик соде
ржания ки
с
лорода



Датчик рН



Датчик калия с электр
о
дом



Счетчик Гейгера
-
Мюллера



Описание цифровой лаборатории
Р
а
дуга


Цифровая лаборатория Радуга предназначена для обеспечения эксп
е
риментов с использованием от одного до четырёх о
д
новременно работающих
USB
-
датчиков различных физических и химических параметров. Цифровая л
а
боратория используется совместно с персональным компьютером пользов
а
теля. Компьютерная программа позволяет произвести автоматическое расп
о
знавание подключенных датчиков, выбор и настройку ви
да отображения да
н
ных, фильтрацию данных, регистрацию, измерение и отображение на граф
и
ках входных сигналов от датчиков, работу с архивом зарегистрированных р
е
зультатов опытов.

Цифровая лаборатория применяется
при постановке демонстрационных эксп
е
риментов

и исследовательских работ уч
а
щихся в условиях типовых к
а
бинетов физ
и
ки, химии и биологии основной и полной
средней школы.

Основные технические данные
:



Количество каналов


до 4
.



Разрядность АЦП датч
и
ков


12
.



Частота дискретизации входных
сигналов, кГц

(
о
дин канал

до 25
, два кан
а
ла
до 10
,
три или четыре



до 5
).


10



Автоматическое распознавание датч
и
ков
.



В
озможность записи в архив и воспроизведения из а
р
хива
.



Возможность фильтрации регистриру
е
мых сигналов
.



Возможность масштабирования графиков и выделения фраг
ментов
граф
и
ка
.

Если используется один датчик, его
можно подключить

непосредственно к ко
м
пьютеру.

Инструменты управления и выбора
режимов работы расположены на рабочем
поле.

При выполнении команды «циклич
е
ская запись» в памяти комп
ьютера форм
и
руется файл
,
по заполн
е
ни
и

файла данными
при продолжении измерений цикл повтор
я
ется
,

и файл запо
л
няется новыми данными
до ос
тановки пользователем измерений.
Программа позволяет сохранять
файлы с экспериментальными данными в различных форматах (.out, .xls, .txt).

Сохр
а
н
ение данных в форматах .xls, .txt дает возможность создать таблицы для
работы в Excel и Notepad.

Файл с ра
с
ширением .out используется программой
для воспроизведения экспериментальных да
н
ных в виде графика.

В меню настройки расположены указатель частоты ди
скретизации да
н
ных по времени (частота опроса датчика) и
манипулятор для переключения частоты опр
о
са. В поле просмотра записи расположена
кнопка «Обзор», наж
а
тие на которую позволяет
одновременно вывести на экран графики да
н
ных, полученных за всё время з
а
п
иси.

Инструментальное поле «Разности пар
а
метров»
предназначено для индикации разностных зн
а
чений измеряемых параметров при испол
ьз
о
вании в работе двух маркеров.



Описание ц
ифров
ой

лаборатори
и

Архимед


Цифровые лаборатории Архимед


несколько поколений ла
бораторий


оборудование для проведения широкого спектра исследований, демонстр
а
ций, лабораторных работ по физике, биологии и химии. Комплект может вкл
ю
чать в себя ранее поставлявшиеся карманные компьютеры (КПК) Palm с и
з
мерительным интерфейсом TriLink, в
настоящее время
-

переносные компь
ю
теры NOVA 5000 или измерительные интерфейсы USBLink. Во все компле
к
ты
входят наборы датчиков, а также программное обеспечение для сбора, ан
а
лиза и обработки данных на карманных компьютерах Palm, переносных NOVA
5000 и на
ноутбуках или настольных компьютерах ПК (
PC
).


11

Лаборатория
Архимед

представляют собой систему автоматизированн
о
го сбора данных, и благодаря этому они позволяют измерять быстро измен
я
ющиеся величины, такие как ток и напряжение в переходных процессах.
Раньше
для этого требовались осциллографы, подведение к партам сети 220 В
и большого количества приборов, теперь достаточно комплекта лаборатории.
Ученики получают возможность протоколировать результаты, которые после
работы достаточно просто распечатать, учатся
работать с системой автомат
и
зированного сбора данных. Работа с программой на
NOVA

5000, USBLink или
КПК
Palm

позволяет развивать логическое мышление и удерживать внимание
учеников во время всего эксперимента. Благодаря лаборатории повышается
безопасность п
роведения экспериментов.

Д
ля сбора, анализа и обработки данных имеется целый комплект пр
о
граммного обеспечения, включающий в себя следующие программы:
Mu
l-
tiLab

для КПК и NOVA 5000 (сбор и первичная обработка экспериментальных
данных), и
MultiLab

для ноутб
ука и ПК. Эта программа осуществляет совмес
т
ную работу ПК с интерфейсами
Palm
, NOVA 5000, USBLink, обработку эксп
е
риментальных данных на настольном компьютере, видеоанализ экспериме
н
тов, а также обмен данными между ПК и NOVA 5000 (
Palm
, USBLink).

В отличие

от предыдущих версий, основой лаборатории Архимед 4.0 я
в
ляется портативный специализированный регистратор данных USB Link.

При
н
ципиально новый регистратор данных
USBLink

-

простое многофункци
о
нальное
устройство типа «plug
-
n
-
play» с 4 портами, к которым мо
жно подключать до 8
датчиков одновременно и USB портом для подключения к компьют
е
ру
.

Подсоединив USBLink к своему компьютеру в классе или дома
учитель
получает
полноценную цифровую естественнонаучную лабораторию.

Другие
версии регистраторов (TriLink, NOVA
5000) отвечают требованиям автономной
мобильной лаборатории и являются самостоятельными компьютерами со
своим источником питания, памятью, операционной системой и пользов
а
тельским интерфейсом.

В
USBLink
оптимально

сочетаются цена
-
качество
-
функциональные во
зможности


пользователь получает устройство, которое
способно автоматически определять датчики и производить замеры с частотой
до 10 000 замеров в секунду.

Основные достоинства:



п
одключение «plug
-
n
-
play»
;



в
ысокая скорость регистрации данных


до 10 000 за
меров в секу
н
ду
;



в
озможность одновременной регистрации данных от 8 датчиков
;



а
втом
атическое определение датчиков;



п
итание от любого USB порта компьютера
;



с
овместимость с программным обеспечением MultiLab
.

Регистратор
USBLink

предназначен для работы с прогр
аммным обесп
е
чением MultiLab.

Программное обеспечение MultiLab



идеальный инстр
у
мент

для практического обучения.

Он позволяет:

1.
О
тображать

данны
е

в виде графиков, таблиц или показаний шкалы
прибора.


12

2. Получ
ать

данны
е

от устройства USBLink в режиме реал
ьного времени
(онлайн).

3.
Вести ж
урналы экспе
риментов, включающи
е в себя одновременно
инструкции по проведению эксперимента, его настройки и отчет.

4. Использовать м
ультимедийные возможности, позволяющие сопр
о
вождать полученные данные синхронизированными
видео
-

и аудиоматери
а
лами.

5
.
Основываться на п
олн
ой

совместимост
и

с такими программными
приложениями, как WORD и EXCEL.

7.
Применять в
идеоанализатор движения, который способен преобр
а
зовывать видеозапись любого движения в набор данных.

В комплект

цифровой

лаборатории Архим
ед 4.0 входит п
рограммное
обеспечение MultiLab
, р
егистратор данных USBLink
, н
абор цифровых датч
и
ков
,
с
правочное пособие
,
с
борники лабораторных работ по
физике
,
химии
.




Использование
цифровой лаборатории
Архимед

на уроках физики


и во внеурочной деятельности по предмету


П
рименение ц
ифровой лаборатории
Архимед

при проведении

п
ракт
и
ческ
их

работ

по физике


Практическая работа

«
Изучение явления электромагнитной индукции
»


Оборудование и материалы
:

1.

Персональный компьютер

2.

Регистратор данных
USB Link

3.

Датчик

силы тока ±2,5 А

4.

Соединительные

провода для датчика

5.

Катушка с сердечником

6.

Магнит полосовой


Подготовка эксперимента

1.

Соберите электрическую цепь в соответствии со схемой



2.

Подключите
USB

Link

к
USB

порту ПК. Подключите датчик к
USB

Link
.

3.

Запустите Multi
L
ab на ПК.

4.

Установите параметры из
мерений при помощи кнопки
Настройка
регистратора
.

Частота

500 замеров в сек

Замеры

непрерывно



13

Проведение эксперимента
.

1.

Начинайте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку
Пуск

на панели инструментов Multi
L
ab. Показания датчика будут отображат
ь
ся
на экране в виде графика.

2.

Вносите в катушку и выносите магнит северным и южным пол
ю
сом.

3.

Приближайте магнит к неподвижной катушке медленно и с большей
скоростью.

4.

Остановите регистрацию, нажав кнопку
Стоп

на панели инстр
у
ментов Multi
L
ab
.


Анализ резул
ьтатов эксперимента
.

1.

Выбер
и
те автомасштаб


для наилучшего отображения данных.

2.

Объясните вид графика (минимумы и максимумы) зависимости силы
тока от времени.

3.

Объясните, почему максимумы (минимумы) несимметри
ч
ны.

4.

Определите, когда магнитный поток меняется с
ильнее всего.

5.

Увеличьте область изображения, включающую максимальное знач
е
ние силы индукционного тока

, определите это значение.


Практическая работа «
Наблюдение скачка

при включении лампы

накалив
а
ния»


Оборудование и материалы
:

1.

Персональный компьютер

2.

Регистратор данных
USB Link

3.

Датчик

силы тока ±2,5 А

4.

Соединительные провода для датчика

5.

Лампа накаливания

6.

Источник тока

7.

Ключ


Подготовка эксперимента
.

1.

Соберите электрическую цепь в соответствии со схемой
.



2.

Подключите
USB

Link

к
USB

порту ПК. Подключите д
атчик к
USB

Link
.

3.

Запустите Multi
L
ab на ПК.

4.

Установите параметры измерений при помощи кнопки
Настройка
регистратора
.


14

Частота

500 замеров в сек

Замеры

непрерывно


Проведение эксперимента
.

1.

Начинайте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку
Пуск

на панели инструментов Multi
L
ab. Показания датчика будут отображаться
на экране в виде графика.

2.

Замкните ключ, наблюдайте увеличение тока на лампе в момент
включения и далее разомкните ключ.

3.

Остановите регистрацию, нажав кнопку
Стоп

на панели инстр
у
менто
в Multi
L
ab
.


Анализ результатов эксперимента
.

1.

Выбер
и
те автомасштаб


для наилучшего отображения данных.

2.

Объясните вид графика зависимости силы тока от времени.

Обр
а
ти
те

внимание, что сразу после замыкания ключа значение

силы тока в цепи

в н
е
сколько раз бо
льше, чем установившееся.

3.

Объясните наблюдаемое явление.


Практическая работа «Наблюдение отвердевания

кристаллического и аморфного твердых тел.

Определение температуры плавления кристаллического т
е
ла»


Оборудование и материалы
:

1.

Персональный компьютер

2.

Ре
гистратор данных
USB Link

3.

Датчик
и температуры

4.

Пробирки с кристаллическим и аморфным веществом


Подготовка эксперимента
.

1.

Соберите экспериментальную установку


2.

Подключите
USB

Link

к
USB

порту ПК. Подключите датчики к
USB

Link
.

3.

Запустите Multi
L
ab на ПК.

4.

Уст
ановите параметры измерений при помощи кнопки
Настройка
регистратора
.

Частота

Каждую секунду

Замеры

Н
епрерывно


15

Проведение эксперимента
.


1.

Пробирку с аморфным веществом желтого цвета и кристаллическим
зеленого цвета
погрузите наполовину в сосуд с горяче
й водой. После того, как
вещества достаточно прогреются, убедитесь в том, что в
пробирках жи
д
кость.

2.

Опустите датчики температуры в пробирки.

3.

Начинайте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку
Пуск

на панели инструментов Multi
L
ab. Показания датчик
а будут отображат
ь
ся
на экране в виде графика.

4.

Когда температура перестанет уменьшаться
, рассмотрите вещ
е
ства в
пробирках и убедитесь в том, что они
затвердели
.

5.

Остановите регистрацию, нажав кнопку
Стоп

на панели инстр
у
ментов Multi
L
ab.


Анализ результато
в эксперимента
.

1.

Сравните графики отвердевания твердых тел.

2.

Убедитесь в отсутствии процесса кристаллизации при переходе амор
ф
ного
тела из жидкого состояния в твердое.

3.

Выделите характерный участок в виде отрезка, параллельного оси
времени при помощи

двух

курсоров.

4.

В меню
Анализ
выбер
и
те

команду

Статистика,
где снимите среднее
значение. Это и будет температура плавления кристаллического тела.


Практическая работа «Сравнение количеств теплоты

при смешивании воды разной температуры»


Оборудование и материал
ы
:

1.

Персональный компьютер

2.

Регистратор данных
USB Link

3.

Датчик
и температуры

4.

Калориметр

5.

Вода холодная и горячая

6.

Мензурка


Подготовка эксперимента
.

1.

Соберите экспериментальную установку


2.

Подключите
USB

Link

к
USB

порту ПК. Подключите датчики к
USB

Link
.

3.

Запус
тите Multi
L
ab на ПК.


16

4.

Установите параметры измерений при помощи кнопки
Настройка
регистратора
.


Частота

Каждую секунду

Замеры

Н
епрерывно


Проведение эксперимента
.

1.

Опустите датчики температуры в калориметр с горячей водой и в
мензурку с холодной.

2.

Начина
йте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку
Пуск

на панели инструментов Multi
L
ab. Показания датчика будут отображат
ь
ся
на экране в виде графика.

3.

Не вынимая датчика температуры из горячей воды, вылейте холо
д
ную воду из стакана в калориметр, помест
ите туда же второй датчик.

Дожд
и
тесь установления одинаковой температуры воды в сосудах, остановите рег
и
страцию, нажав кнопку
Стоп

на панели инстр
у
ментов Multi
L
ab.


Анализ результатов эксперимента
.

1.

При помощи

двух курсоров отметьте участки графиков, со
отве
т
ствующие теплообмену между горячей и холодной водой

2.

В меню
Анализ
выбер
и
те

команду

Статистика,
где снимите мин
и
мальное и максимальное значение температур воды.

3.

Рассчитайте количество теплоты

Q
г
, отданное горячей водой при
остывании до температуры смес
и, и количество теплоты

Q
х
,

полученное холо
д
ной водой при нагревании до той же температ
у
ры. Используйте формулы Q
г

=
cm(t
2

-

t)

и

Q
х

= cm(t
2

-

t
1
).

4.

Сравните количество теплоты, отданное горячей водой, с колич
е
ством теплоты, полученным холодной водой (по мо
дулю). Сделайте вывод.





17

Методическая разработка экспериментальных заданий по физике

с использованием цифровой лаборатории
Архимед


в условиях урочной деятел
ь
ности


Задание 1
.

Изучение процессов нагревания и кипения воды
.



Проведены два эксперимента п
о
нагреванию и кипению воды. Пр
о
анализируйте графики этих проце
с
сов
:

1.

Сравните начальные температ
у
ры в
о
ды
.

2.

Какова температура кипения
воды?

3.

В течение какого времени кип
е
ла вода в каждом сл
у
чае?

4.

На сколько изменилась темп
е
ратура воды за первые 100

с в
каждом

эксперименте?


5.

Определите количество теплоты,
необходимое для нагрев
а
ния 50 г
воды в течени
е

100

с в первом
эксперименте
.

6.

При каком атмосферном давл
е
нии проводились экспериме
н
ты?

7.

Может ли угол наклона графиков
служить основанием для сравнения
скорости н
агревания воды? Поч
е
му?

8.

Каковы могут быть причины
разной скорости нагревания в
о
ды?







Задание 2
.
Исследование зависимости температуры кипения от рода
жидкости
.


Проведены экспер
и
менты
по нагреванию и кипению
разных жидкостей. Пр
о
анализируйте графики этих
процессов:

1.

Сравните темп
е
ратуры
кипения жидк
о
стей

2.

Определите по таблице,
какие графики

соотве
т
ствуют кипению воды,
спирта, масла?


18


3.

Сравните скорости
нагревания жидк
о
стей. О
чем может свидетельств
о
вать разная скорость
нагрев
а
ния?

4.

В каком состоянии
находится вещ
е
ство через
500

с, 1000

с после нач
а
ла нагрев
а
ния?




Задание 3
.
Наблюдение п
остоянства температур плавления и кип
е
ния
.



Проведены два эксперимента по
плавлени
ю

льда, нагреванию и к
и
пению воды. Проанализируйте гр
а
фики этих процессов:

1.

Какова температура плавления
льда?

2.

Какова температура кипения
воды?

3.

Сравните время протекания
про
цессов: плавления льда, нагр
е
вания и кипения в
о
ды.

4.

Какова температура воды через
1,5 часа после начала экспериме
н
та?

5.

Найти количество теплоты, нео
б
ходимое для плавления льда ма
с
сой 100

г. Какие данные гр
а
фика
для этого нео
б
ходимы?

6.

Найти мощность нагревател
я.
Какой процесс для этого нужно
«прочитать» по графику? Поч
е
му?



19

Задание 4
.

Исследование изменения температуры остывающей воды
со временем
.


Задание 5
.

Исследование зависимости температуры плавления от в
е
щества
.


Проведены два экспер
и
мента по плавлению чистого
и со
леного снега. Проан
а
лизируйте графики этих
процессов:

1.

Опишите процессы, пр
о
исходящие со снегом в
каждом экспериме
н
те.

2.

Сравните темпер
а
туры
плавления чистого и солен
о
го
снега
.


3.

Каково время плавления
с
о
леного снега?

4.

Как зависит те
м
пература
плавления солен
о
го снега
от концентрации соли? К
а
кой эксперимент нужно
провести для уст
а
новления
этой зависим
о
сти?



Проведены два эксперимент
а

по измер
е
нию температуры остывающей воды.
Проанализируйте график этого процесса:

1.

Опр
еделите максимальную и мин
и
мальную температуру воды
.

2.

Вычислить скорость остыв
а
ния воды на
разных этапах (через ка
ж
дые 2000

с)
.

3.

Сделать выводы о зависимости скор
о
сти изменения температуры воды с теч
е
нием времени
.

4.

В чем причина изменения скорости
остывания?

5.

Можно ли по графику сделать вывод о
зависимости скорости остыв
а
ния воды от
ее массы? Какой экспер
и
мент нужно для
этого провести?


20

Задание 6
.
Изучение процессов нагревания и кипения разных жидк
о
стей
.



Проведены два экспериме
н
та по
нагреванию и кипению воды и
спирта. Проанализируйте

граф
и
ки этих процессов:

1.

Сравните начальные темпер
а
туры жидкостей
.

2.

Сравните температуры кип
е
ния жидкостей
.

3.

Определите по таблице «Те
м
пература кипения», какие жидк
о
сти были использованы в эксп
е
рименте
.

4.

Сравните скорости нагревания
жидкостей
.


Задание 7
.
Ис
следование зависимости силы и направления индукцио
н
ного тока от изменения магнитного потока
.



Проведены эксперименты по п
о
лучени
ю

индукционного т
о
ка в
катушке путем внесения и вын
е
сения магнита. Проанал
и
зируйте
графики этих процессов:

1.

Чему равно максимал
ьное
значение силы тока, п
о
лученное
во всех экспериме
н
тах?

2.

Чему равно минимальное зн
а
чение силы тока, пол
у
ченное во
всех экспериме
н
тах?

3.

В чем причина разной высоты
«пиков» синего и красного граф
и
ков?

4.

Во сколько раз отличаются
значения силы тока, пол
у
ченног
о
в кату
ш
ке в
двух экспериментах

(вторые «п
и
ки»)?


21



5.

Какие факторы могли повлиять
на изменение направления «п
и
ков» графиков?

6.

В какие промежутки времени
изменялся магнитный поток,
пронизывающий катушку, в ка
ж
дом эксперименте?

7.

Как двигался магнит от 4 до 45

секунд от начала набл
ю
дения?



Методическая разработка исследовательских

работ по физике

с использованием цифровой лаборатории
Архимед


в условиях урочной деятельности


Исследовательская работа

«Влияние температуры на сопротивление проводника

при прох
ождении по нему тока»


Цель работы:

Выявить влияние температуры на сопротивление проводника при пр
о
хождении по нему тока.

Задачи:

1.

Изучить теорию зависимости сопротивления проводника от темпер
а
туры.

2.

Ознакомиться с установкой
Архимед

и использовать ее при в
ыпо
л
нении работы.

3.

Сопоставить влияние температуры на сопротивление для проводн
и
ков из разных веществ.

Теоретическая часть
.

Связь между сопротивлением и температурой установлена в виде зав
и
симости:


Экспериментальная часть
.

Работа проводилась на установке
Архимед

с использованием следующ
е
го оборудования:



Источник тока



Проводник



Измерительные приборы: амперметр и вольтметр



Д
атчик температуры



КПК


22

Этапы работы:

1. Для проведения опытов использова
т
ь проводники одинаковой длины
(50 см), одного сечения (0,2 мм
2
), но изготовленные из разных веществ: к
о
бальт, железо
.

2. Используя проводники из разных материалов и пропуская по ним ток,
сн
ять

зависимость между током и напряжением для этих проводников. Одн
о
временно, используя датчик температуры, сн
ять

показания темпе
ратуры на
этих проводниках в ходе прохождения по ним тока в течение минуты.

3. По закону Ома определ
и
ть

сопротивления проводников на протяж
е
нии опытов по да
нным, снятым с КПК, и соотнести

полученные сопротивления
с температурными данными. По этим результат
ам
сделать

вывод о влиянии
температуры на сопротивление проводника.

4. Провести

повторные опыты с этими же проводниками, изменив вел
и
чину напряжения.

5. По результатам экспериментов
построить

графики зависимости с
о
противления от температуры.

6. На осно
вани
и этих графиков сделать

выводы.


Исследовательская лабораторная работа

«Определение подъёмной силы

ш
а
риков с гелием

и наблюдение плавания тел в воздухе»


Цел
и

работы:

1.
Определить величину подъёмной силы шариков с гелием, вес грузов с
помощью датчиков
силы ЦЛ
Архимед
.

2.
Прогнозировать результат подъёма грузов шарами и удостовериться
на опыте, что выполняются условия плавания тел в воздухе
.

Оборудование:



Программное обеспечение
Multilab

миникомпьютера
Nova
-
5000




Два датчика для измерения силы от 0 до 10

Н



Шары с гелием, грузы

Ход работы:

1.

Включите миникомпьютер
Nova
-
5000 и настройте программу
Mu
l-
tilab
.

Подключите в гнёзда 1 и 2 датчики для измерения силы от 0 до 10 Н
(обратите внимание, каким цветом будут фиксироваться показания каждого
датчика)
.

2.

Прикрепи
те к датчику, повёрнутому крючком вверх, связку шаров, а
к датчику, повёрнутому крючком вниз, груз, предназначенный для подъёма.

3.

Снимите показания датчиков на экране миникомпьютера и занес
и
те
результаты в таблицу.


опыта

Под
ъ
ёмная сила,

F
п
, Н

Сила тяжести

(вес грузов),

F
тяж
, Н

Сравнение
сил

Наблюдение
дв
и
жения

1





2





4.

Сделайте вывод.


23

5.

Ответьте на контрольный вопрос: Сколько шариков необходимо, чт
о
бы поднять груз массой 100 г, 1 кг, ученика 7 класса?



Исследовательская работа

«Наблюдение явления пар
аметрического резона
н
са»


Теоретические основы
. Рассматривается модель математического
маятника. Нить нерастяжима и невесома. Ускорение свободного падения
постоянно и равно
g
=9,8. На маятник не действуют другие тела, кроме Земли.
Основные закономерности со
бственных колебаний математического
маятника с переменной длиной: пусть в начальный момент длина маятника
L
=30, координата х=0 и скорость
v
=0, частота изменения длины маятника
w
n

рад/с. Длина в конкретный момент времени
l
1
. Тогда длина маятника будет
измен
яться по закону:

l
1
=
L
*2(
Cos
(
w
n
*
t
+
α
0
))
,

где
t

-

время в секундах,
α
0

-

начальная фаза изменения длины в
радианах.

Обозначим мгновенную частоту колебания маятника
w
n
'. Ее можно
вычислить, пользуясь формулой:
T
=
, откуда


При постоянной длин
е маятника колебания маятника будут происходить
по закону:

x=X*e
-
γ
*t

*
с
os (w
n
t)
,

где Х
-

амплитуда колебаний,
γ
-

декремент затухания. Добавим в это
уравнение член, соответствующий изменению длины маятника, который
можно легко получить из геометрических со
ображений:

Δ
x
=
(
Δl
/
l
)
x
. Получим:
x
=
X
*
e
-
γ
*
t


os
(
w
n
t
)+(
Δl
/
l
)
x

Эти колебания не являются периодическими. Однако условно периодом
таких колебаний считается Т=
2
Π
/
w
n
.
Рассмотрим процесс возбуждения
параметрических колебаний с энергетической точки зрения. Пусть в

начальный момент времени маятник находится в положении, при котором
тело маятника находится под углом
α
0

и на высоте
H
0

относительно выбранной
оси, тогда его кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная равна
mg
H
0
. Если маятник начнет совершать колеба
ния, то он будет обладать полной
энергией, которая определяется суммой кинетической и потенциальной
энергии. Когда маятник проходит положение равновесия, то он обладает
скоростью
V
0
=
.

Когда маятник проходит положение равновесия, укоротим д
лину
маятника на величину
Δl
, и так как перемещение происходит
перпендикулярно к скорости, кинетическая энергия не изменяется. За счет
этой энергии маятник поднимается на некоторую высоту и,

так как длина
маятника стала меньше, то маятник должен отклонитьс
я от положения

24

равновесия на некоторый угол
α>α
0
, где
α
0

-

начальная фаза колебаний,
которая определяет высоту. То есть поперечные колебания будут переходить в
продольные. Так как существует запас энергии
,
то система может совершать
работу:

1)

Работа соверш
ается против силы тяжести

A
1
=
mg

H
0
(
-
Cos
φ
0
)=(1/2)
mg

H
0

φ
0
2
=(1/2)
m
V
0
2

H
0
/
l
,

где
l

-

длина маятника
в начальный момент времени.

2)Работа против центробежной силы
A
2
=
mV
0
2
H
0
/
l

3)Приращение энергии за период Δ
E
=
mV
0
2
=6
H
0
/
l

*
mV
0
/2

4)Изменение энергии со врем
енем определяется выражением
E
=
E
0
l
*
t
/
τ

В этой системе параметрический резонанс наступает в том случае, если
собственная частота колебаний
w
0
(
T
0
)

кратна частоте изменения длины
маятника
w
n
, где
n
=1,2,3....
-

порядок резонанса. Так как во всех реальных
колебательных системах существует трение, то неизбежны потери.
Параметрическая раскачка возможна, если вложенная энергия больше
энергии потерь, преодолен некоторый порог. То есть параметрический
резонанс

-

пороговое явление.

В нашем случае
m
=0,2 кг,

k
=25
H
/м,
l
=0,38 м. В этих условиях
возможно превращение продольных
колебаний пружинного маятника в
поперечные.

Установка, которая
использовалась для фиксации
описанных превращений,
представлена на рисунке 1. Колебания
маятника фиксируются с помощью
датчика изм
ерения расстояний
комплекса Архимед.

Рис. 1.

На рисунке 2 наблюдае
тся

результат на экране компьютера в случае,
когда длина маятника удовлетворяет вышеприведенному условию
. Н
аряду с
поперечными колебаниями возникают биения.


На рисунке 3 видно нарастание и
уменьшение амплитуды колебаний в
области биений.

При изменении длины маятника так, чтобы колебания в виде
биений могли существовать достаточно долго
,

получалась картина,
изображенная на рисунке 4.


25












Рис. 2




Рис. 3



Рис.
4

Экспериментально подтверждено, что период поперечных колебаний в 2
раза больше периода продольных колебаний. Таким образом показано, что
использование цифрового комплекса
Архимед

позволяет детально
рассмотреть явления параметрического резонанса.


Исследо
вательская работа «Исследование модели гравитационного и
с
точника
света с использованием цифровой лаборатории

Архимед

»


«Гравитационная лампа
Graviti Light
».

nce/2012/12/17_a_4894589.shtml
.



Рис
. 1
Вид

лампы

Graviti Light
.
Кожаный мешок предлагается заполнить камнями


Ход исследования
.

1. В кач
естве преобразователя механической энергии в электрическую
использовали демонстрационный двигатель из набора оборудования для пр
о
ведения демонстрационных экспериментов в школе фирмы
Phywe.


26



Рис. 2
.

Вид механической части

установки 1

Рис. 3
.

Вид электр
ической части

установки 1


Вид механической части установки приведен на рисунке 2. Вал двигат
е
ля ременной передачей связан с неподвижным блоком, через который пер
е
кинут тросик, на концах которого закреплены грузы массами 350 и 100 г, т.е.
затраченная мех
аническая энергия составляла величину порядка 2.5 Дж. Тр
о
сик без проскальзывания вращает блок. На рисунке 3 приведена электрич
е
ская часть установки. Она собрана из модулей электрического набора для д
е
монстрационных экспериментов на магнитных креплениях.

2
. Изначально для регистрации силы тока и напряжения в этой цепи был
использован модуль датчиков «Электричество» цифровой лаборатории
Cobra4
фирмы
Phywe
с пределами измерения ±30 В для напряжения и ± 6 А для силы
тока. При таких пределах измерения 12
-
битной

системы регистрации погре
ш
ность измерения силы тока составляет порядка 10 мА. Максимальный разр
е
шенный ток использованного светодиода составляет всего 20 мА, что потр
е
бовало отказаться от использования лаборатории
Cobra4
. Наиболее предп
о
чтительным оказало
сь использовать датчик тока с пределами ±250 мА цифр
о
вой лаборатории
Архимед
. При аналогичной 12
-
битной системе регистрации
погрешность измерения этого датчика составляет примерно 0,5 мА. Испол
ь
зована скорость регистрации 25 измерений в секунду. Из зареги
стрирова
н
ных графиков видно, что груз на 1 м опускается примерно за 2 с. Демонстр
а
ционный двигатель при этом вырабатывает переменное напряжение. Была
сделана попытка сгладить полученное напряжение с помощью конденсатора
емкостью 470 мкФ, присоединенного па
раллельно к светодиоду. Сглаживание
существенно не изменяет вид графика тока, длительность работы светодиода,
как показывает график силы тока, увеличить за счет сглаживания не удается.


27



Рис. 4. Графики тока и напряжения

на установке 1

Рис. 5
.

Графики
тока и напряжения

на установке 1 с использованием

конде
н
сатора

3. Для данной установки была проведена оценка КПД превращения м
е
ханической энергии в электрическую. Для этого была использована функция
«Произведение» программы
Multilab (
программного обеспе
чения цифровой
лаборатории
Архимед
). С помощью этой операции были сосчитаны произв
е
дения мгновенных значени
й

тока и напряжения, т.е. сосчитаны мгновенные
значения мощности, потребленн
ой

светодиодом. Функция «Интеграл» пр
о
граммы позволила оценить потребленн
ую за время работы светодиода эле
к
троэнергию. Она составила примерно 30 мДж (средняя мощность светодиода


15 мВт), что составляет КПД примерно 1%.


Рис. 6. График мощности и энергии потребления электроэнергии

светодиодом на уст
а
новке 1

Данная установк
а может работать слишком кратковременно.

Этап 2.

1. Создана специальная установка

(
НИИФ СПбГУ
;
рисун
о
к 7
)
, в которой
работал специальный преобразователь вращательного движения


редуктор,
а нить с грузом 200 г раскручивала вал, в котором была высверлена сп
ир
а
леобразная бороздка. За один цикл, соответственно, выполнялась механич
е
ская работа порядка 2 Дж, т.к. груз опускался примерно на 1 м.
Электрическая
схема представлена на рисунке 8
.



Рис. 7
.

Установка 2

Рис. 8
.

Наборная панель

для электрич
е
ской част
и установки


28

В качестве нагрузки использована цепочка, состоящая из последов
а
тельно соединенных светодиода и резистора сопротивлением 300 Ом. На
данной установке время опускания, т.е. длительность свечения светодиода,
составляет примерно 6 с. Груз опускает
ся плавно, без ускорения. Зарегистр
и
рованные графики тока и напряжения приведены на рис. 9 и 10.




Рис. 9
.

Графики тока и напряжения

на установке 2. Нагрузка


1 светодиод

Рис. 10
.

Графики тока и напряжения

на установке 2. Нагру
з
ка


8 светодиодов


Выводы:

1. Н
аибольшее время опускания груза для данной установки (примерно
22 с) можно получить, если накоротко соединить разъемы двигателя, работ
а
ющего в режиме генератора.
В
озникающие индукционные токи служат сво
е
образн
ы
м тормозом вращения двигателя. На
рис. 9 и 10 можно сравнить п
а
раметры работы установки для выходной цепи, состоящей из одного и 8 св
е
тодиодов. Видно, что длительность работы светодиодов (время опускания гр
у
за) изменилась незначительно (от 6 до 8 с). Общий ток несколько возрос. А
м
плитуда н
апряжения изменилась мало. Оценка выработки электроэнергии п
о
казала, что для данной установки для схемы из 8 светодиодов она составила
примерно 0,16 Дж, что означает примерно 8% для КПД.

2. Пр
и использовании светодиодов простая схема


аналог часов ход
и
ков
, действительно может быть использована для создания источника света.
КПД превращения механической энергии в электрическую на таких устано
в
ках незначителен, но этот недостаток искупается простотой механизма. Для т
о
го чтобы обеспечить индикаторные светодиод
ы (номинальная мощность п
о
рядка 30 мВт) использованные схемы оказались работоспособными. Для
обеспечения светодиодом большой мощности (1 Вт и больше) требуется обе
с
печить несколько дополнительных условий: 1)

значительно увеличить затр
а
ченную механ
и
ческую э
нергию, что можно обеспечить большой массой груза
и большой длиной нитей подвеса, как это сделано в исходной статье; 2)

пов
ы
сить КПД преобразования механической энергии в электрическую. На пр
о
мышленных динамо
-
машинах этот параметр может достигать 80%.



29

Ла
бораторная работа «Определение зав
и
симости ЭДС индукции от скорости
движения проводника в однородном магнитном поле и длины прово
д
ника»


Оборудование и материалы
:

1.

Цифровая лаборатория « Архимед»

2.

Датчики: силы, напряжения, рассто
я
ния

3.

И
с
точник питания ИЭПП
-
1

4.

А
м
перметр (5 А)

5.

Два ферритовых магнита

6.

Штативы, провода, проводники, грузик

Эксперимент №

1

Цель: определить индукцию (
B
) магнитного
одн
о
родного поля:


Для данной установки используем: датчик с
и
лы, магниты, проводник (помещенный между п
о
люсами магнита),

ИЭПП
-
1, амперметр и ЦЛ
Арх
и
мед
. Пропуская ток по проводнику, показания да
т
чика силы меняются, так как на проводник де
й
ствует сила Ампера.

Рис. 1. Установка для проведения

эксперимента № 1


На рис.

2 представлен график изменения
силы
.

По графику
F
A
=0.06

H

при условии, что
I
= 5
A
,
L
= 0.04 м. Рассчитываем индукцию
ма
г
нитного поля по формуле:
B
=
;
B
=
=0,3 Тл



Рис. 2. График силы


Эксперимент №

2.1

Цель: определить ЭДС индукцию в движущемся пр
о
воднике при
υ
1

при условии, что
R

0, то
E
i
=
U
. Уст
а
новка
изображена на рис.

3
.

Для данной установки используем: магниты (пара
л
лельно закреплённые к штативу), датчик расстояния, да
т
чик напряжения, ЦЛ
Архимед
, груз на неподвижном блоке,
проводник (состоящий из 100 витков медной про
волоки).

Двигая проводник между магнитами со скоростью
υ
1
(полученной по графику зависимости расстояния от вр
е
мени), получаем напряжение.

Рис. 3. Установка для проведения

экспер
и
мента № 2.1


30


На рис.

4 представлен

график изменения напряжения
.


Рис.

4
.

Гра
фик напряжения (красного цвета) и график расстояния (син
е
го цвета)


По графику
E
i
=0,42

B

при условии, что
υ
1
=

υ
1
=0,4

м/с;
L
=0
,
04

м
* 100= 4

м. Рассчитываем ЭДС индукции на движущемся проводнике по
формуле:
E
i
*
=
B
*
υ
1
*
L
;

E
i
*

=0,3 Тл*0,4

м/с*4

м=0
,48
B

(
E
i
*
-

теоретическое,

E
i

-

практическое)
E
i
*

E
i
, так как сопротивление не равно нулю.


Эксперимент №

2.2
.

Цель: о
предел
ить

ЭДС индукцию на движущемся проводнике при
υ
2

при
условии,
υ
2

υ
1.

Для проведения данного эксперимента используем у
становку
рис.

3.
Двигая проводник между магнитами со скоростью
υ
2
, получаем напр
я
жение по графику

(
рис.

5
):


Рис.

5
.

График напряжения (красного цвета) и график расстояния (син
е
го цвета)


E
i
=0,53

B

при условии, что
υ
2
;
υ
2
=0,5

м/с;
L
=0.04

м *
100= 4

м. Рассчитываем ЭДС индукции на движущемся проводнике по формуле:
E
i
*
=
B
*
υ
1
*
L
;
E
i
*
= 0.3 Тл*0,5

м/с*4

м=0,6 В (
E
i
*
-

теоретическое,
E
i

-

практич
е
ское)
E
i
*

E
i
, так как сопротивление не равно нулю. ЭДС индукции зависит от
скор
о
сти проводника.



31

Экспериме
нт №

3

Цель: о
предел
ить

ЭДС индукцию на движ
у
щемся проводнике, увеличив количество витков
на 50. Для этого используем установку, изобр
а
жённую на рис.

6
.


Для данной установки используем: магниты
(параллельно закреплённые к штативу), датчик
расстояния, дат
чик напряжения, ЦЛ
Архимед
, груз
на неп
о
движном блоке, проводник (состоящий из
150 витков медной проволоки).

Двигая прово
д
ник между магнитами со скоростью
υ
2
, п
о
лучаем
напряжение по графику на рис.

7.




Рис. 6. Установка для проведения

экспер
и
мента № 3





Рис. 7. График напряжения (красного цвета)

и график расстояния (син
е
го цвета)


E
i
=0,81

В при условии, что
υ
2
;
υ
2
=0,5

м/с;
L
=0.04

м * 150= 6

м. Рассчитываем ЭДС индукции на движущемся проводнике по формуле:

E
i
*
=
B
*
υ
1
*
L
;
E
i
*
=0.3 Тл*0,5

м/с*6

м=0,9 В (
E
i
*
-

теоретическое,
E
i

-

практ
и
ческое)

E
i
*

E
i
, так как сопротивление не равно нулю. По графику на рис.

7 мы
делаем вывод, что ЭДС индукции зависит от длины проводника. С увеличен
и
ем длины проводника увеличивается ЭДС индукции.



32

Исследовательская
работа

«Исследование электропроводности проводников 2 рода»


1.

Цель:

исследовать электропроводность проводников 2 рода.

2.

Оборудование
:












Рис. 1




источник питания постоянного тока
Б5
-
49,



проводники 2 рода

(раствор поваренной соли
NaCl
,
раствор медно
го купороса
CuSO
4,
раствор питьевой соды NaHCO3,
раствор соляной кислоты
HCl
,
раствор натриевой щелочи
NaOH
),



весы лабораторные,



сосуд для раствора,



электроплитка,



электроды (цинковые, медные),



реостат
-
потенциометр,



цифровая лаборатория
Nova

5000,



во
льтметр (пределы измерения
+25 В

÷



25 В),



миллиамперметр (пределы
измерения +250 мА
÷


250 мА),



амперметр (пределы измерений
+2,5 А
÷


2,5 А),

термометр (пределы измерения от
-
25°С до 110°С)


Рис. 2

Задачи:



Снять ВАХ для различных проводников второг
о рода,



Определить зависимость сопротивления электролитов от
концентрации раствора,



Определить зависимость силы тока и электропроводности от
температуры.

3.

Гипотеза
.

Так как природа проводимости во всех электролитах
одинаковая


ионная, мы предположили, что
характер вольт
-
амперной
характеристики для растворов солей, кислот и щелочей будет одинаков. Из
теории следует, что электропроводность электролитов зависит от температуры
и концентрации.
Для сильных электролитов удельная электропроводность тем
выше, чем бо
льше концентрация ионов и чем больше их абсолютные
скорости движения.
Повышение температуры увеличивает удельную
электрическую проводимость.


33

4.

Ход работы
.

1)

Собрать

цепь:

Во всех экспериментах площадь электродов и расстояние между ними
одинаков
о
.

2)

Меняя напря
жение на электродах, получили ВАХ для нескольких
проводников второго рода.

Частота замеров


1

замер в секунду





Рис. 3

Раствор поваренной с
о
ли
NaCl

Раствор питьевой соды

N
a
HCO
3





Раствор медного куп
о
роса

CuSO
4

Р
аствор соляной кислоты

HCl

Р
а
створ натриевой
щелочи
NaOH


Вывод №

1
.

В проводниках второго рода сила тока линейно зависит от
напряжения. С увеличением напряжения сила тока увеличивается.

3)

Определили зависимость сопротивления электролита от
концентрации раствора.

n

=
N
/
V
;
N

=
m
/
m
0
;
m
0
=
M
/
Na
;
n

=
mNa
/
MV

П
ри постоянном объеме концентрация раствора пропорциональна ма
с
се вещества. Не меняя объема воды, увеличивали
массу растворяемой соли в
2 раза,

увеличивая концентрацию раствора в 2

раза. Сняли ВАХ для пяти ра
с
творов разной концентрации и

определили их электрическое сопротивление.




1 г
-

NaCl

2 г
-

соли

4 г соли


34



3 г соли

5 г соли


Масса
соли

Конце
н
трация
соли

Электр
и
ческое
сопр
о
тивление

R




n



n

38
,48



2n

19,62



3n

16,52



4n

10,65



5n

10,45


Вывод №

2
.

Электрическое сопротивление обратно пропорционально ко
н
центрации раствора. Чем больше концентрация, тем меньше сопротивл
е
ние.

4)

Определили зависимость силы тока в электролите от те
мпературы.
Для этого, не меняя концентрации и напряжения на электродах, измеряли силу
тока при разной температуре.

Частота замеров


1 замер в 10 секунд.



Рис. 4
.






Вывод № 3.

С повышение
м

температуры сила тока линейно возрастает.




35

Методическая

разработка лабораторных работ по физике

с использованием цифровой лаборатории
Архимед


при изучении раздела «Тепловые я
в
ления», 8 класс


Лабораторная работа «Исследование зависимости температуры тела

от количества теплоты, переданного ему нагревателем

(от времени нагрев
а
ния)»


Цел
и

работы
:



Исследовать зависимость температуры тела от количества теплоты,
переданного ему нагревателем (от времен нагревания), с п
о
мощью датчика
температуры ЦЛ Архимед;



Научиться обрабатывать и анализировать полученные данные
с п
о
мощью ПО
MultiLab
.

Оборудование и материалы
:

Алюминиевый стакан калориметра, стакан с водой, электроплитка 42

В,
штатив, датчик температуры,
Nova
5000.

Ход работы

1.

Монтаж экспериментальной установки для
измерения температуры с помощью ЦЛ Арх
и
мед
.


2.

Собер
ите оборудование в соответствии с
рис.

3.

Включите электроплитку в сеть напряжен
и
ем 42

В
.


4.

Налейте воды в стакан от калориметра
(2/3


3/4 объема стакана)
.

5.

Закрепите датчик температуры в штат
и
ве.

6.

Подключите датчик к первому порту датч
и
ков
Nova
5000
.

7.

Включите
N
ova
, выберите команду
Пуск →
Программы → Наука →
MultiLab

и запустите пр
о
грамму
MultiLab
.

8.

В программе
MultiLab

установите параметры измерений
: Регистр
а
тор → Настройка
.

9.

Настройка параметров измерений
.

Свойства датчика → Частота → ежесекундно

Число замеров

→ 200
.

Время эксперимента 3

мин 20

секунд
.

10.

Опустите датчик в воду полностью, но так, чтобы он не касался стенок
и дна стакана
.

Порядок проведения эксперимента

1.

Начните регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку
Старт
(си
м
вол бегущего зеленого человечка)
.

2.

Показания датчика будут отражаться на экране
.


3.

Остановите регистрацию, нажав на
Стоп,

или дождитесь окончания
времени эксперимента
.


36

4.

Рассмотрите и проанализируйте полученный на экране график
(см.
рис.
).



Анализ результатов эксперимента

1.

Подведите 1
-
й курс
ор к точке на графике, соответствующей началу
эксперимента. Для этого на панели инструментов графика нажмите на кнопку
1
-
й курсор

и перетащите курсор стилусом (или кнопками
Вперед

и
Назад
) в
точку на графике, соответствующую номеру и
з
мерения. Полученные да
нные
(координаты курсора) появляются на информационной панели в ни
ж
ней части
окна графиков
.

2.

Подведите 2
-
й курсор к точке на графике, соответствующей оконч
а
нию эксперимента
.

3.

Если необходимо
,

выполните
График → отрезать
.

4.

Анализ → Линейное приближение
. В окне

графика появится аппро
к
симация выбра
нного участка графика (см. рис.
).


5.

Почти полное совпадение экспериментального графика с лине
й
ным
приближением доказывает, что зависимость температуры тела от колич
е
ства
теплоты, переданного ему нагревателем (от времени

нагревания), носит пр
я
мо пропорциональный характер, что и отражается в формуле количества те
п
лоты
Q

=
cm

¨
t
0
.

Отчет по лабораторной работе в электронном виде

должен

содержать:

1)

файлы с данными(*.
mlp
), полученные при проведении экспериме
н
та;

2)

графики исследу
емого процесса;

3)

анализ и выводы результатов эксперимента.




37

Лабораторная работа

«
Исследование зависимости температуры тела

от времени охлаждения (от количества теплоты, переданного охладит
е
лю)
»


Цель работы:
и
сследовать зависимость
температуры тела от вр
емени охлаждения (от к
о
личества теплоты, переданного охладителю) с п
о
мощью да
т
чика температуры ЦЛ Архимед.

Оборудование и материалы:

Алюминиевый стакан калориметра, стакан
с водой, электроплитка 42

В, штатив, охладитель
(основание универсального штатива),
датчик
температуры,
Nova
5000.

Ход работы

Монтаж экспериментальной установки

для
измерения температуры с помощью ЦЛ Арх
и
мед
.

1.

Соберите оборудование в соответствии
с рис.

2.

Включите электроплитку в сеть напр
я
жением 42

В
.


3.

Налейте воды в стакан от калориметра (2
/3

3/4 объема стакана) и
поставьте его нагреваться на электроплитку
.

4.

Закрепите датчик температуры в штативе.

5.

Подключите датчик к первому порту датчиков
Nova
5000
.

6.

Включите
Nova
, выберите команду Пуск → Программы → Наука →
MultiLab

и запустите программу
Mul
tiLab
.

7.

В программе
MultiLab

установите параметры измерений: Регистр
а
тор → Настройка
.

8.

Настройка параметров измерений

Свойства датчика → Частота → ежесекундно
.


Число замеров → 200
.

Время эксперимента 3

мин 20

секунд
.

Отключите электроплитку, снимите стакан
с водой с электроплитки и п
о
ставьте его на основание универсального штатива
.

9.

Опустите датчик в воду полностью, но так, чтобы он не касался стенок
и дна стакана
.


Порядок проведения эксперимента

1.

Начните регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку
Старт
(си
м
вол бегущего зеленого ч
е
ловечка)
.

2.

Показания датчика будут отражаться на экране
.


3.

Остановите регистрацию, нажав на
Стоп,

или дождитесь окончания
времени эксперимента
.

4.

Рассмотрите и проанализируйте полученный на экране гр
а
фик.



38

Анализ результатов экспериме
нта

1.

Подведите 1
-
й курсор к точке на графике, соответствующей началу
эксперимента. Для этого на панели инструментов графика нажмите на кнопку
1
-
й курсор

и перетащите курсор стилусом (или кнопками
Вперед

и
Назад
) в
точку на графике, соответствующую началу ох
л
а
ждения. Полученные данные
(координаты курсора) появляются на информационной панели в ни
ж
ней части
окна графиков
.

2.

Подведите 2
-
й курсор к точке на графике, соответствующей оконч
а
нию эксперимента
.

3.

Если необходимо
,

выполните
График → отрезать
.

4.

Анализ → Линей
ное приближение
. В окне графика появится аппро
к
симация выбранного участка графика.

5.

Почти полное совпадение экспериментального графика с лине
й
ным
приближением доказывает, что зависимость температуры тела от колич
е
ства
теплоты, отданного охладителю (от време
ни охлаждения), носит прямо пр
о
порциональный характер, что и отражается в фо
р
муле количества теплоты
Q

=
cm

¨
t
0
.

Отчет по лабораторной работе в электронном виде

должен

содержать:

1)

файлы с данными(*.
mlp
), полученные при проведении экспериме
н
та;

2)

графики иссле
дуемого процесса;

3)

анализ и выводы результатов эксперимента.


Лабораторная работа «Измерение удельной теплоемкости твердого тела»


Цель работы:
определить удельную теплоемкость металлического цили
н
дра с помощью датчика температуры ЦЛ Архимед.

Оборудование и

материалы:

Калориметр, алюминиевый стакан калориметра, металлический ц
и
линдр, стакан с водой, мензурка с пределом измерения 100

мл, электропли
т
ка
42

В, штатив



2

шт
.
, датчик температуры



2

шт
.
, датчик с
и
лы,
Nova
5000.

Ход работы

Монтаж экспериментальной
установки

для измерения температуры с
помощью ЦЛ Архимед
.

1.

Соберите оборудование в соответствии с
рис. 1
.

2.

Включите электроплитку в сеть напряжен
и
ем 42

В
.


3.

Налейте 100
-
150 мл воды в стакан от кал
о
риметра и поставьте на электроплитку
.

4.

Поставьте в калориметр
металлический ц
и
линдр
.

5.

Налейте 100 мл воды в стакан от калор
и
метра и поставьте в калор
и
метр
.

6.

Закрепите датчики температуры в штат
и
вах
.

7.

Подключите датчик температуры, измеря
ю
щий температуру воды в калориметре, к первому

39

порту датчиков
Nova
5000, а второй дат
чик, измеряющий температуру воды на
плитке, ко вт
о
рому порту
.

8.

Опустите датчики в воду полностью, но так, чтобы они не касались
стенок и дна стакана
.

9.

Включите
Nova
, выберите команду
Пуск → Программы → Наука →
MultiLab

и запустите программу
MultiLab
.

В прогр
амме
MultiLab

установите параметры измерений
: Регистратор
→ Настройка

Настройка параметров измерений
.

Свойства датчика → Частота → ежесекундно; Число замеров → 200

Время эксперимента 3

мин 20

секунд
.


Порядок проведения эксперимента

1.

Начните регистрацию дан
ных. Для этого нажмите кнопку
Старт
(си
м
вол бегущего зеленого человечка)
.

2.

Показания датчиков будут отражаться на экране
.


3.

Осторожно возьмите металлический цилиндр и опустите во внутре
н
ний
стакан калориметра с холодной водой
.

4.

Электроплитку можно отключить,
датчик вынуть
.

5.

Дождитесь, когда наступит тепловое равновесие, т.е. металлический
цилиндр остынет, а холодная вода нагреется до общей те
м
пературы смеси
t
0
.
На графике температуры холодной воды это состояние соответствует
max

те
м
пературе, т.к. дальнейшее ожи
дание приведет к уменьшению температуры
смеси вследствие ее охлаждения.

6.

Остановите регистрацию, нажав на
Стоп,

или дождитесь окончания
времени эксперимента
.

7.

Рассмотрите и проанализируйте полученный на экране гр
а
фик
.



Анализ результатов эксперимента

1.

Подвед
ите 1
-
й курсор к точке на первом графике, соответствующей
началу эксперимента и измерьте начальную температуру
t
0
2
горячей в
о
ды и
металлического цилиндра. Для этого на панели инструментов графика нажм
и
те на кнопку
1
-
й курсор

и перетащите курсор ст
и
лусом (и
ли кнопками
Вперед

и
Назад
) в точку на графике, соответствующую номеру измерения. Получе
н
ные данные (координаты курсора) появляются на информационной п
а
нели в
нижней части окна графиков
.

2.

Для определения температуры
t
0
1

холодной воды уберите первый
график и

активизируйте второй. Повторите действия п.

8
.

3.

Для определения температуры
t
0
, полученной при тепловом равнов
е
сии, подведите 1
-
й курсор к точке на первом графике, соотве
т
ствующей
max

температуре
.


4.

Для определения массы цилиндра, выньте его из воды, протри
те
тряпкой
.

5.

Выньте датчики температуры из порта и подключите к первому порту
датчик силы
.


40

6.

Установите предел измерения 10

Н и измерьте силу тяжести
.

7.

Найдите массу металлического цилиндра
m
тела

=
F
/
g
.


8.

Рассчитайте по формуле с =
Q
полученное
/
Q
отданное

=
c
воды

m
воды
(
t
0

-

t
0
1
)/
m
тела
(
t
0
2

-

t
0
)
.


Отчет по лабораторной работе в электронном виде
должен

содержать:

1)

файлы с данными(*.
mlp
), полученными при проведении экспериме
н
та;

2)

графики исследуемого процесса;

3)

анализ и выводы результатов эксперимента.


Лабораторная раб
ота «Наблюдение за нагреванием и плавлением,

эк
с
периментальное определение температуры плавления льда»


Цель работы:



Экспериментально доказать постоянство температуры пла
в
ления;



Определить температуру плавления льда.

Оборудование и материалы:

Алюминиевый

стакан калориметра, ст
а
кан
с водой, электроплитка 42

В, штатив, датчик
температуры,
Nova
5000.

Ход работы
.


1.

Заранее, до начала лабораторной р
а
боты,

налейте воды в стакан от калориметра
(2/3

3/4 объема стакана
)
.

2.

Закрепите датчик температуры в шт
а
тиве.

3.

Поста
вьте на несколько часов ст
а
кан с водой, датчиком и штативом
в морозильную камеру холодильника или за окно при минусовой темп
е
ратуре
и получите лед.

Монтаж экспериментальной установки
для наблюдения за нагреванием,
плавлением и экспериментальным определение
м температуры плавления
льда с помощью ЦЛ Архимед:

1.

Включите электроплитку в сеть напряжением 42

В
.

2.

Соберите оборудование в соответствии с рис. 1
.

3.

Подключите датчик к первому порту датчиков
Nova
5000
.

4.

Включите
Nova
, выберите команду
Пуск → Программы → Наука


MultiLab

и запустите программу
MultiLab
.

5.

В программе
MultiLab

установите параметры измерений
: Регистр
а
тор → Настройка

6.

Настройка параметров измерений
.

Свойства датчика → Частота → ежесекундно

Число замеров → 1000

Время эксперимента 16

мин 40 сек.

Поста
вьте стакан с водой на электроплитку
.


41

Порядок проведения эксперимента

1.

Начните регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку
Старт
(си
м
вол бегущего зеленого человечка)
.

2.

Показания датчика будут отражаться на экране
.


3.

Остановите регистрацию, нажав на
Стоп,

ил
и дождитесь окончания
времени эксперимента
.

4.

Рассмотрите и проанализируйте полученный на экране график (см.
рис.).



Анализ результатов эксперимента

1.

Нажмите на кнопку
1
-
й курсор

и перетащите ку
р
сор стилусом (или кнопками
Вперед

и
Назад
) к точке на
графике
, соответствующей
началу пр
о
цесса плавления.
Полученные данные (коорд
и
наты курсора) появляются на
информационной панели в
нижней части окна графиков.
На да
н
ном графике время
измерения = 480

с, темпер
а
тура = 0

0
С (см. рис.).

2.

Перетаскивая
1
-
й курсор

по графи
ку в сторону увеличения врем
е
ни,
убеждаемся, что на отрезке времени от 475

с до 520

с температура постоя
н
на. Т.о. показываем, что в процессе плавления темпер
а
тура не изменяется и
для чистого льда


0

0
С.

Анализ результатов эксперимента позволяет сделать сл
едующие выводы:



при плавлении температура кристаллического тела постоя
н
на;



для чистого льда температура плавления = 0

0
С.

Отчет по лабораторной работе в электронном виде
должен

содержать:

1)

файлы с данными(*.
mlp
), полученными при проведении экспериме
н
та;

2)

гра
фики исследуемого процесса;

3)

анализ и выводы результатов эксперимента.



42

Лабораторная работа

«
Измерение удельной теплоемкости твердого т
е
ла
»


Цель работы:
Определить удельную теплое
м
кость металлического цили
н
дра с помощью датчика
температуры ЦЛ Архимед.

Об
орудование и материалы:

Калориметр, алюминиевый стакан калориме
т
ра, металлический ц
и
линдр, стакан с водой, мензурка
с пределом измерения 100

мл, электроплитка 42

В,
штатив



2

шт
.
, датчик температуры



2

шт
.
, датчик
силы,
Nova
5000.

Ход работы

Монтаж экспер
иментальной установки
для и
з
мерения температуры с помощью ЦЛ Архимед
:


1.

Соберите оборудование в соответствии с
рис. 1
.

2.

Включите электроплитку в сеть напряжением 42

В
.


3.

Налейте 100
-
150 мл воды в стакан от калориметра и поставьте на
электроплитку
.

4.

Поставьте в

калориметр металлический цилиндр
.

5.

Налейте 100 мл воды в стакан от калориметра и поставьте в калор
и
метр
.

6.

Закрепите датчики температуры в штативах
.

7.

Подключите датчик температуры, измеряющий температуру воды в
калориметре, к первому порту датчиков
Nova
5000,
а второй датчик, измер
я
ющий температуру воды на плитке, ко второму порту
.

8.

Опустите датчики в воду полностью, но так, чтобы они не касались
стенок и дна стакана
.

9.

Включите
Nova
, выберите команду
Пуск → Программы → Наука →
MultiLab

и запустите программу
Mult
iLab
.

В программе
MultiLab

установите параметры измерений
: Регистратор
→ Настройка
.

Настройка параметров измерений
.

Свойства датчика → Частота → ежесекундно;
ч
исло замеров → 200
.

Время эксперимента 3

мин 20

секунд
.


Порядок проведения эксперимента

1.

Начните
регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку
Старт
(си
м
вол бегущего зеленого человечка)
.

2.

Показания датчиков будут отражаться на экране
.


3.

Осторожно возьмите металлический цилиндр и опустите во внутре
н
ний стакан калориметра с холодной водой
.

4.

Электроплитку мо
жно отключить, датчик вынуть
.

5.

Дождитесь, когда наступит тепловое равновесие, т.е. металлич
е
ский
цилиндр остынет, а холодная вода нагреется до общей температуры см
е
си
t
0
.
На графике температуры холодной воды это состояние соответствует
max

те
м

43

пературе, т.к.

дальнейшее ожидание приведет к уменьшению температуры
смеси вследствие ее охлаждения.

6.

Остановите регистрацию, нажав на
Стоп,

или дождитесь окончания
времени эксперимента
.

7.

Рассмотрите и проанализируйте полученный на экране гр
а
фик
.



Анализ результатов эксп
еримента

1.

Подведите 1
-
й курсор к точке на первом графике, соответствующей
началу эксперимента и измерьте начальную температуру
t
0
2
горячей в
о
ды и
металлического цилиндра. Для этого на панели инструментов графика нажм
и
те на кнопку
1
-
й курсор

и перетащите кур
сор ст
и
лусом (или кнопками
Вперед

и
Назад
) в точку на графике, соответствующую номеру измерения. Получе
н
ные данные (координаты курсора) появляются на информационной п
а
нели в
нижней части окна графиков
.

2.

Для определения температуры
t
0
1

холодной воды уберите
первый
график и активизируйте второй. Повторите действия п.

8
.

3.

Для определения температуры
t
0
, полученной при тепловом равнов
е
сии, подведите 1
-
й курсор к точке на первом графике, соотве
т
ствующей
max

температуре
.


4.

Для определения массы цилиндра выньте его и
з воды, протрите
тряпкой
.

5.

Выньте датчики температуры из порта и подключите к первому порту
датчик силы
.

6.

Установите предел измерения 10

Н и измерьте силу тяжести
.

7.

Найдите массу металлического цилиндра
m
тела

=
F
/
g
.


8.

Рассчитайте по формуле с =
Q
полученное
/
Q
от
данное

=
c
воды

m
воды
(
t
0

-

t
0
1
)/
m
тела
(
t
0
2

-

t
0
)
.

Отчет по лабораторной работе в электронном виде
должен

содержать:

1)

файлы с данными(*.
mlp
), полученными при проведении экспериме
н
та;

2)

графики исследуемого процесса;

3)

анализ и выводы результатов экспериме
н
та.


Лаб
ораторная работа «Исследование зависимости температуры кипения

от примесей и рода жидкости»

Цель работы:



Экспериментально доказать постоянство те
м
пературы при кипении;



Исследовать зависимость температуры кип
е
ния от примесей и рода жидкости с помощью дат
чика
темпер
а
туры ЦЛ Архимед.

Оборудование и материалы:

Алюминиевый стакан калориметра, стакан с в
о
дой, поваренная соль (сахарный песок), колба со спи
р
том, электроплитка 42

В, штатив, датчик темпер
а
туры,
Nova
5000.


44

Ход работы

Монтаж экспериментальной устано
вки
для измерения температуры с
помощью ЦЛ Архимед
.

1.

Соберите оборудование в соответствии с рис.

2.

Включите электроплитку в сеть напряжением 42

В
.


3.

Налейте воды в стакан от калориметра (2/3

3/4 объема стак
а
на)
.

4.

Закрепите датчик температуры в штативе.

5.

Подключи
те датчик к первому порту датчиков
Nova
5000
.

6.

Включите
Nova
, выберите команду
Пуск → Программы → Наука →
MultiLab

и запустите программу
MultiLab
.

7.

В программе
MultiLab

установите параметры измерений
: Регистр
а
тор → Настройка
.

8.

Настройка параметров измерений
.

С
войства датчика → Частота → ежесекундно

Число замеров → 1000

Время эксперимента 16

мин 40 сек.

9.

Поставьте стакан с водой на электроплитку
.

10.

Опустите датчик в воду полн
о
стью, но так, чтобы он не касался стенок
и дна стакана
.

Порядок проведения эксперимента
.

1.

Начните регистрацию данных.
Для этого нажмите кнопку
Старт
(символ
бегущего зеленого человечка)
.
Показ
а
ния датчика будут отражаться на экране
.


2.

Остановите регистрацию, нажав
на
Стоп,

или дождитесь окончания вр
е
мени эксперимента
.

3.

Рассмотрите и проанализиру
й
те
полученный на экране график (см. рис.).


Анализ результатов экспериме
н
та

1.

Нажмите на кнопку
1
-
й курсор

и перетащите курсор стилусом (или
кнопками
Вперед

и
Назад
) к точке на графике, соответствующей началу пр
о
цесса кипения. Полученные данные (координаты

курсора) появляются на и
н
формационной панели в нижней части
окна графиков. На данном графике вр
е
мя измерения = 800

с, температура

100

0
С. (см. рис.).

2.

Перетаскивая
1
-
й курсор

по
графику в сторону увеличения врем
е
ни,
убеждаемся, что на отрезке времени от
8
00

с до 1000

с температура постоянна.
Т.о. показываем, что в процессе кипения
температура не измен
я
ется и для чистой
воды


100

0
С.


45

3.

Осторожно (температура = 100

0
С
!
) снимите с плитки стакан с в
о
дой
и растворите в воде 5
-
10 чайных ложек поваренной соли.

4.

Н
астройка параметров измерений

Свойства датчика → Частота → ежесекундно

Число замеров → 200

Время эксперимента 3

мин 20

сек.

1.

Поставьте стакан с раств
о
ром
на электроплитку
.

2.

Опустите датчик в воду полн
о
стью, но так, чтобы он не касался ст
е
нок и дна стакана
.

3.

Повторив пункты 1
-
6 пров
е
дения эксперимента, убеждаемся, что
температура кипения соленой воды
выше температуры кипения чистой. В
нашем случае


102

0
С. (см. рис.).

4.

Делаем вывод: температура
кипения жидкости зависит от прим
е
си.

Проводится по возможности

1.

На
лейте из колбы спирт в стакан от калориметра (2/3

3/4 объема
стакана)
.

2.

Поставьте стакан с раствором на электроплитку
.

3.

Настройка параметров измер
е
ний
.

Свойства датчика → Частота → еж
е
секундно
.


Число замеров → 200
.

Время эксперимента 3

мин 20

сек.

1.

Поставьт
е стакан с раствором на
электроплитку
.

2.

Опустите датчик в спирт полн
о
стью, но так, чтобы он не касался ст
е
нок и
дна стакана
.

3.

Повторив пункты 1
-
6 проведения
эксперимента, убеждаемся, что температ
у
ра кипения спирта ниже температуры кип
е
ния воды. В нашем сл
у
ча
е


80,5

0
С. (см.
рис.
)

Анализ результатов эксперимента позволяет сделать следующие выводы:



при кипении температура жидк
о
сти постоянна;



температура кипения жидкости зависит от примеси (концентрации
примеси) и от рода жидкости.

Отчет по лабораторной работе
в эле
к
тронном виде

должен

содержать:

1)

файлы с данными(*.
mlp
), полученными при проведении экспериме
н
та;

2)

графики исследуемого процесса;

3)

анализ и выводы результатов эк
с
перимента.


46

Использование цифровой лаборатории
Архимед

на уроках химии

и во вн
е
урочной деят
ельности по предмету


Применение цифровой лаборатории
Архимед


при проведении практич
е
ских работ

по химии


В настоящее время школы стали пополнят
ь
ся новым, современн
ым
оборудованием: компьютерной
техникой, проекционной аппаратурой, коп
и
ровальными и печата
ющими устройствами. Освоение новых инструментов п
о
требует от учителя затрат сил и времени, некоторого энтузиазма; однако
именно они позволяют внести в нашу привычную раб
о
ту новые возможности,
расширить круг изучаемых явлений, поднять преподавание на более
высокий
уровень. Цифр
о
вые лаборатории
Архимед

-

как раз тот инструмент, который
поможет сделать материал более наглядным, доступным; познакомит учащи
х
ся с современными методами исследования; позволит сократить время на
подготовку и проведение эксперимента.

В СОШ № 49 и
СОШ № 36 г.

Мурма
н
ска работа с цифровой лабораторией
началась в 2011 году, п
о
этому можно сказать, что первый
этап освоения этой техники пройден, использование об
о
рудования встроено в учебный процесс, разработаны ур
о
ки с применением датчиков л
аборатории, налаживание
техники перестало требовать много вр
е
мени и сил. В сбо
р
нике приведены примеры ур
о
ков
,

на кото
рых использу
ю
тся
возможности
цифровой лаборатории. Из опыта работы А
р
тамоновой И.Г., уч
и
теля химии высшей квалификационной
категории МБОУ г
. Му
р
манска СОШ

№ 49
.


8 класс

Тема урока:
Практическая работа «Ознакомление

с лабораторным оборуд
о
ванием»


Беседа перед экспериментом:

Учитель предл
а
гает учащимся рассмо
т
реть пламя спиртовки, при
этом отмечается разный цвет в разных зонах пл
а
мени. Как о
бъяснить это наблюдение? В жизни люди
часто используют откр
ы
тое пламя, и необходимо и
с
пользовать его безопасно и эффективно. Что ну
ж
но
знать о пламени, чтобы грамотно с ним раб
о
тать?

Эксперимент
: определение температуры пл
а
мени в разных зонах
.

Цель экспери
мента:

определить, в какой части пламени следует прои
з
водить нагревание веществ.

Оборудование:

датчик температуры 0
-
1200 градусов, спиртовка (свеча)
.


47

Ход эксперимента

1) Подключить датчик к регистратору.

2) Зажечь спиртовку. Медленно внести датчик в нижню
ю часть пламени,
зафиксировать температуру; поднять датчик в среднюю зону, отметить темп
е
ратуру и снова поднять датчик, измерив температуру в самой верхней части
пламени.


ВАЖНО!

В помещении не должно быть сквозняка, пламя должно гореть
спокойно.

Анализ р
езультатов:

Вопросы для беседы: 1) В какой части пламени температура наиболее
высокая? 2) В какой части пламени следует нагревать вещество, чтобы нагр
е
вание происходило быстрее? 3) Почему опасно прикасаться горячей проби
р
кой к фитилю?

Вывод:

наиболее горяч
ая часть пламени


верхняя, в ней следует нагр
е
вать вещества.

Тема урока: «Чистые вещества и смеси»

Учебная
ситуация:
Всем известно, что вода закипает при 100
0
, однако в
жизни нам практически не приходится использовать абсолютно чистую воду.

В воде содерж
атся примеси разных веществ, например солей. Будут ли влиять
эти примеси на свойства воды, в частности на ее температуру кипения? Будет
ли влиять количество примесей на данное физическое свойство воды?

Опыт:

Сравнение температуры кипения чистой воды и сол
евого раств
о
ра
.

Оборудование:

датчик температуры


25
-
110
0

Цель эксперимента:

Установить отличие свойств чистых веществ от
свойств смесей (на примере температуры кипения)
.

ВАЖНО!

Для того чтобы разница температур кипения была заметна, сл
е
дует брать достато
чно концентрированные растворы (10

15%). Датчик след
у
ет
держать подальше от источника нагревания, иначе температура будет иск
а
жена, нагревание лучше производить на плитке.

Ход эксперимента:

нагреть до кипения дистиллированную воду и сол
е
вые растворы разной

концентрации.




Температура кипения
дистиллированной воды


100
0

Температура кипения

10% ра
с
твора

Температура кипения

15% ра
с
твора


Анализ результатов:

на графиках видно, что солевые растворы закип
а
ют
при температуре выше 100
0
. Чем больше содержа
ние соли в растворе, тем
выше температура кипения.

Вывод:

свойства чистых веществ постоянны, а свойства смесей пер
е
менны и зависят от соотношения компонентов смеси.



48

8 или 11 класс

Тема урока:

«Растворение как физико
-
химический процесс»


Учебно

проблемная
ситуация
.

Каждый из нас в жизни постоянно использует вещества в растворенном
виде, применяет и готовит различные растворы. А что же такое раствор


это
смесь веществ или это «самостоятельное» химическое вещество? Что значит


«растворить вещество»? Просто
провести смешение веществ или осущ
е
ствить
химическую реакцию? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно вспомнить, к
а
кими признаками сопровождается химическая реакция. Один из пр
и
знаков


выделение или поглощение энергии при взаимодействии веществ. Следов
а
тельн
о, если в результате химической реакции можно будет заметить тепл
о
вой
эффект, можно будет сделать вывод, что при растворении происходит образ
о
вание новых химических соединений.

Опыт:

Тепловые эффекты при растворении.

Оборудование:

датчик температуры
-
25
0

-
110
0
, магнитная мешалка, а
м
миачная селитра, гидроксид натрия, вода, два стакана для опыта и стакан с
водой для промывания электродов.

Цель эксперимента:

доказать, что процесс растворения сопровождается
выделением или поглощением энергии.

ВАЖНО!

датчик след
ует опустить в воду заранее, вода должна быть ко
м
натной температуры, иначе на графике будет о
т
ражена разница температур
между воздухом и водой.

Ход эксперимента:

Опустить датчик температуры в стакан с водой, вкл
ю
чить мешалку и прибавлять вещества в воду. И
зменение температуры свид
е
тельствует о том, что растворение сопровождается взаимодействием вещ
е
ства с водой.

Анализ результатов
: установить на граф
и
ках первый и второй курсоры и
отметить в ни
ж
нем поле изменение температуры в ходе опыта.




Растворение
аммиачной селитры
-

температура снизилась на 1,496
0


Растворение гидроксида натрия



температура подн
я
лась на 5,477
0





49

Вывод:
Процесс растворения сопровождается тепловым эффектом, сл
е
довательно, при растворении происходит химическое взаимодействие ра
с
творителя и растворяем
о
го вещества.


11 класс

Тема урока
: «Гидролиз» (профильный уровень)

Учебно
-
проблемная ситуация:
Гидролиз


это обратимый процесс. Как
же повлиять на процесс, чтобы усилить гидролиз, добиться смещения равн
о
весия вправо? Учитель просит
проанализировать ура
внение реакции гидрол
и
за соли (
хлорида железа (
III
)) , и учащиеся о
б
ращают внимание на то, что
,

по
сути
,



это процесс
,

обратный реакции нейтрализ
а
ции.

Fe
Cl
3

+ HOH FeOHCl
2
+ HCl

-
Q

Следовательно, и тепловой эффект


противоп
оложен, то есть реакция
гидролиза является эндотермической. Обсуждается вопрос о том, как см
е
стить
равновесие гидролиза вправо и по каким параметрам можно это отсл
е
дить.
По принципу Ле
-
Шателье равновесие должно смещаться вправо при нагрев
а
нии и при этом бу
дет происходить накопл
е
ние кислоты в растворе, то есть рН
раствора будет снижаться, для экспериментального подтверждения высказа
н
ных гипотез проводится эксперимент.

Опыт:

усиление гидролиза при нагревании.

Оборудование:

датчик температуры и датчик рН, раст
воры солей
(например, хлорида железа (
III
))


Цель эксперимента:

установить, как влияет температура на смещение
равновесия в процессе гидролиза.

ВАЖНО!

датчик рН подключается только вместе с датчиком температуры
(подключить в порт №

1)
.

Ход работы
: опустить

датчики в раствор соли, запустить регистратор,
приступить к нагреванию раствора. Отметить на графике изменение рН с р
о
стом темпер
а
туры.

Анализ результатов
.




При повышении температуры (красный график) происходит снижение рН (синий график). Это по
д
тве
рждает предположение о том, что гидролиз


процесс эндотермический и равновесие в этом
процессе можно сместить вправо.
Вывод:
Гидролиз усиливается при повыш
е
нии температуры.


50

11 класс

Тема урока: «Скорость химической р
е
акции»
.

«Электрохимический ряд напряж
ения мета
л
лов»


Учебно
-
проблемная ситуация:
При проведении химических реакций на
производстве, в лаборатории и в быту необх
о
димо уметь влиять на скорость
пр
о
цесса, замедлять или ускорять его. Для этого необходимо знать факторы,
которые вл
и
яют на скорость р
еакций.

Опыт:

влияние природы вещества и площади поверхности вещества на
ск
о
рость реакции.

Оборудование:

колориметр, 4 кюв
е
ты, раствор сульфата меди, металлы
ра
з
личной активности (гранулированные цинк, алюминий, железо в порошке
и ж
е
лезные гранулы).

ВАЖ
НО!

регистратор настроить на «РУЧНЫЕ ЗАМЕРЫ».

Цель эксперимента:

установить, какие факторы влияют на скорость х
и
мич
е
ской реакции

Ход опыта:

в химические стаканы с раств
о
ром сульфата меди поместить
металлы, через 5 минут взять из каждого раствора пробы и по
местить их в
кюветы. Произвести замеры количества пропускаемого света в каждом сл
у
чае. (Чем быстрее идет реакция, тем быстрее обесцвеч
и
вается раствор, тем
больше поток пр
о
пускаемого света).

Анализ результатов:

Эксперимент показывает, что в большей степе
ни
осветление раствора происходит в пробе с ци
н
ком, потом с алюминием. Так
как обесцвечивание раствора, в котором находился алюминий, происходит
позже (вопреки ожид
а
емому), можно обсудить с учащимися защитную роль
оксидной пленки на поверхности алюминия. В

пробах с желе
з
ным порошком
и скрепками быстрее происходит реа
к
ция.

Al

Zn

Fe

порошок

Fe

гранулы

Вывод:

На скорость реакций влияет акти
в
ность веществ (для металлов


в том числе оксидные пленки) и площадь п
о
верхности веществ (чем больше
площадь соприк
основения в
еществ, тем больше скорость)
.


8 или 11 класс

Тема урока: «Электрол
и
тическая диссоциация»


Учебно
-
проблемная ситуация:
Всем известно, что в грозу опасно купат
ь
ся в открытых водоемах


велика опасность поражения электрич
е
ским током.
Однако прич
ина электропроводности воды неочевидна. Электрический ток


это направленное движение заряженных частиц. Молекулы веществ, в том
числе и воды, нейтральны, откуда же появляются эти самые заряженные ч
а
стицы? Является ли электропроводность сво
й
ством воды толь
ко в природных
водоемах? Будет ли прово
дит
ь

ток дистиллированная вода,
раствор соли, с
а
хара, спирта?

Опыт:

измерение электропроводности воды, наблюдение за изменением
электропроводности при растворении неэлектролита (сахар) и электролита
(поваренная соль).


51

Оборудование:

датчик электропроводности, два стакана с дистиллир
о
ванной водой, магни
т
ная мешалка, сахар и соль.

Цель эксперимента:

иллюстрировать экспериментом классификацию
веществ на электролиты и неэлектрол
и
ты.

ВАЖНО!

промыть датчик перед

началом второ
го эксперимента,
разм
е
шивание должно быть достаточно инте
н
сивным.

Ход эксперимента:

измерить электропр
о
водность чистой воды, включить мешалку и доб
а
вить в воду сахар. Повторить опыт, добавляя в
воду соль.

Анализ эксперимента:
В чистой воде эле
к
тропроводн
ость отсутствует. При добавлении с
а
хара изменение электропроводности практически
не пр
о
исходит. В процессе растворения соли на
графике будет отражено скачкоо
б
разное возра
с
тание электропроводн
о
сти.

Вывод:

вещества можно разделить на две группы: неэлектроли
ты и эле
к
тролиты. При ра
с
творении электролитов возникают условия для прохождения
электрического тока через раствор (появляются свободные заряженные ч
а
стицы). Механизм образования свободных ионов разб
и
рается на уроке.


11 класс

Тема урока: «Химические сво
й
с
тва кислот»


Учебно
-
проблемная ситуация:
Ср
е
ди всех химических свойств кислот и о
с
нований реакция нейтрализации зан
и
мает первое место, она важна и для из
у
чения свойств этих веществ, для пр
о
мышленного синтеза солей, для ликв
и
дации разливов едких жидкостей,

для
снижения кислотности жел
у
дочного сока
у больных людей. Чтобы применять ее
грамотно, нужно знать, какие явления ее
сопр
о
вождают; как определять конец реакции; как ее ускорить.

Опыт:
реакция нейтрализации.

Оборудование:
датчик температуры
-
25
0

-
110
0
, да
тчик рН, магнитная
мешалка.

Цель эксперимента:
ра
сширить представления учащихся
о реакции
нейтрализации, изучить изменение рН и тепловой эффект этого процесса.

ВАЖНО!
датчик рН работает только в паре с датчиком температуры (по
д
ключается в порт №

1)
.

Ход э
ксперимента:
в стакан со щелочью добавить фенолфталеин, вкл
ю
чить мешалку и начать измерения температуры и рН. Из бюретки по ка
п
лям
прибавлять раствор кислоты (оптимальную конце
н
трацию подобрать заранее).
В момент исчезновения окраски фено
л
фталеина отметить

рН раствора.


52

Анализ эксперимента:

В процессе добавл
е
ния кислоты отмечается рост температуры (кра
с
ный график) и снижение значения рН (синий гр
а
фик). Р
е
акция заканчивается при достижении
уровня рН =7. Это совпадает и с исче
з
новением
окраски фенолфталеина.
По тому, как неравноме
р
но измен
я
ется цвет индикатора в объеме сосуда,
можно судить, что этот процесс следует пр
о
водить
при перемешивании, это способствует быстрому
протеканию р
е
акции во всем объеме.

Вывод:

реакция нейтрализации


экзотерм
и
ческий процесс
,

о

ходе и окончании которого мо
ж
но судить по изменению 1) цвета индикатора
,

2) температуры раствора
,

3) в
о
дородного показателя раствора (рН).


Исследовательская работа по теме «Процесс фотосинтеза»


Данный эксперимент может быть поставлен для решения различн
ых ц
е
лей, которые формулирует сам исслед
о
ватель.

Опыт:

Сравнение эффективности фотосинтеза при ра
з
личных условиях.

Оборудование:

датчик давления и (или) содержания растворенного ки
с
лорода, прибор для проведения опыта, водное растение (элодея), источник
св
ета. Возможны два прибора (см. рис.)

ВАЖНО!

Источник света должен быть х
о
лодный.

Цель эксперимента:

сравнить эффекти
в
ность фотосинтеза на свету и в темноте
(или у ра
з
ных растений)
.

Ход эксперимента:

провести эксп
е
римент
в течение
двух

часов, измерить измен
е
ние содержания кислорода или давление при освещении и в темн
о
те.

Анализ эксперимента:

В ходе эксперимента отмеч
а
ется, что на свету содержание
кис
лорода растет (красный
график)
; в темноте


снижае
т
ся, при отсутствии датчика с
о
держания кисл
орода можно
использовать датчик давления,
тогда аналогичные графики б
у
дут постро
е
ны для давления.


53

Применение цифровой лаборатории
Архимед

при проведении

лаб
о
раторных работ

по химии


Лабораторная работа №

1.

«Определение

рН

(водородного

показателя)

питьев
ой

неминерализова
н
ной

воды,

минеральной

воды,

газированных

окрашенных

напитков»


Активная реакция среды является одним из параметров качества пить
е
вой воды, наряду с такими характеристиками как температура, мутность,
цветность, запах и привкус, прозрачност
ь, общая жёсткость, содержание
ионов, окисляемость.

На величину рН воды влияет содержание карбонатов, гидроокисей, с
о
лей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и т. п. Данный показатель
является индикатором загрязнения открытых водоемов при выпуске в н
их
кислых или щелочных сточных вод, а также питьевой воды. В результате пр
о
исходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекисл
о
ты рН воды открытых водоемов может быстро изменяться, и этот показатель
следует определять сразу же после отб
ора пробы, желательно на месте отбора.
Измерение рН цветных растворов и суспензий индикаторным способом н
е
возможно.

Оборудование и реактивы:

пробы воды и напитков (хозяйственно
-
питьевая
вода, вода из водоёма, вода из родника, Кока
-
кола, Фанта); химические
стак
а
ны, лабораторный штатив, датчик рН, цифровая лаборатория
Арх
и
мед
.

Меры безопасности:
правила работы с цифровой лабораторией
Арх
и
мед
.

Настройка параметров измерения:

1) частота измерений


каждую секунду;

2) число замеров


50.

Ход работы:

чтобы
опреде
ли
ть

характер среды (кислая, щелочная,
нейтральная) различных проб воды (хозяйственно
-
питьевая вода, вода из в
о
доёма, вода из родника) и напитков (Кока
-
кола, Фанта)

и

сделать вывод об их
пригодности для потребления в качестве питьевой воды, необходимо ка
ж
д
ую
из предложенных для анализа вод прилить в химический стакан. Погрузить
датчик рН, начать измерение.

Форма отчета для учащегося.

Тема:


Цель:

Результаты исследования занесите в таблицу
«Активная реакция среды
рН проб воды и напитков».

Пробы воды

и напи
т
ков

Объём пробы воды

и напи
т
ков

Активная реакция

среды, рН

Среднее

знач
е
ние рН

Хозяйственно
-
питьевая вода

Проба 1




Проба 2




Проба 3




Вода из водоёма

Проба 1




Проба 2




Проба 3





54

Вода из родника

Проба 1




Проба 2




Проба 3




«Ко
ка
-
кола»

Проба 1




Проба 2




Проба 3




«Фанта»

Проба 1




Проба 2




Проба 3




Контрольные вопросы и задания:
Сделайте вывод о пригодности иссл
е
дуемых вод по показателю рН, если согласно требованиям ГОСТ активная р
е
акция (рН) питьевой воды долж
на составлять 6,5
-
9,5.

Вывод:



Лабораторная работа №

2.

«Аддитивность

теплоты

реакции.

Закон

Гесса»


Гесс Герман Иванович
-

русский химик, академик Петербургской Акад
е
мии Наук (с 1830). Один из основоположников термохимии. Открыл (1840)
основной закон тер
мохимии, согласно которому тепловой эффект реакции з
а
висит только от начального и конечного состояния реагирующих веществ, а не
от числа стадий процесса (закон Гесса). Показал, что при нейтрализации
грамм
-
эквивалента любой сильной кислоты сильным основание
м всегда в
ы
деляется одинаковое количество теплоты. Предложил (1833) способ получения
теллура из теллурида серебра


минерала, который был им впервые изучен.

В его честь теллурид серебра назван гесситом. Автор учебника «Основания
чистой химии» (1831), вы
державшего семь изданий. Впервые в России пре
д
ложил (1849) систематику химических элементов.

Оборудование и реактивы:

химический стакан на 250 мл, ёмкость из
пенопласта (без дна), крышка к стакану из пенопласта, магнитная мешалка,

1 М раствор едкого
натра, 1 М раствор соляной кислоты, 0,5 М раствор сол
я
ной кислоты, дистиллированная вода, датчик температуры, цифровая лабор
а
тория
Архимед
.

Настройка параметров измерения:

1) частота измерений


каждую секунду;

2) число замеров


500.

Меры безопасности:
пр
авила работы с цифровой лабораторией
Арх
и
мед
, меры безопасности при работе с кислотами и щелочами.

Ход опыта
.


Чтобы проверить на практике выполнение закона Гесса, используем
возможности цифровой лаборатории
Архимед
.

Налейте в химический стакан, погружённы
й в емкость (без дна) из пен
о
пласта
,

100 мл воды и поставьте на магнитную мешалку. Закройте ёмкость
крышкой, с вставленной воронкой и датчиком температуры. Включите ма
г
нитную мешалку и перемешивайте воду до тех пор, пока во всём объёме х
и

55

мического стакана
не установится температура, приблизительно равная ко
м
натной. Начинайте регистрацию данных.

Реакция №

1.

Добавьте в химический стакан 2 г кристаллического ги
д
роксида натрия и сразу закройте крышкой. Включите магнитную мешалку.
Следите на экране за температу
рой до прекращения её изменения. Останов
и
те регистрацию, нажав кнопку «Стоп» на панели инструментов. Повторите эк
с
перимент 3 раза. Высчитайте среднее. Полученный результат (температура в
конце опыта) занесите в тетрадь.

Реакция №

2.

Повторите реакци
ю

раств
орения, используя вместо воды
100 мл 0,5 М раствора соляной кислоты. Повторите эксперимент 3 раза. В
ы
считайте среднее. Полученный результат (температура в конце опыта) занес
и
те в тетрадь.

Реакция №

3.

Налейте в химический стакан, погружённый в емкость
(без

дна) из пенопласта
,

50 мл 1 М раствора соляной кислоты и поставьте на
магнитную мешалку. Закройте ёмкость крышкой, с вставленной воронкой и
датчиком температуры (рис.

2). Включите мешалку и перемешивайте 1 М ра
с
твор соляной кислоты до тех пор, пока во всё
м объёме химического стакана
не установится температура, приблизительно равная комнатной. Начинайте
регистрацию данных. Добавьте в химический стакан 50 мл 1 М раствора е
д
кого натра. Включите магнитную мешалку. Следите на экране за температурой
до прекращен
ия её изменения. Остановите регистрацию, нажав кнопку «Стоп»
на панели инструментов. Повторите эксперимент 3 раза. Высчитайте среднее.
Полученный результат (температура в конце опыта) занесите в тетрадь.

Результаты измерений:

высчитайте тепловой эффект каж
дой из трёх р
е
акций и проверьте соответствие полученного вами результата закону Гесса
(сумма энтальпий отдельных этапов реакции должна равняться полному изм
е
нению энтальпии всей реакции): ΔH° = ΣEисх


ΣEпрод.

Форма отчета для учащегося.

Тема:









Цел
ь:

Результаты исследования занесите в таблицу:



Опыт 1,

0
С

Опыт 2,
0
С

Опыт 3,

0
С

Среднее зн
а
чение,
0
С

Величина теплового

эффе
к
та реакции

Р
е
акция 1.






Р
е
акция 2.






Р
е
акция 3.






Контрольные вопросы и задания:

1.

Что такое тепловой эффект реакци
и?

2.

Что такое энтальпия реакции?

3.

Сформулируйте закон Гесса.

Вывод:


56

Лабораторная работа № 3.

«Реакции

нейтрализации.

Взаимодействие

гидроксида

натрия


с

соляной

ки
с
лотой»


Оборудование и реактивы:

химический стакан на 250 мл, бюретка на
25 мл, магнитная меш
алка, штатив, крышка к стакану из пенопласта, цифр
о
вая лаборатория
Архимед
; раствор фенолфталеина, 0,1 М раствор едкого
натра, 0,1 М раствор соляной кислоты, датчик температуры, датчик рН.

Настройка параметров измерения:

частота измерений


каждую секунду;

число замеров


500.

Меры безопасности:
при работе с цифровой лабораторией
Архимед
,
растворами кислот и щелочей.

Ход опыта

В химический

стакан наливают 25 мл 0,1

н. раствора соляной кислоты,
добавляют 2
-
3 капли раствора фенолфталеина. Закрывают стакан кры
шкой из
пенопласта. В стакан, через отверстие в крышке, помещают рН
-
метр и датчик
температур, а также носик бюретки, предварительно заправленной 0,1 М ра
с
твором едкого натра. Стакан помещают на магнитную мешалку.

Далее одн
о
временно начинают добавлять по ка
плям 0,1 М раствор едкого натра и вкл
ю
чают магнитную мешалку. Отмечаем момент изменения окраски раствора в
стакане (до розовой). Опыт повторяют 3 раза.

Форма отчета для учащегося.

Тема:








Цель:

Результаты:

построить график зависимости рН и температуры

от врем
е
ни при прохождении реакции нейтрализации.

Контрольные вопросы:

1.

Что такое реакция нейтрализации?

2.

Проведенная реакция нейтрализации является экзо
-

или эндотерм
и
ческой?

3.

Что такое рН раствора?

Вывод:


Лабораторная работа № 4.

«Влияние

температуры

на

с
тепень

гидролиза

ацетата

натрия»


Явление гидролиза солей и органических веществ играет большую би
о
логическую роль: в регуляции кислотной среды и в поддержании в организме
кислотно
-
щелочного равновесия; в процессе переваривания (белков, полис
а
харидов, жиро
в и т. д.). Под влиянием гидролиза формируются и преобразуе
т
ся земная кора,
М
ировой океан. Знание о гидролизе используется и в наро
д
ном хозяйстве: при очистке сточных вод, крашении тканей и к
ож, переработке
целлюлозы и пр.

Оборудование и реактивы:

химическ
ий стакан на 250 мл, ёмкость для
стакана из пенопласта (без дна), крышка к стакану из пенопласта, раствор

57

фенолфталеина, 0,1 н. раствор ацетата натрия, электроплитка, датчик темп
е
ратуры, датчик рН, цифровая лаборатория
Архимед
.

Настройка параметров измерен
ия:

1) частота измерений


каждую секунду;

2) число замеров


1500

Ход опыта:

чтобы проследить за изменением степени гидролиза ацетата
натрия и реакции среды в зависимости от изменения температуры, использ
у
ем

возможности цифровой лаборатории
Архимед
.

В хим
ический стакан налейте 25 мл 0,1 М раствора ацетата натрия и
добавьте несколько капель раствора фенолфталеина (из расчёта, что на 1
-
2 мл
раствора ацетата натрия необходимо 1
-
2 капли фенолфталеина). Закройте х
и
мический стакан крышкой с вставленными датчикам
и температуры и рН. П
о
ставьте химический стакан на электроплитку. Начинайте регистрацию данных
и наблюдайте за изменением окраски раствора. Раствор будет становиться
малиновым (рН будет расти) по мере повышения температуры, так как при
нагревании гидролиз
усиливается. Опыт повторяется 3 раза.

Форма отчета для учащегося.

Тема:








Цель:

Результаты:

построить график зависимости рН и температуры от врем
е
ни при прохождении реакции гидролиза. Сделать вывод об изменении степени
гидролиза ацетата натрия в завис
имости от температуры.

Контрольные вопросы:

1.

Что такое гидролиз?

2.

Какова роль гидролиза?

3.

Что такое рН раствора?

Вывод:


Лабораторная работа № 5.

«Определение

кислотности

молока»


Качество молока определяется

органолептическими методами исслед
о
вания. Оцениваю
т внешний вид, вкус, запах и цвет молока. По внешнему виду
и консистенции молоко должно представлять собой однородную жидкость без
осадка, молоко топленое и повышенной жирности


без отстоя сливок. Запах
и вкус и должны быть чистые, без посторонних, не сво
йственных свежему м
о
локу привкусов и запахов. Для топленого молока


хорошо выраженный пр
и
вкус высокой пастеризации; цвет


белый, со слегка желтоватым оттенком,
для топленого


с кремоватым, для нежирного


со слегка синеватым отте
н
ками.

Оборудование и ре
активы:

молоко пастеризованное и не пастеризова
н
ное, 0,1 М раствор гидроксида натрия, бюретка, воронка, колбы для титров
а
ния, мешалка, фенолфталеин, датчик рН, соединительный провод для датч
и
ка,
цифровая лаборатория
Архимед
.

Настройка параметров измерения:

1) частота измерений


каждую секунду;

2) число замеров


1000.


58

Меры безопасности:
правила работы с цифровой лабораторией
Арх
и
мед
, меры безопасности при работе с растворами щелочей.

Ход опыта
: В колбу для титрования наливают 10 мл молока, 20 мл д
и
стиллиро
ванной воды, 5 капель 2% раствора фенолфталеина. Смесь хорошо
перемешивают при помощи магнитной мешалки. Затем опускают датчик рН и
начинают по каплям из бюретки прибавлять 0,1 М раствор едкого натра, при
включённой мешалке, до рН 8,2 (по показаниям прибор
а), фиксируя при этом
цвет индикатора (появление розоватой окраски). Полученные данные занести
в таблицу 1. Опыт повторяют 3 раза.

Форма отчета для учащегося.

Тема:








Цель:

Результаты занесите в таблицу:

Образец


мол
о
ка

Объём

м
о
лока, мл

Объём, прилит
о
го раствора
NaOH, мл

Среднее значение
объёма, прилитого

раств
о
ра NaOH, мл

Кислотность

молока,
град

Пастеризованное молоко

Пастеризованное м
о
локо,
образец 1





Пастеризованное м
о
локо,
образец 2



Пастеризованное м
о
локо,
образец 3



Не пастеризо
ванное молоко

Не пастеризованное мол
о
ко, обр
а
зец 1





Не пастеризованное мол
о
ко, обр
а
зец 2



Не пастеризованное мол
о
ко, обр
а
зец 3



Результаты измерений
: вычислить кислотность пастеризованного и не
пастеризованного молока в условных градусах Тёрне
ра по формуле:

Кислотность

молока

=

Vр(NaOH)

·

10

Свежее молоко имеет 16
-
18 градусов кислотности по Тёрнеру. Предел
ь
ная кислотность свежего молока 20 градусов.

Контрольные

вопросы

и

задания:

1. Сделать вывод о свежести использованного молока
.

2. Чем вызван
а кислотность молока, какая кислота образуется при ск
и
сании молока? Напишите уравнения реакции образования этой кислоты и её
нейтрализацию гидроксидом натрия.

Вывод:



59

Лабораторная работа № 6.

«Анализ

почвы»


Почвы выполняют большую экологическую роль. Вме
сте с живыми орг
а
низмами (растениями, животными, микробами) они слагаются в сложные
экологические системы, регулирующие многие процессы, протекающие на
земной поверхности, в водоемах и в приземном слое атмосферы. Важнейшим
свойством почвы, отличающим ее от

горной породы, является плодородие
-

способность создавать необходимые условия для жизнедеятельности раст
е
ний, снабжать их влагой и питательными веществами. Уровень плодородия
почвы зависит от ее состава и свойств, в частности от количества и качества
орг
анического вещества, содержания питательных веществ, реакции (кисло
т
ности или щелочности), способности удерживать влагу, ее воздушного и тепл
о
вого режимов.
Почва должна быть такой, чтобы она могла удержать необх
о
димое количество питательных веществ, для хо
рошего роста корней.

О
борудование и реактивы
: лабораторный штатив с муфтой и кольцом,
воронка, фильтровальная бумага, пробирка, стеклянная палочка, 2 химич
е
ских стакана, датчик рН, цифровая лаборатория
Архимед
.

Настройка параметров измерения:

1) частота из
мерений


каждую секунду;

2) число замеров


500.

Меры безопасности:
правила работы с цифровой лабораторией
Арх
и
мед
.

Ход работы

1.

Приготовление почвенного раствора. В химический стакан помест
и
те почву. Прилейте дистиллированную воду, объём которой должен быт
ь в 3
раза больше объёма почвы. Хорошенько перемешайте стеклянной п
а
лочкой.

2.

Приготовьте лабораторный штатив. Наденьте муфту на стержень шт
а
тива так, чтобы винт, закрепляющий её, был справа от стержня штатива. З
а
крепите в муфту кольцо так, чтобы стержень ко
льца поддерживал не только
винт, но и муфта. Поместите в кольцо воронку.

3.

Приготовьте бумажный фильтр. Смочите фильтр водой, чтобы он
плотнее прилегал к стенкам воронки и чтобы сухой фильтр не впитывал фил
ь
труемую жидкость. При фильтровании жидкость наливай
те на фильтр по пало
ч
ке тонкой струёй, направляя её на стенку воронки, а не на н
е
прочный центр
фильтра, чтобы его не разорвать. Подставьте под воронку химический стакан и
профильтруйте подготовленную смесь почвы и воды. Почва останется на фил
ь
тре, а собран
ный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытя
ж
ку (почвенный раствор).

4.

В почвенную вытяжку поместите датчик рН и начинайте регистр
а
цию
данных. Эксперимент проделайте не менее 3
-
х раз.

Форма отчета для учащегося.

Тема:








Цель:

Результаты изм
ерений
: занесите полученные данные в таблицу «Кисло
т
ность почв» и сделайте вывод об их пригодности для выращивания различных
растений.


60

Таблица

Кислотность почв

Образец

по
ч
вы

рН

Образец по
ч
вы № 1


Образец по
ч
вы № 2


Образец по
ч
вы № 3


Контрольные вопро
сы:

1.

Что такое кислотность почвы?

2.

Как кислотность почвы влияет на применение их в сельском хозя
й
стве?

3.

Какими способами можно понизить кислотность почв?

Вывод:



Связь содержания учебных тем

по химии

и возможностей

естественнонаучной лаборатории при органи
зации

практической деятельности учащихся


8 класс


Тема курса

Тема

и содержание
урока

Содержание эксп
е
римента

в естественнонаучной

л
а
боратории

Оборуд
о
вание

Тема 1.
Первон
а
чальные
химич
е
ские пон
я
тия

Приемы обращ
е
ния с лаборато
р
ным оборудован
и
ем.
Изучен
ие
строения пламени

Исследование строения
пламени

Датчик


темпер
а
туры

Тема 2.
Кисл
о
род

Горение и медле
н
ное оки
с
ление

1. Исследование измен
е
ния уровня кисл
о
рода

при горении

2.

Исследование измен
е
ния уровня кисл
о
рода при
окислении м
е
таллов

Датчик

кислород
а

Тема 4.
Раств
о
ры.
Вода

Физические

и химические
свойства воды

Замерзание

и пла
в
ление воды

Датчик
температуры

Растворы.

Растворимость
веществ в воде

Влияние изменения

температуры на раствор
и
мость кислорода

Датчик

кислорода

Тема 5.
Осно
в
ные
классы
н
е
органич
е
ских с
о
един
е
ний

Соли: классифик
а
ция, н
о
менклатура.
Физические

и химические
свойства с
о
лей

Получение кристаллов

солей из насыщенных

растворов и исследов
а
ние
их под микроскопом

Цифровой
микроскоп



61

9 класс

Тема курса

Тема

и содержание
урока

Со
держание эксп
е
римента
в естественнонаучной

л
а
боратории

Оборуд
о
вание

Тема 1.
Теория
электрол
и
тической
диссоци
а
ции

Электролиты и н
е
электролиты. Эле
к
тролитическая

диссоци
а
ция

1. Проводимость ра
с
твора
соли

2. Исследование электр
о
проводности растворов
различн
ых в
е
ществ

Датчик электро
-
проводности

Тема 2.
Галогены

Хлор и его
соединения

Определение соде
р
жания
хлорид
-
ионов в пр
о
дуктах
питания, фру
к
товых соках,
прохладительных напитках

*
Датчик хлорид
-
ионов

Тема

4.
Азот

и фосфор

Соли азотной
кислоты

Определение с
оде
р
жания
нитрат
-
ионов в п
и
щевых
продуктах

Датчик нитрат
-
ионов

Тема 5.
Углерод

и кремний

Углекислый газ,

его свойства,

пр
и
ме
нение

Измерение скорости обр
а
зования диоксида у
г
лерода
в ходе хим
и
ческой реакции
между соляной кислотой и
содой

Датчик
углекисло
го газа

Тема 6.
Металлы
главных
подгрупп

Кальций и его
соединения

Определение соде
р
жания
кальция в молочных пр
о
дуктах

*Датчик кальция


10 класс

Тема курса

Тема

и содержание
урока

Содержание эксп
е
римента

в естественнонаучной

л
а
боратории

Оборуд
о
вание

Т
ема 6.
Природные
источники
углеводоро
дов

Нефть.
Нефтепродукты

Сравнение тепл
о
творной
способности различных

в
и
дов топлива

Датчик
температуры

Тема 9.
Карбон
о
вые кисл
о
ты и их
произво
д
ные

Химические
свойства
карбоновых кислот

Изучение силы пр
е
дельных
одноосн
овных карбоновых
кислот

Датчик рН


Сложные эфиры

Щелочной гидролиз
этилацетата

Датчик рН


Тема 10.
Углеводы

Моносахариды.
Глюкоза

Определение нат
у
ральности
меда под микр
о
скопом

Цифровой
микроскоп

Полисахариды.
Крахмал

Иодкрахмальная р
е
акция
под микрос
к
о
пом

Цифровой
микроскоп


62


Тема 11.
Амины,
аминокисл
оты.белки

Амины

Сравнение основных
свойств аминов

Датчик рН


Аминокислоты

Определение среды

ра
с
творов аминокислот
.

Получение медной соли
глицина

Датчик рН

Датчик рН

Цифровой ми
к
роскоп


11 класс

Тема
курса

Тема и содержание
урока

Содержание экспер
и
мента

в естественнонаучной

лабор
а
тории

Оборудов
а
ние

Тема 2.
Строение
вещества

Растворы


1. Определение те
п
ловых
эффектов раствор
е
ния
.


2. Закон Бугера

Ламберта

Бера
.

3. Свойства растворов. И
з
менение темпер
атуры з
а
мерзания/ плавлени
я

в пр
и
сутствии примесей

Датчик

температ
у
ры

К
а
лориметр


Датчик

температ
у
ры

Дисперсные

с
и
стемы

Исследование качества ра
з
личных образцов воды

Датчик м
утности
(турбидиметр)

Полимеры
органические

и неорганичские

Исследование в
ол
о
кон

под микроскопом

Цифровой
микроскоп

Тема 3.
Химические
реакции

Тепловой эффект
химической
реакции

Экзотермические и энд
о
термические реакции.
Определение теплового э
ф
фекта реакции

Датчик
температуры

Закон Гесса

и следствия из н
е
го

Закон Гесса. Ад
дити
в
ность
теплоты реакций

Датчик
температуры

Теплота сгорания

Датчик
температуры

Скорость химич
е
ских реакций. Фа
к
торы, вл
и
яющие на
скорость химич
е
ской реа
к
ции

Зависимость скорости реа
к
ции от температуры. Прав
и
ло Вант
-
Гоффа

Датчик

углекислого газа

Обратимость х
и
мических реа
к
ций.
Химическое ра
в
новесие

Химическое равновесие.
Нахождение константы ра
в
новесия

К
а
лориметр

Электролитическая
диссоциация (ЭД)

1. Исследование электр
о
проводности растворов ра
з
личных веществ.

2. Сравнение электропр
о
водности раз
личных обра
з
цов воды.

Датчик

электропр
о
водности


63

3. Зависимость электропр
о
водности раствора от ра
с
творителя

Реакции, протек
а
ющие в растворах
электр
о
литов

Микрокристаллоск
о
пически
е
реакции

Цифровой
микроскоп

Водородный
показатель

1. Кислотно
-
основное ти
тр
о
вание. Реакция
NaOH

с
HCl
.

2. Определение рН разли
ч
ных растворов.

рН
-
метр

Гидролиз

1. Определение рН раств
о
ров различных солей
.

2. Влияние темпер
а
туры на
степень гидролиза ацетета
натрия

рН
-
метр

Окислительно
-
восстановительные

реакции

1. Каталитическ
ие р
е
акции.
Разложение перекиси вод
о
рода в присутствии д
и
оксида
марганца

Датчик да
в
ления

Электролиз

Изучение процесса

электр
о
лиза

Датчик тока
.

Датчик напряжения




64

Заключение


Применение цифровых лабораторий
в образовательном процессе
обл
а
дает значител
ьным потенциалом. Благодаря использованию данных устройств
возникает возможность повышения мотивации учащихся в процессе изучения
физики и химии
, что для условий современного образования является ключ
е
вым вопросом, учитывая значимость личностного включения

школьника в
процесс изучения определенной дисциплины. Другим несомненным достои
н
ством лаборатории выступает возможность обеспечения поддержки школьн
и
ка с учетом его личностных потребностей, что отвечает современным взгл
я
дам на процесс индивидуализации шко
льного образования. В представленных
выше материалах достаточно ярко проступает и такой фактор, подтвержда
ю
щий необходимость использования оборудования в учебно
-
воспитательном
процессе, как компенсация и дополнение возможностей, которыми обладают
аналоговы
е приборы, используемые на уроках физики и химии, а также во
внеурочной деятельности: не все аналоговые приборы способны дать столь
незначительный уровень погрешности в измерениях, осуществляемых
уч
а
щимися.

В целом можно говорить о развивающих возможностя
х лаборатории,
обеспечивающей интенсивное становление естественнонаучного мышления
школьников и естественнонаучны
й

характер образования. При этом в нея
в
ном виде решается основная задача школьного образования


сближение
школьного обучения и науки. Учитывая

непрерывный рост современных
научных знаний, отставание школьного курса обучения в рамках физики и

х
и
мии при использовании цифровых

лаборатори
й

компенсируется за счет ра
с
ширени
я

спектра исследуемых явлений с высокой научной точностью при п
о
лучении экспери
ментальных данных.

Адекватная оценка педагогом возможностей данного комплекта обор
у
дования при опоре на представленные в пособии рекомендации и примеры
методических разработок будет способствовать успешной реализации задач
современного образования как разв
ивающего, высоконаучного и соотве
т
ствующего индивидуальным запросам учащихся.


65

Литература


1.

Живая Физика: Руководство пользователя
.



М.:
Институт новых те
х
нологий, 2012
.

2.

Лабораторные работы по химии. Цифровая лаборатория Архимед
4.0.
-

М.: Инсти
тут новых
технологий, 2012
.

3.

Куприянова Н.С. Лабораторно
-
практические работы по х
и
мии. 10
-
11.
-

М.: Владос, 2007.

4.

Оржеховский П.А., Давыдов В.Н., Титов Н.А. Экспериментальные з
а
дачи по неорганической химии. Книга для учащихся 8
-
11 классов.
-

М.: Аркти,
2008.

5.

Цифровая

лаборатория
Архимед
. Методические материалы к цифр
о
вой лаборатории по физике.
-

М.: Институт новых технологий, 2012.

6.

ht
tp://archimed.iphys.ru/index.php?option=com_content&view=article
&id=78:2012
-
03
-
07
-
13
-
25
-
53&catid=1:articles&Itemid=49

7.

http
://
ifilip
.
narod
.
ru
/
arch
/
dem
3.
html

8.

http://vogss.artel
-
tm.ru/shkolnye
-
laboratorii

9.

http://www.int
-
edu.ru/page.php?id=1754

10.

http://slon.ru/2013/technology/







66























Авторы
-
составители:


Марина Анатольевна КУНАШ,

Оксана Александровна ТЕЛЕБИНА


Использование цифровых лабораторий

на уроках физики

и химии


Учебно
-
методическое пособие




Редактор
Н.Б. Лившиц





Подписано в печать
26.05
.1
5
. Формат 60х84/
16
. Уч.
-
изд. л.
3,0
.

Тираж
2
0

экз.

Отпечатано в Г
А
УДПО МО

«
ИРО»

183010. г. Мурманск, ул. Советская, 9а


Приложенные файлы

  • pdf 4051441
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий