Вся библиотека >>>

Содержание книги >>>

  

 

Учёба. Образование

 Техническое творчество


 Издательство ЦК ВЛКСМ «Молодая Гвардия» 1955 г.

 

Физико-технический кружок

 

 

Физика — одна из основ современной техники. Постройка приборов и моделей, демонстрирующих любой раздел физики, позволяет наглядно показать, какое применение находят физические законы в практической жизни, в технике, в промышленности, в быту. Работа советских физиков самым тесным образом связана с многочисленными и разнообразными отраслями народного хозяйства. Без применения основ физики немыслимо осуществить автоматические и телемеханические устройства, постройку и работу заводов-автоматов и т. д.

Одним из наиболее ярких примеров применения автоматики является производство и распределение электрической энергии на мощных гидростанциях при помощи телемеханических устройств, расположенных за десятки километров. Только на основе знания физических законов достигается непрерывное усовершенствование производственных процессов. Так, например, скорость обработки металлов резанием в настоящее время достигает скорости самолета. Скорость специальных моторов для шлифовки равна 120 тысячам оборотов в минуту.

Очень большое значение имеет применение в технике высоких и низких температур, давлений, частот, напряжений и т. д. Достижения электронной физики позволили сконструировать точные приборы, использующие гамма-лучи, автоматически регулирующие концентрацию пульпы на мощных земснарядах.

Физические явления окружают нас на каждом шагу. Все, что мы видим вокруг, — автомобили и троллейбусы, вагоны метро и лестницы движущегося эскалатора, высотные здания и мосты, машины и двигатели на фабриках и заводах — все это работает ка основе практического применения физических законов, лежащих в основе любой конструкции, строения или архитектурного сооружения.

Знакомясь с работой мотора автомашины, двигателем внутреннего сгорания, мы видим, как практически осуществляются законы теплотехники. Устройство шестерен и зубчатых колес подтверждает законы механики, электрохозяйство автомобиля — законы электротехники, а пневматика — законы газов и атмосферного давления.

Задача физико-технического кружка — пробудить у учащихся любознательность, пытливость, желание изучать физические явления, сделать своими руками интересную модель, демонстрационный прибор, учебное пособие.

Руководитель физического кружка должен стремиться к тому, чтобы путем опытов, наблюдений, развития конструкторских навыков у кружковцев и расширения их общеобразовательного кругозора воспитывать у юных техников любовь к знанию, к наукам и научить их применять эти знания на практике. Только живая, интересная работа кружка, углубляющая учебный материал, проходимый в школе, знакомящая пионеров и школьников на наглядных примерах с важнейшими открытиями и изобретениями, экскурсии в музеи и на предприятия привлекут к занятиям многих пионеров и школьников.

Физико-технический кружок организуется в школах, домах и дворцах пионеров, на технических станциях юных техников.

Занятия кружка проходят в специально оборудованной комнате или в школьном физическом кабинете. Стены рабочей комнаты рекомендуется оформить портретами ученых, щитами, таблицами физических величин и т. д. На щитах необходимо показать приборы и наглядные пособия из различных разделов физики. Под каждой фотографией или рисунком, на которых изображен общий вид модели или прибора, даются краткие указания о технических показателях модели, ее основные размеры и кратко рассказывается об областях применения.

Помимо настенного оформления, необходимо в рабочей комнате организовать небольшую выставку моделей и приборов. Задача выставки — показать работу моделей и приборов в действии. Приборы и модели, демонстрируемые на выставке, должны быть несложными и доступными для изготовления даже малоопытному кружковцу и в то же время полезными для школьных занятий. Для того чтобы выставка привлекала внимание посетителей, интересно применить фотореле, включающее приборы в момент подхода к выставочному стенду, заголовок выставки можно сделать с бегающими буквами и т. д.

Записав в кружок всех желающих, руководитель проводит первое организационное занятие. На занятии, проходящем в форме живой беседы, руководитель рассказывает о плане работы кружка и на конкретных примерах показывает, что любой физический закон, на основе которого работает модель или прибор, находит применение в на* стоящих машинах и конструкциях. На этом же занятии руководитель знакомит кружковцев с открытиями русских ученых, коротко останавливается на самых значительных их работах, обращает внимание учащихся на возможность изготовления в кружке тех моделей и приборов, которые позволяют повторить работы этих ученых. Рассказывая, например, о П. Н. Яблочкове, руководитель кружка может показать действующую модель свечи Яблочкова, разъяснить, в чем смысл изобретения, какая разница между свечой Яблочкова и дугой Петрова, посоветовать кружковцам изготовить модели и приборы, в которых применялась бы свеча.

Закончив вступительную беседу, руководитель выясняет интересы каждого кружковца, узнает, какую модель или прибор он хотел бы построить. Если кружковец желает изготовить прибор, принципы работы которого ему понятны, руководитель может сообщить ему дополнительные данные о приборе, порекомендовать возможную конструкцию этого прибора, указать область применения прибора, соответствующую литературу.   Если   руководитель   видит,   что выбранная модель соответствует возрасту и объему знаний, кружковца, он может с целью развития творческих и конструктивных навыков учащегося дать ему возможность самостоятельно разработать тему.

Но чаще бывает так, что кружковец не знает, что ему. делать. Тогда руководитель согласно плану работы кружка предлагает ему тему, пользуясь темником и альбомами, в которых собраны чертежи, фотографии и рисунки самодельных приборов.

Когда темы выбраны, руководитель разъясняет кружковцам, что постройка любой модели или прибора требует знания основных приемов конструирования и технического расчета, объясняет им, как делается чертеж и рисунок, и дает задание каждому кружковцу подобрать из рекомендуемой литературы или сделать самостоятельно рисунок (эскизный чертеж) намеченной к изготовлению модели.

Проверив на следующем очередном занятии кружка, как выполнено задание, и обсудив вместе с кружковцами размеры, масштабы и конструктивные узлы будущей модели и прибора, руководитель дает следующее задание: дополнительно к рисунку и чертежу написать подробную спецификацию материалов и деталей, необходимых для изготовления модели или прибора.

Таким образом, прежде чем начать практическую работу кружка, руководитель должен добиться, чтобы каждый кружковец имел:

1)         законченный  рисунок,   набросок  или

чертеж изготовляемой им модели или при

бора с указанием соответствующих разме

ров;

2)         подробную спецификацию всех мате

риалов и деталей, необходимых для изго

товления модели, прибора;

3)         рабочую тетрадь, в которую будут за

носиться все теоретические сведения, эле

ментарные расчеты, необходимые для кон

струирования, рекомендуемая литература и

другие данные, получаемые кружковцем на

занятиях кружка.

Вся практическая работа кружка проходит в рабочей комнате, поэтому на ее оборудование необходимо обратить особое внимание. Рабочая комната по возможности должна быть оснащена хотя бы самым необходимым современным технически:.: оборудованием: небольшим токарным станочком, сверлильным станком, несколькими большими тисками, укрепленными на прочном верстаке.

Совершенно обязателен распределительный силовой щиток, на котором смонтированы электроизмерительные приборы: вольтметр и амперметр, основной рубильник, включающий ток в розетки, установленные на столах, предохранитель и несколько штепсельных розеток. На щитке также должен быть и автотрансформатор, дающий возможность получать токи различного напряжения. Все открытые токонесущие провода и рубильники закрывают предохранительными кожухами.

В числе особо необходимых испытательных приборов должен быть счетчик оборотов. С его помощью определяется количество оборотов электромотора или двигателя любого другого типа. Знание числа оборотов двигателя необходимо для расчета редуктора, который определяет скорость движения конструируемой модели, например автомобиля, электропоезда и т. д. Среди испытательных аппаратов желательно иметь электроизмерительные приборы: вольтметр, амперметр и омметр. Желательно1, чтобы в физико-техническом кружке хотя бы на второй год его работы, был оборудован специальный испытательный стенд, на котором были бы смонтированы все необходимые приборы для определения технических показателей любой построенной модели. На стенде должны быть электроизмерительные приборы, счетчик оборотов, приборы для определения мощности электромотора, простейший вибратор для проверки моделей на прочность и некоторые другие приборы, перечень которых указан в тематическом плане.

Для практической работы понадобятся соответствующие материалы и инструменты (см. раздел «В мастерской конструктора»).

Занятия физико-технического кружка проводятся по программе. Однако утвержденной программы для этого кружка пока нет. Обычно ее составляют сами руководители кружков. В этом сборнике в «Приложении» приводится примерный тематический план, который можно положить в основу работы кружка.

Этот план рассчитан на 2 года занятий. Теоретические беседы проводятся одновременно с практической работой кружковцев по изготовлению различных моделей и приборов, перечень которых также приводится в тематическом плане, данном в «Приложении».

Теоретические сведения включают следующие темы:

Первая тема, «Физика и ее значение», раскрывает значение физики как одной из важнейших основ техники. Руководитель кружка должен на конкретных примерах показать, что только знание физики дает возможность инженерам и конструкторам строить новые машины, механизмы и комплексные устройства. Необходимо указать также, что если физика играет важную роль в развитии техники, то и развивающаяся техника расширяет область физических наблюдений и позволяет открывать новые явления природы.

Руководитель рассказывает, как используются физические законы в различных отраслях народного хозяйства, как физика помогает производству, о том, что, например, рабочему-металлисту физика нужна для того, чтобы знать свойства обрабатываемого металла, а моряку — для изучения условий кораблевождения, законов движения волн и работы корабельных двигателей; трактористу же и комбайнеру знание физики необходимо для того, чтобы понимать работу сельскохозяйственных машин. На занятиях по этой теме руководителю необходимо широко осветить работы советских физиков, указав передовую роль советской науки и техники.

Теоретические сведения должны иллюстрироваться демонстрацией диафильмов, освещающих применение физики в науке, технике и промышленности.

Второй темой, «Конструирование моделей и приборов», начинается практическая работа кружка. Задача руководителя состоит в том, чтобы разъяснить кружковцам основные принципы конструирования моделей и приборов, наглядно показать, что все многообразные и сложные машины и механизмы состоят из различных комбинаций простых механических элементов. Руководитель подробно останавливается на простых механизмах и показывает на моделях их конструктивное устройство, знакомит с расчетом сил, действующих в них, с техническими условиями применения механизмов в технике и промышленности; подробно объясняет, отчего зависит коэффициент полезного действия модели, рассказывает о нагрузках на различные узлы модели, о шарикоподшипниках, о соотношении частей в модели и т. д. Из этой темы кружковец впервые узнает о значении технического чертежа.

Вторая часть этой темы, «Основные части и детали машин», должна дать кружковцам первоначальное практическое представление об основных частях машин и о том, как их использовать при постройке моделей. На конкретных примерах руководитель показывает, в каких именно машинах применяются коленчатые/ валы, шатуны, эксцентрики и т. д. (Примером применения рычага и кривошипа может служить швейная машина; примером сцепления отдельных деталей при помощи зубчатых колес — механизм часов и т. д.)

Третья часть этой темы посвящается подробному разбору работы различных двигателей, их недостатков и преимуществ. Руководитель объясняет возможность и целесообразность применения в модели того или иного типа двигателя. Особое внимание должно быть уделено принципу устройства и работы инерционного двигателя (использование энергии маховика) как чрезвычайно простого для постройки отлично действующих моделей.

Помимо беседы, проводятся одна-две экскурсии на производство.

В начале беседы по третьей теме, «Измерительная техника», руководитель рассказывает о значении измерений в технике, науке и промышленности, приводит ряд примеров. Например, сталевар для получения хорошей стали должен знать количество металлов, загружаемых в печь, и периодически измерять температуру плавки. Строитель, строя здание, измеряет отвесом и уровнем правильность кладки кирпича. Метеоролог для предсказания' погоды измеряет скорость ветра, высоту облаков, температуру воздуха и т. д. В быту мы измеряем время, расстояние и т. д.

Руководитель подчеркивает важность измерений при постройке моделей и приборов и знакомит кружковцев с устройством и применением различных измерительных инструментов.

При проведении занятий по четвертой теме, «Материал о ведение», необходимо подготовить образцы различных материалов, на которых можно было бы наглядно показать механические свойства металла, пластмасс, дерева, стекла и т. д. Говоря о различных свойствах дерева и металла, желательно хотя бы на самых примитивных приборах показать эти свойства. При проведении экскурсий по этой теме полезно познакомить кружковцев в производственной лаборатории какого-либо завода с работой гидравлического пресса, машин, испытывающих материал на разрыв, кручение и т. д.

Знакомство кружковцев с измерительной техникой, а также с конструированием не ограничивается только данной беседой, а продолжается в процессе производственной работы кружка в течение всего года.

Проводя беседу по теме «М е х а н и к а и ее свойства» (пятая тема), необходимо теоретически обосновать законы механики, привести конкретные примеры, характеризующие различные виды движения. Так, в качестве примера кругового движения можно взять движение поезда, идущего по закруглению. Движение стержня, соединяющего ведущие колеса паровоза, явится примером поступательного движения. Говоря о равномерном движении, можно остановиться на движении эскалаторов метро, движении стрелок часов и т. д. Рассказывая о «скорости», руководитель должен показать, какое значение имеет скорость в технике и в быту, подчеркнуть, что одной из задач техники является борьба за увеличение скорости (например, скоростное резание металла, скоростные плавки стали и т. д.).

Раздел «Передача и преобразование движения» желательно объяснить на действующих моделях различного вида передач: этот раздел был уже затронут во второй теме, здесь же необходимо углубить этот материал.

Вторая часть беседы по этой теме посвящается применению основных законов механики (трех законов Ньютона) в технике. По первому закону, инерции, необходимо привести конкретные примеры из области техники, поставить перед кружковцами вопросы: например, что произойдет, если машина внезапно остановится? Почему колеса автомобиля буксуют на гладком льду? Для подтверждения закона инерции руководитель должен рассказать об опыте Галилея и предложить кружковцам для решения несколько задач по теме «закон инерции», затрагивающих наиболее характерные области жизни и техники.

Второй закон Ньютона необходимо также проиллюстрировать примерами. Например, у берега пруда стоит плот. На плот входит человек и начинает багром отталкиваться от берега. Чем сильнее он нажимает на багор, тем быстрее плот отходит от берега. Скорость движения плота зависит от массы плота. Чем она больше, тем медленнее плот будет отходить от берега.

Несколько демонстрационных опытов руководитель должен проделать над движением тел под действием различных сил.

Так же подробно разбирается и третий закон Ньютона. Говоря о центробежных силах, надо привести многочисленные примеры применения их в технике, рассказать о сепараторе, применяемом для отделения сливок от молока, о сушильных машинах, о центробежных регуляторах и т. д.

Шестая тема, «Д авление и его закон ы», должна быть раскрыта на многочисленных, наиболее характерных примерах. Объясняя связь между давлением, площадью опоры и силой, можно очень наглядно показать это на принципе передвижения шагающего экскаватора, подсчитав давление на землю, производимое лыжами. Эта тема может быть проиллюстрирована при помощи научно-популярных фильмов, показывающих работу гидравлического пресса, работу советских водолазов при подъеме судов. В качестве примеров, помогающих кружковцам лучше понять эти законы, руководитель может сослаться на устройство шлюзов, водопровода, работу компрессоров, окраску промышленных изделий при помощи сжатого воздуха и т. д.

Проводя беседу по седьмой теме, «Тепловые машин ы», необходимо более подробно остановиться на конструкциях паровых машин и турбин, их применении в технике и возможности применения в качестве двигателей для модели. Руководитель должен поставить перед кружковцами несколько конкретных творческих задач: как сконструировать солнечный двигатель, как использовать простейшие реактивные двигатели в моделях, подчеркнуть огромное применение в технике двигателей внутреннего сгорания и в популярной форме рассказать о принципах их работы. На занятиях по этой теме-интересно остановиться на кпд тепловых двигателей и других машин, рассказать о реактивных двигателях и возможности межпланетных путешествий.

В восьмой теме, «Э н е р г и я», необходимо особо подчеркнуть роль энергетики, познакомить кружковцев с принципами действия и устройством различного типа двигателей (ветряных, паровых, внутреннего сгорания и т. д.), с производством электроэнергии и тепла, с принципами действия и работы электрических машин, передачей энергии на расстояние, с преимуществом двигателей трехфазного тока, с измерением электроэнергии, с применением электроэнергии в автоматике и телемеханике, рассказать об электростанциях, теплоцентралях и различных видах применения электроэнергии.

Не менее важно остановиться и на таких вопросах, как применение в технике высоких давлений, температур, высоких напряжений и использовании атомной энергии в мирных целях.

Девятая тема плана, «Электричество в технике и быту. Электромагнитные явления», должна быть подана очень широко. Электричество проникло всюду, и об этом надо подробно рассказать. Мощные электровозы, метро, новые источники света, гигантские электромоторы, электротракторы, врубовые машины и многое другое является ярким примером практического применения законов электричества.

На последнем, заключительном занятии руководитель подводит итоги работы кружка, намечает дальнейшие перспективы работы, вместе с кружковцами планирует организацию итоговой выставки.

Тематический план предусматривает и общественно-полезную работу кружковцев, тематика которой должна быть составлена с учетом интересов кружковцев. Возможные формы и объекты этой работы: телефонизация и радиофикация школы, пионерского лагеря, подшефного колхоза, постройка метеостанции и работа на ней, постройка оросительной системы в помощь юным натуралистам и т. д.

    

 «Техническое творчество»             Следующая страница >>>

 

Другие книги раздела «Книги для учителя»:   "Своими руками"   "История науки и техники"

Смотрите также: Столярные работы   Обработка металла  «Красота своими руками»