VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В процессе изучения физике у обучающихся формируются структурные элементы знаний: научные факты, понятия, законы, приборы и т.п. Мы рассмотрим прибор «манометр», который изучается в 7 классе. Для его раскрытии используем планы обобщенного характера, разработанные А.В. Усовой [2].

Планы обобщенного характера выражают основные требования к усвоению каждого конкретного структурного элемента знаний – о явлении, величине, законе, теории и т. д. Они определяют общий подход к усвоению знаний, прежде всего на основе работы с учебной литературой. Это знания о знаниях (метапредметные знания). Планы обобщенного характера служат ориентировочной основой в процессе приобретения новых знаний.

Применение планов обобщенного характера ускоряет процесс формирования у учащихся умения самостоятельно работать с литературой, выделять главные мысли в прочитанном тексте. При этом работа с текстом приобретает творческий, преобразующий характер. Учащиеся могут их использовать для построения ответов, которые при этом становятся краткими, лаконичными, ответами по существу. При этом они быстро отказываются от механического заучивания текста. Ученик при чтении анализирует текст, выделяет структурные элементы, что влияет на полноту содержания ответов учащихся. Планы обобщенного характера помогают и учителю осуществлять самоконтроль за изложением учебного материала и при осуществлении контроля за результатами самостоятельной работы учащихся с учебником и дополнительной литературой [2, 3].

На основе учебника «Физика для 7 класса» [1] и учебного пособия «Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики» [3] раскроем содержание понятия «манометр» по плану обобщенного характера.

План описания прибора

1. Назначение прибора.

2. Принцип действия прибора.

3. Схема устройства прибора (основные части прибора, их взаимодействие).

4. Правила пользования прибором.

5. Область применения прибора.

Манометр

1. Назначение прибора.

Прибор показывает изменение давления в жидкостях и газах.

1. Принцип действия прибора.

Жидкостный манометр

Действие жидкостных U- образных манометров основано на сравнении давления в закрытом колене с внешним давлением в открытом колене.

В исходном положении вода в трубках будет находиться на одном уровне. Если же на резиновую пленку будет оказываться давление, то уровень жидкости в одном колене манометра понизится, а в другом, следовательно, повысится.

Когда мы надавливаем на пленку, давление воздуха, который находится в коробочке, увеличивается. Давление передается по трубке и доходит до жидкости, при этом вытесняя её. При понижении уровня в этом колене, уровень жидкости в другом колене трубки, будет увеличиваться.

По разности уровней жидкости, можно будет судить о разности атмосферного давления и того давления, что оказывается на пленку.

На рисунке 1 показано, как с помощью жидкостного манометра измерить давление в жидкости на различной глубине.

Рис. 1. Демонстрация увеличения давления с глубиной с использованием жидкостного манометра.

Трубчатый металлический манометр

Один конец трубки запаян. В другой конец трубки, с помощью крана соединяется с сосудом, в котором необходимо измерить давление. Если давление начнет увеличиваться, трубка будет разгибаться, при этом воздействуя на рычаг. Рычаг через зубчатку связан со стрелкой, поэтому при увеличении давления стрелка будет отклоняться, указывая давление.

Если же давление будет уменьшаться, то трубка будет сгибаться, а стрелка двигаться в обратном направлении.

1. Схема устройства прибора (основные части прибора).

Жидкостный манометр

В его состав входит двухколенная стеклянная трубка в форме буквы U. В эту трубку налита жидкость. Один из концов трубки с помощью резиновой трубки соединяют с круглой плоской коробочкой, одна сторона которой затянута резиновой пленкой.

Рис. 2. Жидкостный манометр.

Трубчатый металлический манометр.

Основные составные части: согнутая в дугу полая трубка (1), стрелка (2), зубчатка (3), кран (4), рычаг (5).

Рис. 3. Основные составные части трубчатого металлического манометра.

1. Правила пользования прибором.

Жидкостный манометр

1. Для работы манометр устанавливают в вертикальное положение. Жидкость устанавливается в обоих коленах стеклянной трубки на одном и том же уровне.

2. Одно колено стеклянной трубки присоединяется к сосуду, давление в котором нужно измерить. Уровни жидкости в коленах манометра изменяются.

3. Об изменении давления можно судить по разности высот уровней жидкости, по высоте избыточного столба.

4. Давление часто измеряют прямо в единицах длины, указывая отсчитанную по вертикали высоту избыточного столба жидкости. За единицу давления в этом случае принят 1 мм водяного столба.

Металлический манометр

1. Устанавливают прибор в рабочее положение (вертикальное).

2. Так как стрелка манометра съемная и может устанавливаться в любом положении относительно оцифровки шкалы, то перед началом опыта следует проверить положение стрелки и установить ее на нуль шкалы.

3. Свободный конец резиновой трубки присоединяется к манометру.

4. По шкале определяют измеряемое давление. Величина давления не должна превышать предельного значения данной шкалы.

5. Наличие в колонке прибора двух кранов с ниппелями дает возможность легко подключать манометр и измерять давление при демонстрациях различных опытов с жидкостями и газами.

5. Область применения прибора

Область применения манометров распространяется на все случаи, в которых необходим контроль, измерение и регулировка давления. Чаще всего они находят своё применение в электроэнергетике, на флоте, на предприятиях нефтехимической и химической промышленности, в метеорологи, авиастроении, а также в пищевых отраслях.

Например:

• в системах вентиляции и кондиционирования;

• в системах отопления и водоснабжения;

• в трубопроводах;

• при газовой сварке;

• в электровакуумной технике;

• при проведении физико-технических исследований;

• для контроля давления в баллоне акваланга;

• для контроля давления пены в переносных огнетушителях;

• для контроля давления в силовых и тормозных системах и установках подвижного состава;

• для проверки давления в шинах;

• для измерения давления в топливной системе автомобилей;

Рассмотренный подход позволяет систематизировать знания, сформировать общий подход к изучению отдельных структурных элементов физических знаний.

Библиографический список:

1. Перышкин А.В., Родина Н.А. Физика: учебник для 7 класса средней школы. – М.: Просвещение, 1991.

2. Усова А.В. Психолого-дидактические основы формирования физических понятий: учебное пособие к спецкурсу. – Челябинск: Изд-во ЧГПИ, 1986.

3. Усова А.В., Бобров А.А. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988.

Код для цитирования: Скопировать