Цифровые лаборатории по физике (базовый и профильный)

Цифровая лаборатория по физике (профильный уровень) обеспечивает выполнение двух видов экспериментальных заданий для учащихся: фронтальные лабораторные работы, выполняемые в основном в 7-9 классах, и учебные исследовательские задачи, которые учащиеся решают в 10-11 классах на основе полученных ранее навыков работы с датчиками и таблицами результатов измерений, предполагают самостоятельное планирование эксперимента и выбор алгоритма обработки данных.

ЦЛ по физике профильного уровня

• Включает 24 цифровых датчика, подключаемых непосредственно к USB-порту
• Содержит комплект оборудования для сборки экспериментальных установок
• Обеспечена методическими материалами, содержащими указания для начинающего пользователя (базовый уровень), и примеры исследовательских заданий с использованием всего перечня датчиков. В исследовательских заданиях ставится задача и даются рекомендации по ее выполнению
• Поддерживается постоянно обновляемой программой «Цифровая Лаборатория», находящейся в свободном доступе (на этом сайте)*.

* Программа содержит инструментарий для реализации исследовательских работ по авторским сценариям, который предусматривает выборку данных и ее экспорт во внешние редакторы таблиц (MS Excel, Open Office и т.п.) для дальнейшей обработки. Имеется модуль видеосъемки с вэб-камеры и покадровой обработки видеофайлов с получением координат объекта с привязкой по времени. Программа позволяет сформировать в ходе выполнения работы электронный отчет, включающий исходные данные, фото установки, промежуточные таблицы, итоговый график и текстовый комментарий. Представлены 32 подробных сценария выполнения работ с пошаговыми инструкциями, изложенные в методическом пособии, и предложены рекомендации по проведению 18 исследовательских работ.

Примеры исследовательских заданий

• Зависимость мощности излучения лампы накаливания от температуры вольфрамовой нити
• Связь вольт-амперной характеристики и интенсивностью излучения у лампы накаливания и светодиода
• Закономерности движения бруска вверх и вниз по наклонной плоскости
• Сравнение ЭДС и внутренних сопротивлений источников постоянного тока
• Выработка критериев устойчивости твердого тела
• Измерение скорости звука разной частоты в воздухе
• Распространение звуковых волн в замкнутом пространстве
• Изучение закономерностей фазовых переходов жидкостей
• Исследование магнитного поля постоянных магнитов
• Исследование работы источников света в цепи переменного тока
• Изучение свойств ферромагнетиков
• Диаграмма направленности излучения светодиода
• Поглощение бета-частиц алюминием

Примеры исследовательских работ с цифровой лабораторией

- Каковы скорость звука и длина звуковой волны в воздухе? Почему в разных частях замкнутого помещения громкость одного и того же источника звука кажется различной?
- Как зависит от расстояния магнитное поле вблизи магнита и сила притяжения двух магнитов?
- Каким слоем алюминия можно поглотить 99% радиоактивного бета-излучения?
- Мигает ли лампа накаливания в цепи переменного тока?
- Как зависит интенсивность излучения лампы накаливания и светодиода от напряжения на источнике света, от температуры нити накаливания, от положения приемника света в пространстве? Как сконструировать светодиодный светильник?
- Какие закономерности наблюдаются при опрокидывании твердого тела? Что может стать количественным критерием устойчивости тела?
- Как энергия межмолекулярного взаимодействия и давление газа над жидкостью связаны с температурой кипения жидкостей?
- Какова зависимость силы натяжения пружины от координаты груза при его колебаниях на вертикальной пружине? По какому закону происходит движение груза?

№	Наименование	Кол-во
1	Цифровой датчик температуры (-20+110С)	1
2	Цифровой датчик абсолютного давления	1
3	Цифровой датчик положения (4 канала)	1
4	Цифровой осциллографический датчик напряжения (2 канала)	1
5	Цифровой датчик напряжения (+/- 25В)	1
6	Цифровой датчик напряжения (+/- 250mB)	1
7	Цифровой датчик тока (+/- 2,5А)	1
8	Цифровой датчик тока (+/- 250mА)	1
9	Цифровой датчик магнитного поля (+/-40мТ, 4мТл	1
10	Цифровой датчик температуры термопарный (0-100С, 0-400С, 0-1000С)	1
11	Цифровой датчик температуры (-40...+180С)	1
12	Цифровой датчик освещенности (3 диапазона)	1
13	Цифровой датчик света кремниевый	1
14	Цифровой датчик ионизирующего излучения	1
15	Цифровой датчик угла (0...270 град.)	1
16	Цифровой датчик звука двухканальный	1
17	Цифровой датчик расстояния ультразвуковой	1
18	Цифровой датчик силы (+/-20Н)	1
19	Цифровой датчик оптоэлектрический	1
20	Цифровой датчик угловой скорости (числа оборотов)	1
21	Цифровой датчик давления дифференциальный (200кПа, 20кПа)	1
22	Цифровой датчик угла (0...3600 град.)	1
23	Цифровой датчик звука с функцией интегрирования (100...2000Гц)	1
24	Цифровой датчик ускорения (беспроводной)	1
25	Цифровой датчик электрического заряда	1
26	Стержень для закрепления в штативе	3
27	Кабель соединительный	2
28	Оборудование для проведения экспериментов	1
29	Ложемент пластиковый	4
30	Ложемент из теплофлекса	1
31	Контейнер с крышкой 75	3
32	Контейнер с крышкой 150	1
33	ПО	1
34	Методическое пособие ЦЛ (баз)	1
35	Методическое пособие ЦЛ (проф)	1

 

Набор «Цифровая лаборатория учащегося по физике. Стандартный уровень» предназначен для экспериментального изучения физических явлений и закономерностей, входящих в курс физики основной школы, а также в курс физики базового и профильного уровней полной средней школы.
Набор применяется при постановке лабораторных работ в условиях типового кабинета физики полной средней школы и кабинета физики учреждений начального и среднего профессионального образования.
Набор предназначен для работы при температурах от +10 до +35°С, относительной влажности воздуха до 80 % при 25 °С.

 Устройство и принцип работы

Набор «Цифровая лаборатория учащегося по физике. Стандартный уровень» представляет собой набор элементов и датчиков, на базе которых поочередно собираются установки для выполнения работ по изучению законов механики, молекулярной физики, электричества, оптики и атомной физики.
Измерение физических величин осуществляется с помощью цифровых датчиков, которые подключаются к USB-порту компьютера.
Для регистрации видеоинформации используется встроенная в нетбук Web-камера.
Питание электрических цепей постоянным током осуществляется от USB-порта компьютера с помощью специального переходника с защитным резистором.
Питание электрических цепей переменным током осуществляется от аудиовыхода компьютера с помощью специального переходника с защитным резистором

Состав

Цифровой датчик температуры (-20+110С) - 1

Цифровой датчик абсолютного давления - 1

Цифровой датчик положения (4 канала) - 1

Цифровой осциллографический датчик напряжения (2 канала)-1

Цифровой датчик напряжения (+/- 250mB)-  1

Цифровой датчик тока (+/- 2,5А)- 1

Цифровой датчик магнитного поля (+/-40мТ, 4мТл - 1

Цифровой датчик температуры термопарный (0-100С, 0-400С, 0-1000С) -1

Цифровой датчик освещенности (3 диапазона) - 1

Цифровой датчик ионизирующего излучения - 1

Цифровой датчик звука двухканальный -1

Цифровой датчик расстояния ультразвуковой - 1

Цифровой датчик силы (+/-20Н) -1

Цифровой датчик оптоэлектрический -1

Цифровой датчик угла (0...3600 град.) -1

Стержень для закрепления в штативе -3

Кабель соединительный -2

Оборудование для проведения экспериментов -1

Ложемент пластиковый  3

Ложемент из теплофлекса -1

Контейнер с крышкой 150- 2

ПО -1

Методическое пособие ЦЛ (баз) -1

Методическое пособие ЦЛ (проф) -1

ЦЛ по физике базового уровня:

• включает 4 цифровых датчика, подключаемых непосредственно к USB-порту;
• содержит оборудование для выполнения 32 работ, при этом одновременно можно выполнить 4 работы;
• поддерживается постоянно обновляемой программой «Цифровая лаборатория» в свободном доступе. Программа содержит индивидуальные для каждой работы шаблоны таблиц, графиков, формулы для подбора графиков функций, соответствующих результатам опыта;
• позволяет формировать в ходе выполнения электронный отчет с исходными данными, фото установки, первичной кривой с датчика, промежуточными таблицами, итоговыми графиком и текстовым комментарием;
• обеспечена методическими материалами, содержащими указания дял начинающего пользователя, тремя сценариями работ по освоению интерфейса программы;
• имеет видеоинструкции по проведению работ

Лабораторные работы
Механика

Движение по наклонной плоскости и свободное падение (5 работ)
Механическая работа и закон сохранения энергии (3 работы)
Механические колебания (4 работы)

Электричество

Наблюдение явления электромагнитной индукции
Зависимость сопротивления провода от его геометрических размеров
Распределение токов и напряжений в электрических цепях (2 работы)
Зависимость силы Ампера от силы тока в проводнике
Изучение свойств полупроводникового диода, трансформатора и плоского конденсатора (3 работы)

Оптика

Свойства изображений в плоском зеркале и собирающей линзе (3 работы)
Измерение фокусного расстояния рассеивающей линзы
Регистрация спектра излучения светодиода с помощью дифракционной решетки

Молекулярная физика (термодинамика)

Закон сохранения энергии для тепловых явлений (2 работы)
Изопроцессы (2 работы)
Закономерности испарения жидкости

Состав

-Цифровой датчик температуры (-20+110С) - 1
-Цифровой датчик абсолютного давления-  1
-Цифровой датчик положения (4 канала) - 1
-Цифровой осциллографический датчик напряжения (+/-100В) - 1
-Кабель соединительный - 2
-Оборудование для проведения экспериментов - 1
-Ложемент пластиковый - 1
-Ложемент из теплофлекса - 1
-Контейнер с крышкой 150 - 1
-ПО  -1
-Методическое пособие ЦЛ (баз)