VI класс

При изучении темы "Введение", раскрывая связь физики с техникой, можно показать роль физики в автоматизации, дать понятие об автомате.

Следует подчеркнуть, что знание физики помогает создавать не только машины, которые существенно облегчают труд человека, но и устройства, которые могут работать без участия человека. Такие устройства называются автоматами. В качестве примера автоматического устройства можно продемонстрировать имеющуюся в школе установку для сортировки деталей по прозрачности, привести примеры других автоматических устройств (терморегулятор в холодильнике, игрушка "Луноход"),

Следующий шаг в формировании представлений об автоматических устройствах может быть сделан при изучении темы "Давление газа" на основе знакомства с простейшим устройством автоматического контроля - сигнализатором критического давления, схема которого представлена на рисунке 22.

Рис. 22

Вначале демонстрируют только левую часть установки - резиновую грушу, соединенную с воронкой, которая закрыта сверху тонкой резиновой пленкой. Учащимся задают вопрос: "Что произойдет с резиновой пленкой, если сжать грушу?"

После того как школьники выскажут свои предположения, показывают опыт. Под давлением воздуха пленка выгибается наружу (вспучивается). Далее демонстрируют всю установку и сообщают учащимся, что этот простейший сигнализатор имеет, как и любое другое устройство автоматического контроля, датчик и регистрирующее устройство. В этом сигнализаторе использован так называемый контактный датчик - обычный выключатель. При увеличении давления пленка воздействует на датчик, цепь замыкается и загорается лампочка.

Рис. 23

Для того чтобы дать школьникам представление об общем принципе автоматического контроля, целесообразно начертить на доске ив тетрадях блок-схему автоматического устройства контроля (рис. 23, О - контролируемый объект, Д - датчик, Р - регистрирующее устройство: лампочка, звонок, сирена, измерительный прибор и т. д.).

Полезно на занятиях физического кружка для этой демонстрации изготовить специальную самодельную панель (рис. 24). Эта панель пригодится и в дальнейшем для демонстрации других устройств автоматического контроля.

Рис. 24

Для домашней работы можно предложить учащимся следующее задание: "Закройте металлическую банку тонкой резиновой или полиэтиленовой пленкой и завяжите. Пронаблюдайте, что происходит с пленкой, если банку поместить в сосуд с горячей водой или на батарею водяного отопления. Придумайте устройство автоматического сигнализатора температуры и сделайте его рисунок. Где можно применить такой сигнализатор?

Указание. Стенки банки следует предварительно слегка смочить изнутри водой и не очень сильно натягивать пленку".

Возвратиться к устройствам автоматического контроля можно при изучении вопросов, связанных с плаванием тел. Здесь представляется возможным показать учащимся действие сигнализатора уровня жидкости.

В качестве датчика берется поплавковый выключатель. При использовании такого датчика лампа будет гореть до тех пор, пока уровень жидкости не достигнет заданного значения. Если в схему вместо лампы включить насос, то заданный уровень жидкости будет поддерживаться автоматически, т. е. без участия человека.

Важно обратить внимание учащихся на тот факт, что устройство автоматического контроля служит составной частью управляющего автомата, и тем самым подчеркнуть роль и значение устройств автоматического контроля не только как самостоятельной единицы, но и как составной части управляющих автоматов.

В устройствах автоматического контроля и управления уровнем жидкости поплавок выбирается с таким расчетом, чтобы он мог оказать воздействие, достаточное для приведения в действие автоматического устройства.

Рис. 25

Целесообразно рассмотреть еще один чисто механический автомат по поддержанию заданного уровня жидкости, который известен под названием регулятора Ползунова и широко используется в наши дни, например, в карбюраторе двигателя внутреннего сгорания (рис. 25).

Рис. 26

Полезно решить с учащимися задачу на расчет давления воды в подводящей трубе (рис. 26), если известно, что площадь сечения трубы 0,0004 м², а доступ воды прекращается, когда на поплавок действует выталкивающая сила, равная 80 Н.

В качестве домашнего задания можно предложить учащимся придумать устройство сигнализатора уровня жидкости, который зажигал бы сигнальную лампочку, когда жидкости в сосуде много или, наоборот, мало. Схему зарисовать в тетрадях.

Так на примерах сигнализаторов с контактным датчиком формируются в VI классе первоначальные представления об автоматических устройствах контроля.