Самоделки для уроков физики

DjVu

      ГЛАВНАЯ ЗАДАЧА ВНЕКЛАССНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕХНИКЕ — ПОДГОТОВКА К ЖИЗНИ, К ПОЛЕЗНОМУ ТРУДУ
      А. Н. АЛЕКСАНДРОВ, методист Свердловского областного института усовершенствования учителей
      Д. В. ПЕРНИК, директор средней школы № 1 г. Кировграда
     
      Советский народ под руководством КПСС добился огромных успехов в развитии народного хозяйства, науки и культуры и уверенно идет к заветной цели трудящихся всего мира — коммунистическому обществу.
      Построение социализма в нашей стране открыло широкие просторы для роста материальных и духовных богатств нашего народа. В результате культурной революции наша страна превратилась в страну сплошной грамотности, а затем опередила все страны мира по размаху просвещения. У нас всеми видами обучения охвачено 50 миллионов человек. Это означает, что каждый четвертый гражданин Советского Союза учится.
      У нас создана новая, подлинно народная интеллигенция, которая самоотверженно работает во всех областях хозяйственного и культурного строительства.
      Запуск советских искусственных спутников Земли, открывший человечеству путь в космос, и запуск советских космических ракет в просторы вселенной, положивший начало практическому освоению космического пространства, являются подлинным триумфом советской науки и техники.
      Наши успехи в развитии народного образования признаны во всех странах мира.
      Но советский народ никогда не успокаивался на достигнутом. Грандиозные задачи построения коммунистического общества требуют еще более мощного развития всех отраслей народного хозяйства, в первую очередь тяжелой индустрии.
      Величественные перспективы открываются перед нами в текущем семилетии 1959 — 1965 гг. Советский народ с энтузиазмом выполняет исторические решения XXI съезда КПСС о семилетием плане развития народного хозяйства страны. Это годы дальнейшего движения советского общества к коммунизму.
      В период непрерывного технического прогресса, все более широкого использования атомной энергии в мирных целях, быстрого развития электроники и автоматизации процессов производства, ускоренного развития химической промышленности, крутого подъема сельского хозяйства нужны не только высокообразованные специалисты, но и высококвалифицированные, хорошо грамотные рабочие, люди творческой инициативы, умеющие эффективно использовать свои знания в повседневной работе.
      Для перехода от социализма к коммунизму необходим не только гигантский рост социалистического производства на базе высшей техники, но и колоссальный духовный рост советских людей, еще больший подъем их культурного уровня и коммунистической сознательности. А для этого необходимо решительное улучшение всей работы по воспитанию подрастающего поколения.
      Вот почему партия и правительство приняли ряд решений, направленных на улучшение всей системы народного образования в соответствии с перспективами нового этапа коммунистического строительства.
      «Закон об укреплении связи школы с жизнью и о дальнейшем развитии системы народного образования в СССР», принятый Верховным Советом СССР, определил пути дальнейшего развития средней школы, профессионально-технического образования, среднего специального образования и высшей школы. В СССР введено вместо всеобщеобязательного семилетнего образования всеобщеобязательное восьмилетнее образование. В Законе сказано:
      «Главной задачей советской школы является подготовка учащихся к жизни, общественно полезному труду, дальнейшее повышение уровня общего и политехнического образования, подготовка образованных людей, хорошо знающих основы наук, воспитание молодежи в духе глубокого уважения к принципам социалистического общества, в духе идей коммунизма.
      Ведущим началом обучения и воспитания в средней школе должна стать тесная связь обучения с трудом, с практикой коммунистического строительства» (статья 1).
      Осуществление Закона «Об укреплении связи школы с жизнью и о дальнейшем развитии народного образования в СССР» требует напряженной работы всех органов народного образования, партийных, советских и профсоюзных организаций, всей советской общественности. Велика роль в этом деле школьных педагогических и ученических коллективов.
      Одной из задач перестройки школы является более широкое развитие и улучшение внеклассной и внешкольной работы по технике, развитие у учащихся технического изобретательства, творческой инициативы. Эта задача четко определена в тезисах ЦК КПСС и Совета Министров СССР «Об укреплении связи школы с жизнью и о дальнейшем развитии системы народного образования в стране»:
      «Перестройка школьного образования потребует изменения не только содержания, но и методов обучения в сторону всемерного развития самостоятельности и инициативы учащихся. Следует повысить наглядность обучения, широко использовать кино, телевидение и т. п., преодолеть абстрактность в преподавании основ наук и производства. Особенно важно широко развить в школах техническое изобретательство, работу учащихся по созданию новых приборов и моделей, технических устройств, сельскохозяйственное опытничество».
      Для развития детского технического творчества большое значение имеют решения июньского Пленума ЦК КПСС, в которых намечена развернутая программа ускоренного технического прогресса в нашей стране.
      У нас, в Свердловской области, достигнуты некоторые успехи в развитии детского технического творчества.
      По всей области работает около 2500 технических кружков, объединяющих 40 тысяч учащихся. Юные техники создали большое количество приборов, моделей, макетов. В традицию вошло ежегодное проведение районных и областной выставок технического творчества пионеров и школьников.
      Проведены 3 областные политехнические олимпиады, причем в последней олимпиаде приняло участие свыше 14 тысяч школьников.
      Получили широкое распространение и пользуются большой популярностью такие формы внеклассной и внешкольной работы по технике, как школьные выставки и смотры работ юных техников, конкурсы на лучшие экспонаты и наглядные пособия, изготовленные в технических кружках, тематические вечера и творческие конференции на технические темы, массовые игры и решения задач по технике, выпуск технических бюллетеней, демонстрация учебно-технических фильмов и т. д.
      О росте технического творчества учащихся говорят такие сложные экспонаты, как действующая модель тепловой электростанции, построенная в техническом кружке тавдинской школы № 3, макет атомной электростанции, построенный юными техниками облСЮТ, модель полуавтомата для намотки
      катушек, изготовленная учащимися свердловской школы № 36, и многие другие.
      Хорошие примеры развития детского технического творчества показывают технические кружки Свердловского Дворца пионеров, Нижне-Тагильского дома пионеров и целого ряда школ нашей области.
      Машиностроительный кружок Свердловского Дворца пионеров проводит работу по техническому экспериментированию, разрабатывает и изготовляет действующие модели поточных линий, полуавтоматов по изготовлению винтов, по намстке катушек и т. д.
      Радиотехнический кружок Нижне-Тагильского дома пионеров сконструировал и построил радиокомбайн, изготовил УКВ-радиостанцию. Сейчас кружок два раза в неделю передает «Пионерскую зорьку» и музыку по 15-минутной программе. Кружковцы не ограничиваются работой в стенах дома пионеров. Они радиофицировали 32 школы города.
      Следует остановиться на ценном и разнообразном опыте технических кружков в некоторых школах.
      Средняя школа № 5 г. Нижнего Тагила установила тесную связь с шефствующим над нею транспортным цехом Нижне-Тагильского металлургического комбината. Шефы оказывают большую помощь школе и ее техническим кружкам. Они помогли создать при школе образцовую мастерскую, для которой комсомольцы завода изготовили инструмент и произвели монтаж станочного оборудования.
      Для руководства техническими кружками шефствующий цех выделил инженера тов. Кошурина и технолога тов. Тихонова. Эти товарищи очень добросовестно отнеслись к порученной работе. Они помогли составить содержательный план занятий для кружков технического моделирования и электротехники, разработали технологические карты и чертежи для изготовления моделей шагающего экскаватора, доменной печи.
      Такая помощь шефов имеет большое воспитательное значение. Школьники и кружковцы воспринимают лучшие традиции опытных рабочих, приучаются глубоко уважать их труд и сами работают с большим прилежанием, стараясь проявить творческую инициативу, деловую сноровку.
      Технический кружок средней школы № 30 г. Каменска-Уральского проводит содержательную работу по привитию юным техникам конструкторских навыков. Кружковцы разработали оригинальную конструкцию электросварочного агрегата. Им приходилось производить технические расчеты, составлять технологические карты, разрабатывать рабочие чертежи. Благодаря этому юные техники более глубоко ознакомились на практике с законами электрического тока, известными им из школьного курса физики.
      Юные техники средней школы № 1 г. Кировграда решили построить действующую модель участка электрифицированной железной дороги. С этой целью учащиеся во главе с учительницей физики Одинцовой совершили экскурсию на станцию железной дороги, ознакомились с действием автоблокировки и диспетчерским управлением. В итоге была изготовлена интересная модель участка железной дороги, оборудованная всеми современными установками сигнализации и связи.
      В средней школе № 1 г. Верхней Салды большое внимание уделяется работе технических кружков с профессиональным уклоном. В слесарном кружке учащиеся совершенствуют навыки слесарных работ, полученные на уроках труда, и готовятся стать квалифицированными рабочими. Они изготовили ряд сложных моделей, в том числе действующие модели сверлильных станков, и приняли активное участие в строительстве учебной мастерской, которое ведется силами самих учащихся. Для мастерской изготовлены комплекты слесарных инструментов.
      Юные техники электротехнического кружка этой школы активно помогают оборудовать мастерские. Комсомольская организация школы является инициатором всех этих мероприятий. По ее инициативе учащиеся отработали на строительстве мастерских 3700 часов.
      Юные техники сельской средней школы деревни Камышево, Белоярского района, заинтересовались проблемой реставрации алюминиевых картеров трактора СТ-80. Для этого надо было освоить современную технологию пайки алюминия. Дело было трудное, но энтузиасты своего дела настойчиво в течение ряда лет работали над решением этой проблемы. Их труд увенчался успехом. За освоение и пропаганду современной технологии пайки алюминия кружок этой школы получил свидетельство участника Всесоюзной сельскохозяйственной выставки.
      Интересно строит работу технический кружок школы № 7 г. Первоуральска, которым руководит учитель тов. Бирюков. После того как кружковцы овладеют основными приемами работы по дереву и металлу и научатся пользоваться станками, проводится небольшой техминимум. После сдачи техминимума кружковцам условно присваиваются рабочие разряды.
      Работа в технических кружках, развивая творческую инициативу и техническое изобретательство учащихся, помогает им правильно выбрать будущую профессию и является хорошей школой подготовки к жизни.
      Приведем характерный пример. Ученик средней школы № 27 г. Свердловска Борис Вяткин в течение нескольких лет настойчиво работал в кружке авиамоделистов Свердловской областной станции юных техников. Затем он окончил авиационно-техническое училище и получил специальность авиатехника.
      Однако внеклассная и внешкольная работа с учащимися по технике страдает большими недостатками. Масштабы и содержание этой работы еще далеко не соответствуют требованиям сегодняшнего дня. Здесь педагогическим и ученическим коллективам школ, внешкольным учреждениям предстоит большая работа.
      Слаба связь технических кружков с предприятиями, колхозами, совхозами. Только начинают прививаться и еще не получили широкого распространения такие формы работы, как встречи юных техников с кадровыми рабочими и передовиками производства, привлечение инженерно-технических работников шефствующих предприятий к руководству техническими кружками.
      Некоторые руководители кружков внешкольных учреждений в погоне за внешней, показной стороной, увлекаясь выставками детского технического творчества как самоцелью, забывают о необходимости проведения глубокой воспитательной работы с учащимися.
      Такие кружки замыкаются в узких рамках ремесленничества, не уделяют должного внимания связи теории с практикой, отодвигают образовательные задачи на задний план. Здесь учащимся не дают правильного теоретического обоснования выполняемых работ. Поэтому кружковцы изготовляют приборы и модели, не понимая глубоко сущности физических явлений и законов, лежащих в основе действия этих приборов и моделей.
      Есть кружки, где мало заботятся о расширении политехнического кругозора учащихся, слабо развивают их творческую инициативу, не прививают им вкус к изобретательству, плохо помогают учащимся в выборе будущей профессии.
      Руководители кружков часто не умеют увязать техническое творчество учащихся с содержательной, интересной воспитательной работой, плохо используют богатую инициативу комсомольских и пионерских организаций. Они недостаточно популяризируют достижения советской техники, мало внимания уделяют таким мероприятиям, как организация интересных лекций с показом научно-популярных фильмов, проведение увлекательных пионерских сборов на технические темы и технических конференций.
      В работе некоторых кружков преобладает кустарничество. Здесь не уделяют должного внимания правильной организации и культуре труда, правильной технологии изготовления приборов и моделей. В результате тратится много лишнего времени, кружковцы не приучаются рационально организовывать свой труд, а качество изготовляемых изделий бывает низким.
      Для преодоления всех этих недостатков надо ориентироваться на опыт лучших кружков, лучших школ, творчески использовать этот опыт и развивать его дальше.
      Внеклассная работа по технике в школе должна лучше решать основную задачу — готовить учащихся к жизни, к полезному труду. В решении этой задачи важную роль должны сыграть технические кружки, которые являются основным звеном внеклассной работы по технике.
      В этих кружках учащиеся, при правильной постановке работы, углубляют свои знания основ наук, основ современного производства, расширяют политехническую подготовку, полученную на уроках, закрепляют трудовые навыки, приучаются глубоко ценить физический труд, готовятся к будущей работе в сфере материального производства.
      В целях обобщения передового опыта внеклассной работы по технике с пионерами и школьниками Свердловская областная станция юных техников издает настоящий сборник. В нем дается описание работ, выполненных в технических кружках ряда школ области и города Свердловска. Часть этих работ экспонировалась на районных и областной выставках детского технического творчества.
      Руководители технических кружков, а также и юные техники найдут здесь ответ на многие свои нерешенные вопросы. Сборник поможет им в выборе тематики работы кружка и в решении вопросов конкретного содержания работы.
      Сборник открывается статьей И. А. Мотошкова, который в течение пятнадцати лет систематически проводил в своей школе содержательную внешкольную работу с детьми по технике и достиг больших успехов. Опыт этого учителя-энтузиаста заслуживает серьезного внимания.
      Его долголетняя работа по технике со школьниками проникнута большой любовью к своему делу, к своим воспитанникам. Он прекрасно понимал огромное воспитательное значение внеклассной работы учителя с детьми и подчеркивал, что это — патриотический долг каждого учителя. Он учил своих кружковцев работать творчески, с большой требовательностью к себе. «Живинка» в деле была характерной чертой в работе этого замечательного воспитателя и дружного коллектива юных техников, которым он руководил.
      Работы, выполненные в его кружке, отличались конструктивным совершенством и хорошим качеством. Действующий агрегат тепловой электростанции экспонировался в 1955 году на Всесоюзной выставке технического творчества пионеров и школьников и неоднократно демонстрировался Центральной студией телевидения. Многие приборы кружковцев экспонировались на областных выставках детского технического творчества и были отмечены первыми премиями. За активную техническую пропаганду и успехи в техническом творчестве ЦК ВЛКСМ наградил кружок «Почетной грамотой».
      Опыт работы И. А. Мотошкова и его физико-технического кружка стал достоянием многих других школ и способствовал развитию массового технического творчества пионеров и школьников.
      В статьях заслуженного учителя школы РСФСР Г. К. Карпинского, который в течение многих лет ведет плодотворную работу в физико-техническом кружке своей школы, читатель найдет методические указания о том, как провести в кружке с юными физиками занятия по темам «Центр тяжести» и «Тепловые явления».
      Основа его статей — это опыт кружка, который под руководством автора неустанно работает над пополнением учебного оборудования физического кабинета. Хорошая наглядность является одной из характерных черт в педагогической работе Г. К. Карпинского и служит одним из примеров правильного решения вопроса об активизации учебно-воспитательной работы. Опыт работы его кружка нашел многих последователей в школах нашей области.
      Н. М. Корепанов, руководитель физико-технического кружка средней школы № 3 г. Тавды, делится опытом изготовления действующих моделей тепловой электростанции, шлангового насоса и прибора для определения коэффициента линейного расширения твердых тел при нагревании.
      Модель тепловой электростанции экспонировалась на областной выставке технического творчества пионеров и школьников и отмечена первой премией. Она является хорошим достижением кружка, тем более, что в ее изготовлении участвовали лишь ученики 8 класса. Для сильных технических кружков она может быть интересным объектом работы.
      Модель шлангового насоса хотя и не принадлежит к числу основного оборудования физического кабинета, но может быть хорошим наглядным пособием на уроках физики. Шланговый насос имеет оригинальную конструкцию; его производительность выше, чем у поршневого и центробежного насосов. Для юного техника изготовление этой модели будет хорошей работой.
      Прибор для определения коэффициента линейного расширения твердых тел, который также экспонировался на районной и областной выставках, прост по конструкции. Его легко могут сделать в любой школе начинающие юные физики.
      В статье А. В. Блинова, учителя физики средней школы № 30 г. Каменска-Уральского, дается описание оригинального прибора «Электровикторина», сконструированного и изготовленного под руководством автора юными техниками этой школы.
      Электровикторина дает возможность учащимся самостоятельно проверять свои знания по отдельным вопросам учебных предметов. Тематику вопросов и ответов можно перестраивать по мере изучения нового учебного материала. Конструкция прибора не сложна, и его могут выполнить учащиеся 7 — 8 классов любой школы, руководствуясь технологией, данной в статье. Прибор может быть использован на уроках по любому предмету, но более широкое применение найдет, конечно, во внеклассной работе.
      Изложению опыта внеклассной работы по оптике с учащимися десятых классов посвящена статья С. И. Князева. В ней описывается содержание практических занятий и способы экспериментального решения задач по оптике. Эти занятия проводились в средней школе № 1 г. Сухого Лога, а также в ряде школ области и вызвали у учащихся большой интерес, так как наглядно знакомили с основными элементами и устройством сложных оптических систем. Использование описанного опыта в кружке юных физиков даст им возможность закрепить знания, полученные на уроках, привьет вкус к экспериментированию по оптике.
      3. И. Богушевич дает описание действующих моделей жатки-лобогрейки и полусложной электромолотилки, изготовленных под его руководством в физико-техническом кружке лобвинской школы № 10, Ново-Лялинского района.
      Уместно сказать, что он сумел создать работоспособный коллектив юных техников и построить работу кружка в соответствии с хозяйственным профилем своего района. Особенно ценным является то, что кружковцы, решая задачи конструирования моделей, не ограничиваются книжными данными, а идут в колхоз, изучают сельскохозяйственные машины в действии и умело упрощают конструкцию будущей модели.
      Опыт лобвинцев будет весьма полезен для тех кружков, которые решают задачи упрощенного моделирования сельскохозяйственных машин.
      В. И. Варганов дает в своей статье описание конструкции и технологии действующей модели четырехкорпусного плуга. Такая модель, изготовленная в школе, может служить хорошим наглядным пособием в курсе машиноведения сельских школ.
      В сборник включены статьи руководителя машиностроительного кружка Свердловского Дворца пионеров А. Д. Копылова, имеющего большой опыт работы с юными техниками г. Свердловска. В его статьях дана подробно разработанная технология изготовления ряда сложных приборов. Автор статей пропагандирует среди школьников новую технику, сам является рационализатором и изобретателем, владеет умением так строить работу с юными техниками, чтоб они искали наиболее рациональные пути конструирования и изготовления моделей. В его кружках созданы такие действующие модели и малые машины, которые могут служить образцом для школ и школьных учреждений.
      Обращает на себя внимание широта тематики этих работ: здесь и действующие реактивные модели, и простой автомат для продажи карандашей, полуавтомат для намотки катушек, фотосортировщик, модель действующей поточной линии по изготовлению шахмат, модель прокатного стана и многие другие. Ряд моделей имеет сложное устройство, изготовление их доступно лишь станциям юных техников, домам пионеров и тем школам, которые располагают более оснащенной материально-производственной базой.
      Инженеры И. И. Заславский и А. Ф. Дробинин в своей статье дают описание конструкции ограждения к дисковой пиле и электрофуганку, которое обеспечивает безопасность при работе с этими инструментами в школьных мастерских. Идея таких приспособлений была разработана и практически осуществлена в физико-техническом кружке областной станции юных техников, а чертежи ограждения были направлены в школы области.
      В описании электроконтактного точила работники школ, связанные с преподаванием труда в мастерских, найдут оригинальное решение проблемы заточки режущего инструмента без абразивных кругов.
      Внимание авиамоделистов привлечет в сборнике описание модели «Схема управления рулями самолета», выполненной в авиалаборатории областной станции юных техников. Конструкция модели очень проста, ее можно изготовить без специального инструмента. Она может быть хорошим наглядным пособием в кружках авиамоделирования и в любой средней школе на уроках физики.
      Инженер В. Л. Салов дает описание аппаратуры для радиоуправляемых моделей, которая разработана автором.Модель радиоуправляемого самолета с такой аппаратурой на Всесоюзных соревнованиях авиамоделистов-спортсменов заняла второе призовое место и отмечена дипломом. Эта радиоаппаратура может быть выполнена в условиях школы.
      Модель автомобиля с аналогичной аппаратурой была построена юными техниками г. Нижнего Тагила на своей станции и отмечена премией на областной выставке технического творчества пионеров и школьников. Описание этой модели читатель найдет в сборнике.
      Сборник заканчивается статьями Е. Н. Волынского с описанием работ кружка телеавтоматики областной станции юных техников: радиометра, служащего для обнаружения радиоактивных руд, и стационарного прибора для регистрации радиоактивных излучений. Такие приборы, построенные в школах, будут служить хорошим пособием при изучении учебного материала по атомному ядру, а радиометр смогут использовать юные туристы в походах по родному краю.
      Совершенно очевидно, что несколько лет тому назад было бы преждевременным предлагать нашим учащимся сложные работы, описанные в настоящем сборнике. Сейчас осуществление подобных конструкций и моделей стало для школьников доступным делом. А возможности для решения все более сложных задач моделирования и конструирования приборов и моделей будут расширяться по мере улучшения работы школ и технических кружков. Развивающаяся техническая самодеятельность учащихся вызывает к жизни новые технические кружки. Но начинающие кружковцы и те руководители их, которые еще не имеют достаточного опыта, подчас затрудняются решить: какой кружок организовать, какую выбрать тематику кружка.
      Чтобы помочь им в решении этих вопросов, перечислим наиболее распространенные типы технических кружков и укажем вкратце основное направление их работы.
      1. Кружок «Умелые руки». Организуется для учащихся 3 — 5 классов. Здесь школьники работают с бумагой, картоном, фанерой, жестью, учатся выпиливать и выжигать по дереву, получают начальные сведения и умения по обработке дерева, металла, пластмассы, гипса и других материалов. Работа в этом кружке является хорошей подготовительной школой для работы во всех других технических кружках.
      2. Физико-технический кружок. Знакомит учащихся с основами конструирования приборов и моделей. Кружковцы углубляют знания по физике, полученные на уроках. Ремонтируют и изготовляют новые учебно-наглядные пособия для физических кабинетов.
      3. Электротехнический кружок. Знакомит учащихся в теории и на практике с электротехническими приборами и машинами. Дает основные сведения по электрохимии. Учащиеся знакомятся с развитием электротехники, с историей и перспективами развития электрификации СССР. Они составляют и выполняют электрические схемы включения двух- и трехфазного тока. Производят ремонт бытовых электронагревательных приборов, практически обслуживают школьную электросеть.
      4. Химико-технический кружок. Знакомит учащихся с основами химической промышленности, технологическими процессами производства основных химических продуктов, в том числе различных пластмасс. Учащиеся изготовляют типовые и конструируют новые приборы и учебно-наглядные пособия для химического кабинета школы.
      5. Кружок по изучению сельскохозяйственных машин. Такие кружки получили широкое распространение в сельских школах. Юные техники изучают в теории и на практике, конструи-
      руют и моделируют сельскохозяйственные машины. Кружки, имеющие хорошую материальную базу, осуществляют моделирование машин, предложенных Т. С. Мальцевым, а также машин, обеспечивающих комплексную механизацию в различных отраслях сельского хозяйства.
      6. Фотокружок. Кружковцы овладевают техникой фотосъемки, изучают законы оптики и различные системы фотоаппаратов. Выполняют репродукционные работы, макро- и микросъемки, экспериментируют в области цветной фотографии. Знакомятся с основами композиции для выполнения художественных снимков, готовятся к фоторепортажу. Организуют выставки. Обслуживают своей работой другие технические кружки. Подготовленные фотолюбители знакомятся с основами киносъемки.
      7. Кружок судомоделирования. Знакомит с основами кораблестроения, классификацией судов, морской терминологией, с историей отечественного мореплавания и судостроения. Кружковцы изготовляют модели парусных судов, контурные модели кораблей и судов разных классов. Участвуют в судомодельных соревнованиях.
      Кроме этих кружков, большое распространение получили следующие технические кружки, работающие преимущественно при домах пионеров и станциях юных техников, где имеется лучшая материально-техническая база.
      8. Радиотехнический кружок. Юные техники изучают закономерности распространения, приема и преобразования электромагнитных колебаний. Изготовляют, конструируют и выполняют наладку аппаратуры по радиосвязи, телевидению, телемеханике. Оборудуют школьные радиоузлы. Работают с УКВ-аппаратурой.
      9. Авиамодельный кружок. Пользуется большой популярностью среди школьников. Кружковцы изучают основы аэродинамики, изготовляют модели самолетов и планеров различных конструкций, в том числе управляемых по радио, знакомятся с другими летными аппаратами тяжелее воздуха, с ракетной техникой.
      Наряду с этим в кружке изготовляются модели реактивного двигателя, реактивного самолета, искусственного спутника Земли, космического корабля и т. д. Более сложные и совершенные модели изготовляются в школьных кружках, имеющих хорошую материальную базу.
      10. Транспортный кружок. Кружковцы, в зависимости от профиля кружка, изучают организацию работы железнодорожного и автомобильного транспорта. Осуществляют коллективное моделирование таких транспортных средств, как электровозы, турбовозы, автомобили, изготовляют действующие модели участков электрифицированных железных дорог с автоблокировкой и диспетчерским управлением.
      11. Кружок технического моделирования. В этом кружке может быть несколько направлений: конструирование моделей промышленных агрегатов, дорожных машин, подъемно-транспортного оборудования, машин для механизации трудоемких работ в строительной, горнорудной, лесопильной, деревообрабатывающей промышленности.
      Большое значение имеет конструирование и моделирование поточных автоматических линий.
      12. Кружок автоматики и телемеханики. Знакомит в теории и на практике с методами автоматического контроля и управления технологическими процессами. Кружковцы изучают принципы действия и осуществляют моделирование передатчиков, реле, преобразователей, усилителей, контрольных и исполнительных механизмов. Знакомятся с устройством и принципами работы аппаратов, осуществляющих управление машинами и приборами на расстоянии.
      Этот перечень, конечно, далеко не исчерпывает всего многообразия технических кружков и тематики их работы.
      Необходимо отметить, что в работе многих технических кружков наблюдаются типичные недостатки и затруднения методического и организационного характера. Проверенный на практике опыт лучших кружков позволяет нам дать некоторые рекомендации, чтобы избежать этих недостатков и затруднений. При этом возьмем за основу кружок технического моделирования как один из наиболее распространенных.
      Перед тем как приступить к изготовлению модели машины, с кружковцами необходимо провести вступительную беседу: познакомить их с научными принципами устройства и работы машины, рассказать о том, где она применяется, каково ее место и значение в развитии народного хозяйства страны.
      Эта беседа должна быть проведена живо, интересно и сопровождаться показом картин, диафильмов или других наглядных пособий. Только тогда она заинтересует учащихся.
      Затем следует познакомить учащихся с самой машиной; если необходимо, совершить для этого экскурсию на завод, в колхоз или совхоз и изучить машину в работе.
      После того как кружковцы хорошо усвоят основные принципы ее устройства и работы, необходимо составить кинематическую схему будущей модели.
      Конструируя модель, не следует копировать машину очень подробно, так как изготовление такой модели может оказаться невыполнимым. Нужно продуманно упростить отдельные детали и узлы, но обязательно сохранить основной технический замысел конструкции.
      Для выполнения отдельных узлов выделяются бригады или звенья по 2-3-4 человека.
      Серьезное внимание надо уделить технологии изготовления отдельных деталей и сборке их в узлы. Это имеет большое практическое и воспитательное значение. При соблюдении этого условия будет обеспечено высокое качество работы, а кружковцы будут приучаться к правильной организации труда.
      Необходимо хорошо продумать наиболее рациональные способы технологии, обсудить их с кружковцами. Технологические карты и чертежи деталей могут изготовить сами кружковцы. Проводя вводный и текущий инструктажи, руководитель обстоятельно разъясняет, как выполнять ту или иную работу, и сам показывает лучшие приемы.
      Руководитель кружка должен тщательно следить за тем, чтобы учащиеся в точности соблюдали правила техники безопасности.
      Нельзя забывать, что изготовление модели — не самоцель, а средство, одно из звеньев в системе политехнического и трудового воспитания учащихся. Поэтому руководитель кружка должен организовать работу так, чтобы все кружковцы прочно отрабатывали навыки выполнения основных производственных операций, и добиваться того, чтобы они хорошо понимали назначение каждой детали, каждого узла, научные принципы обработки материалов, работы инструментов и станков.
      В конце каждого занятия руководитель подводит итоги работы кружка, делает обобщение, отмечает лучшие работы, объясняет, почему у того или иного кружковца работа выполнена плохо. Такая беседа имеет большое воспитательное значение, так как приучает учащихся к ответственности и аккуратности в работе.
      Сборка деталей в узлы является ответственной операцией, поэтому руководитель сначала сам показывает приемы сборки, сопровождая показ объяснениями. На этом инструктаже должны присутствовать все кружковцы, независимо от той работы, которую в данное время выполняет каждый.
      Надо чаще практиковать занятия по сборке и разборке отдельных узлов. Эти навыки понадобятся кружковцам при конструировании других моделей, а потом и в будущей работе на заводе.
      Какие основные требования предъявляются к изготовляемым моделям? Этот вопрос надо всегда иметь в виду юным техникам, которые приступают к новой работе.
      Опыт машиностроительных кружков показал, что построенная модель должна удовлетворять следующим требованиям. Она должна убедительно и наглядно демонстрировать работу машины. Конструкция ее должна быть достаточно простой и соответствовать учебным целям. Модель должна быть прочной и действовать безотказно. Иметь хороший внешний вид, небольшой вес и небольшие размеры. Однако излишне малые размеры обеднят ее основной технический замысел и лишат ее ценности в качестве наглядного пособия.
      Руководителям кружков следует практиковать самостоятельные опытные занятия кружковцев с использованием литературных источников.
      Вот как, например, были проведены такие занятия для старших школьников при областной станции юных техников. Им прочитали лекции о разведке полезных ископаемых, о приборах и установках для их обнаружения. Затем участников познакомили со схемой самодельного радиометра, которая была описана в журнале «Юный техник» № 1 за 1956 год, и предложили им изготовить такой радиометр по образцу, изготовленному раньше кружковцами станции, в несколько измененном виде. Участники семинара с большим интересом выполняли эту работу. Их увлекала задача более рационального решения вопросов, возможность проявления творческой инициативы.
      Опыт показывает, что более высоких успехов добиваются те руководители технических кружков, которые постоянно работают над собой, пытливо ищут новых путей улучшения работы кружка и сами систематически совершенствуют свои умения и навыки. Руководитель кружка должен многое знать и уметь, вкладывать душу в свою работу. Только тогда он сумеет поднять своих воспитанников на серьезные, увлекательные дела.
      В этом отношении заслуживает внимания опыт учителя средней школы № 3 г. Тавды Н. М. Корепа-нова, который рассказывает:
      «Физико-техническим кружком я руковожу с 1946 года — с тех пор, как вернулся в школу после службы в Советской Армии. В первые же дни работы кружковцы засыпали меня вопросами: как построить действующую модель трамвая? паровой машины? Можно ли самим изготовить электромотор?
      Я оказался в трудном положении. Нелегко было сразу ответить на этот поток вопросов. Чтобы удовлетворить любознательность ребят, работал ночами, много читал. Хотелось обстоятельно ответить на каждый вопрос. Кроме того, надо было уметь хорошо работать столярным, слесарным инструментом. И этому приходилось настойчиво учиться.
      Успех пришел не сразу. Но сейчас в нашей школе работает технический кружок, охватывающий 76 учащихся. Ребята работают с большим интересом. Мы пополняем оборудование учебных кабинетов школы, проводим технические конференции, вечера юных техников, выпускаем бюллетень «Юный техник».
      Этот и многие другие примеры показывают, что успех в работе по развитию технического творчества пионеров и школьников не приходит сам, что для этого нужна настойчивая работа учителя над собой и продуманная система воспитательной работы с учащимися, построенная на широком развитии их самодеятельности. Для этого необходимо систематически обогащать учащихся знаниями основ наук.
      Решая задачу коренного улучшения внеклассной работы по технике, школы, внешкольные учреждения, руководители кружков должны особое внимание уделить развитию технического изобретательства, работе по созданию новых приборов, моделей, технических устройств.
      Самое широкое развитие должны получить изучение натуральных машин, агрегатов, приборов и на этой основе — поиски нового, смелое экспериментирование.
      Не игра в технику, а создание таких приборов, аппаратов, механизмов, которые давали бы реальную пользу на практике — вот к чему должны стремиться технические кружки.
      Руководители школ и педагогические коллективы должны помнить, что именно школа является центром массовой воспитательной работы, в том числе развития технического творчества учащихся, что внешкольные учреждения призваны только помогать школе в этой работе.
      Технические кружки в школах при планировании своей работы должны предусматривать требования пионерских ступеней.
      В связи с перестройкой школы должны быть пересмотрены структура и содержание работы школьных и внешкольных учреждений, призванных руководить техническим творчеством пионеров и школьников.
      С учащимися 8-летней школы, на наш взгляд, должны работать такие внешкольные учреждения, как школьные пионерские клубы и дома пионеров.
      Школьные пионерские клубы могут строить свою работу на базе одной крупной школы или объединять несколько школ. Они обеспечат лучшую возможность обмена опытом работы между отдельными кружками и соседними школами. Работав таких клубах должна строиться на основе широкого привлечения общественности: родителей, профсоюзных организаций, домоуправлений, комсомольских организаций предприятий.
      Тематика работы такого клуба должна соответствовать требованиям пионерских ступеней и включать разделы работы: 1) «умелые руки»,
      2) элементы авиационной техники, 3) элементы морского дела, 4) фотографирование, 5) элементы бытовой электротехники и др.
      Дома пионеров должны также работать с пионерским активом и учащимися 8-летней школы. Основная задача их — готовить пионеров-инструкто-ров. Успех в этой работе надо определять умением выполнять конкретные дела, теми навыками, которые получит пионер в техническом кружке. Советы дружин пионерских организаций должны строить свою работу на базе дома пионеров.
      Для 9, 10 и 11 классов средней школы основными формами внешкольной работы по технике должна быть работа в юношеских клубах и на станциях юных техников.
      Юношеские клубы могут быть комплексные, объединяющие юных техников разных профилей, и отраслевые, объединяющие юных техников одного профиля.
      Работа юношеских клубов строится на основе членства, широкой самодеятельности и самоуправления. Члены клуба выбирают свое правление.
      Такие клубы могут быть организованы органами народного образования, профсоюзными организациями, добровольными обществами, домоуправлениями. Активную помощь клубу должен оказывать «совет друзей клуба», куда входят работники органов народного образования, представители базовых предприятий, различных общественных организаций.
      Областная станция юных техников должна являться областным методическим центром работы по техническому творчеству школьников. В ее задачи должны входить: обобщение лучшего опыта работы технических кружков и внешкольных учреждений; массовая техническая пропаганда; организация творческой работы по созданию новых моделей, приборов, технических устройств и внедрение их в учебный процесс в школах; широкое развитие изобретательства, рационализаторство, моделирование сельскохозяйственных машин.
      При областной станции юных техников должна быть организована прокатная база, которая будет обслуживать школы и внешкольные учреждения: выдавать им фотоаппараты, электроизмерительные приборы, инструменты и другое оборудование и аппаратуру, необходимые в работе технических кружков.
      Областная станция юных техников должна активно участвовать в создании юношеских обществ физиков, химиков, математиков на базе вузов, с привлечением научных работников.
      Одной из важных задач является вовлечение в массовую работу по техническому творчеству рабочей молодежи, занятой на производстве и в сельском хозяйстве, а также учащихся школ рабочей и сельской молодежи. Необходимо развернуть более широкую сеть технических кружков при клубах, домах и дворцах культуры и всемерно активизировать их работу. Здесь найдут широкое поле для своей деятельности молодые рабочие и колхозники, начинающие рационализаторы, изобретатели, люди творческой инициативы.
      Большое значение для развития технического творчества в школах имеют хорошо оборудованные учебные мастерские и учебные кабинеты машиноведения, физики, химии, электролаборатории, организация самостоятельных рабочих комнат для технических кружков. Решая задачи политехнического и трудового воспитания, а в 9 — 10 — И классах и задачи профессионального образования, они оказывают огромную помощь техническим кружкам. Поэтому руководители школ, педагогические коллективы должны уделять серьезное внимание укреплению и улучшению материально-технической базы школы, которая одновременно является и базой для технического творчества учащихся.
      Для воспитания учащихся в духе глубокого уважения к физическому труду, привития им интереса к профессии большое значение имеет деловая связь с местными заводами, предприятиями, стройками, совхозами, колхозами. Тесное общение с кадровыми рабочими, встречи с новаторами производства, специалистами имеют огромное познавательное и воспитательное значение. Эта форма работы по технике должна получить самое широкое развитие в школах и внешкольных учреждениях.
      Техническая пропаганда, техническое творчество учащихся должны быть по-настоящему массовыми. Технические кружки надо организовать в каждой школе, при каждом учебном кабинете. Надо более широко развернуть массовое соревнование между школами и между кружками за лучшие показатели в развитии детского технического творчества.
      В решении этих задач первостепенную роль должны сыграть школьные комсомольские организации. Они являются застрельщиками, инициаторами массовых мероприятий, проводимых в школе. Они и здесь должны проявить максимум инициативы, добиваясь всемерного улучшения внеклассной работы по технике в своей школе, в своем классе.
      Именно комсомольцы, старшие товарищи пионеров, должны помочь им организовать интересные, увлекательные формы массовой работы по технике, наладить содержательную работу в технических кружках.
      Необходимо широко развернуть соревнование между внешкольными учреждениями, направленное на всемерное улучшение работы по технике с пионерами и школьниками.
      Важно подчеркнуть особые задачи, которые стоят перед техническими кружками станций юных техников и домов пионеров. Здесь возможно и необходимо более углубленно ставить работу по конструированию, моделированию, изобретательству, во-
      влекать в эту работу наиболее технически одаренных школьников, проявивших прочный, устойчивый интерес к технике. Надо всемерно улучшать содержание, формы и методы работы с ними, чтобы готовить из них хороших инструкторов-общественников и руководителей школьных кружков, стоящих на высоте задач сегодняшнего дня.
      Работники внешкольных учреждений должны лучше решать задачу, которая имеет большое значение для массового развития технического творчества, — готовить пионеров-инструкторов по различным разделам технического творчества для пионерских отрядов школы.
      Необходимо уделить самое серьезное внимание развитию технического творчества в школах-интернатах и детских домах, полностью использовать те возможности, которые имеются здесь: наличие интернатов, штат воспитателей, четкий распорядок дня и т. д.
      Назрел вопрос о том, чтобы юридически оформлять успешные итоги работы в технических кружках. На наш взгляд, юным техникам, успешно изучившим программу кружка, следует после сдачи техминимума и пробной работы присваивать рабочий разряд (по столярному, слесарному, токарному делу и т. д.), а также получение прав (шоферов, киномехаников, трактористов), позволяющих юношеству включиться в производительный труд на предприятиях, в совхозах и т. д. Это будет большим стимулом для улучшения кружковой работы, для широкого привлечения в кружки новых школьников.
      Широкое развитие и всемерное улучшение внеклассной и внешкольной работы по технике является одним из звеньев в работе по перестройке школы и во многом будет способствовать успешному осуществлению Закона «Об укреплении связи школы с жизнью и о дальнейшем развитии системы народного образования в СССР».
     
     
      МОЙ ОПЫТ ОРГАНИЗАЦИИ ВНЕКЛАССНОЙ РАБОТЫ
      И. А. МОТОШКОВ
      Учитель физики школы № 4 г. Тавды
     
      Партия и правительство уделяют большое внимание политехнизации школы. В решении этой задачи велика роль учителя физики. В наших школах физика, тесно связанная с жизнью, вытесняет «меловую физику». В связи с этим неизмеримо возрастает роль физического кабинета в педагогическом процессе.
      Организации работы в нем, в частности, организации кружковой работы каждый учитель физики должен уделить самое серьезное внимание.
      Целью настоящей статьи является обмен опытом организации кружковой работы в семилетней школе, где я работаю учителем физики.
      Сейчас школы Свердловской области имеют хорошие условия для организации учебной и кружковой работы: хорошо оборудованные помещения,
      учебные кабинеты, достаточную площадь для проведения кружковых занятий, помощь шефствующих предприятий и т. д. Но были школы, которые таких благоприятных условий не имели. Естественно, что работа учителей физики в них была затруднена не только в смысле доброкачественного преподавания, но и в смысле организации кружковой работы.
      Но значило ли это, что учителя физики, находясь в неблагоприятных условиях, должны были оставаться в плену бездеятельности и ожидать помощи извне? Конечно, нет.
      Если учитель по-настоящему любит свою работу и с большим чувством ответственности выполняет порученное ему дело, если он проявляет творческую инициативу и настойчивость, то он сможет добиться очень многого.
      Свою работу в семилетней школе № 4 Верхней Тавды я начинал, будучи инвалидом, в 1941 году в трудных условиях. Здание нашей школы было мало приспособлено для учебной работы. При большом контингенте учащихся крайне остро ощущался недостаток помещений.
      Понятно, что мне долго пришлось хлопотать перед администрацией школы о выделении помещения для физического кабинета. Наконец, комнату удалось получить. С этого и началась организация физического кабинета и кружковой работы.
      Кое-что из оборудования для кабинета у нас было, но все устарело, требовало ремонта. На помощь пришли ученики седьмых классов. Они охотно помогали мне привести в порядок небогатое хозяйство: перебрали приборы, расставили их по шкафам, помогли провести инвентаризацию, выполняли мелкий ремонт.
      Это было первое знакомство учащихся с приборами. Я старался выявить их интересы и запросы. Часть учеников проявила большой интерес к приборам. Они спрашивали, что и для чего предназначено, какой опыт можно поставить с тем или иным прибором. Постепенно вокруг меня формировалась группа юных любителей физики и техники.
      Особенно я присматривался к тем, кто любит и умеет кое-что мастерить. Для изучения программ 6 — 7 классов по физике у нас не хватало оборудования. И вот силами кружка мы изготовили первую серию настенных рисунков, чертежей и схем. Это уже значительно облегчило на первых порах нашу работу.
      В то же время мы занялись заготовкой материалов и инструментов. Не только кружковцы, но и другие ученики охотно приносили все, что могло оказаться сколько-нибудь пригодным для предстоящей работы: жесть, картон, гвозди, клей, провода, электроарматуру, столярный и слесарный инструмент и т. д. Так был собран минимально необходимый запас материалов и инструментов.
      Теперь можно было приступить к более серьезной работе. Я ознакомил учащихся с приемами обработки некоторых материалов — дерева, металла, бумаги, научил их приготовлять краски, клей. После этого мы уже занялись основательным ремонтом приборов, годность которых можно было продлить.
      Это было началом серьезной работы.
      Я считаю, что учитель физики, руководящий кружком, должен не только хорошо знать свой предмет, но и владеть целым рядом практических навыков. Он должен быть в достаточной мере чертежником, столяром, слесарем, уметь работать с картоном, бумагой и другими материалами.
      Чем лучше будут эти навыки, тем успешнее будет работа учителя не только в кружке, но и в классе. Но вполне понятно, что все эти навыки приобретаются не сразу, а путем систематической кропотливой работы над собой.
      В 1942 году условия работы в нашей школе еще более усложнились. Население города выросло за счет эвакуированных, и в школе были введены трехсменные занятия. Несмотря на это, мы, учителя школы, стремились как можно лучше выполнять свою работу. Нас вдохновлял героизм советских воинов и трудовой энтузиазм советских людей, творивших чудеса в труднейших условиях войны.
      Наш кружок продолжал начатое дело. Это был наш долг. Численность кружка увеличилась до 15 человек. Мы уже приступили к изготовлению самодельных приборов. В сравнительно короткий срок были изготовлены действующая модель электромотора, две действующие модели паровых машин, электрические звонки и другие приборы (см. рис. 1). Часть кружковцев изучила проекционный фонарь. Демонстрация диапозитивов еще больше оживила работу кружка.
      Наше хозяйство понемногу росло. Нам удалось достать два телефонных и тракторных магнето, батареи гальванических элементов, аккумулятор, манометр, произвести сварку парового котла для модели паровой машины и выполнить многие другие довольно сложные работы.
      Работа кружка вскоре дала ощутимые результаты: ребята стали любознательнее, глубже стали вникать в сущность физических явлений, уроки стали проходить интереснее и живее.
      Иногда я встречаю выпускников школы, работавших в кружке; они с удовольствием вспоминают вечера, когда, увлеченные работой, засиживались до позднего времени.
      В дальнейшем кружок продолжал расти, расширять и углублять свою работу. Я по-прежнему подбирал в кружок наиболее интересующихся физикой, достаточно деловых и серьезных ребят. При этом предпочитал тех, кто любит мастерить.
      К членам кружка обычно предъявляют требование, чтобы они успевали по всем предметам, а по физике имели оценку не ниже «4». Это условие у нас не всегда выполнялось (порой отстающий ученик, увлеченный работой в кружке, начинает подтягиваться и выходит в число лучших), но ради общих интересов с этим приходилось мириться.
      После записи в кружок назначается организационный сбор, на котором разъясняются задачи кружка, требования и условия работы, обсуждается в общих чертах план работы на ближайшую четверть.
      После организационного сбора и вводной беседы с кружковцами несколько занятий посвящаются знакомству с инструментами и правилами обращения с
      ними. Я объясняю и показываю, как обрабатывать дерево, металл, как приготовить краску, клей и другие материалы.
      Затем мы распределяем задания, совместно обсуждаем, что и как лучше сделать, с чего начать. Приходится составлять эскизы, прибегать к несложным расчетам. На следующих очередных занятиях общим фронтом выполняем работу.
      Трудно переоценить помощь родителей учащихся в организации работы кружка. Их внимание к нашей работе всегда дорого для нас. Большую пользу принесли нам советы тех родителей, которые являются инженерно-техническими работниками. Мы поддерживали связь с электриками, мастерами ремесленных училищ, учащимися школ рабочей молодежи.
      Перед кружковцами ставятся четкие требования, которые дисциплинируют их и воспитывают у них хорошие трудовые навыки. Становится правилом работать настойчиво, терпеливо, не бояться неудач, доводить до конца начатую работу. Кружковцы приступают к работе только тогда, когда все операции строго продуманы.
      К изготовляемым приборам предъявляются такие требования:
      1) прибор должен работать безотказно;
      2) конструкция модели должна возможно полнее воспроизводить оригинал;
      3) прибор должен быть выполнен тщательно и аккуратно, качество его по возможности должно приближаться к фабричному; он должен быть прочным и надолго оставаться в числе оборудования физического кабинета.
      Выполнение этих требований дается учащимся нелегко, так как они в начале занятий не имеют практических навыков обращения с инструментами и не сразу овладевают этими навыками, а смекалка и изобретательность на первых порах недостаточно развиты. Поэтому зачастую приходится еще и еще раз разъяснять учащимся, как надо выполнить работу. Иногда одно и то же приходится переделывать несколько раз.
      Кроме того, приходилось преодолевать трудности, связанные с обшими условиями работы школы. Эти затруднения, вероятно, являются общими для многих других школ, поэтому я хотел бы их здесь отметить.
      Кружок наш не имеет рабочей комнаты. Во время работы кружка физический кабинет превращался в мастерскую, где каждый устраивал свое рабочее место в зависимости от обстановки. У нас не было никаких станков, и работали мы только ручными инструментами, но их не хватало. Сильно сказывал-ся недостаток материалов.
      Но, несмотря на все трудности, силами кружка выполнена значительная работа. Одних только приборов и моделей было изготовлено свыше 100 наименований. Среди них:
      1) шесть действующих моделей электромоторов;
      2) пять действующих моделей паровых машин;
      3) модель реактивного самолета;
      4) две «пушки» Ньютона;
      5) модель электропилы;
      6) две катушки с втягивающимся сердечником;
      7) два электромагнита;
      8) электроскоп;
      9) катушки Томсона;
      10) электрический поплавок;
      11) модель генератора переменного тока;
      12) прибор для демонстрации движения проводника с током в магнитном поле;
      13) прибор для демонстрации изменения давления жидкости в зависимости от глубины;
      14) электрический маятник;
      15) модель паросиловой установки;
      16) пирометр;
      17) прибор для демонстрации давления жидкости на дно сосуда;
      18) прибор для демонстрации атмосферного давления;
      19) прибор для демонстрации закона Паскаля;
      20) оптическая скамья;
      21) модель водопровода;
      22) электрифицированная карта крупнейших электростанций;
      23) модель реактивной турбины;
      24) модель мощного автотрансформатора;
      25) настольное точило;
      26) прибор для демонстрации теплового действия электротока;
      27) два прибора для демонстрации теплового расширения тел;
      28) прибор для демонстрации превращения тепловой энергии в механическую;
      29) маятник Максвелла;
      30) перегонный куб.
      Этими приборами и моделями я пользовался при изучении программы физики в 6 — 7 классах.
      Надо сказать, что кружковцы всегда работают с увлечением. Всеобщее воодушевление наступает тогда, когда прибор успешно проходит испытания и действует хорошо. Это были самые волнующие минуты в нашей работе. Каждый видел, как затраченный труд превращается в ощутимую реальность, и чувствовал глубокое удовлетворение.
      Наряду с изготовлением новых приборов, мы отремонтировали часть бездействовавших приборов: электрофорную машину, вольтметры, амперметры, проекционный фонарь, два электромагнита, модель локомобиля, насос Комовского и ряд других.
      С привлечением специалистов и частично своими силами смонтирован радиоузел мощностью в 12 ватт. Школа теперь радиофицирована.
      Часть приборов, изготовленных в кружке, экспонировалась на областных выставках детского технического творчества.
      В результате систематической работы кружка оснащенность физического кабинета, хотя и не быстро, но неуклонно росла. Теперь абсолютное большинство уроков физики в 6 — 7 классах, благодаря улучшению наглядности и проведению опытов, проходит интереснее, живее.
      Учащиеся в процессе работы в кружках получили элементарные трудовые навыки, начали более глубоко понимать сущность физических явлений. На уроках физики они уверенно обращаются с приборами, более ясно понимая, как используются законы физики в технике и в быту. Кружковцы научились обращаться со столярным и слесарным инструментом, научились паять, исправлять проводку, электронагревательные приборы, умело стали выбирать материалы к предстоящей работе.
      При работе всегда строго соблюдаются правила техники безопасности труда. Учащиеся научились правильно обращаться с паяльной лампой, примусом, инструментами, электрическим током. Всякое включение электроприборов в цепь тока производилось только с разрешения и под непосредственным контролем учителя. Учащиеся приучены к осмотрительности вообще. Благодаря этому за все время работы не было ни одного сколько-нибудь серьезного случая травм.
      Учащиеся седьмых классов, наряду с работой в кружке, приняли активное участие в трех последних областных олимпиадах юных физиков. Общее число участников составляло от 50 до 100 человек. В порядке выполнения заданий ребята писали отчеты,в которых описывали разные механизмы и машины: лебедку, глиномялку, мотоциклетный мотор, сверлильный станок по металлу и другие; изготовляли самодельные приборы, решали задачи.
      При этом учащиеся широко использовали журналы «Техника — молодежи», «Знание — сила», «Физика в школе», техническую литературу, обращались за помощью к инженерно-техническим работникам.
      Было проведено несколько вечеров по физике. Ребята самостоятельно подготовили и провели опыты по теме «Реактивное движение», используя самодельные приборы: модели реактивного самолета, пушки Ньютона, сегнерово колесо, реактивной турбины. Были также поставлены опыты по инерции, атмосферному давлению и другие. Юные организа-
      торы приложили все усилия к тому, чтобы вечера проходили активно, увлекательно. Присутствующие с большим интересом наблюдали опыты кружковцев.
      С подъемом прошли экскурсии на электростанцию, где учащиеся подробно ознакомились с работой основных агрегатов. Не меньший интерес вызвала экскурсия на фанерный комбинат, проведенная совместно с преподавателями лесотехникума. Здесь учащиеся внимательно ознакомились с технологическим процессом производства фанеры. Эти экскурсии помогли некоторым учащимся в выборе будущей профессии.
      Такова краткая история организации и работы нашего кружка.
      На достигнутом, конечно, нельзя успокаиваться. Работу кружка надо совершенствовать, сделать ее более разнообразной, надо добиваться большей эффективности ее, шире привлекать учащихся в кружок. Предстоит оборудовать рабочую комнату, расширить материальную базу кружка.
      В заключение еще раз хочу подчеркнуть: в каких бы условиях ни находилась школа, как бы ни были ограничены возможности — при желании и достаточной инициативе всегда можно развернуть содержательную внеклассную работу по физике с массовым охватом учащихся.
      Эта работа расширяет технический кругозор ребят, дисциплинирует их и прививает им навыки коллективного труда, учит преодолевать трудности. Поэтому я считаю, что широкая и массовая организация физических и технических кружков — это патриотический долг каждого учителя.
     
     
      ЗАНЯТИЯ КРУЖКА ЮНЫХ ФИЗИКОВ ПО ТЕМЕ «ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ»
      Г. К. КАРПИНСКИЙ
      Заслуженный учитель школы РСФСР. Учитель физики школы № 9 г. Свердловска
     
      По теме «Центр тяжести» с начинающими юными физиками можно провести четыре занятия. На первом (вводном) занятии руководитель кружка проводит беседу о центре тяжести, а в заключение по данной теме рекомендует для изготовления различные приборы. Второе, третье и четвертое занятия отводятся на самостоятельное изготовление приборов для демонстрации различных видов равновесия тел.
      Для объяснения нового теоретического материала к занятию кружка следует приготовить: колбу с водой, перочинный нож, карандаш, модель паровой машины, насос Комовского, набор грузов, отвес, эпидиаскоп, экран, наклонную призму, шар, картонные прямоугольник, треугольник и круг.
      Для изготовления приборов необходимы: фанера различной толщины, доски сосновые для подставок к приборам, стальная и медная проволока диаметром 3 — 6 мм, бумага плотная (ватман), картон, краски, кисточки, клей, наждачная бумага, марля, стальные шарики, свинец для изготовления отвесов и грузов, припой, канифоль, гвозди, шурупы, клеммы.
      Из инструментов надо иметь: шило, стамеску, рубанок, молоток, пилу лучковую, ножовку, напильники разные, кусачки, круглогубцы, плоскогубцы, ножи, лобзик с пилками, паяльник, масштабную линейку.
      На уроках физики учащиеся только с восьмого класса узнают о центре тяжести и о различных видах равновесия, но руководитель кружка может познакомить с этими важными физическими понятиями и начинающих юных физиков, которыми являются учащиеся шестых и седьмых классов. Опыт показал, что они с большим интересом слушают рассказ о центре тяжести тел, понимают основные положения и охотно занимаются моделированием на эту тему.
     
      ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ
      Вводное занятие, посвященное центру тяжести, полезно начать вопросами руководителя кружка, обращенными к слушателям:
      1. Почему, вставая со стула, мы обязательно наклоняем корпус вперед? (Одновременно с вопросом полезно провести эту небольшую демонстрацию.)
      2. Почему у машин и станков делают массивные и широкие основания? (Одновременно показать учащимся модель паровой машины, воздушный насос Комовского и некоторые другие приборы и установки, имеющиеся в физическом кабинете или в школьных мастерских.)
      При таком начале занятие протекает в увлекательной форме живой беседы.
      Руководитель кружка рассказывает, что такое центр тяжести, как можно определить его местонахождение у различных фигур, рассказывает и показывает на различных опытах влияние положения центра тяжести на устойчивость тел. Для этого можно воспользоваться некоторыми примерами, описанными ниже.
      Затем следует вызвать одного ученика и предложить ему встать боком к стене или двери, прижав к ней, например, левую ногу и плечо, а правую руку и ногу поднять. Выполнить вторую часть предложения учителя ученик не может, несмотря ни на какие старания, так как при поднятии правой ноги вертикаль, проходящая через центр тяжести, не попадает в пределы площади опоры, и ученик оказывается в неустойчивом равновесии.
      Далее учитель рассказывает об устойчивом, неустойчивом и безразличном видах равновесия. При этом он демонстрирует равновесие шара, прямоугольника, линейки и других фигур.
      Многое по затронутому вопросу могут сказать и сами юные физики. Некоторые из них по своему опыту знают, что на ходулях ходить трудновато, но объяснить причину этого явления могут лишь немногие.
      Рис. 1. Расположение центра тяжести относительно планки при прыжке в высоту.
      «Почему трудно устоять на ходулях?» — часто спрашивают ученики. Другие сами находят правильный ответ: «Площадь опоры мала, и центр тяжести расположен высоко».
      Затем руководитель кружка рисует на классной доске или показывает усеченный конус, опирающийся на широкое основание, и задает присутствующим вопрос: «Изменится ли положение центра тяжести у данной сплошной массивной детали, если ее перевернуть?»
      Большой интерес вызывают у учащихся вопросы:
      — Где находится центр тяжести у кольца? велосипедного колеса?
      — Имеет ли какое-либо значение центр тяжести при занятиях легкой атлетикой, например, при прыжках в высоту? — продолжает беседу руководитель. — Рассмотрим этот вопрос.
      Руководитель показывает на экране при помощи эпидиаскопа рисунок 1, на котором изображены три различных способа прыжка в высоту. У всех трех прыгунов положение центра тяжести, отмеченное на рисунке сплошным кружком, относительно уровня земли находится на одной и той же высоте. Ученики могут сами сделать вывод, что большую высоту преодолевает прыгун, расположивший свое тело параллельно рейке.
      Таким образом, о центре тяжести необходимо помнить не только конструкторам новых приборов и установок, не только инженерам и техникам при постройке самолетов, турбин и многих других машин. Каждый шаг человека при ходьбе, беге,
      прыжках сопровождается перемещением центра тяжести в пространстве.
      — Изменится ли устойчивость колбы от того, что в нее вначале налили воды всего лишь на одну треть ее объема, а затем заполнили водой весь объем? — спрашивает руководитель и для лучшей наглядности проводит этот несложный опыт.
      Без больших затруднений присутствующие найдут правильный ответ на вопрос и укажут, что во втором случае равновесие будет менее устойчивым.
      Большой интерес вызывает такой простой опыт. Можно предложить кому-либо из присутствующих встать так, чтобы пятки ног касались стены или двери (рис. 2), а на полу, на 20 — 30 см от ног стоящего, положить носовой платок. Задача состоит в том, чтобы, не отходя от стены, достать платок. Ученик несколько раз пытается выполнить эту задачу, но все старания напрасны: платок недостать!
      Пользуясь карандашом и перочинным ножом, руководитель строит в присутствии учащихся простейший прибор, демонстрирующий устойчивое равновесие тел (рис. 3).
      Затем руководитель кружка сообщает, что на следующих занятиях учащиеся сами будут изготовлять различные приборы по теме «Центр тяжести».
      Для примера следует начертить на доске или показать в натуре несколько таких приборов, объяснить их идею.
      Более детально с этими приборами учащиеся знакомятся в процессе их изготовления и проведения опытов.
      Ниже мы даем примерное описание содержания последующих трех занятий кружка.
     
      2-е, 3-е и 4-е ЗАНЯТИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРИБОРОВ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РАВНОВЕСИЯ ТЕЛ
      1. Члены кружка вырезают из фанеры или плотного картона треугольник, круг, фигурки слона, свиньи, лошади, птицы и другие. Раскрашивают
      их. По краям в нескольких местах проделывают отверстия в точках Л, В, С (рис. 4).
      Для определения центра тяжести этих плоских фигур надо изготовить подставку, изображенную на рис. 5, где К — стальная проволока или тонкий гвоздь, на который подвешивают фигурки в точках А, В, С поочередно. Для определения вертикального направления на стержне К следует иметь отвес.
      Подвесив фигурку в точке Л, отмечают по отвесу на поверхности тела вертикальное направление, затем фигурку подвешивают в другой точке и снова отмечают вертикальное направление.
      — Точка, где обе вертикали пересекутся, является центром тяжести тела, — говорит руководитель кружка. — Проделайте в этом месте иголкой или булавкой отверстие и, если вся работа выполнена тщательно и точно, то тело, надетое этим отверстием на любой стержень, будет находиться в состоянии безразличного равновесия, так как центр тяжести и ось вращения совпадают.
      Фигурку можно заменить конусообразным деревянным телом. На нем надо укрепить проволоку с грузом, как показано на рисунке. Тогда этот прибор, будучи поставлен на какой-либо стержень, также сохранит устойчивое равновесие.
      2. Из фанеры или дерева кружковцы выпиливают птичку, коня, танцовщицу или иные фигуры, которые им больше нравятся. Фигурка, если к ней на изогнутой проволоке подвесить груз, как показано на рис. 5, будет находиться в устойчивом равновесии на стержне К.
      3. В деревянный конус Е вставлена изогнутая проволока, как показано на рис. 6, и на ее концах закреплены грузы. Если этот прибор поставить на выступ /С, то он свободно сохраняет устойчивое равновесие.
      Деревянный конус можно заменить фигуркой клоуна, стоящего на одной ноге, и дать ему в руки проволоку с грузами. Можно сделать фигурку балерины, стоящей на носке одной ноги.
      4. Тело, не имеющее определенно расположенного центра тяжести. К деревянному или фанерному квадрату со стороной 30 см прикрепляют по диагонали стеклянную трубку длиной 40 см, заполненную на одну пятую часть объема ртутью. Концы трубки закрывают плотно входящими резиновыми пробками, а затем обвертывают изоляционной лентой в один-два слоя. По вершинам квадрата делают отверстия и подвешивают его, например, за вершину А. Тело займет первое положение, изображенное на рис. 7 слева.
      Если тело слегка толкнуть, то оно может занять второе положение, изображенное на рис. 7 справа, так как вместе с перемещением ртути в трубке переместится и центр тяжести всей системы.
      Ртуть в приборе можно заменить подкрашенной водой или иной жидкостью. Можно в трубку поместить вместо жидкости два-три стальных свободно перемещающихся шарика.
      На этом же приборе можно показать отражение и сложение волн. Для этого прибор располагают горизонтально — кладут на стол или другую подставку. Когда ртуть успокоится, трубку слегка наклоняют или осторожно постукивают по пробке. На поверхности ртути возникает ряд волн, которые, дойдя до противоположной стенки, отразятся. Движение будет продолжаться весьма длительный промежуток времени.
      5. Равновесие шара. На трех досках одинакового размера укрепляют по две фигуры из про-
      волоки, придав им формы, указанные на рис. 8, 1, II и III. Вид моделей сбоку показан на рис. 8, IV. Расстояние между проволоками должно быть немного меньше диаметра шара. Проволоку надо взять достаточно прочную, чтобы она под действием силы тяжести шара не изменяла своей формы. Можно все три прибора объединить на одной доске.
      В первом положении у шара равновесие устойчивое, во втором — безразличное, в третьем — неустойчивое.
      6. Сегментный маятник (рис. 9) является некоторым дополнением к модели, описанной выше. У прибора шкала D с делениями служит для того, чтобы можно было, кроме равновесия тел, наблюдать за постепенным уменьшением амплитуды колебания шара.
      Чем хуже обработана поверхность шара, тем быстрее происходит затухание колебания. Поэтому демонстрацию данного явления следует провести дважды: один раз с шаром, имеющим гладкую поверхность, второй раз — с шаром, поверхность которого менее тщательно обработана.
      На этой же модели можно показать переход потенциальной энергии в кинетическую.
      Деления на шкале прибора следует наносить яркой краской, в этом случае они будут хорошо видны с любого расстояния.
      7. Наклонная призма (рис. 10). Заготовляют три доски равного размера и четыре планки равной длины и одинакового поперечного сечения.
      Сбивают из них «этажерку» так, чтобы две полки были вверху и внизу планок, а третья полка — точно посередине.
      Призма при необходимости должна наклоняться, поэтому планки располагают попарно с каждой стороны досок и прибивают так, чтобы можно было менять угол, образуемый между ними и досками.
      Одну из планок нужно прикрепить к доске не гвоздем, а клеммой. Затягивая или ослабляя головку клеммы, можно регулировать силу трения. При отсутствии клеммы каждый раз перед проведением опыта придется несколько подколачивать скрепляющие гвозди, чтобы увеличить трение между элементами фигур.
      В центре тяжести средней доски надо подвесить отвес. Меняя угол наклона призмы относительно линии горизонта, добиваются того, чтобы призма падала, как только отвес выйдет за пределы площади опоры.
      Оставить ее в прежнем положении можно только при условии, если пони- I, зить положение центра тяжести всего тела. Для этого на нижнюю площадку надо положить дополнительный груз, и призма вернется в устойчивое положение.
      Если дополнительный груз положить на верхнюю площадку, то устойчивость тела от этого уменьшится, так как центр тяжести поднимется.
      8. Наклонные параллелепипеды. Из бумаги или картона надо склеить два параллелепипеда, плотно входящих один в другой. Боковая стенка параллелепипеда с линией горизонта должна составить некоторый угол — от 60° и более. Раз-меры параллелепипедов можно брать самые различные. Выдвигая внутренний параллелепипед вверх, добиваются, чтобы тело из устойчивого положения перешло в неустойчивое.
      9. На токарном станке вытачивают из деревянной чушки фигурку «матрешки». Размеры ее могут быть любые. Можно изготовить несколько фигурок, получится семейство «матрешек». Снизу в фигуре надо высверлить отверстие и в него залить или забить свинец (рис. И). От этого центр тяжести фигуры смещается, он будет находиться очень близко от основания. Фигурку следует раскрасить яркими красками.
      На «матрешке» особенно легко и наглядно демонстрировать устойчивое равновесие тел, так как во всех случаях фигурка возвращается в первоначальное вертикальное положение.
      10. Из плотной бумаги, например, ватмана надо склеить трубочку. В получившемся бумажном цилиндре помещают шар немного меньшего диаметра, чем диаметр цилиндра. Шар должен легко перекатываться внутри трубочки при малейшем ее наклоне. Высоту ее следует взять в 1,5 или 1,8 раза больше диаметра шара. Концы трубочки заклеивают марлей, сложив ее в два слоя, но не сильно натягивая. Под действием силы тяжести шарика марля на концах трубочки должна образовывать полушарие (рис. 12).
      Для окончательной отделки прибора трубочку следует еще раз обклеить снаружи белой бумагой, на которой предварительно рисуют фигурку клоуна или акробата. Изготовленную трубочку помещают на какой-либо наклонной плоскости или на специально изготовленном желобе (рис. 13).
      Если желоб поставить под некоторым углом к горизонту, то «акробат» начнет кувыркаться, постепенно скатываясь вниз. Чтобы можно было быстро изменять наклон желоба, его надо укрепить на оси между стойками О, как указано на рисунке.
      Руководитель кружка предлагает ученикам внимательно проследить за движением «акробата» и на отдельном листке бумаги начертить траекторию его движения.
      И. Надо начертить на бумаге фигурку «акробата» (рис. 14, II) и вырезать ее ножницами. Фигура должна быть симметричной, с центром тяжести
      в точке О. Для проверки симметрии вырезанную фигуру перегибают по осям СС и ДД; все неровности подравнивают ножницами. Затем фигуру выравнивают и за точку О подвешивают на нитке.
      Если фигурка установится в горизонтальной плоскости, то она симметрична, тогда по полученной выкройке вырезают из фанеры или доски «акробата». Для этого проще всего выпилить лобзиком из тонкой фанеры две-три заготовки и склеить их так, чтобы толщина «акробата» была 6 — 8 мм. Готовую фигурку раскрашивают.
      Затем согласно рисунку 14, I изготовляют лестницу с квадратными ступеньками-перекладинами. Они должны быть немного тоньше расстояния между конечностями «акробата» и отстоять друг от друга не менее чем на Н + 5 мм. Лестницу устанавливают вертикально на подставке.
      При правильном изготовлении «акробат» будет перевертываться на лестнице. Надо сказать, что прибор изготовить нелегко, но, будучи хорошо отрегулирован, он работает безотказно.
      12. Выпиливают из фанеры и раскрашивают фигуру «клоуна». В руки ему вклеивают круглую тонкую палочку или проволоку. На этой проволоке он будет держаться на параллельных брусьях.
      Центр тяжести «клоуна» должен быть ниже оси вращения. Следовательно, фигура будет находиться в устойчивом равновесии; если ее заставить вращаться на брусьях, то после остановки она примет первоначальное положение.
      Понижение центра тяжести, если это нужно, производят постепенным опиливанием в различных местах той части фигуры, которая находится над брусьями. Чем тоньше ось, тем продолжительнее будет вращаться «клоун» от одного толчка даже при небольшой длине брусьев.
      Рис. 13. «Акробат» на желэбе.
      13. Из фанеры выпиливают два колеса В (рис. 15) и их центры скрепляют между собой круглой осью С. К оси привязывают один конец тонкого шнура, а ко второму его концу подвешивают груз О.
      Если колеса поставить на наклонную плоскость, а шнур предварительно намотать на ось, чтобы поднять груз возможно выше, то гирька, опускаясь, приведет колеса в движение, и они начнут подниматься вверх по уклону. Чем тоньше ось и больше радиус колес, тем выше они поднимутся по наклонной плоскости.
      Можно наклонную плоскость сделать из двух досок, разделенных между собой некоторым расстоянием. В этом случае груз, опускаясь между досками, позволит колесам подниматься выше.
      14. Из плотной бумаги надо склеить два конуса. Высота и диаметр основания каждого конуса должны быть равны между собой или высоту их можно взять размером немного больше основания.
      Конусы следует приклеить друг к другу основаниями, причем сделать это надо точно, чтобы у полученной фигуры М образовалась одна общая ось НО и центр тяжести лежал в точке К (рис. 16, а).
      Если на вершину угла А, образованного двумя досками, поставленными на ребро, положить изготовленную фигуру М, то она начнет катиться вверх по наклонной плоскости без какой-либо видимой причины (рис. 16, б).
      Но это не противоречит законам физики, так как в начальный момент центр тяжести фигуры находился на уровне горизонтальной линии ВС, а при поднятии фигуры вверх опустился до уровня Ей (рис. 16, в).
      Вместо бумажных конусов можно выточить на токарном станке более прочную цельную фигуру из дерева.
      В заключение на последнем занятии учащимся следует рассказать о значении безразличного равновесия в технике на примерах винта самолета, паровой турбины и т. д.
      Когда различные приборы, описанные выше, будут кружковцами построены, полезно провести отчетную выставку или тематический вечер, посвященный центру тяжести, и раскрыть эту тему на примерах, взятых из быта и техники. На вечер, так же как и на выставку, нужно пригласить всех желающих учащихся шестых и седьмых классов.
      Приборы, построенные на занятиях кружка, пригодятся при изучении школьного курса физики. Созданные учебно-наглядные пособия позволят более увлекательно провести преподавание данной темы.
     
     
      ЗАНЯТИЯ КРУЖКА ЮНЫХ ФИЗИКОВ ПО ТЕМЕ «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ»
     
      Данная статья является методическим пособием для учителей 8-летних и средних школ, руководящих кружками юных физиков, и посвящена теме «Тепловые явления». Содержание и объем занятий кружка по этой теме рассчитаны на начинающих кружковцев из учащихся шестых и седьмых классов.
      Исходя из своего опыта, мы предлагаем следующее распределение времени по этой теме для кружковых занятий:
      1. Первое занятие. Руководитель кружка проводит беседу о молекулярном строении вещества, демонстрирует на эту тему различные опыты, рекомендует учащимся самим выполнить простейшие из них.
      2. Второе занятие. Руководитель кружка проводит беседу о расширении тел от нагревания, использует различный иллюстративный материал, демонстрирует несложные опыты. На этом же занятии кружковцам раздают задания для изготовления различных приборов, демонстрирующих тепловое расширение тел, рекомендуют подготовить небольшие доклады и рефераты.
      3. На изготовление приборов по темам «Молекулярное строение вещества» и «Расширение тел от нагревания» следует отвести не менее пяти занятий.
      Для первого занятия надо подготовить: портрет М. В. Ломоносова, эпидиаскоп, бюретку на 100 и 150 см3, спирта этилового 50 см?, воды 50 см!?, мензурку на 50 или 100 см?, два свинцовых цилиндра, набор грузов, школьный штатив, химический стакан на 150 — 200 см?, стеклянную палочку, весы с разновесками, эфир, нашатырный спирт, два стеклянных мерных цилиндра, пять цилиндрических мензурок емкостью по 50 — 100 см?, марганцево-кислый калий сухой, стекло для покрытия мензурки, часовое стекло, фенолфталеин, белую фильтровальную бумагу, лучинки, вату, медную проволоку, спиртовку, стеклянную трубку длиной 550 — 600 мм и диаметром 5 — 8 мм, медный купорос, круглую железную пластинку диаметром 70 — 80 мм, кристаллизатор или иной стеклянный сосуд, мыло, мыльный раствор, сахар, спички, пробирку, медные проволочные каркасы (для опытов с мыльными пленками).
      Для второго занятия нужны: приборы для демонстрации расширения твердых, жидких тел и газов от нагревания, спиртовка, спички, электрическая плитка, горячая вода.
      Для изготовления приборов потребуются: проволока стальная диаметром 4 — 5 мм, проволока медная диаметром 0,2 — 0,5 мм, жесть толщиной 0,3 — 0,5 мм, нитки суровые, картон, папиросная бумага, медная трубка диаметром 4 — 6 мм, медь толщиной 0,5 — 0,8 мм, слюда, спирт этиловый, краски, кисточки, свинец для грузов, блоки диаметром 6 — 9 мм, заклепки различных диаметров, электрическая лампочка на 3,5 в, нихромовая проволока диаметром 0,5 — 0,7 мм, клеммы электротехнические, стеклянные трубки разных диаметров, стеклянные колбы емкостью 50 — 150 см3, резиновый шланг, широкогорлая колба емкостью 500 см3, пробки различных размеров, консервные банки (жестяные), трубка железная или медная диаметром 50 — 60 мм, термометры для измерения температуры от 0° до 50°, пробирка, доски различных размеров и толщины, гвозди и шурупы различные, клей столярный и силикатный, лак масляный или спирто-вый, кипятильник Франклина, припой, паяльник, кусочки резины, патефонные иголки.
     
      ПЕРВОЕ ЗАНЯТИЕ «МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА»
      На первом (вводном) занятии кружка следует познакомить юных физиков с молекулярным строением вещества. Приводим примерное содержание беседы на эту тему.
      Все вещества состоят из молекул. Одним из основных вопросов, которые рассматриваются в науках о природе, является вопрос о том, из чего и как построены окружающие нас предметы.
      Около двух с половиной тысяч лет тому назад у человека возникла догадка о том, что весь окружающий его мир состоит из мельчайших частиц. Эти взгляды пользовались в древности широкой известностью.
      Но в средние века христианская церковь запрещала заниматься вопросами строения вещества. Например, в 1626 году во Франции был издан закон, запрещающий под страхом смертной казни распространять учение о том, что все тела состоят из мельчайших частиц. Учение о молекулярном строении вещества подрывало основы христианской церкви.
      В XVIII веке это учение находит себе нового замечательного защитника — великого русского ученого М. В. Ломоносова. Он утверждал, что все тела состоят из мельчайших частиц — корпускул. Корпускулы очень малы, и поэтому их даже в малом количестве вещества содержится чрезвычайно много. Корпускулы непрерывно движутся.
      Последующее развитие науки полностью подтвердило гениальные мысли Ломоносова. Частицы, которые он называл корпускулами, позже стали называть молекулами. Согласно данным современной физики, молекула — это мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства.
      Если налить на пол немного воды, то через некоторое время вода испарится. Это значит, что вода распалась на малейшие частицы — молекулы, и эти частицы разлетелись в окружающем воздухе.
      Делимость вещества на очень мелкие частицы можно наблюдать, например, на растворении какого-либо красителя. Возьмем 50 см? (т. е. 50 000 мм3) воды и бросим в нее 1 мм3 марганцево-кислого калия. При перемешивании вся вода густо окрасится в темно-вишневый цвет. 1 кубический миллиметр краски окрасил 50 000 кубических миллиметров воды!
      Размеры молекул. Каждому известно,что физические тела можно делить на части: колоть сахар, резать хлеб и т. д. Из стали изготовляют листы толщиной 0,003 мм, из золота — толщиной 0,0001 мм. Еще более тонкие слои бывают из жидких тел. На поверхности воды масляные пленки иногда имеют толщину 0,000 001 мм. Маленький кусочек краски может окрасить целую бочку воды. Все это доказывает, что тела можно делить на очень большое число частиц.
      В 1 см3 воздуха при давлении 760 мм ртутного столба и температуре 0° находится 27 000000 000 000 000 000 молекул. В таком маленьком объеме содержится так много молекул! (Рис. 1). Булавочная головка во столько же раз больше молекулы, во сколько раз гора Казбек больше булавочной головки. Следовательно, самые маленькие частицы, которые мы можем себе представить, состоят из громадного числа молекул. Крошечные бактерии диаметром меньше 0,0005 мм содержат больше миллиона молекул.
      Молекулы разных веществ имеют разные размеры, но все они очень малы. Их диаметр равен десятимиллионным долям миллиметра.
      Все молекулы данного вещества одинаковы между собой. Молекулы различных веществ различны; например, молекулы воды отличаются от молекул соли.
      Молекулы разделены промежутками. В этом нас может убедить следующий опыт. В тонкую стеклянную посуду нальем 50 см3 воды, а сверху — 50 см3 этилового спирта (рис. 2). После перемешивания мы увидим, что общий объем воды и спирта стал несколько меньше 100 см3. Это объясняется тем, что молекулы воды проникли в пространство между молекулами спирта и наоборот. По-этому-то общий объем смеси изменился, а масса ее осталась, конечно, неизменной.
      Особенно большие промежутки существуют между молекулами газообразных веществ. Многие твердые тела (платина, медь, железо, стекло) в нагретом состоянии пропускают сквозь себя газообразный водород. Это указывает на то, что и в твердых телах тоже имеются промежутки между молекулами.
      Уменьшение объема тел при сжатии также доказывает, что между молекулами имеются промежутки. В твердых и жидких телах промежутки очень малы, поэтому эти тела мало уменьшаются в объеме при сжатии. Объем же газов можно уменьшать в сотни раз — значит, между их молекулами имеются большие промежутки. Водяной пар при давлении в 1 ат и температуре 100°С занимает объем в 1670 раз больший, чем вода, из которой он образовался.
      Молекулярные силы. Дробь, наполняющая бутылку, не рассыпается во все стороны потому, что ее удерживают стенки бутылки. Почему же твердые тела, состоящие из отдельных молекул, отделенных друг от друга промежутками, не рассыпаются на составные части? Что их удерживает? Почему для того, чтобы изменить форму и объем твердого тела, надо приложить большое усилие?
      Чтобы дать ответ на эти вопросы, проделаем такой опыт. Возьмем два свинцовых цилиндра. Прижмем их один к другому плоскими, хорошо очищенными поверхностями. Цилиндры так плотно прилипнут друг к другу, что смогут выдержать достаточно большую нагрузку на разрыв.
      Этот опыт показывает, что между молекулами существуют силы молекулярного притяжения. Эти силы действуют на очень малых расстояниях; при увеличении промежутка между молекулами эти силы быстро убывают.
      На стеклянной палочке, только что вынутой из воды, висит капелька воды. Следовательно, между стеклом и водой тоже есть силы молекулярного притяжения.
      Если сблизить две капли ртути, то они сливаются в одну, следовательно, силы молекулярного притяжения действуют и в жидкости.
      Сварка, спайка, склеивание, прилипание — все эти явления основаны на силах молекулярного притяжения.
      В газах молекулярные силы притяжения действуют слабо, потому что молекулы газа находятся на больших расстояниях друг от друга.
      Все молекулы взаимно притягивают друг друга. Растягивая резину, разрывая проволоку, ломая лучинку, мы преодолеваем силы молекулярного сцепления.
      С другой стороны, нам известно, что при сжатии твердых, жидких и газообразных тел возникают особые упругие силы, противодействующие уменьшению объема тела. Это явление убеждает нас в том, что между молекулами действуют силы отталкивания. Если бы на молекулы действовали только силы притяжения, то они сблизились бы вплотную друг с другом. Силы отталкивания этому противодействуют.
      Растяжению тел противодействуют силы молекулярного притяжения, а сжатию — силы отталкивания.
      Наиболее заметны силы молекулярного взаимодействия в твердых телах.
      Движение молекул. Уравновесим навесах стеклянный стакан и поднесем к нему флакон с эфиром. Пары эфира тяжелее воздуха, они «перельются» в стакан, и он нарушит равновесие. Через некоторое время весы снова придут в равновесие (из стакана пары эфира «улетучились»), а в комнате почувствуется запах эфира. Следовательно, пары эфира распространились между молекулами воздуха по всей комнате, несмотря на то, что они тяжелее воздуха.
      Быстро по комнате разносится запах какого-либо пахучего вещества — одеколона, нафталина и т. д. Молекулы этого вещества также проникают в пространство между молекулами воздуха.
      Наполним сосуд аммиаком (аммиак — газ легче воздуха), закроем стеклом и поставим на такой же сосуд, наполненный воздухом. Уберем перегородку. Через некоторое время аммиак можно будет обнаружить в нижнем цилиндре: он частично проник между молекулами воздуха в нижнем цилиндре.
      Проделаем еще такой опыт. Возьмем немного чистой воды (например, 1 см?), добавим в нее несколько капель спиртового раствора фенолфталеина. Вода помутнеет и станет похожей на молоко. В полученном растворе смочим три или четыре куска белой фильтровальной бумаги размером 15Х 60 мм и поместим их на внутренней стороне стеклянного цилиндра (мензурки) на разной высоте. Влажные бумажки прилипнут к стеклу.
      Затем на медной проволоке укрепим кусочек ваты, смочим ее нашатырным спиртом и поместим вверху мензурки, после чего закроем мензурку стеклянной пластинкой. Через несколько секунд бумажки, смоченные фенолфталеином, начнут окрашиваться в малиновый цвет. Вначале окрасится верхняя бумажка, а затем все остальные.
      Это показывает, что молекулы нашатырного спирта проникают между молекулами воздуха. Проникновение молекул одного вещества в пространстве между молекулами другого вещества называется диффузией.
      Все эти опыты подтверждают, что между молекулами имеются промежутки и что молекулы беспрерывно движутся.
      Молекулы газов движутся с большой скоростью. Например, молекулы кислорода при давлении 760 мм ртутного столба и температуре 0° движутся со скоростью 500 метров в секунду. Но пролетают они небольшие расстояния, так как очень часто сталкиваются друг с другом.
      Движение молекул происходит во всех телах по различным направлениям без какого-либо порядка, хаотично.
      Скорость беспорядочного движения молекул зависит от температуры тела. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся молекулы.
      В жидкостях диффузия происходит значительно медленнее, чем в газах, потому что молекулы жидкости при той же самой температуре движутся медленнее и не так свободно, как в газах. Чтобы убедиться в этом, проведем таких два опыта.
      Нальем воды в стакан и осторожно, чтобы не смешать жидкости, введем на дно стакана через трубку подкрашенную воду. Сначала между водой подкрашенной и чистой будет резкая граница, через несколько дней эта граница исчезнет. В жидкостях произошла диффузия.
      Возьмем два стакана. Один стакан наполним раствором медного купороса, а другой — чистой водой. Затем нагреем стеклянную трубку и согнем ее в виде буквы П. После того как трубка остынет, заполним ее чистой водой и, закрыв отверстия трубки пальцами, опустим ее одним концом в стакан с чистой водой, а вторым — в стакан с раствором медного купороса (рис. 3).
      Каждый день измеряйте масштабной линейкой и записывайте, насколько голубая окраска медного купороса поднимается вверх по стеклянной трубке. За ходом опыта наблюдайте в течение трех-четырех недель.
      У твердых тел диффузия идет еще медленнее. Если плотно сжать две гладкие пластинки, например цинковую и медную, то через несколько месяцев пластинки трудно будет отделить друг от друга. Они как бы спаялись. Если пластинки разрезать, то можно обнаружить, что частицы меди проникли в цинк и наоборот.
      Разбирая молекулярное строение вещества, весьма полезно познакомить учащихся с поверхностным натяжением в жидкостях и показать на эту тему несколько опытов.
      1. Поплавок с флажком. Из тонкой жести вырезают круглую пластинку. Затем берут корковую пробку, вставляют в нее проволоку, на верхнем конце которой приклеивают бумажный флажок. Пробку посредством менделеевской замазки или сургуча прикрепляют к жестяной пластинке. Затем наливают воду в кристаллизатор или другой прозрачный сосуд и на ее поверхность осторожно кладут железную пластинку. Поплавок не потонет благодаря наличию поверхностного натяжения (рис. 4).
      2. «Спички-грязнули». На поверхность воды в кристаллизаторе кладут несколько спичек, расположив их звездочкой. Если в центре звездочки дотронуться до поверхности воды заостренным
      кусочком мыла, укрепленным на проволоке, то спички разбегутся в разные стороны, образовав вокруг мыла «окно». Это явление объясняется изменением величины поверхностного натяжения.
      3. «Спички-сладкоежки». Если на поверхность чистой воды положить спички в виде звездочки и в центре звездочки дотронуться до воды кусочком сахара, то спички прильнут к сахару. Это также объясняется тем, что величина поверхностного натяжения изменилась (второй и третий опыты следует показывать в проекции на экран).
      4. «Бездонный стакан». Налейте воды в стакан до краев и начните осторожно погружать в нее булавки или иголки. В стакане может разместиться не одна сотня булавок, но от этого вода не выльется, а только немного поднимется выше краев стакана. Чем шире сосуд, тем больше может в нем разместиться булавок.
      5. Опыты с мыльными пленками на различных каркасах также могут служить прекрасным доказательством поверхностного натяжения в жидкостях. Эти опыты всегда доставляют большое удовольствие всем юным физикам.
      6. Прибор для обнаружения поверхностного слоя жидкости. В мензурку, наполненную водой, опускают небольшую пробирку, закрытую пробкой. Добавляя воду в пробирку, нужно добиться, чтобы над поверхностью воды в мензурке оставалась самая малая часть пробки. Тогда выталкивающая сила должна быть немногим больше веса пробирки с водой и пробкой. В пробку вставляют плоскую спиральку из тонкой проволоки (рис. 5).
      Рис. 6. Первый в мире полет на воздушном шаре Крякутного.
      Если после этого пробирка не тонет и проволочная спиралька не касается воды, то прибор построен правильно. Теперь можно приступить к его испытанию.
      Толкните слегка пробирку под воду, и она вместе со спиралькой опустится несколько ниже уровня воды в мензурке. Затем выталкивающая сила поднимет пробирку вверх, но проволочная спираль не прорвет поверхностную пленку и вместе с пробиркой останется под водой. Если «помочь» спиральке прорвать поверхностный слой воды, то пробирка снова всплывет над водой.
     
      ВТОРОЕ ЗАНЯТИЕ «РАСШИРЕНИЕ ТЕЛ ОТ НАГРЕВАНИЯ»
      Все твердые, жидкие и газообразные тела от нагревания расширяются. Одни — меньше, другие — больше. Твердые тела расширяются незначительно. Например, каждый метр железа от нагревания на один градус увеличивает свою длину на 0,000012 м. Эта величина, взятая без наименования, является коэффициентом линейного расширения железа.
      Рис. 7. Первый воздушный шар, наполненный водородом.
      Есть вещества, у которых коэффициент линейного расширения еще меньше: у стекла и платины 0,000009, у вольфрама 0,000004, у кварца плавленого 0,0000004.
      В 1927 году был открыт новый замечательный сплав — никелевая сталь «инвар». Инвар — это значит неизменный. Такое название сплав получил благодаря своему малому тепловому расширению. Каждый метр инвара от нагревания на один градус увеличивает свою длину всего на 0,000 001 5 м.
      Как видим, металлы и другие твердые тела расширяются от тепла очень незначительно. Но в технике и в быту приходится учитывать и такое малое расширение тел, потому что тепловое расширение приносит и вред и пользу.
      Приведем примеры использования в технике теплового расширения.
      Внешнюю, рабочую часть вагонных колес (бандаж) делают из стали, а остальную часть колес изготовляют из более дешевого материала — чугуна. Бандаж на колесах держится очень крепко. Это объясняется тем, что внутренний диаметр бандажа делают чуть меньше диаметра колеса и надевают бандаж на колесо в нагретом состоянии. После охлаждения бандаж плотно охватывает колесо.
      В нашей промышленности широкое применение получил другой способ посадки. Для этого можно охладить колесо до такой температуры, когда бандаж на него наденется свободно. Таким же способом запрессовывают втулки в корпус авиамотора. При холодной посадке детали охлаждают в жидких газах, имеющих температуру — 190°С.
      Рис, 9. Нагревание спичкой пластинки вызовет быстрое перемещение стрелки М.
      В строительной технике получил широчайшее применение железобетон. Железобетон — это классический пример соединения двух различных по своим физическим свойствам материалов в один новый, обладающий всеми лучшими свойствами обоих материалов. Железо и бетон имеют одинаковые коэффициенты теплового расширения, поэтому ни при нагревании, ни при охлаждении стены железобетонных сооружений не дают трещин. При постройке плотин гидростанций, высотных зданий, каналов и шлюзов, заводских корпусов — всюду применяют железобетон.
      Очень часто требуется возможно точнее измерить ту или иную величину. Например, надо точно измерить время. Но известно, что одной из главных причин, вызывающих неверный ход часов, является изменение длины маятника под влиянием колебания температуры. Маятники точных часов изготовляются из сплава инвар. Из него же делают наиболее точные калибры, коромысла точных весов и детали многих других точнейших измерительных приборов.
      При расширении тел от нагревания возникают громадные силы, которые могут вывести из строя или разрушить целые сооружения. Эти силы приходится учитывать при постройке железных дорог, при подвеске телеграфных, телефонных и других проводов, при постройке бетонных дорог и многих других сооружений.
      Приведем интересный пример из истории. В начале XIX века во Франции массивные стены здания музея ремесел и искусств угрожали падением. Но одному молодому инженеру удалось простым способом исправить здание, используя силу теплового расширения стальных болтов, специально изготовленных для этой цели. Введенные в сквозные отверстия в стенах здания болты при нагреве удлинялись, что позволило производить довинчивание гаек на их концах. После остывания болты укорачивались и тем самым производили подтяжку стен через опорные металлические прокладки. Таким многократным чередованием нагрева и остывания болтов была выправлена кривизна стен большого здания.
      Расширяются при нагревании не только твердые, но также жидкие и газообразные тела.
      При нагревании воздуха удельный вес его уменьшается, поэтому теплый воздух поднимается вверх. Этим законом физики воспользовались первые изобретатели воздушных шаров.
      К их числу относится наш соотечественник, некто подьячий Крякутный, сделавший в 1731 году первый воздушный шар, наполненный теплым дымом (рис. 6).
      Позднее, в 1783 году, братья Жозеф и Этьен Монгольфье во Франции построили легкий бумажный шар и наполнили его нагретым воздухом. Нагретый газ легче холодного, поэтому шар поднимался в воздух совершенно так же, как пробка всплывает вверх, если ее погрузить в воду.
      Несколько позже шары стали наполнять водородом, который во много раз легче воздуха (рис. 7).
      В условиях школы очень легко показать учащимся принцип подъема воздушных шаров, наполненных теплым воздухом.
     
      ПРИБОРЫ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
      Для демонстрации расширения твердых тел от нагревания можно построить много самых разнообразных и очень интересных приборов. Здесь мы даем описание лишь некоторых приборов и опытов с ними.
      1. В соответствии с рис. 8 берется подставка. Один конец проволоки нужно прикрепить к стойке В, а второй конец, на котором подвешен груз Р, перекинуть через маленький блок Е. Чем меньше радиус блока и чем легче он будет вращаться, тем более чувствительным получится прибор. Шкалу прибора можно укрепить на любой стойке.
      Если проволока тонкая и не очень длинная, то даже нагревание спичкой вызовет удлинение проволоки, поэтому груз Р опустится и повернет блок вместе с прикрепленной к нему стрелкой на некоторый угол.
      Чтобы лучше было видно издали перемещение стрелки, шкалу и стрелку надо покрасить в различные цвета, например, стрелку в черный цвет, а шкалу в белый, и нанести на нее деления.
      2. Берут медную проволоку и расплющивают ее ударами молотка. Полученную пластинку К (рис. 9) укрепляют между выступами А и В так, чтобы она была немного выгнута кверху. Тонкую проволоку (стрелку М) прикрепляют к выступу С поперек пластинки /С. Чем меньше у стрелки будет плечо между выступом и пластинкой, тем чувствительнее получится прибор. Нагревание пластинки К спичкой вызовет быстрое отклонение стрелки М.
     
      3. Медную или железную проволоку, а еще лучше — тонкую трубку следует укрепить с одной стороны в стойке В (рис. 10). Для этого можно согнуть небольшой конец проволоки под прямым углом и вбить в деревянную стойку, как это показано на рисунке.
      Проволока О должна быть немного длиннее расстояния между стойками В и С. На верхнюю площадку стойки С приклеивают кусочек слюды, а на нее кладут швейную иголку Н с продетой в ушке стрелкой М. Чтобы проволока плотно прилегала к иголке, на выступающий конец проволоки нужно надеть небольшой груз Р. Если теперь под проволоку поставить спиртовку, то от нагревания проволока начнет расширяться и повернет при этом иголку, а вместе с иголкой и стрелку. Чтобы лучше заметить отклонение стрелки от первоначального положения, к прибору прикрепляют шкалу.
      4. Расширение твердых тел от нагревания строго учитывается при постройке мостов. Модель моста (рис. И) легко построить, если в предыдущем приборе проволоку заменить тонкой медной пластинкой. Чем тоньше пластинка, тем чувствительнее получается прибор.
      Поверх пластинки можно сделать из проволоки ферму с соответствующими переплетами. Деревянные стойки раскрашивают под кирпичную кладку — это будут опоры моста.
      Один конец фермы надо укрепить, а под другой подложить каток — иголку. Для лучшего прилегания моста к катку на незакрепленный конец фермы устанавливают груз в виде сторожевой будки. Под каток обязательно кладут слюду и стекло.
      Вторую сторону фермы моста на каток можно не ставить. Она нужна только затем, чтобы придать модели более законченный вид. Поворот стрелки,
      Рис. 12. Прибор для демонстрации теплового расширения тел.
      прикрепленной к катку, покажет расширение моста от нагревания. Основание модели можно раскрасить голубой и зеленой краской, изобразив берега и реку.
      Рис. 13. Прибор для демонстрации теплового расширения тел.
      5. На доске А укрепляют две стойки В и С (рис. 12) и шкалу Е. Наклонную медную пластинку или проволоку М одним концом закрепляют в стойке В, другим концом пластинка упирается в выступ стрелки D. Чтобы стрелка легко поворачивалась вокруг оси О, между стойкой и стрелкой на ось надо надеть две-три шайбы.
      Плечо у стрелки, в которое упирается пластинка, делается коротким, а пластинка берется возможно меньшей массы. Тогда даже слабое нагревание
      пластинки М вызовет поворот стрелки на некоторый угол.
      6. Можно несколько изменить конструкцию прибора, изображенного на рис. 12. Для этого укрепляют не одну медную пластинку М, а две пластинки, совершенно одинаковые по длине, ширине и толoине, но из разных материалов. Еще лучше, если найдутся две тонкие трубки, например, медная и железная. К стойке С нужно прикрепить две стрелки (по одной с каждой стороны стойки — с ближайшей и противоположной).
      При одновременном нагревании обеих пластинок стрелки повернутся на различные углы. Это докажет, что у различных веществ коэффициенты линейного расширения различны.
      7. Берут тонкую медную проволоку и на конце ее в точке М (рис. 13) делают петлю. К петле надо привязать шнурок или крепкую нитку. Шнурок перекидывают через блок Н и прикрепляют к стрелке в точке С. Стрелка должна легко поворачиваться вокруг оси О. За свободный конец проволоки подтягивают стрелку кверху и закручивают проволоку за гвоздик или шуруп В. Проволока и шнур натянутся под влиянием силы тяжести стрелки.
      При нагревании пламенем спички проволока удлинится, и стрелка по шкале опустится на несколько делений. У стрелки плечо СО надо делать очень небольшим. От этого будет зависеть чувствительность прибора.
      8. Медный стержень X диаметром 5 — 6 мм нужно закрепить одним концом к стойке В (рис. 14). Другой конец должен свободно проходить сквозь отверстие в стойке С и упираться в двойной рычаг. Первый рычаг может поворачиваться вокруг точки О, а второй — вокруг точки Н. Плечи О К и НК1
      для большей чувствительности прибора делаются возможно меньшими.
      Удлинение стержня при нагревании вызывает отклонение рычага-стрелки Е от первоначального положения.
      Для более свободного поворота рычагов вокруг осей О и Н между стойкой И и рычагом на оси надо надеть шайбы. Соединение рычагов в точках М и К1 подвижное.
      В пространство между стержнем и подставкой должна свободно входить спиртовка с таким расчетом, чтобы ее пламя нагревало стержень.
      Рис. 17. Прибор для демонстрации расширения провода от нагревания.
      Можно несколько усложнить конструкцию прибора, например, закрепить не один, а два стержня из различных материалов и установить две стрелки. Это позволит не только наблюдать расширение твердых тел при нагревании, но и сравнивать расширение различных материалов. Такой прибор называется пирометром.
      Рис, 18. Модель, показывающая провес проводов.
      9. На подставке А укрепляют две деревянные стойки В иВ (рис. 15). Наклонную плоскость С и ее горизонтальную часть делают из полоски тонкого железа. Ширина полоски должна быть больше длины катка Л4, чтобы можно было сделать небольшие бортики по всей длине полоски (рис. 15, //).
      Бортики будут направлять каток при скатывании вдоль наклонной плоскости, но они ни в коем случае не должны тормозить его движение. Расстояние между бортиками должно быть всюду немного больше длины катка.
      Если поднести зажженную спичку к стальной проволоке Н (проволоку надо брать короткую), то от нагревания она удлинится и начнет двигать короткое плечо рычага Е. Длинное плечо рычага описывает значительно больший путь и сталкивает металлический каток.
      Рычаг Е проходит сквозь вырез в полоске С так, как это показано на рис. 15, III.
      10. На деревянной стойке В устанавливают электрическую лампочку 3 — 6 вольт (рис. 16). Берут две металлические пластинки С длиной по 70 мм и такого сечения, чтобы они были не очень массивными, но и не прогибались бы под действием собственного веса. Пластинки помещают точно друг против друга. Между ними следует оставить маленький зазор, шириной 0,1 мм или даже меньше (на рисунке зазор между пластинками для наглядности изображен большим).
      От нагревания на спиртовке пластинки удлиняются, и зазор исчезает. Цепь электрического тока замыкается, и вспыхивает лампочка. Если приостановить нагревание, то между пластинками снова образуется зазор, и лампочка гаснет.
      11. На деревянной вертикальной стойке В укрепляют металлический хомутик С (рис. 17). Между ним и концом стрелки О натягивают нихромовый провод длиной 400 — 500 мм (его можно взять от старой перегоревшей спирали электрической плитки). Стрелка должна легко поворачиваться вокруг оси О. При замыкании цепи электрического тока напряжением 10 — 12 вольт проволока раскалится и удлинится. Поэтому стрелка спустится по шкале на несколько делений.
      Для повышения чувствительности прибора короткое плечо стрелки должно быть возможно меньше.
      На нулевое деление шкалы стрелка устанавливается перемещением хомутика С по вертикальной стойке В (хомутик должен иметь зажим или двигаться с большим трением).
      12. На подставке длиной 500 мм и шириной 80 — 100 мм укрепляют две стойки высотой 200 — 250 мм (рис. 18). Им нужно придать вид столбов электрической или телеграфной линии. Между «столбами» натягивается выпрямленная проволока из перегоревшей спирали от электрической плитки. К проволоке подводится ток, и от нагревания она провиснет.
      Особенно хорошо заметен провес, если натянуть два провода, а ток пропустить только через один из них. Оставаясь натянутым, второй провод покажет величину провисания первого провода. Вместо двух проводов можно натянуть провод, по которому будет проходить ток, и белую нитку. Прибор включается в сеть напряжением 10 — 12 вольт.
      13. На вертикальной стойке В укрепляют несколько маленьких металлических блоков С, как показано на рис. 19.
      Вокруг шурупа К, ввернутого в вертикальную стойку, нужно укрепить конец тщательно выпрямленного нихромового провода и уложить провод в желобы всех блоков, начиная с ближайшего к шурупу нижнего блока. От этого блока провод пропускается через первый верхний блок, затем через
      второй нижний и т. д. Общая длина провода — около метра.
      В стойке В делается сквозной вырез А4, чтобы груз Д привязанный ко второму концу провода, не задевал о стойку, опускаясь вниз или поднимаясь вверх. Чтобы избежать трения груза о стойку, его изготовляют в виде цилиндрика. Провод подбирают такой длины, чтобы он заканчивался у верхнего края выреза. Свободно висящий груз обеспечит достаточное натяжение провода.
      Рис. 20. Прибор с биметаллической пластинкой для демонстрации неоднородного расширения тел.
      Если пропустить электрический ток через нихромовый провод, то от нагревания он удлинится, и груз О постепенно начнет опускаться вниз.
      Пользуясь прибором, можно определить температуру, до которой нагрелся провод (в кружке начинающих это можно не объяснять). Для этого достаточно знать начальную его длину и коэффициент линейного расширения. Из формулы длины тела при любой температуре
      найдем, что
      В последнем выражении в числителе — разность начальной и конечной длины провода (или вообще любого тела), иначе говоря, увеличение длины провода от нагревания.
      Величину АI очень легко определить. Для этого достаточно сбоку выреза нанести деления в миллиметрах на шкале из миллиметровой бумаги и приклеить ее с краю выреза к стойке, а к грузу прикрепить стрелку.
      14. Две тонкие пластинки из различных металлов (например, железную и медную) длиной по 60 — 100 мм складывают вместе (рис. 20). В них высверливают сквозные отверстия на расстоянии 10 — 15 мм друг от друга. В отверстия нужно вставить медные заклепки и расклепать их молотком, чтобы пластинки плотно прилегали одна к другой.
      Полученная пластинка состоит из двух металлов, имеющих различные коэффициенты линейного расширения, поэтому, если ее нагревать, то она будет изгибаться тем сильнее, чем больше разница в коэффициентах линейного расширения взятых металлов и чем больше температура нагрева.
      Учащимся следует рассказать, что пластинка, состоящая из двух металлов, называется биметаллической. Такие пластинки находят применение в современной технике, особенно в термореле, в метеорологических приборах и других устройствах.
      Если биметаллическую пластинку одним концом прибить к стойке, а к другому концу ее прикрепить легкую стрелку, то при нагревании даже пламенем спички пластинка изогнется, а стрелка переместится вдоль шкалы. Если же пластинку охлаждать, например, сухим льдом, то она отклонится в противоположную сторону. Чувствительность прибора повышается с уменьшением массы и размеров пластинки.
     
      ПРИБОРЫ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ РАСШИРЕНИЯ ГАЗОВ ОТ НАГРЕВАНИЯ
      15. Берут стеклянную трубку длиной 350 — 400 мм и диаметром 5 — 6 мм (рис. 21). На расстоянии 50 — 60 мм от конца нужно согнуть трубку под прямым углом путем нагревания, затем подобрать пробку, которая плотно закрывала бы горлышко колбы или бутылки. Короткий конец трубки пропустить сквозь пробку, а длинный установить горизонтально и к нему прикрепить шкалу. Затем трубку с пробкой вынимают из колбы и в ее горизонтальную часть вводят немного подкрашенной воды, после чего колбу вновь закрывают пробкой.
      Если теперь колбу нагревать руками или опустить в подогретую воду, то воздух в колбе будет расширяться, о чем можно судить по перемещению столбика жидкости.
      16. Стеклянную трубку длиной 350 — 400 мм пропускают сквозь пробку, закрывающую колбу так, чтобы нижний конец трубки на 3 — 4 мм не доходил до дна колбы (рис. 22). Вынув пробку со стеклянной трубкой, в колбу наливают подкрашенной воды на половину объема колбы, снова опускают трубку в воду и втягивают в себя воздух. По трубке поднимется вода. Необходимо, чтобы ее уровень был несколько выше пробки.
      Не впуская воздух в трубку, закрывают пробкой колбу. При помощи резинового кольца отмечают начальный уровень воды в трубке. При нагревании колбы даже руками высота столбика жидкости начинает быстро расти. Это свидетельствует об увеличении давления газа при нагревании.
      17. Все газы при нагревании на один градус увеличиваются в объеме на Ч27з долю своего первоначального объема при 0°. Следовательно, если суметь измерить прирост объема газа по сравнению с начальным объемом, то можно определить температуру нагрева газа.
      Сделать это можно при помощи газового термометра.
      Для изготовления этого прибора необходимо взять колбу, закрыть ее пробкой, а через пробку пропустить стеклянную трубку (рис. 23). Вторую стеклянную трубку, соединенную с колбой, укрепляют неподвижно на подставке. Трубка должна свободно перемещаться по подставке вверх и вниз. Стеклянные трубки соединяют резиновыми трубками, как показано на рис. 23.
      Сняв колбу, нужно заполнить манометр какой-либо подкрашенной жидкостью и снова вставить пробку в колбу. При нагревании колбы (например, руками) газ начинает нагреваться и расширяться. Перемещением открытого колена манометра газ приводится к первоначальному объему. Измерив атмосферное давление и разность столбов жидкости в манометре, можно определить давление газа в колбе и по формуле Р=Ро(1+а/°) найти температуру газа.
      18. Водяной фонтан (рис. 24). В колбу с широким горлышком емкостью 500 см3 наливают 400 — 420 см3 подкрашенной воды. Колбу закрывают резиновой пробкой, сквозь которую пропущены две стеклянные трубки. Одна из них с оттянутым концом, обращенным вверх, почти касается дна колбы, а другая — короткая — возможно больше удалена от поверхности воды. Эту трубку соединяют резиновым шлангом с круглодонной колбой, плотно закрытой резиновой пробкой, сквозь которую пропущена стеклянная трубка.
      При нагревании на пламени спиртовки воздух в круглодонной колбе расширяется, и поэтому давление в ней увеличивается. Возросшее давление вызывает подъем жидкости по трубке с оттянутым концом, в результате чего начинает бить фонтан. Прибор этот всегда можно быстро подготовить к работе.
      19. Закрытый манометр (рис. 25). Правое колено манометра посредством резиновой трубки соединяют со стеклянным шаром или колбой, а на левое колено через резиновый шланг надевают коротенькую стеклянную трубку. При нагревании колбы газ расширяется и уровень жидкости в ле- 1 вом колене манометра — постепенно повышается.
      В тот момент, когда жидкость окажется немного выше резиновой трубки, надо перекрыть трубку зажимом и пре- § кратить нагревание газа в колбе. Температура газа понизится, но независимо от этого уровень жидкости в манометре не изменится, так как ранее открытое колено манометра оказалось закрытым и атмосферное давление в этом колене не оказывает воздействия на жидкость.
      Прибор превратился в манометр с запаянным коленом — закрытый манометр. Подобными манометрами обычно измеряют небольшие давления.
      Жидкость в закрытом колене начнет опускаться только после того, как давление в присоединенном сосуде станет меньше разности высоты столбов жидкости в коленах манометра. Вполне понятно, что при весьма незначительном охлаждении колбы давление газа изменится очень мало, поэтому в манометре сохранится прежний уровень жидкости.
      20. Воздушный шар. Общий вид прибора показан на рис. 26. Желательно иметь аналитические весы. Коромысло весов лучше изготовить из проволоки длиной 400 мм и диаметром 4 — 5 мм.
      Рис. 26. Воздушный шар.
      Воздушный шар склеивают крахмальным клеем из полосок тонкой бумаги. Чтобы полоски были одинаковыми, следует изготовить шаблон из плотной бумаги и, пользуясь им, вырезать двенадцать сегментов шара из папиросной бумаги.
      Сначала склеивают по два сегмента вместе. Из полученных шести «лодочек» склеивают три части шара (в каждой по четыре полоски). Затем приступают к склеиванию всего шара. Открытую снизу часть шара надо склеить двойной полоской бумаги — снаружи и изнутри.
      Из папиросной бумаги, сложенной вдвое, вырезают круг диаметром 50 мм. Через центр круга продевают прочную нитку. Один конец нитки приклеивают к кругу, а затем его приклеивают к полюсу шара. При помощи нитки шар подвешивают к коромыслу весов и уравновешивают весы.
      Если теперь под воздушный шар поставить спиртовку (только не очень близко, иначе он может загореться), то равновесие весов нарушится. Объясняется это тем, что нагретый воздух легче холодного, а поэтому он поднимает воздушный шар вверх.
      21. Небольшую бутылку надо наполнить на три четверти густо подкрашенной водой. Затем подбирают корковую или резиновую пробку, которая должна плотно закрывать бутылку. В пробке делают небольшое отверстие и сквозь него продевают стеклянную трубку возможно меньшего диаметра с оттянутым концом. Нижний конец трубки должен почти доставать до дна бутылки, а верхний должен быть немного выше пробки. С этим прибором можно проделать несколько интересных опытов.
      Первый опыт. Поставьте бутылку в сосуд с горячей водой. Через некоторое время из бутылки начнет бить фонтан.
      Второй опыт. Положите на стекло несколько листов фильтровальной бумаги, смоченных водой. На бумагу поставьте бутылку и накройте ее стеклянной банкой, предварительно хорошо прогретой. Горлышко банки прижмите поплотнее к мокрой бумаге. Через некоторое время из трубки начнет бить фонтан.
      Объяснить наблюдаемые физические явления очень просто. В обоих опытах воздух, находящийся в бутылке над жидкостью, нагревается, его давление увеличивается, и жидкость начинает бить фонтаном.
     
      ПРИБОРЫ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ ЖИДКОСТИ
      22. Берут две одинаковые колбы емкостью по 50 — 100 см3 и резиновые пробки, плотно закрывающие горлышки колб. Сквозь каждую пробку пропускают стеклянную трубку с внутренним диаметром 4 — 5 мм и длиной не менее 400 мм (рис. 27).
      В одну колбу до самого верха наливают подкрашенную воду, а в другую — подкрашенный спирт или денатурат, причем спирт и воду необходимо окрасить в различные цвета, чтобы при проведении опыта можно было легче наблюдать за тепловым расширением жидкостей.
      Если колбу закрыть пробкой, то избыток жидкости частично выльется через края горлышка, а частично поднимется по стеклянной трубке, которая не должна выдаваться из пробки внутри колбы. Надо добиться, чтобы уровень жидкостей в обеих трубках был на одной высоте.
      На каждую стеклянную трубку надевают небольшое резиновое кольцо на 2 — 3 мм ниже уровня жидкости.
      Одну из колб надо поставить в сосуд с горячей водой. В начальный момент уровень жидкости в трубке опустится. Это легко заметить, так как жидкость окажется ниже резинового кольца. Почему это происходит?
      Понижение уровня жидкости объясняется тем, что стенки колбы от нагревания сразу расширяются и объем колбы увеличивается, а жидкость так быстро не успевает прогреться, поэтому уровень ее в трубке из-за быстрого увеличения объема колбы вначале несколько понижается. Затем жидкость в колбе прогревается, и уровень ее в трубке быстро растет. Это показывает, что коэффициент объемного расширения у жидкостей больше, чем у твердых тел (стекло).
      Если же в сосуд с горячей водой опустить обе колбы, то через некоторое время уровень спирта в трубке станет выше, чем уровень воды во второй колбе.
      Следовательно, при одинаковом нагревании до одной и той же температуры некоторые жидкости расширяются больше, другие меньше. Различные жидкости имеют разные коэффициенты объемного расширения.
      23. Нужно взять железную трубку диаметром 50 — 60 мм и высотой 200 — 250 мм и в боковой поверхности ее сделать два круглых отверстия (рис. 28) — одно около верхнего края, а второе возможно ближе к основанию трубки. Отверстия закрывают пробками и сквозь них пропускают термометры. Пробки должны закрывать отверстия очень плотно, чтобы вода не просачивалась из трубки.
      Вынув пробки, насаживают на трубку железную банку, например, из-под консервов, припаивают ее к середине трубки, а в дне банки пробивают гвоздем или просверливают отверстия, чтобы получилось решето.
      Закрыв боковые отверстия в трубке пробками, наполняют ее водой, имеющей комнатную температуру, а в консервную банку кладут кусочки льда.
      В первый момент термометры покажут одинаковую температуру. Затем нижний термометр начнет показывать более низкую температуру, чем верхний, так как при охлаждении вода сжимается и опускается на дно.
      Но так будет продолжаться только до тех пор, пока температура воды не достигнет 4°С. Начиная с этого момента, верхний термометр будет показывать температуру ниже 4°С, а показания нижнего термометра не изменятся. Это говорит о том, что вода при температуре 4°С имеет самую большую плотность.
      Очень важно, чтобы учащиеся в процессе изготовления приборов хорошо понимали, что они изготовляют и для чего. Тогда у них возникнет естественное стремление ввести то или иное усовершенствование или улучшение в конструкцию прибора, изготовить прибор более наглядным, удобным. Это будет стимулировать самостоятельность мысли, развитие творческой инициативы.
      В процессе работы юных физиков над темой «Расширение тел от нагревания» заслушиваювся первые рефераты и доклады кружковцев, появляется на свет первая стенная газета «Юный физик», посвященная тепловым явлениям. Газета должна быть красочно оформлена.
      Передовая статья газеты может быть посвящена вопросу о том, что такое тепло и что такое холод. Затем можно поместить рассказ о переходе тепловой энергии в механическую, статью об изменении свойств различных материалов в зависимости от температуры. Необходимо поместить статью о применении новых теплоизоляционных материалов в технике. С большим интересом учащиеся читают сведения о «тепловых рекордах». В заключительной части газеты следует дать вопросы примерно такого содержания:
      1. Почему работа на особо точных станках требует строго определенной температуры обрабатываемой детали?
      2. Что дает больший ожог на теле человека — один грамм воды или один грамм пара, если вода и пар имеют одинаковую температуру 100° С?
      3. Говорят, что теплый хлеб тяжелее холодного. Верно ли это? Ведь теплота веса не имеет.
      4. Как измерить температуру твердого тела?
      5. Влияет ли ветер на показания термометра?
      6. Когда пузырек воздуха в уровне имеет больший объем — летом или зимой? Почему?
      7. Для улучшения тяги в печах устанавливают трубы. Как создается тяга у паровоза?
      8. Будет ли лед сохраняться дольше в леднике, если понизить его температуру прибавлением соли?
      9. Ученик сказал в классе, что он измерил давление с помощью термометра. Товарищи поправили его, сказав, что термометром измеряют только температуру. Но ученик продолжал утверждать, что он измерил именно давление. Кто был прав?
      10. Для чего уголь в топках иногда обливают водой?