Изучение затухающих колебаний маятника с помощью виртуального измерителя угла его отклонения от положения равновесия | Статья в сборнике международной научной конференции

Автор:

Рубрика: 12. Технические средства обучения

Опубликовано в

V международная научная конференция «Проблемы и перспективы развития образования» (Пермь, март 2014)

Дата публикации: 15.02.2014

Статья просмотрена: 97 раз

Библиографическое описание:

Данилов О. Е. Изучение затухающих колебаний маятника с помощью виртуального измерителя угла его отклонения от положения равновесия [Текст] // Проблемы и перспективы развития образования: материалы V Междунар. науч. конф. (г. Пермь, март 2014 г.). — Пермь: Меркурий, 2014. — С. 239-240. — URL https://moluch.ru/conf/ped/archive/101/5131/ (дата обращения: 15.10.2018).

В статье приводится описание компьютерной экспериментальной установки с потенциометрическим датчиком для исследований затухающих колебаний физического маятника. Кратко рассмотрены конструкция датчика и назначение основных частей экспериментальной установки.

Ключевые слова:затухающие механические колебания, маятник, виртуальный измеритель, виртуальный прибор, учебная экспериментальная установка, обучение физике.

При подготовке занятия по физике, на котором будет демонстрироваться эксперимент, учитель решает проблему оптимального выполнения опыта. Иными словами, он выясняет, как с минимальной затратой времени добиться максимального воздействия на учащихся. В этом случае ему может помочь компьютерная техника [5, с. 189].

При традиционном подходе к школьным демонстрациям физические опыты имеют преимущественно качественный характер, так как количественные расчеты отнимают слишком много времени. Применение компьютера в демонстрационных опытах позволяет быстро и надежно получать количественные оценки наблюдаемых явлений и процессов. Это достигается за счет автоматизации эксперимента. Используя компьютерный эксперимент, учитель имеет возможность неоднократно повторять эксперимент, менять условия его проведения. Сделать это достаточно быстро с помощью традиционных средств очень сложно.

Сейчас в школьных кабинетах физики появилось оборудование, сопрягаемое с компьютерной техникой, — учебные информационно-измерительные системы [2; 5, с. 88]. Упрощенные схемы информационно-измерительных систем рассматривались нами в статье [3]. Практика показывает, что такие системы могут создаваться учителем физики самостоятельно из доступного оборудования [4].

Рис. 1. Схема экспериментальной установки с потенциометрическим датчиком

Рассмотрим следующий пример. В своей работе для демонстрации графика зависимости угла отклонения маятника от времени мы используем относительно простую с точки зрения ее конструкции экспериментальную установку, схема которой показана на рис. 1. Укажем назначение ее частей и конструктивные особенности некоторых из них. Объектом исследования является физический маятник, состоящий из металлической пластины, к нижней части которой прикреплен груз в виде цилиндра. Маятник насажен на ось, которой является движок потенциометра (переменного резистора). На потенциометр подается напряжение с помощью батареи. А напряжение с выхода потенциометра подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который выполняет функцию вольтметра [1]. Таким образом, в установке используется потенциометрический датчик, входным сигналом которого можно считать положение контакта потенциометра, а выходным сигналом — напряжение, которое снимается с этого контакта. Конструкция переменного резистора такова, что наш датчик представляет собой преобразователь угловых перемещений. Используя другие переменные резисторы, можно получить и преобразователи линейных перемещений. Следовательно, в нашем случае напряжение на выходе потенциометра пропорционально углу поворота движка потенциометра или углу отклонения маятника от положения равновесия. В заключении укажем, что АЦП преобразует электрическое напряжение в цифровой код, поступающий в компьютер, основная задача которого — визуализация результата измерения в режиме реального времени.

Рис. 2. Учебная экспериментальная установка для изучения затухающих механических колебаний

Предлагаемая экспериментальная установка проста в использовании и удовлетворяет как дидактическим требованиям, предъявляемым к учебному оборудованию, так и требованиям техники безопасности (рис. 2).

Литература:

1.   Данилов О. Е. Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент учебного компьютерного измерительного комплекса с аналоговыми датчиками физических величин / О. Е. Данилов // Молодой ученый. — 2013. — № 4. — С. 114–119.

2.   Данилов О. Е. Лабораторный практикум: Компьютерные измерения в молекулярной физике и термодинамике. Учебно-методическое пособие / О. Е. Данилов. — Глазов: ГГПИ, 2009. — 28 с.

3.   Данилов О. Е. Применение компьютерных технологий в учебном физическом эксперименте / О. Е. Данилов // Молодой ученый. — 2013. — № 1. — С. 330–333.

4.   Данилов О. Е. Создание компьютерного измерительного комплекса с аналоговыми датчиками для школьного кабинета физики / О. Е. Данилов // Дистанционное и виртуальное обучение. — 2013. — № 3. — С. 93–102.

5.   Смирнов А. В. Методика применения информационных технологий в обучении физике: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / А. В. Смирнов. — М.: Издательский центр «Академия», 2008. — 240 с.

Основные термины (генерируются автоматически): потенциометрический датчик, экспериментальная установка, выход потенциометра, физический маятник, компьютерная техника, переменный резистор, учебная экспериментальная установка.

Ключевые слова

виртуальный прибор, обучение физике., маятник, затухающие механические колебания, виртуальный измеритель, учебная экспериментальная установка

Похожие статьи

Электрохимические методы и приборы для определения...

Применен потенциометрический метод оценки антиоксидантной активности по изменению аналитического сигнала электрохимического датчика с.

Использование метода амперометрии в контроле загрязнений окружающей среды обусловлено простотой техники измерений и...

Применение компьютерных технологий в учебном физическом...

Для внедрения метода компьютерного сканирования полей физических величин в процесс обучения физике нами предлагается учебная экспериментальная установка, включающая компьютер...

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

...потенциометрический датчик, аналоговый датчик температуры на базе микросхемы L335Z [9]

Данилов О. Е. Применение компьютерных технологий в учебном физическом

Практически любой аналоговый датчик, на выходе которого получается электрическое...

Микроконтроллерный измеритель высоких температур

Ридико Л. И. Компьютерный термометр с датчиками DS18S20/B20.

Виртуальный термометр для учебных физических опытов.

С помощью потенциометра мы можем задавать значение температуры для первой...

Метод и устройство измерения чистоты рабочих поверхностей в ядерной технике.

Программное обеспечение цифрового вольтметра на базе...

Для считывания данных с выхода этого АЦП, мы предлагаем простую компьютерную

Меняя напряжение на входе с помощью обычной батарейки и потенциометра, можно

5. Данилов О. Е. Применение компьютерных технологий в учебном физическом эксперименте / О. Е...

Способы компьютерной обработки экспериментальных данных...

Ключевые слова: компьютерная визуализация, поле физической величины, визуализация полей, обучение физике.

Рис. 1. Экспериментальная установка для исследования распределения поля физической величины вдоль отрезка прямой.

Виртуальный люксметр для учебных физических опытов

Рис. 6. Функциональная схема экспериментальной установки.

Виртуальный термометр для учебных физических опытов. аналоговый датчик температуры, датчик температуры, выход датчика, аналого-цифровой преобразователь, аналоговый датчик, окно приложения...

Сочетание натурного и вычислительного экспериментов...

Ключевые слова: компьютерные технологии, учебный физический эксперимент, компьютерное моделирование, обучающие и контролирующие программы, экспериментальные установки, учебные исследования.

Проточно-инжекционные амперометрические системы...

Потенциометрические измерения включали определение рН буферных и анализируемых

Рис. 2. Запись катодных пиков на диаграммной ленте самопищущего потенциометра для

С целью экспериментального подтверждения соответствия математической модели датчика и...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Электрохимические методы и приборы для определения...

Применен потенциометрический метод оценки антиоксидантной активности по изменению аналитического сигнала электрохимического датчика с.

Использование метода амперометрии в контроле загрязнений окружающей среды обусловлено простотой техники измерений и...

Применение компьютерных технологий в учебном физическом...

Для внедрения метода компьютерного сканирования полей физических величин в процесс обучения физике нами предлагается учебная экспериментальная установка, включающая компьютер...

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

...потенциометрический датчик, аналоговый датчик температуры на базе микросхемы L335Z [9]

Данилов О. Е. Применение компьютерных технологий в учебном физическом

Практически любой аналоговый датчик, на выходе которого получается электрическое...

Микроконтроллерный измеритель высоких температур

Ридико Л. И. Компьютерный термометр с датчиками DS18S20/B20.

Виртуальный термометр для учебных физических опытов.

С помощью потенциометра мы можем задавать значение температуры для первой...

Метод и устройство измерения чистоты рабочих поверхностей в ядерной технике.

Программное обеспечение цифрового вольтметра на базе...

Для считывания данных с выхода этого АЦП, мы предлагаем простую компьютерную

Меняя напряжение на входе с помощью обычной батарейки и потенциометра, можно

5. Данилов О. Е. Применение компьютерных технологий в учебном физическом эксперименте / О. Е...

Способы компьютерной обработки экспериментальных данных...

Ключевые слова: компьютерная визуализация, поле физической величины, визуализация полей, обучение физике.

Рис. 1. Экспериментальная установка для исследования распределения поля физической величины вдоль отрезка прямой.

Виртуальный люксметр для учебных физических опытов

Рис. 6. Функциональная схема экспериментальной установки.

Виртуальный термометр для учебных физических опытов. аналоговый датчик температуры, датчик температуры, выход датчика, аналого-цифровой преобразователь, аналоговый датчик, окно приложения...

Сочетание натурного и вычислительного экспериментов...

Ключевые слова: компьютерные технологии, учебный физический эксперимент, компьютерное моделирование, обучающие и контролирующие программы, экспериментальные установки, учебные исследования.

Проточно-инжекционные амперометрические системы...

Потенциометрические измерения включали определение рН буферных и анализируемых

Рис. 2. Запись катодных пиков на диаграммной ленте самопищущего потенциометра для

С целью экспериментального подтверждения соответствия математической модели датчика и...

Задать вопрос