Интерактивная лаборатория учителя по механическим явлениям

Интерактивная лаборатория учителя по механическим явлениям предназначен для проведения демонстрационных экспериментов по следующим темам: кинематика и динамика поступательного движения; законы сохранения импульса и механической энергии; механические колебания, статика, а также для проведения компьютерного моделирования движения тел. Интерактивная лаборатория позволяет выполнить 28 экспериментальных демонстраций и провести расчеты траекторий движения тел на плоскости.

В комплект входит:

• механическая скамья длиной 1200 мм, которая изготовлена из П-образного дюралевого профиля с поперечным размером 50х30мм и имеет на рабочей поверхности две полосы магнитной резины для осуществления магнитной подвески тележек. На лицевой стороне скамьи есть шкала с делениями 1 см для определения положения датчиков. Установка скамьи на вертикальной поверхности магнитной доски выполняется с помощью двух магнитных держателей.
• груз наборный массой в собранном виде 100 г,
• платформа с пусковым устройством и датчиками. Количество датчиков присоединенных к платформе –2. На платформе установлены разъем USB для прямого подключения к компьютеру и разъем для подключения блока питания электромагнита – сетевого адаптера. Пусковое устройство выполнено на базе электромагнита, на корпусе которого в некоторых опытах может закрепляться стартовая пружина. Стартовая пружина обеспечивает начальную скорость при старте тележки. Напряжение питания пускового устройства – 12В, потребляемый – 250 мА. Платформа имеет магниты для закрепления на магнитной доске.
• 2 тележки, каждая из которых массой 100 г и длиной 100 мм с магнитами для создания магнитной подвески и боковыми роликами для дистанционирования от стен скамьи. На верхней стороне тележки выполнены 2 отверстия для установки флажков на расстоянии 50 мм друг от друга и отверстие для установки груза
• неподвижный блок диаметром 40 мм, ролик которого имеет два диаметрально противоположных отверстия для работы с оптоэлектрическим датчиком. Блок может устанавливаться на одном из торцов механической скамьи
• брусок для изучения движения при наличии трения
• специальная оснастка для проведения экспериментов.

Набор имеет флеш-накопитель с ПО - сценариями для проведения экспериментов, которые обеспечивают управление пусковым устройством, запись данных, их обработку и представление на экране., а также со сценарием.

Кроме того, набор имеет флеш-накопитель с ПО для выполнения компьютерного моделирования.

Программное обеспечение набора «Механические явления» содержит 25 сценариев демонстрационных опытов, включающие оптимальные параметры запуска, времени регистрации сигнала с оптоэлектрических датчиков, и возможности обработки полученного сигнала.

Сценарии позволяют выполнить все этапы научного исследования явления: демонстрировать качественные закономерности наблюдаемого механического явления (быстрее – медленнее, растет-убывает-не зависит), проводить количественные исследования с измерением величин, формированием таблицы наблюдений, построение графика и сопоставления полученных экспериментальных данных с графиками различных функций, проводить обработку данных методом линеаризации.

Программное обеспечение позволяет работать с интерактивной доской (управлять кнопками интерфейса, увеличивать зоны внутри окна, перетаскивать числовые значения из окна в окно и т. п. )

Интерфейс программного обеспечения позволяет обучать основным этапам проведения экспериментального исследования, а также позволять проводить с учениками совместные исследования.

Программное обеспечение содержит сценарии экспериментов разбитые по темам и разделам. Каждый из сценариев включает в себя оптимальные настройки используемых датчиков для проведения эксперимента.

Сценарии позволяют выполнить все этапы научного исследования явления: демонстрировать качественные закономерности наблюдаемого механического явления (быстрее – медленнее, растет-убывает-не зависит), проводить количественные исследования с измерением величин, формированием таблицы наблюдений, построение графика и сопоставления полученных экспериментальных данных с графиками различных функций, проводить обработку данных методом линеаризации.

Окна сценария при проведении эксперимента содержат:

• диаграммы сигнала поступающего от одного или нескольких чувствительных элементов датчика,
• окна обработки полученных данных ( вкладками для формирования таблиц, построения графиков на основе сформированных таблиц и изображением поясняющим суть явления)

Окно регистрации имеет механизм изменения масштаба, механизм прокрутки, механизм вертикальных (одинарных и двойных) маркеров для измерения момента времени конкретного события и интервалов времени между событиями на диаграмме состояния датчиков. Для удобства демонстрации в окне регистрации есть возможность установки неограниченного числа двойных и одинарных маркеров. Программное обеспечение позволяет удалять установленные маркеры. Программное обеспечение позволяет управлять пусковым устройством из окна сбора данных (в случае, если пусковое устройство используется в эксперименте).

Окно обработки данных предусматривает:

• Одну или несколько таблиц для обработки данных, полученных от датчиков, занесение экспериментальных данных в таблицу методом drag-n-drop;
• наличие заполненных столбцов с исходными данными, характеризующими детали поставляемых установок,
• заполнение столбцов данными, перетаскиваемыми из окна регистрации
• таблица содержит различные типы ячеек (экспериментальные данные; константы; вычисляемые значения, на основании данных из других ячеек; линеаризующие ячейки);
• наличие возможности вносить в ячейки определенных столбцов таблицы данные с клавиатуры,
• проведение автоматически заложенных в сценарии арифметических и алгебраических операций с данными столбцов,
• нанесение на график точек, связанных с определенной строкой таблицы
• стирать строки таблицы
• увеличивать изображение чисел и букв в ячейках таблицы
• возможность экспорта таблицы во внешний файл и рассылки ее по локальной сети для дальнейшей обработки

В окне с Графиком сценарии позволяют:

• наносить точки на один график или несколько графиков при оптимальном выборе масштаба,
• аппроксимировать получаемые зависимости графиками аналитических функция из имеющегося набора (10шт)
• подбирать «наилучший» график выбранного типа функций методом наименьших квадратов
• совмещать график подобранной функции с экспериментальной зависимостью на одной координатной сетке
• выводить уравнение подобранной функции на экран

Программное обеспечение позволяет вывести в отдельное окно изображение с видеокамеры, подключенной к персональному компьютеру, для детального рассмотрения на интерактивной доске или экране ПК отдельных элементов используемых при проведении эксперимента.

Программа моделирования обеспечивает расчет траектории движения материальной точки на плоскости при заданных уравнениях движения в проекциях на оси координат и заданных начальных условиях. В частности, расчетная модель позволяет учитывать силу сопротивления, зависящую от скорости движения. Вывод данных осуществляется в виде рисования траектории движения на плоскости. Предусмотрено получение семейства траекторий в одной системе координат с целью выяснения влияния различных факторов на характер движения. Экранный интерфейс программы обеспечивает выбор вида уравнений движения и ввод коэффициентов этих уравнений, а также работу с полученными траекториями движения: установку маркера и определение значений параметров траектории и времени в выбранных точках. Программа формирует таблицу результатов, которая может вставляться в электронную таблицу для дальнейшей работы с данными.

Программное обеспечение работает под управлением операционных систем семейства Windows.

Набор имеет методическое руководство по выполнению 28 экспериментов и указания по выполнению моделирования. Методическое руководство разбито на разделы, отражающие различные темы курса механики в школьной программе. Описание опытов сопровождается фотографией установки и скриншотами программного обеспечения, показывающими, какие результаты учитель получит в ходе демонстрации. Методичка отпечатана на бумаге плотностью 80 гр./м2, форматом А4, печать двусторонняя, красочность 4+4 (полноцвет), обложка – мелованная глянцевая 200 г/м.кв; красочность 4+0.

Предусмотрена система хранения в пластиковом контейнере с ложементом и прозрачной крышкой. Контейнер имеет следующие габаритные размеры: высота – 75 мм, ширина – 312 мм, длина – 425 мм.

Скамья упакована отдельно.