Компьютерные технологии позволяют проводить физические эксперименты без реальных физических приборов. Это особенно актуально в наши дни, когда финансирование физических кабинетов оставляет желать лучшего. С другой стороны, ученик, увидев на уроке опыты с применением сложных приборов – генераторов, осциллографов и т.д., – может захотеть дома повторить его или более глубоко изучить физический процесс. Для этого можно воспользоваться виртуальными приборами – компьютерными программами-симуляторами приборов. В интернете можно найти много таких виртуальных приборов, которые можно использовать в демонстрационном, лабораторном и исследовательском экспериментах.
Мы систематически используем на уроках и внеклассных занятиях по физике программы «Звуковой генератор» и «Двухканальный осциллограф». Для ученических учебно-исследовательских работ можно использовать более сложные комплексы виртуальных приборов: «Unilogic» (логический анализатор, осциллограф и частотомер) и «Аудиотестер», включающий в себя функциональный двухканальный осциллограф и спектроанализатор. Все эти приборы используют звуковую карту компьютера. Начнём с программы «Звуковой генератор».
Звуковой генератор. Предлагаемая программа позволяет использовать звуковую карту компьютера в качестве лабораторного генератора сигнала. Генератор звуковой частоты (ГЗЧ) используется для настройки усилителей, при снятии характеристик некоторых элементов и блоков радиосхем, при проведении различных физических экспериментов.Частота сигнала может изменяться от 1 до 22 050 Гц с дискретностью 1 Гц.
Экранная форма генератора состоит из трёх панелей: «Частота», «Амплитуда» и «Форма».
В верхней части панели «Частота» находится окно, в котором выводится частота, генерируемая генератором. Ниже находятся кнопки выбора частоты. Кнопки «+1», «+10», «+100» и «+1000» позволяют повышать генерируемую частоту соответственно на 1, 10, 10 и 1000 Гц, а кнопки «–1», «–10», «–100» и «–1000» – понижать генерируемую частоту на 1, 10, 10 и 1000 Гц.
В верхней части панели «Амплитуда» находится окно, в котором выводится амплитуда генерируемых генератором колебаний, выраженная в процентах к максимальной громкости, которая соответствует выходному напряжению 1 В. Ниже находятся кнопки изменения амплитуды. Кнопки «+1», «+10» позволяют увеличивать амплитуду колебаний соответственно на 1% и 10%, а кнопки «–1», «–10» позволяют уменьшать амплитуду колебаний на 1% и 10%.
На панели «Форма» находятся кнопки переключения формы колебаний. При нажатии кнопки «Sin» генерируются синусоидальные колебания, при нажатии кнопки «Прямоугол.» – прямоугольные, при нажатии кнопки «Треугол.» – пилообразные.
Кнопка «ОК» служит для выключения генератора и окончания работы с программой.
Программа не требует инсталляции. Для запуска программы найдите в папке «Мой компьютер» файл «fr.exe», наведите на него курсор и нажмите быстро левую кнопку мыши два раза. На экране ПК появится форма генератора. Вывод звука на колонки компьютера начинается автоматически сразу после запуска программы и заканчивается при её закрытии.
Для работы с генератором, возможно, понадобится отрегулировать регулятор уровня громкости звука звуковой карты компьютера.
Для этого в правой части панели «Пуск» найдите иконку, изображающую громкоговоритель, как показано на рисунке, и быстро нажмите левую кнопку мыши два раза. На рабочем столе появится панель «Громкость». Установите движки регуляторов уровня громкости и звука в верхнее положение – так, как показано на фотографии панели «Громкость».
Для одновременного прослушивания и наблюдения сигналов и их формы на экране осциллографа необходимо сделать самостоятельно простой переходник.
Подключив выход звуковой карты к школьному усилителю низкой частоты, можно выполнить все опыты по звуковым волнам и акустике, предусмотренные школьной программой по физике.
Программа «fr.exe» распространяется бесплатно. Её можно скачать с сайта http://svv.on.ufanet.ru (Разное/Звуковой генератор). Если не получится скачать, то напишите мне, и я вам её вышлю.
В следующий раз мы познакомимся с виртуальным прибором «Двухканальный осциллограф».
Продолжение см в № 7/08