Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 1h
- Określenie wiedzy i umiejętności wymaganej u uczniów przed przystąpieniem do realizacji zajęć:
Uczeń: - wie, że maszyny proste ułatwiają wykonanie pracy,
- zna warunek równowagi dźwigni dwustronnej,
- zna symbol i jednostkę siły.
- Pojęcia kluczowe:
- maszyny proste,
- dźwignia dwustronna,
- warunek równowagi dźwigni dwustronnej,
- siła ciężkości.
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Dźwignia dwustronna będzie w równowadze, jeżeli po każdej stronie punktu podparcia będzie działała taka sama siła ciężkości.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- belka z otworami,
- statyw,
- obciążniki.
- Uwagi dotyczące BHP:
Doświadczenie jest proste i bezpieczne, ale pamiętaj: w przypadku niespodziewanych trudności lub kłopotów należy przerwać doświadczenie i niezwłocznie zwrócić się do nauczyciela/ki.
Ważne: Podczas wykonywania doświadczeń przestrzegaj zasad BHP oraz stosuj się do regulaminu pracowni fizycznej. - Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna – masa obciążników,
- zmienna zależna – siła ciężkości,
- zmienne kontrolne – belka z otworkami, obciążniki o takiej samej masie.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Zawieszamy na statywie belkę z otworami o równych odległościach.
Po jednej stronie punktu podparcia zawieszamy kilka jednakowych obciążników. W celu ich zrównoważenia w dowolnym otworze po przeciwnej stronie punktu podparcia zawieszamy tyle obciążników, aby belka znalazła się w pozycji poziomej.
Gdy dźwignia znajduje się w równowadze, zapisujemy wartości ciężarów zawieszonych na obu ramionach oraz długość ramion od zawieszonego ciężaru do punktu podparcia.
Dane wpisujemy do tabeli.
|
Wartość siły (N) |
Długość ramion (m) |
Iloczyn (Nm) | |||
| F1 | F2 | r1 | r2 | r1F1 | r2F2 |
| 4 N | 8 N | 20 cm | 10 cm | 80 | 80 |
Wykonujemy obliczenia, sprawdzając warunek równowagi.
F1r1 = F2r2
Pomiary powtarzamy: zawieszając obciążniki w innych otworach w taki sposób, aby doprowadzić do stanu równowagi.
Sformułowanie wniosków: iloczyn siły ciężkości i długości ramienia po jednej stronie punktu podparcia jest równy iloczynowi siły ciężkości i długości ramienia po drugiej stronie punktu podparcia.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
- Podsumowania doświadczenia:
- Wiem jakie są warunki równowagi dla bloku ruchomego, równi pochyłej.
- Nauczyłem się wyznaczać, określać warunki równowagi dźwigni dwustronnej.
- Chciałbym dowiedzieć się więcej o zastosowaniu innych maszyn prostych.
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne – cele
- I Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
- II Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników.
- III Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności.
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania
- 1.9 posługuje się pojęciem siły ciężkości;
- 1.11 wyjaśnia zasadę działania dźwigni dwustronnej, bloku nieruchomego, kołowrotu;
- 8.1 opisuje przebieg i wynik przeprowadzanego doświadczenia, wyjaśnia rolę użytych przyrządów, wykonuje schematyczny rysunek obrazujący układ doświadczalny;
- 8.5 rozróżnia wielkości dane i szukane;
- 8.6 odczytuje dane z tabeli i zapisuje dane w formie tabeli;
- 8.11 zapisuje wynik pomiaru lub obliczenia fizycznego jako przybliżony (z dokładnością do 2-3 cyfr znaczących).
Materiały do pobrania
Słowniczek
EKSPERYMENT, prowadzony zgodnie z metodą naukową, rozumiany jest jako proces, w trakcie którego badacz, uczeń, wprowadza zaplanowaną zmianę jednego czynnika i bada, jakie ta zmiana przynosi rezultaty, uważając przy tym, by pozostałe czynniki pozostały niezmienne.
OBSERWACJA rozumiana jako zaplanowane gromadzenie faktów, bez wprowadzania jakichkolwiek ingerencji w badane zjawisko. W trakcie obserwacji nie występuje zmienna niezależna, ponieważ nie ingerujemy w badany proces.
Eksperyment i obserwacja są realizowane zgodnie z metodą naukową, a to oznacza:
Postawienie PYTANIA BADAWCZEGO - Pytanie może być zadane przez uczniów lub zaproponowane przez nauczyciela. Pozwala to ukierunkować myśli i skoncentrować się na badanym problemie, uświadamia, że badania naukowe są wynikiem zaplanowanego działania.Dobrze skonstruowane pytanie badawcze jest pytaniem otwartym - uczeń sam chce znaleźć na nie odpowiedź.
Kolejnym krokiem jest postawienie HIPOTEZY, czyli prawdopodobnej, przewidywanej i wymyślonej przez uczniów odpowiedź na pytanie badawcze. Pamiętajmy, że przed wykonaniem eksperymentu nie ma złych lub dobrych hipotez, każda, nawet najbardziej śmiała jest dopuszczalna.
Kolejny etap to określenie ZMIENNYCH:
- ZMIENNA NIEZALEŻNA czyli to, co zmieniamy.
- ZMIENNA ZALEŻNA czyli wielkość, którą będziemy mierzyć, obserwować.
- ZMIENNE KONTROLNE czyli wszystko to, co musi zostać niezmienne.
ZMIENNA ZALEŻNA to parametr mierzony podczas doświadczenia, zmieniający się w zależności od zmian ZMIENNEJ NIEZALEŻNEJ.
W doświadczeniu naukowym pojawiają się również PRÓBY KONTROLNE. Bez kontroli nie można jednoznacznie stwierdzić, czy wyniki doświadczenia są wiarygodne. Kontrola pozytywna to dodatkowa próba, którą przeprowadzamy identycznie, jak próbę badawczą, ale z użyciem takiego czynnika (jeśli jest znany), który na pewno wywołuje pożądany efekt. Z kolei kontrola negatywna to dodatkowa próba, ale bez użycia czynnika, o którym wiemy, że wywołuje badane zjawisko. Z założenia, wynikiem tej próby będzie brak zmiany mierzonego parametru. Nie w każdym układzie doświadczalnym da się zaplanować obie próby kontrolne.
Zajęcia z pytaniem problemowym zakładają dyskusję między uczniami na podstawie dodatkowych pytań lub przykładów dostarczonych przez nauczyciela. Zajęcia te kształcą umiejętność doboru i formułowania argumentów, słuchania osób o innym stanowisku oraz wyciągania wniosków. W wyniku dyskusji cenne byłoby wypracowanie stanowiska, by uczniowie przekonali się, że każda konstruktywna rozmowa powinna zakończyć się rzetelnym podsumowaniem.
Gry dydaktyczne wykorzystują czynnik zabawy, co wspomaga przyswajanie wiedzy przez uczniów. Gry rozwijają pomysłowość, aktywność, samodzielność, umiejętność pracy w grupie oraz uczą radzenia sobie z emocjami. Grając uczymy się przez działanie i przeżywanie. Sukcesem jest osiągnięcie celu, a nie wygrana z innymi, czy zajęcie pierwszego miejsca. Najważniejsza w grze jest dydaktyka. Wygrywać mają wszyscy.
Bibliografia
- Grażyna Francuz – Ornat, Teresa Kulawik, Maria Nowotny – Różańska; Spotkania z fizyką podręcznik dla gimnazjum, część 2, Nowa Era Sp. z. o.o. Warszawa 2011.
- Świat fizyki podręcznik dla uczniów gimnazjum, pod redakcją Barbary Sagnowskiej, ZamKor, Kraków 2011.
