Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 2h
- Określenie wiedzy i umiejętności wymaganej u uczniów przed przystąpieniem do realizacji zajęć:
Uczeń:
- zna teorię kinetyczno-cząsteczkową budowy materii,
- zna właściwości mechaniczne ciał stałych, cieczy i gazów,
- zna właściwości cieplne ciał stałych i gazów,
- wie, że w przyrodzie pomiędzy cząsteczkami materii istnieje wzajemne oddziaływanie,
- potrafi znaleźć związek między budową a właściwościami materii.
- Pojęcia kluczowe:
- budowa materii,
- oddziaływania międzycząsteczkowe,
- rozszerzalność temperaturowa.
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Zmiana temperatury powoduje zmianę rozmiarów ciał stałych oraz zmianę objętości cieczy i gazów.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- dylatoskop lub pierścień Gravesanda, metalowa kulka zawieszona na łańcuchu,
- butelka, korek, rurka (butelkę można zastąpić próbówką)
- palnik, denaturat,
- statyw, sznurek.
- Uwagi dotyczące BHP:
Demonstrację można wykonać tylko pod opieka nauczyciela, zachowując szczególną ostrożność. W przypadku niespodziewanych trudności lub kłopotów należy przerwać doświadczenie i niezwłocznie zwrócić się do nauczyciela/lki.
Ważne: Podczas wykonywania doświadczeń przestrzegaj zasad BHP oraz stosuj się do regulaminu pracowni fizycznej. - Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna – temperatura,
- zmienna zależna – wymiary ciał , poziom wody,
- zmienne kontrolne – dylatoskop, pierścień Gravesanda, balon, woda w butelce.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Przedstawienie modelu budowy ciał stałych, ciekłych i gazowych.
Dla cieczy i gazów powinny na rysunku znaleźć się wektory prędkości. Dłuższe w przypadku gazów.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
Zadanie B:
Przeprowadzenie doświadczenia związanego ze zmianą rozmiarów ciała stałego: ustaw dylatoskop w bezpiecznym miejscu na stoliku. Do rynienki dylatoskopu nalej denaturat. Podpal denaturat i zaobserwuj jak zmienia się długość pręta. Zaprezentuj wynik obserwacji.
Doświadczenie można wykonać również za pomocą pierścienia Gravesanda:
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
Zadanie C:
Przeprowadzenie doświadczenia związanego ze zmianą objętości cieczy: do butelki nalej wodę, butelkę zamknij drewnianym korkiem. W korku wykonaj otwór i wstaw rurkę, zaznacz poziom wody i rozpocznij podgrzewanie wody. Obserwuj zachodzące zmiany. Zaprezentuj wynik obserwacji.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
Zadanie D:
Przeprowadzenie doświadczenia związanego ze zmianą objętości gazu: napełnij balon powietrzem, a następnie zmierz jego obwód za pomocą sznurka. Ogrzej ostrożnie powierzchnię balona, a następnie zmierz jego obwód za pomocą sznurka. Zaprezentuj spostrzeżenia.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
- Wynik doświadczeń:
- Wzrost temperatury przyczyni się do zwiększenia rozmiarów ciała stałego oraz objętości cieczy i gazu.
- Spadek temperatury powoduje zmniejszanie rozmiarów ciała stałego oraz objętości cieczy i gazów.
- Podsumowania doświadczenia:
- Wiem jaka temperatura wpływa na rozmiary ciał stałych oraz objętość cieczy i gazu.
- Chciałbym się dowiedzieć więcej na temat znaczenia rozszerzalności temperaturowej w życiu człowieka.
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
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania.
- 3.1 analizuje różnice w budowie mikroskopowej ciał stałych, cieczy i gazów;
- 8.1 opisuje przebieg i wynik przeprowadzanego doświadczenia, wyjaśnia rolę użytych przyrządów wykonuje schematyczny rysunek obrazujący układ doświadczalny;
- 8.3 szacuje rząd wielkości spodziewanego wyniku i ocenia na tej podstawie wartości obliczanych wielkości fizycznych;
- 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.
