Moja prva fizika 1 Fizika za 8. razred osnovne šole Priročnik za učitelje

Transkrypt

1 FIZIKA ZA 8. RAZRED OSNOVNE ŠOLE

2 Moja prva fizika 1 Fizika za 8. razred osnovne šole Priročnik za učitelje Avtorji B. Beznec, B. Cedilnik, T. Gulič, J. Lorger, D. Vončina Ilustracije Darko Simeršek Jezikovni pregled Zala Mikeln Strokovni pregled dr. Marjan Hribar, dr. Marko Marhl Izdala in založila Modrijan založba d. o. o. Za založbo Branimir Nešović Urednica Zvonka Kos Oprema Gorazd Rogelj Oblikovanje Davor Grgičević Ra~unalniški prelom Goran Čurčič Natisnila Marginalija, d. o. o. Ljubljana 2006 Druga izdaja Modrijan založba d. o. o. CIP Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 371.3:53(035) MOJA prva fizika 1 : za 8. razred osnovne šole. Priročnik za učitelje / Branko Beznec [et al.] ; [ilustracije Darko Simeršek]. 2. izd. Ljubljana : Modrijan, 2006 ISBN Beznec, Branko

3 Kazalo Predgovor 5 Časovna razporeditev učne snovi 6 Uvod 9 1. Kaj je fizika Fizika je naravoslovna znanost Napotki za uspešno delo Merjenje in merski sistem Merjenje mase Merjenje dolžine Merjenje časa in hitrosti Utrjevanje in preverjanje znanja 29 Naloge za pisno preverjanje znanja KAJ JE FIZIKA Sile O silah Merjenje sil, Teža 2.3 Merjenje sil, Hookov zakon Risanje sil Ravnovesje sil Trenje in upor Utrjevanje znanja Sestavljanje sil Razstavljanje sil Telo na klancu Medsebojno delovanje teles Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja 59 Naloge za pisno preverjanje znanja SILE 60 Pisni preizkus znanja KAJ JE FIZIKA, SILE Tlak Ploščina Prostornina Gostota Specifična teža O tlaku Računanje tlaka Tlak v tekočinah Hidrostatični tlak Zračni tlak Računanje hidrostatičnega tlaka Vzgon Vzgon in plavanje teles Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja 107 Naloge za pisno preverjanje znanja TLAK 108 Pisni preizkus znanja TLAK 114

4 4. Delo in energija O energiji Kinetična energija Potencialna energija Prožnostna energija O delu O delu smer sile in smer gibanja nista vzporedni O delu in energiji Utrjevanje znanja Delo opravljamo z orodji vzvod Delo opravljamo z orodji škripec Delo opravljamo z orodji klanec Mo~ Energijske pretvorbe Utrjevanje znanja Preverjanje znanja 152 Naloge za pisno preverjanje znanja DELO IN ENERGIJA Temperatura, notranja energija in toplota Zgradba snovi Zgradba trdnin, kapljevin, plinov. Tlak plina Temperatura Temperaturno raztezanje Notranja energija in toplota Notranja energija se spreminja z izmenjavo toplote Toplotni tok Specifična toplota Notranja energija se spremeni z delom Energija se ohranja Energijski zakon Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja Spremembe agregatnega stanja Odvisnost tališ~a in vreliš~a od tlaka in primesi Spremembe notranje energije 188 Naloge za pisno preverjanje znanja DELO, ENERGIJA, 189 TEMPERATURA, NOTRANJA ENERGIJA IN TOPLOTA Pisni preizkus znanja DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, 196 NOTRANJA ENERGIJA IN TOPLOTA Priloge Priloga 1 Fizikalne vsebine od 1. do 7. razreda 210 Priloga 2 Problemski pouk pri obravnavi vzgona 220 Priloga 3 Projektno učno delo pri poglavju o tlaku 223 Priloga 4 Uporaba računalnika pri poglavju o silah 224 Priloga 5 Referati pri pouku fizike 227 Priloga 6 Merila za ocenjevanje znanja pri ustnem preverjanju 231 Priloga 7 Merila za ocenjevanje eksperimentalnega dela 232

5 5 Predgovor Učni komplet Moja prva fizika 1 obsega učbenik, delovni zvezek in priročnik za učitelje z zgoščenko. V posameznem poglavju priročnika za učitelje so: splošna pojasnila o učni snovi, ki je zajeta v poglavju časovna razporeditev učne snovi posamezne učne enote, ki vsebujejo: učne cilje, kot jih navaja učni načrt za fiziko v 8. razredu devetletne osnovne šole standarde znanja Izpeljani so iz učnih ciljev in razporejeni v nivoje: M minimalni nivo znanja T temeljni nivo V višji nivo Ker učni načrt standardov ne vsebuje, so pa za sistematično delo v razredu nujno potrebni, smo jih oblikovali po lastni presoji. predlog izvedbe učne ure Vsebuje napotke za delo, pojasnila v zvezi z obravnavano snovjo, predloge za poskuse, tudi takšne, ki niso opisani v učbeniku, ter nasvete za uporabo učbenika in delovnega zvezka. Seveda prepuščamo učitelju, da na osnovi izkušenj, lastnih zamisli, pripomočkov za delo in ne nazadnje zainteresiranosti učencev presodi, v kolikšni meri bo sledil predlaganemu poteku ali pa bo izbral svojega. pregled poskusov in pripomočkov Navedeni so poskusi, opisani v učbeniku, in tisti poskusi, ki jih omenjamo v priročniku. Vseh navedenih poskusov običajno ne naredimo, pač pa izberemo tiste, za katere imamo pripomočke in ki bolj ustrezajo našemu načinu dela. vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja s pripisom nivoja in številke standarda Za vsak standard smo sestavili vsaj eno vprašanje, s katerim lahko preverimo usvojeno znanje. Pri nekaterih vprašanjih je navedeno več zgledov, ponekod so ti zapisani v oklepaju; učitelj naj sam presodi, koliko odgovorov je smotrno zahtevati od učenca. Nekatera vprašanja so dopolnjena s podatki, ki so v večini primerov izbrani tako, da učenci, ki nimajo težav z računanjem na pamet, z lahkoto pridejo do rezultatov. Učenci naj ob reševanju takšne naloge opisa no situacijo skicirajo in ob skici glasno razmišljajo. Tehnična izvedba uporabe vpra šanj je prepuščena učitelju. Lahko jih kopira na prosojnice, si pripravi vprašanja na kartončkih, posreduje učencem vprašanja na listih za pripravo na preverjanje znanja Svetujemo, da ima učenec pri ocenjevanju znanja vprašanje pred seboj, da ga lahko po potrebi ponovno prebere. naloge za pisno preverjanje znanja, s katerimi lahko učenci preverijo svoje znanje v šoli ali doma pisni preizkus znanja za dve skupini Vsebina priložene zgoščenke: Letna priprava dela Vprašanja za ustno preverjanje znanja Naloge za pisno preverjanje znanja Pisni preizkusi znanja Na zgoščenki je gradivo, zapisano v obliki Wordovega dokumenta in tako pripravljeno za izpisovanje, spreminjanje in dodajanje po učiteljevi presoji. V priročniku smo napisali tudi nekaj o problemskem pouku, projektnem učnem delu, uporabi računalnika, domačih nalogah, preverjanju in ocenjevanju znanja, referatih Vsem učiteljicam in učiteljem, ki uporabljate Modrijanov učbenik in delovni zvezek, smo s priročnikom želeli olajšati pripravo na pouk in posredovati kakšno idejo za popestritev dela v razredu. Želimo vam uspešno poučevanje. Avtorji

6 6 Časovna razporeditev učne snovi 1. Kaj je fizika Zaporedna št. ure pouka 2. Sile Zaporedna št. ure poglavja Učna enota Fizika je naravoslovna znanost Napotki za uspešno delo Merjenje in merski sistem Merjenje mase Merjenje dolžine Merjenje časa in hitrosti Ponavljanje in utrjevanje znanja Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna enota O silah Merjenje sil, Teža Merjenje sil, Hookov zakon Risanje sil Ravnovesje sil Trenje in upor Utrjevanje znanja Sestavljanje sil Razstavljanje sil Razstavljanje sil Telo na klancu Medsebojno delovanje teles Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja

7 7 3. Tlak Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna enota Ploščina Prostornina Gostota Specifična teža O tlaku Računanje tlaka Tlak v tekočinah Hidrostatični tlak Zračni tlak Računanje hidrostatičnega tlaka Vzgon Vzgon in plavanje teles Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja 4. Delo in energija Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna enota O energiji Kinetična energija Potencialna energija Prožnostna energija O delu O delu smer sile in smer gibanja nista vzporedni O delu in energiji Utrjevanje znanja Delo opravljamo z orodji vzvod Delo opravljamo z orodji škripec Delo opravljamo z orodji klanec Moč Energijske pretvorbe Utrjevanje znanja Preverjanje znanja

8 8 5. Temperatura, notranja energija in toplota Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna enota Zgradba snovi Zgradba trdnin, kapljevin, plinov. Tlak plina Temperatura Temperaturno raztezanje Notranja energija in toplota Notranja energija se spreminja z izmenjavo toplote Toplotni tok Specifična toplota Specifična toplota Notranja energija se spremeni z delom Energija se ohranja Energijski zakon Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja Spremembe agregatnega stanja Odvisnost tališča in vrelišča od tlaka in primesi Spremembe notranje energije

9 Uvod 9 Uvod Učenci se prvič srečajo s predmetom fizika v 8. in nato v 9. razredu osnovne šole. Fizikalne vsebine pa se v osnovni šoli seveda pojavljajo že od 1. razreda dalje ( priloga 1) zato je prav, da se učitelji tega zavedamo in to pri svojem delu tudi upoštevamo. Nikakor pa si seveda ne smemo delati utvar, da se učenci v 8. razredu spomnijo vsega, kar so se učili v preteklih letih. Večino vsebin je treba ponoviti in preveriti, kaj o pojavu, ki ga bomo obravnavali, učenci že vedo, in šele nato nadgrajevati znanje z novimi fizikalnimi vsebinami. Najbolje je, da to vsakič naredimo ob njim znanem poskusu, ki je opisan v učbeniku za naravoslovje, ki so ga uporabljali. Kar bomo lahko v 8. razredu nadaljevali, je spodbujanje učenčeve vedoželjnosti, želje po raziskovanju, razvijanja sposobnosti opazovanja, doživljanja pojava, analize pojava, eksperimentiranja, logičnega razmišljanja in kvalitativne razlage pojava, kar so gojili učitelji na poti od 1. do 8. razreda. Standardi znanja Standardi znanja definirajo nivo znanja, ki ga učenci dosegajo. Tu je mišljeno znanje na vseh taksonomskih ravneh, od poznavanja dejstev do razumevanja in vrednotenja. Izpeljani so iz učnih ciljev, ki so operativno opredeljeni. Standardi so preverljivi in izraženi v dovršni obliki. Oblikovanje standardov poteka na podlagi predlaganih učnih ciljev, vendar tako da veliko jasneje opredelimo pojme in znanje. Minimalni standardi znanja so dosežki praviloma vseh učencev na določeni razvojni stopnji in izhajajo iz ciljev preverjanja in ocenjevanja. Rezultatov preverjanja minimalnih standardov znanja ne izražamo z ocenami, zanima nas le, ali jih učenci dosegajo ali ne. Učenec, ki dosega minimalne standarde znanja je pozitivno ocenjen. Temeljni standardi znanja so dosežki učencev na določeni razvojni stopnji in izhajajo iz ciljev predmeta po razredih. Minimalni standardi znanja opredeljujejo oceno zadostno (2), temeljne standarde pa učitelj taksonomsko razporedi v razponu ocen od dobro (3) do odlično (5). Zgled za oblikovanje standarda iz operativnega cilja Operativni cilj Opredeli tekočine in loči kapljevine in pline po njihovih lastnostih. 1 2 Standarda znanja Razloži razlike med trdnimi snovmi in tekočinami. Razloži razlike v lastnostih kapljevin in plinov. Vsebinska znanja ali izobraževalni cilji so učenčevi dosežki na področju spoznanj in odgovarjajo na vprašanje, kaj bo učenec spoznal. Osredotočeni so torej na vsebine, ki naj bi jih učenci spoznali na različnih taksonomskih ravneh. Procesna znanja ali funkcionalni cilji so učenčevi razvojni dosežki na področju psiho motorike in na afektivnem ter kognitivnem področju s poudarkom na razvoju miselnih procesov. Odgovarjajo na vprašanje, kaj bo učenec sposoben narediti.

10 10 Uvod Problemski pouk Pouk fizike naj bo predvsem problemsko zasnovan, saj naj učence sili v dejavno in logično mišljenje, pri čemer uporabljajo svoje izkušnje in predhodno znanje. Problemski pouk običajno že sam po sebi zahteva eksperimentalno delo učitelja in učencev, zato je eksperimentalna in problemska zasnova pouka fizike izhodišče za vse druge dejavnosti, oblike in metode dela. Učencem večkrat ponujamo rešitev problema, namesto da bi jih navajali na opazovanje pojava, analizo opazovanj, merjenje količin in obdelavo podatkov, reševanje delnih problemov in oblikovanje celote v smislu kvalitativnih in kvantitativnih prepoznavanj zvez med deli sistema. Zato rešitev problema ni enačba, v katero vstavimo podatke, temveč je rešitev logični konstrukt model, ki predstavlja povezanost posameznih delov opazovanega sistema in razumevanje njegovega delovanja. V prilogi 2 je prikazan zgled problemskega pouka pri obravnavi vzgona. Projektno učno delo Svojo pravo vrednost bo prenova šole pokazala šele takrat, ko bodo učitelji poleg vsebinskih in organizacijskih novosti, kot so prenovljene vsebine, izbirni predmeti, diferenciacija in nivojski pouk, pri svojem delu začeli uporabljati predvsem nove oblike in metode dela. Vse bolj pridobivajo veljavo skupinsko delo, samoiniciativnost in ustvarjalnost. Učitelj ni več vsemogočen posredovalec znanja, ampak zgolj mentor pri izvedbi učne ure in svetovalec, ki motivira učence pri iskanju novih virov in sodeluje pri izvedbi učne ure. Takšne možnosti nudi projektno učno delo, ki je oblika spoznavanja učne snovi prek učitelja in različnih medijev (televizije, knjig, revij, svetovnega spleta). Vsi mediji so vir znanja, ki presegajo še tako razgledanega učitelja, zato se ne zanašamo le na znanje učitelja, ampak hočemo spodbuditi učenčevo zanimanje za okolico. Pri projektnem učnem delu je učenec v skupini, v kateri ena - kopravno sodeluje z drugimi učenci. Skupinsko delo poleg tega navaja učenca na kooperativnost, demokratičnost, pripadnost določeni skupini, razvijanje kritičnega miš ljenja itd. Cilj uvajanja projektnega učnega dela v šolo je doseganje boljših vzgojno-izobraževalnih učinkov. Seveda pa je za uspeh projektnega učnega dela potrebna izjemna motiviranost učitelja za takšno delo. Projektno delo je priporočljiva oblika dela pri obravnavi izbirnih vsebin. Tradicionalni pouk ne omogoča aktivnejše vloge učencev pri samem pouku, učitelju zagotavlja monopolen položaj, ne spoštuje individualnih razlik med učenci in ne spodbuja kritičnega in ustvarjalnega dialoga med učiteljem in učencem. S tem pa tudi ne omogoča sproščene in demokratične komunikacije med obema. učitelj U U U U U Shematski prikaz tradicionalnega pouka Pri projektnem učnem delu pa učenci načrtujejo in izvajajo dejavnosti pri pouku skupaj z učiteljem ter tako pripomorejo k razvijanju demokratičnih odnosov. Pri projektnem delu učitelj vodi učence skozi učni proces v smeri uresničevanja vzgojno-izobraževalnih ciljev in nalog, ki jih je postavil z učenci na začetku projektnega dela.

11 Uvod 11 Med projektnim delom učitelj učence spodbuja, jim pomaga, oni pa se samostojno učijo. Prek lastne aktivnosti tako pridejo do neposrednih spoznanj in znanja. V prilogi 3 je pripravljen zgled projektnega dela o merjenju gostote kapljevin pri poglavju Tlak. učitelj U U U U U U U U Shematski prikaz projektnega dela pri pouku Nasprotniki projektnega učnega dela trdijo, da je z njim zanemarjena sistematičnost pri obravnavanju učnih vsebin. Obseg znanja, ki ga učenci usvojijo na ta način, je manjši kot usvojen s frontalnim načinom dela. Model ne daje optimalnih možnosti za učinkovito pridobivanje znanja. Projektno delo je neučinkovito pri storilnostno narav nanem pouku, kot je učenje formul, letnic, imen, je izredno kompleksno in zahteva dobro opremljenost šol. Uporaba računalnika pri pouku fizike Fizika je eksperimentalna znanost. Pouk fizike mora biti zaradi tega zasnovan eksperimentalno in problemsko. Problemski pouk pa je že sam po sebi naravnan eksperimentalno. Poskus ima torej glavno vlogo, saj ob njem učenci odkrivajo zakonitosti. Nadomestiti ga ne more nobeno drugo sredstvo. Vendar se vseh fizikalnih pojavov ne da prikazati in izpeljati eksperimentalno (trajanje pojava, učila, didaktični vidik), zato dobiva uporaba računalnika pri pouku vse pomembnejše mesto. Eden ključnih problemov pouka nasploh je problem motivacije. Pri tem ima računalnik veliko vlogo. Lahko je zelo dober učni pripomoček, ne more pa nadomestiti poskusa. Nesmiselno je torej simulirati pojave, ki jih lahko pokažemo s preprostimi poskusi (npr. prosti pad, gibanje po klancu, raztezanje vzmeti, vzgon...), koristno pa je simulirati tiste pojave, ki so časovno omejeni, mikroskopsko majhni ali nevarni, in razne modele, pojave iz atomike... Zanimivo je tudi simulirati idealne pojave brez upora in trenja. Računalnik lahko uporabljamo v vseh fazah pouka od motivacije do preverjanja usvojenega znanja. Vsekakor je treba trezno presoditi, kdaj in kje ga bomo uporabili. Njegovo uvajanje pa zahteva od učitelja nove oblike in metode dela ter novo strategijo pouka, ne nazadnje pa tudi večji napor učitelja. V prilogi 4 je prikazan zgled uporabe računalnika pri sestavljanju, razstavljanju in ravnovesju sil. Razumevanje fizikalnih pojavov in računske naloge Ljudje ponavadi sprejemamo fizikalne pojave takšne, kakršni so, naloga fizike pa je, da nas navaja pojav opazovati, razčleniti ter poiskati ključne elemente v opazovanem sistemu ter povezave v njem. Fizika nas navaja na iskanje vzročno-posledične zveze med deli sistema, zato moramo pri učencih doseči razumevanje fizikalnih pojavov, ki

12 12 Uvod jih v šoli obravnavamo. To je temeljni cilj pouka fizike. Fizikalni problemi naj ne postanejo zgolj računski problemi, ki jih učenci največkrat rešujejo po analogiji z znanimi primeri iz zbirk rešenih nalog ali pa še preprosteje z analizo razpoložljivih podatkov, ki ustrezajo znani enačbi ali celo z učenjem postopka reševanja naloge na pamet. Z računskimi nalogami ne dosežemo širšega razumevanja fizike, lahko pa ga z njimi dopolnimo, saj pogosto dosežemo boljšo predstavo s številski podatki kot z opisom. Pouk fizike v osnovni šoli, predvsem pa v srednji šoli je žal še vedno preveč naravnan v reševanje računskih nalog in veliko manj v preverjanje razumevanja. Reševanje nalog naj bi potekalo po naslednjih korakih: branje besedila, izpis danih količin, skica in obnova naloge z besedami izražena kvalitativna analiza problema, iskanje zakonitosti in raz mislek o poenostavitvah zapis enačb reševanje enačb z uporabo enot vrednotenje rezultatov, morebitno preverjanje mejnih vrednosti in preizkusi Domače naloge Pri domačih nalogah priporočamo, da si učenci sami izberejo naloge, ki jih bodo rešili. Izbirajo lahko med nalogami v učbeniku in delovnem zvezku. Jasno nam mora biti, da kvaliteta znanja ni odvisna od količine rešenih nalog, ampak od učenčevega vloženega dela. Učenci so z domačimi nalogami morda preobremenjeni, zato jim pre pustimo odločitev, koliko nalog, ki jih svetujemo za domače delo, bodo opravili. Z učenci se lahko dogovorimo za daljši rok izdelave domačih nalog. Če učenec skrbno reši doma samo eno nalogo, je to vredno več, kot da jih v ča sovni stiski ali zaradi skromnega znanja v naglici napiše kar v šoli. V uvodu šolske ure preverimo rešitev tiste naloge, ki se nam zdi pomembna. Učenci, ki so to nalogo rešili doma, preverijo postopek reševanja, vsi drugi pa jo rešijo med preverjanjem. Referati, seminarske naloge, plakati, modeli ali predstavitve poskusov Referati, seminarske naloge, plakati, modeli ali predstavitve poskusov so pomemben del učnega procesa. Učenec si v okviru obravnavane snovi izbere obliko predstavitve in temo, ki ga zanima. Vsak učenec naj bi imel v šolskem letu vsaj eno predstavitev, ki jo ocenimo. Ob iskanju gradiva najdejo učenci marsikaj zanimivega. Predstavitev izdelka naj tra - ja največ pet minut, pisni izdelek naloge pa izobesimo, da si ga lahko ogledajo in preberejo tudi drugi. Z omejitvijo časa za predstavitev zmanjšamo možnost ponavljanja dejstev, pretirano povzemanje virov in umetno povečevanje obsega naloge. Po izteku časa, predvidenega za predstavitev, lahko učenca pri izvajanju prekinemo. Zelo dobro je, da se dogovorimo z učiteljem izbirnega predmeta računalništvo urejanje besedil, multimedija, da pri tem predmetu učenec izdela nalogo, ki je povezana s fizikalnimi vsebinami ter jo nato predstavi tudi pri pouku fizike. V tem primeru moramo dolžino predstavitve uskladiti z učiteljem računalništva. V prilogi 5 so navodila učencem za pripravo referata s seznamom naslovov za referate in merila za ocenjevanje referatov in plakatov.

13 Uvod 13 Preverjanje in ocenjevanje znanja Pri ocenjevanju merimo učenčevo uspešnost in njegov razvoj oziroma napredek. Pred ocenjevanjem mora biti učencu jasno, kaj se zahteva od njega, torej mora biti seznanjen s standardi znanja, ki jih mora doseči. Vedeti mora, kaj se bo ocenjevalo; poznati mora kriterije ocenjevanja ter opisnike, ki mu omogočajo oceniti, kakšno oceno lahko pričakuje glede na izkazano znanje. Znanje učencev preverjamo z vprašanji, na katera ustno odgovarjajo, rišejo pa tudi skice ali slike. Izogibamo se računskim nalogam, ki jih ne morejo rešiti na pamet. Za to je v priročniku pri vsaki učni enoti obravnave nove snovi zapisanih nekaj vprašanj za ustno preverjanje znanja. Nekatere standarde znanja lahko preverimo le s pisno nalogo, zato preverjamo tudi pisno, čeprav pisni preizkusi znanja pri fiziki niso predpisani. Učitelj pripravi preizkus znanja tako, da naloge zajemajo približno 50 % minimalnih standardov znanja, 30 % temeljnih in 20 % višjih standardov, ki so sestavni del učnega načrta. Učenčevo znanje oceni na podlagi ocenjevalne lestvice, ki jo oblikuje šolski aktiv sorodnih predmetnih področij. Pri pisnem ocenjevanju znanja vnaprej določimo število točk, ki jih lahko učenec doseže pri posamezni nalogi in lestvico, s katero prevedemo doseženo število točk v oceno. V prilogi 6 so opisana merila za ocenjevanje znanja pri ustnem preverjanju. Preverjamo in ocenjujemo tudi eksperimentalne veščine. Preverjanje teh poteka pri predstavitvah domačih eksperimentov, šolskih množičnih poskusih in drugih oblikah praktičnega dela učencev. Več o preverjanju veščin lahko preberemo v knjigi V. Udir: Izvajanje, preverjanje in ocenjevanje eksperimentov pri pouku fizike v osnovni šoli, zbirka Modeli poučevanja, Zavod Republike Slovenije za šolstvo, Ljubljana, V prilogi 7 so merila za ocenjevanje eksperimentalnih veščin, domačih poskusov in modelov.

14 14 Kaj je fizika 1 Splošna pojasnila Fiziko predstavimo kot naravoslovno znanost, nato pa z učenci ponovimo fizikalne količine, ki jih že poznajo: maso, dolžino, čas in hitrost. Pouk lahko zastavimo problemsko in eksperimentalno, tako da učenci uporabljajo svoje izkušnje in predhod no znanje. Obravnava naštetih fizikalnih količin in merjenje teh je zelo pomembno uvodno poglavje, saj kvantitativna obravnava fizikalnih vsebin ne more potekati brez poznavanja fizikalnih količin, njihovih enot ter tehnik merjenja. Tako predstavimo način, po katerem bomo v naslednjih poglavjih obravnavali nove fizikalne količine. Kvantitativna obravnava fizikalnih pojavov je za večino učencev zelo zahtevna. Da bi razumeli zveze med količinami, je treba najprej dobro poznati posamezne količine, šele nato jih je mogoče povezovati. Učenci spoznajo novo količino in pridobijo občutek zanjo, kadar jo merijo. Blizu so jim torej tiste količine, ki jih pogosto merijo. Natančno vedo, kaj pomeni ena ura, ena minuta, en meter ali en kilogram. Vedo tudi, da temperatura v sobi ni 60 C; skoraj zagotovo pa nam bodo verjeli, če jim rečemo, da skozi žarnico žepne svetilke teče električni tok 60 A. Seveda je lahko obravnava fizikalnih količin pri učencih zelo nepriljubljena in morda celo dolgočasna tema, če zaidemo v suhoparno naštevanje fizikalnih količin, enot, predpon, učenje pretvornikov ter morda celo računanje absolutnih in relativnih napak meritev. Pomembno je, da vsako količino, ki jo učenci spoznajo na novo, merijo, če se le da. Na tej stopnji je velikega pomena samostojno eksperimentalno delo učencev. Pri tem moramo paziti, da učence najprej motiviramo, tako da predstavimo potrebo po novi količini in enoti zanjo. Take potrebe so čutili ljudje že od nekdaj, zato so nam velikokrat v pomoč zgledi o izboru enot v zgodovini (palec, cola, galona ). Razumeti zveze med količinami je v fiziki primarno, a verjetno tudi najtežje, saj pogosto pravimo, da učenci ne razumejo enačb. Če pomislimo, da so enačbe pravzaprav le simboličen zapis zvez med količinami, je ključen problem fizike v 8. razredu skrit prav v obravnavi fizikalnih količin. Nekaj naslovov, na katerih najdemo zanimive poskuse iz poglavja o merjenju: Naslov virtualne učilnice z nalogami in nekaterimi povezavami: ~ osngso3s/virt_fi.htm

15 1. Kaj je fizika 15 Časovna razporeditev učne snovi Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna enota Fizika je naravoslovna znanost Napotki za uspešno delo Merjenje in merski sistem Merjenje mase Merjenje dolžine Merjenje časa in hitrosti Utrjevanje in preverjanje znanja

16 16 1. Kaj je fizika 1.1 Fizika je naravoslovna znanost Učni cilji Spozna fiziko kot naravoslovno znanost. Seznani se z vsebino dela. Spozna pripomočke za delo. Spozna oblike in metode dela pri pouku fizike. Navduši se za naravoslovje. V uvodni uri spomnimo učence, da so se nekatere fizikalne vsebine učili že v nižjih raz redih; učili so se o energiji, temperaturi, svetlobi, zvoku, vremenskih pojavih Delali so poskuse, opazovali, merili, zapisovali rezultate, risali grafe. Vse to delajo fiziki, le da na koncu izpeljejo še zakonitosti in teorije. Fizika je torej veda, ki raziskuje pojave v naravi, ki jih je mogoče opazovati in meriti. Pri umestitvi fizike med znanosti si pomagamo s preglednico v učbeniku na strani 10. Kdo so fiziki? Janez Ferbar je v Metodično-didaktičnem gradivu za pouk fizike v sedmem razredu osnovne šole napisal, naj jih naštejemo po imenih ali pa pokažemo nanje s prstom. Mogoče učenci katerega poznajo, lahko da živi v njihovi soseski, še več, mogoče je sorodnik katerega učenca in jim bo pripravljen povedati kaj o svojem delu. Učence seznanimo z delom Jožefa Stefana. Na njim primerni ravni je bil predstavljen v Pilovi Veseli šoli (šolsko leto 2002/03, številka 8). Učence seznanimo z vsebino in globalnimi cilji pouka fizike. Vsebino dela predstavimo s shemo, v kateri nanizamo snov od posameznih vsebin do osrednje teme pou ka fizike v osnovni šoli, ki je energijski zakon. Za njegovo razumevanje pa moramo spoznati nekatere fizikalne količine in zakonitosti med njimi. SILE vrste sil prijemališče sile sestavljanje sil sile, ki ovirajo gibanje tlak kot posledica pravokotne ploskovno porazdeljene sile sile na telesa v tekočini ENERGIJA oblike energije zgradba snovi temperatura segrevanje teles DELO ENERGIJSKI ZAKON TOPLOTA

17 1. Kaj je fizika 17 Predstavimo še pripomočke za delo. Poleg učbenika in delovnega zvezka priporočamo karirasti zvezek A4-formata, v katerega bo laže risati fizikalne risbe in grafe. Potrebujejo še geometrijsko orodje in računalo. Pogovorimo se o uporabi računala. Menimo, da je uporaba smotrna, saj omogoča slabim računarjem uspešnejše delo. Zahtevati pa moramo urejen zapis matematičnega izraza. Ker fizika preučuje naravne pojave in zakonitosti, po katerih se ti pojavi odvijajo, temelji pouk fizike na eksperimentalnem delu in metodi reševanja problemov. Učencem na konkretnih zgledih predstavimo metode in oblike dela, s katerimi jih navajamo na opazovanje pojava, analizo pojava, merjenje količin, obdelavo podatkov, zapis ugotovitev in zakonitosti ter uporabo rezultatov. S tem namenom pregledamo dvostransko sliko v učbeniku na straneh 8 in 9, ki prikazuje, kako se lotimo raziskovanja pri fiziki. Predlagamo reševanje problema: Kako izmeriti prostornino svojega telesa? Da bodo učenci laže načrtovali delo, v šoli izmerimo prostornino kamna. Na mizi ima mo pripomočke: z vrvico povezan kamen, ki je tako velik, da ne gre v merilni valj, veliko čašo ali akvarij, manjšo čašo, merilni valj, pladenj, alkoholni flomaster, mogo če tudi posodo z vodo, odvisno od opremljenosti fizikalne učilnice. Učencem pred lagamo, da vsak sam razmisli, katere pripomočke bi izbral in kako bi izvedel meritev. Načrt dela naj v kratkih povedih zapišejo, nato pa naj ga nekateri tudi predstavijo sošolcem. V pomoč so jim lahko vprašanja: Kako bomo izmerili prostornino kamna? Potopili ga bomo v vodo. Gladina vode se bo dvignila. Označili bomo, do kod sega gladina. Telo bomo vzeli iz vode. Z merilnim valjem bomo dotočili toliko vode, da bo segala do oznake ter na valju odčitali, koliko vode smo dolili. Prostornina dolite vode je enaka prostornini kamna. Katere pripomočke potrebujemo? Večjo posodo z vodo, kamen, merilni valj, čašo z vodo, alkoholni flomaster. Kako predstavimo delo in rezultat? Frontalno, še bolje v skupinah, izvedemo poskus. Napišemo kratko poročilo ali narišemo večfazno risbo. Mogoče bo kateri Označimo učenec ponudil drugačno izvedbo poskusa ali pa jih na to napeljemo; prostornino kamna gladino. lahko določimo tudi tako, da ga damo v posodo, ki je do vrha napolnjena z vodo, nato pa izmerimo prostornino vode, ki je stekla čez rob. Pogovorimo se tudi o tej možnosti, in če nam čas dopušča, povemo zgodbo o Arhimedu, ki je opisana v učbeniku na strani 67. Kamen je povezan z vrvico, da ga lahko spustimo v vodo ter dvignemo iz nje.

18 18 1. Kaj je fizika Po opravljenem delu bodo učenci najbrž znali opisati postopek merjenja prostornine svojega telesa. Povemo jim, da se malo razlikuje od postopka merjenja prostornine kamna. Potrebovali bodo namreč pomoč nekoga, ki bo označil, do kod se dvigne voda v kopalni kadi, ko se popolnoma potopijo v vodo. Tisti, ki želijo, naj doma opravijo meritev. Naj se še stehtajo in oba podatka zapišejo v zvezek. Lahko ju bodo uporabili, ko bomo govorili o vzgonu. Pripravimo in pokažemo lahko še kak eksperiment, lahko pa namignemo učencem, da doma opravijo poskus po lastni izbiri in ga naslednjo uro fizike pokažejo sošolcem. Veliko zanimivih poskusov bodo našli v učbeniku in delovnem zvezku. Svetujemo tudi uporabo priročnika (B. Beznec, B. Cedilnik, B. Černilec, T. Gulič, J. Lorger, V. Udir, D. Vončina: Poskusi s plastenkami, ZRSŠ, Ljubljana, 1998), kjer so zbrani preprosti poskusi, ki ponazarjajo zanimive fizikalne pojave, s katerimi se srečujemo v vsakdanjem življenju, za njihovo izvedbo pa ne potrebujemo zahtevnih pripomočkov. Predlagani eksperiment Prostornina kamna Pripomočki večja čaša z vodo, kamen, povezan z vrvico, merilni valj, alkoholni flomaster

19 1. Kaj je fizika Napotki za uspešno delo učencev Učni cilji Spozna specifična pravila vedenja v fizikalni učilnici. Seznani se s potekom dela pri učnih urah fizike. Pozna vsebino in tehnike preverjanja in ocenjevanja znanja. Spozna kriterije ocenjevanja znanja in ocenjevalno lestvico. Spozna vlogo domačih nalog. Spozna pomen lastnih aktivnosti za uspeh. Nekaj učencev je zagotovo doma opravilo kak poskus, ki ga bodo želeli predstaviti pri pouku. Za to uro izberemo enega ali dva. Za vsak primer, da v oddelku ni takšnih učencev, sami pripravimo poskus, da z njim popestrimo uro. Predlagamo motivacijski poskus za prikaz znižanja vrelišča zaradi zmanjšanja tlaka. Presesalno steklenico, ki prenese do 3 bare podtlaka, do polovice napolnimo s toplo vodo in zapremo z gumijastim zamaškom. Priključimo še črpalko na vodni curek ali zračno razredčevalko in izsesavamo zrak. Voda v steklenici začne vreti, ko izsesamo dovolj zraka in to pri temperaturi, ki je veliko nižja od vrelišča. Po končanem poskusu izmerimo temperaturo vode. Učenci so nad izidom poskusa izredno presenečeni. Vedo, da je vrelišče vode pri 100 C, in najbrž tudi, da v večini krajev po Sloveniji vre voda pri nekoliko nižji temperaturi. Izida poskusa posebej ne razlagamo, je pa zelo zanimiv, saj z njim učenci nimajo posebnih izkušenj. Nekateri bodo želeli stvari priti do dna; to naj naredijo doma in nas naslednjo uro seznanijo z rezultatom domačega dela. Učence seznanimo s potekom oziroma z zgradbo učnih ur. Ure usvajanja nove snovi so zgrajene tako: ustno preverjanje in ocenjevanje znanja, ponovitev snovi prejšnje ure ali vednosti, ki jih potrebujemo za razumevanje nove snovi, obravnava nove snovi, ki je podprta s poskusi, povzetek in uporaba novih spoznanj pri reševanju nalog. V nadaljevanju je učencem treba razložiti napotke za uspešno delo pri pouku fizike. Spregovorimo o tehnikah učenja, ki se nedvomno precej razlikujejo od učenja pri nekaterih drugih področjih. Glede na taksonomske ravni znanja svetujmo učencem, da pri učenju ne težijo k učenju na pamet, temveč bolj k razumevanju in uporabi znanja. Pojasnimo vsebino ter tehnike preverjanja in ocenjevanja znanja. Doseganje posameznih standardov znanja preverjamo in ocenjujemo ustno in pisno v vsakem trimestru. Namesto ene ustne ocene v šolskem letu lahko pri učencu ocenimo zagovor referata, domačega poskusa ali modela. Eno oceno v šolskem letu pa naj učenec dobi pri ocenjevanju eksperimentalnih veščin tudi zaradi nacionalnega preizkusa znanja, ki preverja tudi te spretnosti. Več o tem najdemo v knjigi V. Udir: Izvajanje, preverjanje in ocenjevanje eksperimentov, ZRSŠ, Ljubljana, Nato predstavimo splošne kriterije znanja, ki smo jih uskladili na šolskih aktivih, in ocenjevalno lestvico. Pogovorimo se tudi o različnih standardih in nivojih znanja.

20 20 1. Kaj je fizika Učen cem razdelimo liste s splošnimi kriteriji in ocenjevalno lestvico za ustno in pisno preverjanje znanja. Damo navodila za izdelavo domačih nalog. Učence seznanimo tudi z možnostjo izdelave in predstavitve referatov, ki jih ocenjujemo po določenih kriterijih. V učbeniku pa tudi delovnem zvezku je precej nalog za domače eksperimenti ranje. Označene so s kolesci. Na začetku vsakega poglavja se dogovorimo, katere poskuse bomo naredili in kdo jih bo naredil. Učence spodbujajmo k temu delu; če je potrebno, jim iz zbirke učil posodimo pripomočke, brez katerih poskusa ne bi mogli izvesti. Navajajmo jih, da na kratko predstavijo svoje delo, ki ga tudi ocenimo. Zagotovo imamo v kabinetu učila, ki so rezultat domačega eksperimentiranja. Pokažimo jim nekaj teh učil in jim povejmo, kaj pričakujemo od njih. Predlagani eksperiment Vrelišče vode lahko znižamo Pripomočki presesalna steklenica, črpalka na vodni curek ali zračna razredčevalka, termometer, gumijasti zamašek, topla voda

21 1. Kaj je fizika Merjenje in merski sistem Učni cilji Standardi znanja M T V Ustrezno uporablja fizikalne količine. 1 2 Za količine, ki jih pozna, našteje enote in priprave za merjenje. Razume, zaradi česa pride pri merjenju do napake. Učijo se kvantitativnega dela. 3 Izračuna povprečno vrednost meritev. 4 Smiselno zaokroži rezultat meritve. 5 Uporablja predpone od mikro do mega. Pozna predpone in po predponah določi pretvornike in izpelje decimalne merske enote. 6 Po predponah določi pretvornike. 7 Predpone zapiše v obliki desetiških potenc in obratno. Učno uro začnemo s preprostimi merjenji. Na primer: izmerimo dolžino šolske table, temperaturo zraka v učilnici, maso šolske torbe, čas branja krajšega odstavka iz učbenika, prostornino vode v merilnem valju. Pridobimo in utrdimo pojme: fizikalna količina, mersko število, merska enota, merska priprava. Lahko naštejemo še druge fizikalne količine, ki jih učenci poznajo, ustrezne enote in priprave za merjenje. Rešimo nalogi 1 in 2 v učbeniku na strani 13. Pogovorimo se o naključnih napakah pri merjenju in odčitavanju rezultatov ter o tem, kako te napake zmanjšamo. Rezultati merjenj so bolj ali manj približni, saj se od resničnih vrednosti nekoliko razlikujejo. V fiziki pogosto izmerimo isto količino večkrat in nato izračunamo povprečno vrednost meritve. Na ta način lahko dobimo zelo natančen rezultat ali pa neko srednjo vrednost, ki je prav tako približna in se mogoče ne ujema z nobenim rezultatom merjenja. Pokažemo obe možnosti. To lahko naredimo tako, da vsak učenec izmeri dolžino naslova Kaj je fizika v učbeniku na strani 7, nato pa izberemo na primer 5 meritev in izračunamo povprečno dolžino naslova. Za prikaz druge možnosti pa rešimo nalogo 6 v delovnem zvezku na strani 5. Rezultat na koncu zaokrožimo in ob tem ponovimo pravila za zaokrožanje. Učence seznanimo z mednarodnim sistemom enot SI in njegovimi prednostmi ter z osnovnimi in sestavljenimi fizikalnimi enotami. Nekatere osnovne enote že poznajo, za neznane enote amper (A), kelvin (K), kandela (cd) in mol pa povemo, kdaj in pri katerih temah oz. predmetih bodo slišali o njih in jih uporabljali. Pojasnimo pojma sestavljena količina in sestavljena enota. Od sestavljenih količin poznajo ploščino, prostornino, hitrost in ustrezne enote za te količine, ki so sestavljene. Vedo tudi da

22 22 1. Kaj je fizika energijsko vrednost živil izražamo v J, zato lahko povemo, da se bomo pri fiziki to enoto naučili zapisati z enotami SI tako: kgm2. s 2 V enačbe vstavljamo poleg merskega števila tudi mersko enoto in z enotami računamo, zato so vse sestavljene enote izražene z osnovnimi. Učence skozi vse leto navajamo na to, da se iz enačbe da ugotoviti, s katero enoto je izražena sestavljena količina. Velika prednost merskega sistema SI so desetiški pretvorniki. Z njimi zapisujemo večje in manjše enote od osnovnih. Namesto majhnih oz. velikih merskih števil uporab ljamo predpone, ali zapis z desetiško potenco. Uredimo vednost o vrednosti pred pon. V šoli rešimo naloge 7, 8, 10, če nam čas dopušča, še nalogo 11 iz delovnega zvezka na strani 6. Doma lahko rešijo preostale naloge, vsekakor pa naj naredijo nalogo 13. Predlagani eksperimenti 1. Merjenje dolžine šolske table merski trak 2. Merjenje temperature zraka v učilnici termometer 3. Merjenje mase šolske torbe tehtnica 4. Merjenje prostornine vode merilni valj 5. Merjenje časa branja določenega besedila štoparica 6. Merjenje dolžine naslova v zvezku merski trak Pripomočki

23 1. Kaj je fizika 23 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 1. Blago za zavese prodajajo na metre (jajca v škatlah, tekoči plin na litre, keramične ploščice na kvadratne metre, sladoled na kepice, sobo premerimo s koraki ). Katere količine merimo v navedenih primerih? M 1 Št. standarda 2. Naštej količine, ki jih poznaš. Za vsako količino povej, v katerih enotah bi jo lahko izrazil in s katero mersko pripravo bi jo izmeril. M 1 3. a) Opiši, kako moraš meriti dolžino svinčnika, da bo meritev čim natančnejša. b) Opiši, kako bi izmeril premer konzerve, da bi bil rezultat meritve čim natančnejši. c) Opiši, kako bi izmeril prostornino vode z merilnim valjem, da bi bil rezultat meritve čim natančnejši. 4. a) Opiši, kako bi izračunal povprečno debelino šolskih učbenikov, ki jih uporabljaš. b) Opiši, kako bi izračunal povprečno maso šolskih učbenikov, ki jih uporabljaš. c) Opiši, kako bi izračunal povprečno starost članov svoje družine. č) Opiši, kako bi izračunal povprečno število ur pouka na dan. T 2 T 3 5. Deska je dolga 1,42 m, stena pa 3,78 m. Obe dolžini smiselno zaokroži. M 4 6. Na prosojnici pripravimo tabelo, v katero neurejeno vpišemo predpone, vrednosti predpon in potenčne zapise vrednosti, če smo jih obravnavali, ter jo projiciramo na platno. Uporabljamo jo tako, da pokažemo na primer predpono in vprašamo, koliko osnovnih enot pomeni predpona. Lahko pa pokažemo vrednost predpone ali potenco in nas zanima, katera predpona nadomesti to vrednost. Če so enote in vrednosti zapisane v tabeli, je manj možnosti, da bi nekatere večkrat imenovali, druge pa izpuščali. Predpone in pretvorniki kilo mili deka 0,01 mega 0,001 hekto mikro 1000 deci 0,1 0, centi T M Predpono pred mersko enoto zamenjaj z desetiško potenco: 8 μm, 20 MW, 13 mg. V 7

24 24 1. Kaj je fizika 1.4 Merjenje mase Učna cilja Standardi znanja M T V 1 Ve, da je masa osnovna fizikalna količina. Opredeli maso snovi. Navede merske enote in priprave za merjenje mase Ve, da je skupna masa vsota mas posameznih delov. Ve, da se masa telesa ne spremeni, če telesu ne dodamo in ne odvzamemo snovi. Ve, da je kilogram osnovna enota za merjenje mase. Pozna še druge merske enote za maso in jih zna pretvarjati. Pozna priprave za merjenje mase in jih zna uporabljati. Na začetku učne ure lahko naredimo demonstracijski poskus, s katerim razvrščamo telesa po masi brez tehtanja. Opisan je v učbeniku na strani 17 v nalogi 5. Poskus omogoča vodenje diskusije o tem, na kakšne načine lahko razvrstimo telesa po masi brez tehtanja. Predlogi učencev privedejo do zanimive razprave in rešitve problema. Predlagajo poslušanje zvena napetih vrvic, ko brenkamo po njih, primerjave vrvic po tem, kako so napete, opazovanje odklona plastenk iz mirovne lege, če vse potisne mo z enako silo ali če v vse enako močno pihnemo itd. Diskusijo sklenemo z dogovorom, da maso snovi določimo le s tehtanjem. V učilnici razstavimo različne tehtnice, pokažemo, kako z njimi tehtamo, in povemo, kakšen obseg imajo. Na ustrezni tehtnici stehtamo kroglico ali drugo majhno telo in zapišemo rezultat mer jenja, na primer: masa kroglice: m = 5 g = 0,005 kg ali kg. Učence navajamo na pregleden zapis rezultatov merjenja, uporabo znaka za mersko količino in enoto, ki jo na koncu pretvorijo v osnovno enoto. Navajamo jih tudi na uporabo desetiških potenc. Ponovimo enote in pretvornike. Glavnino ure namenimo šolskemu množičnemu poskusu Merjenje mase, delovni zvezek, stran 85. Pri poročanju skupin o rezultatih merjenja smo pozorni na utemeljitev, zakaj se masa plastelina ni spremenila. Tretjo vajo lahko naredijo doma. Učencem povemo, da na kozarcu označijo gladino prve tekočine zato, da bodo druge tekočine nalivali do te oznake. Tako bodo primerjali mase snovi z enakimi prostorninami. Sledi reševanje nalog iz učbenika in delovnega zvezka. Rešimo polovico naloge 3 v učbeniku na strani 17 in nadaljujemo z nalogo 4, pri kateri iščemo zglede za spremembo mase. Pri tej nalogi moramo povedati, da smo spremenili opazovani sistem. Pri cvrtju krofov ne opazujemo olja in krofov v neprodušno zaprti posodi, v kateri se masa ohranja, ampak samo krofe, ki posrkajo nekaj olja, iz njih pa izpari nekaj vode.

25 1. Kaj je fizika 25 Nalogo 17 v delovnem zvezku na strani 7 naj rešijo vsi učenci, preostale naloge in eksperimentalne vaje, ki so v delovnem zvezku in učbeniku, pa naj naredijo po izbiri. Učencem svetujemo, naj vsak naredi vsaj še eno računsko in eno eksperimentalno vajo. Predlagana eksperimenta 1. Tehtanje kroglice 2. Šolski množični poskus: Merjenje mase; navodilo v delovnem zvezku, stran 85 Pripomočki pisemska ali druga ustrezna tehtnica, kroglica tehtnica, kos plastelina, risalni žebljički, sponke za papir, bucike, kozarec s tekočino Vprašanja za ustno preverjanje znanja 8. Marjana nakupuje: kos sira, salamo za sendvič, dve banani, košarico jagod, vrečko bonbonov, zavitek kave. a) Kako imenujemo količino, ki je zapisana na zavitkih? b) Koliko približno tehtajo posamezna živila? M 1 Št. standarda 9. V skladišču so pripravljali hrano za ptice. Zmešali so 100 kg sončničnih semen, 50 kg prosa in 30 kg lanenih semen. Koliko kg hrane so pripravili? 10. Slano testo za oblikovanje naredimo iz 1 kg moke, 0,5 kg soli in 0,5 kg vode. Koliko testa dobimo? 11. Na danih primerih pojasni, zakaj se je opazovanemu telesu spremenila masa: Suho perilo zmoči dež. Sveža zelena na prodajnih policah uvene. Leseno polico mizar zgladi. Umazano preprogo posesamo. M 2 M 2 M Krof tehta 150 g. Maso krofa izrazi z osnovno enoto. M Povej dve enoti za maso. Najprej pretvori večjo enoto v manjšo, nato manjšo v večjo. T 5

26 26 1. Kaj je fizika 1.5 Merjenje dolžine Učni cilji Standardi znanja M T V Navede merske enote in priprave za merjenje dolžine Ve, da je meter osnovna enota za merjenje dolžine. Našteje enote za merjenje dolžine in jih pretvarja. Pozna priprave za merjenje dolžine in jih zna uporabljati. Zna opisati postopek posrednega merjenja količin. Z merjenjem dolžine in pretvarjanjem dolžinskih enot imajo učenci več izkušenj, zato po kratki obravnavi snovi in rešitvi nalog iz učbenika rešimo še nalogi 20 in 22 v delovnem zvezku na strani 8. Predlagamo šolski množični poskus Merjenje dolžine. V delovnem zvezku na strani 84 najdemo navodilo za izvedbo teh meritev. Učenci pogosto razumejo navodilo za delo tako, da 10-krat izmerijo dolžino enega koraka, nato pa izračunajo povprečno vrednost. Tako pridobljen rezultat se preveč razlikuje od dolžine koraka pri hoji, zato je bolje, da odkorakajo 10 korakov in iz celotne dolžine določijo povprečno dolžino enega koraka. Svetujemo jim, naj dolžino koraka izmerijo samo pri enem učencu v skupini, drugi lahko to naredijo doma. Po končanem delu učenci poročajo o rezultatih. V delovnem zvezku je za to temo pripravljenih veliko eksperimentalnih vaj. Učence spodbudimo, da jih naredijo čim več. Vaji 29 in 30 na strani 9 sta zahtevnejši in primerni za sposobnejše učence. Priporočamo, da vajo 30 naredi vsaj nekaj učencev, ker potrebujemo debelino sukanca pri računanju natega. Poudarimo, da moramo za dober rezultat navijati sukanec v eni plasti in tesno skupaj. Med računskimi nalogami v delovnem zvezku najprej rešimo tiste, ki so primerne za vse učence, to so naloge 20, 22 in 24. Z nalogo 23 utrdijo postopek za posredno merjenje, nalogi 21 in 25 pa sta primerni za učence, ki želijo in so sposobni narediti več. 1. Predlagani eksperiment Šolski množični poskus: Merjenje dolžine; navodilo v delovnem zvezku, stran 84 Pripomočki merilni trak, ravnilo

27 1. Kaj je fizika 27 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 14. Katera je osnovna enota za merjenje dolžine? Naštej manjše enote in jih pretvori v osnovno enoto. Št. standarda M V kateri enoti so izražene razdalje med kraji? Nova Gorica in Portorož sta oddaljena drug od drugega 114 km. Koliko m je to? 16. Naslednje dolžine uredi po velikosti od najmanjše do največje: 3200 mm, 435 cm, 22 dm. 17. Opiši, kako bi s koraki določil razdaljo od doma do šole (od doma do trgovine, dolžino šolskega hodnika). 18. Opiši, kako bi izmeril debelino sukanca (žice, lista v učbeniku, smrekove ali borove iglice ). M 2 M 2 T 4 V 4

28 28 1. Kaj je fizika 1.6 Merjenje časa in hitrosti Učni cilji Standardi znanja M T V 1 Ve, da so ponavljajoči se dogodki v naravi osnova za merjenje časa in jih zna našteti. Navede merske enote in priprave za merjenje časa. Hitrost opredeli kot sestavljeno količino. 2 Ve, da je sekunda osnovna enota za merjenje časa. 3 Zna pretvarjati enote za čas. 4 5 Pozna priprave za merjenje časa in jih zna uporabljati. Ve, da je hitrost količnik med potjo in časom, in jo zna izračunati. 6 Ve, katera je enota za hitrost, in ve, da je sestavljena. 7 Na primerih razloži ali se telo giblje enakomerno ali neenakomerno. Na začetku ure izmerimo reakcijski čas učencev. Izvedba meritve je opisana v učbeniku na stani 19 in označena s kolesci. Prva meritev ne bo dala dobrega rezultata, zato jo trikrat ponovimo in izračunamo povprečni reakcijski čas enega učenca. Čas, ki ga izmerimo, je enak vsoti reakcijskih časov posameznih učencev. Stisk roke je potoval od učenca do učenca in se je v krajših presledkih ponavljal. S to vajo lahko pojasnimo pojem ponavljajoči se dogodek. Učenci lahko predstavijo referate ali plakate o merjenju časa in merskih pripravah, nato naštejemo naravne pojave, ki so bili osnova za merjenje časa. Ob reševanju naloge 34 v delovnem zvezku na strani 10 ponovimo enote za merjenje časa in pretvornike ter povemo, da je sekunda v fiziki osnovna enota za čas. Predlagamo izvedbo poskusa z nitnim nihalom, s katerim pokažemo, da je nihajni čas odvisen od dolžine nihala. Pri dolžini nihala 1 m merimo nihajni čas 10 nihajev. Nihajni čas je 2 s. Ko vrvico skrajšamo na 0,5 m, dobimo rezultat 1,4 s. Pri ponovnem skrajšanju vrvice na 0,25 m je nihajni čas 1 s. Rezultate merjenj lahko zapišejo v tabelo, nato povzamemo ugotovitev. Nadaljujemo z obravnavo hitrosti, ki je odvisna od že znanih količin poti in časa. Določimo hitrost žogice, ki se kotali po tleh v učilnici. Izmerimo čas gibanja in dolžino poti. Opišemo gibanje glede na hitrost in hitrost izračunamo. Ob zapisu enačbe povemo, da je hitrost sestavljena količina in da je tudi enota sestavljena. Ponovimo, kar so učenci že slišali o hitrosti zvoka in svetlobe pri urah naravoslovja. Govorimo tudi o spremembi hitrosti (naloga 1 v učbeniku na strani 20). Vsa neenakomerna gibanja predstavimo kot gibanja s povprečno hitrostjo. Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Merjenje reakcijskega časa štoparica 2. Merjenje nihajnega časa stojalo z nihalom, dolgim 1 m, štoparica, merilni trak 3. Hitrost žogice žogica, merilni trak, štoparica

29 1. Kaj je fizika 29 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 19. Kateri izmed naštetih dogodkov se ponavljajo in bi lahko po njih meril čas? Pozabljanje domačih nalog, prižiganje in ugašanje zelene luči na semaforju, bliskanje med nevihto, menjava letnih časov. T 1 Št. standarda 20. Povej ponavljajoči se dogodek, po katerem lahko merimo čas. Na izbiro katere enote je vplival ta dogodek? 21. Katera je osnovna enota za čas? Naštej nekaj časovnih enot in povej pretvornik med dvema enotama. 22. Maks je korakal ob ograji, dolgi 30 m. Korakal je 30 sekund. Določi hitrost hoje. T 1 M 2 3 M Kolesar je v pol ure prevozil 9 km. Določi hitrost vožnje. M S katerima enotama izrazimo hitrost? Kako imenujemo takšne enote in zakaj? 25. Vožnja vlaka med dvema postajama na ravni progi je predstavljena z grafom. a) Vlak speljuje s postaje. Je gibanje vlaka enakomerno ali neenakomerno? b) Na katerem delu proge se vlak giblje enakomerno? Kaj se pri enakomernem gibanju dogaja s hitrostjo? c) Vlak se približuje naslednji postaji. Kaj se dogaja s hitrostjo? T 6 T Katere količine smo do zdaj obravnavali? S katerimi merskimi pripravami jih merimo? Katere od teh količin so osnovne fizikalne količine? Katero sestavljeno količino poznaš? T 1.7 Utrjevanje in preverjanje znanja Snovi še ni toliko, da bi jo morali ponavljati vso učno uro, zato lahko 10 do 15 minut namenimo referatom, če so jih učenci pripravili, nato pa z ustnimi vprašanji ali s pisno nalogo preverimo znanje učencev. Učenci si lahko nalogo sami pregledajo in točkujejo. Za to pripravimo ali pa učencem razdelimo liste z rešitvami.

30 Naloge za pisno preverjanje znanja KAJ JE FIZIKA Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Število doseženih točk: 33 1 Dopolni preglednico osnovnih količin, enot in merskih priprav. 4 fizikalna količina osnovna merska enota merska priprava dolžina kelvin tehtnica čas 2 Mladi biologi so merili dolžine rogačev. Namerili so: 7,5 cm, 7,2 cm, 7,9 cm. 3 Kolikšna je povprečna dolžina rogača, izražena v mm? 3 Koliko osnovnih enot pomeni predpona? Za zgled je rešen en primer. 4 predpona vrednost predpone desetiška potenca kilo mega mili centi hekto 4 Potenco števila 10 zamenjaj z ustrezno predpono. 3 a) m = 8 m b) m = 45 m c) 4, = 4,5 m 5 Pretvori v osnovno enoto za maso. 4 a) 4000 g = b) 2,5 t = c) 150 g = č) 375 dag =

31 6 Obkroži pravilni odgovor in ga pojasni. 2 a) Pehar jabolk razrežeš na krhlje in jih nekaj dni sušiš. Suhi krhlji tehtajo prav toliko kot sveži. DA NE Pojasnilo: b) Skodelica je padla na tla in se razbila. Masa vseh črepinj je enaka masi skodelice. DA NE Pojasnilo: 7 Pretvori v osnovno enoto za dolžino. 3 a) 1,6 km = b) 285 dm = c) 65 mm = 8 Opiši, kako bi določil povprečno dolžino svojega koraka. 2 9 Pretočna ura se je praznila 18 min in 35 s. Čas praznjenja izrazi v osnovni enoti Po katerem dogodku v naravi so določili dolžino dneva? 1 11 Izberi primere enakomernih gibanj in obkroži črko pred njimi. 2 A korakanje vojakov na paradi B drsenje hokejskega ploščka po ledu C sankanje po hribu navzdol Č vožnja avtomobila na ravnem odseku ceste s hitrostjo 120 km h D vožnja z vrtiljakom med zaustavljanjem 12 Anja se pelje s kolesom po ravni cesti enakomerno s hitrostjo 4 m s. 4 Dopolni, kar manjka. čas 1 s 15 min pot 400 m 7,2 km

32 32 1. Kaj je fizika Rešitve nalog s točkovnikom 1 meter, merilni trak 1 temperatura, termometer 1 masa, kilogram 1 sekunda, ura 1 2 vsota: 22,6 cm = 226 mm 1 75 mm 1 odgovor , ,001, ,01, , a) m (mili) 1 b) μ (mikro) 1 c) k (kilo) 1 5 a) 4 kg 1 b) 2500 kg 1 c) 0,15 kg 1 č) 3,75 kg 1 6 a) NE, iz krhljev je izhlapela voda. 1 b) DA, nič nismo dodali ali odvzeli. 1 7 a) 1600 m 1 b) 28,5 m 1 c) 0,065 m 1 8 Naredil/a bi več korakov (na primer 10) in izmeril/a dolžino 1 vseh korakov. To dolžino bi delil/a s številom korakov. 1

33 1. Kaj je fizika s 1 10 Po vrtenju Zemlje okoli njene osi A, B, Č 2 dva pravilna odgovora 1 en pravilen odgovor m s m s (= 0,5 h) 1

34 34 1. Kaj je fizika Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga Standardi M T V 1 Za količine, ki jih pozna, našteje enote in priprave za merjenje. 2 3 Izračuna povprečno vrednost meritev. Smiselno zaokroži rezultat meritve. Po predponah določi pretvornike. Predpone zapiše v obliki desetiških potenc in obratno. 4 Predpone zapiše v obliki desetiških potenc in obratno Ve, da je kilogram osnovna enota za merjenje mase. Pozna še druge merske enote za maso in jih zna pretvarjati. Ve, da je skupna masa vsota mas posameznih delov. Ve, da se masa telesa ne spremeni, če telesu ne dodamo in ne odvzamemo snovi. Ve, da je meter osnovna enota za merjenje dolžine. Našteje enote za merjenje dolžine in jih pretvarja. 8 Zna opisati postopek posrednega merjenja dolžin. Ve, da je sekunda osnovna enota za merjenje časa. 9 Zna pretvarjati enote za čas. Pozna priprave za merjenje časa in jih zna uporabljati Ve, da so ponavljajoči se dogodki v naravi osnova za merjenje časa, in jih zna našteti. Na primerih razloži, ali se telo giblje enakomerno ali neenakomerno. 12 Ve, da je hitrost količnik med potjo in časom, in jo zna izračunati. Skupaj % 5 26 % 2 11 %

35

36 36 Sile 2 Splošna pojasnila Sila je vektorska količina, ima velikost in smer, na kar opozarjajmo učence ob vsakem eksperimentu. Ko sile ponazarjamo z usmerjenimi daljicami, naj vsi ti primeri izhajajo iz eksperimentov, dobro izdelanih fizikalnih risb ali življenjskih primerov, ki so učencem blizu. Le tako bomo dosegli, da bodo učenci v usmerjenih daljicah videli količino, ki ima določeno velikost in smer. Pri obravnavi sil je zelo pomembna določitev sistema, ki ga opazujemo. Zato pri opisovanju pojavov najprej določimo opazovano telo in telesa iz okolice, ki delujejo na opazovano telo. Pomembno je v kateri smeri delujejo, s kako veliko silo in kje je njihovo prijemališče. Porazdelitev sil obravnavamo hkrati z risanjem sil. Ravnovesje sil obravnavamo pred seštevanjem sil, kar lahko povzroča težavo, saj še ne znamo grafično določiti rezultante sil. Zato obravnavamo le zglede, kjer sile delujejo na isti premici. Najprej in največ naj bo zgledov z dvema nasprotno enakima silama. Pri risanju sil uporabimo različne barve. Sile, ki delujejo na telo, narišemo z zeleno barvo, tiste, ki jih v resnici ni, so pa v pomoč pri grafičnem reševanju naloge, pa z vijolično barvo. Na ta način zmanjšamo možnost zamenjave dolžine vektorja z dolžino vrvice ali palice. Spletni naslovi Nekaj naslovov, na katerih trenutno najdemo zanimive poskuse iz poglavja o silah. O merjenju mase in sile: Naslov virtualne učilnice z nalogami in nekaterimi povezavami: ~ osngso3s/virt_fi.htm Videokasete Rajko Peternel: Sile ravnovesje teles, videokaseta, Videofon, d.o.o. Računalniški programi Programska oprema FIZIKA/mehanika S programom lahko raziskujemo, utrjujemo ali preverjamo sestavljanje in razstavljanje sil. Zgled učne ure smo predstavili v prilogi.

37 2. Sile 37 Časovna razporeditev učne snovi Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna tema O silah Merjenje sil, Teža Merjenje sil, Hookov zakon Risanje sil Ravnovesje sil Trenje in upor Utrjevanje znanja Sestavljanje sil Razstavljanje sil Razstavljanje sil Telo na klancu Medsebojno delovanje teles Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja

38 38 2. Sile 2.1 O silah Cilji Standardi M T V Našteje nekaj sil, ki jih prepozna po učinkih. Našteje nekaj sil, ki spremenijo telesu obliko. Našteje nekaj sil, ki povzročijo spremembo gibanja, delujejo ob dotiku in izvirajo iz vidnega telesa. Razlikuje med silami, ki delujejo na daljavo. Zna izbrati ene in druge sile. 5 1 V opisanem dogodku imenuje sile in navede njihove učinke. 2 Izbere opazovano telo in okolico. 3 4 Ve, kaj pomeni sprememba gibanja. Opiše učinke sil, ki delujejo na telo ob dotiku in povzročijo spremembo gibanja. Zna imenovati silo, ki v izbranem dogodku na daljavo deluje na opazovano telo. Med navedenimi silami loči tiste, ki delujejo ob dotiku, in tiste, ki delujejo na daljavo, ter zna opisati spremembe. V uvodni učni uri učenci glavnino ure množično eksperimentirajo. V uvodnem pogovoru opisujemo dogajanje, prikazano s sliko na strani 22 v učbeniku. S premislekom izberemo opazovano telo in določimo okolico. Delovanje teles iz okolice opisujemo s silami na opazovano telo. Sile, ki izvirajo iz teles iz okolice, po teh telesih tudi imenujemo. Pri tem poudarjamo način delovanja sil, ob dotiku in na daljavo. Uro nadaljujemo s šolskim množičnim poskusom, opisanim na strani 86 delovnega zvezka. Težave lahko nastopijo pri silah vode in zraka. Čeprav se otroci radi igrajo z vodo, je ne obravnavajo kot telo. Prav tako si tudi zraka ne predstavljajo kot telo. Poskusom, opisanim v delovnem zvezku, lahko dodamo še kakšnega z vodo in zrakom. Na primer: vodni curek usmerimo na lopatice mlinčka, vodni balon napolnimo z vodo, s slamico pihamo v telo, napihnemo balonček, pihamo milne mehurčke itd. Zraka ne vidimo, zato je veliko učencev prepričanih, da sila zraka deluje na daljavo. Ko pihnejo mimo telesa, ugotovijo, da curek zraka na telo ne deluje. Ker nas zrak obdaja z vseh strani, govorimo o sili zraka le tedaj, ko povzroča spremembo gibanja ali spremembo oblike. Do poglavja o tlaku silo zraka zanemarimo. Od sil, ki delujejo na daljavo, imenujemo le tri: težo, magnetno in električno silo; njihovi učinki so dobro vidni. V vsakdanjem življenju slabo razlikujemo maso in težo, zato večkrat poudarimo, da na telo deluje»privlačna sila Zemlje«, ki ji pravimo teža. Prav tako se pojavljajo težave v razlikovanju med težo in silo telesa. Ko telo leži na mizi ali visi na vrvici, ne deluje na mizo oz. vrvico teža telesa, ampak sila telesa, ki je po velikosti in smeri enaka teži telesa. Teža telesa ali privlačna sila Zemlje deluje le na telo. Uro končamo z nalogami na strani 12 v delovnem zvezku.

39 2. Sile 39 Predlagani eksperiment Šolski množični poskus: Učinki sil; navodilo v delovnem zvezku, stran 86 Pripomočki plastelin, bakrena in jeklena žica, elastika, magnet, voziček, vetrnica, plastično ravnilo, volnena krpa, žogica za namizni tenis, posoda z vodo, stojalo, žogica na nitki, škarje, žogica skokica, voziček, dve prižemi in elastika Vprašanja za ustno preverjanje znanja 1. Zastava plapola v vetru. Imenuj eno od sil, ki deluje na zastavo, in povej, kaj povzroči. M 1 Št. standarda 2. Žogico potopiš v vodo, nato jo spustiš. Izberi opazovano telo in telesa iz okolice, ki delujejo na opazovano telo: a) ko žogico tiščiš pod vodo b) ko žogico spustiš 3. Kaj pomeni izraz»sprememba gibanja«? Naštej nekaj sil, ki povzročijo spremembo gibanja. Za vsako silo navedi zgled. 4. Imenuj sile in povej, kako delujejo. Požagano drevo je padlo na tla. Katera sila povzroči padanje drevesa? Zaslon vključenega televizorja privlači dlačice na roki. Katera sila deluje nanje? Jan z magnetom išče šivanko, ki je padla na tla. Zakaj se je odločil za magnet? Zaradi katere sile se pri česanju dvigajo lasje za glavnikom? M 2 M 3 M 4 5. Imenuj sile, ki delujejo na izbrana telesa in povej, kako delujejo. Tim napihuje balonček iz žvečilnega gumija. Bojan je vodnemu curku približal naelektreno ravnilo. Majda slači sintetični pulover, ki se»lepi«nanjo. Maček Muri vleče prt z mize. Opeka pada proti tlom. M T 4 5

40 40 2. Sile 2.2 Merjenje sil, Teža, 2.3 Hookov zakon Cilji Standardi M T V Loči prožna telesa od neprožnih. Definira enakost dveh sil, ki delujeta na opazovano telo. Ve, da enaki sili povzročita enak raztezek danega telesa. 1 2 Loči prožna telesa in prožne snovi od neprožnih. Pove, da enake sile na telesu povzročajo enake spremembe. Prepozna med dvema silama večjo silo. Na konkretnem zgledu prepozna med dvema silama večjo silo. Ve, da je raztezek vzmeti odvisen od sile. Iz danih podatkov zna narisati graf. 3 Po učinkih dveh sil prepozna večjo silo. 4 Ponazori odvisnost sile od raztezka z grafom. Odvisnost raztezka ponazori na grafu. Iz narisanega grafa zna odčitati neznane vrednosti. 5 6 Kvantitativno razloži odvisnost raztezka vzmeti od velikosti sile. Iz narisanega grafa zna odčitati velikost iskane količine. Opredeli enoto za silo. Pozna dogovor o enoti za silo in zna iz znane mase telesa določiti težo telesa. 7 Pove, da je enota za silo newton. 8 Razume in pove dogovor o enoti za silo. 9 Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak F g. Natančno opredeli težo in njen zapis Pove, da je teža sila, s katero Zemlja privlači telesa in ima smer proti središču Zemlje. Pove, da prostor, v katerem na telo deluje privlačna sila Zemlje, imenujemo gravitacijsko težno polje. Merjenje sil obravnavamo v dveh učnih urah. Prva je namenjena obravnavi prožnih in neprožnih teles ter enote za silo, druga pa izvedbi šolskega množičnega poskusa Naredimo vzmetno tehtnico. Najbolje je, da učenci sami preizkusijo delovanje sil na telesa iz različnih snovi, na primer: na šolsko gobo, radirko, jekleno žico, sveže odrezano šibo, elastiko, kepo plastelina, plastično ravnilo, leseno paličico. Pri tem ugotovijo, da so nekatera telesa

41 2. Sile 41 prožna, druga neprožna in da so prožna telesa prožna le do neke meje. Lep primer za to je ravnilo, ki ga primerno majhna sila upogne in se po delovanju sile vrne v prvotno lego, večja sila pa ga prelomi. Presegli smo mejo prožnosti. Mejo prožnosti lahko prikažemo tudi s poskusom, ki ga zaradi časovne stiske izvedemo pri dodatnem pouku. To je umerjanje elastike. Vzamemo elastično nit, lahko jo potegnemo iz elastike za perilo. Obremenjujemo jo postopoma in rišemo graf x(f). Ko ne velja več premo sorazmerje in graf ni več ravna črta, smo dosegli mejo prožnosti. Potrebujemo kar veliko uteži, včasih zdržijo take elastike tudi več kot 15 N. Definiramo enakost dveh sil in enoto za merjenje sil. Učenci zelo radi povedo, da je 1 N enak 100 g, kar seveda ni res. Popravljamo jih, da povedo, da telo z maso 100 g deluje na našo roko, na mizo, na elastiko s silo 1 N. Poleg tega vztrajamo pri zapisu m = 100 g in F = 1 N. Svetujemo jim, da težo telesa določijo iz znane mase tako, da maso telesa izrazijo v gramih in mersko število delijo s 100. Po nekaj vajah učenci ugotovijo, da lahko mersko število mase, izražene v kilogramih, pomnožijo z 10 in dobijo mersko število teže. V drugi uri izvedemo šolski množični poskus za umerjanje vzmeti, opisan v delovnem zvezku na strani 87. Jekleno vzmet smo umerili, naredili smo»vzmetno tehtnico«in jo preizkusili. Lahko pa vzmet raztegnemo tudi z roko in odčitamo velikost sile roke, če na ravnilo ob stojalu nalepimo trak, na katerega smo zapisali ob ustreznih raztezkih, ustre zne enote. Opišemo še pripravo za merjenje sil in povemo, da si jo lahko izdelamo sami. Učenci se prvič pri fiziki srečajo z risanjem grafa, ki ga sicer iz matematike in drugih predmetov že dobro poznajo. Pozorni moramo biti predvsem na določanje merila na posamezni osi glede na velikosti izmerjenih količin. Uro zaključimo z nalogami na strani 13 v delovnem zvezku. 1. Predlagani eksperimenti Ugotavljanje, ali je telo iz prožne ali neprožne snovi 2. Občutimo silo 1 N utež za 100 g 3. Šolski množični poskus: Naredimo vzmetno tehtnico; navodilo v delovnem zvezku, stran 87 Pripomočki telesa iz različnih snovi: elastika, kroglica iz plastelina, skokica, žogica za golf, žogica za tenis, testo, glina, različne vzmeti stojalo, vzmet, ravnilo s papirnim trakom, uteži, izbrano telo 4. Hookov zakon za elastiko stojalo, elastika (elastična nit), uteži

42 42 2. Sile Vprašanja za ustno preverjanje znanja 6. Iz katere snovi so narejene vzmeti? Ali bi jih lahko naredili iz katere druge kovine? Pojasni. M 1 Št. standarda 7. Z iste višine spusti na mizo kroglico iz plastelina, gume, krede. (Poskus.) Po kateri lastnosti se kroglice razlikujejo? Kakšna je razlika? 8. Po čem ugotoviš: da sta dva igralca brcnila žogo z enako silo? da sta Ana in Tina upognili vejo z enako silo? da Jernej in Tim vlečeta voziček z enako silo? 9. Sanja in Nejc želita narediti lok iz leskove palice. Sanja bi naredila lok s tetivo dolgo 90 cm, Nejc pa s 70 cm. Primerjaj sili Sanje in Nejca na palico. 10. Učenec je utež obesil na jekleno vzmet in ta se je raztegnila za 5 cm. Nato je na vzmet obesil hišne ključe. Vzmet se je raztegnila za 3 cm. Primerjaj silo uteži s silo ključev. 11. Iz narisanega grafa odčitaj: kolikšna sila je povzročila raztezek 3 cm kolikšen raztezek povzroči sila 10 N M 1 M 2 M 3 M 3 T Kako označimo silo, katera je enota zanjo in kako enoto označimo? Kako je izbrana enota za silo? Kako imenujemo napravo za merjenje sil? M Kolikšna je teža bremena z maso 5 kg (3 t, 300 g, 35 dag)? T S kolikšno silo napenja vzmet 200-gramska (20 g, 5 dag, 0,5 kg, 5 kg) utež? T Kako imenujemo silo, s katero Zemlja privlači telesa na svojem površju in v okolici? 16. Kako imenujemo prostor, v katerem zaznamo delovanje Zemlje na telesa? Kako vpliva Zemlja na telo z dvakrat, trikrat večjo maso? Ali je pomembna tudi oddaljenost telesa od zemeljskega površja? Opiši. M 10 V 11

43 2. Sile Risanje sil Cilji Standardi M T V Loči točkovno, ploskovno ter prostorsko porazdeljene sile. 1 Razvrsti sile glede na prijemališče. Predstavi silo z usmerjeno daljico v izbranem merilu. Zna silo predstaviti z usmerjeno daljico. Opredeli pojem težišča. 6 2 Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. 3 Sile riše v določenem merilu. 4 5 Iz narisane znane sile določi merilo ter iz narisane sile in merila določi velikost sile. Izbere primerno merilo, da predstavi določeno silo. Opredeli pojem težišča in ve, da težo narišemo iz težišča. Ponovimo snov o silah in zastavimo problem: po čem se lahko razlikujeta dve, po velikosti enaki sili? Do rešitve pridemo s poskusom. Dve enaki vzmeti, ki visita na stojalu, raztegneta učenca na primer za 3 cm, eno navzdol, drugo pa vodoravno. Sili rok sta po velikosti enaki, razlikujeta se pa po smeri delovanja. Ugotovimo, da je sila količina, ki ima velikost in smer, zato jo na sliki predstavimo z usmerjeno daljico vektorjem. Sili na vzmeti narišemo, potem ko smo določili prijemališče. Ker sta sili po velikosti enaki, sta tudi vektorja enako dolga. Pri tem naj opozorimo, da je pojem vektor za učence povsem nov in se z njim prvič srečujejo. Tudi kasneje, v srednji šoli so z njim težave. Zato poskrbimo, da bodo učenci zares povezali silo tako z velikostjo kot tudi s smerjo, pa tudi na pomen prijemališča ne smemo pozabiti. Da prijemališče sile vpliva na to, kam se telo premakne, ponazorimo s poskusom, ki je opisan v učbeniku v okvirju na strani 28. Če premikamo prijemališče po nosilki sile, se smer gibanja ohrani, drugače pa ne. Nadaljujemo s prostorsko porazdeljenimi silami. Ugotovimo, katere so te sile in od kod jih rišemo. Definiramo težišče in učence spomnimo določanja težišča trikotnika pri matematiki v 7. razredu. Kako si pomagamo pri določanju težišča knjige, je prikazano v učbeniku na strani 28. Narišemo težo vreče cementa. Pred tem se pogovorimo, kako rišemo sile takrat, ko poznamo njihove velikosti. Da jih na isti sliki lahko primerjamo med seboj, zapišemo ob sliki merilo: to je legenda, iz katere razberemo, koliko N predstavlja vsak cm dolžine usmerjene daljice. Pogosto bomo v zvezkih zasledili zapis 1 cm = 10 N, saj marsikje vidimo zapise z enačajem namesto glagola»je«. Pokažimo učencem trak papirja širok 1 cm in enemu od njih dajmo v roko utež, težko 1 N, in jih povprašajmo ali ju lahko primerjamo. Odgovor bo vsekakor»ne«, to pa pomeni, da je zapis 1 cm = 10 N napačen. Če učenci menijo, da je zapis: 1 cm pomeni 10 N predolg, naj zapišejo tako: 1 cm K 10 N. Sledijo ploskovno porazdeljene sile. Dokler ne obravnavamo trenja, so to v glavnem sile teles na podlago. Dosledno govorimo o sili vreče, knjige, učenca na tla ali na podlago, da je ne zamenjajo s težo vreče, knjige, učenca.

44 44 2. Sile Domenimo se, da ploskovno porazdeljene sile običajno rišemo iz sredine ploskve. Svetujemo uporabo barvnikov za risanje sil, kar se obrestuje pozneje, ko bomo sile sestavljali in razstavljali. Nato vadimo načrtovanje sil iz dane velikosti in merila, določanje velikosti narisane sile iz merila in določanje merila iz narisane sile in dane velikosti. Račune, ki jih je pri tem treba opraviti, zapišemo. Primerne naloge najdemo v delovnem zvezku na straneh 15 in 16. Pri nalogah 17 in 18 na strani 16 delovnega zvezka posebej poudarimo razliko med silo telesa na tla in silo teže tega telesa. Predlagana eksperimenta Pripomočki 1. Enako veliki, a različni sili dve enaki vzmeti, stojalo 2. Ugotavljanje težišča različnih teles iz kartona izrezana lika v obliki pravokotnika in lik nepravilne oblike za določevanje težišča, vrvica, utež Vprašanja za ustno preverjanje znanja 17. Med naštetimi silami izberi sile, ki imajo prijemališče v točki, sile, ki so porazdeljene po ploskvi, in tiste, ki so porazdeljene po vsem telesu: sila roke na kljuko, sila magneta na železno ploščico, sila vode na čoln, sila naprstnika na šivanko, sila zraka na padalo, sila elastike na čop las, sila vreče moke na polico, teža vreče moke, sila šestila v središču kroga na papirju, sila žoge na mrežo v golu, sila cepina na hlod. M 1 Št. standarda 18. Naštej po tri sile, ki imajo prijemališče v točki (po ploskvi, po vsej prostornini). 19. Na polici leži 20 N težka vrečka sladkorja. Nariši silo vrečke na polico, če 1 cm pomeni 5 N. 20. Na mizi leži paket. Sila mize na paket je 60 N (55 N). Narisana je z usmerjeno daljico, dolgo 6 cm (11 mm). Določi merilo, v katerem je narisana sila. 21. Sila roke je predstavljena s 37 mm dolgim vektorjem v merilu: 1 cm pomeni 20 N. Določi velikost sile roke. 22. Delavec napenja žico s silo 350 N. Nariši silo žice na steber. Merilo izberi sam. 23. Kaj je težišče? Kje je težišče kamna (lesenega kvadra, šolskega nahrbtnika, kolesa, človeškega telesa)? Predlagaj postopek za določitev težišča. M 1 T 2 3 T 4 T 4 V 5 M 6

45 2. Sile 45 Št. standarda 24. Narisanemu telesu vriši težo. (Masa čolna je 300 kg.) V M Sod, težak 470 N stoji na tleh. Nariši težo soda in silo soda na tla. V M 5 6

46 46 2. Sile 2.5 Ravnovesje sil Cilji Standardi M T V Poišče dani sili nasprotno enako silo. Ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Matematično izrazi pogoj za ravnovesje Pove, da na mirujoče telo delujeta najmanj dve sili. Izbrani sili poišče nasprotno silo in ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. 4 Zapiše matematični izraz za ravnovesje sil. Uro začnemo z obravnavo zgledov, ko na opazovano telo delujeta dve sili in telo miruje. Nato preidemo na zglede, ko se telo giblje premo in enakomerno: kupec se pelje s tekočimi stopnicami, padalec pada z odprtim padalom, potnik sedi v premo in enakomerno gibajočem se vlaku ali avtobusu. V tem primeru delujeta na potnika teža in nasprotno enaka sila sedeža, za spremembo smeri ali hitrosti pa je potrebna neka dodatna sila. Prehod k primerom, ko se telo giblje je za učence zelo zahteven, zato ga opravimo z veliko pozornostjo in z veliko primeri. Vse pogoje za ravnovesje zapišemo z enačbami. Izvedemo poskus z rolkarjem, ki je opisan v učbeniku na strani 30. Namesto ravnovesje sil pravimo tudi, da je telo v ravnovesju, obe izražanji sta dopustni. Z ravnovesjem sil mislimo na vsoto sil, ki je enaka nič. Ko pa rečemo, da je telo v ravnovesju, mislimo na telo, ki miruje ali se enakomerno giblje, čeprav nanj delujejo sile. Zelo zanimiv je poskus, ko z vzmetno tehtnico tehtamo utež v dvigalu, ki se dviga ali spušča. Pri tem se omejimo na gibanje, ko se dvigalo enakomerno spušča ali dviga. Nalogo zastavimo sposobnejšim učencem, če imajo možnost poskus izvesti. Samo miselni poskus je pretežek. Povzamemo obravnavano snov in jo strnemo v prvi Newtonov zakon, ki ga poimenujemo tudi zakon o ravnovesju. Najprej rešimo naloge v delovnem zvezku na strani 17, pri katerih sile tudi rišemo, šele nato naloge, pri katerih sile le imenujemo in nato zapišemo enačbo učbenik, stran 31, nalogi 1 in 3. Pri nalogi 24 v delovnem zvezku na strani 17 je treba opozoriti na silo tretje ploščice, ki je zaradi četrte ploščice večja.

47 2. Sile 47 Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Učenec na rolki rolka ali deska na kolesih 2. Učenec na rolki z nahrbtnikom rolka ali deska na kolesih 3. Poskus z silomerom ali tehtnico v dvigalu silomer Vprašanja za ustno preverjanje znanja 26. Imenuj sili, ki delujeta na izbrano telo. Določi smeri delovanja sil. Nasprotni sili primerjaj po velikosti in ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Na mizi stoji vaza. Simon drži v roki vrečko. Spodnji magnet»drži«zgornjega. Avtomobil stoji na parkirišču. Avtomobil pelje enakomerno po ravni cesti. (Opiši sili, ki delujeta vodoravno.) Vlado sedi v avtomobilu, ki pelje enakomerno po ravni cesti. Vol orje njivo s plugom. M T V Št. standarda Po čem prepoznaš, da sta sili, ki delujeta na telo, v ravnovesju? Ali lahko deluje na telo več sil in je to kljub temu v ravnovesju? Navedi primer. V Kateri sili delujeta v mirnem vremenu na jabolko, ki visi na veji? Kaj se dogaja z jabolkom? Opiši smer delovanja in velikost sil. Jabolko pada z drevesa. Je še vedno v ravnovesju? Odgovor pojasni. Po padcu obleži jabolko na tleh. Katera sila je nasprotno enaka teži jabolka, F g? Pogoj za ravnovesje zapiši z enačbo. 29. Poišči nasprotno enako silo. Pastirček hoče peljati kozo s paše. Vleče vrvico, koza pa se ne premakne. Katera sila je nasprotno enaka sili pastirčka, F p? Pogoj za ravnovesje zapiši z enačbo. T V T V Martin Krpan je dvignil kobilico s tovorom vred in stopil v sneg. Katere sile so delovale na Krpana, ko je stal v snegu? Pogoj za ravnovesje zapiši z enačbo. V 3 4

48 48 2. Sile 2.6 Trenje in upor Cilji Standardi M T V Pove, da trenje in upor vplivata na gibanje. Pove, od česa sta odvisna trenje in upor Pove, kako trenje oz. upor vpliva na gibanje telesa. Navede primere, ko trenje ali upor namerno povečamo oz. zmanjšamo. Razume, da aerodinamična oblika telesa prispeva k zmanjšanju upora. 4 Razloži, od česa je odvisna velikost sile trenja. 5 Razloži, od česa je odvisna velikost sile upora. Pove nekaj primerov, ko na telo vplivata trenje ali upor. 6 Poišče primere, ko na telo deluje trenje ali upor. Učna tema je zelo primerna za problemski pristop. Učenci spoznajo»znanstveno«pot od postavitve hipotez in eksperimentalnega preverjanja posamezne hipoteze, pri čemer poskrbimo za konstantnost količin, ki jih ne raziskujemo, do zbiranja in pred stavitve rezultatov ter končno presoje, ali rezultati hipotezo potrjujejo ali zavračajo. Ob uvodnem pogovoru o trenju in uporu naredimo preproste poskuse, da dobimo občutek za ti dve sili. Vsak učenec lahko naredi poskus z radirko. Enakomerno jo vleče po papirju. Občuti, da je potrebna kar velika sila, glede na to, da je radirka majhna in lahka. Če pa radirko obenem, ko jo vleče, tudi pritiska k mizi, se vlečna sila poveča, poveča se tudi trenje med stičnima ploskvama. Naredimo še poskus z zvezkom, ki ga hitro premikamo pred sabo skozi zrak z največjo ploskvijo, nato še z najmanjšo. Prvič čutimo veter, drugič pa ne, saj prvič nasprotuje gibanju veliko zraka, drugič pa zelo malo. Povemo še, da se gibanju upirajo tudi druge tekočine in da se upor pojavi tudi, ko telo miruje in se giblje tekočina. Tudi pri radiranju bi lahko radirka mirovala in bi pod njo vlekli papir. Po takšnem uvodu bodo učenci znali postaviti hipoteze o odvisnosti trenja in upora. Pogovor vodimo tako, da bodo navedli odvisnosti, ki jih bomo skupaj oblikovali v naslednje hipoteze: trenje je odvisno od hitrosti, od velikosti drsne ploskve, od hrapavosti drsne ploskve, od pravokotne sile na stični ploskvi; upor je odvisen od hitrosti telesa, od oblike telesa, od vrste tekočine v kateri se telo giblje, od velikosti prečnega preseka Postavljene hipoteze lahko preverjamo s skupinskim delom, frontalno ali individualno doma, odvisno od tega, koliko časa bomo namenili obravnavi te teme in kako sposobne učence imamo. Če se odločimo za individualno domače delo, dajmo še kakšen napotek in učencem posodimo pripomočke, ki jih doma nimajo, jih pa potrebujejo.

49 2. Sile 49 Če učenci predlagajo, da je trenje odvisno od velikosti stičnih ploskev, lahko to preverimo. Pri tem nam rad ponagaja kvader, ko ga vlečemo po različno velikih mejnih ploskvah, saj se lahko ploskve lesenega kvadra precej razlikujejo po hrapavosti. To preverimo pred uro. Paziti moramo tudi, da je prijemališče vlečne sile dovolj nizko in kvader ne pade. Predlagamo, da preverimo trenje le pod večjima ploskvama. O odvisnosti upora od hitrosti gibanja in oblike ploskve spregovorimo ob poskusu s pisemsko tehtnico, ki je opisan v učbeniku na strani 34. Po vsem tem moramo govoriti še o tako imenovanih koristnosti in škodljivosti obeh sil in o aerodinamični obliki nekaterih teles. Na to temo je veliko zanimivih nalog v delovnem zvezku na strani 18, ki niso zahtevne in jih učenci lahko rešujejo doma. Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Radirka in zvezek postaneta učili radirka, zvezek Vlečenje klade s silomerom po različnih podlagah in različno velikih ploskvah S sušilnikom za lase pihamo na pisemsko tehtnico lesen kvader, silomer, različne podlage, npr. ultrapas, steklo, vezana plošča, lesonit, sintetične obloge za tla, parket, po katerih vlečemo klado pisemska tehtnica, karton v velikosti posodice, sušilnik za lase Vprašanja za ustno preverjanje znanja 31. Če naslednje trditve niso pravilne, jih popravi. a) Sili trenja in upora pospešujeta gibanje. b) Kolo laže ustaviš na gladkih tleh, ker je trenje med kolesi in cesto manjše. c) Proti vetru težko hodimo, ker je upor zraka velik. M 1 Št. standarda 32. Stojiš v globoki mirujoči vodi. Ali deluje na tvoje telo sila upora vode? Kaj moraš narediti, da se bo pojavila sila upora? Govorimo o sili upora vode tudi takrat, ko stojiš v tekoči vodi? 33. Na katera telesa v navedenih primerih deluje sila trenja oz. sila upora? Zavore avtomobila se med zaviranjem grejejo, avtobus pelje po avtocesti, pri plavanju udarjaš z iztegnjenimi stopali po vodi, metlici mešalca se v gosti biskvitni masi vrtita počasneje, nogometni vratar ujame žogo z rokavicami, kadar te zebe, si drgneš roke, zavozlane vezalke težko razvežeš. 34. Od česa je odvisna velikost sile trenja? Opiši poskuse, s katerimi smo to pokazali. Kje je prijemališče sile trenja? M 1 T 6 T 4

50 50 2. Sile 35. Od česa je odvisna velikost sile upora? Opiši poskuse, s katerimi smo to pokazali. Kje je prijemališče sile upora? T 5 Št. standarda 36. Navedi tri primere, ko je koristno silo trenja (upora): a) zvečati b) zmanjšati 37. Kako je oblikovano telo, ki je aerodinamične oblike? Zakaj imajo nekateri tovornjaki nad kabino pritrjen spojler? Kako je oblikovano telo ribe (kolesarska čelada)? Zakaj? T 2 M Utrjevanje znanja Rešujemo naloge iz delovnega zvezka in učbenika. Ob tem ponavljamo in utrjujemo predelano snov. Če smo se pri trenju in uporu odločili za množično eksperimentiranje v šoli oz. doma, potem bodo v tej učni uri učenci predstavili rezultate dela, naredili bomo povze tek in reševali naloge o trenju in uporu.

51 2. Sile Sestavljanje sil Cilji Standardi M T V Določi rezultanto vzporednih sil grafično in računsko, če sta dani sili usmerjeni v isto smer in če sta dani sili usmerjeni v nasprotni smeri. 1 2 Grafično in računsko določi rezultanto vzporednih sil, ki delujeta v isto smer. Grafično in računsko določi rezultanto vzporednih sil, ki delujeta v nasprotni smeri. Nevzporedni sili nadomesti z eno samo silo rezultanto, kadar imata dani sili skupno prijemališče. Ve, da iz težišča narišemo rezultanto sil, s katerimi Zemlja privlači posamezne dele telesa. 3 Zna grafično nevzporedni sili nadomestiti z eno. 4 5 Razume, da je velikost rezultante odvisna od smeri danih sil. Razume, da je teža rezultanta sil, ki delujejo na vsak delec telesa. Učenci poznajo pojem sestavljati iz vsakdanjih aktivnosti. Sestavljali so lego kocke, igračke iz kinder jajčk, sestavljanke (puzzle) Pri matematiki so se naučili seštevati. Zdaj morajo te vednosti združiti in seštevati vektorje. Pri tem moramo še posebej paziti, da ne bodo učenci seštevali le»vektorjev«, ampak bodo imeli v mislih sile. Zapis in slike v učbeniku na strani 36 in 37 so osnova za razgovor o možnostih delovanja dveh sil in o»rezultatu«njunega delovanja. Ob risbah se pogovorimo, kako v posameznem primeru določimo rezultanto. Nesmiselno je prerisovati risbe iz učbenika, ampak se raje lotimo nalog v delovnem zvezku, kjer so sile, ki jih sestavljamo, že narisane. Težave se lahko pojavijo že pri seštevanju vektorjev, ki delujejo v nasprotno smer. Poudarimo, da se tudi v tem primeru pokrivata začetna in končna točka vektorjev, ki ju seštevamo. Da vselej ostane prijemališče rezultante na telesu, prenesemo krajši vektor. V tem poglavju ob eni izmed nalog ponovimo o teži in učence povprašamo, zakaj težo narišemo z enim vektorjem. Povemo jim, da je teža rezultanta majhnih vzporednih sil, ki delujejo na posamezne delčke telesa. Z nalogami v učbeniku utrjujemo pridobljeno znanje. Tehniko seštevanja sil vadimo na zgledih na strani 19 v delovnem zvezku. Rezultante sil rišemo z vijoličasto barvo in s tem opozorimo, da teh sil pravzaprav ni. Poudarimo, da silo lahko premikamo zgolj po nosilki. Pri nalogi 3 na strani 37 v učbeniku utrdimo znanje o ravnovesju sil. Meritve pri nalogi 5 v učbeniku na strani 38 lahko naredijo učenci pri dodatnem pouku.

52 52 2. Sile Vprašanja za ustno preverjanje znanja 38. Kako imenujemo silo, ki nadomesti dve ali več sil in je enaka vsoti? M 1 Št. standarda 39. Na telo delujeta vzporedno dve sili: F 1 = 10 N, F 2 = 15 N. Določi smer delovanja sil, ko je F R = 25 N. Ali je lahko v tem primeru rezultanta nič? 40. Na telo delujeta vzporedno dve sili: F 1 = 10 N, F 2 = 15 N. Določi smer delovanja sil, ko je F R = 5 N. Ali je lahko rezultanta velika 7 N? M 1 T Konja vlečeta voz. Ob skici pojasni, kako sili konj seštejemo. M Nejc se pelje s kolesom naravnost enakomerno po vodoravnem pločniku. Za sabo vleče Tjašo, ki je na rolerjih in jo ovira trenje. Katere sile delujejo na Tjašo? Nariši skico in določi rezultanto vodoravnih sil, ki delujejo na Tjašo. Določi še vsoto navpičnih sil. 43. Skiciraj nevzporedni sili, ki delujeta na telo. Opiši postopek za seštevanje nevzporednih sil. 44. Rezultanta nevzporednih sil F 1 = 5 N, F 2 = 3 N je: a) vedno manjša od vsote 5 N + 3 N b) enaka vsoti 5 N + 3 N c) enaka razliki 5 N - 3 N T 2 T 3 V Ali je lahko vsota nevzporednih sil nič? Pojasni ob skici. V Fanta vlečeta težke sani enakomerno po že narejeni sledi z nevzporednima silama F 1 in F 2. Katera sila je v ravnovesju z rezultanto sil F 1 in F 2? Kako bi določil smer in velikost te sile? Skiciraj. V 4

53 2. Sile , 2.10 Razstavljanje sil Cilji Standardi M T V Razstavi dano silo na komponenti. Pove, da je velikost komponent pri razstavljanju dane sile odvisna od njihove smeri. Loči rezultanto sil od komponent ter loči med sestavljanjem in razstavljanjem sil. Razloži preproste primere razstavljanja in sestavljanja sil po slikah Računsko in grafično zna razstaviti dano silo na vzporedne komponente. Grafično razstavi dano silo na sili, katerih smeri sta dani, in zna uporabiti ustrezno merilo. Opiše odvisnost velikosti nadomestnih sil od kota med njima. Razlikuje med silami, ki delujejo na telo, in silami, ki bi te sile lahko nadomestile in jih potrebujemo pri konstrukciji. Na risbi izbere opazovano telo, imenuje sile, ki delujejo nanj, in pojasni, kako bi določil velikosti neznanih sil. Pri tem uporablja pojem»sestaviti«sili oz.»razstaviti«silo. Prva ura Pri razstavljanju sil smo se zavestno izognili pojmu komponenta, ker lahko vse naloge, ki jih rešujemo v osnovni šoli, oblikujemo tako, da razstavljamo znani sili nasprotno silo. Prvo uro lahko začnemo s priročnim poskusom, ki naj ga izvedejo vsi učenci. Po dva učenca dvigneta šolsko torbo za naramnice. Najprej stojita tako, da sta roki, ki držita naramnici vzporedni, potem pa se odmikata drug od drugega. Pri tem sta pozorna na velikost sile roke. Ali se sila roke spreminja, ko se spreminja smer njenega delovanja? Če se spreminja, nas zanima, kako se spreminja. Na vprašanji lahko skupina štirih učencev odgovori z majhno raziskovalno nalogo. Posodimo jim ustrezne vzmet - ne tehtnice. Po pogovoru ob zgledu v učbeniku na strani 39, rešimo nalogo 39 v delovnem zvezku. Naučimo se določiti velikost sil z razstavljanjem njune rezultante, ki je nasprotno enaka sili trenja. Potek reševanja tovrstnih nalog je takšen: Izberemo merilo, v katerem bomo risali. Z zeleno barvo narišemo iz skupne točke silo trenja, nato pa z vijolično vlečno silo, ki je pri enakomernem gibanju nasprotno enaka trenju. Ta vektor ponazarja vsoto sil Jana in Petra. Nosilki njunih sil sta dani, velikosti sil pa določimo z vzporednicama skozi končno točko vektorja vsote. Sili rok prevlečemo z zeleno in iz merila izračunamo velikosti obeh sil. Nadaljujemo z nalogo 40. Učencem lahko pripravimo kopije te naloge, da bo slika preglednejša. Rišejo naj v merilu 1 cm pomeni 20 N in uporabljajo dogovorjene barvnike.

54 54 2. Sile Naloge razstavljanja sil so za večino učencev zelo zahtevne, saj nimajo potrebne pred stave o silah, ki delujejo, o njihovem prijemališču in smeri delovanja. Zato se o teh stvareh pogovorimo pred konstruiranjem. Veliko težav povzroča miselnost učencev, da dolžina vrvice vpliva na velikost sile. O nasprotnem se prepričajo z uporabo daljših in nato krajših vrvic z vzmetnimi tehtnicami ob obravnavi istega primera. Druga ura Če so se prejšnjo uro učenci odločil za domače raziskovanje odvisnosti velikosti sil od kota med njima, prisluhnemo najprej poročilu o rezultatih dela ob predstavitvi poskusa. Glavnina ure je namenjena šolskemu množičnemu poskusu Razstavljanje sil, delov ni zvezek, stran 88. Učenci pridobijo izkušnjo merjenja sil z vzmetno tehtnico. Poskus ima dva dela. V prvem večajo kot med silomeroma, tako da je nagib obeh silo merov do navpične smeri enak, torej sta leva in desna sila enaki. Ugotovijo, da je sila večja, čim večji je kot med vzmetnima tehtnicama. V drugem delu je kot med silomeroma ves čas enak, nagib do navpične smeri pa se spreminja. Ugotovijo, da se sila v vrvici, ko se približuje navpični smeri, veča. Druga vrvica se vse bolj oddaljuje od navpične smeri, saj mora ostati kot med vrvicama nespremenjen, sila v njej pa se manjša. Vajo lahko doma kateri od učencev nadgradi z grafom, ki prikazuje odvisnost sile desne vrvice od kota, ki ga vrvica oklepa z vertikalo. Potrebne podatke je mogoče pridobiti z merjenjem ali z risanjem Predlagana eksperimenta Dvigovanje šolske torbe na različne načine Šolski množični poskus: Razstavljanje sil; navodilo v delovnem zvezku, stran 88 šolska torba Pripomočki uteži, silomeri, vrvice, kotomeri

55 2. Sile 55 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 47. Gugalnica je težka 20 N in je obešena na dva kavlja. Nanjo sede deklica, težka 360 N. Kolikšna je sila vrvi na levi in na desni kavelj? T 1 Št. standarda 48. Omara je težka 800 N in stoji na štirih nogah. Določi silo tal na vsako nogo. 49. Veja, obložena z breskvami, je podprta z dvema letvama, ki pod vejo oklepata kot 30. Veja pritiska na lati s silo 80 N navpično navzdol. Kako bi določil sili, s katerima lati pritiskata na zemljo? Skiciraj. 50. Jan razmišlja, kako bo nesel potovalko, ki je težka 200 N. Če jo nesem sam, moram premagovati silo 200 N. Če mi pomaga Peter, ki je enako velik kot jaz, moram premagovati silo najmanj 100 N. Če mi pomaga Metka, ki mi rada nagaja, bom nesel torbo s silo najmanj 200 N. Pojasni vsako Janovo trditev posebej. Predpostavi, da Jan in njegov pomočnik, pomočnica delujeta vsakič z enakima silama. Razmišljanje predstavi ob skici. 51. Krogla za kegljanje visi na vrvi. Z drugo vrvico jo vlečeš k sebi. Imenuj sile v vrveh in opiši njihove smeri. Katero silo moraš narisati, če hočeš določiti velikosti sil v desni in levi vrvici? T 1 T 2 V 3 V 4 5 F g = 5 N 52. Krogla za kegljanje visi na vrvi. Premaknemo jo s palico, kot je narisano. Imenuj sile, ki delujejo v skupni točki in določi smeri teh sil. Opiši postopek za določitev velikosti neznanih sil. V 4 5 F palice = 3,5 N F kavlja = 6,5 N

56 56 2. Sile 2.11 Telo na klancu Cilja Standardi M T V Imenuje sile, ki delujejo na mirujoče telo na gladkem klancu, in opredeli njihovo smer. Grafično določi velikost sil, ki delujejo na telo na klancu. 1 2 Imenuje sile, ki delujejo na mirujoče telo na klancu, in opredeli njihovo smer. Zna grafično določiti velikost sil, ki delujejo na telo na klancu. 3 Razloži vzroke gibanja teles po klancu navzdol. Naredimo demonstracijski poskus. Voziček z znano maso pustimo, da se odpelje po klancu in odgovorimo na vprašanja v tretjem odstavku, v učbeniku na strani 40. Voziček nato vlečemo po klancu navzgor. Strmino klanca spreminjamo in merimo vlečno silo ter jo primerjamo s težo vozička. Nato vzamemo klado, jo privežemo z vrvico, ki je vzporedna s klancem, da klada miruje. Imenujemo sile na klado. Poznamo težo klade in smeri, v katerih delujeta vrvica in podlaga, ne poznamo pa velikosti teh dveh sil. Določimo ju z razstavljanjem po postopku, ki je opisan v učbeniku na strani 41. Z risanjem rezultante teže in sile podlage odgovorimo na vprašanje zakaj klada zdrsi po klancu, ko prerežemo vrvico. Naloge o silah na klancu so zahtevne, zato učence navajamo na sistematično reševanje, slabše učence pa pri reševanju nalog vodimo. Uro lahko izvedemo v obliki skupinskega dela. Z njim skušajo učenci z načrtovanjem raziskati, kako nagib klanca vpliva na velikost sile vrvice in sile podlage. Pred poukom pripravimo slike klanca s klado, za vsako skupino po enega. Na po lovico ovojnega papirja formata B 0 narišemo klanec in na njem telo v obliki kvadra. Klanci naj imajo različne naklonske kote (10, 20, 30, 40, 50 ). Ker je skupin ponavadi več kot pet, se nekateri koti podvajajo. Teža klade je za vse skupine enaka, skupaj določimo tudi merilo. Dogovorimo se o poteku načrtovanja, ki je prikazan v učbeniku na strani 41. Najprej narišejo s svinčnikom in ko preverimo pravilnost izdelka, izvlečejo črte v treh barvah: s črno klanec, klado in pomožne vzporednice, z zeleno sile, ki delujejo na klado in z vijolično rezultanto sile vrvice in sile podlage. Izdelke razstavimo in povzamemo ugotovitve. Velikosti sile vrvice in sile podlage sta odvisni od naklonskega kota klanca. Predlagani eksperiment Telo na klancu Pripomočki voziček ali valj, silomeri, vrvica

57 2. Sile 57 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 53. Katere sile delujejo na telo: a) ki na gladkem klancu miruje? b) ki drsi po gladkem klancu navzdol? c) ki ga po gladkem klancu potiskamo navzgor? č) ki ga po hrapavem klancu potiskamo navzgor? T 1 Št. standarda 54. Klada na hrapavem klancu miruje. Težka je 50 N. Katere sile delujejo na klado? Kako bi določil silo podlage, ki preprečuje drsenje klade? Nariši in opiši. V 2

58 58 2. Sile 2.12 Medsebojno delovanje teles Cilji Standardi M T V Pove, da telesa učinkujejo druga na drugo vzajemno. Razloži preproste primere vzajemnega delovanja sil. Loči zakon o vzajemnem učinku od zakona o ravnovesju. 1 2 Pove, da telesa delujejo druga na drugo vzajemno. Razume, da sta sili, ki se pojavita pri medsebojnem delovanju dveh teles, nasprotno enaki in se vselej pojavita v paru. 3 Na primerih razloži vzajemno delovanje sil. 4 Na primeru razlikuje zakon o ravnovesju od zakona o vzajemnem učinku. Do zdaj smo obravnavali eno opazovano telo in sile nanj, ki so izvirale iz teles v okolici. Telo je bilo v večini primerov v ravnovesju. V tej učni uri pa bomo raziskali medsebojno delovanje dveh teles. Najprej naj se telesi dotikata. Učence motiviramo s poskusom z rolkarjema, ko eden odrine drugega. Zakaj se ne premakne samo tisti, ki je bil odrinjen? Do odgovora pridemo s poskusi z vzmetnima tehtnicama, ki so opisani v učbeniku na strani 43. Če imamo dovolj dinamometrov, delamo v dvojicah. Za prikaz medsebojnega delovanja teles na daljavo izvedemo demonstracijski poskus z obročastim magnetom in približno enako težkim železnim predmetom, ki ga lahko obesimo na vrvico. Z magnetom se približamo telesu, ki visi na vrvici. Sila magneta pritegne telo, njeno prijemališče je v tem telesu. Poskus ponovimo tako, da magnet nataknemo na paličico, železno telo pa primemo v roko in se z njim približamo magnetu. Telo pritegne magnet. Sila, s katero telo deluje na magnet, ima prijemališče v magnetu. Tudi zdaj sta sili nasprotno enaki. Ko rešimo dovolj nalog o vzajemnem učinku, povemo tretji Newtonov zakon. Poudarimo, da govori tretji Newtonov zakon o dveh telesih, ki medsebojno delujeta, v nasprotju s prvim, pri katerem opazujemo le eno telo. To spoznanje utrjujemo z nalogama 48 in 49 v delovnem zvezku. S poskusom v učbeniku na strani 44 prikažemo medsebojno delovanje avta in ceste. Poskrbeti moramo le, da je tudi cesta»gibljiva«. Predlagani eksperimenti 1. Rolkar odrine drugega rolkarja rolke Pripomočki 2. Poskus z vzmetnima tehtnicama vzmetni tehtnici 3. Magnet in vijak delujeta vzajemno obročast magnet, paličica, železni predmet (najbolje, da vijak) in vrvica 4. Avtomobilček na pogon odrine»cesto«avtomobilček na vztrajnik ali vzmet, kroglice, trši papir ali vezna plošča

59 2. Sile 59 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 55. O čem govori zakon o vzajemnem učinku? Kaj pravi? V okolici poišči telesi, ki delujeta druga na drugo, in primerjaj velikosti medsebojnih sil. M 1 Št. standarda 56. Ali lahko vselej najdemo dani sili nasprotno enako silo? Poišči jih za naslednje zglede. a) Jabolka pritiskajo na dno košare. b) Juš vleče vrv. c) Tekač se odriva od ceste. č) Veslo odriva vodo. 57. Na naslednjih zgledih poišči vzajemno delujoči sili. a) Hruška visi na veji. b) Otrok sedi na gugalnici. c) Naelektren glavnik dvigne lase. 58. Za opisan primer poišči sili, za kateri velja zakon o vzajemnem učinku, in sili, za kateri velja zakon o ravnovesju. a) Kužek sedi na stolu. b) Lokomotiva vleče vagon enakomerno po ravnem tiru. c) Na drogu visi reklamna tabla. M 2 T 3 V Utrjevanje znanja Uro lahko izvedemo v računalniški učilnici in uporabimo program Winmeh. Primer uporabe programa in učne ure je v prilogi. V uri utrjevanja si lahko ogledamo videokaseto Sile ravnovesje teles in ob njej ponovimo snov Preverjanje znanja Zgled preizkusa znanja je priložen Ocenjevanje znanja

60 Naloge za pisno preverjanje znanja SILE Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Število doseženih točk: 37 1 V tabelo je vpisano nekaj dogodkov. Za zapisane dogodke izpolni tabelo. 3 Za zgled je rešen en primer. Dogodek Telo, ki ga opazujemo Kaj povzroči sila? Kdo ali kaj povzroči silo? Ime sile Kako deluje? Miha je vrgel papirnato letalo. papirnato letalo gibanje, letalo odleti roka sila roke ob dotiku Petra vleče voz. Voda vrti mlinsko kolo. Naelektren televizijski zaslon pritegne lase. 2 Kolikšna je teža teles? 2 masa 2 kg 240 g 10 t 1,2 dag teža 3 Podčrtaj prožna telesa. 1 list žage, radirka, svinčnik, čokolada, frnikola, plastično ravnilo, kos usnja 4 Miha je umerjal vzmet. Na 10 cm dolgo jekleno vzmet je obesil utež za 2 N. 4 Raztegnjena vzmet je merila 12,5 cm. Ko je na vzmet obesil utež za 8 N, je vzmet merila 20 cm. a) Vstavi podatke v tabelo in nariši graf. sila (N) raztezek (cm) Iz grafa odčitaj velikost sile, ki raztegne vzmet za 8 cm. Sila je. b) Ali za Mihovo vzmet velja Hookov zakon? Pojasni odgovor.

61 5 Določi merilo in nariši silo F = 400 N, ki deluje na klado vodoravno proti levi. 2 Merilo: 6 Deček je težak 600 N in stoji na brvi. 3 a) Kateri sili delujeta na dečka, ko stoji na brvi? b) Kolikšna je vsota sil na dečka? c) Pogoj za ravnovesje sil na dečka zapiši z enačbo. 7 Oče vleče voziček s silo 50 N, sin pa ga potiska s silo 15 N. 3 a) Določi rezultanto teh dveh sil računsko. b) Določi rezultanto teh dveh sil načrtovalno (1cm pomeni 10 N). c) Kolikšno je trenje, če se voziček giblje enakomerno?. 8 Za naštete sile zapiši, ali delujejo v točki, po ploskvi ali so prostorsko porazdeljene. 4 Teža omare. Sila zraka na jadro. Sila risalnega žebljička na papir. Sila sani na sneg. 9 Dopolni stavke z ustreznimi besedami (trenje oz. upor, majhen oz. velik). 3 Hokejist, ki pade na ledu, se počasi ustavlja, ker je. Jadrnica ima trup oblikovan zelo aerodinamično, zato je vode. Trup jadrnice je gladek, zato je med trupom in vodo.

62 10 Na telo delujeta sili, veliki 40 N in 60 N. 3 Merilo: Načrtovalno določi vsoto sil F 1 in F 2. Vsota sil je: 11 Telovadec, ki tehta 70 kg, izvaja vajo na drogu. Narisan je v treh vesah. 3 Pod vsako sliko napiši ustrezno trditev za sili rok F 1 in F 2. Izbiraj med možnimi odgovori: a) F 1 = F 2 = 700 N b) F 1 < 700 N c) F 1 = 700 N č) F 1 = F 2 < 350 N d) F 1 = F 2 > 350 N e) F 1 = F 2 = 350 N A B C 12 Voziček miruje na klancu. Teža vozička je 300 N. 3 a) Katere sile delujejo na voziček? b) Z risanjem sil določi velikost sile vrvice. Sila vrvice je. c) Vrvico prerežemo. Ali je voziček še v ravnovesju? Pojasni. 13 Na vrvici visi plastenka, težka 15 N. 3 a) Kateri telesi delujeta vzajemno?. b) Nariši sili, s katerima telesi delujeta vzajemno. c) Narisani sili imenuj in jima določi velikost..

63 2. Sile 63 Rešitve nalog s točkovnikom 1 2. vrstica: voz, gibanje voza, Peter, sila Petra, ob dotiku 1 3. vrstica: mlinsko kolo, vrtenje kolesa, voda, sila vode, ob dotiku 1 4. vrstica: lasje, premik las, naelektren zaslon, električna sila, 1 na daljavo 2 20 N 0,5 2,4 N 0, N ali 100 kn 0,5 0,12 N 0,5 3 list žage, radirka, plastično ravnilo (vse pravilno) 1 4 a) sila (N) raztezek (cm) , Za pravilno vpisane podatke. 1 narisan graf 1 6,4 N 1 b) Da. Sila in raztezek sta premo sorazmerni količini. 1 ali: graf je ravna črta ali: 2-krat, 3-krat večja sila povzroči 2-krat, 3-krat večji raztezek. 5 Merilo. 1 Pravilno narisan vektor. 1 6 teža, sila brvi 1 nič 1 F B = - F g ali F B + F g = 0 1

64 64 2. Sile 7 a) 65 N 1 b) Narisane sile. 1 c) 65 N 1 8 prostorsko 1 po ploskvi 1 v točki 1 po ploskvi 1 9 trenje, majhno 1 upor, majhen 1 trenje, majhno 1 10 Merilo: 1 cm pomeni 20 N. 1 F R = 90 N 1 Paralelogram in rezultanta sil A B C c e d Vsak pravilen zapis a) teža, sila vrvice in sila tal 1 b) F v = 100 N 1 c) Ne. Na voziček delujeta dve sili, njuna vsota ni nič a) vrvica in plastenka 1 b) Narisana slika. 1 c) sila vrvice, 15 N 0,5 sila plastenke, 15 N 0,5

65 2. Sile 65 Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga Standardi M T V V opisanem dogodku imenuje sile in navede njihove učinke. Izbere opazovano telo in okolico. 1 Opiše učinke sil, ki delujejo na telo ob dotiku in povzročijo spremembo gibanja. Zna imenovati silo, ki v izbranem dogodku na daljavo deluje na opazovano telo. Med navedenimi silami loči tiste, ki delujejo ob dotiku, in tiste, ki delujejo na daljavo, ter zna opisati spremembe. 2 Pove, da je enota za silo newton. Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak F g. 3 Loči prožna telesa in prožne snovi od neprožnih. Ponazori odvisnost sile od raztezka z grafom. 4 Kvantitativno razloži odvisnost raztezka vzmeti od velikosti sile. Iz narisanega grafa zna odčitati velikost narisane količine. 5 Izbere primerno merilo, da predstavi določeno silo. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. Pove, da je teža sila, s katero Zemlja privlači telesa in ima smer proti središču Zemlje. Pove, da na mirujoče telo delujeta najmanj dve sili. 6 Izbrani sili poišče nasprotno silo in ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Zapiše matematični izraz za ravnovesje sil. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. 7 Grafično in računsko določi rezultanto vzporednih sil, ki delujeta v isto smer. Pove, kako trenje oz. upor vpliva na gibanje telesa. 8 Razvrsti sile glede na prijemališče.

66 66 2. Sile Naloga Standardi M T V Pove, kako trenje oz. upor vpliva na gibanje telesa. 9 Razume, da aerodinamična oblika telesa prispeva k zmanjšanju upora. Poišče primere, ko na telo deluje trenje ali upor Zna grafično dve nevzporedni sili nadomestiti z eno. Iz narisane dane sile določi merilo ter iz narisane sile in merila določi velikost sile. Računsko in grafično zna razstaviti dano silo na vzporedne komponente. Grafično razstavi dano silo na sili, katerih smeri sta dani, in zna uporabiti ustrezno merilo. Iz narisane znane sile določi merilo ter iz narisane sile in merila določi velikost sile. 12 Imenuje sile, ki delujejo na mirujoče telo na klancu, in opredeli njihovo smer. Zna grafično določiti velikost sil, ki delujejo na telo na klancu. Razume, da sta sili, ki se pojavita pri medsebojnem delovanju dveh teles, nasprotno enaki in se vselej pojavita v paru. 13 Na primerih razloži vzajemno delovanje sil. Izbere primerno merilo, da predstavi določeno silo. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. Skupaj % % 6 17 %

67 Pisni preizkus znanja KAJ JE FIZIKA, SILE Ime in priimek: Razred: 8. Skupina A Število doseženih točk: 31 Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim. 1 V povedi sta opisana dva dogodka. Izberi enega in izpolni tabelo. 2»Rok vrže žogo in ta prileti naravnost v mrežo gola.«opazovano telo povzročitelj sile ime sile kako sila deluje kaj povzroči 2 Nina je na vzmet zapovrstjo obešala uteži in vsakič odčitala raztezek, 2 v tabelo pa je vpisala le nekaj meritev. Vpiši manjkajoče podatke v tabeli, če predpostavimo, da za vzmet velja Hookov zakon. Nariši graf, ki prikazuje raztezek v odvisnosti od sile. sila (N) raztezek (cm) , Planinec Janko ima 49 kg in nosi nahrbtnik težak 95 N. 1 S kolikšno silo pritiska Janko na tla?

68 4 V tabeli označi, kako so porazdeljene naslednje sile. Za zgled je rešen en primer. 2 v točki po ploskvi prostorsko Sila stopala na tla. Teža Jureta. Sila svinčnikove konice na papir. Sila zraka na padalo. Sila avtomobila na cesto. 5 Petra vleče klado z maso 600 g po mizi, da se giblje enakomerno. Vleče jo s silo 2 N. 4 a) Katere sile delujejo na klado? Sile zapiši z besedo in simbolom ter pripiši velikost. Zgled: sila vode, F v = 10 N b) Nariši sile na klado. Merilo: 1 cm pomeni 2 N. c) Ali je klada v ravnovesju? Pojasni. 6 Načrtovalno in računsko določi rezultanto sil. Merilo: 1 cm pomeni 50 N. 3 F 1 = F 2 = Račun: F R = F R = 7 Načrtovalno določi rezultanto sil, če je sila F 1 = 600 N. 4 Merilo: 1 cm pomeni N. F 2 = F R = N N 8 Vstavi pravilno besedo, ki je zapisana v oklepaju. 2 Ko se peljemo s kolesom, se sklonimo, da (povečamo, zmanjšamo) (upor, trenje). Poledenele pločnike posipajo s peskom, da (povečajo, zmanjšajo) (trenje, upor).

69 9 Janez drži torbo. Torba tehta 9,2 kg. Dopolni trditve. 3 a) Teža torbe je. b) Janez jo drži s silo. c) Torba je v ravnovesju, zato je. 10 Imenuj telesi, ki po zakonu o vzajemnem učinku delujeta drugo na drugo. 1»V vazi je voda.«telesi sta: 11 Na klancu leži klada, težka 4 N. Privezana je z vrvico, da ne zdrsi po klancu. 2 Načrtovalno določi silo podlage na klado F p in silo F v, s katero je napeta vrvica. Merilo: 1 cm pomeni 1 N. F p = F v = 12 Dopolni tabelo. Za zgled je rešen en primer. 3 merjena količina znak osnovna merska enota merska priprava dolžina l, h, s meter merilni trak kilogram hitrost čas 13 Opiši, kako bi s koraki izmeril pot od doma do trgovine in jo izrazil v enoti 2 za merjenje dolžine.

70 Pisni preizkus znanja KAJ JE FIZIKA, SILE Ime in priimek: Razred: 8. Skupina B Število doseženih točk: 31 Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim. 1 Poved opisuje dva dogodka. Izberi enega in izpolni tabelo. 2»Sonja zmečka list papirja in ga vrže proti koš.«opazovano telo povzročitelj sile ime sile kako sila deluje kaj spremeni 2 Marko je na vzmet, za katero velja Hookov zakon, obešal uteži in vsakič odčital raztezek. 2 Naredil je dve meritvi in narisal graf. Druge vrednosti je odčital z grafa. Nariši graf, ki prikazuje raztezek v odvisnosti od sile. Z grafa odčitaj manjkajoče podatke in jih vpiši v tabelo. sila (N) raztezek (cm) 0 0 0,5 6 1,0 12 2, Skavt Tinček je težak 390 N in nosi nahrbtnik, ki ima maso 3,5 kg. 1 S kolikšno silo pritiska Tinček na tla?

71 4 V tabeli označi, kako so porazdeljene naslednje sile. Za zgled je rešen en primer. 2 v točki po ploskvi prostorsko Sila roke na sendvič. Sila zraka na napihnjen balonček. Sila šivankine konice na blago. Sila magneta na žebljiček. Sila slike na kavelj. 5 Jana potegne škatlo jajčk po polici enakomerno s silo 2 N. Masa škatle je 500 g. 4 a) Katere sile delujejo na škatlo? Vsako silo zapiši z besedo in simbolom ter pripiši velikost. Zgled: sila vode, F v = 10 N b) Nariši sile na škatlo. Merilo: 1 cm pomeni 2 N. c) Ali je škatla v ravnovesju? Pojasni. 6 Načrtovalno in računsko določi rezultanto sil. Merilo: 1 cm pomeni 40 N. 3 F 1 = F 2 = Račun: F R = F R = 7 Načrtovalno določi rezultanto sil F 1 in F 2, če je sila F 1 = 600 N. 4 Merilo: 1 cm pomeni N. F 2 = F R = N N 8 Besede pove~ati, zmanjšati, upor, trenje, velik ali majhen vstavi v spodnji trditvi, 2 tako da bosta pravilni. Dele stroja mažemo z oljem, da. Delfini imajo zelo aerodinamično oblikovano telo, zato je zelo.

72 9 Manca pestuje muco. Muca tehta 4,5 kg. 3 Dopolni trditve. a) Teža muce je. b) Manca jo drži s silo. c) Muca je v ravnovesju, zato je. 10 Imenuj telesi, ki po zakonu o vzajemnem učinku delujeta drugo na drugo. 1»Peter sedi na gugalnici.«telesi sta:. 11 Na klancu leži valjasto telo, težko 5 N, ki je pritrjeno z vrvico. 2 Načrtovalno določi silo podlage na telo F p in silo, s katero vrvica zadržuje telo. Merilo: 1cm pomeni 1 N. F p = F v = 12 Dopolni tabelo. Za zgled je rešen en primer. 3 merjena količina znak osnovna merska enota merska priprava dolžina l, h, s meter merilni trak vzmetna tehtnica sekunda masa 13 Opiši, kako bi določil povprečno maso riževega zrna. 2

73 2. Sile 73 Rešitve nalog s točkovnikom Skupina A 1 Izbere lahko: Rok vrže žogo (žoga, Rok, sila roke, ob dotiku, gibanje žoge), ali: Žoga prileti v mrežo gola (mreža, žoga, sila žoge, ob dotiku, spremembo oblike mreže ali premik mreže), ali: Žoga prileti v mrežo gola (žoga, mreža, sila mreže, ob dotiku, sprememba gibanja žoge) Za pravilno izpolnjeno vrstico. 2 Za tri pravilne odgovore. 1 2 sila (N) raztezek (cm) ,5 22 Za izpolnjeno tabelo. 1 Za narisan graf N 1 4 prostorsko 0,5 v točki 0,5 po ploskvi 0,5 po ploskvi 0,5 5 a) teža, F g = 6 N; sila mize, F m = 6 N 1 sila Petre, F P = 2 N; sila trenja, F tr = 2 N 1 b) Narisane vse sile. 1 c) Da. Vsota sil na klado je nič. 1

74 74 2. Sile 6 F 1 = 150 N 0,5 F 2 = 50 N 0,5 F R = 100 N 0,5 F R = 150 N - 50 N = 100 N 0,5 Grafično seštevanje sil. 1 7 Merilo: 1 cm pomeni 200 N. 1 Paralelogram in vektor F R. 1 F 2 = 300 N 1 F R = 700 N 1 8 zmanjšamo, upor, povečajo, trenje Vsak pravilen odgovor. 0,5 9 a) 92 N 1 b) 92 N 1 c) sila torbe na Janeza tudi 92 N. 1 ali: vsota sil na torbo je nič. 10 vaza in voda 1 11 F p = 3,7 N 1 F v = 1,5 N 1 12 masa, m, tehtnica 1 v, m, merilnik hitrosti s 1 t, sekunda, ura 1 13 Izmeril bi dolžino 10 korakov in izračunal povprečno dolžino 1 enega koraka. Preštel bi korake od doma do trgovine in število korakov 1 pomnožil z dolžino enega koraka.

75 2. Sile 75 Skupina B 1 Izbere lahko: Sonja zmečka papir (papir, Sonja, sila roke, ob dotiku, spremembo oblike), ali: Papir vrže v koš (papir, Sonja, sila roke, ob dotiku, spremembo gibanja). Za pravilno izpolnjeno vrstico. 2 Za tri pravilne odgovore. 1 2 sila (N) raztezek (cm) 0 0 0,5 6 1,0 12 1,5 18 2,0 24 2,75 33 Za izpolnjeno tabelo. 1 Za narisan graf N 1 4 po ploskvi 0,5 v točki 0,5 prostorsko 0,5 v točki 0,5 5 a) teža, F g = 5 N; sila police, F p = 5 N 1 sila Jane, F J = 2 N; sila trenja, F tr = 2 N 1 b) Narisane vse sile. 1 c) Da. Vsota sil na škatlo je nič. 1

76 76 2. Sile 6 F 1 = 80 N 0,5 F 2 = 20 N 0,5 F R = 60 N 0,5 F R = 80 N - 60 N = 20 N 0,5 Grafično seštevanje sil. 1 7 Merilo: 1 cm pomeni 200 N. 1 Paralelogram in rezultanta F R. 1 F 2 = 500 N 1 F R = 1000 N 1 8 zmanjšamo, trenje, upor, majhen Vsak pravilen odgovor. 0,5 9 a) 45 N 1 b) 45 N 1 c) sila muce na Manco tudi 45 N. 1 ali: vsota sil na muco je nič. 10 Peter in gugalnica 1 11 F p = 4,7 N 1 F v = 1,7 N 1 12 sila, F, N 1 čas, t, ura 1 m, kg, tehtnica 1 13 Vzel bi večje število riževih zrn (na primer 100). 1 Vsa zrna bi stehtal in dobljeno maso delil s številom zrn. 1

77 2. Sile 77 Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preizkusu znanja Naloga Standardi M T V V opisanem dogodku imenuje sile in navede njihove učinke. 1 Izbere opazovano telo in okolico. Opiše učinke sil, ki v izbranem dogodku delujejo na telo ob dotiku in povzročijo spremembo gibanja. Ponazori odvisnost sile od raztezka z grafom. 2 Kvantitativno razloži odvisnost raztezka vzmeti od velikosti sile. Iz narisanega grafa zna odčitati velikosti narisane količine. Pove, da je enota za silo newton. 3 Razume in pove dogovor o enoti za silo. Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak F g. 4 Razvrsti sile glede na prijemališče. Pove, da je enota za silo newton. Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak F g. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. 5 Sile riše v določenem merilu. Izbrani sili poišče nasprotno silo in ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. 6 7 Grafično in računsko določi rezultanto vzporednih sil, ki delujeta v nasprotni smeri. Iz narisane dane sile določi merilo ter iz narisane sile in merila določi velikost sile. Zna grafično nevzporedni sili nadomestiti z eno. Pove, kako trenje oz. upor vpliva na gibanje telesa. 8 Razume, da aerodinamična oblika telesa prispeva k zmanjšanju upora. Navede primere, ko trenje ali upor namerno povečamo oz. zmanjšamo. Poišče primere, ko na telo deluje trenje ali upor.

78 78 2. Sile Naloga Standardi M T V Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak F g. 9 Pove, da na mirujoče telo delujeta najmanj dve sili. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. 10 Pove, da telesa učinkujejo drugo na drugo vzajemno. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. 11 Imenuje sile, ki delujejo na mirujoče telo na klancu, in opredeli njihovo smer. Zna grafično določiti velikost sil, ki delujejo na telo na klancu. Razlikuje med silami, ki delujejo na telo, in silami, ki bi te sile lahko nadomestile in jih potrebujemo pri konstrukciji. Ve, da je kilogram osnovna enota za merjenje mase. Pozna priprave za merjenje mase in jih zna uporabljati. 12 Ve, da je sekunda osnovna enota za merjenje časa. Pozna priprave za merjenje časa in jih zna uporabljati. Ve, katera je enota za hitrost, in ve, da je sestavljena. 13 Zna opisati postopek posrednega merjenja količin. Skupaj % % 4 11 %

79

80 80 Tlak 3 Splošna pojasnila V tem poglavju je smiselno najprej ponoviti ploščino, prostornino in nato obravnavati gostoto in specifično težo, ker te količine potrebujemo za definicijo tlaka. Pri vpeljavi teh količin je tudi več eksperimentalnega dela. Učenci ob tem dobijo občutek, da se učijo nekaj, kar potrebujejo v vsakdanjem življenju. Ploščino potrebujemo pri opredelitvi tlaka, prostornino pri opredelitvi gostote in specifične teže, slednjo pa pri vzgonu in plavanju teles. Tlak je za učence nova količina, ki jo spoznavajo na kvantitativnem nivoju. Čeprav tlak omenjamo že v 5. razredu pri predmetu naravoslovje in tehnika, matematično zvezo med tlakom, silo in ploščino obravnavamo šele v 8. razredu. Da bi učenci razumeli zvezo med temi količinami, so pomembni zgledi, pri katerih lahko jasno opazijo, da za učinek sile na telo ni pomembna le velikost sile, temveč tudi velikost ploskve, na katero sila deluje. Tlak se kaže po učinku na snov, na katero sila deluje. Za razumevanje zveze med količinama je zelo pomembno, da predstavimo zglede, pri katerih najprej spreminjamo le eno izmed količin, silo ali ploščino. Šele ko imajo učenci dobro razvito predstavo o pomenu količnika med silo in ploščino, podajamo zglede, pri katerih se hkrati spreminjata obe količini, sila in ploščina. Pri obravnavi tlaka kot nove količine moramo paziti tudi na to, da si učenci oblikujejo predstavo o enotah za tlak. Pomembno je, da spoznajo nekatere referenčne vrednosti tlaka; to so vrednosti, ki so vezane na znane vsakdanje primere (tlak pod stopali, normalni zračni tlak, tlak v pnevmatikah, krvni tlak ). Učenci imajo velikokrat težave z razumevanjem tlaka že pri dobro definiranih ploskovno porazdeljenih silah, kjer je delovanje sile na določeno ploskev očitno. Še več je težave pa nastopijo pri razumevanju tlaka v tekočinah. Učenci si težko predstavljajo, da je tlak v tekočinah v vseh smereh enak. Sile v mirujoči tekočini so sorazmerne s ploščino ploskev in so vselej pravokotne na ploskve. Najočitnejše je to pri posodi z batom. Ko pritisnemo na bat, se tekočina stisne in pritisne na vse stene in nazaj na bat. To pripišemo povečanju tlaka. Tekočina uravnovesi silo bata s tlačno silo F b = ps K p = F b. Tako povečani tlak povzroča sile na vse stene posode. S Hidrostatični tlak razložimo kot posledico teže tekočine nad določenim nivojem. Tekočino lahko v mislih nadomestimo z batom, ki pritiska navzdol s silo, ki je enaka teži tekočine. Pri obravnavi vzgona je pomembno, da učence opozorimo na vzrok te sile. Tako kot na primer pri teži poudarimo, da je teža sila, ki jo povzroča Zemlja, ki s privlačno silo deluje na druga telesa, moramo učencem povedati tudi, da je vzgon rezultanta sil tekočine, ki deluje z vseh strani na potopljeno telo. Izogibamo se terminologiji o navidezni izgubi teže teles. Drugi pomemben korak je obravnava velikosti vzgona, pri čemer si pomagamo z nazornimi primeri ravnovesja v tekočinah. Pri ponazoritvi tlaka in vzgona v tekočinah si največkrat pomagamo s snovmi, s katerimi imajo učenci največ izkušenj. Voda je prav gotovo na prvem mestu. Opozorimo le, da se pri tem ne velja izogibati primerov z zrakom. Čeprav je zrak snov, ki je ne vidimo, in imajo učenci s tem težave, je obravnava zračnega tlaka in vzgona v zraku s praktično uporabnega vidika zelo pomembna.

81 3. Tlak 81 Časovna razporeditev učne snovi Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna enota Ploščina Prostornina Gostota Specifična teža O tlaku Računanje tlaka Tlak v tekočinah Hidrostatični tlak Zračni tlak Računanje hidrostatičnega tlaka Vzgon Vzgon in plavanje teles Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja

82 82 3. Tlak 3.1 Ploščina Učni cilj Standardi znanja M T V 1 Našteje enote za ploščino. Našteje enote za ploščino in navede njihove pretvornike. 2 Pretvarja enote za ploščino. 3 4 Določi ploščino ploskve pravokotne oblike (šolske klopi, tal v učilnici, naslovnice učbenika ). Določi ploščino ploskve, omejene s krivimi črtami (drevesnega lista, stopala, dlani ). Z učenci v uvodu ponovimo opredelitev pojmov ploščina in površina. Pomembno je poudariti, da govorimo o ploščini likov in o površini teles, držav, njiv, travnikov Ploščina je iz dolžine izpeljana količina. Ploščine geometrijskih likov lahko določimo z mer jenjem dolžin in računanjem ploščin z uporabo matematičnih enačb, za določitev ploščine negeometrijskih likov pa uporabimo metodo tlakovanja, pri čemer pokrivamo izbrano ploskev z enotskimi kvadrati. Na tak način lahko določimo ploščine drevesnega lista, stopala, dlani in drugih negeometrijskih likov. Ker pri teh meritvah največkrat uporabljamo kariraste liste, učence povprašamo po ploščini kvadratka s stranico 5 mm. Izkušnje kažejo, da bo velika večina učencev pomnožila samo enoti, ne pa merskih števil, tako da bo odgovor 5 mm 2. Pogosto se zgodi, da je odgovor učenca 0,5 cm 2, ker je stranica kvadrata 0,5 cm. Ponovimo enote za merjenje ploščine in pretvornike. Ne bo odveč, če pripravimo 1 m 2 veliko ploskev, na kartonu ali kar na šolski tabli, vanjo vrišemo 100 kvadratkov po 1 dm 2 in enega označimo ter ob tem ponovimo, zakaj je pretvornik 100. Kaj pomeni smiselno zaokroževanje rezultata, pokažemo na primeru računanja ploščine učbenika. Dolžina učbenika je 29,7 cm, širina 20 cm, ploščina pa 574 cm 2. Rezultat ploščine daje vtis, da je podan na 1 cm 2 natančno. V resnici pa to ne drži. Če se pri širini učbenika zmotimo za 1 mm, in to se bržkone lahko, predstavlja ta milimetrski trak po celotni dolžini že okrog 3 cm 2. Rezultat zato zaokrožimo na 570 cm 2. V grobem velja pravilo, da rezultat ne more biti natančnejši, kot so bili najmanj natančni podatki. V glavnini učne ure opravijo učenci šolski množični poskus iz delovnega zvezka na strani 89. Pri nalogi v učbeniku na strani 47, pri kateri učenci z riževimi zrni prekrijejo lik svojega podplata, jih opozorimo, da zrna previdno poravnajo v eno ravnino. Smiselno je, da učenci za domačo nalogo v okviru te učne enote določijo ploščino svojega stopala, ki ga obrišejo v zvezek. Rezultat jim bo koristil pri računanju tlaka pod stopaloma. Na koncu učenci preverijo usvojeno znanje z reševanjem nalog v delovnem zvezku. Vsekakor naj rešijo nalogi 2 in 3 na strani 23 ter nalogo 7 na strani 24.

83 3. Tlak 83 Predlagani eksperiment Šolski množični poskus: Merjenje ploščine; navodilo v delovnem zvezku, stran 89 Pripomočki merski trak, risalni pribor, drevesni list, riževa ali druga drobna zrna Vprašanja za ustno preverjanje znanja 1. Naštej enote za ploščino. Katera je osnovna? M 1 Št. standarda 2. Kolikšen je pretvornik med enotama za ploščino, npr. med 1 m 2 in 1 dm 2? Pretvori 20 m 2 v dm 2. Pretvori 200 dm 2 v m 2. T 2 3. Opiši, kako bi določil ploščino šolske table (tal v učilnici, okna ). T 3 4. Kako določimo ploščino lika, ki ni omejen z ravnimi črtami? Npr. drevesnega lista. T 4

84 84 3. Tlak 3.2 Prostornina Učna cilja Standardi znanja M T V Pozna in našteje enote za prostornino. 1 Našteje enote za prostornino. 2 Pretvarja enote za prostornino. 3 Pozna zvezi 1 l = 1 dm 3 ; 1ml = 1 cm 3. Pozna predpone in po predponah določi pretvornike in izpelje decimalne merske enote. 4 Zna izračunati prostornino kocke ali kvadra Opiše postopek določanja prostornine s potapljanjem. Zna določiti povprečno prostornino majhnega telesa. Razloži, da se prostornine nekaterih teles pri mešanju ne seštevajo. Učence opozorimo, da vsako telo zavzema prostor. Z napihnjenim balonom pa učencem pokažemo, da je tudi zrak telo. Koristno je omeniti, da prostornina ni vedno aditivna količina, kar pomeni, da je ne moremo vedno seštevati. Za prikaz tega izvedemo poskus s fižolom in rižem, še učinkovitejši pa je poskus z mešanjem vode in alkohola etanola. Vendar pa poudarimo, da so to le izjeme. Učenci opravijo šolski množični poskus po navodilih v delovnem zvezku na strani 90. Tretja naloga zahteva pojasnilo pojma povprečna vrednost. Povprečna vrednost učen cem največkrat pomeni približno vrednost. Učenci namreč menijo, da dobimo povprečno vrednost prostornine majhnega telesa zato, ker je ne moremo točno izmeriti. Dejansko pa je rezultat meritve tem boljši, čim večje število drobnih teles vzamemo, saj tako napako zmanjšamo. Povprečno vrednost smo v prvem poglavju definirali kot količnik seštevka rezultatov vseh meritev in števila meritev. Zadnjo nalogo je smiselno opraviti frontalno, še boljše pa je, če jo učenci opravijo za domačo nalogo. Če ne naredijo eksperimentalne vaje v šoli, naj učenci za domačo nalogo vsekakor naredijo drugo vajo v učbeniku na strani 49, ki je označena s kolesci. Prepričajo se, da ima plastelin, preoblikovan v kroglo, enako prostornino kot kvader. Bistri učenci pa naj razmislijo, kako je s spremembo površine. V delovnem zvezku je veliko preprostih nalog, primernih za vse učence, zahtevnejša je le naloga 13.

85 3. Tlak 85 Predlagani eksperimenti 1. Zrak zavzema prostor balonček Pripomočki 2. Prostornine se ne seštevajo vedno fižol, riž, posoda 3. Prostornine se ne seštevajo vedno enaki čaši, menzura, alkohol etanol, voda 4. Šolski množični poskus: Merjenje prostornine; navodilo v delovnem zvezku, stran 90 merilni trak, merilni valj, kepa plastelina, čaša, risalni žebljički, sponke za papir, bucike, jogurtov lonček, napolnjen z grobim peskom Vprašanja za ustno preverjanje znanja 5. Naštej enote za prostornino. Katera je osnovna? M 1 Št. standarda 6. Kolikšen je pretvornik med m 3 in dm 3 ali med m 3 in cm 3? Pretvori 1500 dm 3 v m 3. Pretvori 0,03 dm 3 v cm Kakšna je zveza med 1 l in 1dm 3 ter 1 ml in 1 cm 3? V čaši je 85 ml vode. Koliko cm 3 je to? 8. Opiši postopek določanja prostornine teles s potapljanjem, npr.: kamna, ključa, kepe plastelina 9. Kako bi določil povprečno prostornino riževega ali fižolovega zrna, kroglice za verižico? T 2 T 3 T 5 V Navedi primer, pri katerem se prostornini dveh teles ne seštevata. V 7

86 86 3. Tlak 3.3 Gostota Učni cilji Standardi znanja M T V Opredeli gostoto in merske enote zanjo. Zna razvrstiti homogena telesa enakih prostornin po gostoti. Zna razvrstiti homogena telesa enakih mas po gostoti. 1 2 Ve, da je gostota telesa količnik mase in prostornine. Ve, da imajo telesa iz različnih snovi z enako prostornino različne mase. 3 Razvrsti telesa z enako prostornino po gostoti. 4 Ve, da imajo telesa enakih mas iz različnih snovi različne prostornine. 5 Razvrsti telesa z enako maso po gostoti. Pozna enoto za gostoto. 6 Razločuje homogena in nehomogena telesa. 7 Zapiše enačbo za gostoto in osnovno enoto zanjo. Ve, kaj pomeni, da je telo homogeno ali nehomogeno. 8 Razloči homogena in nehomogena telesa. Izračuna gostoto snovi iz mase in volumna. 9 Uporabi enačbo za izračun gostote z osnovnimi enotami. Zna uporabiti zapis: r = m V 10 Zna izračunati maso ali prostornino telesa. V uvodu motiviramo učence z vprašanjem, kaj je težje: kos lesa ali kamen. Dobimo različne odgovore. Na eno stran enakoročne tehtnice damo kamenček, na drugo pa precej večji kos lesa. Nato zamenjamo kamenček z večjim kamnom. Zaradi nasprotujočih si trditev se pokaže potreba po tem, da primerjamo dve telesi z enako prostornino. S tem opredelimo pojem gostote. V naslednjem poskusu stehtamo enako velike kvadre iz lesa, umetne snovi, železa in aluminija. Najgostejše je tisto telo, ki ima pri dani prostornini največjo maso. Ugotovitve iz obeh poskusov nas napeljejo na zapis enačbe za računanje gostote. Učenci izvedo, da najdemo podatke o gostotah v fizikalnih priročnikih. Z uporabo teh podatkov lahko ugotovimo ali izračunamo npr., koliko tehta 5 m 3 bukovega lesa in koliko kubičnih metrov gramoza lahko pelje tovornjak z nosilnostjo 12 t. Ko učence povprašamo, kaj je gostejše: voda ali olje, praviloma odgovorijo, da olje. Najbolj smiselno je odgovoriti, da je olje redkejše, ker enaka prostornina olja pač tehta manj kot enaka prostornina vode. To lahko hitro pokažemo z enakoročno tehtnico. kg Izogibamo se nesmiselnemu pretvarjanju, na primer v g. Pravilnosti rezultatov takšnih pretvorb učenci ne morejo preveriti na pamet, hkrati pa z njimi v vsakda- dm 3 m 3 njem življenju še nimajo opravka. Dovolimo jim računati v enotah, ki niso osnovne, tako da v rezultatu dobijo kg g ali. dm 3 cm 3

87 3. Tlak 87 Pri vpeljavi pojmov nehomogeno telo in povprečna gostota je dobro izhajati iz primera betona, saj je beton mešanica, pri kateri zlahka prepoznamo posamezne sestavine. Kot dodaten zgled pa lahko omenimo povprečno gostoto človeškega telesa, ki je približno 1,04 kg/dm 3. Predlagani eksperimenti 1. Tehtanje kamna in kosa lesa Tehtanje kvadrov z enakimi prostorninami iz železa, umetne snovi in lesa Tehtanje enakih prostornin vode in olja v enakih čašah Pripomočki kamenček, kos lesa kamen, kos lesa, tehtnica kvadri z enako prostornino iz železa, umetne snovi, lesa in aluminija jogurtova lončka, voda, olje, tehtnica Vprašanja za ustno preverjanje znanja 11. Tri kocke železna, lesena in aluminijasta imajo enako prostornino. Razporedi jih po masi od najmanjše do največje. Kako bi jih razporedil po gostoti? Pojasni. Št. standarda M Telesi imata enako prostornino in sta iz različnih snovi. Katero telo ima večjo maso? 13. Na polici je 1 l olja, 1 l malinovega sirupa, 1 l vode in 1 l čistega alkohola. Razporedi jih po masi. Razporedi kapljevine še po gostoti. 14. Razporedi po gostoti svinec, aluminij, zlato in železo. Vsake kovine je 1 kg. Kateri kos kovine ima najmanjšo prostornino in kateri največjo? M 2 M 3 T Kako izračunamo gostoto snovi? Katera je osnovna enota za gostoto? M Kako še drugače imenujemo telo, ki je enakomerno gosto? Imenuj tri takšna telesa. 17. Imenuj tri telesa, za katera navajamo povprečno gostoto. Kako še drugače imenujemo takšna telesa? M 7 8 M 7 8

88 88 3. Tlak 3.4 Specifična teža Učni cilji Standardi znanja M T V Navede enoto za specifično težo N in specifično težo m 3 izračuna iz dane teže in prostornine. 1 Razume, kaj je specifična teža. 2 Navede enoto za specifično težo. Zna uporabiti zapis s = F g V. 3 Uporabi enačbo in izračunava težo in prostornino. 4 Ve, kolikšni sta gostota in specifična teža vode. Zna iz dane gostote zapisati specifično težo. 5 Iz podane gostote zna določiti specifično težo in obratno. 6 Uporablja tabelo gostot in specifičnih tež. V uvodu ponovimo, kakšna je zveza med maso in težo. Ponovimo definicijo enote za silo. Zastavimo problem: Kolikšna je teža vode v bazenu, ki je dolg 25 m, širok 12,5 m, voda pa sega v povprečju do višine 2,5 m? Učenci se bodo spomnili, da moramo poznati prostornino vode v bazenu. Težo vode pa lahko določimo s sklepanjem: 1 dm 3 tehta 1 kg; 1 kg vode je težak 10 N; v 1 m 3 je 1000 dm 3 vode, ki tehta 1000 kg in je težka N. Podatek, da je teža 1 m 3 vode N, je specifična teža vode. Zapišemo enačbo za računanje teže in izračunamo težo vode v bazenu. Pregledamo podatke v preglednici gostot in specifičnih tež v učbeniku. Menimo, da je bolj smiselno računati maso ali težo oziroma prostornino teles kot pa gostoto ali specifično težo. Ti dve količini naj učenci znajo poiskati v tabelah. Izračunamo še prostornino gramoza v nalogi 6 v učbeniku na strani 52. Naloge v delovnem zvezku in učbeniku niso računsko zahtevne, zato predlagamo, da jih učenci rešijo čim več.

89 3. Tlak 89 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 18. Katera je osnovna enota za specifično težo? Dopolni trditev. Specifična teža je teža Št. standarda M a) Gostota smrekovega lesa je 500 kg m 3. Kolikšna je njegova specifična teža? M 5 b) Specifična teža bakra je N m 3. Kolikšna je gostota bakra? M Kolikšni sta gostota in specifična teža vode? M 4

90 90 3. Tlak 3.5 O tlaku Učni cilji Standardi znanja M T V Opredeli tlak kot količnik sile in ploščine, na katero je sila pravokotna. Opiše odnos med tlakom, silo in ploščino Pove, da sila, ki deluje na ploskev, povzroča v njej tlak. Pove, da je tlak količnik sile in ploščine ploskve, na katero deluje sila pravokotno. Pojasni odvisnost tlaka od velikosti sile pri nespremenjeni ploščini. Na konkretnem zgledu razloži odvisnost tlaka od ploščine pri nespremenjeni sili. Enoto N m 2 imenuje Pa. Uporabi enoto N = Pa; m 2 bar = 10 5 Pa. 5 Pove, da enoto 1 N m 2 imenujemo 1 Pa in oba zapisa uporablja. 6 Pove, da je 1 bar = 10 5 Pa. Na preprostih primerih pojasni odvisnost tlaka od sile in ploskve. 7 Razloži primere iz vsakdanjega življenja (zakaj top nož nabrusimo, kol ošilimo ). Učno enoto izpeljemo v dveh zaporednih urah. V prvi opredelimo tlak in uvedemo enoto, v drugi pa obravnavamo računske zglede. V uvodu prve učne ure izhajamo iz zgledov v naravi. Poleg zgleda s smučarjema v učbeniku lahko omenimo hojo z bosimi nogami po ostrem kamenju, hojo v čevljih z ozkimi petami po travi. Z učenci opravimo preprost poskus. Svinčnik primejo z enim prstom na enem koncu svinčnika, z drugim pa na drugem, ošiljenem koncu, in močneje stisnejo prsta skupaj. Večina učencev meni, da jih bolj zaboli v prstu, ki pritiska na konico, zato ker tam deluje večja sila. Ko pa jih spomnimo, da svinčnik miruje, ugotovijo, da sta obe sili po velikosti enaki. Razlog različnih občutkov je torej v tem, da konica pritiska na prst na manjši ploskvi. Če želimo pouk zastaviti problemsko, jim ponudimo kose plastelina, v katere skušajo narediti čim globlje jamice. Pričakujemo, da bodo ugotovili, da to lahko storijo, če pritiskajo z večjo silo ali uporabijo ostrejši predmet. Snov, iz katere je telo, zunanje sile tlačijo, dokler ne nastopi ravnovesje. Stlačenost povežemo s silo na enoto ploskve, to je količino, ki jo imenujemo tlak. Ugotovitev, da je pomembna velikost sile in ploskve, povežemo v definicijo tlaka. S poskusom z opekami in penasto gumo na strani 53 v učbeniku ponazorimo odvisnost tlaka od velikosti sile oz. ploskve. Gume morajo biti zelo mehke. Vpeljemo enačbo in enoto za tlak. Enota za tlak je zelo majhna. Ponazorimo jo lahko tako, da na karton z velikostjo 1 m 2 enakomerno nasujemo 10 dag moke. Lahko pa ga prekrijemo z enako velikim kvadratom iz 100-gramskega papirja. Na ta način si

91 3. Tlak 91 učenci lahko izboljšajo predstavo o enoti. Poskus pa lahko kdaj pozneje izkoristimo pri pretvarjanju N N N v ali. m 2 dm 2 cm 2 Nato izračunamo tlak pod opeko, ki jo postavimo na poljubno ploskev. Učenci opišejo potek reševanja in izmerijo potrebne količine. Navajamo jih na sistematičen zapis znanih in neznanih količin in na nakazane poti reševanja. Opozorimo tudi na napako pri govorjenju, da tlak deluje na telo. Govorimo o tlaku v tleh pod stopali, v papirju pod konico svinčnika ipd., ne pa o tlaku na tla, na papir Po prvi uri obravnave tlaka bodo učenci znali odgovoriti na prvih sedem vprašanj v učbeniku in v delovnem zvezku rešiti naloge 25, 27 in 29 na strani Predlagani eksperimenti Stiskanje svinčnika med dvema prstoma svinčnik 2. Naredimo jamico v plastelin kosi plastelina Penaste gume obremenimo z eno, dvema in tremi opekami Penaste gume obremenimo z opekami, ki jih položimo na tri različne ploskve Pripomočki penasta guma velikosti največje ploskve opeke, opeke tri penaste gume velikosti ploskev opeke, tri opeke Vprašanja za ustno preverjanje znanja 21. Ko bereš časopis, se z rokama naslanjaš nanj. Kaj povzroča sila rok v delu časopisa, ki ga pokrivata roki? M 1 Št. standarda 22. Kako je opredeljen tlak? M Postavi na mizo skladovnico iz štirih opek, tako da bo tlak pod njimi enak tlaku pod eno opeko. M T Kako moraš opeko položiti na penasto gumo, da bo tlak v njej največji? Kako moraš položiti opeko, da bo tlak v gumi najmanjši? T Enota za tlak je tudi bar. Izrazi jo v pascalih. T Kako izračunamo tlak? Katera je osnovna enota za tlak? Pojasni enoto. M Razloži povečanje ali zmanjšanje tlaka pod naramnicami nahrbtnika, če spremeniš širino naramnic. M 7

92 92 3. Tlak 3.6 Računanje tlaka Učna cilja Standardi znanja M T V Izračuna tlak iz sile in ploskve in zna uporabiti zapis p = F S. 1 Zna pridobiti potrebne podatke in izračunati tlak. 2 Zna uporabiti enačbo p = F S in izračunati F in S. Izračuna tlak, če so podatki v naravnih številih in z osnovnimi enotami. 3 Zna izračunati tlak, če so podatki v osnovnih enotah. V drugi učni uri snov ponovimo in utrdimo na praktičnih in računskih zgledih. Razpravo o tlaku nadaljujemo z računanjem tlaka pod različnimi skladovnicami opek. Priskrbimo več opek, s katerimi kvalitativno preverjamo razumevanje tlaka. Opeke imajo to prednost, da je največja ploskev dvakrat večja od srednje velike, najmanjša pa dvakrat manjša od srednje. Take postavitve lahko semikvantitativno obravnavamo: pod dvakrat manjšo ploskvijo je dvakrat večji tlak, pod štirikrat manjšo ploskvijo pa štirikrat večji tlak. Na ta način je rešljiva naloga 11 iz učbenika na strani 56. Nalogo 10 iz učbenika na strani 56 rešimo frontalno. Za lažje razumevanje posameznih problemov ponazorimo naloge s poskusi. Z reševanjem nalog na tablo pa dajemo učencem zgled, kako se je treba posameznih problemov lotiti. Učencem svetujemo, da potek reševanja komentirajo, saj jim bodo komentarji koristili pri pripravi na pisno preverjanje in ocenjevanje znanja. V nadaljevanju lahko učenci v skupinah rešujejo naloge od 1 do 8 v učbeniku na straneh 55 in 56. Po končanem delu plenarno poročajo o rezultatih. Pojmu negativnega tlaka ali nategu je v učbeniku namenjeno zelo malo prostora. O negativnem tlaku govorimo, ko sila nateza telo, ki se raztegne, dokler ni ravnovesja. V naravi zasledimo veliko primerov, npr. pri nosilnih vrveh, vlečnih vrveh, kavljih, vijakih Izvedemo poskus in izmerimo silo, pri kateri se sukanec pretrga. Debelino sukanca smo že izmerili pri vaji 30 na strani 9 v delovnem zvezku. Tako lahko negativni ali natezni tlak izračunamo. Če nam dopušča čas, ali v okviru dodatnega pouka lahko razpredamo tudi o primerih, ko sila ne deluje pravokotno na ploskev telesa. Lep zgled za to je sneg na nagnjeni strehi. Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Tlak pod skladovnico opek štiri silikatne opeke 2. Tlak pod utežjo kilogramska utež 3. S šivanko prebodemo blago šivanka, blago, usnje 4. Določanje natega, pri katerem se pretrga sukanec stativni pribor, sukanec, uteži s kavlji ali vzmetna tehtnica

93 3. Tlak Tlak v tekočinah Učni cilji Standardi znanja M T V Opredeli tekočine in loči kapljevine in pline po njihovih lastnostih Našteje agregatna stanja in za vsako stanje nekaj snovi. Razloži razliko med tekočinami in trdnimi snovmi. Ve, da se povečanje tlaka v trdnini prenese le v smeri delovanja sile. 4 Razloži, po čem razlikujemo kapljevine od plinov. 5 Primerja lastnosti kapljevin in plinov. Pove, da so sile zaradi tlaka v zaprti tekočini pravokotne na vsako ploskev. Pove, da se tlak, ki ga povzro či sila na zaprto tekočino, prenese po vsej tekočini. Pojasni odvisnost sile od velikosti ploskve pri enakem tlaku tekočine Ve, da so sile zaradi tlaka v zaprti tekočini pravokotne na vsako ploskev telesa ali posode. Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. Na primeru hidravlične stiskalnice razloži Pascalov zakon. Razume, da sta sila in velikost ploskve premo sorazmerni količini. V uvodu učne enote naj učenci navedejo nekaj snovi in jih razvrstijo po agregatnih stanjih in njihovih lastnostih. Pri pogovoru o agregatnih stanjih snovi je treba opredeliti razliko med fizikalnim in kemijskim pojmovanjem tekočin, da odpravimo morebitno terminološko zmedo. Da tekočine tečejo, pokažemo s prelivanjem vode iz čaše v kadico. S pihanjem zraka skozi slamico pokažemo, da je tudi zrak tekočina. Lahko pa odpremo okno in bližnji učenci bodo začutili, kako hladen zrak teče v učilnico. S kaplja njem vode iz injekcijske brizgalke pokažemo, da kapljevine kapljajo, plini pa ne. Učence motiviramo z eksperimentalnim delom. Snovi razvrščajo po topnosti (sladkor, les, kalcijeve tablete v vodi), po stisljivosti (kroglice, voda, zrak v brizgi), po trdoti (steklo, pločevino, les razijo z žebljem), po trdnosti (na vpete enake palčke iz lesa, železa in aluminija obešajo uteži in merijo upogibe) ter po drugih lastnostih. Glavnina učne ure je namenjena vpeljavi Pascalovega zakona. Primerjamo, kako je s tlakom zaradi povečanja sile pri trdnih snoveh in tekočinah. Naredimo lahko poskus z dvema opekama. Opeko položimo na mizo in ob njo postavimo deščico. Ope ka povzroča v mizni ploskvi tlak. Ta se poveča, ko na prvo opeko položimo še eno. Učenec, ki drži deščico ob opekah, pa ne čuti, da bi opeki delovali nanjo. Ugotovimo, da se v trdnih snoveh povečanje tlaka prenese samo v smeri delovanja sile. Povsem drugače je, ko stisnemo en balon, napolnjen z vodo, in drugega, napolnjenega z zrakom. Tudi ob balonih pridržimo deščico. Ko vsak balon pritisnemo na mizo, pritiska tudi na deščico. Opazimo, da se napneta v vseh smereh enakomerno.

94 94 3. Tlak Naredimo poskus s Pascalovo kroglo ali balonom, napolnjenim z obarvano vodo, ki ga na več mestih prebodemo s šivanko; opazujemo smeri curkov in razložimo izid poskusa. Vse potopimo v vodo, da izničimo vpliv teže, ki nam upogne curek iztekajoče vode. Sile zaradi tlaka v zaprti tekočini s pridom izkoriščajo v hidravličnih napravah. Naredi - mo poskus z modelom hidravlične stiskalnice in matematično obdelamo en primer. Zgled je v učbeniku na strani 58. Delovanje hidravličnih zavor in drugih hidravličnih ali pnevmatskih naprav lahko učenci razložijo in predstavijo v obliki petminutnega referata ob slikovnem gradivu. Lahko pa iz lego kock sestavijo modele teh naprav in jih predstavijo. Predlagani eksperimenti 1. Tekočine tečejo kad, čaša z vodo Pripomočki 2. Kapljevine kapljajo injekcijska brizgalka z vodo, kad 3. Lastnosti snovi 4. Opeka povzroča tlak v mizi opeka, deščica kocka sladkorja, kalcijeva tableta, košček lesa, čaše z vodo kroglice, voda, zrak, injekcijska brizgalka kos pločevine, lesa in stekla, žebelj palčke iz lesa, železa in aluminija, uteži s kavlji, stojalo 5. Napihnjen balon stisnemo zračni ali vodni balon, deščica 6. Pascalova krogla 7. Delovanja hidravlične stiskalnice Pascalova krogla ali plastična vrečka, obarvana voda, velika prozorna posoda z vodo dve različno veliki brizgalki, cevka iz umetne mase ali funkcionalni model hidravlične stiskalnice

95 3. Tlak 95 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 28. Kako razdelimo snovi glede na agregatna stanja? Navedi primere. M 1 Št. standarda 29. Glede na katero lastnost delimo snovi na trdnine in tekočine? M Kaj prištevamo k tekočinam? Po kateri lastnosti jih ločujemo na kapljevine in pline? M Naštej lastnosti kapljevin. Za vsako lastnost povej, ali je tudi lastnost plina. T Kako se prenese povečanje tlaka po trdni snovi? Navedi primer. M Kako se prenese povečanje tlaka v tekočinah? Opiši poskus, ki smo ga naredili. 34. Kakšna je smer sil na stene posode zaradi tlaka v tekočini? Nariši napihnjen balon in sile zraka na opno. M 7 M Pojasni delovanje hidravlične stiskalnice (hidravličnih zavor). Skiciraj. T 8 N 36. Tlak pod batom stiskalnice je 50. Kaj to pomeni? Kolikšna sila deluje cm 2 na 1 dm 2 veliko ploskev? Izračunaj s sklepanjem V 9

96 96 3. Tlak 3.8 Hidrostatični tlak Učni cilji Standardi znanja M T V Pove, da je tlak v tekočini odvisen od globine in specifične teže tekočine, neodvisen pa od oblike posode. Ve, da se tlak v tekočini spreminja z globino in da je odvisen od vrste tekočine. Pove, da je tlak v isti globini v vseh smereh enak. Pozna manometer in barometer in ve, kje ju uporabiti Pove, da tlak v tekočini narašča z globino. Pove, da je tlak v tekočini odvisen od vrste tekočine. Pove, da tlak v tekočini ni odvisen od oblike posode. Opiše delovanje in uporabo vezne posode. Pove, da je tlak v isti globini v vseh smereh enak. 6 Pozna manometer in ve, za kaj ga uporabljamo. Hidrostatični tlak obravnavamo v dveh učnih urah, ki nista zaporedni. Prvo uro opravimo več demonstracijskih poskusov in izpeljemo enačbo za računanje tlaka, ki ga povzroča tekočina, po obravnavi zračnega tlaka, ki sledi naslednjo uro, pa rešujemo računske naloge in utrjujemo znanje. Učence motiviramo z zgledi s počitnic ob morju in izletov v gore. Na osnovi izkušenj, ki jih imajo s potapljanjem v vodo in z vzpenjanjem s hitro vzpenjačo v gore, oblikujemo hipoteze, ki jih bomo raziskali s poskusi. V uvodni motivaciji lahko pokažemo iztekanje vode iz plastenke, ki ima luknjice na različnih višinah, in iztekanje vode iz plastenke, ki ima več luknjic na isti višini. Svetujemo uporabo priročnika B. Beznec in drugi: Poskusi s plastenkami, ZRSŠ, Ljubljana, 1998, strani 20 in 21. Z razmislekom in demonstracijskimi poskusi potrdimo ali ovržemo postavljene hipoteze. Za nazornejšo razlago uporabimo akvarij, ki je zelo uporaben pri demonstracijskih poskusih v celotnem poglavju. Vodo v akvariju navidezno razdelimo na več plasti, ki jih s flomastrom označimo na prednji steni. Razlago večanja tlaka zaradi pritiskanja zgornjih plasti vode na spodnje dopolnimo s poskusom, ko lij z opno, povezan z manometrom, potapljamo v vodo. Z isto pripravo pokažemo še, da je tlak v isti globini v vseh smereh enak. Pred poskusom z manometrom pokažemo, kako deluje manometer, in povemo, za kaj in kje ga uporabljamo. Spregovorimo tudi o manometru z Bourdonovo cevko. Da je hidrostatični tlak odvisen od gostote snovi, lahko pokažemo z enim od poskusov, ki sta opisana v delovnem zvezku na strani 33. Pri poskusu številka 53 nalivamo v manjšo, notranjo posodico najprej vodo, nato pa lahko poskus ponovimo in v notranjo posodico nalivamo še olje. Med izvajanjem poskusa opozorimo učence na opazovanje višine gladine tekočin v posodi. Pri nalivanju vode nastopi ravnovesje, ko se gladini v večji in manjši posodici izravnata, pri nalivanju olja pa je gladina olja nad gladino vode.

97 3. Tlak 97 Izpeljavi enačbe za računanje hidrostatičnega tlaka posvetimo več pozornosti. Priporočamo, da izpeljemo enačbo za tlak vode ob dnu akvarija in ne čaše, kot je narisano v učbeniku. Najprej ponovimo že znana dejstva: enačbo za računanje tlaka, enačbo za računanje teže tekočine in enačbo za računanje prostornine kvadra. Učenci iz matematike poznajo enačbo V = abc, zato moramo pojasniti, da je ploščina S enaka osnovni ploskvi ab, višino kvadra c pa označimo s črko h. V tej učni enoti računamo le tlak zaradi teže kapljevine. Za hiter izračun je pomemben podatek, da se tlak v vodi poveča za 1 bar na vsakih 10 m globine. Na vpra šanje, kolikšen je tlak v določeni globini, bomo odgovorili v naslednji uri, ko bomo upoštevali še zračni tlak ob gladini. Ker za računanje hidrostatičnega tlaka ne potrebujemo podatkov o posodi in količini tekočine, naredimo še poskus za prikaz hidrostatičnega paradoksa, opisan v učbeniku na strani 61. V luknjice na plastenkah vstavimo slamice, da voda lepše izteka. Pred nalivanjem vode zapremo slamice s plastelinom. Koristila nam bo pomoč učencev. Obravnavamo še vezne posode in njihovo uporabo. Z uporabo dolge plastične cevi, napolnjene z vodo vodne tehtnice, preverimo, če so okenske police v učilnici v isti višini. Učenci, ki radi izdelujejo učne pripomočke, lahko sestavijo vezno posodo iz različno oblikovanih plastenk z odrezanim dnom. V vezno posodo jih povežejo s cevkami skozi zamaške. Predlagani eksperimenti 1. Tlak narašča z globino 2. Tlak je neodvisen od smeri 3. Tlak je odvisen od gostote 4. Tlak je neodvisen od oblike posode 5. Merjenje tlačnih razlik Pripomočki merilnik tlaka s prožno opno, kad z vodo posoda s tremi enakimi luknjami na različnih višinah merilnik tlaka s prožno opno, kad z vodo plastenka z luknjami v isti višini večja prozorna posoda z vodo, zgornji del prozorne plastenke ali steklena cevka, kartonček z nitko, voda, olje tri različne plastenke z luknjami na isti višini odprti ali zaprti manometer v obliki črke U, kovinski manometer 6. Delovanje vodne tehtnice dolga prozorna cev, obarvana voda 7. Vezne posode vezna posoda

98 98 3. Tlak Vprašanja za ustno preverjanje znanja 37. Kako se z globino spreminja tlak v tekočini? Opiši poskus. M 1 Št. standarda 38. Nariši posodo z vodo, v kateri visi na vrvici telo oblike kvadra. Z usmerjenimi daljicami prikaži velikost sile vode na telo z vseh strani. Pojasni velikost usmerjenih daljic. 39. V kozarcu je mleko. V drugem, enakem kozarcu pa je do iste višine nalito olje (sladka smetana). Katera kapljevina povzroča ob dnu večji tlak? Odgovor pojasni. 40. V mali plastenki, velikem loncu in kopalni kadi sega voda 5 cm visoko. V plastenki je 1,6 dl vode, v loncu 1,8 l vode, v kadi 22 l vode. Primerjaj tlake ob dnu posod in pojasni odgovor. 41. V vazah različnih oblik sega voda 1 dm visoko. Nariši tri različno oblikovane vaze in primerjaj tlake p 1, p 2, p 3 od dnu. Rešitev komentiraj. 42. Nariši zalivalko (cisterno za kurilno olje, posodico za strojno olje), ki je skoraj do vrha napolnjena z vodo (oljem). Pojasni delovanje veznih posod. 43. Kako imenujemo napravo za merjenje hidrostatičnega tlaka? Kje jo uporabljamo? M 1 5 M 2 T 3 T 3 T 4 M 6

99 3. Tlak Zračni tlak Učni cilji Standardi znanja M T V 1 Ve, da zrak zaradi teže povzroča tlak. Pove, da zrak povzroča tlak. 2 Razloži dokaze za obstoj zračnega tlaka. Spozna onesnaževanje zraka in nekatere možne na~ine zmanjševanja onesnaževanja. Spozna plasti atmosfere. 6 3 Pove, kolikšen je normalni zračni tlak. 4 Prepozna glavne onesnaževalce zraka. 5 Razloži na~ine zmanjševanja onesnaženosti zraka in predlaga ukrepe za zmanjšanje onesnaženja. Našteje plasti atmosfere in našteje zna~ilnosti posamezne plasti. Spozna fizikalne lastnosti zraka (temperatura zraka, vlaga v zraku, gibanje zraka, oblaki in padavine). 7 Pozna fizikalne lastnosti zraka. 8 Ugotovi razloge, ki vplivajo na vreme. 9 Pozna pripravo za merjenje zračnega tlaka. V tej učni uri lahko pokažemo več zanimivih poskusov: prisesanje jogurtovega lončka na spodnji del obraza, prisesanje kljukice ali igrače s seskom na tablo, pitje po slamici, pretakanje vode s cevjo, vodo v obrnjenem kozarcu, ki ga zapira kos tršega papirja, model pljuč, kuhano jajce v steklenici in druge. Nekateri zanimivi poskusi z zrakom so opisani v knjigi B. Beznec in drugi: Poskusi s plastenkami, ZRSŠ, Ljubljana, Poskuse, ki jih izberemo, naredimo drugega za drugim brez razlage, nato pa poskusimo od učencev izvedeti, kaj jim je skupno. Priti moramo do dejstev, da zrak povzroča tlak, da z zmanjšanjem prostornine tlak zraka zvečamo, s povečanjem prostornine pa zmanjšamo. Po tem pogovoru poiščemo vzroke za izid prikazanih poskusov. Učenci še sami poiščejo zglede, ko naprave delujejo na osnovi zvečanega ali zmanjšanega tlaka. Poskusa z vodo v obrnjenem kozarcu v tej uri ne razlagamo. Učenci naj ga naredijo še enkrat doma in skrbno opazujejo rob kozarca. Nikoli nam namreč ne uspe obrniti kozarca tako, da se na zunanjem robu ne bi pojavilo malo vode. Ta iztekla voda omogoča zmanjšanje tlaka v kozarcu. Spreminjajo lahko količino vode v kozarcu pa tudi velikost papirja, ki pokriva kozarec. Naslednjo uro eden od njih predstavi ugotovitve. Poskus s kuhanim in olupljenim jajcem učenci navadno razložijo narobe. Mislijo, da pade jajce v notranjost steklenice, ker se je tlak v notranjosti zmanjšal zaradi tega, ker je goreči papir porabil ves kisik. V resnici pa se je zrak zaradi segrevanja raztezal. Ko smo ustje steklenice zaprli, je papir nehal goreti, zrak v steklenici pa se je začel ohlajati; zrak se je krčil in tlak zraka se je manjšal. Zaradi večjega zunanjega tlaka zdrkne jajce v steklenico.

100 Tlak Dejstvo, da se zrak pri segrevanju razteza, pri ohlajanju pa krči, kar učencem ni neznano, tu samo sprejmemo, potrdimo pa v poglavju Temperatura, notranja energija in toplota. Govorimo še o pripravi za merjenje zračnega tlaka, o merjenju zračnega tlaka in o nastanku vetra. Merilniki tlaka običajno merijo tlačne razlike med zračnim (atmosferskim tlakom) in tlakom v zaprtih posodah. Izmerjeni tlak v avtomobilski zračnici tako npr. ni 2,2 bara, ampak je za 2,2 bara večji od zunanjega zračnega tlaka, saj kaže merilnik tlaka na začetku 0. V okviru te učne enote lahko navdušimo mlade naravoslovce, da teden dni spremljajo in beležijo podatke o temperaturi, vlažnosti in tlaku zraka, najdejo zvezo med tlakom in vlažnostjo ter o tem poročajo. Predlagani eksperimenti 1. Lonček se prisesa na brado jogurtov lonček 2. Kljukica ali igrača se prisesa na tablo Pripomočki kljukica ali igrača s priseskom 3. Pitje po slamici kozarec z vodo, slamica 4. Vodo v kozarcu zadrži razglednica kozarec z vodo, razglednica, kad 5. Pretakanje vode s cevjo prozorna cev iz umetne mase, škaf z vodo 6. Model pljuč balon, plastenka 7. Kuhano jajce zdrkne v steklenico kuhano jajce, steklenica s širokim vratom, vžigalice, papir Vprašanja za ustno preverjanje znanja 44. Kaj je vzrok, da zrak povzroča tlak? M 1 Št. standarda 45. Naštej in pojasni vsaj tri dokaze za obstoj zračnega tlaka. T Kolikšen je normalni zračni tak? M S čim merimo zračni tlak? M 9

101 3. Tlak Računanje hidrostatičnega tlaka Učni cilj Standardi znanja M T V Izračuna tlak v tekočini (na različnih globinah) z upoštevanjem tlaka na gladini. Zna uporabiti zapis p = sh Pozna enačbo za računanje tlaka v mirujočih tekočinah. Uporabi enačbo in izračuna hidrostatični tlak brez upoštevanja zračnega tlaka. Izračuna hidrostatični tlak z upoštevanjem zračnega tlaka. Zna uporabiti enačbo p = sh za računanje globine in specifične teže tekočine. V tej učni enoti najprej ponovimo vednost o hidrostatičnem tlaku ob nalogah v delovnem zvezku na strani 31. Ponovimo, kako računamo hidrostatični tlak, in rešimo nalogo 5 v učbeniku na strani 62 in nalogo 51 iz delovnega zvezka, stran 32. Z nalogo 6 iz učbenika na strani 62 ponovimo računanje sile iz tlaka in velikosti ploskve, naloga 50 v delovnem zvezku na strani 32 pa je prav tako indirektna. Predlagamo frontalno učno obliko. Možnost dela pri tabli damo predvsem slabšim učencem, saj bodo na ta način dobili več samozavesti, deležni pa bodo tudi naših neposrednih nasvetov in pomoči. Učence navajamo na algoritmični način razmišljanja in uporabo fizikalne risbe. Na koncu učne ure si ogledamo vsebine z videokasete Tlak v tekočinah, ki obravnavajo tlak v tekočinah, zračni tlak, merjenje tlaka in hidrostatični tlak.

102 Tlak 3.11 Vzgon Učni cilji Standardi znanja M T V Razloži silo vzgona kot rezultanto sil tekočine, ki deluje na potopljeno telo. Ve, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo. Ve, da je sila vzgona enaka teži izpodrinjene tekočine, in pozna njeno smer. V preprostih primerih izra~una silo vzgona Razloži vzgon, kot rezultanto sil tekočine na potopljeno telo. Pove, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo. Ve, da je sila vzgona po velikosti enaka teži izpodrinjene tekočine. Pozna smer sile vzgona in ve, da jo rišemo iz težišča. 5 Izra~una vzgon. Za motivacijo naredimo poskus z žogico, ki jo potopimo v vodo. Opišemo sile na žogico, ko jo držimo v vodi, in nato, ko jo spustimo. Ko se žogica giblje proti gladini, je ravnovesje sil porušeno, ponovno se vzpostavi, ko žogica obmiruje na gladini. Ta poskus smo morda naredili že pri obravnavi sil, vendar takrat vzgona še nismo obravnavali, zato ga ponovimo. Učenci imajo zagotovo izkušnje z dviganjem kamnov iz vode, zato povedo, da postane kamen nad vodno gladino težji. Naredimo poskus: Kamen obesimo na vzmetno tehtnico in določimo velikost sile kamna na tehtnico, nato kamen potopimo v vodo. Tehtnica pokaže manj, sila kamna je manjša. Poudariti moramo, da se teža kamna ni spremenila. Katera sila deluje poleg vzmetne tehtnice in teže na kamen, ko je ta potopljen v vodo, in kolikšna je njena velikost, ugotovimo s poskusom. Opravimo ga lahko frontalno ali kot šolski množični poskus po navodilih v delovnem zvezku na strani 91. Da je vzgon enak rezultanti sil, s katerimi tekočina deluje na potopljeno telo, razložimo ob skici. Naredimo še poskus, s katerim pokažemo, da vzgon ni odvisen od gostote potopljenega telesa oz. od teže telesa. Opisan je v učbeniku na strani Predlagani eksperimenti Žogico za namizni tenis potopimo v vodo 2. Tehtanje kamna v zraku in v vodi 3. Šolski množični poskus: Vzgon; navodilo v delovnem zvezku, stran Vzgon ni odvisen od gostote telesa Pripomočki žogica za namizni tenis, steklena posoda z vodo kamen, vzmetna tehtnica, posoda z vodo stativni pribor, čaša s prostornino 250 ml, enako velika telesa iz različnih snovi, vzmetna tehtnica, voda, olje stativni pribor, telesa iz različnih snovi enakih prostornin, vzmetna tehtnica, čaša z vodo

103 3. Tlak 103 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 48. Katere sile delujejo na telo, ki je potopljeno v tekočino? T 1 Št. standarda 49. Plastična kocka je v sredini zgornje ploskve privezana na vrvico in visi v vodi. Nariši. Opiši in nariši sile, s katerimi voda deluje na kocko. Določi rezultanto teh sil. Kako in zaradi česa se spremeni sila v vrvici, ko kocko potopimo v vodo? Zakaj se nam zdijo telesa, potopljena v tekočino, lažja? T Opiši poskus, ki dokazuje obstoj vzgona. M Opiši poskus, s katerim smo pokazali, da je vzgon po velikosti enak teži izpodrinjene tekočine. 52. Kovinski čep in steklena kroglica imata enako prostornino. Čep je težak 0,55 N, kroglica pa 0,2 N. Obe telesi potopimo v vodo. Primerjaj vzgona. 53. Kaj moramo narediti s telesom, da bo nanj deloval vzgon? V katero smer deluje? 54. Skala, velika 20 dm 3, je zgrmela v vodo. Kolikšna je sila vode na potopljeno skalo? T 3 T 3 M 4 V Od česa je odvisen vzgon? Kako izračunamo vzgon? V 5

104 Tlak 3.12 Vzgon in plavanje teles Učna cilja Standardi znanja M T V Loči, v kakšnih okoliščinah telo plava, lebdi ali potone, in zna to opredeliti s primerjavo gostot. Prepozna areometer kot pripravo za merjenje gostote kapljevin Primerja težo plavajočega, lebdečega, potopljenega telesa z vzgonom, ki deluje nanj. Primerja gostoto kapljevine s povprečno go stoto telesa, ki plava, lebdi, se potopi v kapljevini. Razloži, v kakšnih okoliščinah telo plava, lebdi ali se potopi. Prepozna areometer kot pripravo za merjenje gostote kapljevin. 5 Razloži delovanje areometra. Delo v tej učni uri lahko zastavimo problemsko in uporabimo znanje, pridobljeno v prejšnjih urah. Ponovimo snov o vzgonu in medtem iz moke, vode in kvasa zamesimo kepico testa, ki jo damo v čašo z mlačno vodo. Poskus traja 5 do 10 minut. Med pogovorom o silah, ki delujejo na testo, opazujemo, kaj se dogaja v čaši. Testo je na dnu čaše, rezultanta teže in sile vzgona je usmerjena navzdol. V topli vodi testo vzhaja, veča se prostornina in z njo vzgon. Ko sta teža in sila vzgona nasprotno enaki, se testo odlepi od dna, gostota testa je enaka gostoti vode. Hitro se dviga proti gladini. Zakaj se to zgodi? Testo še naprej vzhaja, prostornina se mu veča. Sila vzgona postaja večja od teže in rezultanta obeh sil je usmerjena navzgor. Testo pogleda iz vode, in ker še vedno vzhaja, ga je vse več nad gladino. Pri tem se ves čas vzpostavlja ravnovesje med težo in silo vzgona. Telo plava. Do vseh teh ugotovitev pridemo z ustreznimi vprašanji, pogovor pa spremljamo s pripravljeno večfazno risbo na prosojnici. Naredimo povzetek, v katerem primerjamo težo telesa z vzgonom in povprečno gostoto telesa z gostoto kapljevine. F g > F vzg1 F g > F vzg2 F g = F vzg3 F g < F vzg4 F g = F vzg3 R = 0 R = 0 Vzgon in teža sta na začetku v razmerju 9 : 10. Vektorja na sliki nista narisana v pravem rezmerju, ker bi se na pogled premalo razlikovala. Da lahko telo v eni tekočini potone, v drugi pa plava ali lebdi, lahko pokažemo z oljem, vodo in alkoholom. Poskus je opisan v učbeniku na strani 68. To dejstvo izkoriščajo pri napravah za merjenje gostote areometrih, ki se razlikujejo po lestvicah

105 3. Tlak 105 (M. Cvahte: Fizikalne naloge iz vsakdanjega življenja, Društvo matematikov, fizikov in astronomov, Ljubljana, 1991, nalogi 34 in 35). Z areometrom izmerimo gostoto vode in gostoto olja. Pri obravnavi plavanja teles je treba učencem pokazati, da telesa ne plavajo zaradi svoje oblike, ampak plavajo, če lahko izpodrinejo dovolj tekočine, da je njena teža enaka teži telesa. Ladje plavajo, čeprav so iz železa in je gostota železa kar 7,8-krat večja od gostote vode. Veliko prostora na ladji je zapolnjenega z zrakom, zato je povprečna gostota manjša od gostote vode. Tudi plastelin plava na vodi. Najprej ga sploščimo v palačinko in položimo na vodo; potone. Nato palačinko preoblikujemo v ladjico; plava. Lahko jo tudi obtežimo in pojasnimo, da je teža vode, ki jo ladjica izpodrine, enaka teži ladjice s tovorom vred. Tudi zrak je tekočina in za telesa v njem velja Arhimedov zakon. Mogoče bo učencem zanimiv podatek, da je telo s prostornino 1 m 3 v brezzračnem prostoru»težje«za 13 N. Velikost vzgona na potopljeno telo učenci računajo s sklepanjem. Poznamo prostornino telesa, ki je potopljeno v vodo, ali prostornino vode, ki jo izpodrine plavajoče telo, in vemo, da je 1 dm 3 vode težak 10 N. Sposobnejše učence pa lahko navajamo na uporabo enačbe F vzg = sv, ki so jo uporabili pri računanju teže tekočine v učni enoti Hidrostatični tlak. Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Kepa testa v mlačni vodi moka, kvas, voda, čaša s toplo vodo Olje lahko potone, plava, pa tudi lebdi Merjenje gostote kapljevin z areometrom dve čaši, olje, voda in alkohol areometer, menzura, voda, olje 4. Ladjica iz plastelina posoda z vodo, plastelin, frnikole

106 Tlak Vprašanja za ustno preverjanje znanja 56. Krompir v vodi potone, jabolko plava, kroglica olja pa v mešanici vode in alkohola lebdi. Primerjaj težo posameznega telesa z vzgonom nanj. Telesa skiciraj in nariši sile. T 1 Št. standarda 57. Krompir v vodi potone, jabolko plava, kroglica olja pa v mešanici vode in alkohola lebdi. Primerjaj povprečne gostote teles z gostoto kapljevine, v kateri so. 58. Kepo plastelina obesiš na vrvico in potopiš v različne kapljevine (vodo, olje, slano vodo, alkohol) ter meriš, s kolikšno silo je napeta vrvica. V kateri kapljevini je vrvica najbolj napeta in v kateri najmanj? Pojasni odgovor. 59. Iz katere kovine je lahko kroglica, da bo plavala v živem srebru? Iz katere kovine naj bo, da bo potonila? Pojasni odgovora. Uporabi tabelo gostot v učbeniku, stran Smrekov hlod plava po Dravi in izpodrine 1,5 m 3 vode. Gostota smrekovega lesa je 500 kg m 3. Kolikšen del hloda je nad gladino? Koliko tehta hlod? Skiciraj. T 2 T 2 T 3 T Kako imenujemo napravo za merjenje gostote kapljevin? Opiši postopek merjenja in princip delovanja. M T 4 5

107 3. Tlak Utrjevanje znanja V tej učni enoti ponovimo in utrdimo usvojeno znanje. Najprej si ogledamo vsebine z videokasete, ki obravnavajo vzgon. Če nam to dopušča oprema v učilnici, pa vzgon analiziramo z računalniškim programom. Za ponavljanje in utrjevanje izberemo vprašanja in naloge, ki preverjajo znanje na osnovi standardov znanja. Izogibamo se podvajanju nalog, ki preverjajo iste standarde. Rešimo lahko naloge 68, 69, 70, 72 in 73 v delovnem zvezku na strani 36. Opravimo lahko zanimiv poskus za obravnavo plavanja teles. V merilni valj nalijemo najprej vodo, nato z lijakom sadni sirup, da se ne zmeša z vodo, nazadnje nalijemo še olje. Potem v valj postopoma spuščamo različna telesa: kroglico plastelina, ki se potopi na dno, košček gume, ki plava v sirupu, zamašek flomastra, ki plava v vodi, in košček plute, ki plava v olju. Če je kateri učenec naredil doma kartezijski plavač po navodilu v učbeniku, stran 69, ali po navodilu iz knjige Poskusi s plastenkami, stran 88, ga predstavi in nato pojasnimo njegovo delovanje. Podoben poskus je opisan tudi v knjižici Fizikalne naloge iz vsakdanjega življenja pod številko 37. Predlagan eksperiment Plavanje teles v različnih kapljevinah Pripomočki merilni valj, sadni sirup, voda, olje, plutovinasti zamašek, zamašek flomastra, gumijasti zamašek, kroglica plastelina 3.14 Preverjanje znanja Pred pisnim ali ustnim ocenjevanjem znanja izvedemo preverjanje znanja. Preverjanje je lahko ustno ali pisno. Učenci z reševanjem nalog preverijo, v kolikšni meri obvladajo učno snov, učitelj pa dobi informacijo o snovi, ki ni dovolj utrjena oziroma je učenci ne obvladajo v zadovoljivi meri. Če se odločimo za pisno obliko ocenjevanja znanja, skušamo sestaviti preizkus znanja, ki ni v celoti podoben nalogam, s katerimi preverjamo znanje, iste standarde znanja preverjamo z drugimi nalogami. Na ta način v večji meri merimo znanje, ki je posledica razumevanja snovi Ocenjevanje znanja

108 Naloge za pisno preverjanje znanja TLAK Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Število doseženih točk: 21 1 V menzuro smo nalili vodo in vanjo potopili 5 kroglic. 2 a) Koliko vode smo nalili v menzuro? b) Kolikšna je prostornina ene kroglice? N 2 Specifična teža vode je m 3 a) 0,5 m 3 vode tehta kg. b) 10 litrov vode tehta kg. c) dm 3 vode tehta 150 kg. 3 Učenec tehta 45 kg in ima eno stopalo veliko 150 cm 2. Stoji na obeh nogah. 2 a) Kolikšen je tlak v tleh pod obema stopaloma? b) Kolikšen je tlak pod stopalom, ko stoji na eni nogi?

109 4 Opeki sta na različna načina položeni druga na drugo. Pod spodnjo je vselej list papirja. 2 Tlaka v papirju pod opekama sta p 1 in p 2. Obkroži črko pred pravilnim odgovorom. p 1 p 2 A p 1 = p 2 B p 1 > p 2 C p 1 < p 2 Izbiro utemelji. 5 Na črtice v desnem stolpcu pripiši ustrezne črke z levega stolpca, da dobiš 3 pravilne trditve. Povečanje tlaka se prenaša: A enakomerno na vse strani B v smeri delovanja sile v trdninah v kapljevinah v plinih 6 Ploščina manjšega bata hidravlične stiskalnice za grozdje je 2 cm 2. 3 a) S kolikšno silo moramo delovati na manjši bat, da je tlak v olju pod njim 2500 kpa? b) Kolikšen je tlak v olju pod večjim batom? c) Kolikšna sila deluje na večji bat, če sta ploščini batov v razmerju 1 : 100?

110 7 Posodi imata enako dno. V prvi posodi sega voda do višine 32 cm, v drugi pa olje 2 do višine 40 cm (r olja = 0,8 kg dm 3 ). a) Primerjaj tlaka ob dnu posod. b) Primerjaj tlaka na gladini. 8 Telo visi na vrvici in je potopljeno v vodo. 4 a) Telo je v ravnovesju. Nariši in označi sile na potopljeno telo. b) Z enačbo zapiši pogoj za ravnovesje sil, ki delujejo na telo, ter ravnovesje z besedami opiši. c) Kaj je vzgon in od česa je odvisen?

111 3. Tlak 111 Rešitve nalog s točkovnikom 1 a) 22 ml 1 b) 6,4 cm a) 500 kg 1 b) 10 kg 1 c) a) 15 kpa 1 b) 30 kpa 1 4 C 1 V drugi postavitvi deluje enaka sila na manjšo ploskev. 1 5 B v trdninah 1 A v kapljevinah 1 A v plinih 1 6 a) 500 N 1 b) 2500 kpa 1 c) N 1 7 a) p vode = p olja 1 b) Tlaka sta enaka. 1 8 a) glej sliko 1 b) Fvzg + F v + F g = 0 ali Fvzg + F v = -F g Vsota sile vrvice in sile vzgona je nasprotno enaka teži telesa. 1 c) Vzgon je sila tekočine na potopljeno telo. 1 Odvisen pa je od prostornine potopljenega dela telesa 1 in specifične teže tekočine.

112 Tlak Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga Standardi M T V Pozna zvezi 1 l = 1 dm 3 ; 1 ml = 1 cm 3. 1 Opiše postopek določanja prostornine s potapljnjem. Zna določiti povprečno prostornino malega telesa. Pozna zvezi 1 l = 1 dm 3 ; 1 ml = 1 cm 3. 2 Ve, kolikšni sta gostota in specifična teža vode. Zna izračunati maso ali prostornino telesa. Pretvarja enote za ploščino. 3 Pove, da je tlak količnik sile in ploščine ploskve, na katero deluje sila pravokotno. Zna pridobiti potrebne podatke in izračunati tlak. Na konkretnem zgledu razloži odvisnost tlaka od ploščine pri nespremenjeni sili. 4 5 Na konkretnem zgledu razloži odvisnost tlaka od ploščine pri nespremenjeni sili. Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. Ve, da se povečanje tlaka v trdnini prenese le v smeri delovanja sile. Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. Pove, da enoto 1 N m 2 imenujemo Pa in oba zapisa uporablja. 6 Pretvarja enote za ploščino. Zna uporabiti enačbo p = F S in izračunati F in S. Razume, da sta sila in velikost ploskve premo sorazmerni količini.

113 3. Tlak 113 Naloga Standardi M T V Iz znane gostote zna določiti specifično težo in obratno. Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. 7 Pove, da je tlak v tekočini odvisen od vrste tekočine. Pozna enačbo za računanje tlaka v mirujočih tekočinah. Uporabi enačbo in izračuna hidrostatični tlak brez upoštevanja zračnega tlaka. Ve, da zrak zaradi teže povzroča tlak. Pove, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo. Pozna smer sile vzgona in ve, da jo rišemo iz težišča. 8 Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. Opredeli pojem težišča in ve, da težo narišemo iz težišča. Zapiše matematični izraz za ravnovesje sil. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. Skupaj % % 6 20 %

114 Pisni preizkus znanja TLAK Ime in priimek: Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Razred: 8. Skupina A Število doseženih točk: 23 Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim. 1 Nariši in pobarvaj lik, ki meri 9 cm V menzuri je bilo 50 cm 3 vode. Nato smo vanjo spustili 3 jeklene kroglice. 2 a) Določi prostornino ene kroglice. b) Izračunaj maso ene kroglice, če veš, da je gostota jekla g = 7,8. cm 3 3 Med naštetimi tekočinami podčrtaj pline. Vse snovi so pri normalnem zračnem tlaku 1 in sobni temperaturi. olje, zrak, voda, vodik, kisik, žveplena kislina

115 4 Opeki sta na dva načina položeni druga na drugo. Pod njima je vselej list papirja. 2 Tlaka v papirjih sta p 1 in p 2. Primerjaj tlaka po velikosti. p 1 p 2 Zakaj si se tako odločil? p 1 p 2 5 Zaboj, težak 6000 N, pokriva 4 m 2 veliko ploskev. Izračunaj tlak v tleh pod zabojem. 2 6 Na napihnjenem balonu sta označeni ploskvici S 1 in S 2. Velja: S 2 = 2S 1. Nariši sili zraka 2 v balonu na označeni ploskvici. 7 S kolikšno silo pritiska voda na prst, s katerim zatisnemo iztočno ustje brizge? 2 Presek ustja je 5 mm 2, presek bata 30 mm 2. Na bat delujemo s silo 6 N. 8 Kolikšen je tlak vode v globini 35 m ob upoštevanju normalnega zračnega tlaka? 2 Izračunaj ali napiši sklep. 9 Izpolni preglednico in nariši graf odvisnosti tlaka od globine v posodi z oljem. 2 Zračnega tlaka ne upoštevaj. Gostota olja je 800 kg. m 3 h [m] p [ N m 2 ] 0 0 0,1 0,2 0,3

116 10 Telesi iz iste snovi sta potopljeni v enako kapljevino. Obešeni sta na vzmetni tehtnici. 3 a) Primerjaj teži teles: F g1 F g2. b) Primerjaj vzgona na telesi: Fvzg 1 Fvzg 2. c) Primerjaj sili vzmetnih tehtnic: F vt1 F vt2. 11 Leseno kocko z robom 1 dm in gostoto 0,6 a) Izračunaj težo kocke. kg dm 3 daš v vodo. 4 b) Kolikšen vzgon deluje na plavajočo kocko? c) Kocko potisneš pod gladino. S kolikšno silo jo tiščiš, ko je vsa pod vodo? č) V izbranem merilu nariši sile, ki delujejo na kocko, ko jo tiščiš pod vodno gladino.

117 Pisni preizkus znanja TLAK Ime in priimek: Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Razred: 8. Skupina B Število doseženih točk: 23 Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši koli čine, enačbe in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim. 1 Nariši lik, ki bo meril 7 cm V menzuri je bilo 50 cm 3 vode. Nato smo vanjo spustili 5 frnikol. 2 a) Določi prostornino ene frnikole. b) Izračunaj maso vseh frnikol, če veš, da je gostota stekla 2,6 g cm 3. 3 Med tekočinami podčrtaj kapljevine. Vse snovi so pri normalnem zračnem tlaku 1 in sobni temperaturi. voda, vodik, olje, živo srebro, alkohol, zrak

118 4 Opeki sta na dva načina položeni druga na drugo. Pod njima je vselej list papirja. 2 Tlaka v papirjih sta vedno p 1 in p 2. Primerjaj tlaka po velikosti. p 1 p 2 Zakaj si se tako odločil? p 1 p 2 5 Zaboj, težak 3000 N, pokriva 2 m 2 veliko ploskev. Izračunaj tlak v tleh pod zabojem. 2 6 Na napihnjenem balonu sta označeni ploskvici S 1 in S 2. Velja: S 1 = 2S 2. 2 Nariši sili zraka v balonu na označeni ploskvici. 7 Ustje reklamnega balona ima prerez 1 cm 2. S kolikšno silo deluje zrak na 6 dm 2 2 veliko steno balona, če na ustje delujemo s silo 10 N? 8 V kolikšni globini v vodi je tlak ob upoštevanju normalnega zračnega tlaka 350 kpa? 2 Izračunaj ali napiši sklep. 9 Izpolni preglednico in nariši graf odvisnosti tlaka od globine v posodi z vodo. 2 Zračnega tlaka ne upoštevaj. h [m] p [ N m 2 ] 0 0 0,1 0,2 0,3

119 10 Enaki telesi visita na vzmetnih tehtnicah. Prvo je potopljeno v vodo, drugo v alkohol. 3 a) Primerjaj teži obeh teles: F g1 F g2. b) Primerjaj vzgona na telesi: Fvzg 1 Fvzg 2. c) Primerjaj sili vzmetnih tehtnic: F vt1 F vt2. 11 Granitno kocko z robom 1 dm in gostoto 2,5 a) Kolikšna je teža kocke? kg dm 3 obesiš na vrvico in daš v vodo. 4 b) Kolikšen vzgon deluje takrat na kocko, ko je v celoti potopljena? c) S kolikšno silo je takrat napeta vrvica? č) Izberi merilo in nariši sile, ki delujejo na kocko.

120 Tlak Rešitve nalog s točkovnikom Skupina A 1 Pobarvanih je 36 kvadratkov. 1 2 a) 5 cm 3 1 b) 39 g 1 3 zrak, vodik, kisik 1 4 p 1 = p 2 1 V obeh primerih delujeta na enako veliki ploskvi enako veliki sili. 1 5 Pravilno izbrana enačba N m V razmerju narisana vektorja. 1 Smer sil je pravokotna na označene ploskvice N 2 Samo sklep brez pravilnega rezultata kpa: vsakih 10 m se tlak v vodi poveča za 100 kpa, 2 k temu pa prištejemo 100 kpa normalnega zračnega tlaka. Pravilen rezultat brez upoštevanja zračnega tlaka Pravilno izpolnjena preglednica. 1 Pravilno narisan graf. 1

121 3. Tlak F g1 < F g2 1 Fvzg 1 < Fvzg 2 1 F vt1 < F vt a) 6 N 1 b) 6 N 1 c) 4 N 1 č) Merilo: 1 cm pomeni N; pravilna slika. 1

122 Tlak Skupina B 1 Pobarvanih je 28 kvadratkov. 1 2 a) 5 cm 3 1 b) 65 g 1 3 voda, olje, živo srebro, alkohol 1 4 p 1 = p 2 1 V obeh primerih delujeta na enako veliki ploskvi enako veliki sili. 1 5 Pravilno izbrana enačba ali sklep N m V razmerju narisana vektorja. 1 Smer sil je pravokotna na označeni ploskvici N 2 Samo sklep brez pravilnega rezultata m: vsakih 10 m se tlak v vodi poveča za 100 kpa, 2 odštejemo pa 100 kpa normalnega zračnega tlaka. Pravilen rezultat brez upoštevanja zračnega tlaka Pravilno izpolnjena preglednica. 1 Pravilno narisan graf. 1

123 3. Tlak a) F g1 = F g2 1 b) Fvzg 1 > Fvzg 2 1 c) F vt1 < F vt a) 25 N 1 b) 10 N 1 c) 15 N 1 č) Merilo: 1cm pomeni N; pravilna slika. 1

124 Tlak Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preizkusu znanja Naloga Standardi znanja M T V 1 Določi ploščino ploskve pravokotne oblike (šolske klopi, tal v učilnici, naslovnice učbenika). Opiše postopek določanja prostornine s potapljanjem. 2 Pozna zvezi 1 l = 1 dm 3, 1 ml = 1 cm 3. Zna določiti povprečno prostornino majhnega telesa. Zna uporabiti enačbo r = m V za računanje mase in volumna. 3 Našteje agregatna stanja in za vsako stanje nekaj primerov. 4 5 Razloži odvisnost tlaka od ploščine. Pojasni odvisnost tlaka od velikosti sile, ki deluje na izbrano ploskev. Zna izračunati tlak, če so podatki v osnovnih enotah. Pove, da je tlak količnik sile in ploščine ploskve, na katero deluje sila pravokotno. Ve, da so sile zaradi tlaka v zaprti tekočini pravokotne na vsako ploskev telesa ali posode. 6 Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. Razume, da sta sila in velikost ploskve premo sorazmerni količini. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. 7 Na primeru hidravlične stiskalnice razloži Pascalov zakon. Razume, da sta sila in velikost ploskve premo sorazmerni količini. Izračuna tlak v kapljevini z upoštevanjem zračnega tlaka. 8 Ve, kolikšni sta gostota in specifična teža vode. Ve, kolikšen je normalni zračni tlak. Pove, da tlak v tekočini narašča z globino. 9 Pove, da je tlak v tekočini odvisen od vrste tekočine. Uporabi enačbo in izračuna tlak v tekočini brez upoštevanja zračnega tlaka.

125 3. Tlak 125 Naloga Standardi znanja M T V Pove, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo. 10 Pozna smer sile vzgona in ve, da jo rišemo iz težišča. Ve, da je sila vzgona po velikosti enaka teži izpodrinjene tekočine. Zna izračunati prostornino kocke, kvadra. Iz dane gostote zna določiti specifično težo in obratno. Uporabi enačbo s = F g V in izračuna težo oz. prostornino. Pove, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo. Ve, da je sila vzgona po velikosti enaka teži izpodrinjene tekočine. 11 Primerja težo plavajočega telesa z vzgonom, ki deluje nanj. Pozna smer sile vzgona in ve, da jo narišemo iz težišča. Opredeli pojem težišča in ve da težo narišemo iz težišča. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. Izbere primerno merilo, da predstavi določeno silo. Skupaj % % 7 21 % Videokasete Rajko Peternel: Tlak v tekočinah, videokaseta, Videofon, d.o.o. Trajanje: 22 min. Računalniški programi Programska oprema FIZIKA/mehanika 4.1 Program VZGON je namenjen izračunu in analizi vzgona. Program dopolnjujejo teorija vzgona, zvočni zapisi, slike vaj (dopolnjene so s silami) in vaje. Program je sicer tehnično naravnan in zato pri pouku v osnovni šoli manj uporaben. Meritve z računalnikom Pri precejšnjem številu poskusov je mogoče računalnik s pridom uporabiti kot del instrumentalne opreme. ~ ogradgonams/pro-fi/h_tlak.htm

126 126 Delo in energija 4 Splošna pojasnila Učenci se že od 4. razreda dalje srečujejo s pojmom energija v okviru različnih naravoslovnih predmetov na kvalitativni ravni. Koristno je pregledati učbenike, ki so jih učenci uporabljali v nižjih razredih, da lahko ponovimo in utrdimo že znana dejstva o energiji. Spomnimo jih na poskuse, ki so jih delali, kakšnega lahko tudi ponovimo, nato pa vednost o energiji razširimo ter nadgradimo. Natančneje obravnavamo kinetično, potencialno in prožnostno energijo. Prepoznavajo jih po vidnih spremembah: spremembi hitrosti, lege ali oblike opazovanega telesa. Spoznajo definicijo dela, z opravljenim delom povežejo spremembo energije in jo izražajo kvantitativno ter pri tem uporabljajo izrek o kinetični in potencialni energiji. Preprosta orodja obravnavamo kot pripomočke za opravljanje dela. Po učnem načrtu v osnovni šoli ne obravnavamo mehanske moči, le električno. Pisci učbenika in priročnika pa menimo, da je koristno seznaniti učence s pojmom moč v zvezi z mehanskim delom, zato smo to snov vključili v učbenik. Ko se v poglavju Temperatura, notranja energija in toplota seznanijo še z notranjo energijo, vpeljemo še energijski zakon. Energijski zakon predstavlja splošno naravno zakonitost. Iz splošne zveze med energijo, delom in toploto sledijo posebni primeri. V tem poglavju najprej obravnavamo izrek o kinetični energiji ter nato še izrek o kinetični in potencialni energiji. Obdelamo energijske pretvorbe, in ko v naslednjem poglavju spoznamo še notranjo energijo, razširimo obravnavo energijskih pretvorb z zgledi, pri katerih se znaten del energije pretvarja v notranjo energijo. Pri obravnavi izreka o kinetični in potencialni energiji je zelo pomembno, da učencem predstavimo zvezo med potencialno energijo in delom teže, kar naredimo pozneje v 9. razredu.

127 4. Delo in energija 127 Časovna razporeditev učne snovi Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna enota O energiji Kinetična energija Potencialna energija Prožnostna energija O delu O delu smer sile in gibanja nista vzporedni O delu in energiji Utrjevanje znanja Delo opravljamo z orodji vzvod Delo opravljamo z orodji škripec Delo opravljamo z orodji klanec Moč Energijske pretvorbe Utrjevanje znanja Preverjanje znanja

128 Delo in energija 4.1 O energiji Cilji Standardi M T V Spozna različne vire energije. Spozna, da so nekateri viri obnovljivi in nekateri ne. Spozna, da je Sonce glavni vir energije Razume pomen izrazov obnovljiv, neobnovljiv energijski vir. Našteje različne energijske vire ter ve, kateri so obnovljivi in kateri ne. Ve, da je Sonce glavni vir energije in da energija Sonca prihaja na Zemljo s svetlobo. Našteje zglede, ko telesom ali napravam dovajamo energijo, da lahko delujejo. 5 Pozna enoto za energijo. V uvodu govorimo o virih energije. Znana dejstva ponovimo in utrdimo v obliki referatov, ki smo jih razdelili v začetku šolskega leta. Referate imajo učenci možnost predstavljati v naslednjih urah, ko obrav navamo potencialno in prožnostno energijo, saj je tam nove snovi za obravnavo manj. Priporočamo pripravo javne razprave o prednostih in slabostih jedrske energije, ener gije, pridobljene v termoelektrarnah, ali energije iz elektrarn, ki izkoriščajo energijo vetra, in sicer v obliki pro et contra. Sami najdemo in usmerjamo zagovornike uporabe jedrske energije in drugih naštetih energij, kolega biologa pa poprosimo za mentorstvo skupine nasprotnikov uporabe te energije in gradenj jedrskih elektrarn, termoelektrarn in elektrarn na veter. V pogovoru o virih energije učence seznanimo s tem, da je energije dovolj in se k sreči ohranja, le neobnovljivih virov energije, kot so fosilna goriva, je vse manj, nekatere oblike energije pa težko pretvorimo v uporabno obliko. Nekaterih virov ni mogoče izkoristiti, saj bi bili stroški za pridobitev uporabne oblike energije previsoki. Na začetku ure izmerimo temperaturo vode v beli in črni plastenki ter ju postavimo na sonce. Med uro temperaturo vode vsaj še enkrat izmerimo in nato razpravljamo o vzroku za dobljen rezultat. Naredimo še poskus s sončno celico. Ko smo ponovili, da imajo različna telesa energijo, povemo, da se ta pojavlja v različnih oblikah. Poiščemo zglede za kinetično, potencialno, prožnostno in notranjo energijo. Spoznamo znak in enoto za energijo. 1. Predlagana eksperimenta Merjenje temperature vode v beli in črni plastenki, ki ju segrevamo na soncu 2. Poskus s sončno celico Pripomočki enaki plastenki, ena pobarvana z belo, druga s črno barvo, termometer sončna celica, ventilatorček, vodnika, list papirja

129 4. Delo in energija 129 Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 1. Imenuj obnovljiv vir energije in pojasni, zakaj pravimo, da je obnovljiv. Naštej nekaj neobnovljivih virov energije. Št. standarda M Imenuj neobnovljiv vir energije in pojasni, zakaj pravimo, da ni obnovljiv. Kateri so obnovljivi viri energije? M Od kod je večina energije na Zemlji? Navedi zglede. M 3 4. Opiši prenos energije od Sonca do bukovih drv (od Sonca do hidroelektrarne, od Sonca do fosilnih goriv, od Sonca do moke ). 5. Izberi napravo in povej, kaj potrebuje za nemoteno delovanje. Naprave: žarnica, avtomobilski motor, zračna tlačilka, jadrnica, kolo, mlinček za kavo, kladivo, lopata, plug M 3 M 4

130 Delo in energija 4.2 Kinetična energija Cilji Standardi M T V Ve, da je kinetična energija povezana z gibanjem. Opredeli pojave, pri katerih se telesu spremeni kinetična energija. Pove, da je sprememba kine tične energije povezana s spre membo hitrosti Pove, da ima vsako telo, ki se giblje, kinetično energijo. Opiše pojave, pri katerih se telesu spremeni kinetična energija. Spremembo kinetične energije prepozna po spremembi hitrosti. Pove, da je kinetična energija odvisna od mase in hitrosti. 4 Opiše odvisnost kinetične energije od mase. 5 Opiše odvisnost kinetične energije od hitrosti. Pri tej učni enoti učenci spoznajo, da je kinetična energija odvisna od hitrosti in mase telesa. O povečanju oz. zmanjšanju kinetične energije sklepamo najprej po spremembi hitrosti opazovanega telesa, nato pa po opravljenem delu, čeprav tega nikjer eksplicitno ne omenjamo. Naredimo poskusa, ki sta opisana v učbeniku; to je poskus s frnikolo in vžigalično škatlico za osvežitev dejstva, da ima telo, ki se giblje, kinetično energijo, ter poskus z nihaloma in enakima škatlicama. Primerni kroglici sta žogica za namizni tenis in enako velika kroglica plastelina. Po poskusih povzamemo ugotovitve in se dogovorimo o znaku za kinetično energijo. Pri nekaterih zgledih za povečanje kinetične energije (potiskanje vozička, brca nje žoge) moramo poudariti, da se npr. žogi povečuje kinetična energija, dokler je v sti ku z nogo. V trenutku, ko žoga zapusti nogo, ima zaradi maksimalne hitrosti največjo energijo. Ob opisu piruete, ki jo naredi drsalka, učenci spoznajo, da imamo v bistvu dve vrsti kinetične energije, translacijsko in rotacijsko. Seveda učencev ne obremenjujemo s tema pojmoma, ampak jim povemo, da imajo kinetično energijo tudi telesa, ki se vrtijo. Ob pogovoru o kinetični energiji vozil spregovorimo tudi o (ne)varnem prečkanju cest zunaj naselij in prehodov za pešce. Učencem povemo, da niso nevarna samo vozila, ki imajo zaradi velike hitrosti veliko kinetično energijo in zaradi tega daljšo zavorno pot, nevarni so tudi tovornjaki in avtobusi, ki imajo veliko kinetično energijo zaradi večje mase in se težko zaustavijo na kratki razdalji. Nalog o kinetični energiji je precej. Predlagamo, da v šoli rešimo nalogi 3 in 4 iz delovnega zvezka na strani 37.

131 4. Delo in energija 131 Predlagana eksperimenta Pripomočki 1. Frnikola premakne škatlico frnikola in vžigalična škatlica 2. Energija nihal z različno maso stojalo, enako dolgi nihali s kroglicama različnih mas, dve enaki škatlici, deščica Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 6. Po čem prepoznamo, da ima telo kinetično energijo? Pojasni ob zgledu. M 1 Št. standarda 7. Navedi zgled, ko se telesu kinetična energija povečuje, in zgled, ko se mu zmanjšuje. 8. Izberi telesa, ki se jim je spremenila kinetična energija, in povej, ali se je ta zvečala oz. zmanjšala. Vlak se bo vsak trenutek ustavil na postaji. Smučar letalec se spušča po zaletišču. Sedež vrtiljaka se giblje mimo opazovalca. S tekočimi stopnicami se odpelješ v višje nadstropje. M 2 M 3 9. Kako je kinetična energija odvisna od mase telesa? Navedi primer. T Kako je kinetična energija odvisna od hitrosti telesa? Navedi primer. M 5

132 Delo in energija 4.3 Potencialna energija Cilji Standardi M T V Našteje telesa in pojave, pri katerih se spremeni potencialna energija. Zna ugotoviti povečanje in zmanjšanje potencialne energije. Pove, da je sprememba potencialne energije odvisna od višinske razlike med začetno in končno lego telesa Na zgledih prepozna spremembo potencialne energije opazovanega telesa in pove, ali gre za povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Pove, da se pri gibanju v vodoravni legi potencialna energija telesa ne spreminja. Razume, da je sprememba potencialne energije odvisna od višinske razlike med začetno in končno lego telesa. Ve, da je potencialna energija odvisna od teže telesa. Potencialno energijo vpeljemo kot energijo, ki je povezana z lego telesa. Učenci pogosto v izražanju zamenjujejo spremembo lege s spremembo višine telesa. Naj bolje, da izvedemo demonstracijo z vžigalično škatlico; za spremembo lege jo z mize dvignemo na višje mesto, za spremembo višine opazovanega telesa pa iz pokonč no postavljene škatlice nekoliko izvlečemo predalček. Poudarimo, da se med dviganjem ali spuščanjem ne spremeni višina telesa, temveč lega telesa v navpični smeri. Obravnava potencialne energije na tej ravni je zgolj kvalitativna in je torej ne računamo. Govorimo le o spremembi potencialne energije. Za vsak zgled določimo izhodiščno lego, najpogosteje izberemo tla v učilnici ali površje Zemlje. Pri razlagi se ome jimo na primere, pri katerih je sprememba nadmorske višine majhna, saj le v tem primeru lahko predpostavimo, da je teža telesa konstantna. Dvigamo ali spuščamo različna telesa in ugotavljamo povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Telo dvigamo (spuščamo) na izbrano mesto po različnih poteh in poudarimo, da sta pomembni le začetna in končna lega. Isto telo dvignemo še dvakrat, trikrat višje in razpravljamo o spremembi potencialne energije. Navedemo tudi zglede, ko se telesa gibljejo v vodoravni legi, pri tem pa se jim potencialna energija ne spreminja. Obravnavamo še odvisnost potencialne energije od mase telesa. Primerjamo spremembo W p polnega in napol praznega nahrbtnika, polnega in praznega pladnja za učila, ki ju z mize dvignemo na isto polico v omari. Pri pouku rešimo nalogo 1 iz učbenika na strani 77. Primer c zahteva pojasnilo. Odgovor na vprašanje, zakaj se je povečala potencialna energija opeke, za učence namreč ni preprost, saj opeka ostane na mizi. Zato opazujemo težišče opeke. Na opeki označimo mesto, kjer v njeni notranjosti leži težišče. Potencialna energija se je povečala zaradi spremembe lege težišča, saj smo pri silah omenili, da je težišče točka, o kateri si lahko mislimo, da je v njej zbrana masa telesa.

133 4. Delo in energija 133 Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Dviganje in spuščanje teles nahrbtnik, utež, knjiga, opeka 2. Nošenje teles po učilnici nahrbtnik, utež, knjiga, opeka 3. Dviganje in spuščanje teles z različno maso 4. Sprememba težišča opeke opeka poln in napol prazen nahrbtnik, poln in prazen pladenj za učila Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 11. V katerih zgledih se je podčrtanemu telesu spremenila potencialna energija? Povej še, kako se je spremenila. Sliko dvigneš s tal in jo obesiš na steno. Korito z rožami dvigneš na balkonsko ograjo. Zvezek prestaviš na drug konec mize. Jabolko utrgaš z veje visoko na drevesu. Jabolko pada z drevesa. Plesalca plešeta valček. Plesalec in plesalka plešeta akrobatski rock n roll. M 1 Št. standarda 12. Šest krožnikov naenkrat odložiš v omarico na steni. Opiši spremembo potencialne energije krožnikov. Ali je sprememba energije večja oz. manj ša, če odložiš vsak krožnik posebej? Pojasni odgovor. 13. Dno avtomobilskega prtljažnika in nakupovalnega vozička sta na isti višini. Iz vozička preložiš polne vrečke v avto. Opiši spremembo potencialne energije vrečk. 14. Prideš v učilnico in sedeš na stol. Opiši spremembo potencialne energije svojega telesa. 15. Sani vlečeš nekaj časa po ravnem, nato jih zapelješ v hrib. Opiši spremembo potencialne energije sani pri vožnji po ravnini in pri vožnji v hrib. 16. Postavi opeko tako, da bo razvidno zvečanje (zmanjšanje) potencialne energije opeke. 17. Z meter visoke police dvigneš zaboj praznih steklenic in ga odložiš na tla. To narediš tudi z enakim zabojem polnih steklenic. Opiši spremembi potencialne energije obeh zabojev in ju primerjaj med seboj. 18. Učenca 1. in 4. razreda si oprtata vsak svoj šolski nahrbtnik na ramena. Opiši in primerjaj spremembo potencialne energije nahrbtnikov. Izvajanje dopolni s skico. M 1 M 2 T 3 T 3 T 3 T 4 T 4

134 Delo in energija 4.4 Prožnostna energija Cilj Standarda M T V Našteje telesa in pojave, pri katerih se spremeni prožnostna energija. 1 2 Našteje telesa in pojave, ki so v zvezi s spremembo prožnostne energije. Ugotovi povečanje ali zmanjšanje prožnostne energije. Prožnostna energija je v bistvu notranja energija, nekateri pravijo, da je potencialna. Ne glede na to je na tej stopnji smotrno o njej govoriti posebej, saj so znaki, po katerih prepoznamo spremembe prožnostne energije, vidni. Za razlago izberemo samo takšne primere, pri katerih so spremembe vidne, nikakor pa ne primerov, ki so povezani s stiskanjem plinov oz. s spremembo njihove prostornine. Učencem ponudimo prožna in neprožna telesa, da jim»povečajo«prožnostno energijo. Pojasniti moramo pojem zvijanja oz. vzvoja. To najpreprosteje prikažemo z obešalnikom za obleko, ki ga obesimo na vrvico in nekajkrat zasukamo. Obešalnik nato spustimo. Vrtenje obešalnika je dokaz, da smo z zvijanjem povečali prožnostno energijo vrvice. Učno uro lahko zapolnimo z reševanjem nalog o energiji, ki jih je kar precej, ali z referati učencev o energiji. Predlagani eksperimenti 1. Pajac skoči iz škatlice 2. Telesu povečamo prožnostno energijo Pripomočki igračka na vzmet, ki je zaprta v škat lici elastika, plastično ravnilo, vrvica, papir, ščipalka za perilo, bakrena žica, tanka pločevina 3. Balistični topič izstreli kroglico balistični topič, kovinska kroglica 4. Avtomobilček se odpelje avtomobilček na vzmet 5. Zvita vrvica suče obešalnik vrvica, obešalnik

135 4. Delo in energija 135 Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 19. Naštej tri telesa, ki jim lahko povečaš (zmanjšaš) prožnostno energijo. Opiši, kaj moraš narediti, da pride do povečanja (zmanjšanja) prožnostne energije. M 1 Št. standarda 20. Kateremu telesu se je spremenila prožnostna energija? Kako se je spremenila? Mateja je okrog čopa las navila elastiko. Tim je s plastičnim ravnilom frcnil košček krede. Dedek je navil žepno uro. Peterček je pritisnil avtomobilček ob tla, ga potegnil nazaj ter spustil, tako da se je odpeljal po sobi. M 2

136 Delo in energija 4.5 O delu Cilji Standardi M T V Ve, da je delo odvisno od sile in poti. Opiše zvezo med delom, silo in potjo. Opredeli joule kot enoto za delo. Izračuna delo iz sile in poti, kadar je sila vzporedna s potjo. Izračuna delo, kadar je sila vzporedna s potjo. Zna uporabiti zapis A = Fs. Uporablja joule kot enoto za delo. 1 2 Ve, da je delo odvisno od sile in poti, zato zna izbrati zglede, pri katerih sila opravlja delo. Zvezo med delom, silo in potjo opiše kvalitativno. 3 Opredeli joule kot enoto za delo. 4 Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. 5 Uporabi enačbo A = Fs za računanje sile ali poti. Najprej preverimo, kaj učenci razumejo pod pojmom delo. Navedejo naj, kaj delajo doma, kaj v šoli in pri izvenšolskih dejavnostih. Na tablo zapisujemo glagole, s katerimi izražajo delo. Pri pregledu teh izločimo tiste, ki ne pomenijo dela v fizikalnem smislu. Naredimo poskus z vozičkom, merimo pot in silo obe količini sta učencem že znani. Definiramo delo kot produkt sile in poti ter zapišemo enačbo za računanje dela. Ob zgledu izpeljemo enoto in jo definiramo. Delo enega joula lahko ponazorimo s počasnim dviganjem uteži, težke 1 N, en meter visoko ali z vlečenjem vozička, ki smo ga obtežili, tako da je vlečna sila 1 N, na razdalji 1 m. Povemo, od kod ime enote, učenci pa lahko imajo kratek referat o fiziku J. P. Joulu. Pri pogovoru o delu dosledno govorimo o opravljanju dela, tudi takrat ko navajamo le sile; kegljač opravi delo, sila opravi delo, telo dela. Navedemo še primere, ko sila deluje na telo, a telesa ne premakne. Npr.: otrok»dvi ga«težak kovček, vendar ga ne premakne,»odpiramo«predal, ki se je zataknil, trudimo se premakniti omaro. Pot je nič, zato je opravljeno delo nič. Ni odveč, če opozorimo na matematični zapis in rezultat, ker množimo z nič. Nalogo 1 v učbeniku na strani 82 in nalogo 11 v delovnem zvezku na strani 39 prihranimo za naslednjo uro, ko bomo izvedeli, da sila, pravokotna na smer gibanja, ne opravlja dela. Predlagamo, da pri pouku rešimo nalogo 4 iz učbenika, iz delovnega zvezka pa nalogi 14 a, c ter 15. Za domače delo sta primerni nalogi 13 in 14 iz delovnega zvezka.

137 4. Delo in energija 137 Predlagani eksperimenti 1. Učenec vleče voziček 2. Definicija joula 3.»Premikanje«omare omara v učilnici Pripomočki voziček (demonstracijski voziček, mizica na kolesih ), vzmetna tehtnica utež, težka 1 N, metrska palica ali merilni trak obtežen voziček, vzmetna tehtnica, merilni trak Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 21. Razmisli, ali telo, ki je v povedi osebek, opravlja delo. Če ga opravlja, določi silo in pot. Vrabec sedi na veji. Konj vleče voz. Ajda radira napake. Pesnik išče rimo. Pesnik grize peresnik. Marko si podpira glavo. M 1 Št. standarda 22. Trgovka zlaga kolače kruha na police. Kaj mora narediti, da bo opravila 2-krat (3-krat) več dela? T Kladivo, težko 10 N, dvigneš 1 m (1,5 m) visoko. Koliko dela opraviš? M S silo 120 N potiskaš voziček 0,8 km daleč. Koliko J dela opraviš? M Imenuj enoto za delo. Kako je določena? T 3

138 Delo in energija 4.6 O delu smer sile in gibanja nista vzporedni Cilji Standardi M T V Navede primere, ko sila ne opravlja dela. Ve, da sila, ki deluje pravokotno na smer gibanja, ne opravlja dela. Med silami, ki delujejo na gibajoče telo, izbere tiste sile oziro ma komponente sil, ki opravljajo delo Razume, da sila, ki je pravokotna na smer gibanja, ne opravlja dela. Zna opisati takšne zglede. Grafično zna določiti komponento, ki opravlja delo. Ve, da le komponenta, vzporedna s smerjo gibanja, opravlja delo, pravokotna komponenta pa telo dviga ali tišči k tlom. Posebej obravnavamo delo sil, ki niso vzporedne s potjo. Najprej govorimo o delu sil, ki delujejo pravokotno na smer gibanja. Učence vprašamo, koliko dela opravijo, ko nesejo nahrbtnik s šolskimi potrebščinami po vodoravni poti od doma do šole, koliko pa takrat, ko med potjo čakajo sošolce. Pogovor podkrepimo s poskusom. Utež, težko 10 N, nesemo na isti višini na primer od omare do mize. Koliko dela opravimo? Najprej določimo sile, ki delujejo na utež. Ker nobena imenovana sila ne deluje vzporedno s potjo, ne opravlja dela. Tudi ko mirujemo z utežjo v roki, ne delamo. Rešimo nalogo 1 v učbeniku na strani 82 ali nalogo 11 v delovnem zvezku na strani 39. Obravnavamo še primer, ko vlečemo ali potiskamo telo tako, da sila oklepa s smerjo gibanja ostri kot. Naredimo poskus s klado. Enakomerno jo vlečemo z vrvico, ki je poševna na smer gibanja, in z dovolj občutljivo vzmetno tehtnico izmerimo vlečno silo. Potem jo vlečemo še tako, da je vrvica vzporedna s smerjo gibanja, in merimo vlečno silo. Obe sili primerjamo po velikosti in ugotovimo, da je v prvem primeru sila večja, opravljeno delo pa očitno obakrat enako. Določiti moramo silo, ki jo v prvem primeru potrebujemo za računanje dela. Ponovimo snov o razstavljanju sil ter načrtovalno določimo velikost komponente vlečne sile v smeri premikanja. Povemo, kakšna je vloga druge komponente, pravokotne na to smer, ter izračunamo delo. Vse to lahko naredimo ob reševanju naloge 16 v de lovnem zvezku na strani 40. Snov utrdimo z nalogama 17 in 18 v delovnem zvezku na isti strani. Predlagana eksperimenta Pripomočki 1. Nošenje uteži utež 2. Vlečenje klade klada, vzmetna tehtnica

139 4. Delo in energija 139 Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 26. Oče nosi Jana štuporamo po trgovini. Ali oče pri tem dela? Pojasni odgovor. M 1 Št. standarda 27. Ob polno naloženem vozičku stopa Matevž in od strani podpira naložene kartone, da ne padejo z vozička. Ali Matevž dela? Pojasni odgovor. 28. Babica nese težak cekar iz trgovine po vodoravni poti. Ali babica dela, ko drži cekar ves čas v isti roki? Pojasni odgovor. M 1 M Mizo povlečeš k sebi za 2 m tako, da oklepata roki z vodoravno ravnino kot 60. Sila rok je 50 N. Koliko dela opraviš? Možni odgovori: 100 J, več kot 100 J, manj kot 100 J. Izbrani odgovor pojasni ob skici. Za vsako komponento sile povej, kakšna je njena vloga. V T 2 3

140 Delo in energija 4.7 O delu in energiji Cilji Standardi M T V Pove, da je za opravljanje dela potrebna energija. Opredeli delo kot enega od načinov izmenjave energije z okolico. Pove izrek o kinetični energiji in uporabi zapis A = DW k za toga telesa. Opiše primere, za katere velja izrek o kinetični energiji. Zna uporabiti enačbo A = DW Opiše primere, ko telesu energijo povečamo oziroma zmanjšamo z delom. Razume, da je za premagovanje trenja potrebno delo. Pove izrek o kinetični energiji, ga zapiše s simboli in uporablja pri reševanju nalog. Opiše zglede, za katere velja izrek o kinetični energiji. Pri opisu dogodka zna uporabiti enačbo A = DW p in izračuna delo, A = F g h, ki je potrebno za spremembo potencialne energije. Zapiše izrek o kinetični in potencialni energiji in ga uporabi pri opisu ustreznega pojava. Pogovor o delu in energiji začnemo z zgledi iz vsakdanjega življenja. Navajamo takšne primere, pri katerih telo, ki ima energijo, deluje na opazovano togo telo in opravi delo. Zaradi opravljenega dela se opazovanemu telesu poveča kinetična energija. Telesu, ki opravi delo, se energija zmanjša. Izbiramo primere, ko delo opravljajo»zuna nje«sile. Tega seveda ne razlagamo učencem. Izogibamo se zgledom z avtomo - bili, plezanjem po drogu, tekanjem po stopnicah in podobnim. V teh primerih opravljajo delo»notranje«sile. Kaj so o delu zunanjih in notranjih sil učenci izvedeli v nižjih razredih, je dobro prebrati v učbeniku Naravoslovje in tehnika za 4. razred založbe Modrijan v poglavju Vozila s kolesi in brez njih ter v opisu omenjene snovi v Priročniku za učitelje. Nekaj primernih zgledov: Nogometaš brcne žogo, opravi delo, žogi se energija poveča. Žoga zatrese mrežo, opravi delo, energija se ji zmanjša. Mizar v steno pred sabo zabija žebelj. Ko zamah ne s kladivom, opravi delo, kladivu se poveča kinetična energija. Kladivo zadene žebelj, opravi delo, energija se mu zmanjša. Naredimo še poskus z vozičkom. Voziček sunemo po mizi, da se zaleti v lahko kartonsko škatlo. Poskus opišemo v dveh korakih: dokler je voziček v stiku z roko, delamo mi, vozičku se poveča kinetična energija. Ko pa je voziček v stiku s škatlo, dela voziček, kinetična energija se mu zmanjša. Ponovimo poskus z vozičkom, vendar tako, da se voziček ne zaleti v škatlo, ampak ga ustavi trenje. Voziček med ustavljanjem premaguje trenje in opravlja delo, kinetična energija se mu zmanjšuje. V učbeniku je opisan zgled, ko najprej kegljač in nato krogla opravita delo. Dopolnjen je s podatki, tako da lahko povečanje kinetične energije izračunamo. Izpeljemo izrek o kinetični energiji in ga zapišemo z enačbo.

141 4. Delo in energija 141 Rešimo nalogo 20 v delovnem zvezku na strani 41. Pogovor vodimo tako, da učenci dojamejo, da se kinetična energija vozička zaradi obeh sil poveča manj, kot bi se povečala, če bi na voziček deloval samo Gregor. Nadaljujemo z zgledi, ko se telesu zaradi opravljenega dela ne spremenijo kinetična, potencialna ali prožnostna energija. Na telo pri gibanju delujeta tudi trenje in upor, telo pa se pri premagovanju obeh sil segreva. Segrevanje učencem zamolčimo, dokler ne spoznamo notranje energije, zato pa opazujemo samo eno telo in upošteva mo zunanje sile, ki delujejo v vodoravni smeri. Obteženo klado vlečemo enakomerno po mizi. Vsota vlečne sile in trenja je nič, zato je tudi delo teh sil nič. Pri tem se nobena od naštetih energij ne spreminja. Naštejemo še nekaj podobnih zgledov: po vodoravni podlagi vlečemo nahrbtnik, sani, voziček, potiskamo zaboj, kolo itd. Spremembo potencialne energije se naučimo računati prek dela, A = DW p. Žogico, težko 0,5 N, dvignemo 1 m visoko (naloga 21 a v delovnem zvezku na strani 41), izračunamo delo in odgovorimo na vprašanje. Rešimo še nalogi 21 b in c. Učencem lahko pojasnimo, da smo vpeljali potencialno energijo namesto dela teže, bolje pa je, da to razlago prihranimo za 9. razred. Nekatere naloge (nalogi 6 in 7 v učbeniku na strani 84) govorijo o velikosti potencialne energije glede na izbrano lego. Ko stvari poenostavljamo, rečemo, da ima telo potencialno energijo glede na izbrano lego, npr. glede na tla. Pri tem mislimo na spre membo potencialne energije telesa. Kadar telo preide v nižjo lego, govorimo o zmanjšanju potencialne energije. Z učenci se dogovorimo, da bomo zmanjšanje katerekoli energije v računskih zgledih označili z minusom. Obravnavamo še zadnji zgled v učbeniku in vpeljemo izrek o kinetični in potencialni energiji. Rešimo nalogi 26 in 27 na strani 42 v delovnem zvezku. Nalogi 22 in 23 v delovnem zvezku lahko rešujemo z uporabo izreka o kinetični in potencialni energiji. Po zapisu enačbe razpravljamo o spremembi obeh energij. Spre memba kinetične energije je nič telo miruje pred začetkom dviganja in tudi na koncu; sprememba potencialne energije pa ni nič, torej je opravljeno delo enako spremembi potencialne energije. Nalogo 10 v učbeniku, ki je zahtevnejša, lahko rešujemo s podobnim razmislekom. Razlika dela, ki ga je opravil kolesar in dela potrebnega za premagovanje trenja, je delo, ki ga upoštevamo v izreku o kinetični in potencialni energiji. Kinetična energija kolesarja se zmanjša, kar označimo z minusom, poveča pa se mu potencialna energija. Po teh ugotovitvah zapišemo enačbi: A = A k - A tr A = DW k + DW p in izračunamo spremembo potencialne energije. Na temo o delu in energiji je veliko nalog. Vsaka rešuje drug problem, zato niso primerne za samostojno delo.

142 Delo in energija Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Voziček opravi delo voziček, lahka kartonska škatla 2. Voziček se čez čas ustavi voziček 3. Klado vlečemo enakomerno po mizi obtežena klada, vrvica 4. Žogico dvignemo 1 m visoko žogica, metrska palica Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 30. V zgledu izberi telo, ki se mu je zaradi opravljenega dela povečala (zmanjšala) energija, in telo, ki je opravilo delo. Žerjav je dvignil gradbeni element. Miha je napel lok. Metka zapelje s smučmi v celec in se ustavi. Krogla podre keglje. Rokometašica strelja na gol. Žoga zadene mrežo. M 1 Št. standarda 31. Na mizi leži 50 N težak kup knjig. S silo 30 N ga odrineš 20 cm daleč. Koliko dela opraviš? Ali se zaradi opravljenega dela knjigam spremeni katera od energij? Pojasni odgovor. 32. Metka je sunila kroglo s silo 10 N vodoravno od sebe. Zamah z roko je bil dolg 1 m. Uporabi ustrezni izrek in določi spremembo energije krogle. T 2 T Povej izrek o kinetični energiji in opiši zgled, za katerega velja ta izrek. M Starter dvigne zastavico visoko v zrak. Z energijskega vidika opiši dogodek in uporabi ustrezno enačbo. Izračunaj spremembo potencialne energije zastavice, ki tehta 200 g, če jo starter dvigne za 1,2 m. 35. Z enačbo zapiši izrek o kinetični in potencialni energiji in ga povej v stavku. Navedi primer, pri katerem bi ga lahko uporabil. T 5 V 6

143 4. Delo in energija Utrjevanje znanja Učna ura je namenjena ponavljanju in utrjevanju snovi, predvsem snovi o delu in ener giji, ter reševanju nalog. Lahko rešujemo naloge, ki nam jih prejšnjo uro ni uspelo rešiti. Uro pa lahko izvedemo tudi tako: Razdelimo jo na tri dele. V prvem delu ure ponavljamo snov tako, da učenci postavljajo vprašanja sošolcem. Dogovorimo se, da lahko enemu učencu postavijo le eno vprašanje. Za drugi del pripravimo prosojnico z nalogami izbirnega tipa. Računske naloge naj imajo podatke, s katerimi lahko računajo ustno. Pri preverjanju rezultatov uporabljajo učenci mehanični responder. V tretjem delu rešujejo naloge v dvojicah, naloge so lahko diferencirane. Rezultate pripravimo na prosojnici ali na kartončkih, ki jih učenci po korekciji svojega izdelka vrnejo na določeno mesto. 4.9 Delo opravljamo z orodji vzvod Cilja Standardi M T V Ve, da so klanec, škripec, vzvod preprosta orodja. Opiše zakonitost, ki velja za opravljanje dela z orodji. Ugotovi, da z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, ampak samo spreminjamo razmerje med silo in potjo Našteje orodja, ki delujejo na osnovi vzvoda, in opiše njihovo uporabo. Razloži, da z vzvodom lahko silo 2-krat, 3-krat zmanjšamo, zato pa opravljamo delo na 2-krat, 3-krat daljši poti. Ve, da z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, in zna izračunati delo, opravljeno z orodjem in brez njega. V prejšnji učni enoti smo neposredno dvigali in spuščali telesa ter jim tako spreminjali potencialno energijo. Kadar so telesa težja in kadar bi morali opravljati delo z veliko silo ali dvigati bremena zelo visoko, si pomagamo z orodji. Tudi ko ne gre za dviganje in s tem spreminjanje potencialne energije (odmikanje omare od stene, odpiranje steklenic, rezanje pločevine, ščipanje nohtov ), delamo z orodji v večini primerov z manjšo silo kot brez njih; nekaterih del pa brez orodij ne bi mogli opraviti. Ogledamo si različna orodja, ki delujejo na osnovi vzvoda, in prikažemo njihovo uporabo. Pogovor popestrimo z diapozitivi in prosojnicami, ki si jih pripravimo sami. Pred lagamo, da pogovor o ročicah izpustimo. Raziščemo delovanje vzvoda. Opravimo meritve, ki so opisane v učbeniku na straneh 85 in 86, in jih predstavimo v tabeli. Primerjamo velikosti sil in ustrezne poti. Učenci ob opazovanju ugotovijo, da je npr. pri 3-krat daljši poti sila 3-krat manjša. Z uporabo orodij spreminjamo razmerje med silo in potjo. Učenci pojmov razmerje

144 Delo in energija in obratno sorazmerje iz matematike še ne poznajo, zato zvezo med silo in potjo opisujemo: 2-krat manjša sila, 2-krat daljša pot itd. Računamo spremembo potencialne energije in s tem opravljeno delo za vse dvige. Po obravnavani snovi naj vedo, da je za enako spremembo potencialne energije treba opraviti enako delo, če ga opravimo z orodjem ali brez njega. Predlagana eksperimenta 1. Uporaba orodij 2. Delo z vzvodom Pripomočki škarje za papir, škarje za pločevino, klešče, odpirač za steklenice, ščipalnik za nohte, izvijač kot vzvod letev, dolga 1 m, 4 močne elastike, podpora v obliki klina, opeka, vzmetna tehtnica Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 37. Katera preprosta orodja, ki delujejo na osnovi vzvoda, poznaš in uporabljaš? M 1 Št. standarda 38. Vodovodni mojstri podaljšajo ročaje škarij (klešč) s cevmi. Kaj dosežejo s tem? 39. Sadjar odreže s škarjami 1cm debelo vejo in pri tem stisne ročaja škarij za 3 cm. Ročaja stiska s silo 120 N. S kolikšno silo deluje rezilo škarij na les? Izračunaj delo, ki ga opravi sadjar s škarjami. Koliko dela bi moral opraviti brez škarij? M 2 T Z lopato premetavaš zemljo. Kako držiš lopato? Slike kažejo tri možnosti. Vsako komentiraj. M Skiciraj drog, s katerim dvigaš pokrov jaška, in opiši delovanje vzvoda. Določi tri točke, v katerih bi lahko bilo prijemališče sile roke. Za vsako točko primerjaj velikost sile roke s silo, ki je potrebna za delo brez orodja. Primerjaj še pot sile roke z višino, za katero dvigaš pokrov. M 2

145 4. Delo in energija Delo z orodji škripec Cilji Standardi M T V Ve, da so klanec, škripec in vzvod preprosta orodja. Opiše zakonitosti, ki veljajo za opravljanje dela z orodji. 1 Ve, kje in zakaj uporabljamo škripce. 2 Pozna zakonitosti pritrjenega škripca. 3 Pozna zakonitosti gibljivega škripca. Ugotovi, da z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, ampak samo spremenimo razmerje med silo in potjo. Razloži uporabo orodja z izrekom o kinetični in potencialni energiji. 4 5 Razume, da moramo za enako spremembo potencialne energije danega telesa opraviti vselej enako dela. Delo tudi izračuna. Uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji pri razlagi dela s škripci. Za motivacijo pripravimo oba škripca, pritrjenega in gibljivega. Z obema dvigamo enako breme in izmerimo vlečno silo, ki je potrebna za dviganje bremena. Zakonitosti gibljivega škripca bodo učenci raziskali z množičnim poskusom, zakonitosti pritrjenega škripca pa obdelamo frontalno. Opravimo še meritve, s katerimi pokažemo, da smer vlečne sile ne vpliva na njeno velikost. Po izreku o kinetični in potencialni energiji računamo spremembo potencialne energije telesa, ki ga dvigamo. Telo dvigamo počasi, da ne pride do spremembe kinetične energije. V enačbi A = DW k + DW p je sprememba kinetične energije nič. Omenimo še prednost škripca pred vzvodom, saj lahko z njim dvigamo breme do izbrane višine. S spremembo smeri sile pa poskrbimo za varnost pri delu. Učenci opravijo šolski množični poskus po navodilih v delovnem zvezku na strani 92. Gibljivi škripec sestavimo iz lahkega škripca in gladke vrvice, teža bremena pa naj bo zelo velika v primerjavi s težo škripca. Če razmerje med težo bremena in škripca ni ugodno, svetujemo, da k teži bremena prištejejo težo škripca. V tem primeru naj pri prvi nalogi eksperimentalne vaje učenci dvigajo skupaj z bremenom tudi škripec, tako da je F 1 enaka teži uteži in škripca. Na ta način zmanjšamo razlike med rezultati prve in druge naloge. Temu se izognemo, če s peskom napolnimo plastične posodice, npr. od cedevite ali malo manjše. Pod pokrovčkom izvrtamo v vrat plastenke luknjici in skozi napeljemo vrvico. Tako dobimo dovolj težko breme. Eksperimentalnemu delu sledi plenarni povzetek in pogovor o prednostih oziroma slabostih pritrjenega in gibljivega škripca. Slabost prvega je v velikosti sile, drugega pa v smeri sile, ki telo dviga. Kombinacija obeh je prava rešitev. Učencem pokažemo, kako bi v praksi uporabili gibljivi škripec v kombinaciji s pritrjenim škripcem zmanjšamo vlečno silo in breme dvigamo varno stoje na tleh.

146 Delo in energija Predlagani eksperimenti Breme dvigamo s pritrjenim in gibljivim škripcem Šolski množični poskus: Delo z gibljivim škripcem; navodilo v delovnem zvezku, stran 92 Kombinacija pritrjenega in gibljivega škripca Pripomočki stojali, škripca, vrvici, vzmetni tehtnici, enaki bremeni škripec z vrvico, stojalo, ravnilo, vzmetna tehtnica, telo stojali, škripca, vrvica, vzmetna tehtnica, breme Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 42. Naštej tri primere uporabe škripcev. Zakaj je vrvica za dviganje zastave (obešanje perila) napeljana prek škripca? Zakaj je na avtomobilskih dvigalih kombiniranih več škripcev? M 1 Št. standarda 43. Nariši pritrjeni škripec in povej, s kolikšno silo bi moral z njim dvigati 300 N težko breme. Odgovor pojasni. 44. Nariši gibljivi škripec in povej, s kolikšno silo bi moral z njim dvigati 300 N težko breme. Odgovor pojasni. 45. Vedro malte je težko 200 N. Z gibljivim škripcem ga dvignemo 4 m visoko. Koliko dela opravimo? Za koliko se vedru poveča potencialna energija? S kolikšno silo vlečemo? Koliko metrov vrvi potegnemo? 46. Vodo iz vodnjaka dvigamo z vedrom, tako da vlečemo vrv, ki je napeljana prek pritrjenega škripca. Uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji ter opiši dogodek. M 2 T 3 T 4 V 5

147 4. Delo in energija Delo z orodji klanec Cilji Standardi M T V Ve, da so klanec, škripec in vzvod preprosta orodja. Opiše zakonitosti, ki veljajo za opravljanje dela z orodji. Ugotovi, da z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, ampak samo spremenimo razmerje med silo in potjo. Razloži uporabo orodja z izrekom o kinetični in potencialni energiji. Ve, da so klanec, škripec in vzvod preprosta orodja. 1 Našteje zglede uporabe klanca kot preprostega orodja. 2 Pozna zakonitosti klanca. 3 4 Razume, da si z uporabo klanca delo olajšamo; delamo z 2-krat, 3-krat manjšo silo na 2-krat, 3-krat daljši poti. Delo tudi izračuna. Uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji pri razlagi dela s klancem. 5 Zna razvrstiti našteta orodja. Za uvodno motivacijo postavimo dva različno dolga klanca z isto višino. Voziček vlečemo najprej po enem, nato po drugem klancu in merimo vlečno silo. Pogovorimo se o rezultatih meritev. Z množičnim eksperimentiranjem, ki je opisano v delovnem zvezku na strani 93, učenci ugotovijo prednost dela s klancem. Plenarno povzamemo zakonitosti klanca in nato naredimo povzetek o orodjih v celoti. Predlagana eksperimenta 1. Dva klanca 2. Šolski množični poskus: Delo na klancu; navodila v delovnem zvezku, stran 93 Pripomočki dve različno dolgi deski, podpora, voziček, vzmetna tehtnica voziček, klanec, vzmetna tehtnica, ravnilo, merski trak

148 Delo in energija Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 47. V vsakdanjem življenju pogosto uporabljamo klance. Navedi nekaj primerov. M 1 Št. standarda 48. Za izvoz avta iz garaže morajo naredili klanec. Kakšen klanec bi jim priporočal/a? Pojasni. 49. S kolikšno silo moraš potiskati 1000 N težak invalidski voziček po 4 m dolgem gladkem klancu brez trenja, ki je visok 1 m? Primerjaj silo, ki je potrebna za dviganje, s silo, s katero potiskaš voziček. Primerjaj delo, ki ga opraviš z uporabo klanca, z delom pri neposrednem dvigu. Odgovora pojasni. 50. Možje kotalijo kovinski sod po klančini na višje mesto. Trenje zanemarimo. Pojasni spremembo kinetične in potencialne energije soda. Uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji. 51. V katero skupino preprostih orodij bi uvrstil/a: lopato, v hrib speljano cesto, lestev, samokolnico, gugalnico iz ploha, stopnice, tehtnico z dvema skodelicama, klešče ščipalke M 2 T 3 V 4 M 5

149 4. Delo in energija Moč Cilj Standarda M T V Zna zapisati enačbo za moč. 1 2 Opiše zvezo med močjo, delom in časom, v katerem je delo opravljeno. Zapiše enačbo in enoto za moč ter ju uporabi pri računanju moči. Za motivacijo lahko izvedemo tekmovanje v zlaganju opek na mizo. Tekmujeta dva učenca zaporedoma. Na tleh pred mizo so štiri opeke, ki jih mora najprej eden, nato drug učenec zložiti na mizo, ob tem pa merimo čas. Sledi pogovor o opravljenem delu in času, porabljenem za to delo. Definiramo moč in jo za oba primera izračunamo. Obravnavamo še drugi zgled v učbeniku na strani 91, pri katerem spoznamo, kako moč pri enakomernem gibanju izrazimo s silo in hitrostjo. Predlagamo, da učenci za domače delo izdelajo preglednico moči strojev, ki opravljajo delo in jih uporabljajo doma. Naslednjo uro eden od učencev, ki so naredili ta popis, podatke predstavi. Znanje utrdimo z nalogami 39, 40, 41 in 42 iz delovnega zvezka na strani 46 ter z nalogo 5 iz učbenika na strani 92. Predlagani eksperiment Zlaganje opek Pripomočki več opek, štoparica Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 52. Rudo so v davnih časih iz rudnikov spravljali ljudje, pozneje so si pomagali s konji, v novejšem času pa to delo opravljajo stroji (dvigala). Opiši, po čem primerjamo delo človeka, živali in stroja. M 1 Št. standarda 53. Človek dela z močjo 40 W. Kaj to pomeni? M Zapiši enačbo za računanje moči in enoto za moč. Enoto za moč zapiši še tako, da bo v njej vidna enota za delo, nato pa še tako, da bo vidna enota za silo. 55. Žerjav dvigne 3000 N težak kos železa v 5 sekundah 10 m visoko. S kolikšno močjo dela? Rezultat izrazi v kw. T 2 T 2

150 Delo in energija 4.13 Energijske pretvorbe Cilja Standardi M T V Pove, da se energija pretvarja iz ene oblike v drugo in da se celotna energija v zaprtem sistemu ohranja. Opiše primere pretvarjanja energije Razume, da se energija opazovanega telesa pretvarja iz ene oblike v drugo. Opiše pretvorbo energije enega telesa (padanje žogice in odboj od trdne podlage, nitno nihalo, met navzgor). Opiše energijsko pretvorbo v sistemu dveh teles (lok in puščica, voziček in utež ). Čeprav še ne poznamo notranje energije, lahko opišemo nekaj zgledov energijskih pretvorb. Motivacijski poskus s kroglico in žlebom ali primerno oblikovano gladko skledico lahko izvedemo v skupinah. Učenci opazujejo gibanje kroglice, saj je dobro vidno naraščanje ter pojemanje hitrosti. Prek hitrosti pa sklepamo o energiji. Ob poskusu lahko rešimo nalogo 50 v delovnem zvezku na strani 48. Glavnino ure namenimo obravnavi energijskih pretvorb. Naredimo poskus. Žogico opazujemo med padanjem, ob dotiku s tlemi ter po odboju. Najprej jo opazujemo od začetka padanja do trenutka, ko se dotakne tal. Začetna potencialna energija žogice se med padanjem pretvarja v kinetično. Tik pred tlemi ima žogica samo kinetično energijo, ki je je prav toliko, kot je na začetku potencialne. V drugem delu opazujemo trk s tlemi. Predpostavimo, da je idealno prožen, torej se vsa kinetična energija pretvori v prožnostno energijo. V zadnjem delu razpravljamo o odboju. Žogica se odbije, prožnostna energija se pretvarja v kinetično. Kinetična energija po trku je enaka kinetični energiji pred trkom. Obdelamo še energijske pretvorbe sistema dveh teles. Opazujemo izstrelitev puščice z lokom. Ob tem spregovorimo o energiji zaprtega sistema, pri čemer poudarimo, da se energija sistema ohranja, če telo z okolico ničesar ne izmenjuje. Rešimo nalogi 53 a in c v delovnem zvezku na strani 49. Pojem energijska pretvorba je učencem težko razumljiv. V knjigi Zgodbe iz fizike, ki je izšla pri založbi Slovenska matica v Ljubljani leta 1990, je J. Strnad povzel (po R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, The Feynman Lectures on Physics, Addison-Wesley, Reading, Mass. 1963, 1. del) naslednjo zgodbo: Mislite si otroka, denimo Denisa Pokoro, ki ima popolnoma nezlomljive kocke. Vzemimo, da jih ima 28. Zjutraj ga zapre mati z njegovimi kockami v sobo. Zvečer je radovedna in skrbno prešteje kocke. Pri tem odkrije svojevrsten zakon: ne glede na to, kaj dela Denis s kockami, jih je vedno 28. To se ponavlja nekaj dni, dokler nekega dne ni samo 27 kock. Majhna preiskava pa pokaže, da je kocka pod preprogo. Mati mora pogledati prav povsod, preden se lahko prepriča, da se število kock ni spremenilo. Toda nekega dne se zdi, da se je število spremenilo kock je samo 26. Skrbna preiskava pa pokaže, da je bilo odprto okno. Ko mati preišče okolico, najde

151 4. Delo in energija 151 preostali kocki. Nekega drugega dne skrbno štetje razkrije, da je kock 30. Zaradi tega je mati osupla, dokler ne ugotovi, da je bil na obisku Mihec, ki je prinesel s seboj svoje kocke in jih pustil pri Denisu. Mati odstrani Mihčeve kocke, zapre okno in Mihcu ne dovoli vstopa. Potem je nekaj časa vse v redu, dokler nekoč ne našteje samo 25 kock. V sobi je zaboj za igrače in mati ga hoče preiskati. Denis pa začne vpiti in ji tega ne dovoli. Mati torej ne sme odpreti zaboja. Ker pa je zelo radovedna in tudi nekoliko prebrisana, naredi načrt. Ve, da tehta posamezna kocka 0,3 kg. Stehta zaboj, ki tehta 1,5 kg, ko vidi vseh 28 kock. Naslednjič, ko preverja število kock, zopet stehta zaboj, odšteje 1,5 kg in deli z 0,3 kg. Tako ugotovi, da velja (število kock, ki jih vidi) + (masa zaboja - 1,5 kg) / 0,3 kg = konstantno. Potem pride do novih težav. Kocke spet zmanjkujejo. Toda skrbno proučevanje pokaže, da se tedaj dvigne gladina umazane vode v banji. Denis meče kocke v vodo, a mati jih ne more videti, ker je voda umazana. Koliko kock je v vodi, pa ugotovi le po legi gladine in doda svoji enačbi nov člen. Ker je prvotna višina vode 15 cm in se dvigne na račun vsake kocke gladina za 0,5 cm, je nova enačba (število kock, ki jih vidi) + (masa zaboja - 1,5 kg) / 0,3 kg + + (višina vode - 15 cm) / 0,5 cm = konstantno. Ko postaja materin svet vse bolj zapleten, vpelje celo vrsto členov, ki ustrezajo načinom za računanje števila kock na krajih, na katere ne sme pogledati. Tako pride naposled do zapletene enačbe za količino, ki jo mora izra~unati in ki v njenih razmerah ostaja vedno nespremenjena. V čem je podobnost tega z ohranitvijo energije? Najpomembnejše, kar moramo odmisliti, so kocke, ki jih v resnici ni. Z izjemo prvega člena v obeh enačbah računamo bolj ali manj abstraktne reči. Podobnost pa je v tem. Prvič: ko računamo energijo, enkrat nekaj energije zapusti naš sistem, drugikrat pa je nekaj pride vanj. Ko preverjamo ohranitev energije, moramo poskrbeti, da sistemu ne dodamo nič energije in mu je nič ne odvzamemo. Drugič: energija ima veliko različnih oblik in za vsako ima - mo posebno enačbo. To so: gravitacijska potencialna energija, kinetična energija, notranja energija, energija mase Če upoštevamo enačbe za vse te prispevke, se energija ne spremeni, razen kolikor je je sistem sprejel ali oddal. Zavedati se moramo, da danes v fiziki ne vemo, kaj energija je. Nimamo slike, v kateri bi energija nastopala v obliki majhnih, določenih obrokov. Ne, tako že ni! Obstajajo pa enačbe za računanje neke s števili izražene količine in, če vse seštejemo, dobimo»28«vedno isto število. To je abstraktna reč, ker ne pove nič o mehanizmih ali razlogih za veljavnost raznih enačb Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Kroglica v žlebu žleb ali skledica, frnikola 2. Padanje žogice žogica skokica 3. Streljanje z lokom lok in puščica

152 Delo in energija Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja 56. Med naštetimi zgledi poišči tiste, pri katerih se energija pretvarja iz ene oblike v drugo. Dežne kapljice padajo enakomerno proti zemlji. Artist se je odrinil od odskočne deske in pristal na vrhu žive piramide. Gumb, privezan na sukanec, sučeš tako, da je ves čas v vodoravni legi. Maja skače gumitvist. Žiga se guga na veji. M 1 Št. standarda 57. Opiši energijske pretvorbe opazovanega telesa. a) Frnikola se kotali po gladkem klancu navzdol. b) Frnikolo zakotališ po gladkem klancu navzgor. 58. Žogo vržeš v strop. Opiši energijske pretvorbe: a) Žogo opazuješ od takrat, ko zapusti roko in se približa stropu. b) Žoga se dotakne stropa in se ob tem malo splošči. 59. Opiši energijske pretvorbe sistema dveh teles. Igrača z napeto vzmetjo izstreli kroglico navpično v zrak. T 2 T 2 V Utrjevanje znanja Pridobljeno znanje ponovimo ob izdelavi miselnega vzorca. Če so učenci vešči tega dela, naj ga sestavijo sami, en ali dva učenca pa naj ga predstavita sošolcem Preverjanje znanja Čeprav po tem poglavju ne izvedemo pisnega ocenjevanja, lahko učenci preverijo svoje znanje z reševanjem pripravljenih nalog, lahko pa se odločimo za ocenjevanje eksperimentalnih veščin. Izvedba takšne ure je opisana v knjigi Vinko Udir: Izvajanje, preverjanje in ocenjevanje eksperimentov pri pouku fizike v osnovni šoli, izdal Zavod Republike Slovenije za šolstvo leta 1999.

153 4. Delo in energija 153

154 Naloge za pisno preverjanje znanja DELO IN ENERGIJA Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Število doseženih točk: 36 1 Naštej: 2 a) tri obnovljive vire energije b) tri neobnovljive vire energije 2 Na črtico zapiši ustrezno črko z desnega stolpca. 1 Katero obliko energije dovedemo, da telesa iz levega stolpca lahko delajo, snovi pa se segrejejo? motorna žaga A energija Sonca ročna stiskalnica B energija plina segrevanje morja C energija bencina kuhanje mineštre Č energija mišic 3 Katera oblika energije se spreminja podčrtanim telesom in kako se spreminja? 5 Izpolni tabelo. Prvi primer je rešen. Dogodek Dvigalo dviga zaboj. Mlado vejo upogibaš. Nogometna žoga se je za hip ustavila v mreži. Lončnico, ki stoji na tleh, preneseš na drugo mesto v sobi in postaviš na tla. Sedeži vrtiljaka se gibljejo vse hitreje. Padalec se enakomerno spušča proti tlom. Energija se veča, manjša, se ne spremeni Potencialna energija zaboja se veča. 4 Dopolni trditev oziroma prečrtaj nepravilno. 3 Delo računamo po enačbi. Upoštevamo silo ali komponento sile, ki je pravokotna na smer gibanja, poševna glede na smer gibanja, vzporedna s smerjo gibanja. Delo lahko izrazimo v dveh enotah: ali.

155 5 Delavec potiska voz 50 m daleč s silo 300 N. 4 a) Koliko dela opravi delavec?, to je kj. b) Kako daleč bi moral voz potiskati z enako silo, da bi opravil 0,3 MJ dela? 6 Mojca je enakomerno potiskala nakupovalni voziček proti blagajni in pri tem opravila J dela. Katera energija se je spremenila vozičku zaradi dela, ki ga je opravila Mojca? Odgovor je lahko: kinetična, potencialna, prožnostna, nobena. Izberi odgovor in ga pojasni. 7 Kristijan potisne voziček 1 m daleč s silo 80 N, nato ga spusti. Voziček se pelje 4 po hodniku in se čez čas ustavi. Na celotni poti zavira gibanje vozička sila trenja, F tr = 20 N. a) Koliko dela opravi Kristijan? b) Koliko dela opravi med potiskanjem sila trenja? c) Koliko kinetične energije ima voziček v trenutku, ko ga deček spusti? č) Kako daleč se voziček zapelje potem, ko ga deček spusti? 8 Košara tehta 3 kg in stoji na stolčku, ki je visok 30 cm. Na tla jo odložiš tako: 2 dvigneš jo za 0,5 m, za 0,5 m jo preneseš proti desni, nato jo odložiš na tla. Uporabi enačbo ΔW p = A in izračunaj, za koliko se košari zmanjša potencialna energija. 30 cm 9 Gladek klanec je dolg 2 m in visok 1 m. Po njem potiskaš zaboj, ki je težak 600 N, 2 s silo 300 N. S kolikšno močjo delaš, če potisneš zaboj na vrh klanca v 10 sekundah?

156 10 Na vznožje 1 m dolgega in 0,4 m visokega klanca položiš 10 N težko klado. 3 Vrvico napelješ od klade prek škripca in na drug konec obesiš takšno utež, da vleče klado s silo 5 N po klancu navzgor. Trenje je zelo majhno, zato ga zanemari. Uporabi izrek o spremembi kinetične in potencialne energije ter izračunaj spremembo obeh energij klade, ki se je gibala od vznožja do vrha klanca. 11 Delavec lahko dvigne 500 N težko vrečo cementa 1,2 m visoko s pritrjenim škripcem, 5 z gibljivim škripcem ali brez orodja. a) Izpolni tabelo. Breme Pot bremena Sila roke Pot sile roke Opravljeno delo Pritrjeni škripec Gibljivi škripec Brez orodja b) Pojasni rezultate v zadnji vrstici tabele. c) Kateri način dviganja bi priporočil/a delavcu? Pojasni, zakaj.

157 12 Padanje žogice skokice je prikazano v šestih legah. Na črtice zapiši ustrezne trditve 3 o energiji žogice. Uporabi znake oz. matematične zapise iz spodnjih trditev. Žogica ima: samo kinetično energijo W k samo potencialno energijo W p samo prožnostno energijo W pr Žogica ima kinetično in potencialno energijo: W k = W p W k < W p W k > W p 13 Opiši energijsko pretvorbo sistema jeklenega traku in vozička. 1

158 Delo in energija Rešitve nalog s točkovnikom 1 a) npr. voda, veter, biološki odpadki 1 b) zemeljski plin, nafta, uran 1 2 C motorna žaga Č ročna stiskalnica za grozdje A segrevanje morja B kuhanje mineštre 4 ali 3 pravilni odgovori 1 3 Prožnostna energija veje se veča. 1 Kinetična energija žoge se zmanjša. 1 Energija lončnice se ne spremeni. 1 Kinetična energija sedežev se veča. 1 Potencialna energija padalca se manjša. 1 4 A = Fs 1 vzporedna s smerjo gibanja 1 J, Nm 1 5 a) J, 15 kj 2 b) 1000 m 2 6 Nobena; ker premaguje trenje. 1 7 a) 80 J 1 b) 20 J 1 c) 60 J 1 č) 3 m 1 8 Pravilno izbrana enačba. 1 9 J 1

159 4. Delo in energija Pravilno izbrana enačba W 1 10 A = 5 J 1 DW p = 4 J 1 A = DW k + DW p ; zato je DW k = 1 J 1 11 a) Pravilno izpolnjena tabela. 3 Pritrjeni škripec Gibljivi škripec Brez orodja Breme 500 N 500 N 500 N Pot bremena 1,2 m 1,2 m 1,2 m Sila roke 500 N 250 N 500 N Pot sile roke 1,2 m 2,4 m 1,2 m Opravljeno delo 600 J 600 J 600 J Oz. vsak pravilen stolpec. 1 b) Opravljeno delo je vsakič 600 J. Delo, opravljeno z orodjem, 1 je enako delu, opravljenemu brez orodja. (Z orodjem si delo le olajšamo.) c) Priporočil/a bi delo z gibljivim škripcem. Sila roke je 1 2-krat manjša, kot če delavec dviga s pritrjenim škripcem ali brez orodja. 12 W p W k < W p W k = W p W k > W p W k W pr Vsak pravilen zapis po 0,5 točke, skupaj: 3 13 Prožnostna energija jeklenega traku se pretvori 1 v kinetično energijo vozička.

160 Delo in energija Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga Standardi znanja M T V 1 2 Razume pomen izrazov obnovljiv, neobnovljiv energijski vir. Našteje različne energijske vire ter ve, kateri so obnovljivi in kateri ne. Našteje zglede, ko telesom ali napravam dovajamo energijo, da lahko delujejo. Pove, da ima vsako telo, ki se giblje, kinetično energijo. Spremembo kinetične energije prepozna po spremembi hitrosti. Opiše odvisnost kinetične energije od hitrosti. 3 Na zgledih prepozna spremembo potencialne energije opazovanega telesa in pove, ali gre za povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Pove, da se pri gibanju v vodoravni legi potencialna energija telesa ne spreminja. Ugotovi povečanje ali zmanjšanje prožnostne energije. Ve, da je delo odvisno od sile in poti, zato zna izbrati zglede, pri katerih sila opravlja delo. 4 Opredeli joule kot enoto za delo. Ve, da le komponenta, vzporedna s smerjo gibanja, opravlja delo, pravokotna komponenta pa telo dviga ali tišči k tlom. Zvezo med delom, silo in potjo opiše kvalitativno. 5 Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. Uporabi enačbo za računanje dela in delo izrazi v joulih. 6 Razume, da je za premagovanje trenja potrebno delo. Opiše primere, ko telesu energijo povečamo oziroma zmanjšamo z delom. 7 Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. Razume, da je za premagovanje trenja potrebno delo. Uporabi enačbo A = Fs za računanje sile ali poti.

161 4. Delo in energija 161 Naloga Standardi znanja M T V Razume, da je sprememba potencialne energije odvisna od višinske razlike med začetno in končno lego telesa. 8 Ve, da je potencialna energija odvisna od teže telesa. Pri opisu dogodka zna uporabiti enačbo A = DW p in izračuna delo, A = F g h, ki je potrebno za spremembo potencialne energije. 9 Zapiše enačbo in enoto za moč ter ju uporabi pri računanju moči. Pozna zakonitosti klanca Zapiše in uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji. Razume, da si z uporabo klanca delo olajšamo; delamo z 2-krat, 3-krat manjšo silo na 2-krat, 3-krat daljši poti. Delo tudi izračuna. Razume, da moramo za enako spremembo potencialne energije danega telesa opraviti vselej enako delo. Delo tudi izračuna. Pozna zakonitosti pritrjenega škripca. Pozna zakonitosti gibljivega škripca Razume, da se energija opazovanega telesa pretvarja iz ene oblike v drugo. Opiše pretvorbo energije enega telesa (padanje žogice in odboj od trdne podlage, nitno nihalo, met navzgor). Opiše energijsko pretvorbo v sistemu dveh teles (lok in puščica, voziček in utež ). Skupaj % % 3 9 %

162 162 Temperatura, notranja 5 energija in toplota Splošna pojasnila Kot uvod v poglavje ter za lažje in boljše razumevanje notranje energije predlagamo, da namenimo zgradbi snovi, čeprav je izbirna vsebina, vsaj eno do dve učni uri. Sledi enota o temperaturi, s katero so se učenci seznanili že pri fizikalnih vsebinah v nižjih razredih, izkušnje pa imajo tudi iz vsakdanjega življenja. Kelvinovo lestvico in absolutno ničlo omenimo le kot dodatek in zaradi osnovne enote. Priprave za merjenje termometri delujejo na osnovi izbrane lastnosti snovi, odvisne od temperature. Največkrat je to raztezanje živega srebra ali alkohola. Splošno obrav navamo raztezanje teles le kvalitativno, računsko pa le z uporabo tabele raztezkov in s sklepnim računom. Osrednja enota poglavja je povečevanje in zmanjševanje notranje energije teles. Naša naloga je, da učence naučimo, da to lahko dosežemo z izmenjavo toplote oziroma z opravljanjem dela. Toploto vpeljemo kot način izmenjave notranje energije med telesi. Kolikor toplote telo prejme ali odda, za toliko se mu poveča oziroma zmanjša notranja energija. Pri tem navajamo zglede, pri katerih se zaradi toplote spreminja notranja energija, obenem pa se spreminja tudi temperatura. Marsikateri učenec bi lahko sklepal, da se vsaka sprememba notranje energije opazovanega telesa pokaže kot sprememba temperature telesa. Vemo pa, da je res le nasprotno: vsaka sprememba temperature opazovanega telesa je pokazatelj spremembe notranje energije tega telesa. Spremembo notranje energije lahko dosežemo tudi z delom. Poskus s tornim vretenom ali s šibrami v plastičnem valju nam omogoča kvantitativni prikaz povečanja notranje energije z delom. Energija se pri izbranem telesu lahko pretvarja iz ene oblike v drugo. Trditev podpre - mo z zgledi in poskusi, pri katerih je čim manj izgube v okolico. Tako lahko na podlagi energijskega zakona A + Q = DW razložimo, da v takih primerih velja A + Q = 0 oziroma DW = 0. Učencem te enačbe niti ne napišemo, saj lahko v tem obdobju shajamo le z besednim opisom, kar je za učence te starosti tudi dosti lažje. Dobre in za učence primerne ponazoritve najdemo v knjigi J. Strnad: Zgodbe iz fizike, Slovenska matica, Ljubljana, Izbirne vsebine: Toplotni tok vpeljemo kot količino, ki pove, kako hitro se pretaka toplota. Spremembe agregatnega stanja, taljenje in strjevanje, izparevanje in zgoščanje, tališče, vrelišče lahko obravnavamo dve uri, če nismo v časovni stiski. Velja poudariti, da se pri fazni spremembi spreminja notranja energija opazovanega telesa, čeprav je temperatura pri tem konstantna, in da so velike razlike med talilno, izparilno in specifično toploto. Spremembam notranje energije namenimo tudi uro, v kateri obravnavamo predvsem energijske vire, katerim se notranja energija zmanjšuje z oddajanjem toplote pri gorenju in s sevanjem. Spremembe notranje energije so povezane s spremembo kemijske zgradbe. Razpravo lahko navežemo tudi na skrb za okolje in za njegovo čim manjše onesnaževanje.

163 5. Temperatura 163 Časovna razporeditev učne snovi Zaporedna št. ure pouka Zaporedna št. ure poglavja Učna enota Zgradba snovi Zgradba trdnin, kapljevin, plinov, Tlak plina Temperatura Temperaturno raztezanje Notranja energija in toplota Notranja energija se spreminja z izmenjavo toplote Toplotni tok Specifična toplota Specifična toplota Notranja energija se spremeni z delom Energija se ohranja Energijski zakon Utrjevanje znanja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja Spremembe agregatnega stanja Odvisnost tališča in vrelišča od tlaka in primesi Spremembe notranje energije

164 Temperatura 5.1 Zgradba snovi Cilji Standardi M T T Našteje nekaj lastnosti opazovanega telesa. Pove, da so lastnosti snovi posledica razli~ne notranje zgradbe. Pove, da so snovi sestavljene iz molekul in atomov Našteje nekaj fizikalnih lastnosti trdnin, kapljevin in plinov. Primerja eno lastnost snovi v razli~nih agregatnih stanjih in pove, da so razlike posledica razli~ne notranje zgradbe. Pove, da so snovi sestavljene iz molekul, ionov in atomov. V uvodu naj učenci pri pripravljenih telesih ugotavljajo nekatere lastnosti teles iz različnih snovi in jih opredelijo kot fizikalne oziroma kemijske lastnosti. Potem vodimo razpravo o isti lastnosti izbrane snovi pri različnih temperaturah oziroma v različnih agregatnih stanjih. Če ob pogovoru ne dobimo ustreznega pojasnila, sami razložimo, da so lastnosti snovi odvisne od notranje zgradbe snovi molekul in atomov, ki jih učenci že poznajo iz kemije. Z demonstracijskim poskusom ocenimo velikost molekule olja. Poskus se lahko ponesreči, če smo predhodno očistili posodo z detergentom, ki se je pri nalivanju vode pomešal z njo. Pladenj naj bo zato čist in suh pred nalivanjem vode. Če se na vodni površini vidijo mavrične barve, je plast olja predebela. Nato z dobljenim rezultatom ocenimo še število molekul v 1 mm 3 olja. Izračunamo lahko dolžino niza teh molekul in jo primerjamo z dolžino ekvatorja. Učenci si bodo težko predstavljali, da je niz približno 25-krat daljši od ekvatorja in da je ta»nitka tanka kot misel«, le tako jo lahko zvijemo v 1 mm 3 veliko kroglico. 1. Predlagana eksperimenta Ugotavljanje fizikalnih lastnosti snovi 2. Ocena velikosti molekule olja Pripomočki kocka sladkorja, zrnca hipermangana, kos ledu, voda, bakrena žica, jeklena žica, ploščica svinca, injekcijska brizgalka, napihnjen balonček večji pladenj, barvna kreda in stekleni papir, olje v steklenički, žička

165 5. Temperatura 165 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 1. Med naštetimi telesi oziroma snovmi eno izberi: voda, plastično ravnilo, kreda, zrak, ki ga napihaš v balonček, košček modre galice, svinčnik. Povej, v katerem agregatnem stanju je pri sobni temperaturi, in naštej nekaj fizikalnih lastnosti izbranega telesa ali snovi. M 1 Št. standarda 2. Naštej nekaj lastnosti kapljevin in jih primerjaj z lastnostmi plinov. M 1 3. Po trdoti, barvi in prožnosti primerjaj npr. baker in aluminij (svinec, jeklo ) v trdnem in tekočem stanju. 4. Primerjaj lastnosti ledu, vode in vodne pare. Zakaj so lastnosti iste snovi tako drugačne? 5. Katero od snovi: baker, kuhinjska sol, voda, zrak, sestavljajo atomi, katero ioni in katero molekule? T 2 T 2 T 3

166 Temperatura 5.2 Zgradba trdnin, kapljevin in plinov. Tlak plina Cilji Standardi M T V Pove, da se molekule neprestano gibljejo. Pove, da med molekulami v trdnih snoveh delujejo privla~ne sile. Pojasni tlak plina kot posledico trkov molekul ob stene. Pojasni spremembo tlaka plina, ~e se pri stalni prostornini pove~a temperatura ali masa plina Opiše gibanje molekul v trdni snovi, kapljevini, plinu. Pove, da med molekulami v trdnih snoveh delujejo privla~ne pa tudi odbojne sile, ki jim omogo~ajo nihanje okrog ravnovesnih leg. Tlak plina pojasni s stalnimi trki molekul ob steno posode. Medsebojno neodvisnost molekul plina razloži z razdaljami med molekulami, ki so že tolikšne, da so medmolekulske sile neznatne. Pove~anje tlaka opiše kot posledico pove~anja temperature plina, ki je vzrok za ve~jo hitrost molekul in s tem ve~jih sil pri trkih. Pove~anje tlaka opiše kot posledico pove~anja mase plina, kar pomeni ve~je število molekul. 7 Opiše in razloži Brownovo gibanje in pojav difuzije. Pri ponavljanju osvežimo, da je snov sestavljena iz molekul. Pokažemo model trdne snovi. Učenci pri modelu opazujejo položaj molekul in njiho vo nenehno nihanje, ko eno zanihamo. Kaj drži molekule v teh legah? Medmolekulske privlačne sile poskrbijo, da se molekule med nihanjem ne oddaljijo preveč dru ga od druge; če se preveč približajo druga drugi, pa jih odbojne sile spet razmaknejo. Razpravo nadaljujemo z razlago zgradbe kapljevin, v katerih je kinetična energija mo lekul večja, zato se pravilna zgradba poruši. Privlačne sile med molekulami pa so še vedno tolikšne, da se molekule ne morejo razbežati. Ko se temperatura kapljevine veča, se kinetična energija molekul še bolj poveča in molekule množično izparevajo, kapljevina prehaja v plin. Molekule v plinu so prosto gibljive in niso več vezane druga na drugo. Zaletavajo se med seboj pa tudi v stene posode in druge večje delce v prostoru. Ti trki molekul plina povzročajo na izbrano ploskev stalno silo. Trditev ponazorimo s poskusom: V prozorni valjasti posodi s kroglicami imamo na spodnji strani opno, zgor njo stran pa zapira gibljivi bat. Ko z ekscentrom na vrtalnem stroju vzbujamo nihanje kroglic, te povzročajo silo na bat. Govorimo o tlaku v plinu. Tlak plina se pri dani prostornini poveča, če se poveča število molekul plina ali če se poveča hitrost molekul (temperatura). Primeri so opisani v učbeniku na strani 107. Dokaz za nenehno gibanje molekul je tudi Brownovo gibanje, ki ga vidimo z mikroskopom v dimni celici. Posledica tega gibanja molekul je difuzija. Najnazornejša difuzija v plinu je pri bromu, ki pa je zaradi nevarnosti ne kažemo več. Namesto tega pokažemo difuzijo kapljice parfuma, ki izhlapeva v prostor.

167 5. Temperatura 167 Pripravimo lahko še prikaz difuzije sadnega sirupa v vodo. V čašo nalijemo vodo in nato pazljivo z lijakom, ki sega do dna čaše, prilijemo sirup. Čašo postavimo na vidno mesto in nekaj dni opazujemo dogajanje. Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Gibanje molekul v trdnini model molekul trdne snovi 2. Prikaz Brownovega gibanja v dimni celici 3. Prikaz difuzije 4. Prikaz gibanja molekul v plinu in tlaka plina dimna celica, mikroskop, izvir napetosti za napajanje žarnice, cigareta in cevka za dim, vžigalice parfum čaša z vodo, lijak, sadni sirup valjasta posoda z opno na dnu, kroglice, zvočnik za vzbujanje gibanja kroglic ali ekscentrični disk in vrtalni stroj Pouk lahko popestri videofilm ali računalniški model (Fizleti) z animacijsko ponazoritvijo molekularne zgradbe snovi in gibanja molekul. Vprašanja za ustno preverjanje znanja 6. Opiši, v čem se razlikuje gibanje molekul vode v ledu, tekoči vodi oz. vodni pari. 7. Opiši, kako se gibljejo molekule in kakšne sile delujejo med njimi: v trdni snovi, v kapljevini, v plinu. 8. Zrak v kolesarski zračnici je stlačen in pritiska na stene. Pojasni tlak plina z gibanjem molekul. T 1 T 2 T 3 Št. standarda 9. Opiši molekule v plinu. V Kaj se zgodi z napihnjeno žogo, če jo pustiš na soncu? Razloži, zakaj. V Kaj se zgodi s tlakom zraka v zračni blazini, če napihaš še nekaj zraka vanjo, in kaj, če ga malo izpustiš? Razloži. 12. S katerim pojavom lahko pojasniš, zakaj lahko tudi na drugem koncu šolskega poslopja, daleč od kuhinje, ugotoviš, kaj bo za kosilo? 13. Razloži gibanje dimnih delcev v zraku. Kako tako gibanje imenujemo? Opomba: Vprašanje je na mestu, če smo predhodno izvedli poskus. V 6 V 7 V 7

168 Temperatura 5.3 Temperatura Cilji Standardi M T V Opredeli temperaturo kot eno izmed količin, ki opisujejo stanje opazovanega telesa. Spozna Celzijevo lestvico in zna pretvarjati iz Kelvinove v Celzijevo lestvico in obratno. Opredeli osnovno enoto za temperaturo kelvin. Našteje vrste termometrov in opiše njihovo uporabnost Ve, da je temperatura osnovna fizikalna količina, s katero opišemo stanje opazovanega telesa. Pozna osnovno enoto za temperaturo. Pozna Celzijevo in Kelvinovo temperaturno lestvico in zna dano temperaturo pretvarjati iz ene v drugo. Ve, da je temperatura navzdol omejena količina in da se najmanjša vrednost imenuje absolutna ničla. Ve, da je priprava za merjenje temperature termometer. 5 Našteje nekaj različnih termometrov. 6 Zna s termometrom izmeriti temperaturo. Tema je primerna za samostojno delo učencev, saj je temperatura količina, ki jo dobro poznajo iz vsakdanjega življenja. Uvodni poskus je ocenjevanje temperature vode, ki teče iz pipe, in vode, ki smo jo segreli na 40 do 50 C. Dva učenca ocenjujeta najprej temperaturo hladne vode in nato z isto roko temperaturo tople vode, druga dva naredita obratno. Nato temperaturo vode izmerimo, da se lahko pogovorimo o občutkih in zanesljivosti kože kot čutila za temperaturo. Pred samostojnim delom pojasnimo: da je temperatura količina, s katero kvantitativno opredelimo stanje opazovanega telesa, da je navzdol omejena količina (absolutna ničla), kakšna je Kelvinova temperaturna lestvica in enota kelvin, kakšna je Celzijeva temperaturna lestvica in enota stopinja Celzija, da se merski števili razlike temperatur v obeh temperaturnih lestvicah ujemata. Učenci nadaljujejo s samostojnim delom z učbenikom ter reševanjem izbranih nalog v učbeniku in delovnem zvezku. Rezultate dela sproti sami preverjajo. Za domače delo raziščejo, kakšne termometre imajo doma, bolj vedoželjni učenci pa naj najdejo podatke in slikovno gradivo o termometrih za merjenje visokih oz. nizkih temperatur. Predlagana eksperimenta Pripomočki 1. Ocena temperature vode z otipom topla in mrzla voda 2. Merjenje temperature vode termometer

169 5. Temperatura 169 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 14. V kozarcu je voda. Katere podatke o vodi lahko pridobiš z merjenjem? Katere merske priprave bi uporabil? M 1 Št. standarda 15. S katerima enotama izražamo temperaturo? Katera je osnovna enota? V čem sta si enaki Kelvinova in Celzijeva temperaturna lestvica? 16. Voda je imela 18 C, ko smo jo začeli segrevati. Segreli smo jo na 70 C. Določi spremembo temperature. Izrazi jo z osnovno enoto. 17. Telesu se je temperatura povečala za 40 K. Kolikšna je temperatura telesa, če je bila na začetku 15 C? 18. Temperaturo 27 C izrazi v kelvinih. Temperaturo 260 K izrazi v stopinjah Celzija. 19. Opiši, kako je Celsius določil temperaturno lestvico. Kakšna je razlika med Kelvinovo in Celzijevo temperaturno lestvico? T 2 T 2 T 2 T 2 T Opiši Kelvinovo temperaturno lestvico. Kaj je absolutna ničla? T Mojca bi rada izmerila temperaturo vode. Katero pripravo bo uporabila? Med katerimi vrstami lahko izbira? 22. Opiši, kako z medicinskim živosrebrnim termometrom izmeriš telesno temperaturo? Kako bi z laboratorijskim termometrom izmeril telesno temperaturo? M 4 5 M 6

170 Temperatura 5.4 Temperaturno raztezanje Cilji Standardi M T V Pove, da se s temperaturo spreminja prostornina opazovanega telesa. Pove, da se s temperaturo spreminja dolžina paličastih teles. Pojasni delovanje bimetalnega traku in opiše njegovo uporabo. Opiše termometer kot napra - vo za merjenje temperature. 1 2 Pove, da se s temperaturo spreminja prostornina teles v vseh agregatnih stanjih. Pove, da se kapljevine in plini veliko bolj raztezajo kot trdnine. 3 Ve za anomalijo vode. 4 Pove, od česa je odvisen podaljšek palice. 5 6 Uporablja tabelo temperaturnih raztezkov in izračuna podaljšek palice. Opiše bimetalni trak in pojasni njegovo delovanje ter uporabo. 7 Zna opisati delovanje kapljevinskega termometra. Učence motiviramo s pogovorom o vlogi dilatacijskih rež na dolgih zgradbah in mostovih ter o zavojih na toplovodih. O podobnih primerih povprašamo učence. Razpravo podkrepimo s poskusi. S segrevanjem palic iz različnih kovin pokažemo linearno raztezanje. Učence seznanimo s preglednicami, v katerih so zapisani raztezki kovin, in z nalogo 6 na strani 108 v učbeniku utrdimo uporabo pridobljenega znanja. Računamo le s sklepnim računom. Opišemo bimetalni trak in pokažemo, kako se pri segrevanju ukrivi. Uporabo bimetalnega traku pokažemo, ko prek bimetalnega stikala sklenemo električni krog skozi žarnico. S segrevanjem kroglice, ki segreta ne gre več skozi obroč, pokažemo, da se telesa ne raztezajo samo v dolžino, ampak tudi prostorsko. S poskusoma s segrevanjem vode in zraka v bučki pokažemo, da se tekočine veliko bolj raztezajo kot trdnine. Temperaturno raztezanje zraka lahko pokažemo s poskusom, ki je opisan v učbeniku ali pa tako, da segrevamo zrak v bučki s cevko, v kateri je kaplja obarvane vode kot zamašek. Raztezanje kapljevin povežemo z delovanjem kapljevinskih termometrov. Bučko segrevamo z rokama in opazujemo gibanje vodnega zamaška, nato jo previdno ohladimo z vodo; vodna kapljica se zaradi naglega krčenja zraka rada razlije. Elektronski digitalni termometer in termometer na tekoče kristale razložimo le, če jih učenci sami omenijo, saj njihovo delovanje ni povezano s temperaturnim raztezanjem. Pri tem lahko poudarimo, da se s spremembo temperature spreminjajo tudi druge lastnosti opazovanega telesa, ne le prostornina. Omenimo gostoto, barvo, trdoto. Da učenci začutijo povezavo fizike z življenjem, namenimo nekaj časa razpravi o anomaliji vode. V okviru tega pogovora povežemo znanje o gostoti in vzgonu z raztezanjem vode.

171 5. Temperatura 171 Za preverjanje usvojenega znanja so zelo primerna vprašanja od 1 do 5 v učbeniku na strani 108. Predlagani eksperimenti 1. Podaljšek kovinskih palic Pripomočki priprava za vpenjanje kovinskih palic in segrevanje, palice iz aluminija, železa in bakra, alkohol, vžigalice 2. Raztezanje trdnin kroglica z obročem, gorilnik 3. Raztezanje vode 4. Raztezanje plina 5. Bimetalni trak steklena bučka z zamaškom s stekleno cevko, kuhalnik, obarvana voda lahko s fluorescinom ali kar z barvo za pirhe steklena bučka z zamaškom s stekleno L-cevko, ki jo zapira kaplja obarvane vode bimetalni trak, vezan kot stikalo v električnem krogu, vezne žice, baterija, žarnica, ventilatorček, fen Vprašanja za ustno preverjanje znanja 23. Navedi nekaj teles, ki se raztezajo zaradi temperaturnih sprememb. M 1 Št. standarda 24. Zakaj steklenice s pijačami niso napolnjene čisto do vrha? T Ribe v ribniku preživijo tudi v zamrznjenem ribniku. Razloži, kako je to mogoče. V Od česa je odvisen podaljšek palice, ki jo segrevamo? T V tabeli temperaturnih raztezkov poišči podatek za baker in ga pojasni. V Ali bi lahko beton ojačili z aluminijem, tako kot ga ojačimo z železom? Pojasni. 29. Opiši bimetalni trak in razloži, kako deluje. Za kaj najpogosteje uporabljamo bimetalne trakove? V 5 V Opiši delovanje kapljevinskega termometra. T Od česa je odvisna velikost stopinje na kapljevinskem termometru? T 7

172 Temperatura 5.5 Notranja energija in toplota 5.6 Notranja energija se spreminja z izmenjavo toplote Cilji Standardi M T V Našteje primere, ko telo prejema ali oddaja toploto. Ve, da se notranja energija telesu poveča, če toploto prejme, in da se mu zmanjša, če toploto odda. Pove, da je notranja energija lastnost telesa, kinetična in potencialna energija pa izražata relacije z okolico. Opredeli joule kot enoto za toploto. Izrazi spremembo notranje energije s prejeto ali z oddano toploto. Pove, da toplota prehaja s telesa z višjo temperaturo na telo z nižjo temperaturo Na zgledu pojasni, katero telo prejema toploto in katero jo oddaja. Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija oz. da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Ve, da je sprememba temperature povezana s spremembo notranje energije. 4 Pozna enoto za toploto Spremembo notranje energije zna izraziti s prejeto oz. oddano toploto. Pove, da toplota sama prehaja s telesa z višjo temperaturo na telo z nižjo temperaturo. Pozna načine prehajanja toplote z enega telesa na drugo telo. Na zgledih predstavi prehajanje toplote z enega telesa na drugo telo. V uvodu v učno enoto učenci navedejo nekaj zgledov, ko se opazovanim telesom poveča oziroma zmanjša temperatura. Povečanje ali zmanjšanje temperature je znak za spremembo energije telesa. V molekularni zgradbi snovi pomeni to spremembo živahnosti hitrosti molekul, ki snov sestavljajo. To energijo imenujemo notranja energija. Pozneje bomo obravnavali tudi primere, ko se notranja energija spreminja pri konstantni temperaturi. Opazovanim telesom se poveča notranja energija, ko prejemajo toploto, in se jim zmanjša, ko oddajajo toploto. Pravimo, da prehaja toplota s telesa na telo. Zvečanje oziroma zmanjšanje notranje energije je prav tolikšno, kolikor je prejete oziroma oddane toplote. S tem učencem utemeljimo, da imata obe količini isto enoto, to je joule. Velja enakost Q = DW n.

173 5. Temperatura 173 Učno uro nadaljujemo z zgledi in poskusi, ki so opisani v učbeniku na straneh 110 in 111. Z njimi pojasnimo prehajanje toplote med telesi. Če smo poskus z belo in črno plastenko že naredili pri obravnavi energije, ga zdaj le opišemo in pojasnimo. Pri sevanju posebej omenimo energijo, ki jo dobimo od Sonca. Pomembno je še seva nje Zemlje nazaj v prostor, kar vzpostavlja energijsko ravnovesje na Zemlji. Razpra vo lahko navežemo na onesnaževanje zraka in učinek tople grede. Meritve kažejo, da se je v zadnjih 100 letih povprečna temperatura na Zemlji povečala za 1 K. Nekaj več o tem je napisano tudi v učbeniku pri izbirni vsebini vreme na straneh 137 in 138. Predlagani eksperimenti 1. Merjenje temperature vode 2. Segrevanje kamna 3. Temperatura vode v posodi ni povsod enaka 4. Bela in črna plastenka Pripomočki kuhalnik, posoda z vodo, termometer vroča voda, kamen z luknjico, termometer kuhalnik, višja posoda z vodo, stojalo, 2 termometra, 2 vrvici bela in črna plastenka, stojalo, 2 termometra, 2 vrvici V drugi uri izvedemo nekaj poskusov, ki so opisani v učbeniku na strani 111 in v delovnem zvezku na strani 56 (nalogi 29, 30). Nalogo 26 na strani 55 v delovnem zvezku lahko izvedemo eksperimentalno, pridobimo svoje podatke in z njimi rešimo nalogo. Predlagani eksperimenti 1. Kroženje zraka v sobi konvekcija sveča, vžigalice 2. Ohlajanje vode prevajanje 3. Segrevanje črnega in belega telesa sevanje Pripomočki več enakih skodelic (6), vroča voda, termometer enaka koščka črnega in belega papirja, sveča 4. Svetlobni mlinček se vrti na soncu svetlobni mlinček

174 Temperatura Vprašanja za ustno preverjanje znanja 32. Katera telesa v opisanih zgledih prejemajo toploto in katera jo oddajajo? V jušniku se ohlaja vroča juha. Dnevno sobo ogreva kamin. Mama je otroku z rokami segrela premrle ročice. Lonček mleka segreješ na štedilniku. Servirano hrano segreva svečka. M 1 Št. standarda 33. Ali se podčrtanemu telesu veča ali manjša notranja energija? Krožnik vroče juhe je na mizi. Špagete stresemo v vrelo vodo. Čokolado pustimo na soncu. Kokakolo položimo v hladilno omaro. T M Navedi enoto za toploto. M Za katere količine je joule osnovna enota? M Kovinska cev je pri segrevanju prejela 2000 J toplote. Za koliko se ji je spremenila notranja energija? Koliko toplote bo oddala, ko se bo ohladila na temperaturo, ki jo je imela pred segrevanjem? 37. Lonec s temperaturo 90 C postaviš na kovinsko ploščo, ki ima temperaturo 20 C. Opiši, kaj se dogaja s temperaturo obeh teles in kaj z njuno notranjo energijo. Pri opisu uporabi tudi pojem toplota. 38. V opisanem dogodku izberi opazovano telo. Povej, kaj se dogaja z njegovo notranjo energijo in na kakšen način se opazovanemu telesu poveča ali zmanjša notranja energija. Plastenko soka položiš v hladilno omaro. Sonce greje asfaltno prevleko. Zelenjavo streseš v vrelo vodo. Krožnik vroče juhe je na mizi. 39. Navedi primer prehajanja toplote s telesa na telo. Na kakšen način prehaja v opisanem primeru toplota z enega telesa na drugo? V 5 T 6 M 7 V 8

175 5. Temperatura Toplotni tok Cilj Standardi M T V Zna napisati ena~bo za toplotni tok. 1 2 Opiše zvezo med toplotnim tokom, toploto in ~asom, v katerem je telo oddalo toploto. Zapiše ena~bo za toplotni tok in enoto zanj ter ju uporabi pri ra~unanju toplotnega toka. 3 Izra~una toploto iz toplotnega toka in ~asa. Toplotni tok je uvrščen med izbirne vsebine. Koristno ga je obravnavati, saj se v današnji dobi varčevanja z energijo uporabljajo toplotni izolatorji, pri katerih je eden izmed podatkov toplotni tok. Na primerih iz učbenika na strani 112 obravnavamo prehajanje toplote in načine, kako čim uspešneje zmanjšati toplotni tok. Učenci lahko izdelajo preglednico toplotnih izolatorjev ali uporabnosti izolatorjev pri gradnji objektov. Prehajanje toplote je večinoma časovno spremenljivo, na tej stopnji pa predpostavimo, da je enakomerno. Zato toplotni tok izrazimo kot količnik toplote in časa in je konstanten. Znanje utrdimo z računskimi nalogami iz učbenika in delovnega zvezka. Vprašanja za ustno preverjanje znanja 40. Kako bi opredelil toplotni tok? Od česa je odvisen? M 1 Št. standarda 41. Povej enačbo in enoto za toplotni tok. T Kolikšen je povprečni toplotni tok, če peč oddaja vsako minuto J toplote? 43. Toplotni tok, ki ga oddaja grelnik, je 1000 W. Koliko toplote odda grelnik vsako sekundo? Z grelnikom v 5 minutah segrejemo vodo do želene temperature. Koliko toplote odda v tem času grelnik? T 2 T 3

176 Temperatura 5.8, 5.9 Specifična toplota Cilji Standardi M T V Ve, od česa je odvisna množina toplote, ki je potrebna za spremembo notranje energije opazovanega telesa. Opredeli specifično toploto in J enoto zanjo kgk. Izračuna prejeto ali oddano toploto po zapisu Q = mcdt Pojasni, od česa je odvisna toplota, ki je potrebna za spremembo notranje energije danega telesa. Prejeto ali oddano toploto izrazi z maso, temperaturno spremembo in specifično toploto. Razume, kaj pomeni specifična toplota in pozna enoto zanjo. 4 Ve, kolikšna je specifična toplota vode. 5 6 Ve, da so specifične toplote različnih snovi različne, in jih zna poiskati v tabelah. Zna uporabiti enačbo Q = mcdt za računanje prejete oz. oddane toplote in s tem tudi spremembe notranje energije. Snov je obsežna in zahtevna, zato jo obravnavamo dve šolski uri. Prvo uro začnemo z reševanjem problema o potrebni množini toplote za segrevanje: enake mase vode do različnih temperatur, različne mase vode do iste temperature, enake mase različnih snovi, na primer zraka, vode, železa, do iste temperature. Med pogovorom postavljamo hipoteze in jih nato preverimo s poskusi, ki nam najprej dajo kvalitativno odvisnost toplote, ki je potrebna za segrevanje, od mase, temperaturne spremembe in snovi same. Na enakih kuhalnikih hkrati segrevamo 0,5 kg in 1 kg vode. Imeti moramo enaki posodi in kuhalnika morata biti že segreta. Pripravimo tabelo po zgledu iz učbenika in učence, ki ne sodelujejo aktivno pri meritvah, zaposlimo z računanjem toplote, ki jo oddajata grelnika. Po končani meritvi narišemo oba grafa odvisnosti temperature od časa v istem koordinatnem sistemu. Grafa analiziramo. Ugotovimo premo sorazmerje med temperaturo in časom segrevanja oz. dovedeno toploto pri konstantni masi, če je dovajanje toplote enakomerno. Naslednja vprašanja privedejo do odgovora na vprašanje, koliko toplote moramo dovesti 1 kg vode, da ga segrejemo za 1 K: Kolikšna je sprememba temperature v minuti na izbranem odseku? Koliko joulov toplote prejme voda v eni minuti? Koliko joulov toplote mora prejeti 1 kg vode, da se segreje za 1 K? Rezultat zaokrožimo na 4200 J in definiramo specifično toploto vode. Z znanjem, ki ga učenci imajo, lahko v delovnem zvezku rešijo naloge 38, 39 in 40 na strani 58. Preverimo še hipotezo o toploti, potrebni za segrevanje različnih snovi.

177 5. Temperatura 177 Naredimo poskus s suho mivko. Mivko segrevamo in mešamo sami, ker je zelo nevarno, da bi se učenci opekli, z vsem drugim zaposlimo učence. Iz pridobljenih podatkov narišemo graf in tako kot za vodo izračunamo specifično toploto mivke. Zvezo med količinami zapišemo z enačbo Q = mcdt. Z njo računamo toploto. Podatke o specifičnih toplotah preberemo iz tabel, npr. v učbeniku, stran 115. V drugi uri lahko izvedemo šolski množični poskus, opisan v delovnem zvezku na stra ni 94. Sledi reševanje nalog iz učbenika in delovnega zvezka. Primerne so: v učbe niku nalogi 4 in 7 na strani 116, v delovnem zvezku pa nalogi 42 in 43 na strani 59 ter naloga 47 na strani 60. Če se odločimo za diferencirano delo, predlagamo za sposobnejše učence nalogi 44 in 46 iz delovnega zvezka. Predlagani eksperimenti 1. Segrevanje vode 2. Segrevanje mivke 3. Šolski množični poskus: Segrevanje vode; navodilo v delovnem zvezku, stran 94 Pripomočki kuhalnika moči do 500 W, posodi za vodo, tehtnica, termometra, štoparici kuhalnik, suha mivka, posoda, tehtnica, termometer, štoparica grelnik s posodo, termometer, štoparica Vprašanja za ustno preverjanje znanja 44. Od česa je odvisno, koliko toplote moraš dovesti telesu, da ga segreješ na želeno temperaturo? Segrevaš zrak, vodo, opeko. T 1 Št. standarda 45. Kako bi izračunal, za koliko se zmanjša notranja energija 5 kg vode, ko se ohladi s 60 C na 24 C? Kateri podatek, poleg podanih, bi moral še poznati, da bi lahko odgovoril na zastavljeno vprašanje? V Specifična toplota ledu je 2100 J kgk. Pojasni ta podatek. T Kolikšna je specifična toplota vode? M Opiši poskus, s katerim smo izmerili in izračunali specifično toploto vode. Kolikšna je? 49. Naštej nekaj snovi, ki imajo večjo/manjšo specifično toploto kot aluminij. Pomagaj si s tabelo v učbeniku. M 4 M 5

178 Temperatura 5.10 Notranja energija se spremeni z delom Cilji Standardi M T V Našteje primere, ko z delom zvečamo notranjo energijo. Zna uporabiti enačbo A = DW. 2 Pove, da z delom lahko dosežemo enako spremembo notranje energije kot z dovajanjem toplote. 1 3 Na zgledu pojasni, da lahko notranjo energijo opazovanega telesa zvečamo z delom. Zvečanje energije zna določiti z uporabo enačbe A = DW n. Razume, da lahko enako spremembo notranje energije kot s toploto dosežemo tudi z delom. Na začetku ure opazujemo in opisujemo zglede, pri katerih se telesom zaradi opravljenega dela poveča temperatura, ki je pokazatelj spremembe notranje energije. Opra vimo preproste poskuse: z radirko močno radiramo po klopi, kos pločevine večkrat zapored prepognemo na istem mestu, žico drgnemo s smirkovim papirjem, drgnemo dlani idr. Ker je povečanje temperature posledica povečanja notranje energije, lahko sklepamo, da se je telesom spremenila notranja energija z delom. Opravimo še demonstracijski poskus s šibrami, pri katerem merimo spremembo temperature, maso in višino, iz česar izračunamo delo in s tem spremembo notranje energije ter se tako prepričamo o enakosti dela in spremembe notranje energije. Namesto poskusa s šibrami lahko izvedemo poskus s tornim vretenom. Tudi ta poskus nam omogoča kvantitativno obravnavo spremembe notranje energije z delom. Pogovor končamo z vprašanjem o možnosti obrnjenega procesa, da bi telo zaradi zmanjšanja notranje energije opravilo delo. Usvojeno znanje preverimo z nalogami v delovnem zvezku na strani 61. Predlagani eksperimenti 1. Telesa segrevamo z delom 2. Cev s šibrami 3. Torno vreteno Pripomočki radirka, kos pločevine, žica, smirkov papir plastični valj, šibre, tehtnica, termometer, merilni trak torno vreteno z vrvjo in utežjo, termometer, tehtnica

179 5. Temperatura 179 Vprašanja za ustno preverjanje znanja 50. Mizar brusi les. Opiši dogodek z uporabo pojmov: delo, notranja energija, temperatura. M 1 Št. standarda 51. Navedi primer, za katerega velja enačba A = DW n. T Kolikšna je sprememba notranje energije zarjavele palice, če smo pri čiščenju opravili 200 J dela in se je palica pri tem samo segrela? Za opisani dogodek napiši ustrezno enačbo. 53. Na telesu je bilo za 100 J opravljenega dela. Telo se je zaradi tega le segrelo. Koliko toplote mora oddati, da se ohladi na začetno temperaturo? Za koliko se mu pri ohlajanju spremeni notranja energija? T 2 V 3

180 Temperatura 5.11 Energija se ohranja Cilji Standardi M T V Pove, da se energija pretvarja iz ene oblike v drugo in da se celotna energija v zaprtem sistemu ohranja. Pove, da se notranja energija težko pretvarja v druge oblike energije. Opiše primere pretvarjanja energije. 1 Ve, da se energija telesa lahko pretvarja iz ene oblike v drugo. 2 Pozna zakon o ohranitvi energije. 3 Na opisanem primeru dogodka zna presoditi, ali se energija telesa oziroma sistema teles ohranja ali ne. 4 Na zgledih opiše energijske pretvorbe. V uvodu ure naredimo poskus z nitnim nihalom, ob njem ponovimo snov o energijskih pretvorbah enega telesa, nato pa še z lokom izstrelimo puščico in opišemo energijske pretvorbe sistema. Oboje smo obravnavali v poglavju Delo in energija. Do bistva problema pridemo s poskusoma: žogico in kroglico plastelina spustimo, da padeta na mizo. Ker trk žogice z mizo ni popolnoma prožen, se kinetična energija pretvori v prožnostno in notranjo energijo, pri trku plastelinske kroglice pa se kinetična energija pretvori v notranjo energijo. Primera idealiziramo in rečemo, da žogica in kroglica med padanjem ne opravljata dela, pa tudi ko trčita ob mizo, ne delata, torej se njuna skupna energija ohranja. Ugotovitev strnemo v zakon o ohranitvi energije. Naredimo še poskus s kroglico, ki jo spustimo z roba žleba, in opišemo pretvorbo energije sistema kroglice in žleba. Skupna energija kroglice se namreč zmanjšuje zaradi dela, ki ga opravi kroglica, ko premaguje trenje. Energija kroglice se torej ne ohranja. Ohranja pa se seveda energija sistema kroglice in žleba, če ga obravnavamo kot toplotno izoliran sistem in je sila trenja sila v sistemu. Ob obravnavanih zgledih ugotovimo, da med njimi ni primera, ko bi se notranja energija pretvarjala v eno izmed drugih treh oblik energije. Tako pretvorbo najdemo težje: na primer dviganje pokrovke pri vrenju vode. Notranjo energijo lahko v toplotnih strojih deloma izkoristimo za delo, s katerim potem zlahka povečamo katerokoli energijo poljubnega telesa. Predlagamo, da pri pouku rešimo nalogi 54 in 56 v delovnem zvezku, za domačo nalogo pa nalogi 1 in 2 iz učbenika na strani 120.

181 5. Temperatura 181 Predlagani eksperimenti Pripomočki 1. Nitno nihalo stojalo, vrvica, kroglica 2. Streljanje z lokom lok, puščica s priseskom 3. Žogica in kroglica plastelina padeta na mizo žogica skokica, kroglica plastelina 4. Kroglica se kotali po žlebu frnikola, žleb ali skledica Vprašanja za ustno preverjanje znanja 54. Navedi primer, ko se: kinetična energija telesa pretvarja v potencialno energijo, potencialna energija pretvarja v kinetično energijo, prožnostna energija pretvarja v kinetično energijo, kinetična energija pretvarja v prožnostno energijo, kinetična energija pretvarja v notranjo energijo. T 1 Št. standarda 55. Povej zakon o ohranitvi energije, zapiši ga z enačbo in razloži. V Presodi, ali se v opisanem dogodku energija ohranja. Vodo segrevamo na kuhalni plošči. Mrzlo in vročo vodo zmešamo v izolirani posodi. Vrtavka se enakomerno vrti. 57. Navedi zglede za sistem teles, pri katerem se notranja energija pretvori v drugo obliko energije. 58. Navedi primere, ko se hkrati spreminjata kinetična in potencialna energija opazovanega telesa, celotna energija telesa pa se ne spreminja. Kakšni sta ti dve spremembi? 59. Opiši energijske pretvorbe nitnega nihala (žogice za namizni tenis, ko se odbije od mize in doseže najvišjo lego, kepe testa, ki jo kuhar vrže na desko, puščice, ki je letela vodoravno proti tarči in se zapičila vanjo). T 3 V 4 T 3 V S katero obliko energije se pretvarjanje energij ponavadi konča? V 4

182 Temperatura 5.12 Energijski zakon Cilja Standarda M T V Pozna energijski zakon. 1 Pove energijski zakon in ga zapiše z enačbo. Spozna energijski zakon v razširjeni obliki A + Q = DW. 2 Iz razširjene oblike energijskega zakona zapiše enačbo, ki ustreza konkretnemu zgledu, ali obratno, k zgledu zapiše enačbo. V tej uri strnemo znanje o energiji, zato lahko izberemo skupinsko učno obliko ali samostojno delo s programirano sekvenco. Učenci rešujejo nalogo 1 in 2 iz učbenika na strani 121 in nalogo 60 v delovnem zvezku. Pred samostojnim delom ponovimo, kaj pomenijo enačbe, ki jih že poznamo: A = DW k, A = DW p, A = DW k + DW p, A = DW pr, A = DW n, Q = DW n. Pripravimo še vprašanja, ki bodo učence pripeljala do energijskega zakona. Na primer: 1. Kaj so opazovana telesa prejemala iz okolice in kaj oddajala? 2. Katere oblike energije so se zaradi tega opazovanim telesom spreminjale? 3. Kako z znakom zapišemo»sprememba energije«? 4. Pomagaj si z učbenikom in zapiši energijski zakon v stavku in z enačbo. Vprašanja za ustno preverjanje znanja 61. Povej energijski zakon in ga zapiši z enačbo. T 1 Št. standarda 62. Zapiši energijski zakon za izbrani dogodek: V dobro izolirani posodi segrejemo 2 kg vode. 63. Zapiši energijski zakon za izbrani dogodek: Iz kleti prinesemo zaboj krompirja. V 2 V 2

183 5. Temperatura Utrjevanje znanja Z miselnima vzorcema ponovimo snov poglavij Delo in energija ter Temperatura, notranja energija in toplota, ker bomo s pisnim preizkusom preverjali prav to snov. Ogrodje miselnih vzorcev pripravimo vnaprej na plakatu, prosojnici ali delovnem listu. Miselni vzorec na delovnem listu učenci doma dopolnijo. Če pa so navajeni na sestavljanje miselnih vzorcev, naj jih izdelajo za domačo nalogo. Ponavljanje bo v tem primeru uspešnejše. Prilagamo dva primera miselnih vzorcev.

184 Temperatura V uri ponavljanja ponovimo pojme, definicije, količine in medsebojne zveze, na primer: naštejemo neobnovljive vire energije, obnovljive vire energije, oblike energije, ponovimo definicijo za delo, zapišemo enačbo, povemo enoto in njeno definicijo, povemo, v katerih primerih sila opravlja delo in v katerih ne, ponovimo, da se telesu z delom poveča energija in da se telesu zmanjša energija, ko opravi delo, in zapišemo ustrezne enačbe v zvezi z delom in energijo, naštejemo orodja, s katerimi si olajšamo delo, in povemo zakonitost, ki velja za delo z orodji. Na enak način ponovimo snov poglavja o temperaturi, notranji energiji in toploti: opišemo pripravo za merjenje temperature, Celzijevo lestvico in njeno enoto, osnovno enoto za temperaturo, naštejemo načine prehajanja toplote s telesa na telo, ponovimo, kako iz temperaturne spremembe, specifične toplote in mase izračunamo telesu dovedeno toploto, povemo, da telesa segrevamo s toploto pa tudi z delom, ponavljanje končamo z zakonom o ohranitvi energije in energijskim zakonom Preverjanje znanja Učenci dobijo preizkus znanja na listu in ga rešujejo približno pol ure. Potem projiciramo na zaslon rešitve nalog; viden mora biti tudi potek reševanja in točkovnik, da si učenci sami popravijo in točkujejo izdelek. Popravljen in ovrednoten izdelek učenci vzamejo domov, kjer lahko ponovno osvežijo znanje ali odpravijo pomanjkljivosti v svojem znanju. Primer preizkusa za pisno preverjanje znanja je priloga k temu poglavju Ocenjevanje znanja Primer preizkusa za pisno ocenjevanje znanja z ocenjevalno lestvico, rešitvami, točkovnikom in tabelo učnih standardov, ki jih preverjamo, je priloga k temu poglavju.

185 5. Temperatura Spremembe agregatnega stanja Cilji Standardi M T V Pove, da je taljenje in izparevanje povezano s spremembo notra nje energije pri konstantni temperaturi. Imenuje temperaturne to~ke in procese, povezane s spremembo agregatnega stanja. Grafi~no prikaže spremembo temperature med tališ~em in vreliš~em v odvisnosti od ~asa pri enakomernem dovajanju toplote. Izra~una spremembo notranje energije pri taljenju in izparevanju iz podatkov v tabeli Ve, v katerih agregatnih stanjih se telesa nahajajo v naravi, in našteje primere. Ve, da se ob spreminjanju agregatnega stanja spreminja notranja energija, temperatura pa ne. Imenuje temperaturne to~ke, pri katerih prihaja do sprememb agregatnega stanja. Zna narisati graf odvisnosti temperature vode od ~asa segrevanja pri enakomernem dovajanju toplote. Zna na grafu dolo~iti odseke, ki kažejo prehode med agregatnimi stanji, in razbrati temperaturo, pri kateri se to dogodi. Zna poiskati specifi~no talilno oz. izparilno toploto v tabelah in ve, kaj pomenita. S sklepanjem izra~una spremembo notranje energije pri faznem prehodu iz specifi~ne talilne oz. izparilne toplote in iz mase snovi. Učenci so se že v nižjih razredih učili o agregatnih stanjih. Vedo, da se voda v naravi nahaja v trdnem, tekočem in plinastem stanju, določene izkušnje s spremembami agregatnih stanj imajo tudi iz vsakdanjega življenja. Zato lahko skupinsko izvedejo poskusa taljenja ledu in izparevanja vode. Polovica sku pin naj tali led, druga polovica pa istočasno izpareva vodo. Te skupine posebej opozorimo na varnost pri delu, da se z vročo vodo ali kuhalnikom ne opečejo. Poskusa sta opisana v učbeniku na straneh 122 in 124. S pridobljenimi podatki narišemo grafa. Imenujemo temperaturni točki in procesa, povezana s spremembo agregatnega stanja. Posebej poudarimo, da se pri tem temperatura ne spreminja. Dejansko temperatura malo niha, saj je dovajanje toplote prehitro. Vpeljemo izparilno in talilno toploto ter si ogledamo podatke v tabeli v učbeniku, stran 125. Nato izračunamo toploto, ki je potrebna za taljenje ledu v našem primeru, in toploto, ki je potrebna za izparjenje vode, ki smo jo segrevali, ter povemo, da je sprememba notranje energije enaka dovedeni toploti. Učence spomnimo, kako poteka spreminjanje temperature vode ob enakomernem dovajanju toplote, in narišemo celotni graf spreminjanja temperature vode pri segrevanju od tališča do vrelišča. Pogovor dopolnimo z vprašanjema, ali lahko narisani graf podaljšamo levo prek tališča in desno prek vrelišča ter kaj to pomeni. Za zgled lahko izračunamo, koliko toplote je potrebno, da se 1 kg ledu s temperaturo 0 C stali, dobljena voda segreje do vrelišča in nato izpari.

186 Temperatura Predlagana eksperimenta 1. Taljenje ledu 2. Izparevanje vode Pripomočki čaša, zdrobljen led, termometer, mešalo, štoparica kuhalnik, vroča voda v posodi, termometer na stojalu, štoparica Vprašanja za ustno preverjanje znanja 64. Katera agregatna stanja poznaš? Za vsako navedi primer. M 1 Št. standarda 65. Ali je sprememba temperature opazovanega telesa vedno povezana s spremembo notranje energije? 66. Kaj se dogaja z notranjo energijo in kaj s temperaturo pri prehodu ledu v vodo pri temperaturi tališča ter kaj pri prehodu vode v paro pri temperaturi vrelišča? T 2 T Nariši graf, ki prikazuje prehajanje vode v led (pare v vodo), in povej, kaj se dogaja z notranjo energijo ter temperaturo ledu in vode (pare in vode). T V Kako imenujemo temperaturo, pri kateri prehaja snov iz trdnine v kapljevino? Koliko znaša ta temperatura pri vodi pri normalnem zračnem tlaku? 69. Kako imenujemo temperaturo, pri kateri prehaja snov iz kapljevine v plin? Koliko znaša ta temperatura pri vodi pri normalnem zračnem tlaku? 70. Nariši graf odvisnosti temperature od časa pri enakomernem segrevanju vode in označi odseke, pri katerih je snov le v enem agregatnem stanju. 71. Nariši graf odvisnosti temperature od časa pri enakomernem segrevanju vode in označi odseke, pri katerih je snov v dveh agregatnih stanjih oziroma prehaja iz enega v drugega. 72. V tabeli specifičnih talilnih in izparilnih toplot poišči izparilno toploto aluminija in povej, kaj ta podatek pomeni. 73. V tabeli specifičnih talilnih in izparilnih toplot poišči talilno toploto aluminija in povej, kaj ta podatek pomeni. 74. Kako bi izračunal, koliko toplote potrebujemo, da stalimo 5 kg ledu? Za koliko se ledu poveča notranja energija? 75. Koliko toplote odda 10 kg vode, ko ohlajena na 0 C zmrzne? Kako se spremeni notranja energija vode in za koliko? T 3 T 3 V 4 5 V 4 5 T 6 T 6 V 7 V 7

187 5. Temperatura Odvisnost tališča in vrelišča od tlaka in primesi Cilj Standard M T V Imenuje temperaturne to~ke in procese, povezane s spremembo agregatnega stanja. 1 Ve, da sta temperaturi tališ~a in vreliš~a odvisni od tlaka in ~istosti snovi. Na začetku ure pripravimo poskus za prikaz regelacije ledu (slika v učbeniku na strani 123), prodiranje žice skozi led traja dalj časa. Snov prejšnje ure ponovimo ob reševanju naloge 61 v delovnem zvezku. Učence seznanimo z možnostjo spreminjanja tališča in vrelišča vode s spreminjanjem tlaka in dodajanjem primesi. Spomnimo jih na zvišanje vrelišča v ekonom loncu, na taljenje ledu pod drsalkami, na tališče in vrelišče morske vode V šoli naredimo poskus vrenja vode pri nizkem zračnem tlaku, druge meritve pa lahko nekateri učenci opravijo doma in v šoli poročajo o svojem delu. Za domače delo so primerni poskusi: vrelišče slane vode, tališče slane vode, tališče vode z dodatkom ureje ali drugega dušičnega gnojila. Za domače delo moramo pripraviti kratka navodila. Predlagana eksperimenta 1. Regelacija ledu 2. Prikaz vrenja vode pri 30 C Pripomočki velik kos ledu, žica z dvema utežema na obeh koncih steklena bučka s primernim zamaškom za izčrpavanje zraka, termometer, topla voda, črpalka Vprašanja za ustno preverjanje znanja 76. Kaj se zgodi s temperaturo vrelišča vode, če vodi dodamo sol? V 1 Št. standarda 77. Kaj se zgodi s temperaturo vrelišča vode, če se tlak zraka nad vodo poveča (zmanjša)? Se to dogaja tudi v naravi? V 1

188 Temperatura 5.18 Spremembe notranje energije Cilj Standarda M T V Pove, da so spremembe temperature, agregatnega stanja in kemijske zgradbe snovi povezane s spremembo notranje energije. 1 2 Ve, da je sprememba temperature, agregatnega stanja in kemijske zgradbe snovi povezana s spremembo notranje energije. Našteje snovi, ki so energijski viri, ker jih je možno izrabiti kot gorivo, kurivo, hrano ipd. V tej učni enoti povzamemo in dopolnimo vednost o načinih spreminjanja notranje energije in o zunanjih pokazateljih teh sprememb. Spremembe nastanejo zaradi dela ali toplote, izražajo pa se s spremembo temperature, agregatnega stanja ali kemijske zgradbe snovi. Naštejemo nekaj zgledov kemijskih reakcij, od gorenja in presnavljanja hrane do mešanja snovi. Več o tem izvedo pri kemiji. Za dokaz naredimo dva poskusa: v vodo zmešamo NaOH, natrijev hidroksid, temperatura in notranja energija se povečata. Kot povezavo s kemijo omenimo, da take reakcije imenujemo eksotermne. Če imamo čas, lahko izračunamo, za koliko se pri tem vodi poveča notranja energija. Ko pa v vodo zmešamo NH 4 Cl, amonijev klorid, se temperatura vode zniža, kar pokaže na zmanjšanje notranje energije. Reakcija je endotermna. Kot zanimivost lahko dodamo, da natrijev hidroksid uporabljajo za posipanje cest pozimi, amonijev klorid, ki je sestavni del umetnih gnojil, pa za utrjevanje smučarskih prog. Tudi pri bengaličnem ognju, ki ga lahko vse pogosteje opazujemo, nastajajo kemijske reakcije, pri katerih se energija pretvarja v toploto (svetlobo, zvok). Preostanek ure namenimo zaključevanju ocen. Predlagana eksperimenta 1. Segrevanje vode z NaOH 2. Ohlajanje vode z NH 4 Cl Pripomočki voda, čaša, nekaj zrn NaOH, žlička, termometer voda, čaša, nekaj zrn NH 4 Cl, žlička, termometer Vprašanja za ustno preverjanje znanja 78. Naštej spremembe, po katerih prepoznaš, da se telesom ali snovem spreminja notranja energija. 79. Zakaj nekatere snovi štejemo med energijske vire, drugih pa ne? Navedi primer. M 1 M 2 Št. standarda 80. Naštej nekaj snovi, ki so energijski viri. M 2

189 Naloge za pisno preverjanje znanja DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, TOPLOTA in NOTRANJA ENERGIJA Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Število doseženih točk: 30 1 V opisanih dogodkih imajo podčrtana telesa energijo. Na črto zapiši, 2 katero energijo imajo. Izbiraj med kinetično, potencialno in prožnostno energijo. a) Motor pelje po ravni cesti. b) Miha je upognil vejo z zrelimi češnjami. c) Viličar je dvignil zaboj in ga naložil na tovornjak. č) Vlak se počasi približuje postaji. 2 Tone je s silo 50 N potiskal omaro po vodoravnih tleh in jo premaknil za 1,2 m. 2 Koliko dela je opravil? 3 Presodi pravilnost trditev. 3 a) Pri dviganju bremena z gibljivim škripcem opravimo manj dela, kot bi ga opravili brez uporabe škripca. DA NE b) Pri opravljanju dela z orodjem se največkrat zmanjša sila, ki opravlja delo, in zato poveča pot delovanja sile. DA NE c) Pri opravljanju dela s klancem je sila tolikokrat manjša od teže bremena, kolikorkrat je dolžina klanca večja od višine klanca. DA NE 4 Temperaturo 15 C izrazi v Kelvinih. 2 Temperaturo 350 K izrazi v stopinjah Celzija.

190 5 Osnovna enota za temperaturo je: 1 A kelvin B joule C stopinja Celzija 6 Telo prejme 20 J toplote. Kolikšno je povečanje notranje energije telesa, 2 če ni nič toplote oddalo v okolico? Telo odda 200 J toplote. Za koliko se mu zmanjša notranja energija? 7 En meter dolga bakrena palica se pri segrevanju za 1 K podaljša za 0,017 mm. 2 Kolikšen je podaljšek 0,5 m dolge bakrene palice, če se segreje za 40 K? 8 Kolikšna je sprememba notranje energije 0,5 kg vode, ko se segreje 3 s 15 C na 40 C? 9 Z višine 1 m spustimo prožno žogico, da pade na tla in se ob udarcu nekoliko 1 deformira. Opiši energijske pretvorbe do trenutka, preden se odbije. 10 V toplotno izolirani posodi zmešamo 1 kg vode s temperaturo 20 C s 3 kg vode 2 s temperaturo 32 C. Kateri odgovor je pravilen? A Temperatura mešanice bo 26 C. B Temperatura mešanice bo 29 C. C Temperatura mešanice bo 52 C. 11 Ko tulec s šibrami 10-krat obrnemo, se šibre v njem segrejejo za 2 K. Če poskus 1 ponovimo tako, da tulec obrnemo 20-krat, bo povečanje temperature šiber 4 K. Kolikšno bo zvečanje temperature šiber v tulcu, če ga 15-krat obrnemo?

191 12 Na kakšen način se je šibram povečala notranja energija, ko smo tulec s šibrami obračali? 1 13 Med podčrtanimi telesi izberi tista, ki se jim je v opisanem dogodku spremenila 2 notranja energija. Kamen vržeš navpično navzgor. Na kuhalniku segreješ vodo za 50 K. Čaj v termovki neseš na vrh Šmarne gore. Kovinsko palico podrgneš s smirkovim papirjem. Ta telesa so 14 Katere izjave so pravilne? 6 a) Voda ima pri 4 C največjo gostoto. DA NE b) Če se telesu poveča temperatura, se mu poveča tudi notranja energija. DA NE c) Absolutna ničla je pri -237 C. DA NE č) Bimetalni trak se pri segrevanju ukrivi tako, da je na zunanji strani kovina, ki se bolj razteza. DA NE d) Ko utež, obešena na prožno vzmet, niha v navpični smeri, se uteži pretvarja prožnostna energija v kinetično energijo in obratno. DA NE e) Notranja energija preide s telesa na telo s toploto. DA NE

192 Temperatura Rešitve nalog s točkovnikom 1 a) kinetična 0,5 b) prožnostna 0,5 c) potencialna 0,5 č) kinetična 0,5 2 Pravilno izbrana enačba. 1 A = 60 J 1 3 a) NE 1 b) DA 1 c) DA K 1 77 C 1 5 A J J m dolga palica za 40 K 0,68 mm ali 0,5 m dolga palica za 1 K 0,0085 mm 1 0,5 m dolga palica za 40 K 0,34 mm 1 8 Pravilno izbrana enačba. 1 J c = 4200 kgk 1 DW n = J 1 9 potencialna kinetična prožnostna energija 1 10 B K 1

193 5. Temperatura Z delom Voda in kovinska palica. 2 Samo voda ali samo kovinska palica, brez napačnih odgovorov a) DA 1 b) DA 1 c) NE 1 č) DA 1 d) NE 1 e) DA 1

194 Temperatura Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga Standardi M T V Pove, da ima vsako telo, ki se giblje, kinetično energijo. 1 Na zgledih prepozna spremembo potencialne energije opazovanega telesa in pove, ali gre za povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Našteje telesa in pojave, ki so v zvezi s spremembo prožnostne energije. 2 Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. 3 4 Pozna zakonitosti klanca. Pozna zakonitosti gibljivega škripca. Pozna Celzijevo in Kelvinovo temperaturno lestvico in zna dano temperaturo pretvarjati iz ene v drugo. 5 Pozna osnovno enoto za temperaturo Spremembo notranje energije zna izraziti s prejeto oz. oddano toploto. Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija, oziroma da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Pove, od česa je odvisen podaljšek palice. Uporablja tabelo temperaturnih raztezkov in izračuna podaljšek palice. Ve, kolikšna je specifična toplota vode. Zna uporabiti enačbo Q = mcdt za računanje prejete oz. oddane toplote in s tem tudi spremembe notranje energije. 9 Na zgledih opiše energijske pretvorbe. 10 Pozna zakon o ohranitvi energije. 11 Zvečanje energije zna določiti z uporabo enačbe A = DW n. 12 Na zgledu pojasni, da notranjo energijo opazovanega telesa lahko zvečamo z delom.

195 5. Temperatura 195 Naloga Standardi M T V 13 Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija, oz. da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Na zgledu pojasni, da lahko notranjo energijo opazovanega telesa zvečamo z delom. Ve za anomalijo vode. Ve, da je temperatura navzdol omejena količina in da se najmanjša vrednost imenuje absolutna ničla. Opiše bimetalni trak in pojasni njegovo delovanje ter uporabo. 14 Na zgledih opiše energijske pretvorbe. Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija, oz. da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Ve, da je sprememba temperature povezana s spremembo notranje energije. Skupaj % 9 35 % 7 27 %

196 Pisni preizkus znanja DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, TOPLOTA in NOTRANJA ENERGIJA Ime in priimek: Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Razred: 8. Skupina A Število doseženih točk: 38 Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši koli čine, enačbe, izreke in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim. 1 Katera podčrtana telesa v opisanih dogodkih imajo kinetično energijo? 2 Vlak stoji na postaji, potniki vstopajo vanj. Kolesar pelje po kolesarski stezi. Plavalec v bazenu hiti proti cilju. Kinetično energijo imajo. 2 Na 2 m visoko polico dvigneš dva zaboja. Prvi ima maso 5 kg, drugi pa 3 kg. 2 Kateremu se bolj poveča potencialna energija, če oba dvigneš s tal? Utemelji odgovor. 3 V trgovini potiskaš nakupovalni voziček s silo 12 N v smeri gibanja vozička. 2 Koliko dela opraviš na poti, dolgi 15 m? 4 Metrsko palico uporabiš kot vzvod pri dviganju zaboja, ki tehta 60 kg. 2 S kolikšno najmanjšo silo moraš pritiskati na drugem koncu vzvoda, ko zaboj dvigneš za 8 cm, pri tem pa se konec palice, ki ga držiš, premakne navzdol za 24 cm?

197 5 Katerim od podčrtanih teles se v opisanih dogodkih spremeni temperatura? 2 V peč naložiš drva. Sok iz steklenice pretočiš v kozarce. Vroč čaj večkrat preliješ iz ene skodelice v drugo skodelico. Kos mesa vzameš iz zamrzovalnika, ga postaviš na krožnik in počakaš, da se primerno omehča, preden ga daš v pečico. Temperatura se spremeni. 6 V sobi sta dva termometra. Prvi ima Celzijevo, drugi pa Kelvinovo lestvico. 2 Prvi termometer najprej kaže 17 C. Čez tri ure pogledamo na drugi termometer, ki kaže 295 K. Koliko kaže sedaj prvi termometer s Celzijevo lestvico? Za koliko K se je spremenila temperatura v sobi? 7 Presodi pravilnost izjav. Obkroži DA ali NE. 2 Pri segrevanju se večini snovi veča prostornina. DA NE Če se pri segrevanju veča prostornina telesa, se manjša gostota snovi. DA NE 8 Bakreno palico segrejemo za 50 K. Presodi pravilnost izjav. 3 a) Palica se podaljša. DA NE b) Palica se podaljša in malo razširi tudi v prečni smeri. DA NE c) Masa palice se zaradi segrevanja poveča. DA NE 9 En meter dolga jeklena palica se pri segrevanju za 1 K podaljša za 0,012 mm. 2 Kolikšno je podaljšanje 5 m dolge jeklene palice, če se segreje za 80 K?

198 10 Pri brušenju lesa smo opravili 500 J dela. Pri tem se poveča le notranja energija, 3 les pa se segreje za 4 K. a) Kolikšna je sprememba notranje energije lesa? b) Kolikšno toploto les odda v okolico, ko se ohladi na začetno temperaturo? c) Koliko toplote je les oddal, ko se je ohladil za 1 K? 11 Opisana dogodka sta povezana s prehajanjem toplote. Na kakšen način prehaja 2 toplota v posameznem opisu? Na črtico napiši K za konvekcijo, P za prevajanje in S za sevanje. a) Žebljiček na enem koncu držiš z roko, drugi konec pa segrevaš v plamenu sveče. Čez kratek čas ga spustiš, saj se je segrel tudi konec, ki ni bil nad plamenom. b) Ko ti v senci postane hladno, se postaviš na sonce, da se spet ogreješ. 12 Graf prikazuje spreminjanje temperature v odvisnosti od časa pri 5 enakomernem segrevanju 5 kg vode na kuhalniku. a) Kolikšna je bila začetna temperatura vode? b) Kolikšna je bila končna temperatura vode? c) Koliko minut je trajalo segrevanje? č) Koliko toplote je voda v celoti prejela od kuhalnika? 13 Dva kilograma vode ohladimo s 53 C na 23 C. Za koliko se ji zmanjša notranja energija? 3 14 Med naštetimi besedami podčrtaj energijske vire. 2 premog, avtomobil, bencin, mlin, sladkor, žarnica, peč, zemeljski plin

199 15 V termovko nalijemo vroč čaj in jo zapremo. Ko čez uro natočimo čaj iz termovke 1 v skodelico, je še vedno vroč. Zakaj? 16 Ko gnetemo plastelin, se mu poveča temperatura in s tem notranja energija. 1 Na kakšen način se je energija plastelinu zvečala? 17 Kroglico nihala odmaknemo iz mirovne lege in spustimo. 2 a) Opiši energijske pretvorbe kroglice med gibanjem od ene do druge skrajne lege. b) Obkroži črko pred pravilnim odgovorom. Če zanemarimo silo upora zraka, se kroglici skupna energija: A veča, ko se giblje proti mirovni točki B manjša, ko se giblje proti mirovni točki C ne spreminja ves čas gibanja

200 Pisni preizkus znanja DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, TOPLOTA in NOTRANJA ENERGIJA Ime in priimek: Ocenjevalna lestvica Odstotki Ocena do 39,9 % nzd (1) 40 54,9 % zd (2) 55 69,9 % db (3) 70 84,9 % pdb (4) nad 85 % odl (5) Razred: 8. Skupina B Število doseženih točk: 38 Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši koli čine, enačbe, izreke in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim. 1 Katerim od podčrtanih teles se med opisanim dogajanjem spreminja 2 potencialna energija? Nakupovalni voziček potiskaš med polno obloženimi policami. S police vzameš vrečko moke in jo spustiš v nakupovalni voziček. Izbrano blago se po tekočem traku odpelje do blagajničarke. Potencialna energija se spreminja. 2 Prvi kolesar ima maso 80 kg, drugi pa 60 kg. Oba peljeta z enako hitrostjo. 2 Kaj lahko poveš o njuni kinetični energiji? Obkroži črko pred pravilnim odgovorom. Izbiro utemelji. A Večjo kinetično energijo ima prvi kolesar. B Večjo kinetično energijo ima drugi kolesar. C Oba kolesarja imata enako kinetično energijo. Utemeljitev: 3 S silo 80 N potisneš zaboj 1,5 m po vodoravnih tleh. Kolikšno delo opraviš? 2

201 4 Z lahkim gibljivim škripcem dvigaš 60 kg težko breme. S kolikšno silo moraš 2 vleči prosti konec vrvi? 5 Katerim od podčrtanih teles se v opisanih dogodkih spremeni temperatura? 2 Na štedilniku segrevaš vodo. Krompir olupiš. Sok natočiš iz steklenice v kozarec. Zamrznjeno zelenjavo daš v vrelo vodo. Temperatura se spremeni. 6 V sobi sta dva termometra. Prvi ima Celzijevo, drugi pa Kelvinovo lestvico. 2 Prvi termometer najprej kaže 16 C. Čez tri ure pogledamo na drugi termometer, ki kaže 296 K. Koliko kaže sedaj prvi termometer s Celzijevo lestvico? Za koliko K se je spremenila temperatura v sobi? 7 Presodi pravilnost izjav. Obkroži DA ali NE. 2 Pri segrevanju se večini snovi veča prostornina. DA NE Če se pri segrevanju veča prostornina, se zato veča tudi gostota. DA NE 8 Bakreno palico segrejemo za 50 K. Presodi pravilnost izjav. 3 a) Palica se skrajša. DA NE b) Palica se podaljša in zato v prečni smeri malo zoža. DA NE c) Masa palice se kljub širitvi palice ne poveča. DA NE

202 9 Voznik natoči 40 litrov goriva s temperaturo 17 C. Kolikšno je povečanje 2 prostornine goriva v bencinskem tanku, če se temperatura poveča na 35 C? Enemu litru bencina se poveča prostornina za 0,001 litra, ko se segreje za 1 K. 10 Pri čiščenju kovine smo opravili 400 J dela. Pri tem se je kovini povečala 3 le notranja energija, segrela se je za 5 K. a) Kolikšna je sprememba notranje energije kovine? b) Koliko toplote kovina odda v okolico, ko se ohladi na začetno temperaturo? c) Koliko toplote odda, ko se ohladi za 1K? 11 Opisana dogodka sta povezana s prehajanjem toplote. Na kakšen način prehaja 2 toplota v posameznem opisu? Na črtico napiši K za konvekcijo, P za prevajanje in S za sevanje. a) Ko ti v senci postane hladno, se postaviš na sonce, da se spet ogreješ. b) Voda v centralni kurjavi se v kotlu segreva. 12 Graf prikazuje spreminjanje temperature v odvisnosti od časa 5 pri enakomernem segrevanju 4 kg vode na kuhalniku. a) Kolikšna je bila začetna temperatura vode? b) Kolikšna je bila končna temperatura vode? c) Koliko minut je trajalo segrevanje? č) Koliko toplote je voda v celoti prejela od kuhalnika? 13 Osem kilogramov vode se ohladi z 82 C na 32 C. 3 Za koliko se ji zmanjša notranja energija?

203 14 Med naštetimi besedami podčrtaj energijske vire. 2 drva, avtomobil, bencin, vetrnica, moka, žarnica, kuhalnik, voda v strugi potoka 15 V termovko nalijemo vroč čaj in jo zapremo. Ko čez uro natočimo čaj iz termovke 1 v skodelico, je enako vroč. Zakaj? 16 Ko gnetemo testo, se mu poveča temperatura in s tem notranja energija. 1 Na kakšen način se je energija testu zvečala? 17 Prožna žogica skokica se odbije od tal in doseže višino 2 m. 2 a) Opiši energijske spremembe skokice med gibanjem od trka s tlemi do najvišje točke. b) Obkroži črko pred pravilnim odgovorom. Če zanemarimo silo upora zraka, se skokici skupna energija: A veča, ko se oddaljuje od tal B manjša, ko se oddaljuje od tal C med gibanjem ne spreminja

204 Temperatura Rešitve nalog s točkovnikom Skupina A 1 potniki, kolesar in plavalec Trije pravilni odgovori. 2 Dva pravilna in nič napačnih odgovorov. 1 Vsi pravilni in en napačen odgovor. 1 2 Prvemu. 1 Ker ima večjo težo. 1 3 Pravilno izbrana enačba J 1 4 F r = 200 N 2 5 čaju 1 mesu C 1 5 K 1 7 DA 1 DA 1 8 a) DA 1 b) DA 1 c) NE 1 9 4,8 mm 2 10 a) 500 J 1 b) 500 J 1 c) 125 J 1

205 5. Temperatura a) P 1 b) S 1 12 a) 20 C 1 b) 70 C 1 c) 10 minut 1 č) 1,05 MJ 2 13 Pravilno izbrana enačba. 1 J c = 4200 kgk kj 1 14 premog, bencin, sladkor, zemeljski plin 2 Vsaj dva pravilna odgovora in nič napačnih. 1 Več pravilnih in en napačen odgovor Termovka slabo prevaja toploto oziroma je skoraj nič ne prevaja, 1 zato se notranja energija čaja ne zmanjša. 16 Plastelinu se je notranja energija zvečala z delom a) potencialna kinetična potencialna energija 1 b) C 1

206 Temperatura Skupina B 1 vrečki moke 2 Dodan je en napačen odgovor. 0 2 A 1 Pri enaki hitrosti ima večjo kinetično energijo telo z večjo maso. 1 3 Pravilno izbrana enačba J N 2 5 vodi 1 zelenjavi C 1 7 K 1 7 DA 1 NE 1 8 a) NE 1 b) NE 1 c) DA 1 9 0,72 l 2 10 a) 400 J 1 b) 400 J 1 c) 80 J 1 11 a) S 1 b) K 1

207 5. Temperatura a) 25 C 1 b) 65 C 1 c) 8 minut 1 č) 672 kj 2 13 Pravilno izbrana enačba. 1 J c = 4200 kgk 1 1,68 MJ 1 14 drva, bencin, moka, voda v strugi potoka 2 Vsaj dva pravilna odgovora in nič napačnih. 1 Več pravilnih in en napačen odgovor Termovka slabo prevaja toploto oziroma je skoraj nič ne prevaja, 1 zato se notranja energija čaja ne zmanjša. 16 Testu se je notranja energija zvečala z delom a) prožnostna kinetična potencialna energija 1 b) C 1

208 Temperatura Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preizkusu znanja Naloga Standardi M T V Pove, da ima vsako telo, ki se giblje, kinetično energijo. 1 2 Na zgledih prepozna spremembo potencialne energije opazovanega telesa in pove, ali gre za povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Opiše odvisnost kinetične energije od mase. Ve, da je potencialna energija odvisna od teže telesa. 3 Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. 4 Razloži, da z vzvodom lahko silo 2-krat, 3-krat zmanjšamo, zato pa opravljamo delo na 2-krat, 3-krat daljši poti. Pozna zakonitosti gibljivega škripca. Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak F g Ve, da je temperatura osnovna fizikalna količina, s katero opišemo stanje opazovanega telesa. Pozna osnovno enoto za temperaturo. Pozna obe temperaturni lestvici in zna pretvarjati iz Kelvinove v Celzijevo temperaturno lestvico in obratno. Pove, da se s temperaturo spreminja prostornina teles v vseh agregatnih stanjih. Ve, da je gostota telesa odvisna od mase in prostornine telesa. Pove, da se s temperaturo spreminja prostornina teles v vseh agregatnih stanjih. Ve, da se masa telesa ne spremeni, če telesu ne dodamo in ne odvzamemo snovi. Ve, od česa je odvisen podaljšek palice. Uporablja tabelo temperaturnih raztezkov in izračuna podaljšek palice.

209 5. Temperatura 209 Naloga Standardi M T V Ve, da je sprememba temperature povezana s spremembo notranje energije. Pozna enoto za energijo. Pozna enoto za toploto. 10 Spremembo notranje energije zna izraziti s prejeto oziroma oddano toploto. Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija, oziroma da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Razume, da lahko enako spremembo notranje energije kot s toploto dosežemo tudi z delom. 11 Pozna načine prehajanja toplote z enega telesa na drugo telo. Iz narisanega grafa zna odčitati velikost iskane količine Ve, kolikšna je specifična toplota vode. Zna uporabiti enačbo Q = mcdt za računanje prejete oz. oddane toplote in s tem tudi spremembe notranje energije. Ve, kolikšna je specifična toplota vode. Zna uporabiti enačbo Q = mcdt za računanje prejete oz. oddane toplote in s tem tudi spremembe notranje energije. Našteje različne energijske vire ter ve, kateri so obnovljivi in kateri ne. 15 Pozna zakon o ohranitvi energije Na zgledu pojasni, da notranjo energijo opazovanega telesa lahko zvečamo z delom. Na zgledih opiše energijske pretvorbe. Pozna zakon o ohranitvi energije. Skupaj % % 6 18 %

210 210 Priloga 1 Fizikalne vsebine od 1. do 7. razreda V spodnji tabeli so predstavljene fizikalne vsebine, obravnavane pri predmetu spoznavanje okolja v prvih treh razredih, pri naravoslovju in tehniki v 4. in 5. razredu ter pri naravoslovju v 6. in 7. razredu. S tem pregledom želimo le opozoriti na to, kar morda na prvi pogled nekoliko preseneča da se učenci že zelo zgodaj srečujejo s fizikalnimi vsebinami, ki se pozneje v učnih načrtih fizike znova pojavljajo, seveda na drugem nivoju in z drugačnimi učnimi cilji. Spoznavanje okolja 1. razred Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine odkrivajo in določajo lastnosti snovi in teles preoblikujejo z gnetenjem, valjanjem, rezanjem opišejo predmete po eni spremenljivki razvrstijo predmete po eni spremenljivki spoznavajo lastnosti tekočin znajo prelivati tekočine, našteti glagole, ki so povezani z dejavnostmi s tekočinami opazujejo, opišejo in imenujejo lastno gibanje, gibanje živali in igrač spoznavajo in spreminjajo gibanja vedo, da na nekatera gibanja lahko vplivajo znajo napovedati posledico svojega ravnanja spoznavajo vremenske pojave opišejo in doživljajo vremenske pojave pripravljanje zbirk snovi (les, kamnine, steklo, tekstil ) in predmetov (okrogli predmeti, oglati, gladki, hrapavi...) opisovanje lastnosti, razvrščanje po eni spremenljivki in operativno določanje lastnosti (plovnost) oblikujejo telesa iz plastelina, gline, testa, opisujejo lastnosti pred in po preoblikovanju prelivanje tekočin, primerjanje s presipanjem sipkih snovi, uporaba različnih posod za tekočine mešanje, tekočin opazovanje in imenovanje gibanj: hoja, tek, skok, preskok, poskakovanje na eni nogi, hoja po štirih, plazenje, plezanje, skakanje v globino, valjanje analiza gibanj: gibanje udov okrog sklepov, opazovanje gibanja živali in igrač ter posnemanje tega gibanja opazovanje in pogovor, kaj vse se giblje premikanje predmetov s potiskanjem in vleko, spreminjanje smeri, ustavljanje in povzročanje gibanja opazovanje in opisovanje vremenskih stanj oblikujejo preprost vremenski koledar lastnosti teles: velikost, teža, oblika lastnosti snovi: barva, otip (gladko hrapavo, trdo mehko, toplo hladno ), vonj lastnosti tekočin: nimajo stalne oblike tekočine, ki se z vodo mešajo, in tiste, ki se z vodo ne mešajo tekočine, ki na vodi plavajo, in tiste, ki v vodi potonejo gibanje otrokovega telesa, gibanje je spreminjanje lege dela telesa ali položaja telesa, gibi so samostojni (del telesa) ali povezani spreminjanje gibanja v odvisnosti od otrokovega delovanja, gibanje lahko pospešimo ali zavremo, povzročimo ali ustavimo vremenska stanja: sončno, oblačno, vetrovno, megleno, toplo, hladno... vremenski pojavi: veter in oblaki...

211 Priloga Spoznavanje okolja 2. razred Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine spoznavajo snovi, ki jih uporabljamo opisujejo in določajo lastnosti snovi spoznavajo snovi v različnih agregatnih stanjih (led, sneg in tekoča voda) vedo, da sta led in sneg voda v trdni obliki, da iz snega in ledu dobimo tekočo vodo, da voda lahko zamrzne spoznavajo sledove gibanja razumejo, da po sledi lahko sklepamo, kdo se je gibal in kako spoznavajo stanja ravnovesja vedo, da se gibajoča telesa lahko ustavijo znajo imenovati značilna stanja mirovanja spoznavajo pripomočke za gibanje znajo imenovati pripomočke znajo napovedati posledico določenega ravnanja spoznavajo zvezo med gibanjem Sonca in časom dneva znajo opisati razliko med dnevom in nočjo spoznavajo vremenske pojave: oblaki, veter povezujejo vremenske pojave spoznavajo nastajanje in lastnosti zvoka vedo, da je uho čutilo za zvok pripravljanje zbirk snovi operativno določanje in primerjanje lastnosti (plovnost, trdota), primerjanje velikosti teles in teže teles iz različnih snovi tehtanje teles z nestandardnimi enotami, merjenje prostornine teles z nestandardnimi enotami ledeni ali sneženi dan, igre s snegom in ledom, taljenje ledu in snega ter zmrzovanje vode, opisovanje in primerjanje lastnosti ledu in tekoče vode opazovanje in puščanje sledov v mivki, blatu, sledovi živali in vozil opisovanje stanj: sedenje, stanje, čepenje ipd. modeliranje (drža človeka, ptiča, dojenčka, štirinožne živali), preizkušanje, v kateri legi ne moremo mirovati opazovanje nog pri živalih, pohištvu, vozilih gibanje otrok s pripomočki: drča, gugalnica, sanke, smuči, vozila s kolesi, primerjanje gibanj, opisovanje gibanj doživljanje in opazovanje časa dneva (zjutraj, opoldne), pogovor o opravilih vezanih na čas dneva odkrivanje otroških zamisli o tem, kje je Sonce ponoči opazovanje in opisovanje spreminjanja in gibanja oblakov opazovanje sprememb v naravi, povezovanje z vremenom in letnimi časi proizvajanje zvoka na različne načine zaznavanje zvoka, zvočne ovire, mala otroška glasbila snovi: kamnine, les, prst, volna, papir, tekstil, kovina, plastika povezovanje lastnosti in uporabe led in sneg sta voda v trdnem stanju po sledovih lahko določimo smer, način gibanja in obliko ter velikost telesa gibanje se ustavi, telo je v ravnovesju, če ni v ravnovesju, se giblje do ravnovesne lege pripomočki za gibanje omogočajo hitrejše ali lažje premikanje čas dneva: zjutraj, dopoldne, opoldne, popoldne, zvečer, noč, dan oblaki in veter, veter kot premikanje zraka izvori zvoka, sprejemanje zvoka uho, ton, jakost in trajanje zvoka

212 212 Priloga 1 Spoznavanje okolja 3. razred Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine spoznavajo spreminjanje snovi pri segrevanju opisujejo lastnosti snovi pred segrevanjem in po njem napovedujejo spremenjene lastnosti po segrevanju in po ponovnem ohlajanju (za nekatere snovi) spoznavajo lastnosti zraka vedo, da je zrak povsod okoli nas, da je zrak lahko onesnažen in škoduje zdravju, znajo povedati nekaj primerov, kaj onesnažuje zrak spoznavajo, da na gibanje lahko vplivamo napovedujejo spremembo gibanja glede na zunanji vpliv, določijo spremenljivko, ki vpliva na gibanje spoznavajo lastnosti sončne svetlobe vedo, da svetlobo zaznamo z vidom, čutilo za vid je oko spoznavajo nebo in obzorje ter glavne smeri neba spoznavajo navidezno dnevno gibanje Sonca znajo opisati pot Sonca po nebu, povezujejo gibanje Sonca z dnevom in nočjo znajo v svojem kraju določiti vzhod in zahod na odprtem prostoru spoznavajo časovni potek pojavov, merjenje časa delijo dan na ure, ure na minute merijo kratkotrajne dogodke znajo časovno opredeliti svoje dejavnosti mehčanje plastelina z gnetenjem, taljenje parafina, čokolada, pečenje toasta, priprava testa in pečenje piškotov, opazovanje in opisovanje spreminjanja lastnosti, oblikovanje preglednic poskusi z zrakom, poskusi za dokazovanje zraka v prostoru poskusi z gibanjem zraka poskusi s spreminjanjem gibanja z dotikom: hitrost in smer vetra vpliva na vrtenje vetrnice, vodni tok vpliva na gibanje mlinčka spreminjanje gibanja na daleč, poskusi z magneti, poskusi s plavajočimi igračami igre z vozili, žogami in kroglami, opisovanje gibanja, začetek in konec gibanja, primerjanje hitrosti poskusi s sončno svetlobo, drugi viri svetlobe, smer svetlobe, poskusi z odbijanjem sončne svetlobe, odbijanje od vodne gladine, odbijanje od zrcal, nastajanje senc opazovanje teles (Luna, zvezde, Sonce) na nebu podnevi in ponoči, opisovanje gibanja in spreminjanja položajev opazovanje spreminjanja navidezne lege Sonca na nebu podnevi, posnemanje gibanja Sonca, zaznavanje senc, svetlobe in barv ter sončne toplote merjenje časa (dan, ura, minuta), uporaba vodnih, peščenih, mehanskih in digitalnih ur določanje, kdaj se je nekaj zgodilo, kako dolgo je trajalo, kdaj se bo zgodilo, uporaba urnikov in voznih redov izdelava osebnih urnikov snovi pri segrevanju spreminjajo lastnosti snovi zavzemajo prostor, zrak kot predstavnik plinov (v zraku so različni plini, kisik je pomemben za dihanje), onesnažen zrak zunanji vplivi na smer in hitrost gibanja teles, primerjava premih gibanj, od kdaj do kdaj, od kod in kam, kako dolgo, kako hitro viri svetlobe, pot od vira svetlobe do naših oči, smer sončne svetlobe, predmete vidimo, ker se svetloba odbija v naše oči, sončna svetloba lahko spremeni smer, oko je čutilo za vid glavne smeri in lege: nizko in visoko na nebu, obzorje navidezno gibanje Sonca, Sonce vzhaja (vzhod) in zahaja (zahod), sence in barve, sončna toplota, svetloba in tema dan in noč merjenje časa z urami, delitev dneva na ure, ur na minute

213 Priloga Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine spoznavajo izvore zvokov in čutila za sprejemanje zvoka vedo, da zvok nastaja, ko se telesa tresejo vedo, da je uho čutilo za zvok igranje na preproste inštrumente (bobni, ropotulje, triangel), opisovanje nastajanja zvoka in poti zvoka do ušes, poskusi s potovanjem zvoka po različnih snoveh izdelovanje glasbil po vzorcu ljudskih glasbil spoznavanje zvokov iz narave postavljanje zvočne ovire razlaga nastanka zvoka pri preprostih inštrumentih vibriranje, potovanje zvoka po zraku, vodi in trdnih snoveh, uho je čutilo za zvok, širjenje zvoka je lahko ovirano Naravoslovje in tehnika 4. razred Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine razvrščajo snovi po gnetljivosti, stisljivosti, trdoti, gostoti spoznavajo snovi po načinih preoblikovanja o lastnostih snovi sklepajo iz poskusov ugotavljajo tehnične in tehnološke lastnosti papirnih gradiv, gline/plastelina in lesa za različne namene izbirajo snovi z ustreznimi lastnostmi preizkušajo sipkost zrnatih snovi pri pretakanju spoznavajo viskoznost (židkost) kapljevin razumejo zrnate snovi kot model kapljevin spoznajo za vodo in zrak prepustne in neprepustne snovi preizkušajo privlačne sile med magnetom in železom raziščejo možnosti uporabe magnetov spoznajo, da lahko jeklene predmete namagnetimo izvedejo poskuse za razvrščanje snovi po agregatnih stanjih preizkušajo trdnost različnih vrst papirja s preoblikovanjem spreminjajo trdnost papirja preučujejo gnetljivost (plastičnost) gline in plastelina primerjajo cepljivost trsk prelivajo, pretakajo, presipajo različne tekočine in zrnate snovi opazujejo, kako naglo kapljevine tečejo (voda, olje, smetana, med ) opažanja in ugotovitve predstavijo z gladino vode določijo vodoravno lego preizkušajo, katere snovi prepuščajo vodo in zrak, katere ne (tkanine, polivinil, slama, mivka, plastelin ) opazujejo pronicanje vode skozi različne materiale raziskujejo delovanje magnetov in ugotovijo, da magneti privlačijo železo trdne snovi, tekočine in plini trdne snovi lomimo, drobimo, sekamo in žagamo (te so trde); nekatere lahko gnetemo in režemo (te so mehke) tekočine tečejo, kapljajo, pršijo; plini tečejo, se raztezajo, da se jih stiskati, trdne snovi in tekočine so goste, plini so redki trdota, plastičnost, prožnost, cepljivost presipanje, pretakanje in prelivanje prepustnost snovi magnetne lastnosti snovi

214 214 Priloga 1 Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine ugotovijo, da kovine dobro prevajajo toploto in elektriko, nekovine pa slabo spoznajo sestavine (gradnike) električnih krogov spoznajo električni krog znajo sestaviti preprost električni krog z žarnico, ploščato baterijo in stikalom razumejo vlogo električnega stikala v električnem krogu znajo narisati shemo električnega kroga preizkušajo toplotno in električno prevodnost s kuhinjskimi pripomočki preizkušajo električno prevodnost z baterijo in žarnico sestavljajo preproste električne kroge z žarnico, baterijo in stikalom preučujejo delovanje žepne svetilke s stikalom krmilijo električni krog rišejo risbe in sheme električnega kroga toplotna in električna prevodnost snovi preprosti električni krogi Naravoslovje in tehnika 5. razred Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine vedo, da vsako telo zavzema prostor vedo, da gre v posodo tem več snovi, čim večjo prostornino ima vedo, da na istem prostoru ne moreta biti dve telesi hkrati znajo primerjati prostornine teles različnih oblik spoznajo, da se pri gnetenju ( ilovice, plastelina), presipanju (mivke in žita) in prelivanju ( kapljevine) ohranja prostornina snovi vedo, da lahko pline shranjujemo stisnjene v posode (jeklenke, balone, žoge, zračnice) spoznajo, da gre v posodo več snovi, če snov stlačimo, zgostimo vedo, da tekočine tečejo iz izkušenj vedo, da se podobno obnašajo zrnate snovi, če se tresejo vedo, da kapljevina teče, če je med gladino in odtočno odprtino višinska razlika spoznajo, da tlačna razlika poganja tekočinski tok poiščejo zglede za črpalke spoznajo preprost manometer za merjenje tlaka opazujejo vpijanje vode in zraka v poroznih snoveh (goba, prst) pretakajo vodo v posode raz ličnih oblik in primerjajo prostornine merijo prostornine teles z izpodrivanjem vode opazujejo pretakanje vode po koritih in ceveh z različnim nagibom opazujejo tok zrnatih snovi po nagnjenem koritu izdelajo brizgalko iz plastenke preizkusijo delovanje brizge in slamice za pitje preučijo delovanje kolesarske tlačilke shranjevanje in transport shranjevanje snovi tekočine tečejo zaradi višinske razlike tekočine poganja razlika v tlaku

215 Priloga Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine spoznajo, da toplota teče s toplega na hladno začenjajo razločevati temperaturo in toploto naučijo se uporabljati termometer in stopinjo izvedo, da različne snovi različno prevajajo toploto spoznajo pomen izolacijskih materialov spoznajo vrste toplotne izolacije pri živih bitjih spoznajo postopke za obdelavo stiropora (rezanje, lepljenje) ugotavljajo izolacijske sposobnosti stiropora spoznajo agregatna stanja vode in njihove lastnosti razločujejo zgoščanje in izhlapevanje/izparevanje spoznajo vodo kot topilo spoznajo pojme topilo, topljenec, raztopina ugotovijo, da se v vodi lahko raztopi le omejena količina snovi, nekatere snovi pa se v vodi ne topijo spoznajo način merjenja zračnega tlaka, hitrosti in smeri vetrov spoznajo pomen vetra pri opraševanju rastlin izvedo, kako izkoriščamo veter, in se zavedajo nevarnosti močnih vetrov zaznajo temperaturo in toploto s kožo merijo temperaturo, raziščejo in izdelajo model hladilne torbe merijo časovni potek temperature in ga vpisujejo v tabelo s poskusi ugotovijo, da je za taljenje in izhlapevanje potrebna energija opazujejo nastajanje kapljic iz vodne pare pri zgoščanju na hladni površini s poskusom dokažejo, da je voda topilo za nekatere snovi (sladkor, sol ), za nekatere snovi pa ne (stiropor, pesek, keramika ) opazijo, da voda raztopi le omejeno količino snovi tehtajo sestavine pred raztapljanjem in raztopino ugotovijo, da zrak čutimo, ko se giblje okoli nas ali se sami gibljemo v njem preizkusijo, da zrak zavira gibanje izdelajo preprost barometer in/ali vetrokaz in ju preizkusijo podatke vpisujejo v tabelo: merijo zračni tlak in/ali smer vetra in narišejo graf s povečevalnim steklom opazujejo cvetni prah opazujejo valovanje vode ali gibanje listja pri različnih jakostih vetra, opazujejo raznašanje semen toplota in temperatura voda spremembe agregatnega stanja so povezane z energijskimi spremembami pri raztapljanju snovi se masa ohranja gibanje zraka

216 216 Priloga 1 Naravoslovje 6. razred Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine spoznajo, da toplota teče z vročega na hladno spoznajo, da toplotni tok narašča s temperaturno razliko spoznajo, da je za vzdrževanje toplotnega toka navadno potrebna energija spoznajo, da toplotne tokove zmanjšujejo izolatorji iz vsakdanjih izkušenj, opazovanj in poskusov povzamejo, da v živalsko in človeško telo dovedemo energijo s hrano izvedo, da je gonilna razlika za električno tok napetost spoznajo različne galvanske elemente in njihove napetosti nauče se galvanske elemente zlagati v baterijo spoznajo, da tok raste z napetostjo spoznajo, da je za vzdrževanje električnega toka navadno potrebna energija spoznajo, da telesa, ki prejemajo energijo z elektriko, lahko opravljajo delo, grejejo ali svetijo spoznajo, da spremenljiv električni tok lahko prenaša podatke spoznajo, da zvočni tok potuje od zvočila po snoveh vedo, da se zvočilo trese in da se tresenje kot valovanje prenese na okoliški zrak ali kako drugo sredstvo s poskusi ugotovijo, da se zvok širi po napetih vrvicah, po palicah in ceveh spoznajo, da glasnost zvoka pojema z oddaljenostjo zvočila spoznajo, da dogajanje ponoči spremljamo predvsem po zvokih spoznajo, da ljudje in živali uporabljajo zvok za izmenjavo podatkov, za medsebojno opozarjanje, obveščanje in sporazumevanje v dve ali več pločevink z različnimi premeri nalijejo vodo z različnimi temperaturami napovedujejo, od kod in kam bo tekla toplota napovedi primerjajo s termometrom merijo, kako se hladi voda v pločevinkah toplotne tokove oddajajo razni grelniki galvanske elemente zlagajo v koritce in z žarnico preizkušajo napetost baterije seznanijo se z delovanjem kolesarskega dinama; z elektriko lahko povzročimo vrtenje ali nihanje sestavijo elektromotor ali brnač in preizkusijo njuno delovanje s priključkom na baterijo ogledajo si male gospodinjske stroje in električna orodja raziščejo, katere naprave doma prejemajo podatke z električnim tokom preizkušajo delovanje strune izdelajo preprosta zvočila s poslušanjem ugotavljajo pojemanje glasnosti z oddaljenostjo od zvočila poslušajo različne zvoke v naravi toplotni tok toplotni tok prenaša energijo električni tok energija se lahko prenaša z električnim tokom zvočni tok prenos energije in podatkov lahko poteka z zvokom

217 Priloga Naravoslovje 7. razred Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine vedo, da predmeti, ki oddajo zvok zvočila, zatresejo zrak in da take tresljaje imenujemo nihanje vedo, da sprejemnik zvoka zazna tresenje zraka tako, da sam zaniha spoznajo, da zvok predstavlja širjenje teh tresljajev po snoveh od oddajnika do sprejemnika (delna ponovitev vsebine 6. razreda) spoznajo nekaj oddajnikov zvoka (glasilke, violinska struna, radijski zvočnik ) in sprejemnik zvoka človeško uho spoznajo pojem frekvenca zvoka in vedo, da zvok točno določene frekvence imenujemo ton; seznanijo se tudi s pojmom šum spoznajo hitrost zvoka v zraku spoznajo, da je hrup neprijeten zvok, ter se seznanijo s škodljivostjo hrupa in načini preprečevanja le-tega (zvočna izolacija) vedo, da telo vidimo, če je osvetljeno (odbija svetlobo ali samo oddaja svetlobo svetilo) in če ta svetloba pade v naše oko znajo opredeliti pojme svetilo, osvetljeno telo, svetlobni curek in žarek ter senco telesa vedo, da se svetloba širi premočrtno, ter znajo svetlobne žarke ponazoriti s premicami in puščicami, ki nakazujejo smer širjenja svetlobe poznajo hitrost svetlobe vedo, da se svetloba na meji dveh snovi deloma odbije, deloma lomi (kratka ponovitev poglavja o barvah iz naravoslovja za 6. razred) znajo skicirati potek svetlobnega žarka pri odboju na ravni ploskvi in pri prehodu iz ene snovi v drugo opazujejo nihanje glasbenih vilic, strun glasbil in membrane delujočega zvočnika opazujejo prenos tresljaja nihajoče membrane oddajnika na drugo membrano sprejemnik zvoka s štetjem ocenijo čas med bliskom in gromom ter s tem podatkom grobo določijo oddaljenost mesta, od koder prihaja grom opazujejo izvedbe nekaterih ukrepov za zmanjševanje oz. preprečevanje hrupa v bližnji okolici (zmanjšanje hitrosti vozil, prepoved oddajanja zvočnih signalov, postavitev protihrupnih pregrad ) opazujejo preprosta svetila (razžarjeni predmeti oddajajo svetlobo: bakla, žarnica, zvezde, Sonce) opazujejo osvetljene predmete (predmeti okoli nas, planeti, Luna) opazujejo potek svetlobnega žarka pri odboju na meji dveh snovi in pri lomu, torej pri prehodu iz ene snovi v drugo (demonstracijski poskus) opazujejo potek svetlobnih žarkov pri prehodu skozi zbiralno in razpršilno lečo (demonstracijski poskus) opazujejo nastanek slike pri preslikavi z zbiralno lečo, določijo goriščno razdaljo zbiralne leče slika Sonca nastane v gorišču opazujejo nastanek slike v kameri obscuri, v ravnem zrcalu in na zaslonu pri projekciji z diaprojektorjem zvok zaščita pred hrupom svetila in osvetljena telesa odboj in lom svetlobe leče in preslikave človeško oko

218 218 Priloga 1 Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine se seznanijo s potekom svetlobnih žarkov skozi zbiralno in razpršilno lečo, vedo, kaj sta gorišče in goriščna razdalja leče spoznajo, da svetloba posreduje sliko okolice: v tem smislu pojasnijo sliko v ravnem zrcalu in poznajo model kamere obscure (po prehodu skozi lečo diaprojektorja, fotografskega aparata svetloba posreduje sliko predmeta na zaslon, na film) znajo ločiti med realno in navidezno sliko predmeta spoznajo, da je slika predmeta pri izbrani oddaljenosti predmeta ostra samo pri točno določeni razdalji od leče seznanijo se s preprosto zgradbo človeškega očesa vedo, da je očesna leča zbiralna in da je slika predmeta na očesnem ozadju realna spoznajo, da je slika različno oddaljenih predmetov, ki nastane na očesnem ozadju, vedno ostra le, če ima očesna leča prilagodljivo goriščno razdaljo spoznajo funkcijo očal (nastanek ostre slike na očesnem ozadju pri neprilagodljivi očesni leči) spoznavajo pojav valovanja na vodni gladini, vrvi in dolgi vzmeti (deli snovi nihajo, valovanje potuje od mesta nastanka) vedo, kaj sta valovna dolžina in frekvenca valovanja vedo, da se z valovanjem prenaša energija; pri valovanju na vodni gladini in vrvi je to energija gibanja, pri valovanju po dolgi vzmeti pa energija stisnjene oziroma raztegnjene vzmeti spoznajo, da se valovanje na oviri odbije spoznajo, da je zvok valovanje (prenašanje tresljajev po snovi) opazujejo valove na vodni gladini, z opazovanjem plovcev ugotovijo, da plovci nihajo, motnja pa se širi, ocenijo, kaj sta valovna dolžina in frekvenca opazujejo valovanje po vrvi in dolgi vzmeti, opazujejo širjenje valovanja in odboj poslušajo odmev in ocenijo oddaljenost ovire opazujejo širjenje svetlobe po optičnih vlaknih valovanje na vodni gladini, vrvi in dolgi vzmeti zvok in svetloba sta valovanji

219 Priloga Operativni cilji Primeri dejavnosti Predlagane vsebine spoznajo podobnosti med valovanjem na vodni gladini, zvokom in svetlobo (to je širjenje v vse smeri od mesta nastanka), odboj na oviri, prenos energije, za potovanje ni potrebna gonilna razlika; na osnovi podobnosti sklepajo, da je tudi svetloba valovanje vedo, da svetloba potuje za razliko od drugih navedenih valovanj tudi skozi prazen prostor vedo, da se z valovanjem prenaša informacija: zvočni signal, svetlobni signal; hitrost prenosa informacije

220 220 Priloga 2 Problemski pouk pri obravnavi vzgona Problemsko zasnovan pouk usmerja učence v dejavno in logično mišljenje, pri čemer uporabljajo svoje izkušnje in predhodno znanje. Pouk fizike naj bi bil v vse večji meri naravnan k reševanju problemov. Za izvedbo takšne ure moramo vnaprej natančno predvideti različne možnosti, biti pa moramo pripravljeni tudi na kakšen povsem drug pogled učencev. Morebitne napačne predstave učencev skušamo odpraviti sproti ali pa to naredimo naslednjo uro ob ustrezni demonstraciji. Pripraviti moramo dovolj pripomočkov, ki jih učenci vzamejo, ko jih potrebujejo, lahko pa jih sproti jemljejo iz predalov in omar, odvisno od naših zahtev. Za uspešno izvajanje problemskega pouka upoštevamo naslednje stopnje: zaznava problema opredelitev problema reševanje problema ugotovitev Zgled problemsko zastavljenega pouka pri obravnavi vzgona 1. Zaznava problema Ponovimo snov o hidrostatičnem tlaku, predvsem dejstvo, da povsod v vodi zaznamo hidrostatični tlak, da narašča z globino, da so posledice tlaka sile, s katerimi voda deluje na vsako ploskev. Problem, ki ga bodo učenci reševali, predstavimo s poskusi, ki jih med izvajanjem ne komentiramo. V vodo spuščamo telesa iz različnih snovi, ki potonejo. Na primer: kos plastelina, radirko ali kroglico iz gume, telo iz plastike, trdo kuhano jajce. V vodo damo tudi manjši kamen, frnikolo, utež. Potopimo tudi košček lesa in ga nato spustimo. Še eno kuhano jajce spustimo v pripravljeno raztopino soli, v kateri bo jajce lebdelo. Učencem ne povemo, da je voda slana, to naj poskusijo ugotoviti sami. Po demonstraciji ugotavljamo, kaj je vsem primerom skupno. Učence spodbujamo k razmišljanju in jim po potrebi pomagamo z vprašanji. Ali so vsa telesa v stiku z vodo? So vsa telesa potonila? Imajo telesa, ki so potonila, enako gostoto? So vsa telesa homogena? Ali na vsa telesa deluje sila vode? So vsa telesa enako težka? Po takšnem pogovoru lahko učenci ugotovijo na primer naslednje: vsa telesa so v stiku z vodo na telesa deluje sila vode telesa so različno težka (to lahko ugotovijo po hitrosti padanja v vodi) vsako telo izpodrine nekaj vode telo plava telo je voda dvignila na gladino telo lebdi v vodi

221 Priloga Opredelitev problema Zanima nas, ali katera ugotovitev velja za vsa telesa. Druge v pogovoru izločimo, na primer: telo plava, telo lebdi. Po tej analizi oblikujemo povzetek: na telo poleg teže deluje sila vode, ker so vsa telesa v vodi. Pri vsaki sili pa nas zanimata smer delovanja in velikost. Pri lesu smo videli, da je sila vode usmerjana navzgor. Ali je sila vode na telesa, ki potonejo, prav tako usmerjena navzgor? Če je odgovor pritrdilen, nas zanima, ali znamo to že potrditi z uporabo vednosti o hidrostatičnem tlaku, če ne, kako bomo to domnevo potrdili. Za pomoč pri razmišljanju naredimo poskus, tako da telo, obeše no na vzmetno tehtnico, potopimo v vodo. Vidimo, da se vzmet skrči, torej je sila telesa na vzmetno tehtnico v vodi manjša kot v zraku. To pomeni, da sila vode deluje v nasprotno smer kot teža. Kako velika je sila vode? Učenci bodo najbrž povedali, da to lahko odčitamo z vzmet - ne tehtnice. Je sila vode na vsa potopljena telesa enaka? Od česa je odvisna? To je problem, ki ga bodo učenci raziskali. 3. Reševanje problema Učenci postavljajo domneve o odvisnosti sile vode na potopljeno telo. Odvisna je od: teže telesa prostornine telesa gostote tekočine oblike telesa Namignemo jim, da bi lahko izmerili prostornino vode, ki jo telo izpodrine, in določili njeno težo. Vsako domnevo analiziramo in nesmiselne ovržemo. Spomnimo jih, da za vsako preverjanje domnev velja, da pri raziskavi spreminjamo res samo eno količino. Če učenci še nimajo dovolj izkušenj s problemskim poukom, v frontalni obliki dela ugotovimo, s katerimi poskusi bodo lahko preverjali posamezne domneve. Postopek preverjanja posameznih hipotez Sledi delo v dvojicah ali skupinah. Učenci v posamezni skupini se dogovorijo o: načinu preverjanja hipoteze izboru ustreznih pripomočkov zapisovanju rezultatov merjenja grafični predstavitvi rezultatov zapisu ugotovitev a) Vzgon je odvisen od teže telesa. Telesa so lahko kvadri enakih prostornin iz različnih snovi, lahko pa so enake stekleničke, na primer za začimbe, ker dobro tesnijo. Biti morajo različno težke, zato jih obtežijo z različnimi količinami peska, in pripravljene tako, da jih lahko obesijo na vzmetno tehtnico.

222 222 Priloga 2 Rezultate meritev pregledno zapišejo, jih grafično predstavijo in oblikujejo ugotovitev. Preglednica in graf (sila vode v odvisnosti od teže) teža [N] sila na vzmetno tehtnico, ko je telo v vodi [N] sila vode na potopljeno telo [N] b) Vzgon je odvisen od oblike telesa. Uporabno telo je kepa plastelina, ki jo lahko preprosto preoblikujejo. Preglednica in graf (sila vode v odvisnosti od oblike) oblika krogla kvader kocka valj vzgon [N] c) Vzgon je odvisen od prostornine telesa. Izberemo vsaj dve telesi različnih prostornin in enakih mas. Uporabni sta različno veliki steklenički, njuni masi pa uravnotežimo s peskom. č) Vzgon je odvisen od gostote kapljevine. Uporabljajo različne koncentracije raztopine soli v vodi ali vodo, alkohol in raztopino soli. d) Vzgon je odvisen od teže izpodrinjene vode. Primeren pripomoček je pretočni lonček, da lahko prestrežejo izpodrinjeno vodo in jo stehtajo ali pa izmerijo prostornino iztekle vode in izračunajo njeno težo. Praktično je, da imajo učenci te skupine enaka telesa kot učenci, ki ugotavljajo odvisnost od prostornine. 4. Ugotovitev Po opravljenih poskusih povzamemo ugotovitve, ki jih lahko predstavimo z miselnim vzorcem, ki ga bomo v naslednji uri dopolnili. Šele po potrjenih in ovrženih domnevah silo tekočine na potopljeno telo poimenujemo vzgon. Vzgon Je odvisen od: Ni odvisen od: Primeri vzgona: Uporaba vzgona:

223 Priloga Projektno učno delo pri poglavju o tlaku Projektno učno delo je organiziran učni proces, zato poteka po posameznih etapah. Zagovorniki projektnega učnega dela posamezne etape različno pojmujejo, v bistvu pa so vsebinsko enake. Praktične izkušnje kažejo, da mora dobro načrtovano projektno delo vsebovati naslednje faze: pobudo izdelavo osnutka izdelavo načrta izvedbo sklepni del Po obsežnosti ločimo več vrst projektnega učnega dela. Pri fiziki pridejo v poštev tako imenovani mali projekti, ki trajajo dve do šest ur. Ideja za projektno učno delo: Merjenje gostote kapljevin Shematski prikaz faz 5. Sklepni del Oblikovanje pobude 4. Izvedba 1 ura 1 ura Merjenje gostote kapljevin 1. Pobuda 1 ura Zbiranje gradiva Sklepna ugotovitev 0,5 ure Učilnica 0,5 ure 2. Osnutek Viri 3. Načrt Način dela Pobuda Učitelj da pobudo za projektno nalogo. V našem primeru je lahko pobuda dogodek iz vsakdanjega življenja, merjenje vsebnosti sladkorja v moštu, vsebnosti maščob v mleku, lahko pa učitelj pokaže areometer. Takoj ko se začnejo učenci pogovarjati o merjenju sladkorja v moštu ali vsebnosti maščob v mleku ali pa ugibajo, čemu je namenjena pokazana priprava, je pobuda dobila svoj smisel. Učence razdelimo v skupine in jih zadolžimo, da pripravijo čim več predlogov, kako o predlagani temi izvedeti čim več. Ta del naloge lahko nastaja v knjižnici, kjer imajo učenci na razpolago veliko gradiva, ki jim ga za to pripravi knjižničarka. To so razni učbeniki, priročniki, leksikoni, spletno gradivo. Skupine se notranje organizirajo in pripravijo vsebine, ki jih želijo raziskovati, oziroma vprašanja, na katera želijo odgovoriti: kako po gostoti razvrstiti kapljevine, ki jih dnevno srečujemo katera kapljevina ima večjo gostoto: voda ali mleko kolikšna je gostota vode in kako jo izračunamo kako uporabiti plavajoče telo za merjenje gostote kapljevin katere sile delujejo na plavajoče telo kako izmeriti gostoto kapljevin, ki jih dnevno srečujemo

224 224 Priloga 3 Izdelava osnutka Izdelava osnutka je zelo pomembna faza projektnega učnega dela, saj v tej fazi učen ci izrazijo svoje interese, pričakovanja, odnos do zamisli, dogovorijo se o»pravilih igre«in časovno opredelijo trajanje posamezne faze. Učenci izberejo primerno gradivo iz različnih medijev. Vsi učenci se morajo z osnutkom in pravili, ki izhajajo iz njega, strinjati. Izdelava načrta V tej fazi se učenci oblikujejo v skupine, skupine učencev pa načrtujejo in oblikujejo izvedbeni načrt. Vse skupine lahko izvajajo enake dejavnosti ali pa si delo porazdelijo. Delo si porazdelijo tudi v okviru skupine glede na interes. Odločimo se, kaj bo končni izdelek projektne naloge. Lahko je model areometra, seminarska naloga, spletni sestavek, plakat ali kaj drugega. Dogovorimo se, kateri del naloge bo nastajal v šoli, kateri del doma ter na kakšen način, kdaj in komu bodo rezultati projektnega dela predstavljeni. Izvedba Učenci na različnih lokacijah iščejo informacije za odgovore na vprašanja, ki so si jih napisali v pobudi za projektno nalogo. Lahko so v šolski knjižnici, fizikalni učilnici, računalniški učilnici ali kje drugje. Učitelji v teh učilnicah učencem svetujejo in pomagajo pri delu. Ko spoznajo teoretične osnove problema, se lahko lotijo praktičnega dela, če so tako predvideli v načrtu. Člani posamezne skupine skušajo čim bolje opraviti svoj del naloge. Sklepni del Rezultate svojega dela predstavijo na različne načine: v obliki seminarske naloge, v obliki miselnega vzorca, prikažejo lahko model areometra in predstavijo meritve, lahko pa pripravijo spletni dokument ali elektronske prosojnice. Predstavljene naloge tudi ocenimo. Naloge lahko predstavijo tudi javnosti na raznih šolskih prireditvah, lahko pa se predstavijo tudi v okviru kakšnega naravoslovnega dneva. Več o projektnem delu lahko preberemo v knjigi Helene Novak: Projektno učno delo, Ljubljana, DZS, 1990 in na spletu. Uporaba računalnika pri poglavju o silah Ko so učenci z eksperimentalnim delom in načrtovanjem usvojili znanje sestavljanja, razstavljanja in ravnovesja sil, se z njimi odpravimo v računalniško učilnico. Ob delu z računalnikom ponovijo in utrdijo usvojeno znanje, hkrati pa pri analizi posameznih primerov spoznajo prednosti računalniških simulacij. Učni list, ki ga prejmejo učenci, vsebuje nekaj osnovnih napotkov za samostojno delo s programskim paketom in naloge, ki jih rešujejo. Če imajo ob reševanju posamezne naloge težave, jim prek projektorja prikažemo reševanje na svojem računalniku. Ob povzetku pa prikažemo rešitve posameznih nalog, ki si jih vnaprej pripravimo na svojem računalniku, da lahko učenci samostojno preverijo rezultate svojega dela.

225 Priloga Zgled učnega lista Reševanje nalog s programskim paketom WinMeh Programski paket WinMeh sestavljajo različni samostojni programi: ČRTE, GIBA- NJA, NOSILCI, PREREZI, SILA, SILE, ŠKRIPEC, URA, VZGON. Program SILE omogoča analizo sestavljanja sil in ravnovesja (ravnotežja) sil, program SILA pa omogoča analizo razstavljanja oziroma ravnovesja sil. Sestavljanje sil program SILE Ob zagonu se na ekranu pojavi rešitev izbranega primera. Osnovnošolsko različico menija izberemo s pritiskom na gumb. Nov primer začnemo s klikom na gumb Nov primer v orodni vrstici. Sile vnašamo s klikom na gumb. Pojavi se pogovorno okno, v katerega vnesemo velikost sile in kot, pod katerim deluje sila. Za ponovni vnos podatkov postopek ponovimo. Sile lahko vnašamo tudi kompleksno, vendar tak vnos ni smiseln za osnovno šolo. Po vnosu podatkov za silo program samodejno nariše rezultanto R. Če vklopimo gumb, vidimo paralelogram sil. Vklop gumba Izpis rezultatov v drugi orodni vrstici prikaže izpis rezultatov: velikost rezultante, kot in velikosti komponent v smeri x in y, kar za nas ni pomembno. Ob vsaki spremembi podatkov program določi rezultanto ali silo. Programska oprema omogoča različna raziskovanja. Z enim gumbom spreminjamo kot sile, z drugim pa velikost sile. Med različnimi možnostmi lahko izberemo tudi opcijo programa, ki grafično prikaže celotni postopek določanja velikosti in lege rezultante ali sile.

226 226 Priloga 4 Razstavljanje oziroma ravnovesje sil program SILA S tem programom lahko obravnavamo ravnovesje sil ali silo razstavi mo. V primeru razstavljanja sile program vključi še sili, ki delujeta v vrvicah ali palicah in sta s silo v ravnovesju. Sile imajo skupno prijemališče. Po končanem vnosu podatkov lahko izbiramo med različnimi možnostmi. Lahko analiziramo izbrani primer, tako da spreminjamo kot ali velikost posamezne sile. Posebni možnosti programske opreme omogočata, da program prikaže konstrukcijo mnogokotnika sil. Tega lahko uporabnik tudi nariše. Naloge Navodilo: Vsake naloge se lotite skrbno. Delo bo koristno in zanimivo. Če se bodo pojavile težave, pokličite učitelja. Želim vam veliko uspeha pri reševanju nalog z računalnikom. 1. Poišči rezultanto dveh vzporednih sil F 1 = 500 N in F 2 = 300 N, ki delujeta v isti smeri. Kolikšen kot oklepa rezultanta z abscisno osjo? F R = ; a R = 2. Poišči rezultanto dveh vzporednih nasprotno usmerjenih sil F 1 = 500 N in F 2 = 300 N. Kolikšen kot oklepa rezultanta z abscisno osjo? F R = ; a R = 3. Poišči rezultanto dveh nevzporednih sil F 1 = 500 N in F 2 = 300 N, če oklepata kot 90. Kolikšen kot oklepa rezultanta z abscisno osjo? F R = ; a R = Analiziraj, kako se spreminja velikost rezultante, če spreminjaš kota obeh sil. V katerem primeru je velikost rezultante največja in v katerem najmanjša? 4. Poišči silo, ki je v ravnovesju s silama F 1 = 500 N in F 2 = 300 N. Sili F 1 in F 2 oklepata kot 60, abscisna os pa ta kot razpolavlja. F = ; a R = 5. Silo F = 1000 N, ki je usmerjena navpično navzdol, razstavi na sili F 1 in F 2. Določi njuni velikosti, če nosilka sile F 1 oklepa s silo F kot 30, nosilka sile F 2 pa kot 60. F 1 = ; F 2 =