SCENARIUSZ LEKCJI II zasada dynamiki Newtona

Transkrypt

1 Autor: Lidia Piotrowska SCENARIUSZ LEKCJI II zasada dynaiki Newtona WSTĘP: Realizowany progra dopuszczony jest do użytku szkolnego wpisany do wykazu DKW /99, którego autorai są Jerzy Ginter, Karol Hercan, Ewa Kurek, Włodziierz Natorf. Teat ten realizowany jest w klasie pierwszej ginazju i znajduje się wg podręcznika w rozdziale: Mechanika ruchów prostoliniowych. poprzedni obecny następny TEMAT TREŚCI SPODZIEWANE OSIĄGNIĘCIA ZWIĄZEK MIĘDZY PRZYŚPIESZENIEM A SIŁĄ II ZASADA DYNA- MIKI NEWTONA SIŁY PRZYCIĄGA- NIA ZIEMSKIEGO. CIĄŻAR CIAŁA -siły wpływające na ruch -jak porusza się ciało pod wpływe stałej siły -jak zależy prędkość ciała od wartości siły? -co wynika z doświadczenia -różne ciała różnie przyśpieszają -asa -jednostka asy -związek iędzy przyśpieszenie a asą ciała -II zasada -zapis wektorowy -jednostka siły (wyprowadzenie ze wzoru) -przyciąganie zieskie, a asa ciała -związek poiędzy tyi wielkościai -wzór na obliczanie siły przyciągania zieskiego -siły przyciągania na innych planetach - ierzenie asy -zastosowanie wagi -swobodny spadek ciał *wykorzystać związek iędzy siłą a przyspieszenie do identyfikowania ruchów ziennych *na podstawie analizy sił wnioskować o wielkości przyspieszenia ciała *przewidywać dynaiczne skutki działania stałej siły *obliczać przyspieszenie dla ciał o różnych asach przy stałej wartości działającej siły *obliczać przyspieszenie, siłę lub asę z II zasady dynaiki *ierzyć siłę przyciągania zieskiego za poocą siłoierza *zastosowanie wagi szalkowej i sprężynowej *wyznaczać czas spadku swobodne go ciała z różnych wysokości *wyznaczyć przyspieszenie ciał w swobodny spadku *obliczać wysokość spadku *obliczą prędkość końcową ciał *poznać niezależność przyspieszenie zieskiego od asy ciała STAN WYJŚCIOWY: Uczniowie rozróżniają wielkości skalarne i wektorowe Uczniowie stosują pojęcie proporcjonalności i odwrotnej proporcjonalności Uczniowie wiedzą jak porusza się ciało pod działanie stałej siły Uczniowie znają nazwę jednostki siły Uczniowie potrafią pracować w grupie i znają zasady tej pracy Uczniowie potrafią dokonać poiaru, zapisać wyniki badań i spostrzeżeń 1

2 EFEKTY LEKCJI CELE OPERACYJNE LEKCJI ( uczeń uie, potrafi ) uczeń wie / zna (poznawcze ) *że wartość przyśpieszenia ciała o ustalonej asie jest proporcjonalna do wartości siły wypadkowej * że wartość przyśpieszenia ciała o różnych asach poruszające się pod wpływe siły o takiej saej wartości jest odwrotnie proporcjonalna do war tości asy ciała *że asa jest iarą bezwładności ciała *uczeń wyjaśni, że działanie siły poznajey po skutkach jej działania, które obserwujey *uczeń pozna słuszność II zasady dynaiki w życiu człowieka uczeń potrafi: ( kształcące ) *sforułować drugą zasadę dynaiki *zinterpretować zależności wg tej zasady *przeprowadzić i opisać doświadczenie udawadniające, że pod wpływe działania stałej siły ciało porusza się ruche jednostajnie przyśpieszony prostoliniowy *wyrazić jednostkę siły w innych podstawowych jednostkach w układzie SI *rozwiązać zadanie z wykorzystanie wzoru *współpracować poprawnie w grupie *ocenić skuteczność własnej pracy *uiejętnie korzystać z poocy kolegów *dbać o porządek na stanowisku pracy WYMAGANIA ORGANIZACYJNE Model nauczania Nauczanie poszukujące oraz uczenie się we współpracy i współodpowiedzialności. Metody nauczania Strategia ieszana: (z przewagą etod aktywnych) etody słowne: pogadanka wprowadzająca, dyskusja etoda praktyczna: aktywne eksperyentowanie w grupach, pokaz Fora: Syste klasowo-lekcyjny grupy 5 osobowe Wyposażenie: 3 kulki stalowe o różnej asie, kula drewniana, z tworzywa sztucznego klocek drewniany równia pochyła wózek bloczek, obciążniki siłoierz grafoskop z foliograai linijka ołówek 2 sztuki karty z zasadai pracy w grupie stoper karty z zadaniai karty ćwiczeń karta odpowiedzi karta ewaluacji 2

3 PRZEBIEG LEKCJI ZADANIA CZYNNOŚCI NAUCZYCIELA CZYNNOŚCI UCZNIÓW Wstępne Przyponienie wiadoości Nawiązująca Przywitanie Sprawdzenie obecności Kto jest autore tej zasady, którą ostatnio badaliśy? Czy wszyscy przeczytaliście biografię tego naukowca? Jaką sytuację badaliśy na ostatnich zajęciach? Jaki wówczas stan przyjuje ciało? Jak nazyway taki ruch ciała? Indywidualne odpowiedzi uczniów. WYNIK DZIAŁANIA (wypowiedzi uczniów) Izaak Newton. Krótkie notatki ay w zeszycie Sprawdzaliśy co dzieje się z ciałe, gdy działa na ciało niezrównoważona siła o pewnej wartości. Ciało porusza się. Ciało porusza się ruche jednostajnie przyśpieszony. Wróćy do zachowanie ciała gdy działa na nie niezrównoważona siła. Zastanówy się, czy wszystkie ciała ają takie sao zawsze przyśpieszenie? Dyskusja na zasadzie burzy Nie, ponieważ na ulicy ożey CZYNNOŚCI ORGANIZACYJNE Teat lekcji na tablicy Na stołach leżą już przygotowane przyrządy do doświadczeń Sprawdzenie wykonania pracy doowej Pokaz doświadczenia z ostatnich zajęć: wózek z zaocowany czarny kartone z nacięciai o długości wynikających wg wzoru na obliczanie drogi w ruchu przyśpieszony, a za wózkie świecąca żarówka i ierzony jest czas poiędzy błyśnięciai żarówki, który jest o takiej saej wartości 3

4 Realizacja teatu Co to znaczy że saochody różnie się rozpędzają? Od czego wobec tego to zależy? Czy wobec tego różnią się te saochody? Wobec tego sprawdźy, czy to co powiedzieliśy jest prawdą. Dyżurni rozdają zadania dla grup. Przypoina, aby paiętać o zasadach pracy w grupie i wykonywać czynności związane z waszą rolą i według znanych Wa już zasad nie zapoinając o swoi bezpieczeństwie. Co stwierdziliście po badaniu ruchu kulek wykonanych z różnego ateriałów i z tego saego ateriału, ale o różnej wielkości? ózgów Uczniowie dzielą się pracą w grupie. Zapoznają się z pierwszy zadanie do wykonania. Wykonują je. Wyciągają wnioski. Uczniowie prezentują swoje spostrzeżenia i wnioski wg kolejności to zauważyć. Różne saochody różnie się rozpędzają. Bo saochody osobowe inaczej, a ciężarowe inaczej ruszają z iejsca Wielkością, czyli wagą Kulki o różnej wielkości, ale z takiego saego ateriału ają różną wartość oddziaływania na klocek. Najsłabiej klocek był przesunięty przez najniejszą kulkę. Podobnie było z kulkai wyko- Dyżurni rozdają karty z zasadai pracy, zadanie dla grup doświadczenie 1 i kartę odpowiedzi Przedstawienie wyników badań i obserwacji. 4

5 Dlaczego tak jest? Wobec tego ożna powiedzieć, że asa ciała jest iarą bezwładności tego ciała. Jak ożey określić asę ciała? W jakich jednostkach podajey tą wartość? Wspólnie grupy dyskutują Uczniowie na tablicy wypisują zaianę kg na jednostki pochodne. nanyi z różnych ateriałów: kulka drewniana niej przesunęła klocek niż kulka stalowa. Bo kulki te ają różną wagę, a więc ich asa jest inna Ważąc to ciało na wadze. Podstawowa to kilogra, ale używay dag, g, t Wyciągnięcie wspólnego wniosku. Zapis do zeszytu: Właściwa Czyli podsuowując: ruch ciała, zależy od asy tego ciała. Słuchajcie: Za okne zia. Bierzey sanki, narty i wspinay się na górę, by za chwilę zjechać po stroy, ośnieżony zboczu; nabieray prędkości, prędkość rośnie, pędziy w dół. Zapis do zeszytu: *teatu lekcji: Druga zasada dynaiki *pkt.1 Masa ciała jest iarą bezwładności *pkt.2 Jednostka asy: 1 kg= 100 dag itd. Jeżeli zbocze jest łagodne, nabieray prędkości wolniej. Tzn., 5

6 Zbadajy, jak zachowuje się ciało, gdy działa na nie niezrównoważona siła o stałej wartości. Wykonajy badanie wg zadania 2a Jaka jest wobec tego zależność ateatyczna iędzy a i? Uczniowie dzielą się pracą w grupie. Zapoznają się z drugi zadanie do wykonania, ale tylko cześć a Wykonują je. Wyciągają wnioski Uczniowie prezentują swoje spostrzeżenia i wnioski wg kolejności że poruszay się z ały przyśpieszenie. Nabieray prędkości szybko to znaczy, że poruszay się z duży przyśpieszenie. Jeżeli działay stałą siłą na wózek, którego asę zieniay zwiększając ją, to coraz cięższy wózek porusza się coraz wolniej Czyli wartość przyśpieszenia jest coraz niejsza Dyżurni rozdają zadania dla grup doświadczenie 2 i kartą odpowiedzi Przedstawienie wyników badań i obserwacji. Wyciągnięcie wspólnego wniosku. Jak ożey nazwać tą zależność? Jest to zależność odwrotnie proporcjonalna. Czy teraz nie warto się zastanowić jak zachowuje się ciało, gdy asa wózka jest taka saa. 6

7 Zbadajy jak zachowuje się takie ciał, gdy działa na nie siła o różnej wartości. Wykonajy zadanie 2b. Jaka jest wobec tego zależność iędzy wielkościai a i F? Jak nazyway taką zależność? Uporządkujy to czego się dzisiaj dowiedzieliśy: Zapoznają się z drugi zadanie do wykonania, ale tylko cześć b Wykonują je. Wyciągają wnioski Uczniowie prezentują swoje spostrzeżenia i wnioski wg kolejności Wspólnie z uczniai powtarzay stwierdzone zależności na podstawie: * foliograu 1 i 4 Forułujey wspólny wniosek. Piszey na tablicy a 1 Zapis do zeszytu: *pkt.3 Wynik doświadczenia działania jednakowej siły na wózek: wózki poruszają się przy- Jeżeli nie zieniay asy ciała, ale przykładay siłę o różnej wartości to ciało to porusza się coraz szybciej, czyli jego przyśpieszenie jest coraz większe. Te wielkości zależą od siebie proporcjonalnie. Przedstawienie wyników badań i obserwacji. Wyciągnięcie wspólnego wniosku. Foliogra 1,2,4,5. Zapis do zeszytu: 7

8 Spróbujy na podstawie tych dwóch ważnych inforacji sforułować wzór zależności iędzy wielkościai fizycznyi: a,, F. Określy słowai ten otrzyany wzór: śpieszeniai odwrotnie proporcjonalnyi do ich as a 1. * foliograu 2 i 5 Forułujey wspólny wniosek. zapisujey na tablicy a F Zapis do zeszytu: *pkt.4 Wynik doświadczenia działania siłą o różnej wartości na wózek o jednakowej asie: zauważay, że przyśpieszeniai jest proporcjonalne do siły działającej na wózek. a F Forułujey wspólny wniosek. Uczniowie wypowiadają indywidualnie, poprawiając swoje wypowiedzi Uczniowie w iarę saodzielnie określają tą zależność a = F 8 Wartość przyśpieszenie ciała, na które działa stała siła F jest proporcjonalne do wartości tej siły i Zapis do zeszytu: Zapisujey na tablicy

9 Tak zapisaną zależność określay II zasadą dynaiki Ponieważ wiey, że siła jest wielkością wektorową czyli a kierunek i zwrot to napiszy ten wzór w postaci wektorowej Przekształćy ten wzór, aby obliczyć wartość działającej na ciało siły. Opiszy ten wzór Zapis do zeszytu: *pkt.5 Druga zasada dynaiki F a = jeżeli na ciało działa stała, niezrównoważona siła, to ciało porusza się ruche z przyśpieszenie proporcjonalny do działającej siły i odwrotnie proporcjonalny do asy ciała. Zapisujey wspólnie na tablicy i do zeszytu, przypoinając cechy wektora F a = Zapisujey na tablicy F= a odwrotnie proporcjonalne do asy tego ciała. a = F Siła jako wektor oprócz wartości a także kierunek i zwrot Wartość siły działającej na ciało jest równa iloczynowi asy tego ciała i przyśpieszenia, jakie to ciało uzyskuje w wyniku działania tej siły Zapis do zeszytu: Zapis do zeszytu Zapis na tablicy 9

10 Znay już jednostkę siły nazyway ją niutone i wiey też, że jest to jednostka podstawowa powstała z innych jednostek. Teraz ając wzór na obliczanie wartości siły ożey określić i przedstawić 1 N w jednostkach podstawowych: Analiza foliograu i wspólnie zapisujey na tablicy i odczytujey 1N = 1kg1 2 s Zapis do zeszytu: *pkt.6 Jeden niuton to taka siła, która ciału o asie 1 kg nadaje przyśpieszenie 1 / s 2 1N = 1kg1 2 s Jeden niuton to taka siła, która ciału o asie 1 kg nadaje przyśpieszenie o wartości 1 / s 2 Foliogra 3 Zapis na tablicy Zapis do zeszytu Podsuowanie Dla powtórzenia wykonajcie ćwiczenia utrwalające. Jeżeli będą trudności to palec do góry. Co z tych ćwiczeń wynika? Uczniowie pracują indywidualnie i dzielą się z pozostałyi uczniai wnioskai. Wspólny wniosek Hasło z rebusu: zasady Newtona Rozwiązanie zadania: a)przyśpieszenie rowerzysty wyniesie 1 /s 2. b)przyśpieszenie rowerzysty wyniesie około 0,77 /s 2 I większa asa rowerzysty Dyżurny rozdaje każdeu uczniowi kartę ćwiczeń Ważne jest, aby wszyscy starali się wykonać zadania saodzielnie 10

11 ty wolniej będzie pokonywał trasę. Ocena zajęć przez nauczyciela - wyróżnienie indywidualnych uczniów, którzy byli aktywni; wyróżnienie grup, które uczciwie pracowały i iały poprawne wyniki. Uczniowie powinni podzielić się swoją saooceną wystawienie stopni Zadanie doowe Dla utrwalenia tak ważnego w fizyce wzoru wykonajcie zadanie 2 z książki ze strony 84. Wózkowi o asie 4 kg chcey nadać przyspieszenie o wartości 0, 5 / s 2. jaka powinna być wartość siły działająca na ten wózek? Podsuujy jakie to były zajęcia z waszego punktu widzenia. Zapis do zeszytu: Zad. do. zadanie 2 ze strony 84 Uczniowie wpisują znaczek na swoją kartę Podanie i analiza zadania Zapis do zeszytu: Dyżurny rozdaje kartę ewaluacji Dyżurny zbiera kartę ewaluacji Pożegnanie uczniów 11

12 KARTA PRACY UCZNIÓW W GRUPIE (zaiana funkcji) KLASA...GRUPA Nazwisko, iię DATA ZAJĘĆ ROLA ROLA ROLA ROLA ROLA ROLA ROLA ROLA ROLA Grupowy Sekretarz Sprawozdawca Obserwator Mierniczy KARTA EWALUACJI Zaznacz krzyżykie na osi liczbowej swoją ocenę lekcji według poniższego wzoru, kierując się zasadą, że i bardziej na prawo od zera będzie Twój krzyżyk, ty bardziej lekcja Ci się podobała. Natoiast i dalej od zera na lewo, ty niej byłeś / byłaś z lekcji zadowolona(-y) lekcja nie podobała i się, lekcja przeciętna, lekcja podobała i się nudziłe się niewiele się nauczyłe dużo się nauczyłe Dziękuję. 12

13 KARTA Z ZASADAMI PRACY GRUPY wybierzcie spośród siebie GRUPOWEGO, SEKRETARZA, SPRAWOZDAWCĘ, OBSERWATORA, MIERNICZEGO Paiętaj, że GRUPOWY kieruje pracą grupy, organizuje ją, a nie przewodzi, zwłaszcza nie doinuje, nie narzuca swoich poglądów, dba o to aby wszyscy ogli się wywiązać ze swoich zadań i wypowiedzieć, ale nie jednocześnie, więc ustala zasady, kto ówi w danej chwili. GRUPOWY dba też o to, żeby wszyscy pracowali, by każdy iał udział w rozwiązywaniu zadań, pilnuje, aby grupa pracowała tylko nad zadanie, a nie zajowała się czyś inny. Poaga członko grupy, gdy ają probley. SEKRETARZ pilnuje, aby nie uknęły paięci ciekawe rozwiązania, poysły zgłaszane w trakcie pracy i zapisuje je. Zapisuje również wyniki. Czuwa też nad dobry wykorzystanie czasu. SPRAWOZDAWCA stara się zapaiętać w trakcie pracy zespołu ważne ustalenia. Uzgadnia z grupą, co powie podczas prezentacji. Prezentuje wyniki pracy zespołu. Przeprowadza doświadczenie. OBSERWATOR śledzi tok pracy grupy, atosferę pracy, zaangażowanie, współdziałanie, tepo pracy; przygotowuje pooce do doświadczeń i badań MIERNICZY poprawnie posługuje się przyrządai poiarowyi; dokonuje poprawnie poiarów w czasie ćwiczeń i podaje je sekretarzowi do zapisu.. każdy stara się pracować intensywnie, na iarę swoich ożliwości, ale z dbałością o wspólny udział w osiągnięciu celu; uważnie słucha co ają do powiedzenia inny, nie przerywa i, czeka na swoją kolej w zgłaszaniu poysłów i spostrzeżeń UWAGA! Ważne, by na kolejnych zajęciach zorganizowanych w grupach, wasze role się zieniały. Niech każdy z Was a szansę sprawdzenia się w roli grupowego, sekretarza, sprawozdawcy, obserwatora i ierniczego. Poyślnej współpracy!!! 13

14 ZADANIA DLA GRUPY (eksperyent weryfikacyjny) DOŚWIADCZENIE 1a PRZYRZĄDY przygotujcie 3 różne kulki o jednakowej wielkości (drewnianą, stalową, z tworzywa) przygotujcie równię pochyłą u podstawy której postawcie drewniany klocek WYKONANIE ustawcie kulkę na górnej części równi i zwolnijcie ją zierzcie odległość r na jaką przesunął się drewniany klocek wykonajcie to sao z pozostałyi kulkai wyniki zapiszcie i wyciągnijcie wnioski v r DOŚWIADCZENIE 1b PRZYRZĄDY przygotujcie 3 kulki stalowe o różnej wielkości przygotujcie równię pochyłą na końcu której postawcie drewniany klocek WYKONANIE ustawcie kulkę na górnej części równi i zwolnijcie zierzcie odległość r na jaką przesunął się drewniany klocek wykonajcie to sao z pozostałyi kulkai wyniki zapiszcie i wyciągnijcie wnioski 14

15 KARTA ODPOWIEDZI DOŚWIADCZENIE 1a Rodzaj kulki Stalowa Drewniana Z tworzywa sztucznego Przesunięcie klocka r [c] Wniosek:... DOŚWIADCZENIE 1b Rodzaj kulki Stalowa ała Stalowa średnia Stalowa duża Przesunięcie klocka r [c] Wniosek:... 15

16 ZADANIA DLA GRUPY (eksperyent poznawczy) DOŚWIADCZENIE 2a PRZYRZĄDY przygotujcie obciążniki, które będziecie kłaść na wózku zwiększając jego asę przygotujcie wózek, do którego jest przywiązana linka na końcu której zawieście odważnik zierzcie za poocą siłoierza wartość siły jaką wywiera odważnik zawieszony na lince WYKONANIE sprawdźcie szybkość przejazdu wózka na tej saej drodze z poszczególnyi odważnikai na ty wózku wykonaj poiar drogi i czasu zapiszcie wyniki obliczcie wartość przyśpieszenia dla każdej sytuacji porównajcie wyniki wyciągnijcie wnioski DOŚWIADCZENIE 2b PRZYRZĄDY przygotujcie wózek, do którego jest przywiązana linka na końcu której zawieście poszczególne odważnik, które będziecie ierzyć siłoierze wózek w trakcie każdego badanie a być obciążony tą saą asą WYKONANIE zierzcie za poocą siłoierza wartość siły jaką wywiera odważnik przywiązany do końca linki sprawdź szybkość przejazdu wózka na tej saej wykonaj poiar drogi i czasu zapiszcie wyniki wykonajcie te sae czynności po obciążeniu linki dodatkowo drugi odważnikie, a następnie trzeci obliczcie wartość przyśpieszenia dla każdego poiaru porównajcie wyniki wyciągnijcie wnioski r F 16

17 KARTA ODPOWIEDZI DOŚWIADCZENIE 2a Odważnik zawieszone na lince o asie =...g wywierają siłę o wartości F =...N odczytaną wg siłoierza asa odważnika z wózkie [ kg] Przesunięcie wózka s [] Czas przejazdu wózka t[s] Obliczona wartość przyśpieszenia a [/s 2 ]...kg...kg...kg Wniosek:... DOŚWIADCZENIE 2b Masa obciążenia i wózka wynosi =...kg Siła F[N] działająca na wózek (wartość zawieszonego odważnika) Dla obciążnika o =...kg F 1 =...N Dla obciążnika o =...kg F 2 =...N Dla obciążnika o =...kg F 3 =...N Przesunięcie wózka s [] Czas przejazdu wózka t[s] Obliczona wartość przyśpieszenia a [/s 2 ] Wniosek:... Obliczanie przyśpieszenia: 1 2 Obliczanie drogi w ruchu jednostajny przyśpieszony po linii prostej s = at [ ] Wyliczenie przyśpieszenia a 2s 2 t s =

18 FOLIOGRAM 1 a 1 F 2 a 2 F 3 a 3 F FOLIOGRAM 2 a 1 F 1 a 2 F 2 a 3 F 3 18

19 FOLIOGRAM [N] a= 1 s 2 1 [kg] F 19

20 FOLIOGRAM 4 a~1/ przy stałej F a a 12 2a 8 a , / 20

21 FOLIOGRAM 5 a~f przy stałej a 24 = 1/3 kg = ½ kg =1 kg F 21

22 ROZWIĄŻ REBUS KARTA ĆWICZEŃ Sprawdź, czy hasło otrzyałeś takie sao jak pozostali uczniowie w twojej ławce p + a N + 1t HASŁO : ZADANIE a) Po drodze jedzie rowerzysta. Masa rowerzysty i jego roweru wynosi 70 kg. Największa siła napędu roweru przez tego rowerzystę wynosi 70 N. Oblicz największe przyśpieszenie tego roweru. b) Ten sa rowerzysta zabrał ze sobą plecak i naiot. Masa tego rowerzysty, roweru, naiotu i plecaka wyniosła 91 kg. Czy rowerzysta osiągnie teraz ( w tych saych warunkach z siłą napędu 70 N) takie sao przyśpieszenie? Dowiedź prawdziwość swojego stwierdzenia obliczając wartość tego przyśpieszenia na podstawie wzoru. ZADANIE 4 a) Dane: Oblicz: Rozwiązanie: r =... a =? wzór: (jednostka)... F =... obliczenia: b) Dane: Oblicz: Rozwiązanie: c =... a =? wzór: (jednostka)... F =... obliczenia: