Φυσική Μέση Γενική Εκπαίδευση crocodile physics και Ιnterface

Επιμορφωτικό Υποστηρικτικό Υλικό για την ενσωμάτωση των ΤΠΕ

στη μαθησιακή διαδικασία

Θέμα

Φυσική

Μέση Γενική Εκπαίδευση

Εργαλεία

Crocodile Physics και Ιnterface

Παιδαγωγικό Ινστιτούτο ΚύπρουΤομέας Εκπαιδευτικής Τεχνολογίας

Ομάδα Επιμόρφωσης ΤΠΕΦθινόπωρο 2008

ΕΥΡΩΠΑΪΚΗ ΕΝΩΣΗ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΚΟΙΝΩΝΙΚΟ ΤΑΜΕΙΟ

ΚΥΠΡΙΑΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ

Πρόγραμμα Επιμόρφωσης Εκπαιδευτικών σε θέματα Πληροφορικής Το Πρόγραμμα συγχρηματοδοτείται από την Κυπριακή Δημοκρατία με ποσοστό 50% και το Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο (ΕΚΤ) με

ποσοστό 50% στα πλαίσια του Μέτρου 2.1. «Αξιοποίηση των νέων τεχνολογιών στα πλαίσια της δια βίου μάθησης» που εντάσσεται στο Ενιαίο Έγγραφο Προγραμματισμού (ΕΕΠ) Στόχος 3 «Ανθρώπινο Δυναμικό»για την Προγραμματική Περίοδο 2004-2006.

Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο (ΕΚΤ) «Συμβολή στην ανάπτυξη του ανθρώπινου δυναμικού, στη βελτίωση της λειτουργίας της αγοράς εργασίας, στην προώθηση της απασχολησιμότητας,

του επιχειρηματικού πνεύματος, της ικανότητας προσαρμογής και της ισότητας των ευκαιριών, καθώς και την κοινωνική ενσωμάτωση».

© Παιδαγωγικό Ινστιτούτο Κύπρου, 2008

Συγγραφή υλικού Ομάδα Εργασίας: Φυσική Μέσης Γενικής Εκπαίδευσης (ΦΥΣ2_Κ07Μ)

Ανδρέας Παναγή – Φυσικός Μέσης Γενικής Εκπαίδευσης

Φιλίππου Δημήτριος – Φυσικός Μέσης Γενικής Εκπαίδευσης

Αποστολίδης Θέμης – Φυσικός Μέσης Γενικής Εκπαίδευσης

Εποπτεία υλικού Ομάδα Εποπτείας Φυσικής Μέσης Γενικής Εκπαίδευσης

Νίκος Θεοφίλου, Επιθεωρητής Φυσικής Μέσης Γενικής Εκπαίδευσης

Μιχάλης Χριστοφορίδης, Ομάδα Επιμόρφωσης ΤΠΕ στο Παιδαγωγικό Ινστιτούτο

Επιμέλεια υλικού Σιριβιανού Γιάννα

Γενικός συντονισμός - Επιμέλεια

Αναστασία Οικονόμου

Κώδικας ΔεοντολογίαςΗ άντληση πληροφοριών, η χρήση και ο πολλαπλασιασμός υλικού από το παρόν βιβλιάριο και το συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο* (CD/DVD) επιτρέπεται υπό την προϋπόθεση της ανεπιφύλακτης αποδοχής των παρακάτω όρων:

Η χρήση του βιβλιαρίου και του συνοδευτικού ψηφιακού δίσκου (CD/DVD) υπόκειται 1. στις διατάξεις των κυπριακών και των διεθνών νόμων, στις επιταγές του εθιμικού δικαίου, καθώς επίσης και στην υποχρέωση σεβασμού των χρηστών ηθών. Όλες οι πληροφορίες, οι οποίες περιέχονται, διατίθενται στους χρήστες για αυστηρά προσωπική χρήση και μόνο για σκοπούς πληροφόρησης, μελέτης, ή πραγματοποίησης διδασκαλίας, και σε καμία περίπτωση για εμπορικούς. H χρήση, αναπαραγωγή ή επαναδημοσίευσή του υλικού, ολική ή μερική, με οποιαδήποτε άλλο μέσο, ηλεκτρονικό ή έντυπο, επιτρέπεται υπό την προϋπόθεση ότι τα στοιχεία που θα αντληθούν δε θα αλλοιωθούν ούτε θα χρησιμοποιηθούν παραπλανητικά, ενώ υφίσταται και η υποχρέωση, σε περίπτωση οποιασδήποτε χρήσης, να αναφέρεται ο δικαιούχος των πνευματικών δικαιωμάτων του υλικού.

Οι πάσης φύσεως πληροφορίες και το υλικό που περιλαμβάνονται σε αυτό βιβλιάριο και 2. το συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο (CD/DVD) παρέχονται στην βάση του «ως έχει» («as is») και «ως διατίθενται» («as available») και χωρίς καμιά απολύτως εγγύηση οποιουδήποτε είδους. Το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο δεν εγγυάται για την ορθότητα και την ακρίβεια των πληροφοριών του βιβλιαρίου και του συνοδευτικού ψηφιακού δίσκου (CD/DVD), οι οποίες εκφράζουν μόνο τις απόψεις των συντακτών τους και αποτελούν πνευματική ιδιοκτησία τους. Ο χρήστης τις χρησιμοποιεί με αποκλειστικά δική του ευθύνη και το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο ουδεμία ευθύνη, άμεση ή έμμεση, φέρει για τυχόν ζημιά του χρήστη από τη χρήση των στοιχείων και πληροφοριών που περιέχονται είτε στο βιβλιάριο είτε στο συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο (CD/DVD).

Το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο δεν φέρει καμία ευθύνη για το περιεχόμενο των προταθέντων 3. δικτυακών τόπων και δεν ευθύνεται για τυχόν ζημία, η οποία μπορεί να προκληθεί από τη χρήση τους. Ακόμη ούτε είναι υπεύθυνη για την πολιτική ασφαλείας των προταθέντων δικτυακών τόπων ούτε και για τον τρόπο διαχείρισης των ηλεκτρονικών επισκεπτών τους. Το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο ουδεμία ευθύνη, άμεση ή έμμεση, φέρει για τυχόν ζημία του επισκέπτη από την κακή χρήση είτε των προταθέντων δικτυακών τόπων, είτε των στοιχείων που περιέχονται σ’ αυτούς.

Οι εκπαιδευτικές δραστηριότητες, οι οποίες φιλοξενούνται στο βιβλιάριο και το 4. συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο (CD/DVD), εκφράζουν την άποψη των δημιουργών τους και όχι κατ’ ανάγκη την άποψη του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου.

Το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο δεν ευθύνεται για τυχόν διακοπή λειτουργίας ή τροποποίηση 5. των προταθέντων δικτυακών τόπων καθώς και των παρεχομένων υπηρεσιών.

Στο βιβλιάριο και το συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο (CD/DVD) περιλαμβάνονται υλικό, 6. trademarks, service marks κλπ, καθώς και άλλο περιεχόμενο που προστατεύεται και η χρήση του πρέπει να ακολουθεί τις σχετικές διατάξεις του νόμου.

Το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο δεν ευθύνεται για τυχόν εμφάνιση προσωπικών δεδομένων, 7. τα οποία εμφανίζονται στο βιβλιάριο και το συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο (CD/DVD).

Παιδαγωγικό Ινστιτούτο Κύπρου, 2008

* Το επιμορφωτικό υλικό του βιβλιαρίου, μαζί με επιπρόσθετο υλικό, βρίσκεται στο συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο (CD/DVD)

Περιεχόμενα

Μέρος Α’

9 Χαιρετισμός

Δρ Κυριάκος Πιλλάς, Αν. Διευθυντής Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

11 Εισαγωγή στη φιλοσοφία ανάπτυξης και χρήσης του Επιμορφωτικού Υποστηρικτικού Υλικού για την ενσωμάτωση των ΤΠΕ στη μαθησιακή διαδικασία

Αναστασία Οικονόμου, Προϊσταμένη Τομέα Εκπαιδευτικής Τεχνολογίας Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

13 Φιλοσοφία Ομάδας Εργασίας για Ανάπτυξη Επιμορφωτικού Υποστηρικτικού Υλικού για την ενσωμάτωση των ΤΠΕ στη μαθησιακή διαδικασία

Μέρος Β’

19 Συνοπτικός Πίνακας Εισηγήσεων Δραστηριοτήτων

21 Εισηγήσεις για Δραστηριότητες

Μέρος Γ’

55 Συνοπτικός Πίνακας Αναπτυγμένων Δραστηριοτήτων

57 Αναπτυγμένες Δραστηριότητες

6 Εργα λ εία : Crocodi le Physics και Ι nter face

Ε πιμορφ ωτικό Υποσ τηρικτικό Υλικό για την ε νσωμάτω σ η των ΤΠΕ σ τη μα θησ ιακή διαδικασ ία ΠΑΙΔ ΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥ ΤΟ ΚΥΠΡΟΥ, 2008

7

Ομάδα Εργασ ίας: Φυ σ ική Μέσ ης Εκ παίδευ σ ηςΦΥΣ2_Κ07Μ

Α

ΜΕΡΟΣ Α’

9


Α

Χαιρετισμός Αν. Δι ευθυν τή

Α.1 - Χαιρετισμός

Η ραγδαία ανάπτυξη των τεχνολογιών πληροφορίας και επικοινωνίας, πέρα από την ευρύτερη επίδραση που ασκεί σε όλες τις εκφάνσεις της ζωής του ανθρώπου, έχει επηρεάσει ουσιαστικά και αναμένεται να επηρεάσει περισσότερο στο μέλλον τη διαδικασία μάθησης και διδασκαλίας. Νέα ηλεκτρονικά εργαλεία και περιβάλλοντα μάθησης αναπτύσσονται συνεχώς στη βάση σύγχρονων παιδαγωγικών μεθοδολογιών και τίθενται στη διάθεση των εκπαιδευτικών μας ως ενισχυτικά μέσα για την επίτευξη των εκπαιδευτικών στόχων.

Η έκδοση αυτή, η οποία αποτελεί μέρος μιας ευρύτερης σειράς εκδόσεων που καλύπτουν διάφορα θέματα του αναλυτικού προγράμματος, φιλοδοξεί να συνδράμει τους εκπαιδευτικούς μας στην προσπάθειά τους να αξιοποιήσουν τα διαθέσιμα ηλεκτρονικά εργαλεία. Η βοήθεια συνίσταται στην παρουσίαση ιδεών και εισηγήσεων για αξιοποίηση των εργαλείων αυτών στην εκπαιδευτική πράξη. Στόχος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου είναι η δημιουργία μιας περιεκτικής τράπεζας εισηγήσεων για αξιοποίηση των διαθέσιμων ηλεκτρονικών εργαλείων, η οποία θα αναρτηθεί στην ιστοσελίδα του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου και θα εμπλουτίζεται συνεχώς.

Ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη του επιμορφωτικού υλικού υπό τη μορφή διδακτικών και μαθησιακών εισηγήσεων έγινε με τη συμμετοχή των ιδίων των εκπαιδευτικών και αποτελεί μέρος της ευρύτερης προσπάθειας του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου να ενισχύει την εμπλοκή των εκπαιδευτικών σε δημιουργικές δραστηριότητες που συμβάλλουν στη συνεχή επαγγελματική τους ανάπτυξη.

Χαιρετίζω την προσπάθεια όλων, όσοι έλαβαν μέρος στη διαδικασία ανάπτυξης και έκδοσης του υλικού αυτού και προσδοκώ ότι αυτό θα αξιοποιηθεί παραγωγικά.

Δρ Κυριάκος Πιλλάς Αν. Διευθυντής Παιδαγωγικού Ινστιτούτου



Α

11


Α

Εισαγωγή σ τη φι λοσοφία ανά π τυξης και χρήσ ης Ε πιμορφ ωτικού Υποσ τηρικτικού Υλικού

Α.2 - Εισαγωγή στη φιλοσοφία ανάπτυξης και χρήσης του Επιμορφωτικού Υποστηρικτικού Υλικού για την ενσωμάτωση των ΤΠΕ στη μαθησιακή διαδικασία

Το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο προσφέρει προγράμματα επιμόρφωσης για εκπαιδευτικούς όλων των βαθμίδων σε θέματα νέων Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας με στόχο την προετοιμασία των εκπαιδευτικών για την αποτελεσματική αξιοποίηση των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας στη μαθησιακή διαδικασία. Μέσα από τα προγράμματα αυτά οι εκπαιδευτικοί αποκτούν κατ’ αρχήν βασικές δεξιότητες χρήσης ηλεκτρονικού υπολογιστή και αφ’ ετέρου αναπτύσσουν ένα συγκροτημένο φιλοσοφικό πλαίσιο στο οποίο οι Τεχνολογίες Πληροφορίας και Επικοινωνίας έχουν πραγματική ποιοτική συνεισφορά στη διδακτική πράξη.

Για την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών προκειμένου να υποστηρίξουν την ενσωμάτωση των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας στη μαθησιακή διαδικασία, σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε επιμορφωτικό υποστηρικτικό υλικό το οποίο οι εκπαιδευτικοί μπορούν να αξιοποιήσουν στη διδακτική πράξη.

Το επιμορφωτικό υποστηρικτικό υλικό καλύπτει συγκεκριμένα και εξειδικευμένα παραδείγματα ένταξης των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας σε σχέση με τη χρήση και τις δυνατότητες παιδαγωγικής αξιοποίησης συγκεκριμένων ηλεκτρονικών μαθησιακών εργαλείων και περιβαλλόντων υπό τη μορφή εκπαιδευτικών σεναρίων, διδακτικών εισηγήσεων, σχεδίων μαθήματος, δραστηριοτήτων ή και απλών οδηγιών χρήσης προγραμμάτων.

Η ανάπτυξη του υλικού έγινε από Ομάδες Εργασίας, οι οποίες αποτελούνταν από εκπαιδευτικούς που είχαν παρακολουθήσει επιμορφωτικά προγράμματα και συντονίζονταν από επιθεωρητή της ειδικότητας ή εκπρόσωπό του και από λειτουργό του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου.

Το υλικό αυτό αναμένεται να αποτελέσει μια αρχική βάση εισηγήσεων πάνω στην οποία οι εκπαιδευτικοί θα μπορούν να οικοδομούν ποιοτικές μαθησιακές εφαρμογές, να προβληματιστούν για περαιτέρω τρόπους αποτελεσματικής χρήσης των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας και να προχωρήσουν σε διδακτικές παρεμβάσεις.

Η παρούσα πρώτη έκδοση του επιμορφωτικού υποστηρικτικού υλικού σε έντυπη και ψηφιακή μορφή που κρατάτε στα χέρια σας, αποτελείται από μια σειρά βιβλιαρίων που το καθένα καλύπτει τη χρήση συγκεκριμένων μαθησιακών εργαλείων για μια διδακτική περιοχή. Το κάθε βιβλιάριο παρουσιάζει αρχικά ένα αριθμό εισηγήσεων διδακτικών και μαθησιακών εφαρμογών, οι οποίες περιγράφονται συνοπτικά. Στο τρίτο μέρος του βιβλιαρίου, αναπτύσσονται ολοκληρωμένες διδακτικές και μαθησιακές εισηγήσεις οι οποίες συμπληρώνονται με συνοδευτικό υλικό. Το υλικό που αναφέρεται σε κάθε βιβλιάριο βρίσκεται στο ψηφιακό δίσκο που ενσωματώνεται στο τέλος του βιβλιαρίου.

Επιπρόσθετα, το υλικό αυτό φιλοξενείται στη διαδικτυακή πύλη του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου http://www.e-epimorfosi.ac.cy, μέσω της οποίας ο κάθε εκπαιδευτικός μπορεί να έχει πρόσβαση στη βάση του υλικού, να αποθηκεύει τις εκπαιδευτικές εισηγήσεις που τον ενδιαφέρουν, να αξιολογεί εισηγήσεις και να εμπλουτίζει τη βάση αυτή με δικές του προτάσεις προσαρμόζοντας υφιστάμενες εισηγήσεις ή προτείνοντας νέες.

Στόχος είναι η αρχική αυτή δημιουργία υλικού να αποτελέσει μια δυναμική βάση διδακτικών και μαθησιακών εισηγήσεων ενσωμάτωσης των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας, η οποία να υποστηρίζει τους εκπαιδευτικούς στο έργο τους και η οποία συνεχώς να εμπλουτίζεται και να διαμορφώνεται βάσει των εκπαιδευτικών εφαρμογών και εμπειριών του κάθε εκπαιδευτικού.

Αναστασία Οικονόμου Προϊσταμένη Τομέα Εκπαιδευτικής Τεχνολογίας Παιδαγωγικού Ινστιτούτου Κύπρου



Α

13


Α

Φι λοσοφία Ομάδας Εργασ ίας

Α.3 - Φιλοσοφία Ομάδας Εργασίας για Ανάπτυξη Επιμορφωτικού Υποστηρικτικού Υλικού για την ενσωμάτωση των ΤΠΕ στη μαθησιακή διαδικασία

Ομάδα Εργασίας Φυσική Μέσης Γενικής Εκπαίδευσης

Κωδικός Ομάδας ΦΥΣ2_Κ07Μ

Εργαλεία Crocodile Physics και Interface

Θεωρητικό Πλαίσιο Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον ως προς τη διερεύνηση της αποτελεσματικότητας ειδικά σχεδιασμένων διδακτικών παρεμβάσεων στο πλαίσιο διδασκαλίας και μάθησης των Φυσικών Επιστημών. Το ενδιαφέρον αυτό αποδίδεται στη διαπίστωση της μη αποτελεσματικότητας των παραδοσιακών μεθόδων διδασκαλίας να προωθήσουν ενιαία βασικές συνιστώσες που αποτελούν τη μάθηση στις Φυσικές Επιστήμες, γεγονός που δρα ως ανασταλτικός παράγοντας στην επίτευξη μάθησης (Fort, 1993; Tobin et al, 1994). Ένας από τους κύριους σκοπούς της διδασκαλίας είναι η προώθηση εννοιολογικής κατανόησης στις επιστήμες. Ως αποτέλεσμα, εκτενής έρευνα στην επιστήμη έχει αφιερωθεί σε αυτό το θέμα (π.χ. Driver et al, 1994). Στη μεγιστοποίηση της, ως και των μαθησιακών αποτελεσμάτων, βρέθηκε ότι μπορεί να συμβάλει η χρήση προσομοιώσεων (Zacharia & Anderson, 2003; Zacharia, 2003; 2005; 2007), η χρήση γενικά λογισμικών προγραμμάτων και της διασύνδεσης (interface).

Η χρήση των προσομοιώσεων στον ηλεκτρονικό υπολογιστή συγκεκριμένα, αποτελεί μια τεχνολογική καινοτομία που εφαρμόζεται σήμερα στη διδακτική των Φυσικών Επιστημών και δίνει νέες δυνατότητες στο σχετικό μάθημα στην εκπαίδευση. Οι προσομοιώσεις έχουν αποδειχθεί να έχουν θετική επίδραση στην εννοιολογική κατανόηση των μαθητών αφού συμβάλλουν ενισχυτικά στη διδακτική προσέγγιση, στη χαρτογράφηση εναλλακτικών αντιλήψεων, στην ανάπτυξη γνωστικών και μεταγνωστικών ικανοτήτων (Van Heuvelen, 1997; Tao & Gunstone, 1999).

Με την κατάλληλη παιδαγωγική υποστήριξη, κυρίως με το κατάλληλο συνοδευτικό διδακτικό υλικό (Hsu & Thomas, 2002), δύσκολα μπορεί να αμφισβητήσει κανείς τη σημασία των προσομοιώσεων και της διασύνδεσης στη προσπάθεια επίτευξης εννοιολογικής κατανόησης. Οι προσομοιώσεις και τα λογισμικά προγράμματα έχουν τη δυνατότητα να προσφέρουν μια μαθησιακή εμπειρία που επιτρέπει στα άτομα να αλληλεπιδρούν με εικονικά υλικά και μοντέλα, ώστε να κάνουν παρατηρήσεις και να επιτυγχάνουν εννοιολογική κατανόηση σε διάφορα φαινόμενα. Μία προσομοίωση ή άλλα λογισμικά όπως το crocodile physics, περιλαμβάνει εμπειρίες με εικονικά υλικά (υλικά που μοιάζουν και συμπεριφέρνονται το ίδιο με τα αντίστοιχα τους στην πραγματικότητα), με εννοιολογικά αντικείμενα (αντικείμενα που δεν είναι αντιληπτικής φύσης αλλά παρουσιάζονται οπτικά χρησιμοποιώντας βέλη, ίχνη, ήχους κλπ., π.χ. αισθητήρες), και με αντικείμενα που περιλαμβάνουν σχέσεις μεταξύ ιδιοτήτων άλλων αντικειμένων (π.χ. γραφικές παραστάσεις, εξισώσεις) (Teodoro, 1993). Η χρήση και αλληλεπίδραση εννοιολογικών αντικειμένων και αντικειμένων που αποτελούν σχέσεις ανάμεσα στις ιδιότητες άλλων αντικειμένων, αποτελεί μοναδικό χαρακτηριστικό των προσομοιώσεων, ο οποίος παρουσιάζει αποσπασματικά μεγέθη (φυσικά και μαθηματικά π.χ. ταχύτητα), ως πραγματικά- υπαρκτά μεγέθη τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους μανθάνοντες (Windschitl, 2000). Τέλος, επιτρέπουν στα άτομα να παρατηρούν το φυσικό φαινόμενο που διερευνάται και επεξηγώντας τις παρατηρήσεις τους να αναθεωρούν όπου χρειάζεται τα νοητικά τους μοντέλα, ώστε να συμφωνούν με τις νέες τους παρατηρήσεις (Hofstein & Lunetta 2004, Zacharia & Anderson 2003).



Α

Παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα που προκύπτουν από τη χρήση των προσομοιώσεων, τόσο στο γνωστικό όσο και στο συναισθηματικό τομέα, συμπεριλαμβανόμενου και της μηχανικής (Zacharia 2003, 2005), οι πλείστοι ερευνητές μελέτησαν την επίδραση των προσομοιώσεων στη μάθηση στα πλαίσια συγκεκριμένων εννοιών ή φαινόμενων της φυσικής και όχι στα πλαίσια ολοκληρωμένων ενοτήτων ενός συγκειμένου (π.χ. στροφορμή). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η πληροφόρηση που παίρνουμε σχετικά με το γνωστικό ή το συναισθηματικό τομέα των μαθητών να είναι αποσπασματική, και κατά συνέπεια τα συμπεράσματα που μπορούμε να εξάγουμε από μία τέτοια έρευνα να είναι ιδιαίτερα περιορισμένης εμβέλειας. Για αυτό το λόγο υπάρχει σημαντική ανάγκη διεκπεραίωσης ερευνών που να αφορούν ολοκληρωμένες ενότητες φυσικής.

Σκοπός των φύλλων εργασίας σε αυτή την εργασία είναι να συμβάλει προς αυτή την κατεύθυνση. Δηλαδή, θα διερευνηθεί κατά πόσο η πλήρης Φυσική υποστήριξη σε διάφορες ενότητες της Φυσικής, μέσα από τη χρήση προσομοιώσεων, του λογισμικού crocodile physics και της διασύνδεσης επηρεάζει τη διαδικασία της μάθησης.

15


Α

Φι λοσοφία Ομάδας Εργασ ίας

17


Β

ΜΕΡΟΣ Β ’

19


Β

Β.1 - Συνοπτικός Πίνακας Εισηγήσεων Δραστηριοτήτων

Τίτλος ΔραστηριότηταςΠλήρης Ανάπτυξη Δραστηριότητας

Δραστηριότητα 1 Κατακόρυφη κίνηση υπό την επίδραση της βαρύτητας ΝΑΙ

Δραστηριότητα 2 Κίνηση σε κεκλιμένο επίπεδο ΝΑΙ

Δραστηριότητα 3 Κίνηση στερεών σωμάτων σε κεκλιμένο επίπεδο ΝΑΙ

Δραστηριότητα 4 Αρχή διατήρησης της στροφορμής ΝΑΙ

Δραστηριότητα 5 Αρχή διατήρηση ενέργειας σε περιστροφική και μεταφορική κίνηση

ΝΑΙ

Δραστηριότητα 6 Μηχανική συστήματος σωμάτων ΟΧΙ

Δραστηριότητα 7 Ηλεκτρισμός- μελέτη της αντίστασης του λαμπτήρα πυράκτωσης

ΟΧΙ

Δραστηριότητα 8 Ηλεκτρισμός- μελέτη επίδρασης της αντίστασης στην ένταση του ρεύματος

ΟΧΙ

Δραστηριότητα 9 Κύμα, περίθλαση ΟΧΙ

Δραστηριότητα 10 Ηλεκτρομαγνητισμός- Μετασχηματιστές ΟΧΙ

Δραστηριότητα 11 Δυναμικός ηλεκτρισμός / Απλό ηλεκτρικό κύκλωμα ΟΧΙ

Δραστηριότητα 12 Δυναμικός ηλεκτρισμός / Βραχυκύκλωμα ΟΧΙ

Δραστηριότητα 13 Δυναμικός ηλεκτρισμός / Παράλληλη και σε σειρά σύνδεση

ΝΑΙ

Δραστηριότητα 14 Ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια της ΑΑΤ ΝΑΙ

Πίνακας Εισ ηγήσεων Δ ρασ τηριοτήτων



Β

Τίτλος ΔραστηριότηταςΠλήρης Ανάπτυξη Δραστηριότητας

Δραστηριότητα 15 Διατήρηση ορμής - κρούση ΝΑΙ

Δραστηριότητα 16 Ταλαντώσεις ΟΧΙ

Δραστηριότητα 17 Κύματα/ περίθλαση ΝΑΙ

Δραστηριότητα 18 Η.Ε.Δ Επαγωγής ΟΧΙ

Δραστηριότητα 19 Κύματα/ Συμβολή ΝΑΙ

Δραστηριότητα 20 Ταλαντώσεις - απλό εκκρεμές ΟΧΙ

Δραστηριότητα 21 Ο τρίτος νόμος του Newton στις κρούσεις ΝΑΙ

Δραστηριότητα 22 Θεώρημα έργου κινητικής ενέργειας ΝΑΙ

Δραστηριότητα 23 Μελέτη του θεωρήματος διατήρησης της μηχανικής ενέργειας και εύρεση της επιτάχυνση της βαρύτητας κοντά στην επιφάνεια της γης

ΝΑΙ

Δραστηριότητα 24 Νόμος του Ohm ΟΧΙ

Δραστηριότητα 25 Στάσιμο κύμα ΟΧΙ

Δραστηριότητα 26 Θεώρημα έργου κινητικής ενέργειας ΝΑΙ

Δραστηριότητα 27 Ο Νόμος του Ohm ΝΑΙ

Δραστηριότητα 28 Ευθύγραμμη μεταβαλλόμενη κίνηση ΟΧΙ

Δραστηριότητα 29 Συστήματα σωμάτων- μελέτη των κρούσεων ΟΧΙ

Δραστηριότητα 30 Μηχανική υλικού σημείου σε 2 διαστάσεις -Οριζόντια Βολή

ΟΧΙ

21


Β

Β.2.1 - Εισηγήσεις για Δραστηριότητες: Δραστηριότητα 1

Μάθημα Φυσική

Τίτλος Δραστηριότητας Κατακόρυφη κίνηση υπό την επίδραση της βαρύτητας

Τάξη Α’ Λυκείου

Ενότητα Μάζα, Αδράνεια της ύλης, Μεταφορική κίνηση, Κατακόρυφη κίνηση

Ενότητες: 2.5.13, 2.5.14, 2.4.15 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με την χρήση λογισμικού προγράμματος (simulations και animations) και οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες. Απαντούν ερωτήσεις για να προβλέψουν ένα φαινόμενο και στη συνέχεια τρέχουν την προσομοίωση για να παρατηρήσουν το φαινόμενο. Στο τέλος δίνουν μια εξήγηση για την παρατήρηση και εξάγουν συμπεράσματα.

Πλήρης Ανάπτυξη Δραστηριότητας στο Μέρος Γ

ΝΑΙ

Κωδικός Ομάδας ΦΥΣ2_ΚΟ7Μ

Λέξεις-Κλειδιά για αναζήτηση στο Διαδικτυακό Τόπο www.e-epimorfosi.ac.cy

Μάζα, Αδράνεια της ύλης, Μεταφορική κίνηση, Κατακόρυφη κίνηση

Λογισμικό που απαιτείται*

Crocodile Physics

* Για να μπορέσετε να δείτε τα σχετικά με τη δραστηριότητα αρχεία που υπάρχουν στο συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο, πρέπει να έχετε εγκαταστήσει στον Ηλεκτρονικό σας Υπολογιστή το λογισμικό που απαιτείται.

Εισ ηγήσεις γ ια Δ ρασ τηριότητες



Β



Τίτλος Δραστηριότητας Κίνηση σε κεκλιμένο επίπεδο

Τάξη Β’ Λυκείου (κατεύθυνσης)

Ενότητα Μάζα, αδράνεια της ύλης, μεταφορική κίνηση, κεκλιμένο επίπεδο

Ενότητα: 1.1.9. από το Αναλυτικό Πρόγραμμα



ΝΑΙ



Μάζα, αδράνεια της ύλης, μεταφορική κίνηση, κεκλιμένο επίπεδο


Crocodile Physics


23


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Κίνηση στερεών σωμάτων σε κεκλιμένο επίπεδο

Τάξη Γ’ Λυκείου (κατεύθυνσης)

Ενότητα Μάζα, Αδράνεια της ύλης, Μεταφορική κίνηση, Περιστροφική κίνηση, Κεκλιμένο Επίπεδο

Ενότητες: 2.1.1, 2.1.2.από το Αναλυτικό Πρόγραμμα



ΝΑΙ



Μάζα, Αδράνεια της ύλης, Μεταφορική κίνηση, Περιστροφική κίνηση, Κεκλιμένο επίπεδο


Crocodile Physics





Β



Τίτλος Δραστηριότητας Αρχή διατήρησης της στροφορμής


Ενότητα Αρχή διατήρησης της στροφορμής

Ενότητες: 2.2.1, 2.2.2. από το Αναλυτικό Πρόγραμμα



ΝΑΙ



Στροφορμή, Μεταφορική κίνηση, Περιστροφική κίνηση, Κεκλιμένο επίπεδο


Crocodile Physics


25


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Αρχή διατήρηση ενέργειας σε περιστροφική και μεταφορική κίνηση


Ενότητα Ροπή αδράνειας, Στροφορμή, Κινητική ενέργεια, Δυναμική ενέργεια, Μηχανική ενέργεια




ΝΑΙ



Ροπή αδράνειας, Στροφορμή, Κινητική ενέργεια, Δυναμική ενέργεια, Μηχανική ενέργεια


Crocodile Physics





Β



Τίτλος Δραστηριότητας Μηχανική συστήματος σωμάτων


Ενότητα Μηχανική συστήματος σωμάτων σε μία διάσταση.

Ορμή - Μεταβολή της Ορμής (Γενικευμένος Δεύτερος Νόμος).


Σύντομη περιγραφή Οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες 2-3 μαθητών, στον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή. Με τη βοήθεια του Ιnterface θα εισαχθεί η έννοια της ορμής. Οι μαθητές θα υπολογίσουν και θα συγκρίνουν την ορμή διαφόρων σωμάτων (ή σωματιδίων) σε μονοδιάστατη κίνηση. Αργότερα, θα μελετήσουν το 2ο νόμο του Νεύτωνα για την κίνηση με τη βοήθεια της ορμής και θα αντιληφθούν ότι ο ρυθμός μεταβολής της ορμής ενός σώματος είναι ίσος με τη συνισταμένη δύναμη που εξασκείται πάνω στο σώμα.


ΟΧΙ



μηχανική συστήματος σωμάτων, ορμή, μεταβολή της ορμής, νόμος του Νεύτωνα




27


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ηλεκτρισμός- μελέτη της αντίστασης του λαμπτήρα πυράκτωσης


Ενότητα Ηλεκτρισμός - Μελέτη της αντίστασης του λαμπτήρα πυράκτωσης

Ενότητες: 6.6.1.1 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες 2-3 μαθητών, σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή. Με τη βοήθεια προσομοίωσης κυκλώματος οι μαθητές θα λάβουν μετρήσεις για την ένταση του ρεύματος που διαρρέει από ένα αντιστάτη και της διαφοράς δυναμικού που επικρατεί στα άκρα του. Οι μαθητές επαναλαμβάνουν το ίδιο πείραμα χρησιμοποιώντας λαμπτήρα πυράκτωσης Με αυτές τις μετρήσεις οι μαθητές θα κάνουν την γραφική παράσταση I=f(V) για κάθε περίπτωση. Από τις γραφικές παραστάσεις οι μαθητές κατανοούν ότι οι αντιστάτες σχεδιάζονται για να δώσουν προβλεπόμενα ρεύματα για τις εφαρμοσμένες τάσεις εντός ενός εύρους φυσικών καταστάσεων, ενώ εάν εφαρμοστεί μεγάλη τάση σε αυτούς, μπορεί να περάσει υπερβολικό ρεύμα μέσα από αυτούς και να τους θερμάνει τόσο ώστε να λιώσουν ή να καούν.


ΟΧΙ



Ηλεκτρισμός, κυκλώματα, τάση, ρεύμα, αντίσταση







Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ηλεκτρισμός- μελέτη επίδρασης της αντίστασης στην ένταση του ρεύματος


Ενότητα Ηλεκτρισμός- Μελέτη επίδρασης της αντίστασης στην ένταση του ρεύματος

Ενότητες: 6.5.1, 6.4.1.1, 1.1.2 και 1.2.1 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες 2-3 μαθητών, σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή. Με τη βοήθεια προσομοίωσης με ηλεκτρικό κύκλωμα, που αποτελείται από πηγή λαμπτήρα (ή άλλο καταναλωτή) και μεταβλητό αντιστάτη (ή με πρόσθεση αντιστάσεων), οι μαθητές θα καταλάβουν την ποιοτική επίδραση της αντίστασης στο ρεύμα. Οι μαθητές μαθαίνουν ακόμη πως μπορούν να διαβάσουν ένα ρεύμα από ένα αμπερόμετρο.


ΟΧΙ



Ένταση, τάση, ηλεκτρισμός




29


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Κύμα- περίθλαση


Ενότητα Κύματα - Περίθλαση

Ενότητες: 4.3.1.1 και 4.3.4.2 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες 2-3 μαθητών, στον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή. Με τη βοήθεια προσομοίωσης εισάγεται η έννοια της περίθλασης ενός κύματος ως η εξάπλωση του κύματος και η αλλαγή στην ευθύγραμμη διάδοση του καθώς περνά μέσα από εμπόδια, οπές ή σχισμές, χωρίς το κύμα να αλλάζει μέσο διάδοσης (χωρίς αλλαγή ταχύτητας). Ακόμη, πραγματοποιείται προσομοίωση στην οποία φαίνεται η περίθλαση γύρω από ύψωμα για καλύτερη κατανόηση.


ΟΧΙ



Κύμα, περίθλαση







Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ηλεκτρομαγνητισμός / Μετασχηματιστές


Ενότητα Ηλεκτρομαγνητισμός Μετασχηματιστές

Ενότητες: 5.6.4 και 5.6.5 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες 2-3 μαθητών, στον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή. Με τη βοήθεια προσομοίωσης μετασχηματιστή οι μαθητές αναγνωρίζουν τη σημασία του μετασχηματιστή ως διάταξη ανύψωσης ή υποβιβασμού τάσης και το ρόλο των μετασχηματιστών στις γραμμές μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας.


ΟΧΙ



Επαγωγή, μετασχηματιστής, πηνίο




31


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Δυναμικός ηλεκτρισμός / Απλό ηλεκτρικό κύκλωμα

Τάξη B’ Λυκείου (κατεύθυνσης)

Ενότητα Δυναμικός ηλεκτρισμός / Απλό ηλεκτρικό κύκλωμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες 3 μαθητών στην τάξη. Στόχοι της άσκησης είναι: Οι μαθητές να κατασκευάσουν απλά κυκλώματα τα οποία θα περιλαμβάνουν 1. μπαταρία, διακόπτη, λαμπτήρα, αμπερόμετρο, βολτόμετρο, βομβητή κά.Οι μαθητές να παρατηρήσουν πώς μεταβάλλεται η ένδειξη του αμπερομέτρου και 2. του βολτομέτρου σε σχέση με την τάση της πηγής.

Η δραστηριότητα βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν πρωτοβουλία και να πειραματιστούν χωρίς να υπάρχει ο κίνδυνος καταστροφής εργαστηριακού εξοπλισμού.


ΟΧΙ



Δυναμικός ηλεκτρισμός, απλό ηλεκτρικό κύκλωμα, κύκλωμα, ηλεκτρισμός







Β



Τίτλος Δραστηριότητας Δυναμικός ηλεκτρισμός / Βραχυκύκλωμα

Τάξη B’ Λυκείου (επιλογής)

Ενότητα Δυναμικός ηλεκτρισμός / Βραχυκύκλωμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες 3 μαθητών στην τάξη.

Στόχοι της άσκησης είναι:

Οι μαθητές να εξηγούν και να προβλέπουν τα πιθανά αποτελέσματα, όταν υπάρχει 1. αύξηση του ρεύματος σε ένα κύκλωμα που περιλαμβάνει μπαταρία, διακόπτη ασφάλεια και λαμπτήρα.Οι μαθητές να παρατηρήσουν την λειτουργία μιας ασφάλειας σε ένα κύκλωμα. 2. Οι μαθητές να κατασκευάσουν κύκλωμα με πηγή μεγάλης τάσης χωρίς να 3. καταστραφεί ο λαμπτήρας, χρησιμοποιώντας βοηθητικές αντιστάσεις.

Η δραστηριότητα βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν πρωτοβουλία και να πειραματιστούν χωρίς να υπάρχει ο κίνδυνος καταστροφής εργαστηριακού εξοπλισμού.


ΟΧΙ



Δυναμικός ηλεκτρισμός, βραχυκύκλωμα, ηλεκτρισμός




33


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Δυναμικός ηλεκτρισμός / Παράλληλη και σε σειρά σύνδεση


Ενότητα Δυναμικός ηλεκτρισμός / Παράλληλη και σε σειρά σύνδεση

Σύντομη περιγραφή Στη δραστηριότητα αυτή οι μαθητές εξηγούν και προβλέπουν πιθανές μεταβολές στις ενδείξεις των βολτομέτρων και των αμπερομέτρων σε ένα κύκλωμα που περιλαμβάνει αντιστάτες σε παράλληλη και σε σειρά σύνδεση.

Στόχοι: Οι μαθητές

Να κατανοήσουν τον τρόπο λειτουργίας της οικιακής ηλεκτρικής εγκατάστασης ως •συνεπακόλουθο του πρώτου στόχου.

Να προβλέψουν τα πιθανά αποτελέσματα μιας υπερφόρτωση ενός κυκλώματος.•

Να προβλέψουν τα πιθανά αποτελέσματα μιας υπερφόρτωση κυκλώματος.•

Η δραστηριότητα βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν πρωτοβουλία και να πειραματιστούν χωρίς να υπάρχει ο κίνδυνος καταστροφής εργαστηριακού εξοπλισμού ή ατυχήματος.


ΝΑΙ



Δυναμικός ηλεκτρισμός, Βραχυκύκλωμα, Crocodile Physics







Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια της ΑΑΤ

Τάξη Γ’ Λυκείου (επιλογής)

Ενότητα Ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια της ΑΑΤ

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με όλη τη τάξη και τη χρήση βιντεοπροβολέα ή σε ομάδες των τριών μαθητών.

Οι μαθητές:

Παρατηρούν πως μεταβάλλονται η κινητική, δυναμική και μηχανική ενέργεια 1. σώματος που εκτελεί Γ.Α.Τ. σε συνάρτηση με το χρόνο και την απομάκρυνση.Μπορούν να διερευνήσουν τις ενεργειακές μεταβολές του ταλαντωτή μεταβάλλοντας 2. το πλάτος και την σκληρότητα του ελατηρίουΔικαιολογούν τη διατήρηση της μηχανικής ενέργειας στη Γ.Α.Τ. στο εικονικό 3. περιβάλλον του Crocodile σε αντίθεση με το πραγματικό περιβάλλον της τάξης.


ΝΑΙ



Ενεργειακές μεταβολές, ΑΑΤ, Crocodile Physics, ελατήριο, Γ.Α.Τ., ενέργεια σώματος




35


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Διατήρηση ορμής - κρούση


Ενότητα Διατήρηση ορμής - κρούση

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες 3 μαθητών στην τάξη. Στόχοι της άσκησης είναι:

Οι μαθητές να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται η ορμή δύο σωμάτων πριν και 1. μετά την κρούση, αν η κρούση είναι τελείως ελαστική, αν η κρούση είναι τελείως πλαστική και αν η κρούση είναι ημι-ελαστική. Οι μαθητές να παρατηρήσουν τις ενεργειακές μεταβολές των σωμάτων για τις 2. προαναφερθέντες περιπτώσεις κρούσης των σωμάτων.

Οι μαθητές να παρατηρήσουν το φαινόμενο ανταλλαγής ταχύτητας μεταξύ δύο όμοιων σφαιρών σε μια ελαστική κρούση και να προβλέψουν το αποτέλεσμα σε μια ημι-ελαστική κρούση.


ΝΑΙ



Διατήρηση ορμής, κρούση, ελαστική κρούση, πλαστική κρούση, ημι-ελαστική κρούση, ενεργειακές μεταβολές







Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ταλαντώσεις


Ενότητα Ταλαντώσεις

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με όλη τη τάξη και με τη χρήση βιντεοπροβολέα.

Οι μαθητές:

Με την χρήση αισθητήρα κίνησης και διασύνδεσης παρατηρούν (γραφικά) πως 1. μεταβάλλεται η θέση ενός ταλαντωτή σε σχέση με τον χρόνο.Με κατάλληλη ρύθμιση παίρνουν γραφικές παραστάσεις της ταχύτητας και 2. επιτάχυνσης σε σχέση με τον χρόνο, καθώς και γραφικές παραστάσεις της ταχύτητας και επιτάχυνσης σε σχέση με την θέση.Από τις γραφικές παραστάσεις μπορούν να υπολογίσουν διάφορα μεγέθη του 3. ταλαντωτή όπως περίοδος, συχνότητα, μέγιστη ταχύτητα, μέγιστη επιτάχυνση και μέγιστη απομάκρυνση από θέση ισορροπίας του ταλαντωτή.


ΟΧΙ



Ταλαντώσεις, γραφικές παραστάσεις




37


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Κύματα/ περίθλαση


Ενότητα Κύματα/ περίθλαση

Σύντομη περιγραφή Στη δραστηριότητα αυτή, οι μαθητές παρατηρούν το φαινόμενο της περίθλασης ηχητικού κύματος καθώς και κύματος που παράγεται στην επιφάνεια του νερού.

Μπορούν να καταλήξουν σε συμπεράσματα ως προς το πότε το φαινόμενο παρουσιάζεται σε εντονότερο βαθμό, αν μεταβάλλουν το μήκος κύματος ή το άνοιγμα της σχισμής.

Από τα πιο πάνω συμπεράσματα μπορούν να οδηγηθούν σε απαντήσεις των ερωτημάτων όπως: γιατί μπορούμε να ακούσουμε ένα αυτοκίνητο από το ανοιχτό παράθυρο ενώ δεν το βλέπουμε.

Συνίσταται η δραστηριότητα σε συνδυασμό με ιστοσελίδα που περιέχει περίθλαση του φωτός.


ΝΑΙ



Κύματα, περίθλαση, ηχητικό κύμα







Β



Τίτλος Δραστηριότητας Η.Ε.Δ Επαγωγής


Ενότητα Η.Ε.Δ

Σύντομη περιγραφή Στη δραστηριότητα αυτή, οι μαθητές παρατηρούν την γραφική παράσταση της Η.Ε.Δ επαγωγής αφού αφήσουν ένα μαγνήτη να περάσει μέσα από πηνίο ενωμένο με αισθητήρα τάσης. Παρατηρούν έτσι την δημιουργία επαγωγικής τάσης λόγω μεταβολής της μαγνητικής ροής μέσα από πηνίο.

Μπορούν να πειραματιστούν με ισχυρότερο μαγνήτη, με δύο μαγνήτες ενωμένους με αντίθετους / όμοιους πόλους, Μπορούν να αφήσουν το μαγνήτη να πέσει από ψηλότερα, με αντίθετη πολικότητα κλπ.

Από τα αποτελέσματα των όλων πειραματισμών καταλήγουν σε συμπεράσματα ή μπορούν να προβλέπουν πιθανά αποτελέσματα.


ΟΧΙ



Η.Ε.Δ επαγωγή, μαγνήτης, επαγωγική τάση




39


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Κύματα/ Συμβολή


Ενότητα Κύματα/ Συμβολή

Σύντομη περιγραφή Στη δραστηριότητα αυτή, οι μαθητές παρατηρούν το φαινόμενο της συμβολής κυμάτων (γραφικά) στην ίδια διεύθυνση διάδοσης.

Μέσα από τα γραφικά διατυπώνουν τις προϋποθέσεις δημιουργίας συμβολής και προσδιορίζουν τα πιθανά αποτελέσματα της.

Ακόμη, αναγνωρίζουν πότε δημιουργείται στάσιμο κύμα και παρατηρούν την δημιουργία του από ανάκλαση σε ακλόνητο σημείο και σε μη ακλόνητο σημείο.


ΝΑΙ










Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ταλαντώσεις - απλό εκκρεμές


Ενότητα Ταλαντώσεις - απλό εκκρεμές

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα αποσκοπεί, με την χρήση αισθητήρα κίνησης και διασύνδεσης, στο να παρατηρήσουν (γραφικά) οι μαθητές πως μεταβάλλεται η περίοδος ενός απλού εκκρεμούς σε σχέση με την μάζα του (για μικρή γωνία εκτροπής).

Με κατάλληλη ρύθμιση στον Η/Υ οι μαθητές μελετούν τη γραφική παράσταση της θέσης σε σχέση με τον χρόνο για διάφορες μάζες του ταλαντωτή, καθώς και γραφικές παραστάσεις της θέσης σε σχέση με τον χρόνο για διαφορετικά μήκη του.

Από τις γραφικές παραστάσεις μπορούν οι μαθητές να καταλήξουν σε ασφαλή συμπεράσματα σε μικρότερο χρόνο από την πειραματική άσκηση του συμβατικού εργαστηρίου.


ΟΧΙ



Ταλαντώσεις, απλό εκκρεμές, ταλάντωση, εκκρεμές




41


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ο τρίτος νόμος του Newton στις κρούσεις

Τάξη Γ΄ Λυκείου (ενισχυμένη)

Ενότητα Μηχανική συστήματος σωμάτων σε μια διάσταση

Ενότητες: 1.3.2, 1.3.1.1 και 1.3.3.1 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες που αποτελούνται από τρεις μαθητές, σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή στο Εργαστήριο. Με κατάλληλες διαδικασίες και με τη βοήθεια δύο αισθητήρων δύναμης (force sensor) οι μαθητές θα αποδείξουν ότι στις κρούσεις ισχύει το θεώρημα της Δράσης – Αντίδρασης. Με χρήση και δύο αισθητήρων κίνησης (motion sensor) μπορεί να γίνει απόδειξη της αρχής διατήρησης της ορμής και της κινητικής ενέργειας.

Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες πέντε μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή από τον εκπαιδευτικό με την βοήθεια τριών τεσσάρων μαθητών, ως επίδειξη στην ολομέλεια της τάξης. Στην πρώτη περίπτωση οι υπόλοιποι μαθητές θα εργάζονται σε ομάδες στους πάγκους τους σε πειράματα που δεν χρειάζονται τη διασύνδεση.

Ο σκοπός του πειράματος είναι οι μαθητές να:

α) κατανοήσουν τo ζεύγος δυνάμεων δράση-αντίδρασης β) κατανοήσουν ότι οι δυνάμεις που ασκούνται κατά την κρούση δύο σωμάτων (πλαστική ή ελαστική) με οποιαδήποτε σχέση έχουν ο μάζες του και μια οποιαδήποτε ταχύτητα κινούνται θα είναι ίσες.


ΝΑΙ



Κρούση, ελαστική, πλαστική, δράση, αντίδραση, ορμή, 3ος Νόμος του Νεύτωνα


Ιnterface





Β



Τίτλος Δραστηριότητας Θεώρημα έργου κινητικής ενέργειας

Τάξη Β΄ Λυκείου (ενισχυμένη)

Ενότητα Μηχανική υλικού σημείου σε μια Διάσταση- κίνηση και ενέργεια


Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με την καθοδήγηση του καθηγητή στον υπολογιστή που είναι συνδεδεμένος με την διασύνδεση (Interface) στο Εργαστήριο.

Ένας καροτσάκι κινείται πάνω τροχιά υπό την επίδραση σταθερής δύναμης. Από τη γραφική παράσταση δύναμης-θέσης οι μαθητές θα μελετήσουν το ΘΜΚΕ

Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες πέντε μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή ως επίδειξη στην ολομέλεια της τάξης από τον εκπαιδευτικό με την βοήθεια τριών τεσσάρων μαθητών. Στην πρώτη περίπτωση οι υπόλοιποι μαθητές θα εργάζονται σε ομάδες στους πάγκους τους σε πειράματα που δεν χρειάζονται τη διασύνδεση.


α) αναγνωρίσουν ότι η μεταβολή στην Κινητική Ενέργεια ενός σώματος είναι αποτέλεσμα της επίδρασης Δύναμης ή συνισταμένης Δύναμης στη διεύθυνση της ταχύτητας.

β) αποδείξουν ότι η μεταβολή στην κινητική ενέργεια ενός σώματος ισούται με το έργο της Συνισταμένης δύναμης που προκάλεσε τη μεταβολή αυτή.

Οι μαθητές ακολουθούν τις υποδείξεις στο φύλλο εργασίας.


ΝΑΙ



Έργο, κινητική ενέργεια, δύναμη, τριβή, απώλειες


Ιnterface


43


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Μελέτη του θεωρήματος διατήρησης της μηχανικής ενέργειας και εύρεση της επιτάχυνση της βαρύτητας κοντά στην επιφάνεια της Γης


Ενότητα Μηχανική υλικού σημείου σε μια Διάσταση- κίνηση και ενέργεια.

Ενότητες: 1.2.1, 1.2.2, 1.2.6, 1.2.7 και 1.2.8 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες που αποτελούνται από τρεις μαθητές, σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή στο Εργαστήριο. Με κατάλληλες διαδικασίες με τη βοήθεια του αισθητήρα κίνησης (motion sensor) και αφήνοντας μία μπάλα θα γίνει πειραματική μελέτη του θεωρήματος Διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας.

Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες πέντε μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή ως επίδειξη στην ολομέλεια της τάξης από τον εκπαιδευτικό με την βοήθεια τριών τεσσάρων μαθητών. Στην πρώτη περίπτωση οι υπόλοιποι μαθητές θα εργάζονται σε ομάδες στους πάγκους τους σε πειράματα που δεν χρειάζονται τη διασύνδεση.


α) εξηγούν τις ενεργειακές μεταβολές στην κίνηση ενός σώματος που πέφτει ελεύθερα από μικρό ύψος από την επιφάνεια της Γης,

β) υπολογίζουν τη δυναμική βαρυτική ενέργεια ενός σώματος κοντά στην επιφάνεια της Γης,

γ) υπολογίζουν την κινητική ενέργεια ενός σώματος όταν κινείται,

δ) αναγνωρίζουν ότι η ενέργεια αυτή είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του σώματος με τη Γη,

ε) ελέγξουν το Θεώρημα Διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας.


ΝΑΙ



Μηχανική ενέργεια, ελεύθερη πτώση, επιτάχυνση της βαρύτητας, βαρύτητα


Ιnterface





Β



Τίτλος Δραστηριότητας Νόμος του Ohm


Ενότητα Ηλεκτρισμός

Ενότητα: 6.6 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με την καθοδήγηση του καθηγητή στον υπολογιστή που είναι συνδεδεμένος με την διασύνδεση (Interface) στο Εργαστήριο. Με κατάλληλες διαδικασίες και με τη βοήθεια του αισθητήρα τάσης (voltage sensor) και του ενισχυτή (power amplifier) οι μαθητές θα βρουν την σχέση μεταξύ της τάσης στα άκρα ενός αγωγού (π.χ. σύρμα από χρωμονικελινή) και της έντασης του ρεύματος που επικρατεί στα άκρα του.


ΟΧΙ



Αντίσταση, νόμος, ohm, τάση, ρεύμα


Ιnterface


45


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Στάσιμο κύμα


Ενότητα Κύματα- Στάσιμο ηχητικό κύμα

Ενότητα: 4.3.7 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες που αποτελούνται από τρεις μαθητές, σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή στο Εργαστήριο. Με κατάλληλες διαδικασίες και με τη βοήθεια του αισθητήρα του ήχου (sound sensor) και ενισχυτή (power amplifier) θα υπολογίσουν την ταχύτητα του ήχου στον αέρα.


α) κατανοήσουν ότι ο ήχος χρειάζεται μηχανικό μέσο για να διαδοθείβ) κατανοήσουν ότι ο ήχος διαδίδεται στο χώρο με ορισμένη ταχύτηταγ) να υπολογίσουν την ταχύτητα του ήχου


ΟΧΙ



Ήχος, συμβολή


Ιnterface





Β







Σύντομη περιγραφή Ένα ξύλινο μπλοκ κινείται πάνω σε ένα έδαφος. Οι μαθητές με την προσομοίωση που δίνεται θα μπορούν να μετρήσουν την κινητική ενέργεια, τη συνισταμένη δύναμη που κινεί το μπλοκ, και την μετατόπιση του μπλοκ. Το μπλοκ μπορεί να κινείται σε επιφάνεια χωρίς τριβή (σκηνή 1) ή σε επιφάνεια με τριβή (σκηνή 2 και σκηνή 3). Οι μαθητές θα απαντούν τα ερωτήματα που τίθενται στο Φύλλο Εργασίας με στόχο να εκπληρωθούν οι στόχοι που τέθηκαν.

Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες τριών μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή στο εργαστήριο Ηλεκτρονικών Υπολογιστών εάν είναι εγκατεστημένο το λογισμικό πρόγραμμα CROCODILE PHYSICS. Στο εργαστήριο Φυσικής εάν δεν υπάρχει ικανοποιητικός αριθμός υπολογιστών μπορεί να οργανωθούν και άλλες δραστηριότητες όπως πειράματα με το Interface ή άλλα συμβατικά μέσα και οι μαθητές να εργάζονται εκ περιτροπής. Οι μαθητές ακολουθούν τις οδηγίες του φύλλου Εργασίας.

Η προτεινόμενη δραστηριότητα έχει ως σκοπό:

α) οι μαθητές να αναγνωρίσουν ότι η Ενέργεια διατηρείται στην Ομαλή Ευθύγραμμη Κίνηση.β) μαθητές να αναγνωρίσουν ότι η Ενέργεια μεταβάλλεται στην Ευθύγραμμη Κίνηση με σταθερή επιτάχυνση.γ) οι μαθητές να αναγνωρίσουν ότι η μεταβολή στην Κινητική Ενέργεια ενός σώματος είναι αποτέλεσμα της επίδρασης Δύναμης στη διεύθυνση της ταχύτητας. δ) οι μαθητές να αποδείξουν ότι η μεταβολή στην κινητική ενέργεια ενός σώματος ισούται με το έργο της Συνισταμένης δύναμης που προκάλεσε τη μεταβολή αυτή.


ΝΑΙ



Μεταβολή, κινητική ενέργεια, έργο, δύναμη, τριβή, απώλειες




47


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ο Νόμος του Ohm




Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες που αποτελούνται από τρεις μαθητές, σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή στο Εργαστήριο.

Οι μαθητές κατασκευάζουν ένα απλό κύκλωμα που αποτελείται από μία αντίσταση, μία μπαταρία, ένα διακόπτη, ένα βολτόμετρο και ένα αμπερόμετρο στο λογισμικό Crocodile Physics. Στη θέση της αντίστασης, οι μαθητές τοποθετούν διαδοχικά αντιστάσεις με διαφορετική τιμή, καταγράφοντας την αντίσταση και τις ενδείξεις του βολτομέτρου και του αμπερομέτρου σε πίνακα τιμών. Στόχος είναι οι μαθητές να παρατηρήσουν ότι ο λόγος V/I είναι σταθερός. Από τον πίνακα τιμών οι μαθητές να χαράξουν τη γραφική παράσταση I=f(V) και να αναγνωρίσουν τη σχέση που συνδέει την ένταση του ρεύματος που διαρρέει μία αντίσταση με την τάση που επικρατεί στα άκρα του.

Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες τριών μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή στο εργαστήριο Ηλεκτρονικών Υπολογιστών εάν είναι εγκατεστημένο το λογισμικό πρόγραμμα CROCODILE PHYSICS. Στο εργαστήριο Φυσικής εάν δεν υπάρχει ικανοποιητικός αριθμός υπολογιστών μπορεί να οργανωθούν και άλλες δραστηριότητες όπως πειράματα με το Interface ή άλλα συμβατικά μέσα και οι μαθητές να εργάζονται εκ περιτροπής. Οι μαθητές ακολουθούν τις οδηγίες του φύλλου Εργασίας

Η προτεινόμενη δραστηριότητα έχει ως σκοπό ο μαθητής να:

α) επιβεβαιώνει πειραματικά το νόμο του Ohm σε έναν αντιστάτη. β) διαπιστώνει πειραματικά ότι η αντίσταση ενός λαμπτήρα δεν υπακούει στο νόμο του Ohm.


ΝΑΙ



Κύκλωμα, αντίσταση, τάση, ένταση, αναλογία







Β



Τίτλος Δραστηριότητας Ευθύγραμμη μεταβαλλόμενη κίνηση

Τάξη Α΄ Λυκείου (κοινού κορμού)

Ενότητα Κινηματική υλικού σημείου σε μια Διάσταση

Ενότητες: 2.5, 2.5.1, 2.5.5.2, 2.5.6, 2.5.7, 2.5.9, 2.5.10 και 2.5.12 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Στην προσομοίωση δίνεται ένα καροτσάκι στο οποίο ο μαθητής μπορεί να εφαρμόσει μία σταθερή κινητήρια δύναμη ώστε το καροτσάκι να έχει σταθερή επιτάχυνση. Ο μαθητής μπορεί επίσης να ορίσει μία αρχική ταχύτητα στο καροτσάκι. Οι μαθητές με την προσομοίωση που δίνεται θα μπορούν να μελετήσουν με διάφορους συνδυασμούς των διανυσμάτων (μέτρο και φορά ή διεύθυνση παραμένει σταθερή) της επιτάχυνσης και της ταχύτητας την κίνηση του καροτσιού. Οι μαθητές μπορούν επίσης να δουν τις γραφικές παραστάσεις της θέση, της επιτάχυνσης και της ταχύτητας με το χρόνο βοηθώντας τους να ερμηνεύουν την κάθε κίνηση που εκτελεί το καροτσάκι.

Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες τριών μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή στο εργαστήριο Ηλεκτρονικών Υπολογιστών εάν είναι εγκατεστημένο το λογισμικό πρόγραμμα CROCODILE PHYSICS. Στο εργαστήριο Φυσικής εάν δεν υπάρχει ικανοποιητικός αριθμός υπολογιστών μπορεί να οργανωθούν και άλλες δραστηριότητες όπως πειράματα με το Interface ή άλλα συμβατικά μέσα και οι μαθητές να εργάζονται εκ περιτροπής. Οι μαθητές ακολουθούν τις οδηγίες του φύλλου Εργασίας.

Η προτεινόμενη δραστηριότητα έχει ως σκοπό οι μαθητές να:

α) αναγνωρίζουν τη μεταβαλλόμενη κίνηση ως κίνηση όπου η ταχύτητα μεταβάλλεται.β) αναγνωρίζουν ότι το πρόσημο της επιτάχυνσης δεν έχει να κάνει κατά ανάγκη με την αύξηση ή την ελάττωση του μέτρου της ταχύτητας. γ) εξηγούν με βάση τα διανύσματα της ταχύτητας και της επιτάχυνσης πότε το μέτρο της ταχύτητας ενός κινητού δ) αναγνωρίζουν πότε μια κίνηση σε ευθεία γραμμή γίνεται με σταθερή επιτάχυνση ε) υπολογίζουν την επιτάχυνση, την ταχύτητα, ή τη θέση σε μια Ευθύγραμμη κίνηση με σταθερή επιτάχυνση με βάση τις γραφικές παραστάσεις των μεγεθών αυτών με το χρόνο. στ) ερμηνεύουν την κίνηση ενός σώματος σε Ευθύγραμμη τροχιά με βάση τη γραφική παράσταση ταχύτητας – χρόνου.


ΝΑΙ



Θέση, ταχύτητα, επιτάχυνση

49


Β







Β



Τίτλος Δραστηριότητας Συστήματα σωμάτων- μελέτη των κρούσεων

Τάξη Γ΄ Λυκείου (κατεύθυνσης)

Ενότητα Μηχανική Συστήματος Σωμάτων

Ενότητες: 1.1 και 1.3 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες που αποτελούνται από τρεις μαθητές, σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή στο Εργαστήριο. Με τη βοήθεια του Λογισμικού μπορούν να βρουν την ορμή της κάθε σφαίρας και να αποδείξουν ότι η Ορμή του Συστήματος σε μία κρούση διατηρείται. Επίσης μπορούν να διαπιστώσουν ότι η Κινητική Ενέργεια του συστήματος στην Ελαστική Κρούση διατηρείται ενώ στις άλλες Κρούσεις δεν διατηρείται.


α) υπολογίσουν και συγκρίνουν την ορμή διαφόρων σωμάτωνβ) ορίζουν τις εξωτερικές και εξωτερικές δυνάμεις σε ένα σύστημα σωμάτωνγ) εξάγουν την Αρχή Διατήρησης της Ορμής σε ένα μονωμένο σύστημα σωμάτωνδ) υπολογίζουν την Κινητική Ενέργεια του συστήματοςε) αποδεικνύουν ότι η Κινητική Ενέργεια του συστήματος στην Ελαστική Κρούση διατηρείται ενώ στις άλλες Κρούσεις δεν διατηρείται.


ΟΧΙ



Κρούση, ορμή




51


Β



Τίτλος Δραστηριότητας Μηχανική υλικού σημείου σε 2 διαστάσεις -Οριζόντια Βολή

Τάξη Γ΄ Λυκείου (κατεύθυνσης)

Ενότητα Μηχανική υλικού σημείου σε δύο διαστάσεις

Ενότητες: 2.1.2.1, 2.1.4.2 και 2.1.9.1 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα

Σύντομη περιγραφή Η δραστηριότητα γίνεται με ομάδες που αποτελούνται από τρεις μαθητές, σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή στο Εργαστήριο.

Με τη βοήθεια προσομοίωσης οι μαθητές κατανοούν ότι εάν απουσίαζε η βαρύτητα της Γης, ένα σώμα που βάλλεται με αρχική ταχύτητα θα εκτελούσε ομαλή ευθύγραμμη κίνηση με διεύθυνση και φορά αυτή της αρχικής ταχύτητας. Ακόμη, οι μαθητές αντιλαμβάνονται ότι ο χρόνος που χρειάζεται να πέσει στο έδαφος ένα σώμα, όταν βάλλεται οριζόντια από κάποιο ύψος υπό την επίδραση βαρύτητας, είναι ο ίδιος με τον χρόνο που χρειάζεται μία άλλη μπάλα όταν αφεθεί να πέσει ελεύθερα από το ίδιο ύψος.


ΟΧΙ



Κρούση, ορμή





53


Γ

ΜΕΡΟΣ Γ’

55


Γ

Γ.1 - Συνοπτικός Πίνακας Αναπτυγμένων Δραστηριοτήτων

Τίτλος Δραστηριότητας

Δραστηριότητα 1 Κατακόρυφη κίνηση υπό την επίδραση της βαρύτητας

Δραστηριότητα 2 Κίνηση σε κεκλιμένο επίπεδο

Δραστηριότητα 3 Κίνηση στερεών σωμάτων σε κεκλιμένο επίπεδο

Δραστηριότητα 4 Αρχή διατήρησης της στροφορμής

Δραστηριότητα 5 Αρχή διατήρηση ενέργειας σε περιστροφική και μεταφορική κίνηση

Δραστηριότητα 6 Δυναμικός ηλεκτρισμός / Παράλληλη και σε σειρά σύνδεση

Δραστηριότητα 7 Ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια της ΑΑΤ

Δραστηριότητα 8 Διατήρηση ορμής - κρούση

Δραστηριότητα 9 Κύματα/ περίθλαση

Δραστηριότητα 10 Κύματα/ Συμβολή

Δραστηριότητα 11 Ο τρίτος νόμος του Newton στις κρούσεις

Δραστηριότητα 12 Θεώρημα έργου κινητικής ενέργειας

Δραστηριότητα 13 Μελέτη του θεωρήματος διατήρησης της μηχανικής ενέργειας και εύρεση της επιτάχυνση της βαρύτητας κοντά στην επιφάνεια της γης

Δραστηριότητα 14 Θεώρημα έργου κινητικής ενέργειας

Δραστηριότητα 15 Ο Νόμος του Ohm

Πίνακας Ανα π τυγμέ νων Δ ρασ τηριοτήτων



Γ

57


Γ

Γ.2.1 - Αναπτυγμένες Δραστηριότητες: Δραστηριότητα 1


Τίτλος Δραστηριότητας Κατακόρυφη κίνηση υπό την επίδραση της βαρύτητας

Τάξη Α’ Λυκείου

Ενότητα Μάζα, Αδράνεια της ύλης, Μεταφορική κίνηση, Κατακόρυφη κίνηση


Ενδεικτική Διάρκεια 1 Χ 40 λεπτά

Σκοπός Οι μαθητές να εξηγούν την κίνηση με βάση την αδράνεια της ύλης και το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα στη μεταφορική και κατακόρυφη κίνηση.

Κωδικός Δραστηριότητας στο Διαδικτυακό Τόπο www.e-epimorfosi.ac.cy

ΦΥΣ2_Κ07Μ_Π2_1


Μάζα, Αδράνεια της ύλης, Μεταφορική κίνηση, Κατακόρυφη κίνηση


Crocodile Physics

*Για να μπορέσετε να δείτε τα σχετικά με τη δραστηριότητα αρχεία που υπάρχουν στο συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο, πρέπει να έχετε εγκαταστήσει στον Ηλεκτρονικό σας Υπολογιστή το λογισμικό που απαιτείται.

Πορεία Μαθησιακής Δραστηριότητας

Οι μαθητές απαντούν στις ερωτήσεις και μετά τρέχουν τις πολυμεσικές παρουσιάσεις 1, 2 και 3. Ακολουθεί προβληματισμός πάνω στις αρχικές προβλέψεις των μαθητών και στα αποτελέσματα των παρουσιάσεων

Ερώτηση 1α:

Αν αφεθούν ταυτόχρονα ένα κέρμα και μία σελίδα τετραδίου, να κινηθούν μέσα σε ένα μεγάλο γυάλινο σωλήνα, ενώ απέχουν την ίδια απόσταση από τον πυθμένα του σωλήνα, τι θα παρατηρήσετε; Μέσα στο σωλήνα επικρατούν οι ίδιες συνθήκες όπως σε ένα πραγματικό εργαστήριο φυσικής

Α. Το κέρμα και η σελίδα τετραδίου φτάνουν στον πυθμένα του σωλήνα την ίδια στιγμή.Β. Το κέρμα φτάνει στον πυθμένα του σωλήνα γρηγορότερα.Γ. Η σελίδα τετραδίου φτάνει στον πυθμένα του σωλήνα γρηγορότερα.

Ανα π τυγμέ νες Δ ρασ τηριότητες: Δ ρασ τηριότητα 1



Γ

Πολυμεσική Παρουσίαση 1 (Animation 1):

Παρουσιάζονται στους μαθητές δύο σώματα, ένα κέρμα και μια σελίδα τετραδίου. Τα σώματα κρατούνται ακίνητα στο ίδιο ύψος από τον πυθμένα ενός μεγάλου γυάλινου σωλήνα. Στο σωλήνα επικρατούν οι ίδιες συνθήκες όπως σε ένα πραγματικό εργαστήριο φυσικής (ατμοσφαιρικός αέρας, επιτάχυνση της βαρύτητας). Με το κουμπί «Έναρξη» μπορούν να τρέξουν την πολυμεσική παρουσίαση και με το κουμπί «Παύση» να την σταματήσουν σε οποιαδήποτε στιγμή κατά τη διάρκεια της πτώσης των 2 σωμάτων. Παράλληλα, θα δίνεται πληροφόρηση ως προς το χρόνο πτώσης των δύο αντικειμένων. Τέλος με το κουμπί «Επανάληψη» η πολυμεσική παρουσίαση επανέρχεται στην αρχική κατάσταση, δηλαδή τα δύο σώματα να βρίσκονται ακίνητα στο πάνω μέρος του σωλήνα.

Ερώτηση 1β:

Τι παρατηρήσατε;

Α. Το κέρμα και η σελίδα τετραδίου φτάνουν στον πυθμένα του σωλήνα την ίδια στιγμή.Β. Το κέρμα φτάνει στον πυθμένα του σωλήνα γρηγορότερα.Γ. Η σελίδα τετραδίου φτάνει στον πυθμένα του σωλήνα γρηγορότερα.

Γιατί νομίζετε η πρόβλεψη σας διαφέρει από την παρατήρηση σας;

Ερώτηση 2α:

Αν αφεθούν ταυτόχρονα, το κέρμα και η σελίδα τετραδίου, η οποία είναι η ίδια με αυτή της προηγούμενης πολυμεσικής παρουσίασης αλλά τσαλακωμένη σε σχήμα μικρής μπάλας, να κινηθούν μέσα σε ένα μεγάλο γυάλινο σωλήνα, ενώ απέχουν την ίδια απόσταση από τον πυθμένα του σωλήνα, τι θα παρατηρήσετε; Θεωρήστε ότι μέσα στο σωλήνα επικρατούν οι ίδιες συνθήκες όπως σε ένα πραγματικό εργαστήριο φυσικής.

Α. Το κέρμα και η τσαλακωμένη σελίδα τετραδίου φτάνουν στον πυθμένα του σωλήνα την ίδια στιγμή.Β. Το κέρμα φτάνει στον πυθμένα του σωλήνα γρηγορότερα.Γ. Η τσαλακωμένη σελίδα τετραδίου φτάνει στον πυθμένα του σωλήνα γρηγορότερα


Παρουσιάζονται στους μαθητές δύο σώματα, ένα κέρμα και μια τσαλακωμένη σελίδα τετραδίου. Τα σώματα κρατούνται ακίνητα στο ίδιο ύψος από τον πυθμένα ενός μεγάλου γυάλινου σωλήνα. Στο σωλήνα επικρατούν οι ίδιες συνθήκες όπως σε ένα πραγματικό εργαστήριο φυσικής (ατμοσφαιρικός αέρας, επιτάχυνση της βαρύτητας). Με το κουμπί «Έναρξη» μπορούν να τρέξουν την πολυμεσική παρουσίαση και με το κουμπί «Παύση» να την σταματήσουν σε οποιαδήποτε στιγμή κατά τη διάρκεια της πτώσης των 2 σωμάτων. Παράλληλα, θα δίνεται πληροφόρηση ως προς το χρόνο πτώσης των 2 αντικειμένων. Τέλος με το κουμπί «Επανάληψη» η πολυμεσική παρουσίαση επανέρχεται στην αρχική κατάσταση, δηλαδή τα δύο σώματα να βρίσκονται ακίνητα στο πάνω μέρος του σωλήνα.

Ερώτησεις 2β:


Α. Το κέρμα και η τσαλακωμένη σελίδα τετραδίου φτάνουν στον πυθμένα του σωλήνα την ίδια στιγμή.Β. Το κέρμα φτάνει στον πυθμένα του σωλήνα γρηγορότερα.Γ. Η τσαλακωμένη σελίδα τετραδίου φτάνει στον πυθμένα του σωλήνα γρηγορότερα.

Γιατί ο χρόνος πτώσης της σελίδας τετραδίου αλλάζει όταν τσαλακωθεί;

Με ποιο τρόπο θα μπορούσαν τα δύο σώματα, κέρμα και σελίδα τετραδίου, να πέφτουν από το ίδιο ύψος στον ίδιο χρόνο, χωρίς να τσαλακώσουμε τη σελίδα;


Με ποιο τρόπο θα μπορούσαν τα δύο σώματα, κέρμα και σελίδα τετραδίου, να πέφτουν από το ίδιο ύψος στον ίδιο χρόνο, χωρίς να τσαλακώσουμε τη σελίδα;

59


Γ


Συνοδευτικό Υλικό Δραστηριότητας 1 (τα αρχεία με * υπάρχουν μόνο σε ηλεκτρονική μορφή στο συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο)

Τίτλος Δραστηριότητας Τίτλος αρχείου

Όνομα αρχείου στο συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο

Μέσα για υλοποίηση της δραστηριότητας

Δείγματα Αναμενόμενων προϊόντων των μαθητών

Γενικές οδηγίες χρήσης του Εργαλείoυ

Ερώτηση 3α:

Αν αφεθούν ταυτόχρονα ένα κέρμα και μία σελίδα τετραδίου για να κινηθούν μέσα σε ένα μεγάλο γυάλινο σωλήνα όπου αφαιρέθηκε ο αέρας, ενώ απέχουν την ίδια απόσταση από τον πυθμένα του σωλήνα, τι θα παρατηρήσετε;

Α. Το κέρμα και η σελίδα τετραδίου φτάνουν στον πυθμένα του σωλήνα την ίδια στιγμή.Β. Το κέρμα φτάνει στον πυθμένα γρηγορότερα.Γ. Η σελίδα τετραδίου φτάνει στον πυθμένα γρηγορότερα.


Παρουσιάζονται στους μαθητές τα δύο σώματα της προηγούμενης πολυμεσικής παρουσίασης (το κέρμα και μία σελίδα τετραδίου). Τα σώματα κρατούνται ακίνητα στο ίδιο ύψος από τον πυθμένα ενός μεγάλου γυάλινου σωλήνα που τώρα υπάρχει η δυνατότητα να αφαιρείται ο αέρας από το σωλήνα. Με το κουμπί «Έναρξη» μπορούν να τρέξουν την πολυμεσική παρουσίαση και με το κουμπί «Παύση» να την σταματήσουν σε οποιαδήποτε στιγμή κατά τη διάρκεια της πτώσης των 2 σωμάτων.

Παράλληλα θα δίνεται πληροφόρηση ως προς το χρόνο πτώσης των 2 σωμάτων. Τέλος με το κουμπί «Επανάληψη» η πολυμεσική παρουσίαση επανέρχεται στην αρχική κατάσταση, δηλαδή τα δύο σώματα να βρίσκονται ακίνητα στο πάνω μέρος του σωλήνα.

Ερώτηση 3β:


Α. Το κέρμα και η σελίδα τετραδίου φτάνουν στον πυθμένα του σωλήνα την ίδια στιγμή.Β. Το κέρμα φτάνει στον πυθμένα γρηγορότερα.Γ. Η σελίδα τετραδίου φτάνει στον πυθμένα γρηγορότερα.

Γιατί ο χρόνος πτώσης της σελίδας τετραδίου και του κέρματος σε αυτή την περίπτωση είναι ο ίδιος, ενώ στην πρώτη πολυμεσική παρουσίαση ήταν διαφορετικός;




Γ

61


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Κίνηση σε κεκλιμένο επίπεδο


Ενότητα Μάζα, αδράνεια της ύλης, μεταφορική κίνηση, κεκλιμένο επίπεδο

Ενότητα: 1.1.9. από το Αναλυτικό Πρόγραμμα


Σκοπός Οι μαθητές να εξηγούν την κίνηση στερεών σωμάτων με βάση την αδράνεια της ύλης και το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα στη μεταφορική κίνηση σε κεκλιμένο επίπεδο.




Μάζα, αδράνεια της ύλης, μεταφορική κίνηση, κεκλιμένο επίπεδο


Crocodile Physics



Οι μαθητές απαντούν τις ερωτήσεις και μετά τρέχουν την πολυμεσική παρουσίαση 1. Ακολουθεί προβληματισμός πάνω στις αρχικές προβλέψεις των μαθητών και στα αποτελέσματα των παρουσιάσεων


Παρουσιάζονται στους μαθητές τα εξής στερεά σώματα: δύο σφαίρες της ίδιας μάζας και ακτίνας η μια συμπαγής και η άλλη κούφια, μια τρίτη σφαίρα συμπαγής της ίδιας ακτίνας αλλά μεγαλύτερης μάζας με την πρώτη συμπαγή σφαίρα, δύο κύλινδροι της ίδιας μάζας και ακτίνας ο ένας συμπαγής και ο άλλος τρύπιος, δύο τροχοί της ίδιας μάζας και ακτίνας ο ένας συμπαγής και ο άλλος με ακτίνες, τρία σώματα σε σχήμα ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου όπου δύο να έχουν διαφορετική μάζα και ίδιες διαστάσεις και δύο να έχουν διαφορετικές διαστάσεις και την ίδια μάζα.

Παρουσιάζεται επίσης μια επίπεδη κεκλιμένη επιφάνεια. Η επιφάνεια δεν παρουσιάζει τριβές. Στο πάνω άκρο της επίπεδης κεκλιμένης επιφάνειας ο μαθητής θα μπορεί να τοποθετεί τα ζεύγη σωμάτων που περιγράφονται στις ερωτήσεις του κειμένου αναφοράς 6.




Γ

Με το κουμπί «Έναρξη» οι μαθητές μπορούν να τρέξουν την προσομοίωση και με το κουμπί «Παύση» να την σταματήσουν σε οποιαδήποτε στιγμή κατά τη διάρκεια της κίνησης του σώματος ή των σωμάτων.

Με το κουμπί «Χρονόμετρο» καταγράφεται ο χρόνος κίνησης των σωμάτων.

Ερώτηση 1:

Αν αφεθούν ταυτόχρονα

(i) δύο συμπαγείς σφαίρες διαφορετικής μάζας (ii) μια συμπαγής σφαίρα και ένας συμπαγής κύλινδρος όπου η σφαίρα έχει μεγαλύτερη μάζα από τον κύλινδρο (iii) μια συμπαγής σφαίρα και ένας συμπαγής κύλινδρος όπου ο κύλινδρος έχει μεγαλύτερη μάζα από τη σφαίρα, να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου, χωρίς τριβές,

τι θα παρατηρήσετε;

Σημείωση: Η πιο πάνω επιλογή/διαδικασία θα επαναληφθεί για κάθε περίπτωση ξεχωριστά (i-iii)

Α. Το σώμα με τη μεγαλύτερη μάζα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Το σώμα με τη μικρότερη μάζα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Γ. Τα δύο σώματα φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.

Αφού πραγματοποιηθεί η παρουσίαση τα παιδιά προβληματίζονται πάνω στα αποτελέσματα και στις αρχικές τους προβλέψεις:


Α. Το σώμα με τη μεγαλύτερη μάζα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Το σώμα με τη μικρότερη μάζα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Γ. Τα δύο σώματα φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.

Γιατί ο χρόνος πτώσης των δύο σωμάτων είναι ο ίδιος;

Ερώτηση 2

Το σώμα Α έχει μεγαλύτερη μάζα από το σώμα Β. Τα δύο σώματα κρατούνται αρχικά ακίνητα στο ίδιο κεκλιμένο επίπεδο και στο ίδιο ύψος. Τα σώματα αφήνονται ταυτόχρονα να κινηθούν χωρίς τριβή. Σε κάποια στιγμή κατά την κίνηση τους στο κεκλιμένο επίπεδο,

Α Β

Α. Το σώμα Α κινείται σε μεγαλύτερη απόσταση.

Β. Το σώμα Β κινείται σε μεγαλύτερη ταχύτητα.

Γ. Τα δύο σώματα κινούνται στην ίδια απόσταση.

63


Γ


Ερώτηση 3

Το σώμα Α έχει μεγαλύτερη μάζα από το σώμα Β. Τα δύο σώματα κρατούνται αρχικά ακίνητα στο ίδιο κεκλιμένο επίπεδο και στο ίδιο ύψος. Τα σώματα αφήνονται ταυτόχρονα να κινηθούν χωρίς τριβή. Τότε:

Α Β

Α. Το σώμα Α φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου με μεγαλύτερη κινητική ενέργεια.Β. Το σώμα Β φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου με μικρότερη κινητική ενέργεια.Γ. Τα δύο σώματα φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου με την ίδια κινητική ενέργεια.

Ερώτηση 4

Τα σώματα στο σχήμα έχουν την ίδια μάζα και αφήνονται ταυτόχρονα να κινηθούν από το ίδιο ύψος h, σε σχέση με το οριζόντιο δάπεδο. Το ένα, Α, εκτελεί ελεύθερη πτώση και το άλλο σώμα, Β, κινείται κατά μήκος του κεκλιμένου επιπέδου χωρίς τριβές. Τότε:

h

A B

δάπεδο

Α. Το σώμα Α φτάνει στο δάπεδο γρηγορότερα.Β. Το σώμα Β φτάνει στο δάπεδο γρηγορότερα.Γ. Τα δύο σώματα φτάνουν ταυτόχρονα.

Ερώτηση 5

Τα σώματα στο σχήμα έχουν την ίδια μάζα και αφήνονται να κινηθούν ταυτόχρονα. Τότε:

Α Β

Σ

Α. Τα δύο σώματα φτάνουν ταυτόχρονα στο σημείο Σ.Β. Το σώμα Β φτάνει στο σημείο Σ γρηγορότερα.Γ. Το σώμα Α φτάνει στο σημείο Σ γρηγορότερα.



Γ


Τίτλος αρχείουΌνομα αρχείου

στο συνοδευτικό ψηφιακό δίσκο




65


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Κίνηση στερεών σωμάτων σε κεκλιμένο επίπεδο


Ενότητα Μάζα, Αδράνεια της ύλης, Μεταφορική κίνηση, Περιστροφική κίνηση, Κεκλιμένο Επίπεδο

Ενότητες: 2.1.1, 2.1.2.από το Αναλυτικό Πρόγραμμα


Σκοπός Οι μαθητές να εξηγούν την κίνηση στερεών σωμάτων με βάση την αδράνεια της ύλης και το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα στην περιστροφική κίνηση σε κεκλιμένο επίπεδο.




Μάζα, Αδράνεια της ύλης, Μεταφορική κίνηση, Περιστροφική κίνηση, Κεκλιμένο επίπεδο


Crocodile Physics



Οι μαθητές απαντούν τις ερωτήσεις και μετά τρέχουν την πολυμεσική παρουσίαση 1. Ακολουθεί προβληματισμός πάνω στις αρχικές προβλέψεις των μαθητών και στα αποτελέσματα των παρουσιάσεων.


Παρουσιάζονται στους μαθητές τα εξής στερεά σώματα: δύο σφαίρες της ίδιας μάζας και ακτίνας η μια συμπαγής και η άλλη κούφια, μια τρίτη σφαίρα συμπαγής της ίδιας ακτίνας αλλά μεγαλύτερης μάζας με την πρώτη συμπαγή σφαίρα, μια τέταρτη σφαίρα συμπαγής της ίδιας μάζας αλλά μεγαλύτερης ακτίνας με την τρίτη συμπαγή σφαίρα, δύο κύλινδροι της ίδιας μάζας και ακτίνας ο ένας συμπαγής και ο άλλος τρύπιος, δύο τροχοί της ίδιας μάζας και ακτίνας ο ένας συμπαγής και ο άλλος με ακτίνες.

Παρουσιάζεται επίσης ένα κεκλιμένο επίπεδο σταθερής κλίσης. Η επιφάνεια του επιπέδου παρουσιάζει τριβές. Αρχικά στο πάνω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου υπάρχει ακίνητη η συμπαγής σφαίρα.




Γ

Με το κουμπί «Έναρξη» οι μαθητές μπορούν να τρέξουν την προσομοίωση και με το κουμπί «Παύση» να την σταματήσουν σε οποιαδήποτε στιγμή κατά τη διάρκεια της κίνησης του σώματος.

Με το κουμπί «Στερεό» υπάρχει δυνατότητα επιλογής του στερεού που τοποθετείται στο πάνω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου.Με το κουμπί «Χρονόμετρο» καταγράφεται ο χρόνος κίνησης. Με το κουμπί «Επαναφορά» η πολυμεσική παρουσίαση επανέρχεται στην αρχική κατάσταση, δηλαδή με τη συμπαγή σφαίρα να βρίσκεται ακίνητη στο πάνω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου.

Ερώτηση 1

Αν αφεθούν ταυτόχρονα δύο σφαίρες της ίδιας μάζας και ακτίνας, η μια συμπαγής και η άλλη κούφια, να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβές, τι θα παρατηρήσετε;

Α. Η συμπαγής σφαίρα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο σφαίρες φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Η κούφια σφαίρα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.



Α. Η συμπαγής σφαίρα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο σφαίρες φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Η κούφια σφαίρα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.

Γιατί ο χρόνος κίνησης των δύο σωμάτων είναι διαφορετικός;

Ερώτηση 2

Αν αφεθούν ταυτόχρονα δύο συμπαγείς σφαίρες της ίδιας ακτίνας αλλά διαφορετικής μάζας, να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβές, τι θα παρατηρήσετε;

Α. Η σφαίρα με τη μεγαλύτερη μάζα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο σφαίρες φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Η σφαίρα με τη μικρότερη μάζα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.



Α. Η σφαίρα με τη μεγαλύτερη μάζα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο σφαίρες φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Η σφαίρα με τη μικρότερη μάζα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.


Ερώτηση 3

Αν αφεθούν ταυτόχρονα δύο συμπαγείς σφαίρες της ίδιας μάζας αλλά διαφορετικής ακτίνας, να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβές, τι θα παρατηρήσετε;

Α. Η σφαίρα με τη μεγαλύτερη ακτίνα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο σφαίρες φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.

67


Γ


Γ. Η σφαίρα με τη μικρότερη ακτίνα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.



Α. Η σφαίρα με τη μεγαλύτερη ακτίνα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο σφαίρες φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Η σφαίρα με τη μικρότερη ακτίνα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.


Ερώτηση 4

Αν αφεθούν ταυτόχρονα δύο κύλινδροι της ίδιας μάζας και ακτίνας ο ένας συμπαγής και ο άλλος τρύπιος, να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβές, τι θα παρατηρήσετε;

Α. Ο συμπαγής κύλινδρος φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο κύλινδροι φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Ο τρύπιος κύλινδρος φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.



Α. Ο συμπαγής κύλινδρος φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο κύλινδροι φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Ο τρύπιος κύλινδρος φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.


Ερώτηση 5

Αν αφεθούν ταυτόχρονα δύο συμπαγείς κύλινδροι της ίδιας μάζας και διαφορετικής ακτίνας, να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβές, τι θα παρατηρήσετε;

Α. Ο κύλινδρος με τη μεγαλύτερη ακτίνα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο κύλινδροι φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Ο κύλινδρος με τη μικρότερη ακτίνα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.



Α. Ο κύλινδρος με τη μεγαλύτερη ακτίνα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο κύλινδροι φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Ο κύλινδρος με τη μικρότερη ακτίνα φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.




Γ

Ερώτηση 6

Αν αφεθούν ταυτόχρονα δύο τροχοί της ίδιας μάζας και ακτίνας, ο ένας συμπαγής και ο άλλος με ακτίνες, να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβές, τι θα παρατηρήσετε;

Α. Ο συμπαγής τροχός φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.

Β. Οι δύο τροχοί φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.

Γ. Ο τροχός με ακτίνες φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.



Α. Ο συμπαγής τροχός φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.Β. Οι δύο τροχοί φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου την ίδια στιγμή.Γ. Ο τροχός με ακτίνες φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου γρηγορότερα.








69


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Αρχή διατήρησης της στροφορμής


Ενότητα Αρχή διατήρησης της στροφορμής

Ενότητες: 2.2.1, 2.2.2. από το Αναλυτικό Πρόγραμμα


Σκοπός Οι μαθητές εξηγούν φαινόμενα με βάση τη διατήρηση της στροφορμής.




Στροφορμή, Μεταφορική κίνηση, Περιστροφική κίνηση, Κεκλιμένο επίπεδο


Crocodile Physics



Οι μαθητές απαντούν τις ερωτήσεις και μετά τρέχουν την προσομοίωση 1. Ακολουθεί προβληματισμός πάνω στις αρχικές προβλέψεις των μαθητών και στα αποτελέσματα των παρουσιάσεων.

Προσομοίωση 1 (Simulation 1):

Παρουσιάζονται στους μαθητές ένας δίσκος και ένα σώμα από πλαστελίνη. Ο δίσκος αρχικά περιστρέφεται σε οριζόντιο επίπεδο γύρω από τον άξονα συμμετρίας του.

Υπάρχει δυνατότητα μεταβολής της μάζας του δίσκου, της μάζας της πλαστελίνης και της ακτίνας του δίσκου. Αρχικά η πλαστελίνη βρίσκεται σε μικρό ύψος από την επιφάνεια του δίσκου και καταγράφεται η στροφορμή του δίσκου.

Με το κουμπί «Έναρξη» η πλαστελίνη πέφτει και ενσωματώνεται στην επιφάνεια του δίσκου, οπότε το σύστημα περιστρέφεται μαζί. Υπάρχει δυνατότητα καταγραφής της απόστασης του σημείου που πέφτει η πλαστελίνη από τον άξονα περιστροφής (το κέντρο του δίσκου) και δυνατότητα μεταβολής της απόστασης αυτής. Καταγράφεται η νέα γωνιακή ταχύτητα περιστροφής όπως και η στροφορμή του συστήματος.

Με το κουμπί «Παύση» μπορούν οι μαθητές να σταματήσουν την προσομοίωση σε οποιαδήποτε στιγμή κατά τη διάρκεια της περιστροφής των σωμάτων. Με το κουμπί «Επαναφορά» η πολυμεσική παρουσίαση επανέρχεται στην αρχική κατάσταση. Οι μαθητές έχουν τη δυνατότητα να ελέγχουν διάφορες μεταβλητές (όπως αναφέρονται πιο πάνω) και να καταγράφουν τη στροφορμή, τη ροπή αδράνειας και της γωνιακής ταχύτητας αρχικά και μετά την κρούση του δίσκου με την πλαστελίνη.




Γ

Ερώτηση 1

Ένας δίσκος περιστρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα σε οριζόντιο επίπεδο γύρω από τον άξονα συμμετρίας του. Αν ένα σώμα αφεθεί από ελάχιστο ύψος να ενσωματωθεί στο δίσκο ώστε τα δύο σώματα να περιστρέφονται μαζί, τι θα παρατηρήσετε;

Α. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου παραμένει η ίδια.Β. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου αυξάνεται.Γ. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου ελαττώνεται.



Α. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου παραμένει η ίδια.Β. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου αυξάνεται.Γ. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου ελαττώνεται.

Γιατί η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου ελαττώνεται;

Ερώτηση 2

Τι θα συνέβαινε στη γωνιακή ταχύτητα του δίσκου εάν η μάζα της πλαστελίνης που ενσωματώνεται στο δίσκο αυξάνεται ενώ διατηρείται η ακτίνα από τον άξονα περιστροφής παραμένει σταθερή;

Α. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου δεν μεταβάλλεται.Β. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου αυξάνεται.Γ. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου μειώνεται.



Α. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου δεν μεταβάλλεται.Β. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου αυξάνεται.Γ. Η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου μειώνεται.

Γιατί η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου ελαττώνεται;

Ερώτηση 3

Τι θα συνέβαινε στη στροφορμή του δίσκου εάν η μάζα της πλαστελίνης που ενσωματώνεται στο δίσκο αυξάνεται ενώ η ακτίνα από τον άξονα περιστροφής παραμένει σταθερή;

Α. Η στροφορμή του δίσκου δεν μεταβάλλεται.Β. Η στροφορμή του δίσκου αυξάνεται.Γ. Η στροφορμή του δίσκου μειώνεται.



Α. Η στροφορμή του δίσκου δεν μεταβάλλεται.Β. Η στροφορμή του δίσκου αυξάνεται.Γ. Η στροφορμή του δίσκου μειώνεται.Γιατί η στροφορμή του δίσκου ελαττώνεται;

Ερώτηση 4

Τι θα συνέβαινε στη στροφορμή του δίσκου εάν η μάζα της πλαστελίνης που ενσωματώνεται στο δίσκο παραμένει σταθερή ενώ η ακτίνα από τον άξονα περιστροφής αυξάνεται;

71


Γ












Ερώτηση 5

Τι θα συνέβαινε στη στροφορμή του συστήματος δίσκου-πλαστελίνης εάν η μάζα της πλαστελίνης που ενσωματώνεται στο δίσκο αυξάνεται ενώ η ακτίνα από τον άξονα περιστροφής παραμένει σταθερή;

Α. Η στροφορμή του συστήματος δίσκου-πλαστελίνης δεν μεταβάλλεται.Β. Η στροφορμή του συστήματος δίσκου-πλαστελίνης αυξάνεται.Γ. Η στροφορμή του συστήματος δίσκου-πλαστελίνης μειώνεται.



Α. Η στροφορμή του συστήματος δίσκου-πλαστελίνης δεν μεταβάλλεται.Β. Η στροφορμή του συστήματος δίσκου-πλαστελίνης αυξάνεται.Γ. Η στροφορμή του συστήματος δίσκου-πλαστελίνης μειώνεται.

Γιατί η στροφορμή του συστήματος δίσκου-πλαστελίνης δεν μεταβάλλεται;

Σκεφτείτε ποιο φυσικό μέγεθος, ροπή αδράνειας ή στροφορμή μεταβάλλεται και ποιο παραμένει σταθερό με την αύξηση της μάζας. Έχετε κατά νου, επίσης, ότι για να μεταβληθεί η στροφορμή πρέπει να ασκούνται εξωτερικές ροπές στο σύστημα.



Γ

73


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Αρχή διατήρηση ενέργειας σε περιστροφική και μεταφορική κίνηση


Ενότητα Ροπή αδράνειας, Στροφορμή, Κινητική ενέργεια, Δυναμική ενέργεια, Μηχανική ενέργεια



Σκοπός Οι μαθητές εφαρμόζουν την αρχή διατήρησης της ενέργειας στην περιστροφική και μεταφορική κίνηση των στερεών.




Ροπή αδράνειας, Στροφορμή, Κινητική ενέργεια, Δυναμική ενέργεια, Μηχανική ενέργεια


Crocodile Physics



Οι μαθητές απαντούν τις ερωτήσεις και μετά τρέχουν την προσομοίωση 1. Ακολουθεί προβληματισμός πάνω στις αρχικές προβλέψεις των μαθητών και στα αποτελέσματα των παρουσιάσεων.

Προσομοίωση 1 (Simulation 1):

Παρουσιάζονται στους μαθητές τα ακόλουθα στερεά σώματα:

• δύοσφαίρεςτηςίδιαςμάζαςκαιακτίνας(ημιασυμπαγήςκαιηάλληκούφια)• δύοκύλινδροιτηςίδιαςμάζαςκαιακτίνας(οέναςσυμπαγήςκαιοάλλοςτρύπιος)• δύοτροχοίτηςίδιαςμάζαςκαιακτίνας(οέναςσυμπαγήςκαιοάλλοςμεακτίνες).

Παρουσιάζεται επίσης μια επίπεδη κεκλιμένη επιφάνεια με τη συμπαγή σφαίρα να βρίσκεται αρχικά ακίνητη στο πάνω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου.

Με το κουμπί «Τριβή» η επιφάνεια του κεκλιμένου επιπέδου γίνεται λεία και δεν παρουσιάζει τριβή και με το ίδιο κουμπί η επιφάνεια γίνεται τραχιά και παρουσιάζει τριβή. Όταν δεν υπάρχει τριβή, η ονομασία του κουμπιού μεταπίπτει σε «Χωρίς Τριβή».

Με το κουμπί «Έναρξη» οι μαθητές μπορούν να τρέξουν την προσομοίωση και με το κουμπί «Παύση» να την σταματήσουν σε οποιαδήποτε στιγμή κατά τη διάρκεια της κίνησης του σώματος ή των σωμάτων.




Γ

Με το κουμπί «Στερεό Σώμα» οι μαθητές θα έχουν τη δυνατότητα να επιλέγουν το είδος του στερεού που θα βρίσκεται στο πάνω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου.

Με το κουμπί «Μεταφορική Κινητική Ενέργεια» καταγράφεται η κινητική ενέργεια του σώματος που οφείλεται στη μεταφορική κίνηση.

Με το κουμπί «Περιστροφική Κινητική Ενέργεια» καταγράφεται η κινητική ενέργεια του σώματος που οφείλεται στη περιστροφική κίνηση.

Με το κουμπί «Μηχανική Ενέργεια» καταγράφεται το άθροισμα της κινητικής ενέργειας του σώματος που οφείλεται τόσο στη μεταφορική όσο και στην περιστροφική κίνηση και της δυναμικής ενέργειας βαρύτητας.

Ως επίπεδο μηδενικής δυναμικής ενέργειας βαρύτητας θα είναι το οριζόντιο επίπεδο που περνά από τη βάση του κεκλιμένου επιπέδου.

Επειδή τα σώματα θα αφήνονται από το ίδιο ύψος, το κεκλιμένο επίπεδο θα έχει σταθερή κλίση, η μηχανική ενέργεια θα είναι σταθερή.

Με το κουμπί «Επαναφορά» το σύστημα θα επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση, δηλαδή με τη συμπαγή σφαίρα να είναι αρχικά ακίνητη στο πάνω μέρος του κεκλιμένου επιπέδου.

Με το κουμπί «Μάζα» θα υπάρχει δυνατότητα αλλαγής της μάζας του στερεού σώματος.

Με το κουμπί «Ακτίνα» θα υπάρχει δυνατότητα αλλαγής της ακτίνας του στερεού.

Με το κουμπί «Ροπή Αδράνειας» θα υπάρχει δυνατότητα καταγραφής της ροπής αδράνειας του στερεού σώματος.

Με αυτό τον τρόπο οι μαθητές αλλάζοντας τις μεταβλητές μάζα, ακτίνα, (ροπή αδράνειας), μελετούν την επίδραση που έχει η αντίστοιχη αλλαγή στην κινητική ενέργεια από μεταφορική και περιστροφική κίνηση και εξάγουν συμπεράσματα.

Με το κουμπί «Τριβή» οι μαθητές συγκρίνουν την αλλαγή στην κινητική ενέργεια σε σχέση με την κίνηση όταν το σώμα εκτελεί μόνο μεταφορική κίνηση (χωρίς τριβή) και όταν το σώμα εκτελεί μεταφορική και περιστροφική κίνηση (με τριβή) ταυτόχρονα. Η τιμή της τριβής παραμένει σταθερή.

Ερώτηση 1

Από ποιους παράγοντες εξαρτάται το ποσοστό της κινητικής ενέργειας που οφείλεται στην περιστροφή ενός στερεού σώματος σε σχέση με την αρχική ενέργεια που έχει το σώμα όταν αφήνεται να κινηθεί από συγκεκριμένο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου;

Ερώτηση 2

Δύο σφαίρες της ίδιας ακτίνας και μάζας, η μια συμπαγής και η άλλη κούφια, αφήνονται να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβή. Όταν τα δύο σώματα φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου:

Α. Η συμπαγής σφαίρα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Β. Η κούφια σφαίρα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια. Γ. Οι δύο σφαίρες έχουν την ίδια περιστροφική κινητική ενέργεια.



Α. Η συμπαγής σφαίρα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Β. Η κούφια σφαίρα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Γ. Οι δύο σφαίρες έχουν την ίδια περιστροφική κινητική ενέργεια.

Γιατί η περιστροφική κινητική ενέργεια των δύο σφαιρών είναι διαφορετική;

75


Γ








Ερώτηση 3

Δύο συμπαγείς σφαίρες της ίδιας μάζας και διαφορετικής ακτίνας, αφήνονται να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβή. Όταν τα δύο σώματα φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου:

Α. Η σφαίρα με τη μεγαλύτερη ακτίνα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Β. Η σφαίρα με τη μικρότερη ακτίνα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια. Γ. Οι δύο σφαίρες έχουν την ίδια περιστροφική κινητική ενέργεια.



Α. Η σφαίρα με τη μεγαλύτερη ακτίνα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Β. Η σφαίρα με τη μικρότερη ακτίνα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια. Γ. Οι δύο σφαίρες έχουν την ίδια περιστροφική κινητική ενέργεια.

Γιατί η περιστροφική κινητική ενέργεια των δύο σφαιρών είναι διαφορετική;

Ερώτηση 4

Μια συμπαγής σφαίρα και ένας συμπαγής κύλινδρος της ίδιας μάζας και ακτίνας, αφήνονται να κινηθούν από το ίδιο ύψος ενός κεκλιμένου επιπέδου που παρουσιάζει τριβή. Όταν τα δύο σώματα φτάνουν στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου:

Α. Η σφαίρα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Β. Ο κύλινδρος έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Γ. Τα δύο σώματα έχουν την ίδια περιστροφική κινητική ενέργεια.



Α. Η σφαίρα έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Β. Ο κύλινδρος έχει μεγαλύτερη περιστροφική κινητική ενέργεια.Γ. Τα δύο σώματα έχουν την ίδια περιστροφική κινητική ενέργεια.

Γιατί η περιστροφική κινητική ενέργεια των δύο σωμάτων είναι διαφορετική;

Γιατί η περιστροφική κινητική ενέργεια της σφαίρας είναι μικρότερη;



Γ

77


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Δυναμικός ηλεκτρισμός / Παράλληλη και σε σειρά σύνδεση


Ενότητα Δυναμικός ηλεκτρισμός / Παράλληλη και σε σειρά σύνδεση


Σκοπός Σκοπός της προτεινόμενης δραστηριότητας είναι να δώσει στους μαθητές την ευκαιρία να κατασκευάσουν απλά κυκλώματα τα οποία θα περιλαμβάνουν μπαταρία, διακόπτη, αντιστάτες, αμπερόμετρο και βολτόμετρο.

Επιπλέον, η δραστηριότητα αυτή θα δώσει την ευκαιρία στους μαθητές να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται η ένδειξη του αμπερομέτρου και του βολτομέτρου σε ένα κύκλωμα όταν προστίθενται επιπλέον αντιστάτες στο κύκλωμα, είτε σε σειρά είτε παράλληλα.

Η δραστηριότητα βοηθά τους μαθητές να προβλέψουν τα πιθανά αποτελέσματα μιας υπερφόρτωση ενός κυκλώματος και να κατανοήσουν τον τρόπο λειτουργίας της οικιακής ηλεκτρικής εγκατάστασης. Ακόμη, βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν πρωτοβουλία στη συναρμολόγηση των κυκλωμάτων χωρίς να υπάρχει ο κίνδυνος καταστροφής του εργαστηριακού εξοπλισμού.




Δυναμικός ηλεκτρισμός, Βραχυκύκλωμα, Crocodile Physics


Crocodile Physics



Οργάνωση τάξης: Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες τριών μαθητών (λαμβάνει μέρος όλη η τάξη) σε εργαστήριο Η/Υ ή στο εργαστήριο της Φυσικής (οι μαθητές λαμβάνουν μέρος εκ περιτροπής). Στην περίπτωση του εργαστηρίου οι υπόλοιποι μαθητές εργάζονται με όργανα από το συμβατικό εργαστήριο.

Ο Φυσικός ζητά από τους μαθητές να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται η ένδειξη του αμπερομέτρου αν σε ένα κύκλωμα προστίθενται αντιστάτες σε σειρά.




Γ

Ακολούθως ζητείται από τους μαθητές να επαναλάβουν την ίδια διαδικασία αλλά να τοποθετήσουν και ένα βολτόμετρο στα άκρα κάθε αντιστάτη. Οι μαθητές καλούνται να καταγράφουν τις μετρήσεις των δύο οργάνων ή να τις συζητούν στα πλαίσια της ομάδας. Στην συνέχεια ο εκπαιδευτικός ζητά από τους μαθητές να παρατηρήσουν τις ενδείξεις των αμπερομέτρων και βολτομέτρων σε ένα κύκλωμα που περιλαμβάνει όμοιους αντιστάτες παράλληλα συνδεδεμένους και ελεγχόμενους (ο κάθε αντιστάτης ελέγχεται από ξεχωριστό διακόπτη).

Οι μαθητές καλούνται να καταγράφουν τις μετρήσεις των δύο οργάνων ή να τις συζητούν στα πλαίσια της ομάδας.







Γ.2.6.1 Οδηγίες χρήσης του εργαλείου

15_DrastiriotitaP2_6_1.doc

79


Γ

Γενικές οδηγίες χρήσης του προγράμματος-Πορεία βήμα με βήμα (screen shots) για την αξιοποίηση του προγράμματος στη συγκεκριμένη δραστηριότητα.

Αφού ανοίξουμε το

πρόγραμμα επιλέγουμε από τα περιεχόμενα

κυκλώματα και ακολούθως

κυκλώματα σε σειρά

Στη οθόνη θα

εμφανιστούν τρία κυκλώματα με μόνη

διαφορά τη συνολική αντίσταση. Ο μαθητής

μπορεί να καταλήξει σε κάποιο συμπέρασμα

παρατηρώντας τις ενδείξεις του

αμπερομέτρου.

Αν ο μαθητής από τα περιεχόμενα επιλέξει

κύκλωμα σε σειρά (λαμπτήρες), μπορεί να παρατηρήσει τόσο την

μεταβολή του αμπερομέτρου όσο και

του βολτομέτρου, έτσι θα οδηγηθεί σε ένα

γενικότερο συμπέρασμα όσο αφορά την μεταβολή

της έντασης και της διαφοράς δυναμικού που

εμφανίζονται σε σειρά συνδεσμολογία.


Γ.2.6.1 – Γενικές Οδηγίες Χρήσης του Προγράμματος



Γ

ο μαθητής από τα περιεχόμενα μπορεί να

επιλέξει παράλληλα κυκλώματα. Κλείνοντας τους διακόπτες μπορεί να παρατηρήσει τόσο

την μεταβολή του αμπερομέτρου του

κυκλώματος όσο και των υπόλοιπων

αμπερομέτρων και του βολτομέτρου, έτσι θα

οδηγηθεί σε ένα γενικότερο συμπέρασμα όσο αφορά την μεταβολή

της έντασης και της διαφοράς δυναμικού που

εμφανίζονται σε παράλληλη

συνδεσμολογία. Αναφορά στην οικιακή εγκατάσταση και την

υπερφόρτωση

Οι μαθητές μπορούν να φτιάξουν και δικό τους

μοντέλο, αν από τα περιεχόμενα επιλέξουν

ηλεκτρονικός εξοπλισμός και από τα

περιεχόμενα των φακέλων δημιουργήσουν

τα κυκλώματα της αρεσκείας τους.

81


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια της ΑΑΤ


Ενότητα Ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια της ΑΑΤ


Σκοπός Η προτεινόμενη δραστηριότητα δίνει στους μαθητές την ευκαιρία να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται η κινητική, η δυναμική και η μηχανική ενέργεια σώματος που εκτελεί Γ.Α.Τ. σε συνάρτηση με το χρόνο και την απομάκρυνση.

Οι μαθητές διερευνούν τις ενεργειακές μεταβολές του ταλαντωτή μεταβάλλοντας το πλάτος και την σκληρότητα του ελατηρίου.

Η δραστηριότητα βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν πρωτοβουλία και να πειραματιστούν χωρίς να υπάρχει ο κίνδυνος καταστροφής του εργαστηριακού εξοπλισμού.




Ενεργειακές μεταβολές, ΑΑΤ, Crocodile Physics, ελατήριο, Γ.Α.Τ., ενέργεια σώματος





Οργάνωση τάξης: Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες τριών μαθητών, εκ περιτροπής, στο εργαστήριο της Φυσικής. Οι υπόλοιποι μαθητές εργάζονται σε ομάδες με όργανα από το συμβατικό εργαστήριο.

Ο/Η Φυσικός ζητά από τους μαθητές να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται η θέση και η ταχύτητα σε σχέση με το χρόνο. Ακολούθως ζητά από τους μαθητές να προβλέψουν τις ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια της ταλάντωσης. Οι μαθητές πειραματίζονται μεταβάλλοντας διάφορα φυσικά μεγέθη όπως το πλάτος της ταλάντωσης, τη μάζα του ταλαντωτή, τη σκληρότητα του ελατηρίου και το μήκος του απλού εκκρεμούς.

Στο τέλος της δραστηριότητας γίνεται συζήτηση και εξάγονται συμπεράσματα. Οι μαθητές δικαιολογούν τη διατήρηση της μηχανικής ενέργειας στη Γ.Α.Τ. στο εικονικό περιβάλλον του Crocodile (σε αντίθεση με το πραγματικό περιβάλλον της τάξης). Ο/ Η φυσικός δίνει μαθηματική υποστήριξη για τις γραφικές παραστάσεις των ενεργειακών μεταβολών.




Γ









83


Γ

Γενικές οδηγίες χρήσης του προγράμματος-Πορεία βήμα με βήμα (screen shots) για την

αξιοποίηση του προγράμματος στη συγκεκριμένη δραστηριότητα.


πρόγραμμα επιλέγουμε από τα περιεχόμενα ενέργεια και κίνηση

και ακολούθως άλλα

παραδείγματα.

Επιλέγουμε ελατήρια -

ενέργεια

Μπορούμε να

μεταβάλουμε την τιμή της μάζας του

ταλαντωτή και την σκληρότητα του

ελατηρίου επιλέγοντας το αντίστοιχο σώμα και με δεξί κλικ πάμε στις ιδιότητες. Το πλάτος

της ταλάντωσης μπορούμε να το

μεταβάλουμε αφού επιλέξουμε την μπάλα και σύρουμε την σε μεγαλύτερο πλάτος.





Γ

Μπορούμε να μεταβάλουμε τα φυσικά μεγέθη που είναι στον κατακόρυφο άξονα, με το αριστερό κουμπί του mouse και στη συνέχεια επιλέγοντας το φυσικό

μέγεθος που θέλουμε να μελετήσουμε, όπως κινητική, δυναμική

ενέργεια κ.α.

Αν από τα περιεχόμενα επιλέξουμε άλλα

παραδείγματα και στη συνέχεια μεταβολή

ενέργειας -2 μπορούμε να μελετήσουμε

ενεργειακές μεταβολές για το απλό εκκρεμές.

Μπορούμε να μεταβάλουμε τα φυσικά μεγέθη που είναι στον κατακόρυφο άξονα, με το αριστερό κουμπί του mouse και στη συνέχεια να επιλέξουμε το φυσικό μέγεθος που θέλουμε να

μελετήσουμε. Επίσης μπορούμε να

μεταβάλουμε την μάζα και το μήκος του ταλαντωτή, όπως

ακριβώς στο σύστημα με το ελατήριο.

Μπορούμε να επιλέξουμε το μοντέλο και να το μεταφέρουμε στη Word ή να το τυπώσουμε.

85


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Διατήρηση ορμής - κρούση


Ενότητα Διατήρηση ορμής - κρούση


Σκοπός Η προτεινόμενη δραστηριότητα δίνει στους μαθητές την ευκαιρία να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται η ορμή δύο σωμάτων σε συνάρτηση με το χρόνο πριν και μετά την κρούση αν:

η κρούση είναι τελείως ελαστική, •η κρούση είναι τελείως πλαστική •η κρούση είναι ημιελαστική •

Οι μαθητές διερευνούν τις ενεργειακές μεταβολές των συγκρουόμενων σωμάτων.

Η δραστηριότητα βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν πρωτοβουλία και να πειραματιστούν μεταβάλλοντας διάφορα μεγέθη όπως είναι η μάζα, το είδος του υλικού, η ταχύτητα κά. Ακόμη, οι μαθητές παρατηρούν το φαινόμενο ανταλλαγής ταχύτητας μεταξύ δύο όμοιων σφαιρών σε μια ελαστική κρούση και προβλέπουν το αποτέλεσμα σε μια ημιελαστική κρούση.




Διατήρηση ορμής, κρούση, ελαστική κρούση, πλαστική κρούση, ημι-ελαστική κρούση, ενεργειακές μεταβολές






Ο/Η Φυσικός ζητά από τους μαθητές να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται η ορμή σε σχέση με το χρόνο. Ακολούθως ζητά να γίνει μία πρόβλεψη για τις ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια της κρούσης.

Οι μαθητές μπορούν να πειραματιστούν μεταβάλλοντας διάφορα φυσικά μεγέθη όπως, μάζα, ελαστικότητα και ταχύτητα.




Γ

Στο τέλος της δραστηριότητας γίνεται συζήτηση και εξάγονται συμπεράσματα. Οι μαθητές δικαιολογούν τη διατήρηση της ορμής στο εικονικό περιβάλλον του Crocodile (σε αντίθεση με το πραγματικό περιβάλλον της τάξης). Ο/ Η φυσικός δίνει μαθηματική υποστήριξη για τις γραφικές παραστάσεις των ενεργειακών μεταβολών.









87


Γ




πρόγραμμα επιλέγουμε από τα περιεχόμενα ενέργεια

και κίνηση

και ακολούθως διατήρηση

της ορμής.

Ακολουθήστε τις οδηγίες που είναι γραμμένες στο κάτω μέρος της οθόνης για να παρατηρήσετε πως

μεταβάλλεται η ορμή και η κινητική ενέργεια δύο

σφαιρών κατά την διάρκεια της κρούσης.

Επιλέγοντας μία σφαίρα, από τις ιδιότητες μπορείτε

να ρυθμίσετε την ελαστικότητα, την μάζα κά.

Με τον τρόπο αυτό μπορείτε να

παρακολουθήσετε τη μεταβολή της ορμής κατά

την ελαστική (ελαστικότητα=1) ή ανελαστική κρούση.





Γ

Μπορούμε να μεταβάλουμε το φυσικό μέγεθος που θα μας δίνουν οι γραφικές παραστάσεις με το αριστερό κουμπί του

mouse και στη συνέχεια επιλέγοντας το φυσικό μέγεθος που θέλουμε να μελετήσουμε, όπως κινητική ενέργεια.

Με τον τρόπο αυτό

μπορείτε να παρακολουθήσετε τη

μεταβολή της ορμής κατά την ελαστική

(ελαστικότητα=1) ή ανελαστική κρούση.

Μπορούμε να μελετήσουμε τα ίδια φαινόμενα όπως

αυτά που έχουν προαναφερθεί αν από τα περιεχόμενα επιλέξουμε

άλλα παραδείγματα και στη συνέχεια ορμή σε κρούση.

Μπορούμε να μελετήσου τα ίδια φαινόμενα όπως

αυτά που έχουν προαναφερθεί αν από τα περιεχόμενα επιλέξουμε

άλλα παραδείγματα και στη συνέχεια ημιελαστική

κρούση.

Μπορούμε να επιλέξουμε το καροτσάκι και από τις ιδιότητες να αλλάξουμε το μοντέλο σε πλαστική ή ελαστική κρούση.

Μπορούμε, όπως προαναφέρθηκε να

μεταβάλουμε το φυσικό μέγεθος που θα μας δίνουν οι γραφικές παραστάσεις με το αριστερό κουμπί του mouse και στη συνέχεια επιλέγοντας το φυσικό μέγεθος που θέλουμε να

μελετήσουμε

89


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Κύματα/ περίθλαση


Ενότητα Κύματα/ περίθλαση


Σκοπός Η προτεινόμενη δραστηριότητα είναι να δώσει στους μαθητές την ευκαιρία να παρατηρήσουν το φαινόμενο της περίθλασης ηλεκτρομαγνητικού, ηχητικού και υδάτινου κύματος. Μέσα από τα γραφικά θα διατυπώσουν τις προϋποθέσεις δημιουργίας περίθλασης.






Crocodile Physics




Ο/Η Φυσικός ζητά από τους μαθητές να προβλέψουν πως μεταβάλλεται το πλάτος ταλάντωσης του ελαστικού μέσου σε διάφορα σημεία πίσω από ένα εμπόδιο το οποίο έχει μία σχισμή της τάξης μεγέθους του μήκους κύματος. Αφού καταγραφούν οι αντιλήψεις των μαθητών και οι πιθανές ερμηνείες τους, ο εκπαιδευτικός εισάγει την έννοια της περίθλασης και ζητά από τους μαθητές να παρατηρήσουν το φαινόμενο μέσα από μοντέλα που μπορούν να δημιουργήσουν στο Crocodile. Οι μαθητές πειραματίζονται με ηχητικά κύματα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ή κύματα που παράγονται στην επιφάνεια του νερού.

Στο τέλος της δραστηριότητας γίνεται συζήτηση και εξάγονται συμπεράσματα. Οι μαθητές δίνουν απαντήσεις στο ερώτημα γιατί μπορούμε να ακούσουμε ένα αυτοκίνητο από το ανοιχτό παράθυρο ενώ δεν το βλέπουμε.




Γ









91


Γ




πρόγραμμα επιλέγουμε νέο μοντέλο

Από τα περιεχόμενα επιλέγουμε κύματα και ακολούθως δισδιάστατα

Επιλέγουμε ένα χώρο διάδοσης κυμάτων (πχ. Υδάτινος χώρος διάδοσης κύματος) και το σύρουμε, έχοντας πατημένο το αριστερό κουμπί του

mouse, δεξιά στην οθόνη.





Γ

Αν τοποθετήσετε το mouse πάνω δεξιά του χώρου διάδοσης κυμάτων

μπορείτε να προσθέσετε προβολή εγκάρσιας τομής πατώντας το σχετικό

εικονίδιο.

Τοποθετούμε μία σημειακή πηγή πάνω ή κάτω από την

κόκκινη γραμμή

Πατώντας το εικονίδιο που εμφανίζεται στο σημείο δεξιά της πηγής με την τοποθέτηση του mouse μπορούμε να πάμε στις ιδιότητες της πηγής και να ρυθμίσουμε τη συχνότητα ή το μήκος κύματος, το πλάτος και αρχική φάση.

93


Γ

Μπορούμε να τοποθετήσουμε μονή

σχισμή απέναντι από την πηγή σύροντας την στο χώρο διάδοσης του

κύματος. Μπορούμε να περιστρέψουμε και να επιμηκύνομε το εμπόδιο, με την σχισμή, αφού

πρώτα γίνει η επιλογή του. Έτσι το κύμα θα πέφτει κάθετα στη σχισμή.

Μπορούμε να τοποθετήσουμε ένα

ανιχνευτή από το φάκελο μέτρηση. Αν πάμε στις ιδιότητες του ανιχνευτή

μπορούμε να παρακολουθούμε την αυξομείωση της

μετατόπισης του κατά την διάδοση του κύματος.

Μπορούμε από το φάκελο παρουσίαση να επιλέξουμε

και να σύρουμε το γράφημα στη σκηνή. Με κλικ και μεταφορά στον

ανιχνευτή και στη συνέχεια από την ιδιότητα να

επιλέξουμε εμφάνιση της μετατόπισης στο γράφημα.




Γ

Στην γραφική παράσταση που θα προκύψει μπορεί να γίνει συζήτηση σχετικά με την μεταβολή του πλάτους με την πάροδο του χρόνου.

Αντίστοιχα μοντέλα μπορούμε να δημιουργήσουμε με ηχητικά ή

ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Μπορούμε να επιλέξουμε το μοντέλο και να το

μεταφέρουμε στη Word ή να το τυπώσουμε.

95


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Κύματα/ Συμβολή


Ενότητα Κύματα/ Συμβολή


Σκοπός Η προτεινόμενη δραστηριότητα δίνει στους μαθητές την ευκαιρία να παρατηρήσουν το φαινόμενο της συμβολής κυμάτων (γραφικά) στην ίδια διεύθυνση διάδοσης. Μέσα από τα γραφικά τα παιδιά διατυπώνουν τις προϋποθέσεις δημιουργίας της συμβολής και προσδιορίζουν τα πιθανά αποτελέσματα της.

Οι μαθητές αναγνωρίζουν πότε δημιουργείται στάσιμο κύμα και παρατηρούν τη δημιουργία του (στάσιμου κύματος) από ανάκλαση σε ακλόνητο σημείο και σε μη ακλόνητο σημείο.






Crocodile Physics




Ο/Η Φυσικός ζητά από τους μαθητές να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται το σχήμα / ο όγκος του ελαστικού μέσου σε σχέση με το χρόνο, κατά την διάδοση δύο κυμάτων στο ελαστικό μέσο. Ακολούθως ζητά από τους μαθητές να δώσουν μία ερμηνεία του φαινομένου στηριζόμενοι σε προϋπάρχουσες τους γνώσεις. Οι μαθητές μπορούν να πειραματιστούν δημιουργώντας φαινόμενα συμβολής είτε από ανάκλαση είτε χρησιμοποιώντας δύο όμοιες πηγές. Μπορούν ακόμη να πειραματιστούν με ηχητικά, ηλεκτρομαγνητικά, γραμμικά κύματα ή/ και με κύματα που παράγονται στην επιφάνεια του νερού.

Στο τέλος της δραστηριότητας γίνεται συζήτηση και εξάγονται συμπεράσματα. Οι μαθητές δικαιολογούν τα αποτελέσματα της συμβολής των κυμάτων και ο/η εκπαιδευτικός δίνει μαθηματική υποστήριξη για τα αποτελέσματα της συμβολής.




Γ









97


Γ




πρόγραμμα επιλέγουμε νέο μοντέλο

Από τα περιεχόμενα

επιλέγουμε κύματα και ακολούθως

μονοδιάστατα

Σύρουμε έχοντας πατημένο το αριστερό κουμπί του mouse μια

από τις επιλογές ‘χώρος ανάκλασης κυμάτων’,

‘χώρος συμβολής κυμάτων’ ή ‘χώρος

παραγωγής κυμάτων σε χορδή’ στο δεξιό τμήμα της οθόνης μπορούμε να

παρατηρήσουμε φαινόμενα συμβολής

κατά μήκος μιας χορδής

Από τα περιεχόμενα επιλέγουμε δυσδιάστατα κύματα και σύρουμε την επιλογή υδάτινος χώρος διάδοσης κυμάτων.





Γ

Πατώντας το εικονίδιο που εμφανίζεται στο σημείο αυτό γίνεται προσθήκη προβολής εγκάρσιας τομής. Τοποθετούμε δύο σημειακές πηγές στις δύο άκριες της ευθείας που είναι στο νερό (κόκκινη γραμμή) και παρακολουθούμε την εξέλιξη του φαινομένου.

Παρατηρούμε την δημιουργία στάσιμου κύματος μέσα από την εγκάρσια τομή της υδάτινης επιφάνειας

Μπορούμε να τοποθετήσουμε ανακλαστήρα, σύροντας μια επίπεδη ανακλαστική επιφάνεια στο νερό και περιστρέφοντας την έτσι ώστε το κύμα να πέφτει κάθετα σε αυτή, για να παρατηρήσουμε φαινόμενο συμβολής από ανάκλαση.

Μπορεί κάποιος να πειραματιστεί με ηχητικά κύματα

Είτε με ηλεκτρομαγνητικά

Μπορούμε να επιλέξουμε το κύκλωμα και να το μεταφέρουμε στη Word ή να το τυπώσουμε.

99


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Ο τρίτος νόμος του Newton στις κρούσεις

Τάξη Γ΄ Λυκείου (ενισχυμένη)

Ενότητα Μηχανική συστήματος σωμάτων σε μια διάσταση

Ενότητες: 1.3.2, 1.3.1.1 και 1.3.3.1 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα


Σκοπός Οι μαθητές να:

κατανοήσουν τo ζεύγος δυνάμεων δράση-αντίδρασης •κατανοήσουν ότι οι δυνάμεις που ασκούνται κατά την κρούση δύο σωμάτων •(πλαστική ή ελαστική), με οποιαδήποτε σχέση έχουν ο μάζες τους και με οποιαδήποτε ταχύτητα κινούνται, θα είναι ίσες.




Κρούση, ελαστική, πλαστική, δράση, αντίδραση, ορμή, 3ος Νόμος του Νεύτωνα


Crocodile Physics



Οργάνωση τάξης: Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες πέντε μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή ως επίδειξη στην ολομέλεια της τάξης από τον εκπαιδευτικό με την βοήθεια τριών τεσσάρων μαθητών. Στην πρώτη περίπτωση οι υπόλοιποι μαθητές θα εργάζονται σε ομάδες στους πάγκους τους σε πειράματα που δεν χρειάζονται τη διασύνδεση.

Πορεία: Οι μαθητές ακολουθούν τις υποδείξεις στο φύλλο εργασίας. Οι οδηγίες χρήσης του Εργαλείου και η πορεία φαίνονται στο Φύλλο Εργασίας

Μέσα που χρειάζονται για υλοποίηση της δραστηριότητας (ηλεκτρονικά αρχεία, φυλλάδια, παρουσιάσεις):

• ΗλεκτρονικόςΥπολογιστήςμεεγκατεστημένοτοΛογισμικόDataStudio• ΦύλλοΕργασίας• Ταυλικάπουγράφονταιστοφύλλοεργασίας




Γ

Προαπαιτούμενες γνώσεις:

Κάθε σώμα που εξασκεί δύναμη σε ένα άλλο σώμα, δέχεται αντίθετη (ίση σε μέτρο •αλλά αντίθετης φοράς) δύναμη από το δεύτερο σώμα.Κρούση ονομάζεται η επαφή δύο σωστών που έχουν διαφορετικές ταχύτητες και •διαρκεί πολύ μικρό χρονικό διάστημα.Κατά την ελαστική κρούση των σωμάτων δεν παρατηρείται απώλεια ενέργειας ενώ οι •παραμορφώσεις των σωμάτων είναι τελείως προσωρινές.Κατά την πλαστική κρούση τα σώματα συσσωματώνονται και κινούνται μετά με την •ίδια ταχύτητα.





Γ.2.11.1 Φύλλο εργασίας 15_DrastiriotitaP2_11_1.doc



101


Γ

ΤΡΙΤΟΣ ΝΟΜΟΣ NEWTON ΣΤΙΣ ΚΡΟΥΣΕΙΣ

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Από τους τρεις νόμους του Newton, ο τρίτος είναι ίσως ο ελάχιστα διαισθητικός. Ενστικτωδώς σκεφτόμαστε ότι ένα σώμα με μεγάλη μάζα, όταν συγκρούεται με ένα σώμα με μικρότερη μάζα, ασκεί μια πολύ μεγαλύτερη δύναμη από ότι το σώμα με τη μικρότερη μάζα. Ο τρίτος νόμος του Newton, εντούτοις, δηλώνει ότι οι δυνάμεις που ασκεί το ένα σώμα στο άλλο είναι του ιδίου μέτρου. Θα μελετήσουμε αυτόν τον νόμο με τα πειράματα που ακολουθούν.

Στόχοι: Οι μαθητές να: κατανοήσουν τo ζεύγος δυνάμεων δράση-αντίδρασης κατανοήσουν ότι οι δυνάμεις που ασκούνται κατά την κρούση δύο σωμάτων

(πλαστική ή ελαστική) με οποιαδήποτε σχέση έχουν ο μάζες του και με οποιαδήποτε ταχύτητα κινούνται θα είναι ίσες.

Όργανα- Υλικά- Συσκευές Ηλεκτρονικός Υπολογιστής Interface της Pasco Data Studio™ Διάδρομος κίνησης της Pasco

2,2 m με τα υποστηρίγματα του. Δύο καροτσάκια της Pasco Αισθητήρας δύναμης με

ελατήριο στερεωμένος στο ένα καροτσάκι

Αισθητήρας δύναμης με ένα λαστιχένιο πώμα στερεωμένος στο ένα καροτσάκι

Ζυγός Πειραματική διαδικασία στον Υπολογιστή Με τις κατάλληλες διαδικασίες το λογισμικό Data Studio™ μπορεί να διαβάσει τα δεδομένα που θα συλλέξουν οι αισθητήρες δύναμης που είναι στερεωμένοι στα καροτσάκια.

1. Ανοίξετε το λογισμικό Data Studio™ , και επιλέξτε Create a New Experiment

και συνδέστε τους αισθητήρες δύναμης με τα αναλογικά κανάλια Α και Β στo Science Workshop Interface.


Γ.2.11.1 – Φύλλο εργασίας



Γ

2. Οι αισθητήρες δύναμης χρειάζεται να βαθμολογηθούν (calibration). Να θυμηθείτε ότι δεν πρέπει να ασκείται καμία τάση στον αισθητήρα δύναμης και μετά πατάτε το κουμπί

«TARE» για να μηδενιστεί ο αισθητήρας δύναμης προτού να αρχίσει να καταγράφει δεδομένα για κάθε δοκιμή. Κάνετε double click στο παράθυρο των αισθητήρων για να εμφανιστούν οι ιδιότητες του αισθητήρα δύναμης. Στην ετικέτα «general», σιγουρεύεται ότι ο αισθητήρας τίθεται «high force changes» (1000Hz) διότι η κρούση λαμβάνει χώρα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Μπορείτε «να μεγεθύνετε» αργότερα το χρόνο της κρούσης χρησιμοποιώντας το δρομέα.

3. Δημιουργήστε μια γραφική παράσταση Force vs. Time (Δύναμης σε σχέση του χρόνου). 4. Πραγματοποιείστε την πειραματική διάταξη που φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα. Στερεώστε

τους αισθητήρες δύναμης στα καροτσάκια. Αφαιρέστε τους γάντζους και βιδώστε τις ελαστικές τάπες στους αισθητήρες δύναμης.

5. Ένας από τους αισθητήρες δύναμης πρέπει να ρυθμιστεί στο λογισμικό ως «θετικός» και ο άλλος ως «αρνητικός». Αυτό γίνεται ώστε η μια κατεύθυνση του διάδρομου κίνησης να είναι η «θετική» και η άλλη «αρνητική». Ορίστε ποιος αισθητήρας δύναμης θα κινείται προς τη θετική κατεύθυνση και ποιος προς την αρνητική κατεύθυνση.

Δραστηριότητα 1: Δυνάμεις στις κρούση μεταξύ καροτσιών ίσης μάζας Πρόβλεψη 1: Προβλέψτε ποια είναι η σχέση μεταξύ των δυνάμεων μεταξύ των δύο καροτσιών στις ακόλουθες καταστάσεις. Να είσαστε βέβαιοι σε ποιο καροτσάκι αναφέρεστε. Να σημειώσετε με √ τη απάντηση που νομίζεται είναι ορθή. α) Το καροτσάκι 1 και το καροτσάκι 2 συγκρούονται κινούμενα το ένα προς το άλλο με ίσες ταχύτητες: Ο αισθητήρας δύναμης στο καροτσάκι 1 θα καταχωρήσει μεγαλύτερη δύναμη από

ότι το κάρο 2. Οι δύο αισθητήρες δύναμης θα καταχωρήσουν ίσες δυνάμεις. Ο αισθητήρας δύναμης στο καροτσάκι 2 θα καταχωρήσει μεγαλύτερη δύναμη από ότι

το καροτσάκι 2 β) Το καροτσάκι 1 και το καροτσάκι 2 συγκρούονται, με το καροτσάκι 1 να κινείται πολύ πιο γρήγορα από το καροτσάκι 2: Ο αισθητήρας δύναμης στο καροτσάκι 1 θα καταχωρήσει μεγαλύτερη δύναμη από ότι

το καροτσάκι 2 Οι δύο αισθητήρες δύναμης θα καταχωρήσουν ίσες δυνάμεις Ο αισθητήρας δύναμης στο καροτσάκι 2 θα καταχωρήσει μεγαλύτερη δύναμη από ότι

το καροτσάκι 2 γ) Το καροτσάκι 1 συγκρούεται με ένα ακίνητο καροτσάκι 2:

Καροτσάκι

Καροτσάκι

Αισθητήρας


Διάδρομος

Ελαστικές

103


Γ

Ο αισθητήρας δύναμης στο καροτσάκι 1 θα καταχωρήσει μεγαλύτερη δύναμη από ότι το καροτσάκι 2

Οι δύο αισθητήρες δύναμης θα καταχωρήσουν ίσες δυνάμεις Ο αισθητήρας δύναμης στο καροτσάκι 2 θα καταχωρήσει μεγαλύτερη δύναμη από ότι

το καροτσάκι 2 1. Ζυγίστε τα καροτσάκια με τους αισθητήρες δύναμης που είναι στερεωμένοι πάνω τους με το ζυγό και εάν η μάζα τους δεν είναι ίση τότε προσθέστε μικρά σταθμά ή κλιπς χαρτιού για να γίνει ίση η μάζα τους.

2. Τρέξτε την κατάσταση (α). Πατήστε το κουμπί «Start» για την καταγραφή των δεδομένων καθώς ένας μαθητής σπρώχνει τα δύο καροτσάκια τον ένα προς το άλλο με ίσες κατά μέτρο ταχύτητες.

Αμέσως μόλις γίνει η κρούση πατήστε το κουμπί Stop για να σταματήσει η καταγραφή των δεδομένων.

3. Σιγουρευτείτε ότι όταν συγκρούονται τα καροτσάκια, το μόνο σημείο επαφής τους είναι οι

αισθητήρες δύναμης και ότι η δύναμη της σύγκρουσης να είναι εντός των ορίων των αισθητήρων δύναμης δηλαδή να μην υπερβαίνει τα 50Ν.

4. Αναλύστε τα δεδομένα από τους αισθητήρες δύναμης. Κρατήστε ένα καλό «run» για

αργότερη σύγκριση. Ερώτηση 1: Ποια είναι η μορφή της γραφικής παράστασής; Έχουν οι γραφικές παραστάσεις των δύο αισθητήρων δύναμης την ίδια μορφή; ……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Ερώτηση 2: Οι γραφικές παραστάσεις των δύο αισθητήρων δύναμης είναι συμμετρικές; Ναι ή όχι και γιατί; ……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Ερώτηση 3: Ποια είναι η μέση δύναμη που ασκείται κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης; (Μπορείτε να υπολογίσετε αυτήν χρησιμοποιώντας τη λειτουργία Data Studio «Area» διαιρώντας το με το συνολικό χρόνο.)

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

5. Επαναλάβετε το πείραμα για τις καταστάσεις (β) και (γ). 6. Εκτυπώστε ένα αντίγραφο της γραφικής παράστασης κάθε κατάστασης. Μπορείτε να τα τυπώσετε σε ένα φύλλο εάν είναι βολικό. Ερώτηση 4: Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ των τριών καταστάσεων; Ποιες είναι οι διαφορές; ……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Ερώτηση 5: Οι προβλέψεις σας ήταν σωστές; Ναι ή όχι και γιατί;




Γ

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

………………………............................................................…...

Δραστηριότητα 2: Δυνάμεις στις κρούσεις μεταξύ ενός κινούμενου καροτσιού και ενός σταθερού εμπόδιου Έχουμε δει τι συμβαίνει όταν ένα κινούμενο αντικείμενο συγκρούεται με ένα άλλο αντικείμενο που είναι ελεύθερο να κινείται. Τι συμβαίνει όμως, όταν το αντικείμενο είναι σταθερό σε μια θέση και δεν μπορεί να κινηθεί; Ποια είναι η σχέση μεταξύ των δυνάμεων σε αυτή την περίπτωση; 7. Πάρτε ένας από τους αισθητήρες δύναμης και στερεώστε τον σε ένα υποστήριγμα κρούσης όπως φαίνεται στο σχήμα.

8. Συνεχίστε την ίδια δραστηριότητα Data Studio, κρατώντας όλα τα δεδομένα έτσι ώστε να μπορέσετε εύκολα να τα συγκρίνετε. Πρόβλεψη 2: Εάν το καροτσάκι κινείται προς το σταθερό εμπόδιο, ποια είναι η σχέση μεταξύ των δυνάμεων; Να σημειώσετε με √ τη απάντηση που νομίζεται είναι ορθή Ο αισθητήρας δύναμης στο καροτσάκι θα καταχωρήσει μεγαλύτερη δύναμη Οι δύο αισθητήρες δύναμης θα καταχωρήσουν τις ίσες δυνάμεις Ο αισθητήρας δύναμης του σταθερού εμποδίου θα καταχωρήσει μεγαλύτερη δύναμη.

9. Εξετάστε την πρόβλεψή σας. Σπρώξτε το καροτσάκι προς το σταθερό εμπόδιο, αφήνοντας το να συγκρουστεί με αυτό και να αναπηδήσει. 10. Αναλύστε τα στοιχεία της δύναμης όπως κάνατε στη δραστηριότητα 1-1. Τυπώστε ένα αντίγραφο της γραφικής παράστασής. ……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Ερώτηση 7: Οι γραφικές παραστάσεις από τους δύο αισθητήρες δύναμης έχουν την ίδια μορφή; Έχουν συμμετρική μορφή; Ναι ή όχι και γιατί; Θα έπρεπε να έχουν την ίδια μορφή; ……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Ερώτηση 8: Η πρόβλεψή σας σωστή; Γιατί ή γιατί όχι; ……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Καροτσάκι


Διάδρομος


Σταθερό εμπόδιο

105


Γ





Ενότητα Μηχανική υλικού σημείου σε μια Διάσταση- κίνηση και ενέργεια




α) αναγνωρίσουν ότι η μεταβολή στην Κινητική Ενέργεια ενός σώματος είναι αποτέλεσμα της επίδρασης Δύναμης ή Συνισταμένης Δύναμης στη διεύθυνση της ταχύτητας.

β) αποδείξουν ότι η μεταβολή στην Κινητική Ενέργεια ενός σώματος ισούται με το έργο της Συνισταμένης δύναμης που προκάλεσε τη μεταβολή αυτή.




Έργο, κινητική ενέργεια, δύναμη, τριβή, απώλειες


Crocodile Physics



Οργάνωση τάξης: Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες πέντε μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή ως επίδειξη στην ολομέλεια της τάξης από τον εκπαιδευτικό με την βοήθεια τριών - τεσσάρων μαθητών. Στην πρώτη περίπτωση οι υπόλοιποι μαθητές θα εργάζονται σε ομάδες στους πάγκους τους σε πειράματα που δεν χρειάζονται τη διασύνδεση.



• ΗλεκτρονικόςΥπολογιστήςμεεγκατεστημένοτοΛογισμικόDataStudio• ΦύλλοΕργασίας• Ταυλικάπουγράφονταιστοφύλλοεργασίας




Γ


Όταν μία δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα είναι ομόρροπη με τη μετατόπιση το έργο 1.

που παράγεται δίνεται από τη σχέση: .W F x= , όπου W το έργο, F η δύναμη και x η μετατόπιση.

Το έργο που γίνεται από την συνισταμένη δύναμη είναι το ίδιο με το ολικό ποσό 2. του έργου που γίνεται από τη δράση κάθε δύναμης που ασκείται στο σώμα. Εάν προσθέσετε το έργο που γίνεται από κάθε μια από τις δυνάμεις που ασκούνται σε ένα σώμα θα πάρετε το ίδιο ποσό με το έργο που γίνεται από την συνισταμένη δύναμη.

Το έργο που γίνεται σε ένα σώμα που το αναγκάζει να τεθεί σε κίνηση με κάποια 3. ταχύτητα υ μπορεί να εκφραστεί ως συνάρτηση της τελικής ταχύτητας υ του σώματος και της μάζας m, ανεξάρτητη από τον τύπο δύναμης που ασκήθηκε στο σώμα. Αυτήν την συνάρτηση δίνει την Κινητική Ενέργεια (Εκ) του σώματος.

4. 21 . .

2KE mu=

Η ενέργεια που ένα σώμα κατέχει δυνάμει της κίνησής του -- η Κινητική Ενέργειά του -- 5. δεν εξαρτάται από το πώς το αντικείμενο έφθασε στην κατάσταση κίνησής του, αλλά μόνο από την τρέχουσα κατάσταση κίνησής του.

Η τριβή είναι δύναμη που αντιτίθεται στη κίνηση.6.

Στατική τριβή είναι η τριβή που παρουσιάζεται όταν ένα σώμα τείνει να κινηθεί και 7. δεν κινείται.

Τριβή ολίσθησης είναι η τριβή που παρουσιάζεται όταν ένα σώμα κινείται ως προς 8. ένα άλλο.

Όταν ασκείται μια συνισταμένη δύναμη σε ένα στερεό σώμα, προκαλεί τη μεταβολή 9. της ταχύτητας του σώματος.

Επισημάνσεις:

Στο ορισμό του έργου σταθερής δύναμης πρέπει να τονιστεί ότι η δύναμη είναι •σταθερή και έχει την ίδια διεύθυνση με την μετατόπιση.

Για να κινείται ένα σώμα με σταθερή ταχύτητα θα πρέπει να ασκείται πάνω του δύναμη •ίσου μέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης από τη δύναμη της τριβής

Το έργο εκφράζει τη μεταφορά μηχανικής ενέργειας.•

Το έργο και η ενέργεια έχουν την ίδια μονάδα Joule•

107


Γ











Γ

Ομάδα Εργασίας: Φυσική Μέσης Εκπαίδευσης ΦΥΣ2_Κ07Μ

Εργαλείο: Crocodile Physics και Ιnterface

Ο αισθητήρας δύναμης χρειάζεται να βαθμολογηθεί (calibration) αλλά ο αισθητήρας κίνησης δεν χρειάζεται. Να θυμηθείτε ότι δεν πρέπει να ασκείται καμία τάση στον αισθητήρα δύναμης και μετά πατάτε το κουμπί «TARE» για να επαν-μηδενιστεί ο αισθητήρας δύναμης προτού να αρχίσει να καταγράφει δεδομένα για κάθε δοκιμή.

3. Πατήστε στην επιλογή «Sampling Options» και κάνετε τη ρύθμιση έτσι ώστε

Periodic Samples = 50 Hz όπως επίσης και το Trigger Rate να είναι 50 Hz. 4. Ζυγίστε τη συνολική μάζα του καροτσιού με τον αισθητήρα δύναμης που είναι

στερεωμένος πάνω του με τον Ηλεκτρονικό ζυγό. Καταγράψτε αυτήν τη μάζα, m.

...........m =

5. Ανοίξετε τον «Experiment Calculator» (κάνετε click στο κουμπί «calculate» και γ ράψετε τον τύπο υπολογισμού

της Κινητικής Ενέργειας = 21 .2

mυ

Επιμορφωτικό Υποστηρικτικό Υλικό για την ενσωμάτωση των ΤΠΕ στη μαθησιακή διαδικασία Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, 2008

Συνοδευτικό Υλικό Δραστηριότητας 12: Φύλλο εργασίας

Γ.2.12.1 – Φύλλο Εργασίας

ΘΕΩΡΗΜΑ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ-ΕΡΓΟΥ ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Στόχοι: Οι μαθητές να προσδιορίσουν το Έργο που γίνεται από μια σταθερή και μια μεταβλητή

δύναμη, ελέγξουν το Θεώρημα Έργου - Μεταβολής Κινητικής ενέργειας.

Όργανα- Υλικά- Συσκευές Ηλεκτρονικός Υπολογιστής Λογισμικό Data Studio™ Interface της Pasco Διάδρομος κίνησης της Pasco

2,2 m με τα υποστηρίγματα του. Καροτσάκι της Pasco Αισθητήρας δύναμης στερεμένο

στο καροτσάκι Αισθητήρας κίνησης Νήμα Τροχαλία της Pasco Ηλεκτρονικός Ζυγός Κρεμάστρα σταθμών Σταθμά Ελατήριο

Πειραματική διαδικασία στον Υπολογιστή Με τις κατάλληλες διαδικασίες το λογισμικό Data Studio™ μπορεί να διαβάσει τα δεδομένα που θα συλλέξει ο αισθητήρας δύναμης που είναι συνδεδεμένος με το καροτσάκι και τον αισθητήρα κίνησης που βρίσκεται στο ένα άκρο του διάδρομου κίνησης 2,2 m.

1. Θέτουμε σε λειτουργία το Interface της Pasco και μετά τον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή

2. Ανοίξετε το λογισμικό Data Studio™ , και επιλέξτε Create a New

Experiment και συνδέστε τον αισθητήρα κίνησης με τα ψηφιακά κανάλια 1 και 2 στo Science Workshop Interface. (Συνδέστε το κίτρινο καλώδιο με το κανάλι 1 και το άλλο καλώδιο με το κανάλι 2.) και τον αισθητήρα δύναμης στο αλογικό κανάλι Α.


109


Γ



Ο αισθητήρας δύναμης χρειάζεται να βαθμολογηθεί (calibration) αλλά ο αισθητήρας κίνησης δεν χρειάζεται. Να θυμηθείτε ότι δεν πρέπει να ασκείται καμία τάση στον αισθητήρα δύναμης και μετά πατάτε το κουμπί «TARE» για να επαν-μηδενιστεί ο αισθητήρας δύναμης προτού να αρχίσει να καταγράφει δεδομένα για κάθε δοκιμή.

3. Πατήστε στην επιλογή «Sampling Options» και κάνετε τη ρύθμιση έτσι ώστε

Periodic Samples = 50 Hz όπως επίσης και το Trigger Rate να είναι 50 Hz. 4. Ζυγίστε τη συνολική μάζα του καροτσιού με τον αισθητήρα δύναμης που είναι

στερεωμένος πάνω του με τον Ηλεκτρονικό ζυγό. Καταγράψτε αυτήν τη μάζα, m.

...........m =

5. Ανοίξετε τον «Experiment Calculator» (κάνετε click στο κουμπί «calculate» και γ ράψετε τον τύπο υπολογισμού

της Κινητικής Ενέργειας = 21 .2

mυ




6. Δημιουργήστε μια γραφική παράσταση Velocity vs. Time (Ταχύτητα σε σχέση με το χρόνο). Μόλις αυτή η γραφική παράσταση σχηματιστεί, σύρετε την εικόνα position data από το παράθυρο input και αφήστε το στον άξονα x έτσι ώστε να σχηματιστεί η γραφική παράσταση Velocity vs. Position (Ταχύτητα σε σχέση με το χρόνο). Έπειτα, κάνετε click και σύρετε την Graph1 (από το παράθυρο Displays και αφήστε το στο εικονίδιο calculator (ο τύπος της κινητικής ενέργειας στο παράθυρο των Data) προκειμένου να σχηματιστεί η γραφική παράσταση Kinetic Energy vs. Position (σύρετε την εικόνα position data από το παράθυρο input και αφήστε το στον άξονα x επίσης, διότι διαφορετικά ο στον

άξονα x θα είναι ο χρόνος). Κάνετε click στο εργαλείο «Statistics» για να ανοίξετε το παράθυρο «Statistics» για την γραφική παράσταση Kinetic Energy vs. Position. Χρησιμοποιήστε τις εντολές του παραθύρου για να βρείτε τις τιμές maximum και minimum από την γραφική παράσταση.

................maximum = και ................minimum = 7. Δημιουργήστε μια γραφική παράσταση Force vs. Time (Δύναμης σε σχέση του

χρόνου). Όταν αυτή η γραφική παράσταση σχηματιστεί, κάνετε click στο εικονίδιο input για τα δεδομένα του άξονα x αλλάξτε την σε position έτσι ώστε η γραφική παράσταση να γίνει Force vs. Position. Κάνετε click στο κουμπί «Statistics» για να ανοίξει παράθυρο «Statistics» για την γραφική παράσταση. Επιλέξτε «Area» από το Menu Statistics έτσι ώστε να υπολογιστεί το εμβαδό μεταξύ της καμπύλης και του άξονα x.

8. Πραγματοποιείστε την πιο πάνω πειραματική διάταξη και να είστε σε αναμονή για

να πάρετε τα δεδομένα σας. Με ένα αλφάδι ελέγξτε εάν ο διάδρομος κίνησης είναι οριζόντιος. Σημειώστε ότι αυτό είναι το μεγαλύτερο βήμα στην εξασφάλιση επιτυχίας σε αυτό το πείραμα.



Γ



Έργο που παράγεται από μια σταθερή δύναμη

1. Πατήστε το κ ουμπί «Start» για την καταγραφή των δεδομένων καθώς το καροτσάκι κινείται προς μία κατεύθυνση κατά μήκος του διαδρόμου κίνησης υπό την επίδραση της σταθερής δύναμης λόγω της μάζας στην κρεμάστρα.

Πριν η μάζα κτυπήσει στο έδαφος πατήστε το κουμπί Stop για να σταματήσει η καταγραφή των δεδομένων.

Να είστε βέβαιοι ότι το καροτσάκι απελευθερώνεται καθώς βρίσκεται σε ηρεμία. Σημειώστε την αρχική και τελική θέση του καροτσιού σε σχέση με τον αισθητήρα κίνησης. (Χρησιμοποιήστε το κίτρινο μέτρο που βρίσκεται στη μία πλευρά του διάδρομου κίνησης.)

2. Προσέξετε την περιοχή της γραφικής παράστασης μέσα στη οποία

πραγματοποιήθηκε αυτή η κίνηση. Θυμηθείτε ότι ο άξονας x της γραφικής παράστασης είναι Position (θέση) και όχι Time (χρόνος).

3. Σημειώστε το εμβαδό που υπολογίστηκε από τη γραφικής παράστασης Force vs.

Position στο διάστημα που ενεργούσε η σταθερή δύναμη. . .............µβΕ =

Απαντήστε τις ακόλουθες ερωτήσεις στο τετράδιο σας (Σημείωση: Να λάβετε υπόψη σας την κατεύθυνση της δύναμης και της μετατόπισης) 1. Γιατί αυτή η τιμή είναι αρνητική;

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………...

2. Το έργο που γίνεται στο αυτοκινητάκι από τη δύναμη (λόγω της μάζας στη κρεμάστρα) είναι θετικό ή αρνητικό; Αιτιολογήστε την απάντηση σας.

(Σημείωση: Θα πρέπει να ερμηνεύσετε το πρόσημο αυτής της τιμής σωστά διότι χρειάζεται για την περαιτέρω ανάλυση.) ………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………....



6. Δημιουργήστε μια γραφική παράσταση Velocity vs. Time (Ταχύτητα σε σχέση με το χρόνο). Μόλις αυτή η γραφική παράσταση σχηματιστεί, σύρετε την εικόνα position data από το παράθυρο input και αφήστε το στον άξονα x έτσι ώστε να σχηματιστεί η γραφική παράσταση Velocity vs. Position (Ταχύτητα σε σχέση με το χρόνο). Έπειτα, κάνετε click και σύρετε την Graph1 (από το παράθυρο Displays και αφήστε το στο εικονίδιο calculator (ο τύπος της κινητικής ενέργειας στο παράθυρο των Data) προκειμένου να σχηματιστεί η γραφική παράσταση Kinetic Energy vs. Position (σύρετε την εικόνα position data από το παράθυρο input και αφήστε το στον άξονα x επίσης, διότι διαφορετικά ο στον

άξονα x θα είναι ο χρόνος). Κάνετε click στο εργαλείο «Statistics» για να ανοίξετε το παράθυρο «Statistics» για την γραφική παράσταση Kinetic Energy vs. Position. Χρησιμοποιήστε τις εντολές του παραθύρου για να βρείτε τις τιμές maximum και minimum από την γραφική παράσταση.

................maximum = και ................minimum = 7. Δημιουργήστε μια γραφική παράσταση Force vs. Time (Δύναμης σε σχέση του

χρόνου). Όταν αυτή η γραφική παράσταση σχηματιστεί, κάνετε click στο εικονίδιο input για τα δεδομένα του άξονα x αλλάξτε την σε position έτσι ώστε η γραφική παράσταση να γίνει Force vs. Position. Κάνετε click στο κουμπί «Statistics» για να ανοίξει παράθυρο «Statistics» για την γραφική παράσταση. Επιλέξτε «Area» από το Menu Statistics έτσι ώστε να υπολογιστεί το εμβαδό μεταξύ της καμπύλης και του άξονα x.

8. Πραγματοποιείστε την πιο πάνω πειραματική διάταξη και να είστε σε αναμονή για

να πάρετε τα δεδομένα σας. Με ένα αλφάδι ελέγξτε εάν ο διάδρομος κίνησης είναι οριζόντιος. Σημειώστε ότι αυτό είναι το μεγαλύτερο βήμα στην εξασφάλιση επιτυχίας σε αυτό το πείραμα.

111


Γ




3. Χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες για τις τιμές maximum και minimum, και υπολογίστε τη Μεταβολή της Κινητικής Ενέργειας (ΔΕΚ) του καροτσιού μεταξύ των δύο αυτών τιμών. Σημειώστε την τιμή της ΔΕΚ.

...................................................................................................................................

..........................................................................................................................

...........Κ∆Ε =

4. Επιλέξετε με τον δείκτη του mouse την περιοχή της γραφικής παράστασης

Force vs. Position μέσα στην οποία η μάζα στην κρεμάστρα τραβούσε το καροτσάκι. (Να αφαιρέσετε δηλαδή το μέρος της γραφικής παράστασης που δεν αντιστοιχεί στη κίνηση του καροτσιού που δεν γίνεται υπό την επίδραση της μάζας). Καθορίστε και καταγράψτε την τιμή του έργου που γίνεται από τη δύναμη εξαιτίας της μάζας στην κρεμάστρα. Πρέπει να γράψετε και το κατάλληλο πρόσημο και τις μονάδες μετρήσεις.

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

5. Αντιγράψτε κάθε γραφική παράσταση (συμπεριλαμβανομένων των

στατιστικών πληροφοριών) σε Word™ template με το πάτημα στο κουμπί στο

menu Display Statistics Tool και επιλέγοντας «Export Picture».

6. Πόσο % είναι η διαφορά μεταξύ του έργου που παράγεται από μάζα στην κρεμάστρα από την ΔΕΚ του καροτσιού; Να φαίνεται η διαδικασία του υπολογισμού.

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………_________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

7. Θυμηθείτε το θεώρημα Έργου – Μεταβολής Κινητικής Ενέργειας (W = ΔΕΚ) υπονοεί ότι το «W» αναφέρεται στο «ολικό έργο» που γίνεται στο καροτσάκι, όχι το έργο που γίνεται από οποιαδήποτε μεμονωμένη δύναμη. Εξετάζοντας όλες τις δυνάμεις που ενεργούν στο καροτσάκι, γιατί είναι λογικό να υποτεθεί



ότι το έργο που γίνεται από την μάζα στην κρεμάστρα είναι το «ολικό έργο» που γίνεται στο καροτσάκι; Να εξηγήσετε τι προκάλεσε τη % διαφορά που υπολογίστηκε πιο πάνω.

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



3. Χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες για τις τιμές maximum και minimum, και υπολογίστε τη Μεταβολή της Κινητικής Ενέργειας (ΔΕΚ) του καροτσιού μεταξύ των δύο αυτών τιμών. Σημειώστε την τιμή της ΔΕΚ.

...................................................................................................................................

..........................................................................................................................

...........Κ∆Ε =

4. Επιλέξετε με τον δείκτη του mouse την περιοχή της γραφικής παράστασης

Force vs. Position μέσα στην οποία η μάζα στην κρεμάστρα τραβούσε το καροτσάκι. (Να αφαιρέσετε δηλαδή το μέρος της γραφικής παράστασης που δεν αντιστοιχεί στη κίνηση του καροτσιού που δεν γίνεται υπό την επίδραση της μάζας). Καθορίστε και καταγράψτε την τιμή του έργου που γίνεται από τη δύναμη εξαιτίας της μάζας στην κρεμάστρα. Πρέπει να γράψετε και το κατάλληλο πρόσημο και τις μονάδες μετρήσεις.

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

5. Αντιγράψτε κάθε γραφική παράσταση (συμπεριλαμβανομένων των

στατιστικών πληροφοριών) σε Word™ template με το πάτημα στο κουμπί στο

menu Display Statistics Tool και επιλέγοντας «Export Picture».

6. Πόσο % είναι η διαφορά μεταξύ του έργου που παράγεται από μάζα στην κρεμάστρα από την ΔΕΚ του καροτσιού; Να φαίνεται η διαδικασία του υπολογισμού.

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………_________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

7. Θυμηθείτε το θεώρημα Έργου – Μεταβολής Κινητικής Ενέργειας (W = ΔΕΚ) υπονοεί ότι το «W» αναφέρεται στο «ολικό έργο» που γίνεται στο καροτσάκι, όχι το έργο που γίνεται από οποιαδήποτε μεμονωμένη δύναμη. Εξετάζοντας όλες τις δυνάμεις που ενεργούν στο καροτσάκι, γιατί είναι λογικό να υποτεθεί



Γ

113


Γ



Τίτλος Δραστηριότητας Μελέτη του θεωρήματος διατήρησης της μηχανικής ενέργειας και εύρεση της επιτάχυνση της βαρύτητας κοντά στην επιφάνεια της Γης



Ενότητες: 1.2.1, 1.2.2, 1.2.6, 1.2.7 και 1.2.8 από το Αναλυτικό Πρόγραμμα



εξηγούν τις ενεργειακές μεταβολές στην κίνηση ενός σώματος που πέφτει ελεύθερα •από μικρό ύψος από την επιφάνεια της Γης, υπολογίζουν τη δυναμική - βαρυτική ενέργεια ενός σώματος κοντά στην επιφάνεια •της Γης, υπολογίζουν την κινητική ενέργεια ενός σώματος όταν κινείται,•αναγνωρίζουν ότι η ενέργεια αυτή είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του •σώματος με τη Γη,ελέγξουν το Θεώρημα Διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας.•




Μηχανική ενέργεια, ελεύθερη πτώση, επιτάχυνση της βαρύτητας, βαρύτητα


Ιnterface



Οργάνωση τάξης: Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες πέντε μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή ως επίδειξη στην ολομέλεια της τάξης από τον εκπαιδευτικό με την βοήθεια τριών - τεσσάρων μαθητών. Στην πρώτη περίπτωση οι υπόλοιποι μαθητές θα εργάζονται σε ομάδες στους πάγκους τους σε πειράματα που δεν χρειάζονται τη διασύνδεση.





Γ


Ηλεκτρονικός Υπολογιστής με εγκατεστημένο το Λογισμικό Data Studio•

Φύλλο Εργασίας•

Τα υλικά που γράφονται στο φύλλο εργασίας•


Κινητική Ενέργεια είναι η ενέργεια που έχει ένα σώμα όταν κινείται. •

212

E muΚΙΝ =

Δυναμική Βαρυτική Ενέργεια έχει ένα σώμα όταν βρίσκεται σε κάποιο ύψος κι αυτό •οφείλεται στην αλληλεπίδραση του σώματος με τη γη.

E mgh∆ΥΝ =

Μηχανική Ενέργεια είναι το άθροισμα της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας και της •κινητικής ενέργειας που έχει ένα σώμα σε κάποια θέση.

E E EΜΗΧ ∆ΥΝ ΚΙΝ= +







Γ.2.13.2 Δείγματα Αναμενόμενων προϊόντων των μαθητών



115


Γ

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΘΕΩΡΗΜΑΤΟΣ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΥΡΕΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗΣ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ

ΚΟΝΤΑ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Θεωρία

Κινητική Ενέργεια είναι η ενέργεια που έχει ένα σώμα όταν κινείται. 21

2E mΚΙΝ = u

h

Δυναμική Βαρυτική Ενέργεια έχει ένα σώμα όταν βρίσκεται σε κάποιο ύψος κι αυτό οφείλεται στην αλληλεπίδραση του σώματος με τη γη.

E mgΔΥΝ = Μηχανική Ενέργεια είναι το άθροισμα της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας και της κινητικής ενέργειας που έχει ένα σώμα σε κάποια θέση.

E E EΜΗΧ ΔΥΝ ΚΙΝ= + Στόχοι Οι μαθητές να

εξηγούν τις ενεργειακές μεταβολές στην κίνηση ενός σώματος που πέφτει ελεύθερα από μικρό ύψος από την επιφάνεια της Γης,

υπολογίζουν τη δυναμική βαρυτική ενέργεια ενός σώματος κοντά στην επιφάνεια της Γης,

υπολογίζουν την κινητική ενέργεια ενός σώματος όταν κινείται, αναγνωρίζουν ότι η ενέργεια αυτή είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του σώματος με τη Γη,

ελέγξουν το Θεώρημα Διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας.

Όργανα- Υλικά- Συσκευές

Ηλεκτρονικός Υπολογιστής Λογισμικό Data Studio™ Interface της Pasco Ορθοστάτης Αισθητήρας κίνησης Δ.Φ.

© Ηλεκτρονικός Ζυγός Χάρακας 1m

Δ.Φ. © Μπάλα του basket

Πειραματική διαδικασία στον Υπολογιστή Με τις κατάλληλες διαδικασίες το λογισμικό Data Studio™ μπορεί να διαβάσει τα δεδομένα που θα συλλέξει ο αισθητήρας κίνησης που είναι στερεωμένος στον ορθοστάτη. 1. Ζυγίστε τη μάζα της μπάλας. Καταγράψτε αυτήν τη μάζα, m.

...........m = 2. Μετρήστε με τον χάρακα την απόσταση του αισθητήρα από το έδαφος.

Καταγράψτε αυτή την απόσταση. (Ελάχιστη απόσταση 2m) ...........H =





Γ

3. Θέτουμε σε λειτουργία το Interface της Pasco και μετά τον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή

4. Ανοίξετε το λογισμικό Data Studio™ , και επιλέξτε Create a New Experiment

και συνδέστε τον αισθητήρα κίνησης με τα ψηφιακά κανάλια 1 και 2 στo Science Workshop Interface. (Συνδέστε το κίτρινο καλώδιο με το κανάλι 1 και το άλλο καλώδιο με το κανάλι 2

5. Στο παράθυρο των επιλογών πατήστε δύο φορές στο εικονίδιο «graph» και επιλέξετε στο παράθυρο που εμφανίζεται την επιλογή «position» για να γίνει η γραφική παράσταση position vs time (θέσης - χρόνου).

6. Στο παράθυρο των επιλογών πατήστε δύο φορές στο εικονίδιο «graph» και επιλέξετε στο παράθυρο που εμφανίζεται την επιλογή «velocity» για να γίνει η γραφική παράσταση velocity vs time (ταχύτητας - χρόνου).

7. Πατήστε το κουμπί «Start» για την καταγραφή των δεδομένων καθώς η μπάλα κινείται ελεύθερα προς το έδαφος υπό την επίδραση μόνο του βάρους της.

Μόλις η μπάλα κτυπήσει στο έδαφος πατήστε το κουμπί Stop για να σταματήσει η καταγραφή των δεδομένων.

Σημείωση: Η μπάλα να αφήνεται από απόσταση 0,35x m= (Ελάχιστη απόσταση για να μπορεί ο αισθητήρας κίνησης να καταγράφει μετρήσεις)

8. α) Να δικαιολογήσετε την μορφή των γραφικών παραστάσεων position vs time και velocity vs time.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

β) Πως μπορούμε να βρούμε την επιτάχυνση της βαρύτητας χρησιμοποιώντας τις πιο πάνω γραφικές παραστάσεις; .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

117


Γ

9. Επιλέξετε τη γραφική παράσταση velocity vs time πατήστε το κουμπί

για να προσαρμοστεί κατάλληλα η γραφική παράσταση. Σε αυτήν τη γραφική

παράσταση επιλέξετε την περιοχή όπου είναι η ευθεία γραμμή με το κουμπί

. Πατήστε το κουμπί του εργαλείου και από τις επιλογές που

εμφανίζονται, επιλέξετε το οπότε στη γραφική παράσταση εμφανίζεται ένα

πλαίσιο στο οποίο δίνεται η κλίση (m slope). Η κλίση αυτή δίνει την επιτάχυνση

της βαρύτητας. Σημειώστε την τιμή της κλίσης.

2.............. ....... /ί g mκλ ση = ⇒ = s

10. Τυπώστε τις γραφικές παραστάσεις. 11. Από τις γραφικές παραστάσεις position vs time και velocity vs time να

συμπληρώσετε αρχικά τις τρεις πρώτες στήλες του Πινάκων 1 για αντίστοιχους χρόνους. Από την κάθε γραφικής παράσταση π.χ. να συμπληρωθούν τα στοιχεία για τους χρόνους 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25 κ.ο.κ Σημείωση Εάν επιλέγαμε την επιλογή του πίνακα τιμών δεν θα είχαμε αντίστοιχους χρόνους.

Πίνακας 1

/A A t (s)

x (m)

u (m/s)

h=H-x(m)

u2

(m2/s2)

EΔυν= mgh (J)

EΚιν= ½ mu2

(J)

ΕΜηχ= EΚιν+ EΔυν (J)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

12. Συμπληρώστε τις υπόλοιπες στήλες του Πινάκα 1. 13. Ποια είναι οι παρατηρήσεις σας από τον Πίνακα 1. .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................




Γ

14. Με τα δεδομένα από τον πίνακα 1 να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις ( )K f tινΕ = ( )f t και ( )υνΔΕ = f tηχΜΕ = στο ίδιο σύστημα αξόνων και να

σημειώσετε στην κάθε καμπύλη τις αντίστοιχες Ενέργειες.

Δ.Φ. ©

15. Ποια συμπεράσματα εξάγονται από τις γραφικές παραστάσεις, ( )K f tινΕ =

( )f tυν και ( )ΔΕ = f tηχ . ΜΕ =…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………....

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………....

16. Για μία δεδομένη χρονική στιγμή να προσθέσετε την τιμή της Δυναμικής και

Κινητικής Ενέργειας και να βρείτε την σχέση που συνδέει αυτό το άθροισμα με την τιμή της Μηχανικής Ενέργειας.

t E ..............

........... .............. .................... ....................................

E

E

υν

ιν

ηχ

Δ

Κ

Μ

⎧ ⎫=⎪ ⎪= = ⇒ =⎨ ⎬⎪ ⎪=⎩ ⎭

119


Γ


17. Ποια είναι η απαραίτητη προϋπόθεση για να ισχύει η πιο πάνω σχέση; ………………………………………………………………………………………………....

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………....

18. Από τα βήματα 11 και 12 της δραστηριότητας εξάγεται η Αρχή Διατήρησης της

Μηχανικής Ενέργειας. Γράψετε ένα ορισμό για την Αρχή Διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας …………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………....



Γ



Επεξεργασία Μετρήσεων

Πίνακας 1 Η=2m, m=0,8Kg και g=9,68m/s2

Από τον πίνακα 1 κάνουμε τις γραφικές παραστάσεις ( )f tΚΙΝΕ = , ( )f t∆ΥΝΕ = και ( )f tΜΗΧΕ =

Αποτελέσματα-Παρατηρήσεις

Από την γραφική παράσταση 1 παρατηρούμε ότι διάστημα είναι ανάλογο του τετραγώνου του χρόνου. Επίσης παρατηρούμε ότι για t=0 το διάστημα είναι 0,35m διότι την μπάλα την μπάλα την αφήσαμε 35cm κάτω από τον αισθητήρα κίνησης.

/A A t (s)

x (m)

u (m/s)

h=H-x (m)

u2

(m2/s2) EΔυν= mgh

(J) EΚιν= ½ mu2

(J) ΕΜηχ= EΚιν+ EΔυν (J)

1 0 0,35 - 1,65 - 12,78 - - 2 0,05 0,355 0,30 1,645 0,09 12,74 0,036 12,776 3 0,10 0,38 0,72 1,62 0,52 12,54 0,208 12.748 4 0,15 0,43 1,20 1,57 1,44 12,16 0,576 12,736 5 0,20 0,50 1,70 1,50 2,89 11,62 1,156 12,776 6 0,25 0,595 2,2 1,405 4,84 10,88 1,936 12,81

E=f(t)

0

2

4

6

8

10

12

14

1 2 3 4 5

t(s)

E(J)

t 0

Εδυν 12,78

Εκιν -

ΕΜΗΧ

ΕΔΥΝ

ΕΚΙΝ


Συνοδευτικό Υλικό Δραστηριότητας 13: Δείγματα αναμενόμενων προϊόντων των μαθητών

Γ.2.13.2 – Δείγματα Αναμενόμενων προϊόντων των μαθητών

Γραφικές Παραστάσεις Γραφική Παράσταση 1 ( )x f t=

Γραφική Παράσταση 2 ( )u f t=

Γ.2.13.2 – Δείγματα Αναμενόμενων προϊόντων των μαθητών

121


Γ



Επεξεργασία Μετρήσεων

Πίνακας 1 Η=2m, m=0,8Kg και g=9,68m/s2

Από τον πίνακα 1 κάνουμε τις γραφικές παραστάσεις ( )f tΚΙΝΕ = , ( )f t∆ΥΝΕ = και ( )f tΜΗΧΕ =

Αποτελέσματα-Παρατηρήσεις

Από την γραφική παράσταση 1 παρατηρούμε ότι διάστημα είναι ανάλογο του τετραγώνου του χρόνου. Επίσης παρατηρούμε ότι για t=0 το διάστημα είναι 0,35m διότι την μπάλα την μπάλα την αφήσαμε 35cm κάτω από τον αισθητήρα κίνησης.

/A A t (s)

x (m)

u (m/s)

h=H-x (m)

u2

(m2/s2) EΔυν= mgh

(J) EΚιν= ½ mu2

(J) ΕΜηχ= EΚιν+ EΔυν (J)

1 0 0,35 - 1,65 - 12,78 - - 2 0,05 0,355 0,30 1,645 0,09 12,74 0,036 12,776 3 0,10 0,38 0,72 1,62 0,52 12,54 0,208 12.748 4 0,15 0,43 1,20 1,57 1,44 12,16 0,576 12,736 5 0,20 0,50 1,70 1,50 2,89 11,62 1,156 12,776 6 0,25 0,595 2,2 1,405 4,84 10,88 1,936 12,81

E=f(t)

0

2

4

6

8

10

12

14

1 2 3 4 5

t(s)

E(J)

t 0

Εδυν 12,78

Εκιν -

ΕΜΗΧ

ΕΔΥΝ

ΕΚΙΝ



Συνοδευτικό Υλικό Δραστηριότητας 13: Δείγματα αναμενόμενων προϊόντων των μαθητών

Από την γραφική παράσταση 2 παρατηρούμε ότι η ταχύτητα είναι ανάλογη του χρόνου. Από την θεωρία γνωρίζουμε ότι η κλίση από την γραφική παράσταση u=f(t) ισούται με την επιτάχυνση της βαρύτητας. Η κλίση της ισούται με:

29,68 /g m s=

Από την γραφική παράσταση των Ενεργειών παρατηρούμε ότι όταν αυξάνεται η κινητική η δυναμική ενέργεια μειώνεται αλλά το άθροισμα τους παραμένει σταθερό. Δηλαδή η μηχανική ενέργεια παραμένει σταθερή πράγμα το οποίο φαίνεται από την γραφική παράσταση.

Συμπεράσματα

Κατά τις μετατροπές της κινητικής ενέργειας σε δυναμική ενέργεια και αντίστροφα το άθροισμα παραμένει σταθερό.

Η μηχανική ενέργεια της μπάλας παραμένει σταθερή. Σφάλματα

Κατά την διάρκειας της κίνησης της μπάλας λόγω της αντίστασης του αέρα έχουμε μικρή απώλεια ενέργειας προς το περιβάλλον.

%Σφάλμα=9,84 9,68 0,016

9,84−

= ή 1,6%



Γ

123


Γ









αναγνωρίσουν ότι η Ενέργεια διατηρείται στην Ομαλή Ευθύγραμμη Κίνηση.•αναγνωρίσουν ότι η Ενέργεια μεταβάλλεται στην Ευθύγραμμη Κίνηση με σταθερή •επιτάχυνση.αναγνωρίσουν ότι η μεταβολή στην Κινητική Ενέργεια ενός σώματος είναι •αποτέλεσμα της επίδρασης Δύναμης στη διεύθυνση της ταχύτητας. αποδείξουν ότι η μεταβολή στην κινητική ενέργεια ενός σώματος ισούται με το έργο •της Συνισταμένης δύναμης που προκάλεσε τη μεταβολή αυτή.









Οργάνωση τάξης: Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες τριών μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή στο εργαστήριο Ηλεκτρονικών Υπολογιστών εάν είναι εγκατεστημένο το λογισμικό πρόγραμμα CROCODILE PHYSICS. Στο εργαστήριο Φυσικής εάν δεν υπάρχει ικανοποιητικός αριθμός υπολογιστών μπορεί να οργανωθούν και άλλες δραστηριότητες όπως πειράματα με το Interface ή άλλα συμβατικά μέσα και οι μαθητές να εργάζονται εκ περιτροπής. Οι μαθητές ακολουθούν τις οδηγίες του φύλλου Εργασίας.

Πορεία: Ένα ξύλινο μπλοκ κινείται πάνω σε ένα έδαφος. Οι μαθητές με την προσομοίωση που δίνεται μπορούν να μετρήσουν την κινητική ενέργεια στη συνισταμένη δύναμη που κινεί το μπλοκ και τη μετατόπιση του μπλοκ.

Το μπλοκ κινείται σε επιφάνεια χωρίς τριβή (Σκηνή 1) ή σε επιφάνεια με τριβή (Σκηνή 2 και Σκηνή 3). Οι μαθητές απαντούν τα ερωτήματα που τίθενται στο Φύλλο Εργασίας.




Γ


Ηλεκτρονικός Υπολογιστής με εγκατεστημένο το Λογισμικό Crocodile Physics.•Ηλεκτρονικό Αρχείο με την προσομοίωση •Φύλλο Εργασίας•


Όταν μία δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα είναι ομόρροπη με τη μετατόπιση το έργο •

που παράγεται δίνεται από τη σχέση: .W F x= όπου W το έργο, F η δύναμη και x η μετατόπιση. Το έργο που γίνεται από την συνισταμένη δύναμη είναι το ίδιο με το ολικό ποσό •του έργου που γίνεται από τη δράση κάθε δύναμης που ασκείται στο σώμα. Εάν προσθέσετε το έργο που γίνεται από κάθε μια από τις δυνάμεις που ασκούνται σε ένα σώμα θα πάρετε το ίδιο ποσό με το έργο που γίνεται από την συνισταμένη δύναμη. Το έργο που γίνεται σε ένα σώμα που το αναγκάζει να τεθεί σε κίνηση με κάποια •ταχύτητα υ μπορεί να εκφραστεί ως συνάρτηση της τελικής ταχύτητας υ του σώματος και της μάζας m, ανεξάρτητη από τον τύπο δύναμης που ασκήθηκε στο σώμα.

Αυτήν την συνάρτηση δίνει την Κινητική Ενέργεια Εκ του σώματος. 21 . .

2KE mu=

Η ενέργεια που ένα σώμα έχει δυνάμει της κίνησής του -- η Κινητική Ενέργειά του -- •δεν εξαρτάται από το πώς το αντικείμενο έφθασε στην κατάσταση κίνησής του, αλλά μόνο από την τρέχουσα κατάσταση κίνησής του. Η τριβή είναι δύναμη που αντιτίθεται στη κίνηση.•Στατική τριβή είναι η τριβή που παρουσιάζεται όταν ένα σώμα τείνει να κινηθεί και •δεν κινείται.Τριβή ολίσθησης είναι η τριβή που παρουσιάζεται όταν ένα σώμα κινείται ως προς •ένα άλλο.Όταν ασκούνται δυνάμεις σε ένα στερεό σώμα και η συνισταμένη δύναμη δεν είναι •μηδέν, προκαλεί μεταβολή της ταχύτητας του σώματος.

Επισημάνσεις

Στο ορισμό του έργου σταθερής δύναμης πρέπει να τονιστεί ότι η δύναμη είναι •σταθερή και έχει την ίδια διεύθυνση με την μετατόπιση. Για να κινείται ένα σώμα με σταθερή ταχύτητα θα πρέπει να ασκείται πάνω του δύναμη •ίσου μέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης από τη δύναμη της τριβήςΤο έργο εκφράζει τη μεταφορά μηχανικής ενέργειας.•Το έργο και η ενέργεια έχουν την ίδια μονάδα Joule•

125


Γ













Γ

Ονοματεπώνυμο: .........................................Τμήμα:....... Αρ.: .....

Ημ:..............

ΘΕΩΡΗΜΑ ΕΡΓΟΥ-ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Α. Γενικές Οδηγίες

1. Να ανοίξετε το φάκελο Ergo_Kinitiki_Energeia που βρίσκεται στην Οθόνη του Ηλεκτρονικού Υπολογιστή.

2. Μέσα στο φάκελο θα βρείτε ένα αρχείο του Λογισμικού Crocodile Physics

και να το ανοίξετε διπλοπατώντας πάνω του. 3. Όταν ανοίξει το αρχείο, στην οθόνη του Υπολογιστή θα εμφανιστεί

4. Για να αναπτυχθεί πλήρως η προσομοίωση πρέπει να πατήσετε μία φορά στο

κουμπί πάνω αριστερά στο χώρο της προσομοίωσης.

ΠΡΟΣΟΧΗ

α) Όταν κλείνεται την προσομοίωση εμφανίζεται το παράθυρο Πρέπει να επιλέγετε το «Όχι» β) Όταν κάνετε επαναφόρτιση τότε εμφανίζεται το παράθυρο

Πρέπει να επιλέγετε το «Ναι» γ) Ποτέ μην κάνετε «save». (Χάνονται οι αρχικές ρυθμίσεις της προσομοίωσης) Β. Δραστηριότητα 1. Κίνηση σώματος με αρχική ταχύτητα χωρίς Τριβή Η δραστηριότητα της προσομοίωσης αυτής βασίζεται στην Σκηνή 1 1. Το σώμα στην προσομοίωση μπορεί να κινείται χωρίς τριβή 2. Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα στο πιο κάτω σχήμα


127


Γ

3. Στην Αριθμητικό εργαλείο της ταχύτητας πατήστε το πάνω βελάκι για να αποκτήσει αρχική ταχύτητα το σώμα 2m/s. (Είναι ρυθμισμένο η ταχύτητα να αυξάνεται σε κάθε πάτημα 1m/s)

4. Πριν πατήσετε το κουμπί της εκκίνησης της προσομοίωσης να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις της Ταχύτητας του σώματος σε σχέση με το χρόνο και της Κινητικής Ενέργειας με το χρόνο. Ρυθμίσεις προσομοίωσης: Η μάζα του σώματος είναι m=0,5Kg Χώρος για πράξεις

5. Πατήστε το κουμπί της εκκίνησης της προσομοίωσης . Πριν φτάσει το σώμα

στο τέλος της οθόνης πατήστε το ξανά για να σταματήσει η προσομοίωση. Ταυτόχρονα με την κίνηση του σώματος θα σχηματίζονται και οι γραφικές παραστάσεις της Ταχύτητας του σώματος σε σχέση με το χρόνο και της Κινητικής Ενέργειας με το χρόνο. Για να προσαρμοστούν οι γραφικές παραστάσεις και να γίνουν πιο ευδιάκριτα τα δεδομένα τοποθετείται το «δείκτη του ποντικιού» κάπου πάνω στην γραφική παράσταση, οπότε δίπλα της εμφανίζεται μια στήλη από πέντε επιλογές.

6. Μελετήστε τις δυνάμεις που ασκούνται πάνω στο σώμα και ελέγξετε τις δυνάμεις που έχετε σχεδιάσει προηγουμένως. Εάν έχετε κάνει λάθος διορθώστε το.

7. Μελετήστε τις γραφικές παραστάσεις που φαίνονται στην προσομοίωση και

συγκρίνετε τις με τις γραφικές παραστάσεις που έχετε σχεδιάσει. 8. Τυπώστε τις γραφικές παραστάσεις για μετέπειτα μελέτη. 9. Γράψετε το συμπέρασμα που προκύπτει από τις γραφικές παραστάσεις.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

10. Να γ ράψετε ποια είναι η απαραίτητη προϋπόθεση για να ισχύει το πιο πάνω

συμπέρασμα. .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

Πατήστε την πρώτη επιλογή και τότε γίνεται προσαρμογή των δεδομένων στον οριζόντιο άξονα ώστε αυτά να γίνονται διακριτά. Πατήστε την δεύτερη επιλογή και τότε γίνεται προσαρμογή των δεδομένων στον κατακόρυφο άξονα ώστε αυτά να γίνονται διακριτά. Όταν πατήσετε στην πέμπτη επιλογή τότε οι γραφικές παραστάσεις σβήνονται




Γ

Γ. Δραστηριότητα 2. Κίνηση σώματος υπό την επίδραση σταθερής Κινητήριας δύναμης χωρίς την ύπαρξη Τριβής.

Η δραστηριότητα της προσομοίωσης αυτής βασίζεται στην Σκηνή 2.

1. Πατήστε την επιλογή Σκηνή 2 κάτω αριστερά από τον χώρο προσομοίωσης

2. Το σώμα στην προσομοίωση μπορεί να κινείται χωρίς τριβή

3. Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα κατά τη διάρκεια της

κίνησης του στο πιο κάτω σχήμα

4. Στην Αριθμητικό εργαλείο της Κινητήριας δύναμης πατήστε το πάνω βελάκ ι για να ασκ ηθεί κ ινητήρια δύναμη 1,2Ν στο σώμα. (Είναι ρυθμισμένο η δύναμη να αυξάνεται σε κάθε πάτημα 0,4Ν)

5. Πριν πατήσετε το κουμπί της εκκίνησης της προσομοίωσης να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις της Ταχύτητας του σώματος σε σχέση με το χρόνο, της Κινητικής Ενέργειας με το χρόνο και της Κινητήριας δύναμης με το χρόνο. Ρυθμίσεις προσομοίωσης: Η μάζα του σώματος είναι m=0,5Kg Χώρος για πράξεις

6. Πατήστε το κουμπί της εκκίνησης της προσομοίωσης . Πριν φτάσει το

σώμα στο τέλος της οθόνης πατήστε το ξανά για να σταματήσει η προσομοίωση. Ταυτόχρονα με την κίνηση του σώματος θα σχηματίζονται και οι γραφικές παραστάσεις της Ταχύτητας του σώματος σε σχέση με το χρόνο της Κινητικής Ενέργειας με το χρόνο και της Κινητήριας δύναμης με το χρόνο. Ταυτόχρονα με το σχεδιασμό των γραφικών παραστάσεων στα εργαλεία της Κινητήριας δύναμης, της Μετατόπισης και της Κινητικής Ενέργειας φαίνονται οι αντίστοιχες τιμές. Για να προσαρμοστούν οι γραφικές παραστάσεις ώστε να γίνουν πιο ευδιάκριτα τα δεδομένα να πράξετε όπως στην προηγούμενη δραστηριότητα.

7. Μελετήστε τις δυνάμεις που ασκούνται πάνω στο σώμα και ελέγξετε τις

δυνάμεις που έχετε σχεδιάσει προηγουμένως. Εάν έχετε κάνει λάθος διορθώστε το.

129


Γ

8. Μελετήστε τις γραφικές παραστάσεις που φαίνονται στην προσομοίωση και συγκρίνετε τις με τις γραφικές παραστάσεις που έχετε σχεδιάσει. Εξηγήστε τη μορφή των γραφικών παραστάσεων.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

. .....................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

9. Τυπώστε τις γραφικές παραστάσεις για μετέπειτα μελέτη.

10. Γράψετε το συμπέρασμα που προκύπτει από τις γραφικές παραστάσεις.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

11. Να γράψετε ποια είναι η απαραίτητη προϋπόθεση για να ισχύει το πιο πάνω συμπέρασμα.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

12. α) Υπολογίστε το γινόμενο της τιμής που φαίνεται στο Αριθμητικό εργαλείο

της Κινητήριας δύναμης επί την τιμή που φαίνεται στο Αριθμητικό εργαλείο

της μετατόπισης.

β) Πως ονομάζεται το πιο πάνω γινόμενο;

.......................................................................................................................................

γ) Συγκρίνετε το αποτέλεσμα του πιο πάνω πολλαπλασιασμού με την τιμή του Αριθμητικού εργαλείου της Κινητικής Ενέργειας.

δ) Ποιο συμπέρασμα εξάγεται από τα α, β, και γ. .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

Αυτό το συμπέρασμα αυτό είναι γνωστό ως Θεώρημα Έργου – Μεταβολής της Κινητικής Ενέργειας.




Γ

13. Να σκέφτεται και να γράψετε πως μπορείτε να επαληθεύσετε το Θεώρημα Έργου – Μεταβολής της Κινητικής Ενέργειας από τις γραφικές παραστάσεις.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

Γ. Δραστηριότητα 3. Κίνηση σώματος υπό την επίδραση σταθερής Κινητήριας δύναμης με Τριβή.

Η δραστηριότητα της προσομοίωσης αυτής βασίζεται στην Σκηνή 3.

1. Πατήστε την επιλογή Σκηνή 3 κάτω αριστερά από τον χώρο προσομοίωσης

2. Το σώμα στην προσομοίωση μπορεί να κινείται χωρίς τριβή

3. Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα κατά τη διάρκεια της

κίνησης του στο πιο κάτω σχήμα

4. Στην Αριθμητικό εργαλείο της Κινητήριας δύναμης πατήστε το πάνω βελάκ ι για να ασκ ηθεί κ ινητήρια δύναμη 1,5Ν στο σώμα. (Είναι ρυθμισμένο η δύναμη να αυξάνεται σε κάθε πάτημα 1,5Ν)

5. Πριν πατήσετε το κουμπί της εκκίνησης της προσομοίωσης να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις της Κινητικής Ενέργειας με το χρόνο κ αι της Κινητήριας δύναμης με το χρόνο. Ρυθμίσεις προσομοίωσης Η μάζα του σώματος είναι m=0,5Kg, ο συντελεστής Κινητικής τριβής είναι μκ=0,6 και ο συντελεστής στατικής τριβής είναι μσ=0,6 Χώρος για πράξεις

6. Πατήστε το κουμπί της εκκίνησης της προσομοίωσης . Πριν φτάσει το σώμα στο τέλος της οθόνης πατήστε το ξανά για να σταματήσει η προσομοίωση. Ταυτόχρονα με την κίνηση του σώματος θα σχηματίζονται και οι γραφικές παραστάσεις της Ταχύτητας του σώματος σε σχέση με το χρόνο της Κινητικής Ενέργειας με το χρόνο και της Κινητήριας δύναμης με το χρόνο. Ταυτόχρονα με το σχεδιασμό των γραφικών παραστάσεων στα Εργαλεία της Κινητήριας δύναμης, της Μετατόπισης και της Κινητικής Ενέργειας φαίνονται

Δ.

131


Γ

οι αντίστοιχες τιμές. Προσαρμόστε τις γραφικές παραστάσεις ώστε να γίνουν πιο ευδιάκριτα τα δεδομένα.

7. Μελετήστε τις δυνάμεις που ασκούνται πάνω στο σώμα και ελέγξετε τις

δυνάμεις που έχετε σχεδιάσει προηγουμένως. Εάν έχετε κάνει λάθος διορθώστε το.

8. Μελετήστε τις γραφικές παραστάσεις που φαίνονται στην προσομοίωση και

συγκρίνετε τις με τις γραφικές παραστάσεις που έχετε σχεδιάσει. Εξηγήστε τη μορφή των γραφικών παραστάσεων.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

....................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

9. Πατήστε το κουμπί της επαναφόρτωσης της προσομοίωσης . Όταν γίνει η

επαναφόρτιση, πατήστε στο Αριθμητικό εργαλείο της Κινητήριας δύναμης το πάνω βελάκι για να ασκηθεί κινητήρια δύναμη 3Ν

στο σώμα. (Είναι ρυθμισμένο η δύναμη να αυξάνεται σε κάθε πάτημα 1,5Ν)

10. Πριν πατήσετε το κουμπί της εκκίνησης της προσομοίωσης να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις της Κινητικής Ενέργειας με το χρόνο και της Κινητήριας δύναμης με το χρόνο.

11. Τυπώστε τις γραφικές παραστάσεις για μετέπειτα μελέτη.

12. Γράψετε το συμπέρασμα που προκύπτει από τις γραφικές παραστάσεις. .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

......................................................................




β) Συγκρίνετε το αποτέλεσμα του πιο πάνω πολλαπλασιασμού με την τιμή του Αριθμητικού εργαλείου της Κινητικής Ενέργειας.




Γ

14. Να δικαιολογήσετε γιατί δεν ισχύει αυτό που ίσχυε στην προηγούμενη

δραστηριότητα. .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

15. Όταν φέρετε τον «δείκτη του ποντικιού» πάνω στο διάνυσμα των δυνάμεων

που ασκούνται πάνω στο σώμα φαίνονται τα μέτρα αυτών των δυνάμεων.

Σημειώστε αυτά τα μέτρα.

Κινητήρια δύναμη =...................

Συνισταμένη δύναμη =...............

Τριβή =.....................................




β) Υπολογίστε το γινόμενο της τιμής που φαίνεται στο διάνυσμα της Τριβής

επί την τιμή που φαίνεται στο Αριθμητικό εργαλείο της μετατόπισης.

γ) Αφαιρέστε το αποτέλεσμα του 16α) από το αποτέλεσμα του 13α) και

συγκρίνετε το νέο αποτέλεσμα με την τιμή του Αριθμητικού εργαλείου της

Κινητικής Ενέργειας.

17. Υπολογίστε το γινόμενο της τιμής που φαίνεται στο διάνυσμα της Συνισταμένης δύναμης επί την τιμή που φαίνεται στο Αριθμητικό εργαλείο της μετατόπισης και συγκρίνετε αυτό το γινόμενο με την τιμή του εργαλείου της Κινητικής ενέργειας.

18. Το συμπέρασμα που εξάγεται είναι ότι:

«Το έργο της συνισταμένης δύναμης πάνω σε ένα σώμα είναι ίσο με τη μεταβολή της Κινητικής ενέργειας»

WΣF=ΔΕΚ

133


Γ

Γενικές οδηγίες χρήσης του εργαλείου - Πορεία βήμα με βήμα (screen shots) για την

αξιοποίηση του εργαλείου στη συγκεκριμένη δραστηριότητα. Ο εκπαιδευτικός ή ο μαθητής θα βρει το φάκελο Ergo_Kinitiki_Energeia

και να το ανοίξει.

Μέσα στο φάκελο θα βρει ένα αρχείο του Λογισμικού Crocodile

Physics και ο εκπαιδευτικός ή ο μαθητής το ανοίγει διπλοπατώντας πάνω του.

Όταν ανοίξει το αρχείο στην οθόνη του Υπολογιστή θα εμφανιστεί

Για να αναπτυχθεί πλήρως η προσομοίωση ο εκπαιδευτικός ή ο μαθητής θα

πρέπει να πατήσει μία φορά στο πάν ω αριστερά στο χώρο της

προσομοίωσης.

Στην συνέχει οι μαθητές ακολουθούν τις οδηγίες του Φύλλου Εργασίας.

ΠΡΟΣΟΧΗ 1. Όταν κλείνεται την προσομοίωση εμφανίζεται το παράθυρο Πρέπει να επιλέξετε το «Όχι» 2. Όταν κάνετε επαναφόρτωση τότε εμφανίζεται το παράθυρο Πρέπει να επιλέξετε το «Ναι» 3. Ποτέ μην κάνετε «save». (Χάνονται οι αρχικές ρυθμίσεις της προσομοίωσης)





Γ

135


Γ




Τίτλος Δραστηριότητας Ο Νόμος του Ohm





Σκοπός Η προτεινόμενη δραστηριότητα έχει ως σκοπό ο μαθητής να:

α) επιβεβαιώνει πειραματικά το νόμο του Ohm σε έναν αντιστάτη. β) διαπιστώνει πειραματικά ότι η αντίσταση ενός λαμπτήρα δεν υπακούει στο νόμο του Ohm.









Οργάνωση τάξης: Η δραστηριότητα μπορεί να εκτελεστεί από ομάδες τριών μαθητών στο εργαστήριο Φυσικής ή στο εργαστήριο Ηλεκτρονικών Υπολογιστών εάν είναι εγκατεστημένο το λογισμικό πρόγραμμα CROCODILE PHYSICS. Στο εργαστήριο Φυσικής εάν δεν υπάρχει ικανοποιητικός αριθμός υπολογιστών μπορεί να οργανωθούν και άλλες δραστηριότητες όπως πειράματα με το Interface ή άλλα συμβατικά μέσα και οι μαθητές να εργάζονται εκ περιτροπής. Οι μαθητές ακολουθούν τις οδηγίες του φύλλου Εργασίας.

Πορεία: Η Σκηνή 1 της προσομοίωσης παρουσιάζει ένα Ηλεκτρικό κύκλωμα που αποτελείται από μία πηγή που έχει Η.Ε.Δ.12V, ένα αμπερόμετρο και ένα βολτόμετρο. Επίσης έχει μία σειρά από αντιστάτες τους οποίους ο μαθητής μπορεί να ενώνει στα άκρα του κυκλώματος.

Ο μαθητής θα τοποθετεί τις αντιστάσεις στους ακροδέκτες και θα σημειώνει τις τιμές του βολτομέτρου και του αμπερομέτρου σε πίνακα. Μετά θα κάνει τη γραφική παράσταση I=f(V) και θα εξάγει το συμπέρασμα.



Γ

Η Σκηνή 2 της προσομοίωσης παρουσιάζει ένα Ηλεκτρικό κύκλωμα που αποτελείται από μία πηγή της οποίας μπορεί ο μαθητής να μεταβάλει την τιμή της Η.Ε.Δ., ένα αμπερόμετρο, ένα βολτόμετρο και ένα λαμπτήρα.

Ο μαθητής θα τοποθετεί τις αντιστάσεις στους ακροδέκτες και θα σημειώνει τις τιμές του βολτομέτρου και του αμπερομέτρου σε πίνακα. Μετά θα κάνει τη γραφική παράσταση I=f(V) και θα εξάγει το συμπέρασμα.


Ηλεκτρονικός Υπολογιστής με εγκατεστημένο το Λογισμικό Crocodile Physics.•Ηλεκτρονικό Αρχείο με την προσομοίωση •Φύλλο Εργασίας•


Όταν στα άκρα ενός αγωγού εφαρμόσουμε μια διαφορά δυναμικού, τότε από τον •αγωγό διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα. Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος (εφ’ όσον η θερμοκρασία του αγωγού διατηρείται σταθερή) είναι ανάλογη της εφαρμοζόμενης τάσης:

RV

=I Η πρόταση αυτή είναι γνωστή ως νόμος του Ohm.

Το πηλίκο της τάσης που υπάρχει στα άκρα ενός αγωγού προς την ένταση του •ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται απ’ αυτόν, ονομάζεται αντίσταση (R) του αγωγού. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm η αντίσταση ενός αγωγού είναι σταθερή (ανεξάρτητη της εφαρμοζόμενης τάσης).

Ο νόμος του Ohm δεν ισχύει για όλους τους αγωγούς. Για παράδειγμα, μπορούμε •εύκολα να διαπιστώσουμε πειραματικά ότι η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα λαμπτήρα δεν είναι ανάλογη της τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του.

Η κατηγορία των αγωγών για τους οποίους ισχύει ο νόμος του Ohm ονομάζονται •αντιστάτες.

137


Γ













Γ

Ονοματεπώνυμο: .........................................Τμήμα:....... Αρ.: .....

Ημ:..............

Ο Νόμος του Ohm Α. Γενικές Οδηγίες

1. Να βρείτε το φάκελο Νomos_tou_Ohm_Crocodile_1 και να το ανοίξετε.

2. Μέσα στο φάκελο θα βρείτε ένα αρχείο του Λογισμικού Crocodile

Physics και να το ανοίξετε διπλοπατώντας πάνω του.

3. Όταν ανοίξει το αρχείο στην οθόνη του Υπολογιστή θα εμφανιστεί η πιο κάτω εικόνα της προσομοίωσης

4. Για να αναπτυχθεί πλήρως η εξομοίωση πρέπει να πατήσετε μία φορά στο

κουμπί πάνω αριστερά στο χώρο της προσομοίωσης.

ΠΡΟΣΟΧΗ

α) Όταν κλείνεται την προσομοίωση εμφανίζεται το παράθυρο Πρέπει να επιλέγετε το «Όχι» β) Όταν κάνετε επαναφόρτωση τότε εμφανίζεται το παράθυρο

Πρέπει να επιλέγετε το «Ναι» γ) Ποτέ μην κάνετε «save». (Χάνονται οι αρχικές ρυθμίσεις της προσομοίωσης) Β. Δραστηριότητα 1. Κύκλωμα με σταθερή Η.Ε.Δ. Η δραστηριότητα της προσομοίωσης αυτής βασίζεται στην Σκηνή 1 1. Στους ακροδέκτες του κυκλώματος μπορείτε να τοποθετείται τις αντιστάσεις που

βρίσκονται δίπλα από το κύκλωμα και το κύκλωμα γίνεται κλειστό. 2. Να δικαιολογήσετε τις τιμές που δείχνουν το αμπερόμετρο και το βολτόμετρο. .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................


139


Γ

3. Να πατήσετε μία φορά με το δείκτη του ποντικ ιού πάνω στην πρώτη αντίσταση και να τη σύρετε στους ακροδέκτες του κυκλώματος και να την αφήσετε ελεύθερη. Με αυτό τον τρόπο το κύκλωμα κλείνει. Να σχεδιάσετε το κύκλωμα που φαίνεται στην Οθόνη του Υπολογιστή.

4. Να ενώσετε κατά σειρά όλες τις αντιστάσεις στους ακροδέκτες του κυκλώματος.

Κάθε φορά που θα τοποθετείται άλλη αντίσταση να κάνετε επαναφόρτωση

πατώντας στο κουμπί . Να συμπληρώσετε τον πιο κάτω πίνακα με τις τιμές της τάσης που επικρατεί στα άκρα της αντίστασης (ένδειξη βολτομέτρου) και τις αντίστοιχες τιμές της έντασης του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό (ένδειξη αμπερόμετρου)

Αντίσταση

(R) Ω

Ένδειξη βολτόμετρο

υ (V) Volt

Ένδειξη αμπερόμετρ

ου (I) A

VΙ

Ω 0 12 0 - 2 4 6 8 10

5. Μελετήστε τον πιο πάνω πίνακα και γράψετε τι παρατηρείται για τον λόγο VΙ

.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................

Γ. Δραστηριότητα 2. Κύκλωμα με σταθερή αντίσταση

Η δραστηριότητα της προσομοίωσης αυτής βασίζεται στην Σκηνή 2. 1. Πατήστε την επιλογή Σκηνή 2 κάτω αριστερά από τον χώρο

προσομοίωσης 2. Να σχεδιάσετε το κύκλωμα που φαίνεται στην Οθόνη του Υπολογιστή.




Γ

3. Να μεταβάλετε την τάση με τον δείκτη του ποντικιού από 0V μέχρι 12V αυξάνοντας κάθε φορά κατά 2 V. Τις αντίστοιχες τιμές του βολτομέτρου και του αμπερόμετρου να τις καταχωρήσετε στο πιο κάτω πίνακα.

Η.Ε.Δ. (V) Volt


υ (V) Volt


ου (I) A

VΙ

Ω

0 0 0 - 2 4 6 8

10 12

4. Μελετήστε τον πιο πάνω πίνακα και γράψετε τι παρατηρείται για τον λόγο VΙ

.

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................

Ο Georg Ohm ανακάλυψε ότι το ρεύμα θα μπορούσε να μεταβληθεί είτε με την αλλαγή της αντίστασης σε ένα κύκλωμα, ή με την αλλαγή της πηγής τάσης. Σύνδεσε τα δύο μεγέθη στον τύπο R=V/I. Αυτός ο τύπος ξαναγράφεται συνήθως ως I= V /R, ο οποίος είναι γνωστός ως ο νόμος του Ohm. Δηλαδή: «Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει ένα αγωγό είναι ανάλογη με την τάση που επικρατεί στα άκρα του, με την προϋπόθεση η θερμοκρασία να παραμένει σταθερή». 5. Mε βάση τις πειραματικές τιμές του πίνακ α να σχεδιάσετε τη γ ραφική

παράσταση της έντασης (Ι) του ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη σε συνάρτηση με την τάση (V) που επικρατεί στα άκρα του. Επιβεβαιώνεται ο νόμος του Ohm; ΝΑΙ – ΟΧΙ

141


Γ

Δ. Δραστηριότητα 3. Κύκλωμα με λαμπτήρα Η δραστηριότητα της προσομοίωσης αυτής βασίζεται στην Σκηνή 3. 1. Πατήστε την επιλογή Σκηνή 3 κάτω αριστερά από τον χώρο

προσομοίωσης 2. Να σχεδιάσετε το κύκλωμα που φαίνεται στην Οθόνη του Υπολογιστή. 3. Να μεταβάλετε την τάση με τον δείκτη του ποντικιού από 0V μέχρι 12V

αυξάνοντας κάθε φορά κατά 2 V. Τις αντίστοιχες τιμές του βολτομέτρου και του αμπερόμετρου να τις καταχωρήσετε στον πιο κάτω πίνακα.

Η.Ε.Δ. (V) Volt


υ (V) Volt


ου (I) A

VRλαµ = Ι

Ω 0 0 0 - 2 4 6 8 10 12

4. Μελετήστε τον πιο πάνω πίνακα και γράψετε τι παρατηρείται για την αντίσταση

του λαμπτήρα. .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................

5. Mε βάση τις πειραματικές τιμές του πίνακ α να σχεδιάσετε τη γ ραφική

παράσταση της έντασης (Ι) του ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη σε συνάρτηση με την τάση (V) που επικ ρατεί στα άκ ρα του. Επιβεβαιώνεται ο νόμος του Ohm; ΝΑΙ – ΟΧΙ




Γ

6. Δικαιολογήστε την συμπεριφορά του λαμπτήρα .......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................

Οι αντιστάσεις σχεδιάζονται για να δώσουν προβλέψιμα ρεύματα για εφαρμοσμένες τάσεις εντός ενός φάσματος φυσικών καταστάσεων. Εάν εφαρμοστεί πάρα πολλή τάση στα άκρα τους, θα διαρρέονται από υπερβολικό ρεύμα θα θερμανθούν τόσο ώστε να λιώσουν ή να καούν.

143


Γ

Γενικές οδηγίες χρήσης του εργαλείου - Πορεία βήμα με βήμα (screen shots) για την

αξιοποίηση του εργαλείου στη συγκεκριμένη δραστηριότητα.

Ο εκπαιδευτικός ή ο μαθητής θα βρει το φάκελο

Nomos_tou_Ohm_Crocodile_1 και να το ανοίξει. Μέσα στο φάκελο θα βρει ένα αρχείο του Λογισμικού Crocodile

Physics και ο εκπαιδευτικός ή ο μαθητής το ανοίγει διπλοπατώντας πάνω του.

Όταν ανοίξει το αρχείο στην οθόνη του Υπολογιστή θα εμφανιστεί

Για να αναπτυχθεί πλήρως η προσομοίωση ο εκπαιδευτικός ή ο μαθητής θα

πρέπει να πατήσει μία φορά στο πάνω αριστερά στο χώρο της

προσομοίωσης.

Στην συνέχει οι μαθητές ακολουθούν τις οδηγίες του Φύλλου Εργασίας.

ΠΡΟΣΟΧΗ 1. Όταν κλείνεται την προσομοίωση εμφανίζεται το παράθυρο Πρέπει να επιλέξετε το «Όχι» 2. Όταν κάνετε επαναφόρτωση τότε εμφανίζεται το παράθυρο Πρέπει να επιλέξετε το «Ναι» 3. Ποτέ μην κάνετε «save». (Χάνονται οι αρχικές ρυθμίσεις της προσομοίωσης)



Παιδαγωγικό Ινστιτούτο

http://www.e-epimorfosi.ac.cy

Τηλ.: 22-402300

Τ/Ο: 22-480505

Email: [email protected]

Το «Επιμορφωτικό Υποστηρικτικό Υλικό

για την ενσωμάτωση των ΤΠΕ στη μαθησιακή διαδικασία με θέμα

Φυσική – Μέση Γενική Εκπαίδευση

και εργαλεία Crocodile Physics και Ιnterface»

σχεδιάστηκε από τη Μονάδα MEDIAZONE του Πανεπιστημίου Λευκωσίας

και τυπώθηκε στο Τυπογραφείο Λιθογράφικα στη Λευκωσία σε 500 αντίτυπα

Φυσική Μέση Γενική Εκπαίδευση crocodile physics και Ιnterface

Documents