Η αφορμή

Βασίλειος Παππάς - ΓΕΛ Καλαμπάκας 1

Η αφορμή

Διαγωνισμός EUSO 2014

Δεν είναι αυτονόητα, αυτά που οι διδάσκοντες θεωρούν αυτονόητα!


Θέματα φυσικής για την α΄ λυκείου – μια πρόταση

Συνθέτοντας πειραματικά δεδομένα για τις προαγωγικές εξετάσεις της

Φυσικής της α΄ λυκείου.


Το κοντινό παρελθόν

Στόχος του αναλυτικού προγράμματος του 2011 :

"να μετασχηματίζουν (οι μαθητές) αριθμητικά πειραματικά δεδομένα σχετικά με ευθύγραμμες ομαλά μεταβαλλόμενες κινήσεις σε γραφικές παραστάσεις και αντίστροφα".

(Αυτό μπορεί να εξετασθεί γραπτά), κατά δήλωση των συντακτών του Α.Π.


Σκοποί και στόχοι του αναλυτικού προγράμματος για τη διδασκαλία

της φυσικής στην α΄ λυκείου σχ. Έτος 2013 - 14

μα δεν υπάρχουν !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!


Φυσική – Χημεία (2014)

Το δεύτερο θέμα αποτελείται από δύο (2) ερωτήσεις, με τις οποίες ελέγχεται η κατανόηση της θεωρίας και οι ικανότητες και δεξιότητες που απέκτησαν οι μαθητές κατά την εκτέλεση των εργαστηριακών ασκήσεων ή άλλων δραστηριοτήτων που έγιναν στο πλαίσιο του μαθήματος. Με τις ερωτήσεις μπορεί να ζητηθεί από τους μαθητές να αναπτύξουν την απάντησή τους ή να απαντήσουν σε ένα ερώτημα κλειστού τύπου και να αιτιολογήσουν την απάντησή τους.


Από πού μπορούμε να αντλήσουμε υλικό ;

• Τροποποιώντας εργαστηριακές ασκήσεις, δίνοντας αποτελέσματα μετρήσεων, από διάφορα ΕΚΦΕ.

• Χρησιμοποιώντας υλικό από τα λύκεια της Κύπρου, που αναρτούν τα θέματα των εξετάσεων στο site, των σχολείων τους.

(οι ιδέες και το υλικό αντλήθηκε από τα ΕΚΦΕ Κερκύρας, Χαλανδρίου, Τούμπας, Ομονοίας, Λακωνίας, Μεσσηνίας, Σερρών)


Τα παραδείγματα δεν είναι αυτοσκοπός.

Απλά αναπτύσσονται ιδέες και προτάσεις για μια διαφορετική αντιμετώπιση θεμάτων φυσικής στις προαγωγικές εξετάσεις της α΄ λυκείου με αφετηρία την επεξεργασία πειραματικών μετρήσεων και ξεφεύγοντας από το στερεότυπο «δίνεται κινητό …»


Μελέτη και έλεγχος της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας στην ελεύθερη πτώση σώματος (Ι)

• Δίνεται η χρονοφωτογραφία. Τα εικονιζόμενα στιγμιότυπα είναι ανά t = 0,25sec. Η κλίμακα του ύψους μετριέται σε μέτρα και η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι g = 9,8 m/s2.


Δίνονται τα ύψη στις αντίστοιχες χρονικές στιγμές

t (s) h (m) v (m/s) U ( j ) K ( j ) E ( J )0 20 …… … … …0,5 18,75 …… … … … 1 15 …… … … …1,5 9 …… … … …2 0,5 …… … … … Συμπληρώστε τον πίνακα. Τι παρατηρείτε για το

μέτρο της ταχύτητας, τι παρατηρείτε στις τιμές των ενεργειών;


(εναλλακτικό) σενάριο. Το «υποθετικό» πείραμα του Γαλιλαίου


• Από τα υπάρχοντα δεδομένα του πειράματος του Γαλιλαίου (φωτογραφία), να βρείτε τη μαθηματική σχέση που συνδέει ταχύτητα και χρόνο πτώσης του σώματος.

• Να βρείτε τη μαθηματική σχέση που συνδέει την μετατόπιση με το χρόνο πτώσης.

• Να υπολογίσετε στις αντίστοιχες χρονικές στιγμές την κινητική και δυναμική ενέργεια.

• Μπορείτε να αναφέρετε έναν ισχυρό λόγο για τον οποίο ήταν αδύνατον να εκτελέσει ο Γαλιλαίος το συγκεκριμένο πείραμα.


ΟΜΑΛΗ ΚΙΝΗΣΗ (Παρατήρηση κίνησης φυσαλίδας)


• Ενα απλό πείραμα για τη μελέτη της ευθύγραμμης ομαλής κίνησης είναι η παρατήρηση της κίνησης μιας φυσαλίδας , σε διαφανή σωλήνα με νερό . Λόγω του μεγάλου ιξώδους του νερού, η φυσαλίδα αποκτά γρήγορα σταθερή (οριακή) ταχύτητα.

• Ο σωλήνας τοποθετείται με μικρή κλίση και η ταχύτητα της κίνησης είναι μικρή.

• Οι μετρήσεις μπορούν να γίνουν με τη βοήθεια χάρακα και απλού ρολογιού.


Όταν η φυσαλίδα περνά από τη θέση μηδέν το χρονόμετρο δείχνει μηδέν.

Οι επόμενες χρονικές στιγμές είναι στα ‘5’, ‘10’, ‘15’, ‘20’.

t ( s ) X (cm) ΔΧ (cm) Δt ( s ) u ( m/s)

0 0

5 5

10 10

15 15

20 20

Τοποθετείστε τις τιμές Χ (cm) , t (s) σε κατάλληλους βαθμολογημένους άξονες και φτιάξτε το γράφημα Χ – t.

•Τι μορφή έχει το διάγραμμα;•Τι μπορούμε να υπολογίσουμε από το διάγραμμα;


Μελέτη της ευθύγραμμης ομαλά επιταχυνόμενης (επιβραδυνόμενης) κίνησης

• Τοποθετώ το μηδέν του χάρακα στο μηδέν των ταινιών, γράφω

πάνω τους τις τιμές του χάρακα σε mm, στη σειρά με την ένδειξη θέση.

• Μεταφέρω τις τιμές της ταινίας στη στήλη 4 ( πίνακες Α και Β )

παράδειγμα τιμών χαρτοταινίας• θέση 0 7 16 26 38 52 67 84 103 123 145 168 . . . . . . . . . . . .• αρ. θέσης 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11


Παρατηρώντας τις αποστάσεις των τελειών στην ταινία εκτίμησε το είδος τις κίνησης

1 2 3 4 5 6 7 8

Χρον.στ. Χρον.στ. χρόνος θέση Δχ Ταχύτ.(υ) Δυ επιτάχυνση

t (τικ) t (sec) Δt (sec) x(mm) χτ-χα u=Δχ/Δt υτ-υα α = Δυ/Δt

0 0 …. 0 …. …. …. ….

1 0,02 …. ….

2 0,04

3 0,06

4 0,08

5 0,10


• Συμπλήρωσε τους πίνακες τιμών

• Από τις στήλες 4-2 και 6-2 κατασκεύασε τα διαγράμματα χ - t και υ – t

• Ποιο το συμπέρασμα για το είδος τις κίνησης από τα διαγράμματα;

• Από το διάγραμμα υ – t υπολόγισε την κλίση και το διάστημα που διέτρεξε το κινητό από τη χρονική στιγμή 0,00 μέχρι 0,1 sec.


Υπολογισμός συντ. τριβής ολίσθησης

Στο κεκλιμένο τοποθετούμε σώμα το οποίο ηρεμεί.

Αυξάνουμε αργά – αργά την κλίση στο κεκλιμένο και μετράμε την γωνία τη στιγμή που το σώμα τείνει να κινηθεί!!!


Υπολογισμοί (κατευθύνουμε τους μαθητές)

• Σχεδιάστε στην κόλλα σας ένα κεκλιμένο επίπεδο, με ένα σώμα σε ηρεμία πάνω σε αυτό.

• Σχεδιάστε τις δυνάμεις που δέχεται το σώμα και αναλύστε σε κατάλληλους άξονες.

• Με εφαρμογή και χρήση των νόμων του Newton, υπολογίστε τον συντ. οριακής στατικής τριβής = συντ. ολίσθησης


1. Σχεδίαση δυνάμεων (εντός) 2. Ανάλυση δυνάμεων (εντός)

3.Προσδιορισμός της τριβής Τ= μ Ν ( εντός) και Ν=Β (εκτός)4. Θεμελιώδης ν. μηχανικής ΣF = mα (εντός)

Αρα: η κίνηση σώματος σε κεκλιμένο επίπεδο ...με τριβή είναι …εντός?, εκτός? .

Ενεργειακά βέβαια (θεώρημα έργου – ενέργειας), το θέμα είναι εντός!!!


ας ξεφύγουμε από την έκφραση «δίνεται κινητό…»

Παραδείγματα θεμάτων φυσικής που

«ξεφεύγουν» από τα συνηθισμένα στερεότυπα

Τα λύκεια της Κύπρου αναρτούν τα θέματα

των προαγωγικών τους εξετάσεων στο

διαδίκτυοΤο υλικό «πλούσιο» αρκεί

κάποιος να έχει την υπομονή να το

συλλέξει!


Παράδειγμα 1

• Η μηχανή ενός παλιού λεωφορείου χάνει λάδι με σταθερό ρυθμό. Κοιτάζοντας το δρόμο που πέρασε το λεωφορείο βλέπουμε τις σταγόνες του λαδιού να έχουν την πιο κάτω διάταξη. Να περιγράψετε την κίνηση που εκτελεί το λεωφορείο.


Παράδειγμα 2 Κατά την πειραματική μελέτη των κίνησεων, ένας μαθήτης πήρε

αριθμό ταινιών από τον ηλεκτρικό χρονομετρητή (ticker – timer). Αναφέρεται ότι η ακίδα του ticker – timer κτυπά 50

φορές το δευτερόλεπτο.

• (α) Με βάση τις ταινίες σε κάθε μια από τις πιο κάτω περιπτώσεις, να εξηγήσετε τι κίνηση κάνει το κινητό σε κάθε περίπτωση.

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

• β) Τελειώνοντας την εργαστηριακή τους άσκηση, ο καθηγητής στη τάξη έδωσε στους μαθητές από μια ταινία στον καθένα, με διαφορετικές κινήσεις. Η ταινία ενός από τους μαθητές είχε την πιο κάτω μορφή.

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

• Πώς θα περιγράφατε την κίνηση ή τις κινήσεις που εκτελεί το κινητό με βάση την πιο κάτω ταινία;


Παράδειγμα 3Κατά την πειραματική μελέτη της ευθύγραμμης κίνησης δύο

κινητών με τη χρήση χρονομετρητή, ο οποίος μπορεί να κάνει 50 κουκκίδες το δευτερόλεπτο, προέκυψαν οι πιο κάτω ταινίες:

Κινητό 1 Κινητό 2

α) Τι είδους κίνηση φαίνεται να εκτελούν τα δύο κινητά; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.β) Ποιο κινητό φαίνεται να έχει μεγαλύτερη ταχύτητα; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.γ) Από τις ταινίες, να υπολογίσετε την ταχύτητα των δύο κινητών.


Παράδειγμα 4

Η διπλανή πειραματική διάταξη χρησιμοποιήθηκε από ομάδα μαθητών για τη μελέτη

ομαλής ευθύγραμμης κίνησης.

• α. Να εξηγήσετε γιατί κατά τη διάρκεια του πειράματος έπρεπε να χρησιμοποιήσουν κεκλιμένο επίπεδο.

• β. Να εξηγήσετε ποια από τις πιο κάτω ταινίες είναι αυτή που πήραν από το ticker timer οι μαθητές.


Δίνεται ότι το χρονικό διάστημα μεταξύ δυο διαδοχικών κουκκίδων είναι 0,02s. Από την κατάλληλη

ταινία και κάνοντας τις κατάλληλες μετρήσεις με τη ρίγα σας, να συμπληρώσετε πίνακα χ - t:

Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση της θέσης σε

σχέση με το χρόνο


Παράδειγμα 5Νόμος Hooke – ενεργειακή προσέγγιση

Δx

F

• Κατά την πειραματική μελέτη ενός ελατηρίου, μια ομάδα μαθητών κρεμούσε βαρίδια σ’ αυτό και μετρούσε την επιμήκυνσή του.


α) Να χαράξετε τη γραφική παράσταση της δύναμης που ασκείται στο ελατήριο σε συνάρτηση με την

παραμόρφωσή του F=f(Δx) στο χιλιοστομετρικό χαρτί.

β) Με τη βοήθεια της γραφικής παράστασης να υπολογίσετε τη σταθερά (Κ) του ελατηρίου.

γ) Να υπολογίσετε το έργο που απαιτείται για να παραμορφώσουμε το ελατήριο κατά Δχ = 0,4 m.

F ( N ) 3 6 9 12 15

Δx ( m ) 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50


Ας τελειώσουμε την παρουσίαση με κάτι διαφορετικό …


Φύλακας βρίσκεται αρχικά ακίνητος (χρόνος t = 0) σε απόσταση 5 m από το γλυπτό του Giacometti. Περπατά με σταθερή ταχύτητα προς το γλυπτό και

φτάνει σε απόσταση 2 m από αυτό, σε χρόνο t = 3 s όπου μένει ακίνητος για 1 s. Έπειτα περπατά προς την αντίθετη κατεύθυνση, με σταθερή ταχύτητα

για 2 s και φθάνει σε σημείο που απέχει 6 m από το γλυπτό

Αν το γλυπτό βρίσκεται στη θέση χ = 0 m:(α) Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση μετατόπισης-χρόνου, x = f(t) για την πιο

πάνω κίνηση του φύλακα.

(β) Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση ταχύτητας-χρόνου, u = f(t) για την πιο

πάνω κίνηση του φύλακα .


Στη θάλασσα της αβεβαιότητας

Documents

Η αφορμή