Experimentálne sprístupňovanie fyzikálnych poznatkov

1. Experimentálne sprístupňovanie fyzikálnych poznatkov Marián Kireš Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

2. Osnova prezentácie • Prečo by mal byť pre žiaka fyzikálny experiment zaujímavý? • Má žiak šancu realizovať experimentálne skúmanie javov? • Turnaj mladých fyzikov,priestor pre vedecké skúmanie • Ako pracujeme so študentmi • Najmenšia berie všetko (viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) • Lekárske vyšetrenie gejzíru(meranie teploty a tlaku) Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

3. Prečo by mal byť pre žiaka fyzikálny experiment zaujímavý? • prirodzená zvedavosť žiakov, • hravý prístup k riešeniu problému, • zaujímavé používanie meracích prístrojov, • zážitok z ovládania skúmaného procesu, • originálnosť prevedenia, • preukázateľnosť vlastných výsledkov, • ... Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

4. Má žiak šancu realizovať experimentálne skúmanie javov? • slabé technické vybavenie škôl, • nízky počet laboratórnych pomôcok, • zastarané a málo spoľahlivé (presné) vybavenie, • časová náročnosť experimentov, • žiak sa najčastejšie stretne s experimentom: • demonštračným, • myšlienkovým, • podľa návodu (laboratórna práca), • väčší priestor môže žiak venovať experimentom v rámci: domáceho projektu, experimentálnej úlohy FO, práce SOČ, TMF, práce fyzikálneho krúžku. Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

5. Turnaj mladých fyzikov,priestor pre vedecké skúmanie • experimentálne ladená medzinárodná súťaž družstiev, • 17 otvorených problémov, • referovanie, oponovanie, recenzovanie úloh v presne vymedzenom čase, • dôraz sa kladie na: • vystihnutie podstaty javu, • komplexnosť jeho skúmania v duchu zadania, • jednoznačnosť výsledkov, • teoretický model skúmaného deja, • súlad teórie a praxe, • kvalitná dokumentácia riešenia, • presvedčivá prezentácia, • správne reakcie na pripomienky oponenta. Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

6. Ako pracujeme so študentmi • ako chápeme zadanie úlohy, • súvisiace fyzikálne problémy, • návrh prvotnej aparatúry, • demonštrácia javu, • prvotné výsledky meraní, • v čom vidíme fyzikálnu podstatu javu, • tvorba teoretického modelu, • inovácia meracej aparatúry, • spresnenie výsledkov meraní, • dokumentácia k meraniu, • tvorba ppt prezentácie, • nácvik prezentovania a diskusie s oponentom. Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

7. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) Zadanie: Ak necháme spadnúť dvojicu loptičiek (menšia na vrchu) na tvrdý povrch, menšia loptičiek často vyletí oveľa vyššie, než by vyletela pri obyčajnom odraze. Vyšetrite tento jav a zostrojte systém s maximálne štyrmi loptičkami, s pomocou ktorého vrchná loptička vyletí čo najvyššie. Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

8. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) • guľôčku necháme dopadnúť z výšky h na pevnú podložku, • pružná guľôčka sa odrazí a vystúpi do výšky h1, Čo vieme povedať o výškach h1 a h? Musí byť stále h1 menšie ako h? • ak sú rýchlosti po zrážke v,2, v,1, a pred nárazom v2, v1, definujeme koeficient reštitúcie: Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

9. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) • v našom prípade: • t.j: • guľôčka zvyčajne nevratne použije časť pohybovej energie na deformáciu, e<1, Za akých podmienok by sa mohlo h1 = h? Mohlo by byť h1 väčšie ako h? m1_50 m1_50_10 m1_20 Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

10. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) Dve padajúce guľôčky • Čím je podmienený výsledok zrážky dvoch guľôčok pohybujúcich sa oproti sebe? • Ako by vyzerala zrážka, pri ktorej druhá guľôčka vyletí do najväčšej možnej výšky? • Aké guľôčky by ste vybrali pre dosiahnutie maximálnej výšky výstupu po zrážke? Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

11. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) Dve padajúce guľôčky Čo nám rovnice našepkávajú o maximálnej výške výstupu pre druhú guľôčku? Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

12. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) • potrebujeme mať situáciu, pri ktorej: čo platí pre : • pričom rýchlosť druhej guľôčky po odraze bude: Ak by sme mali e = 1, potom pri hmotnosti: po zrážke prvá guľôčka ostane v pokoji a druhá vyletí do maximálnej výšky: Ak reálne e = 0,75, musíme pre maximálnu výšku výstupu použiť guľôčky s hmotnosťami m1 = 3,08 m2, Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

13. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) Tri padajúce guľôčky V ideálnom prípade, keď e = 1, pri hmotnosti: dosiahne guľôčka s hmotnosťou m3 rýchlosť: V reálnom prípade, ak napr. e = 0,75, pri hmotnosti: dosiahne guľôčka rýchlosť: Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

14. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) Štyri padajúce guľôčky V ideálnom prípade, keď e = 1, pri hmotnosti: dosiahne guľôčka rýchlosť: V reálnom prípade, napr. e = 0,75, pri hmotnosti: dosiahne guľôčka rýchlosť: Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

15. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) Výška výstupu guľôčka padá z výšky h0 rýchlosť dopadu v0 rýchlosť odrazu v4 výška výstupu h4 Guľôčka pri e=1 získa rýchlosť dosiahne výšku výstupu: Ak budeme uvažovať veľkosť koeficientu reštitúcie pre všetky zrážky e = 0,75, guľôčka sa odráža rýchlosťou a vystúpi do výšky: astroblaster high_speed Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

16. Najmenšia berie všetko(viacnásobné zrážky nedokonale pružných gúľ) Počítačové modelovanie Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

17. Lekárske vyšetrenie gejzíru (meranie teploty a tlaku) • vyšetrime fyzikálne faktory charakterizujúce činnosť gejzíru, • zostrojíme model, • meranie tlaku a teploty v zásobníku vody, • meranie teploty povrchovej vrstvy vody. Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

18. Lekárske vyšetrenie gejzíru (meranie teploty a tlaku) Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

19. Lekárske vyšetrenie gejzíru (meranie teploty a tlaku) Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

20. Lekárske vyšetrenie gejzíru (meranie teploty a tlaku) Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008

21. Kontakt Ďakujem za pozornosť RNDr. Marián Kireš, PhD. Oddelenie didaktiky fyziky Ústav fyzikálnych vied PF UPJŠ v Košiciach Angelinum 9 041 54 Košice email: marian.kires@upjs.sk Tvorivý učiteľ fyziky – Smolenice 22. – 25. jún 2008