Μελέτη προβλήματος: “Το ταλαντούμενο καρφί”

Εναλλακτική πρόταση διδασκαλίας της φυσικής μέσα από πειραματισμό που θα κάνουν οι μαθητές.

Καρφί μήκους 11,5 cm και μάζας 11,69 gr ταλαντώνεται σε όρθια θέση υπό την έλξη μαγνήτη που βρίσκεται από πάνω του σε απόσταση 1,2 cm. Η ένδειξη του ζυγού είναι 8,45, απ’ όπου μπορούμε να υπολογίσουμε την δύναμη της μαγνητικής έλξης (11,69-8,45 = 3,24). Η κίνηση καταγράφηκε και αναλύθηκε με το λογισμικό Tracker. Η περίοδος της κίνησης βρέθηκε Τ=0,312 sec.

Το πείραμα επαναλήφθηκε για αποστάσεις d =0,8 και 1,0 cm. Τα αποτελέσματα δίνονται παρακάτω.

Για τον προσδιορισμό της περιόδου στο Tracker, ο έλεγχος γινόταν καρέ καρέ από την ευκρίνεια της εικόνας του καρφιού. Συγκεκριμένα: όταν το καρφί περνούσε από τη θέση ισορροπίας και είχε τη μέγιστη ταχύτητα, η εικόνα του δεν ήταν καθαρή (δεξιά φωτογραφία), ενώ όταν  βρισκόταν στη μέγιστη απομάκρυνση και είχε ταχύτητα κοντά στο μηδέν, η εικόνα ήταν καθαρή. Η περίοδος μετρήθηκε ότι ήταν 6 καρέ και 10 καρέ για τις αποστάσεις d=1,0 και 1,2 cm αντίστοιχα. H ταχύτητα καταγραφής του βίντεο ήταν 25 καρέ/sec. Για μεγαλύτερη ακρίβεια μετρήθηκαν 20 συνεχόμενες περίοδοι.

Μπορείτε να δείτε το αρχείο Tracker  εδώ:     Καταγραφή με Tracker.  

Απαιτεί το κατέβασμα του λογισμικού. Οδηγίες δίνονται εδώ.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Ένδειξη ζυγού (gr) Απόσταση,  d (cm) Περίοδος,  Τ (sec)
11,69 άπειρο
8,45 1,2 0,392
6,47 1,0 0,312
5,67 0,8  0,256

Η σχέση μεταξύ περιόδου και απόστασης είναι γραμμική.

Η μαγνητική δύναμη έλξης είναι αντίστροφα ανάλογη του τετραγώνου και απόστασης. Όμως η ακρίβεια δεν είναι ικανοποιητική, λόγω της μη ακριβούς μέτρησης της απόστασης.

 

 

 

 

Πειράματα μαγνητισμού και Ηλεκτρομαγνητισμού για το Δημοτικό

ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΣΤΟΝ ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ ΚΑΙ ΣΤΟΝ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΣΤ’ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ

  1. Δύναμη μαγνήτη. Πόσους συνδετήρες σηκώνει.
  2. Είδη πόλων. Βάζουμε δύο βιβλία παράλληλα το ένα στο άλλο, ώστε να φτιαχτεί ένας διάδρομος. Βάζουμε δύο μαγνήτες, είτε να έλκονται, είτε να απωθούνται. Μετράμε την ελάχιστη απόσταση πλησιάσματος. Βάζουμε ένα βάρος πάνω σε κάθε μαγνήτη και επαναλαμβάνουμε. Πρέπει να πλησιάσουμε τους μαγνήτες πιο κοντά. Γιατί; Με το επιπλέον βάρος, αυξάνει η τριβή κι έτσι η ίδια μαγνητική δύναμη δεν επαρκεί για τραβήξει τους μαγνήτες. Πρέπει να πλησιάσουμε περισσότερο.

 

  1. Εύρεση Βόρειου πόλου άγνωστου μαγνήτη με αναφορά στη πυξίδα.

 

  1. Ρόλος απόστασης. Ζύγιση σιδερένιου αντικείμενου με το μαγνήτη από πάνω του στον αέρα (χωρίς να τον ακουμπάει). Η ζυγαριά δείχνει μικρότερο βάρος όσο πλησιάζουμε τον μαγνήτη στο αντικείμενο.

 

  1. Μέτρηση μαγνητικού πεδίου γης. Χρησιμοποιούμε τον μαγνήτη του πειράματος 4 που έχουμε βρει πως συμπεριφέρεται σε σχέση με την απόσταση από το αντικείμενο που έλκουμε με τον μαγνήτη. Τον πλησιάζουμε σε μια πυξίδα από κάθετη διεύθυνση στον άξονα βορράς-νότος, μέχρι ότου η πυξίδα στρίψει κατά 45ο. Στο σημείο αυτό οι έλξεις από το γήινο πεδίο και το πεδίο του μαγνήτη είναι ίσες. Σημειώνουμε την απόσταση x. Επαναλαμβάνουμε το πείραμα 4 και αυτή τη φορά τοποθετούμε το μαγνήτη στην ίδια απόσταση x. Η ζυγαριά μας δείχνει την δύναμη με την οποία έλκει ο μαγνήτης από απόσταση x, άρα και την δύναμη με την οποία έλκει η γη. Η ζυγαριά θα δείξει 0. Χρειάζεται μια πολύ πιο ευαίσθητη ζυγαριά με 5 δεκαδικά του γραμμαρίου για να μετρήσουμε κάτι.

 

  1. Πόσες φορές είναι ισχυρότερος ένας μαγνήτης από έναν άλλο. Α) με ζυγαριά. Βάζουμε ένα σιδερένιο αντικείμενο πάνω στη ζυγαριά και φέρνουμε τον μαγνήτη από πάνω του σε μια συγκεκριμένη απόσταση (να μην ακουμπάνε). Επαναλαμβάνουμε με τον άλλο μαγνήτη στην ίδια απόσταση. Β) Πλησιάζουμε τον πρώτο μαγνήτη σε μια πυξίδα από κατεύθυνση κάθετη στη διεύθυνση βορρά-νότου. Όταν εκτραπεί κατά 45 μοίρες μετράμε την απόσταση που πλησίασε ο μαγνήτης τη πυξίδα. Φέρνουμε τον δεύτερο μαγνήτη στο ίδιο σημείο με τον πρώτο και σημειώνουμε τη γωνία κατά την οποία έστριψε. Από τις δύο γωνίες προκύπτει πόσες φορές ισχυρότερος είναι ο ένας μαγνήτης από τον άλλο.

 

  1. Ρόλος διαμαγνητικού μέσου. Το μαγνητάκι στο ψυγείο πέφτει όταν παρεμβληθούν αρκετά χαρτιά. Έλξη μαγνητών μέσα σε νερό. Βάζουμε έναν συνδετήρα σε ένα ποτήρι από αφρολέξ και νερό. Βάζουμε το μαγνήτη από πάνω από το ποτήρι. Αν τραβήξει τον συνδετήρα προσθέτουμε κι άλλο νερό, μέχρι να μη μπορεί να τον τραβήξει.

 

  1. Μαγνητικό πεδίο με ρινίσματα. Σε ένα φύλλο χαρτί ρίχνουμε ρινίσματα σιδήρου και από κάτω του βάζουμε το μαγνήτη. Σχηματίζονται οι δυναμικές γραμμές του πεδίου.
  2. Πείραμα Oersted.Το αιωρούμενο πηνίο εκτρέπει τη πυξίδα, όταν διαρρέεται από ρεύμα. Ισχύς ανάλογη των στροφών του σύρματος και του ρεύματος που περνά.
  3. Ηλεκτρομαγνήτης από καρφί και καλώδιο. Ισχύς ανάλογη των στροφών του καλωδίου.
  4. Ηλεκτροκινητήρες και Γεννήτριες. Πραγματικό πείραμα (επίδειξη) και προσομοίωση στο youtube. https://www.youtube.com/watch?v=d_aTC0iKO68

Οπτική Ε’ Δημοτικού

Σχέδιο μαθήματος για τη διδασκαλία της οπτικής στη Ε’ Δημοτικού, με τη χρήση πειραμάτων και animation. Περιλαμβάνει την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός και τη χρήση της ανάκλασης και τη ολικής εσωτερικής ανάκλασης για τη μετάδοση πληροφορίας με φωτεινά σήματα μέσα από οπτική ίνα (προσμοίωση του internet).

Διαβάστε το μάθημα.

 

 

 

Nanospace – The Molecularium project

Ακολουθούν σχήματα ενός πεντάχρονου πριν και μετά τη παρακολούθηση της δραστηριότητας:

Ακολουθεί κατάλογος με εκπαιδευτικά παιχνίδια on line (GAMES and Attractions)

 

Κατασκευή μορίων

  • Στιβάδες Ηλεκτρονίων
  • Electronz

 

The Molecularium? Educator Resources provide activity-based lessons and hands-on experiments to explore the exciting nanoscale universe of atoms and molecules with your students. These guides address a wide variety of National Science Education Standards appropriate to the different grade levels. Student handouts help to guide discovery and reinforce key concepts. These guides can be used on their own or in conjunction with the films.

Educators, we want your feedback!

Pages from the Teacher’s Discovery Guide

Downloads:

The Molecularium Project:
Teacher?s Resource Guide

Για το δημοτικό:

Molecules to the MAX!:
Educator?s Resource Guide

Για το Δημοτικό.

Molecules to the MAX!:
Teacher?s Discovery Guide

A brief introduction to the movie
with fun graphics and activities.
Great for printing and hanging
on your walls.