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.

 

 

 

 

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.

 

 

 

Οπτική στη Γ’ γυμνασίου

Δύο Φύλλα Εργασίας από το πακέτο διδακτικής της Οπτικής Photonics Explorer, που προσάρμοσε για τις διδακτικές- εργαστηριακές ανάγκες της Γ΄ γυμνασίου η υπεύθυνη του ΕΚΦΕ Νέας Ιωνίας Μαρίνα Στέλλα.
Το ένα είναι πρόταση διδασκαλίας των 6.2 και 7.1 και το δεύτερο αντί της υποχρεωτικής εργαστηριακής άσκησης “Συγκλίνοντες φακοί” δεδομένου ότι δεν προβλέπεται, αλλά δεν είναι και σκόπιμο να αναλωθούν οι μαθητές με τη γεωμετρική κατασκευή του ειδώλου.
Τα ΦΕ παρουσιάστηκαν σε καθηγητές σχολείων που επιβλέπει το ΕΚΦΕ Νέας Ιωνίας και άρεσαν πολύ. Μένει να δούμε την υλοποίηση. Διαβάστε τα ΦΕ:

Διδασκαλία του Ηλεκτρικού Κυκλώματος με τη μέθοδο της Διερευνητικής Μάθησης

Σχέδιο μαθήματος για το Ηλεκτρικό Κύκλωμα για μαθητές της Ε’ τάξης του Δημοτικού που βασίζεται στις αρχές της Διερευνητικής Μάθησης. Εισάγεται μόνο η έννοια της τάσης. Οι έννοιες της έντασης ρεύματος και της ισχύος μπορούν να μπουν επιπλέον για διδασκαλία στο γυμνάσιο, όπως επίσης και ο υπολογισμός ολικής αντίστασης από τις επιμέρους, το Βραχυκύκλωμα κλπ).

Δεν υπάρχει παράδοση, αλλά εισαγωγή ερωτημάτων πρακτικού χαρακτήρα: Φτιάξτε ένα θυροτηλέφωνο, Γιατί δεν χτυπάει το κουδούνι; Οι μαθητές προσπαθώντας να κάνουν τις ηλεκτρικές συσκευές που τους δίνονται να δουλέψουν, μαθαίνουν της έννοια της τάσης, τη κατασκευή κυκλωμάτων, τη σύνδεση μπαταριών σε σειρά, τη σύνδεση καταναλωτών σε σειρά και παράλληλα, τα μαγνητικά αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος, καθώς και πρακτικές εφαρμογές του ηλεκτρισμού, όπως ο ηλεκτροκινητήρας η γεννήτρια. Τέλος φτιάχνουν μια μπαταρία από λεμόνι και τη χρησιμοποιούν για να λειτουργήσει ένα ξυπνητήρι.

Συνδέεται ένα ηλεκτρικό κουδούνι σε ένα τροφοδοτικό και ρυθμίζεται η τάση στο 1 Volt. Το κουδούνι δεν χτυπάει. Αυξάνεται η τάση στα 2 Volt. Το κουδούνι χτυπάει, αλλά δεν ακούγεται έξω από τη τάξη. Αυξάνεται η τάση στα 3 Volt. Το κουδούνι χτυπάει κανονικά. Μετά ζητείται από τους μαθητές να βρουν σε ποια τάση λειτουργούν καλύτερα τα λαμπάκια.

Οι μαθητές κατασκευάζουν ένα κύκλωμα με μπαταρίες σε σειρά ώστε να πετύχουν τη τάση λειτουργίας της λάμπας, έναν διακόπτη και ένα ή δύο λαμπάκια σε σειρά ή παράλληλα. Βγάζουν συμπεράσματα για τη συνδεσμολογία σε σειρά και παράλληλα.

Παρουσιάζεται το πείραμα του Oersted. Μετριέται η έλξη του πηνίου πάνω σε ένα μεταλλικό έλασμα με ένα δυναμόμετρο.

Εξηγείται η λειτουργία του ηλεκτρικού κουδουνιού, η σημασ’ια του κάθε μέρους του και ζητείται από τους μαθητές να σχεδιάσουν τη πορεία του ρεύματος από μέσα του.

ΘΥΡΟΤΗΛΕΦΩΝΟ

Ζητείται από τους μαθητές να συνδυάσουν τις παραπάνω γνώσεις και να φτιάξουν ένα θυροτηλέφωνο. Οι μαθητές πρέπει να ενώσουν 6 διπλά καλώδια, ένα κουδούνι, έναν ηλεκτρομαγνήτη, δύο διακόπτες και δύο μπαταρίες για να φτιάξουν δύο κυκλώματα: με το ένα θα κτυπάει ο επισκέπτης το κουδούνι και με το άλλο ο οικοδεσπότης θα ανοίγει τη πόρτα, χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρομαγνήτη που θα έλκει ένα μεταλλικό έλασμα. Οι μαθητές δουλεύουν σε ομάδες των 3-4.

Φτιάχνεται ένα μόνο θυροτηλέφωνο, αλλά όλοι οι μαθητές σηκώνονται και υποδεικνύουν πως πρέπει να συνδεθεί η μπαταρία στο κύκλωμα για να λειτουργήσει σωστά. Συνήθως βάζουν τη μπαταρία παράλληλα με το διακόπτη με αποτέλεσμα το κουδούνι να χτυπάει χωρίς να κλείνει κάποιος τον διακόπτη.

Παρουσιάζεται ο ηλεκτροκινητήρας και η ηλεκτρογεννήτρια. Και εξηγείται η σημασία των ανακαλύψεων του Faraday.

Φτιάχνεται μπαταρία από 2-3 μισά λεμόνια, κέρματα των 5 λεπτών και ροδέλες γαλβανιζέ (0,5-0,8 Volt ανά μισό λεμόνι). Συνδέονται στη σειρά για να δώσουν 1,5 Volt και τροφοδοτούν ένα ξυπνητήρι. Στο ξυπνητήρι έχουμε βγάλει τη κανονική του μπαταρία και έχουμε βάλει μια άδεια η οποία χρησιμεύει στο να στερεώνει δύο φύλλα αλουμινόχαρτου που εξέχουν σαν αυτιά για να μπορούν εκεί να πιάνονται τα κροκοδειλάκια.

 

ΔΙΑΒΑΣΤΕ το ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ με τα ΥΛΙΚΑ των πειραμάτων.