1o ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΚΟΡΙΝΘΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "1o ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΚΟΡΙΝΘΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ 2011-2012"

Ἀριστομάχη Βέργας
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 1o ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΚΟΡΙΝΘΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Υπεύθυνος: Πετρόπουλος Αγησίλαος ΜΕΤΡΗΣΗ ΜΗΚΟΥΣ-ΕΜΒΑΔΟΥ-ΟΓΚΟΥ-ΜΑΖΑΣ-ΧΡΟΝΟΥ-ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ (Φυσική Β Γυμνασίου - Εργαστηριακές ασκήσεις 1 & 2) Εναλλακτικές αντιλήψεις των μαθητών Πολλοί μαθητές σε αυτή την ηλικία δεν έχουν ακόμα αφομοιώσει τη μεθοδολογία της μέτρησης ως μιας διαδικασίας σύγκρισης μεταξύ δύο ομοειδών μεγεθών. Οι μαθητές, σε ηλικίες μεταξύ ετών, δεν έχουν κατοχυρώσει εννοιολογικά την έννοια της πυκνότητας ως ενός μεγέθους χαρακτηριστικού για κάθε ομογενές υλικό. Βιβλιογραφία Αποστόλου, Α., Γεωργόπουλος, Γ., Παρασκευοπούλου, Ε. & Τσαρτσαράκος, Χ. (2004). Ερευνητικές δραστηριότητες στη Φυσική της Β Γυμνασίου. Ghild Services, Aθήνα. Καραπαναγιώτης, Β., Παπασταματίου, Ν., Φέρτης, Α. & Χαλέτσος, Χ. (1998). Φυσική Β Γυμνασίου. Ο.Ε.Δ.Β. Απαιτούμενα όργανα και υλικά Απαιτούμενα όργανα ανά ομάδα Μετροταινία (μεζούρα) ακρίβειας 0,5cm Υποδεκάμετρο (ακρίβειας 1mm) Διαστημόμετρο Ογκομετρικός κύλινδρος 50 ml Υδροβολέας Ξύλινος κύβος (ή παραλληλεπίπεδο) Ζυγός ηλεκτρονικός Ψηφιακό χρονόμετρο Υπολογιστής τσέπης (κομπιουτεράκι) Υλικά καθημερινής χρήσης ανά ομάδα Ένα λευκό φύλλου Α4 Πλαστελίνη 1

2 Ζητάμε από τους μαθητές κάθε ομάδας να μετρήσουν με μία μετροταινία (μεζούρα) ακρίβειας 0,5cm τη μεγάλη διάσταση ενός λευκού φύλλου Α4 και να σημειώσουν ξεχωριστά το αποτέλεσμα της μέτρησης. Μεταφέρουμε στον πίνακα της τάξης τις μετρήσεις, ελέγχουμε την ταύτισή τους και σε περίπτωση διαφοροποίησης επισημαίνουμε τις αιτίες (λανθασμένοι χειρισμοί, κάθετη σκόπευση-σφάλμα παράλλαξης, ακρίβεια του οργάνου, σφάλμα εκτίμησης, κλπ). Επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία με ένα υποδεκάμετρο (ακρίβειας 1mm). Επισημαίνουμε την ανάγκη επιλογής του κατάλληλου οργάνου μέτρησης και -στην περίπτωση αποκλίσεων- την ανάγκη λήψης ενός μεγάλου αριθμού μετρήσεων για τον υπολογισμό της μέσης τιμής. Για μετρήσεις στις οποίες απαιτείται ακρίβεια 0,1mm χρησιμοποιούμε το διαστημόμετρο. Το διαστημόμετρο αποτελείται από μία κύρια κλίμακα βαθμονομημένη σε mm και μία δευτερεύουσα κινητή κλίμακα (βερνιέρος), οι υποδιαιρέσεις της οποίας απέχουν μεταξύ τους απόσταση ίση με 0,9mm. Για να μετρήσουμε π.χ. το πάχος ενός σύρματος, τοποθετούμε το σύρμα μεταξύ των δύο σιαγόνων του διαστημόμετρου και υπολογίζουμε το πάχος του ως εξής: το μηδέν του βερνιέρου απεικονίζει στην κύρια κλίμακα το ακέραιο μέρος της μέτρησης, ενώ η υποδιαίρεση του βερνιέρου που συμπίπτει με μια γραμμή της κύριας κλίμακας απεικονίζει το δεκαδικό μέρος της μέτρησης. 2 η Δραστηριότητα: Μέτρηση εμβαδού Ζητάμε από τους μαθητές να επιλέξουν μεταξύ μετροταινίας και υποδεκάμετρου και στη συνέχεια να μετρήσουν τη μικρή διάσταση του φύλλου Α4. Αφού τους υπενθυμίσουμε τη μαθηματική σχέση υπολογισμού του εμβαδού ορθογωνίου τους ζητάμε να υπολογίσουν ανά ομάδα (μέση τιμή) το εμβαδόν του φύλλου. Καταγράφουμε στον πίνακα τα αποτελέσματα όλων των ομάδων και τους ζητάμε να υπολογίσουν την τελική μέση τιμή του εμβαδού. 2

3 3 η Δραστηριότητα: Μέτρηση όγκου 3.1. Μέτρηση όγκου υγρού Επιδεικνύουμε στους μαθητές κάποια από τα όργανα μέτρησης όγκου υγρών (ογκομετρικούς κυλίνδρους, ογκομετρικές φιάλες, προχοΐδες, κ.ά.). Τα όργανα αυτά είναι βαθμονομημένα σε ml και έχουν υποδιαιρέσεις συνήθως ανά 1ml ή ανά 0,1ml. Επισημαίνουμε ότι για τη σωστή ανάγνωση θα πρέπει: α) να σκοπεύουμε κάθετα στο όργανο μέτρησης (αποφυγή σφάλματος παράλλαξης) και β) να διαβάζουμε την υποδιαίρεση της κλίμακας που συμπίπτει με την εφαπτομένη στην κορυφή του μηνίσκου που σχηματίζεται στα σημεία επαφής του υγρού με τα τοιχώματα του σωλήνα. Ζητάμε από τους μαθητές κάθε ομάδας να προσθέσουν νερό στον ογκομετρικό κύλινδρο με τη βοήθεια του υδροβολέα και να σημειώσουν την ένδειξη της ελεύθερης στάθμης του νερού, παρεμβαίνοντας διορθωτικά σε περιπτώσεις εσφαλμένης ανάγνωσης Μέτρηση όγκου στερεού γεωμετρικού σχήματος Μοιράζουμε σε κάθε ομάδα μαθητών από ένα μικρό ξύλινο κύβο (ή ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο) και τους ζητάμε να υπολογίσουν το μήκος των τριών διαστάσεών του σύμφωνα με την προηγούμενη διαδικασία. Αφού τους υπενθυμίσουμε τη μαθηματική σχέση υπολογισμού του όγκου του κύβου (ή του ορθογωνίου) τους ζητάμε να υπολογίσουν ανά ομάδα (μέση τιμή) τον όγκο του στερεού. Επεκτείνουμε θεωρητικά τη μέθοδο και σε άλλα γεωμετρικά στερεά Μέτρηση όγκου στερεού ακανόνιστου σχήματος Μοιράζουμε σε κάθε ομάδα από έναν ογκομετρικό κύλινδρο (100 ml) εξηγούμε τη χρήση του, καθώς και τη διαδικασία σωστής ανάγνωσης της κλίμακας. Ζητάμε από τα παιδιά να προσθέσουν νερό στον κύλινδρο (μέχρι τη μέση περίπου) με τη βοήθεια του υδροβολέα και να σημειώσουν την ένδειξη της ελεύθερης στάθμης του νερού. Στη συνέχεια τους ζητάμε να ρίξουν μέσα στο σωλήνα ένα μικρό κομμάτι πλαστελίνης και να σημειώσουν τη νέα ένδειξη. Καλούμε τα παιδιά να σκεφτούν τι αντιπροσωπεύει η διαφορά των δύο ενδείξεων και τα καθοδηγούμε στην κατανόηση της μέτρησης του όγκου μέσω της έννοιας της εκτόπισης του υγρού. 3

4 4 η Δραστηριότητα: Μέτρηση μάζας Στην εποχή μας η μέτρηση της μάζας ενός σώματος γίνεται, σχεδόν αποκλειστικά, με τους ηλεκτρονικούς ζυγούς. Οι ηλεκτρονικοί ζυγοί που χρησιμοποιούνται στο σχολικό εργαστήριο είναι αυτόματοι, ζυγίζουν μέχρι 2000g και έχουν ευαισθησία 1g ή 0,1g. Έχουν προστασία από υπερφόρτωση και λειτουργούν με μπαταρία 9V ή τροφοδοτούνται από την πρίζα μέσω μετασχηματιστή. Διαθέτουν επίσης πρόγραμμα υπολογισμού του απόβαρου μέσω μηδενισμού της ένδειξης της οθόνης. 5 η Δραστηριότητα: Μέτρηση χρόνου Το χρόνο στο εργαστήριο τον μετράμε με τα χρονόμετρα. Το ψηφιακό χρονόμετρο χεριού είναι σήμερα ο πιο συνηθισμένος τύπος χρονομέτρου. Το χρονόμετρο αυτό μετρά το χρόνο σε ώρες, πρώτα λεπτά, δευτερόλεπτα και εκατοστά του δευτερολέπτου. Διαθέτει δύο πλήκτρα εκ των οποίων το ένα είναι το πλήκτρο έναρξης-λήξης της μέτρησης και το άλλο είναι το πλήκτρο μηδενισμού. Με τον ίδιο τρόπο λειτουργούν και τα χρονόμετρα που υπάρχουν και στα ηλεκτρονικά ρολόγια χεριού. 6 η Δραστηριότητα: Μέτρηση πυκνότητας 6.1. Μέτρηση της πυκνότητας στερεού γεωμετρικού σχήματος Μεταφέρουμε στον πίνακα της τάξης τις τιμές του όγκου του ξύλινου στερεού που υπολόγισε κάθε ομάδα κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας 3.2. Στη συνέχεια ζητάμε από έναν εκπρόσωπο κάθε ομάδας να μετρήσει τη μάζα του στερεού στον ηλεκτρονικό ζυγό του εργαστηρίου. Αφού μεταφέρουμε και αυτές τις τιμές στον πίνακα, ζητάμε από κάθε ομάδα να υπολογίσει με τη βοήθεια υπολογιστή τσέπης το πηλίκο μάζα/όγκο για το στερεό σώμα που της αντιστοιχεί. Η ταυτότητα των αποτελεσμάτων (με ακρίβεια ενός δεκαδικού), πέρα από την έκπληξη που θα προκαλέσει στα παιδιά, μπορεί να αποτελέσει το έναυσμα μιας διδακτικής διαδικασίας για την οικοδόμηση της έννοιας της πυκνότητας των υλικών. 4

5 6.2. Μέτρηση της πυκνότητας στερεού ακανόνιστου σχήματος Στη βάση των δραστηριοτήτων που έχουν προηγηθεί και με τα διαθέσιμα όργανα που έχουν μπροστά τους, ζητάμε από κάθε ομάδα μαθητών κατ αρχήν να περιγράψουν μια μέθοδο υπολογισμού της πυκνότητας της πλαστελίνης και στη συνέχεια να πραγματοποιήσουν τις απαραίτητες μετρήσεις Μέτρηση της πυκνότητας υγρού Αφού εξηγήσουμε στους μαθητές τη διαδικασία μέτρησης του απόβαρου ενός ογκομετρικού σωλήνα με τον ψηφιακό ζυγό, ζητάμε κατ αρχήν να περιγράψουν τη μέθοδο υπολογισμού της πυκνότητάς ενός υγρού και στη συνέχεια να υπολογίσουν την πυκνότητα κάποιου συγκεκριμένου υγρού (νερού, αναψυκτικού, αλατόνερου, ξυδιού, κ.λ.π.). Παρατήρηση Οι δύο τελευταίες δραστηριότητες προτείνεται να πραγματοποιηθούν ως διαδικασία αξιολόγησης της πειραματικής παρέμβασης, καθώς το εμπειρικό τους περιεχόμενο αλλάζει, οι γνωστικές όμως προϋποθέσεις παραμένουν οι ίδιες. ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ Δραστηριότητα 1 η : Μέτρηση της πυκνότητας στερεού ακανόνιστου σχήματος Αφού συζητήσετε πρώτα με τα μέλη της ομάδας σας, σκεφτείτε έναν τρόπο για τον υπολογισμό της πυκνότητας ενός στερεού τυχαίου σχήματος (π.χ. ενός κομματιού πλαστελίνης). Στη συνέχεια υπολογίστε πειραματικά την πυκνότητα της πλαστελίνης και ανακοινώστε το αποτέλεσμα στην τάξη. 5

6 Δραστηριότητα 2 η : Μέτρηση της πυκνότητας ενός υγρού Αφού συζητήσετε πρώτα με τα μέλη της ομάδας σας, σκεφτείτε έναν τρόπο για τον υπολογισμό της πυκνότητας ενός υγρού. Στη συνέχεια υπολογίστε πειραματικά την πυκνότητα του υγρού που σας προτείνει ο καθηγητής (ή η καθηγήτριά σας) και ανακοινώστε το αποτέλεσμα στην τάξη. Ερώτηση 1 Α) Θα μπορούσατε να υπολογίσετε τον όγκο του ξύλινου κύβου με τη διαδικασία της μέτρησης του όγκου στερεού ακανόνιστου σχήματος; Δικαιολογήστε την απάντησή σας. Ελέγξτε πειραματικά την άποψή σας. Β) Θα μπορούσατε να υπολογίσετε τον όγκο ενός σιδερένιου κύβου με την ίδια διαδικασία; Δικαιολογήστε την απάντησή σας. 6

7 Ελέγξτε πειραματικά την άποψή σας. Ερώτηση 2 Μπροστά σας έχετε δύο σώματα από το ίδιο υλικό (αλουμίνιο), που το ένα είναι βαρύτερο από το άλλο. Ποιο από τα δύο σώματα έχει μεγαλύτερη πυκνότητα; Συζητήστε μεταξύ σας. Μετά τη συζήτηση σημειώστε την άποψη της ομάδας σας. Ελέγξτε πειραματικά την άποψή σας. Ερώτηση 3 Μπροστά σας έχετε δύο σώματα από διαφορετικά υλικά (αλουμίνιο - χαλκός), όπου το σώμα από αλουμίνιο είναι βαρύτερο από το σώμα από χαλκό. Ποιο από τα δύο σώματα έχει μεγαλύτερη πυκνότητα; Το βαρύτερο σώμα έχει πάντα μεγαλύτερη πυκνότητα; Συζητήστε μεταξύ σας. Μετά τη συζήτηση σημειώστε την άποψη της ομάδας σας. Ελέγξτε πειραματικά την άποψή σας. 7

Σχετικά έγγραφα

ΔΕΗ Ανανεώσιμες: Το μέλλον της ΔΕΗ Ομιλία του κ. Τάκη Αθανασόπουλου Προέδρου & Διευθύνοντος Συμβούλου ΔΕΗ Α.Ε. 6-11-2008

ΔΕΗ Ανανεώσιμες: Το μέλλον της ΔΕΗ Ομιλία του κ. Τάκη Αθανασόπουλου Προέδρου & Διευθύνοντος Συμβούλου ΔΕΗ Α.Ε. 6-11-2008 Αγαπητοί εκπρόσωποι των Μέσων Μαζικής Ενημέρωσης, Αγαπητοί συνάδελφοι, Θα ήθελα