Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť / Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ. Rozprávka vo vyučovaní fyziky

Transcript

1 Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť / Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Rozprávka vo vyučovaní fyziky PaedDr. Iveta Štefančínová, Ph. D. RP MPC, Prešov 1. kolo výzvy, 2011

2 Titul, meno a priezvisko autora OPS: PaedDr. Iveta Štefančínová, Ph.D. Kontakt na autora OPS: Gymnázium Jána Adama Raymana, Mudroňova 20, Prešov iveta@gjar-po.sk Názov OPS: Rozprávka vo vyučovaní fyziky Miesto vzniku: RP MPC, Prešov Rok vytvorenia: 2011 Titul, meno a priezvisko autora odborného stanoviska k OPS: PaedDr. Jozef Beňuška, PhD.

3 Kľúčové slová: didaktika fyziky, motivácia, subjektívna pohoda, rozprávky, fyzikálne úlohy Anotácia: Rozprávky predstavujú cenný materiál na štúdium fyziky, lebo ich hrdinovia účinkujú v prostredí, kde sa uskutočňujú rôzne fyzikálne javy a pôsobia fyzikálne zákonitosti. Využitie fragmentov z rozprávok s opisom študovaných prírodných javov môže vyvolať u žiakov vhodnú pozitívnu subjektívnu pohodu a priaznivo ovplyvňuje aj motiváciu žiakov. Fragmenty z rozprávok možno s úspechom využiť v každej fáze vyučovacej hodiny fyziky, od nastolenia problému, motivácie, výkladu učiva, riešenia úloh až po kontrolu

4 vedomosti žiakov.

5 OBSAH 1 Úvod Subjektívna pohoda a proces učenia Využitie prvkov ľudovej slovesnosti vo vyučovaní fyziky Výskum subjektívnej pohody a trvalosti vedomostí žiakov Konkrétne využite rozprávkových fragmentov na hodinách fyziky Otáčavý účinok sily Elektrický prúd v kvapalinách a plynoch Gravitačná sila Akustika Archimedov zákon Priamočiare šírenie svetla Záver Literatúra... 32

6 1 Úvod Fyzika je neodmysliteľnou súčasťou všeobecného vzdelania. Pomáha žiakom formovať vedecký obraz sveta. Vytvára základ pre uvedomelé postoje k prírode, sebe samému a konaniu v konkrétnych situáciách. Fyzika je neustále vo vývoji, preto otázky modernizácie obsahu a metód fyzikálneho vzdelávania sú výsostne aktuálne. Výučba fyziky zápasí s mnohými problémami. Fyzika ako vyučovací predmet sa javí pre mnohých žiakov ako málo zaujímavá a následne aj málo obľúbená. Je známe, že učenie bez záujmu, z prinútenia predstavuje vnútorný konflikt, čo u žiakov vyvoláva negatívne emocionálne ladenie, rýchlejší vznik únavy a iných subjektívnych ťažkostí. Výsledky takého učenia sú málo efektívne. Jednou z najdôležitejších podmienok efektívnosti vyučovacieho procesu je jeho vhodné psychologické zabezpečenie. Vytvorenie vhodných emociogénnych situácií - činností, ktoré rôznou silou aktivizujú emócie žiakov, vo vyučovacom procese môže napomôcť jeho efektivite a obľúbenosti medzi žiakmi. Ale ako vytvoriť situácie, v ktorých by žiaci prežívali pozitívne emócie počas osvojovania fyziky? Učiteľ počas vyučovacej hodiny by mal dosiahnuť, aby žiak pociťoval v triede radosť, spokojnosť a nevnímal prítomnosť záťaže. V psychológii sa stretávame s korešpondujúcim pojmom subjektívna pohoda. Učiteľ môže neuspokojujúci stav na hodinách fyziky zmeniť pomocou zaujímavých, inovatívnych metód. Predložená práca sa zameriava na rozprávku s fyzikálnym obsahom. Zaradením rozprávok, v ktorých je možné nájsť fyzikálny problém, do vyučovacieho procesu možno žiakom pútavou formou sprostredkovať poznatky, ktoré sa vzťahujú k jednotlivým tematickým celkom fyziky. Fragmenty z rozprávok možno s úspechom využiť pre žiakov rôzneho veku. Rozprávka ako netradičný prostriedok výučby fyziky môže sprístupniť moderné poznatky fyziky žiakom pomocou textov, ktoré sú blízke ich prirodzenému jazyku, avšak so zachovaným sémantickým obsahom. K rozvíjaniu tvorivého myslenia prispievajú kvalitatívne úlohy. Uvádzajú žiakov do istej problémovej situácie, ktorá je žiakom blízka a zaujímavá a nedá sa jednoducho naučeným vzťahom vyriešiť. Rozprávku s fyzikálnym obsahom možno chápať ako kvalitatívnu úlohu. Problémové, kvalitatívne úlohy, ak sú starostlivo premyslené, pre žiakov zaujímavé a primerané ich intelektu, môžu podstatne ovplyvniť záujem žiakov o fyziku a podporiť rozvoj ich myslenia. Pri hľadaní odpovedí či riešení fyzikálnych problémov z daných fragmentov rozprávok žiak zapája nielen rozum, ale aj city.

7 2 Subjektívna pohoda a proces učenia Tak ako efektívnosť vyučovacieho procesu vplýva na formovanie motivačnej sféry, na emocionálny život žiakov, tak aj formovanie potrieb a citov žiakov vplýva na efektívnosť vyučovacieho procesu. Snahou učiteľa počas vyučovacej hodiny je dosiahnuť, aby žiak pociťoval v triede radosť, spokojnosť a nevnímal prítomnosť záťaže. Psychológia využíva korešpondujúci pojem subjektívna pohoda. Tento konštrukt nie je zatiaľ jednotne chápaný. Jeho definície zohľadňujú kognitívny i emocionálny aspekt. Džuka vníma subjektívnu pohodu aj z pohľadu fyzického a psychického. Kombináciou uvedených zložiek vznikajú štyri štruktúrne komponenty subjektívnej pohody: psychická pohoda aktuálna a habituálna, fyzická pohoda aktuálna a habituálna. Aktuálna psychická pohoda je tvorená pozitívnymi emóciami a náladami a absenciou aktuálnych ťažkostí. Pod habituálnou psychickou pohodou rozumieme zriedkavý výskyt negatívnych emócií a prevahu pozitívnych emócií. Aktuálnu fyzickú pohodu tvoria aktuálne pozitívne telesné pocity a absencia telesných ťažkostí. Habituálna fyzická pohoda pozostáva z pretrvávajúcej absencie ťažkostí a z habituálnych pozitívnych telesných pocitov (Džuka, Dalbertová, 1997). Emocionálnu stránku reprezentuje frekvencia pozitívnych a negatívnych emocionálnych i neemocionálnych stavov, kognitívnou zložkou je celková životná spokojnosť. Predmety, javy, situácie, ktoré u nás vyvolávajú príjemné zážitky, nás priťahujú, uprednostňujeme ich pred javmi neutrálnymi a najmä negatívnymi. Učenie bez záujmu, z prinútenia spôsobuje vnútorný konflikt sprevádzaný negatívnymi emóciami, rýchlejším vznikom únavy a iných subjektívnych ťažkostí. Výsledky takéhoto učenia sú málo efektívne. Avšak nemožno organizovať učebný proces iba na základe pozitívnych emócií, lebo bez negatívnych emócií sám život je nemysliteľný. Záporné emócie v určitom pomere s negatívnymi nielenže nie sú škodlivé, ale sú užitočné, nevyhnutné akémukoľvek človeku, tým viac dieťaťu v školskom veku. Šťastie je nemysliteľné bez útrap, ako je nemysliteľný pôžitok z jedla bez pocitu hladu, pôžitok z odpočinku bez únavy. Treba pripomenúť, že dynamika vzťahu medzi pozitívnymi a negatívnymi emóciami je veľmi zložitá, podobne ako aj jeho vplyv na výsledky vzdelávacieho procesu v škole. Dodonov tvrdí, že slobodná tvorivá práca, ako nič iné, je schopná naplniť náš život rôznymi emóciami štruktúrovanými tak, že vytvárané utrpenie je vzápätí vynahradené živou radosťou z realizácie svojich možností, vychutnávaním výsledkov svojej námahy, príjemným dosiahnutím cieľa. Aj rozprávka najprv vytvorí napätie, podnieti fantáziu, potom úzkostné napätie sa postupne, ako sa príbeh rozvíja, mení v slastné zvládnutie tejto úzkosti, pritom prináša aj poučenie o vyriešenom probléme.

8 3 Využitie prvkov ľudovej slovesnosti vo vyučovaní fyziky Pri výklade obsahu fyziky sa nemožno spoliehať len na to, že obsah sám od seba vyvolá u žiakov pozitívnu emocionálnu reakciu. Treba použiť osobitné postupy. Jedným z nich môže byť aj využitie ľudovej slovesnosti (nielen fragmenty rozprávok s fyzikálnym obsahom, ale aj príslovia, porekadlá, hádanky, vtipy) na hodinách fyziky. Fragmenty rozprávok s fyzikálnym obsahom, príslovia, porekadlá i iné prvky ľudovej slovesnosti možno využiť ako vhodné kvalitatívne úlohy na hodinách fyziky. Kvalitatívne úlohy prakticky nevyžadujú matematické výpočty. Pri odpovediach je nevyhnutné správne pochopenie podstaty fyzikálneho deja. Riešenie takýchto úloh núti žiakov logicky myslieť, rozvíjať ich fantáziu a dôvtip, využívať analýzu predostretých fyzikálnych javov a aplikovať teoretické poznatky na ich vysvetlenie. Možno sa tak vyhnúť jednej z nevýhod kvantitatívnych úloh - určitému formalizmu pri ich riešení. Prvky ľudovej slovesnosti s fyzikálnym obsahom možno považovať za významné motivačné činitele, ktoré prispievajú k utvoreniu subjektívnej pohody na hodinách fyziky. Rozprávkové fragmenty s fyzikálnym obsahom možno s úspechom využiť v rôznych fázach vyučovacej hodiny na splnenie rôznych didaktických cieľov, ako napríklad: fragment je zdroj nových poznatkov, fragment ako prostriedok motivácie, nastolenia fyzikálneho problému a vytvorenia problémovej situácie, rozprávkový fragment ako kvalitatívna úloha a jej využitie v a) zovšeobecňovaní poznatkov, ich systematizácii, vrátane matematického vyjadrenia fyzikálnych zákonitostí, b) riešení kvantitatívnych fyzikálnych úloh, kontrola vedomostí žiakov, opakovanie učiva. Skúsenosti a výskum potvrdzujú, že aplikácia rozprávkových fragmentov v rôznych fázach vyučovacej hodiny významne zvyšuje efektívnosť vyučovacieho procesu a pozitívne vplýva na subjektívnu pohodu žiakov. Prvky ľudovej slovesnosti možno využívať v ktorejkoľvek časti vyučovacej hodiny (uprednostňujeme klasický päťfázový model): Motivácia v úvodnej časti hodiny učiteľ pomocou rozprávkového fragmentu s fyzikálnym obsahom alebo vhodnou hádankou, príslovím či porekadlom navodí priaznivú atmosféru a zároveň naznačí spoločne so žiakmi tému hodiny. Vhodne zvolené prvky ľudovej slovesnosti pomôžu k psychickému uvoľneniu žiakov. Slúžia ako prostriedok motivácie, nastolenia fyzikálneho problému a vytvorenia problémovej situácie. Expozícia prvky ľudovej slovesnosti možno používať ako zdroj nových poznatkov, nenásilné kvalitatívne úlohy a ich využitie v zovšeobecňovaní poznatkov, ich systematizácii, vrátane matematického vyjadrenia fyzikálnych zákonitostí. Teda učiteľ postupuje podľa schémy: prvok (prvky) ľudovej slovesnosti naň nadväzujúce kvalitatívne úlohy postupné udeľovanie číselných hodnôt niektorým fyzikálnym veličinám riešenie jednoduchých kvantitatívnych fyzikálnych úloh zovšeobecnenie fyzikálnych súvislostí matematické vyjadrenie fyzikálnej zákonitosti, zákona, vzťahu. Fixácia utvrdzovanie, upevňovanie a zhrnutie učiva môže mať rôzne podoby. Žiaci si v tejto časti prostredníctvom rozličných metód zhrnú a zopakujú poznatky. Problematiku nastolenú v predchádzajúcej časti hodiny žiaci rozvíjajú zodpovedaním čo najväčšieho počtu kvalitatívnych úloh. Kvalitatívne úlohy prakticky nevyžadujú matematické výpočty. Pri

9 odpovediach je nevyhnutné správne pochopenie podstaty fyzikálneho deja. Riešenie takýchto úloh núti žiakov logicky myslieť, rozvíjať ich fantáziu a dôvtip, využívať analýzu predostretých fyzikálnych javov a aplikovať teoretické poznatky na ich vysvetlenie a vyhnúť sa tak jednej z nevýhod kvantitatívnych úloh - určitému formalizmu pri ich riešení. V tejto fáze možno použiť príslovia, ktoré jasne a stručne vyjadrujú ľudovú múdrosť, zovšeobecnené životné skúsenosti a výsledky pozorovania prírodných javov. Až po pochopení podstaty fyzikálneho deja možno prejsť od riešenia jednoduchých kvantitatívnych úloh k postupne zložitejším. Aplikácia slúži na prenášanie univerzálnych modelov do života žiakov, do ich správania a konania. Učiteľ si pripraví fragmenty z rozprávok prípadne iný literárny text a niekoľko naň nadväzujúcich otázok a úloh. Žiaci prostredníctvom rozprávkového príbehu analyzujú fyzikálny obsah opísaného deja. Pri aplikácii fragmentov z ľudových rozprávok prirodzene vznikla u žiakov ambícia vlastnej tvorby rozprávok Študenti vytvorili v MS PowerPointe v projekte PhysTales rozprávky na rôzne fyzikálne témy. Žiaci sa následne živo vyjadrovali k nastoleným problémom v rozprávkach vytvorených ich spolužiakmi. Reflexia vyhodnotenie výsledkov. Ako záverečná fáza dáva priestor na provokujúce kvalitatívne či kvantitatívne úlohy, ktoré aj vo forme prvkov ľudovej slovesnosti podnecujú žiakov uvažovať o fyzikálnych zákonitostiach.

10 4 Výskum subjektívnej pohody a trvalosti vedomostí žiakov Bolo zaujímavé sledovať zmeny subjektívnej pohody žiakov v konkrétnych podmienkach vyučovacieho procesu. Hlavným cieľom uskutočneného pedagogického experimentu na hodinách fyziky bolo zistenie vplyvu aplikácie fragmentov z rozprávok na pozitívne a negatívne prežívanie žiakov a tiež overenie trvalosti získaných vedomostí. Realizovaný experiment splnil stanovené hypotézy. Na modifikovaných hodinách, na ktorých boli použité fragmenty z rozprávok, sa evidentne prejavil trend zvýšenia pozitívnych emócií. Negatívne emócie sa vplyvom modifikovanej hodiny znížili (sign. = 0,049 < 0,05). Na nemodifikovaných hodinách, kde neboli použité fragmenty z rozprávok, sa zachoval trend zníženia pozitívnych emócií a štatisticky významne sa zvýšia negatívne emócie u žiakov (sign.= 0,041 < 0,05). V tabuľkách sú uvedené údaje o trvalosti vedomostí. Meranie kvality vedomostí sme uskutočnili na modifikovanej i nemodifikovanej hodine. Prvé meranie sme uskutočnili po ukončení výkladu nového učiva. Maximálny počet bodov bol 5 bodov. Na najbližšej vyučovacej hodine (o 2 dni) sme realizovali druhé meranie. Tretie overovanie vedomostí nastalo približne o mesiac a štvrté meranie o dva mesiace neskôr. Maximálna hodnota v druhom až štvrtom meraní bola 10 bodov. Získané údaje z druhého až štvrtého merania sme porovnali s výsledkami z prvého merania. Štatistické spracovanie získaných výsledkov sme uskutočnili pomocou bežných programov na vypočítanie základných údajov o priemerných hodnotách a rozptylov údajov a t-testov významnosti rozdielov pre párové meranie [1]. Aritmetické priemery, smerodajné odchýlky, rozdiely medzi získanými výsledkami sú uvedené v tabuľkách: Modifikovaná hodina (42 probandov) aritmet. priemer smerodajná odchýlka 1. mer. 3,8095 1, mer. 7,0952 2, mer. 7,4642 2, mer. 7,8095 2,4067 Nemodifikovaná hodina (40 probandov) aritmet. priemer smerodajná odchýlka 1. mer. 3,2625 1, mer. 4,7750 2, mer. 5,8750 3, mer. 6,0250 2,8665 t-test pre párové meranie dvojica T df rozdiel smer.odch mer. -8, , mer. -10, , mer. -11, ,3006 t-test pre párové meranie dvojica T df rozdiel smer.odch mer. -3, , mer. -6, , mer. -7, ,4099 T- testovacie kritérium, df- stupeň voľnosti Údaje z modifikovanej i nemodifikovanej hodiny sú štatisticky významné (sign. < 0,05). Naznačujú pozitívny vplyv použitia rozprávky na hodinách fyziky a korelujú s údajmi o trvalosti vedomostí u žiakov. Uvedené výsledky potvrdzujú trend spojitosti priaznivej subjektívnej pohody a trvalosti vedomostí u žiakov.

11 5 Konkrétne využite rozprávkových fragmentov na hodinách fyziky 5. 1 Otáčavý účinok sily Na túto hodinu vyučujúci môže použiť napríklad fragment zo slovenskej rozprávky Hrdopýška (Dobšinský, s. 62), ukážku z rozprávky z Melanézie o Sonarovi (Permjakov, s. 68) a ľudovú humornú rozprávku O dedinčanke, ktorá robila zo seba fajnovku (Dobšinský, s. 170). Učiteľ primerane prečíta uvedené fragmenty a položí otázky s nimi súvisiace, ktoré bude spoločne so žiakmi zodpovedať v priebehu a na konci vyučovacej hodiny. Hrdopýška... Dosť už, dosť! Veď vidíš, že sa ledva prevaľujem. Už ti nič neurobím, len ma nauč pískať na tej píšťalke. Dobre, keď tak chceš, povie Janko. Lenže tvoje pazúry sú na to nesúce, iba ak ich dáko na tenšie spravíme. Rob s nimi, čo chceš, len ma nauč prepletať, privolil šarkan. Dobre. Stál tam neďaleko jeden peň. Do toho Janko zaťal svoju sekeru, takže sa hodne nadštiepil. No, vopchaj si sem svoje grambľavé pazúry. Keď to šarkan urobil, šuhaj chytro sekerku vytrhol a pazúry ostali v klepci.... Sonare a jeho šesť slepých bratov, kmeň Kiwaiov, Papua-Nová Guinea, Melanézia... Večer Máde ako obyčajne pripravila pre mužov jedlo a ráno Sonare poprosil bratov, aby mu pomohli podrezať veľký strom. I vybrali sa spoločne na pole. Keď strom podpílili, povedal Sonare: Teraz sa postavte do radu, bratia, a ja strom rozštiepim. Možno nájdeš v puklinách mnoho lariev kone. Hneď nás zavolaj, strčíme tam ruky a vyberieme larvy. Sonare začal štiepať a onedlho zavolal: Poďte rýchlo, tu je plno lariev, zbierajte! Keď bratia strčili ruky do pukliny, vytiahol Sonare z dreva sekeru, puklina sa zavrela a stlačila ruky bratov tak, že ich nemohli vytiahnuť. Sonare, brat náš, čo sa stalo? kričali. Naschvál som vám priškripol ruky, odpovedal Sonare. Staral som sa o vás, drel na poli, zháňal potravu, a vy ste sa tak zle zachovali k mojej žene! Odišiel a ponechal bratov ich osudu. I začali plakať a nariekať: Sonare už vie všetko, už ho neoklameme. Nariekali celú noc. Pokúšali sa ruky vytiahnuť, ťahali kmeň po zemi, ale drevo držalo ako kliešte. Vetvy.. ich škrabali, dážď ich zmočil, omdleli a premrzli.... Sonare... neskôr... vzal... kamennú sekeru a vybral sa do lesa. Sonare! volali bratia. My sme tu! Prišiel si nás oslobodiť? Sonare zdvihol sekeru, zavolal: Pozor na ruky! rozštiepil kmeň a bratia boli voľní.... Kone - miestne pomenovanie nejakého druhu lariev

12 O dedinčanke, ktorá zo seba robila fajnovku Žila v horách jedna dedinčanka. Bola hrozne namyslená... bola vyparádená a vyčesaná a robila zo seba skrátka fajnovku. Uvidela mačetu a pýtala sa: Čo je to za vec? A k čomu slúži? A dedinčania prekvapene odpovedali: To je predsa mačeta a seká sa ňou drevo.... A tak to bolo i s kravami a kozami, ktoré ako keby nevedela pomenovať. Potom uvidela motyku a zasa sa pýtala: A ako sa volá toto? Ale kým jej mohli odpovedať, stúpila na hranu ostria motyky a tá sa vymrštila a násadou ju udrela do čela. Ach, zatratená motyka! vykríkla. A v tom okamihu si dedinčania uvedomili, že zo seba len robila fajnovku. 1. Aký jednoduchý stroj použil Janko, aby mohol uväzniť šarkana? 2. Prečo sekera rozťahuje drevo väčšou silou, keď ju Janko do dreva zatne, ako keby ju do dreva iba tlačil? 3. Z ukážky o dedinčanke uveďte príklad telesa, ktoré vykonalo otáčavý pohyb. O aký druh páky ide? 4. Akým spôsobom Sonare z ukážky uväznil svojich šiestich bratov? 5. Ako nazývame časti páky? 6. Ktorá páka sa nazýva rovnoramenná? 7. Môže byť páka v rovnovážnej polohe aj vtedy, keď obe sily pôsobia na jednej strane páky od osi otáčania? 8. Vyhľadajte vo svojom okolí ďalšie spôsoby použitia páky. Učiteľ po uvedení motivačných prvkov môže pokračovať vo výklade témy o využití páky. Páka je súčasťou mnohých strojov a zariadení. Stretávame sa s ňou v bežnom živote tak často, že si to niekedy ani neuvedomujeme. Napríklad ruky i nohy ľudí pracujú ako páky. Vyučujúci frontálne zopakuje poznatky o jednotlivých častiach páky. Každá páka má os, okolo ktorej sa môže otáčať. Priesečník osi otáčania s pákou označíme O. Od osi páky vychádza rameno sily, ktoré je vlastne vzdialenosť bodu O od priamky, na ktorej znázorňujeme silu. Poznáme páky, napríklad hojdačka či váhy, kde sily pôsobia na rozličných stranách páky od osi otáčania. Takým pákam niekedy hovoríme dvojzvratné páky. Učiteľ upozorní žiakov na to, že páka môže byť v rovnovážnej polohe aj vtedy, keď sily pôsobia na tej istej strane od osi otáčania. Tým sa hovorí jednozvratné páky. Príklady na tento druh páky vidíme v bežnom živote, napr.: fúrik, luskáčik, nožnice, kliešte. Je potrebné žiakov upozorniť, že páka nemusí mať len tvar tyče. Každé teleso, ktoré sa môže otáčať okolo pevnej osi, je vlastne pákou. Deťom pripomenieme otázku z úvodu hodiny, o aký druh páky ide v rozprávke o dedinčanke. Žiaci nakreslia aj obrázok ukážky.

13 Možno ešte spomenúť, že ak sa páka otáča proti smeru otáčania hodinových ručičiek, hovoríme, že páka sa otáča v kladnom zmysle. Ak v smere otáčania hodinových ručičiek, tak sa páka otáča v zápornom zmysle. Učiteľ priblíži využitie páky v reálnom živote. Páku používame napríklad na to, aby sme zväčšili silu. Možno zopakovať učivo o rovnovážnej polohe páky. Zákon rovnováhy na páke objavil najväčší staroveký matematik a fyzik Archimedes asi pred rokmi. Opísal ho v knihe, ktorá sa volá O váhach (Macháček, s. 82). Ak máme vypočítať, či je na páke rovnováha, musíme najskôr nájsť súčin sily a ramena sily. Tento súčin nazývame moment sily vzhľadom na os otáčania a označujeme ho M. Platí moment sily = sila. rameno sily, teda M = F. a. Jednotkou momentu sily je newton meter (N.m). Moment sily sa rovná 1 N.m, ak pôsobí na páku sila, ktorá má veľkosť 1 N a jej rameno je dlhé 1 m. Napríklad sila 7 N, ktorá má rameno 4 m, pôsobí momentom 28 N.m. Menšou jednotkou momentu sily je newton centimeter (N.cm). Sila veľkosti 5 N, ktorá má rameno 30 cm, pôsobí momentom 150 N.cm. O rovnovážnej polohe páky budeme hovoriť, ak sa moment sily, ktorá otáča páku v kladnom zmysle, rovná momentu sily, ktorá otáča páku v zápornom zmysle: F1. a1 = F2. a2. Keď je táto podmienka splnená, páka je v pokoji, akoby na ňu sily F1 a F2 nepôsobili. Páka, ktorá má obe ramená rovnako dlhé, nazýva sa rovnoramenná. Ak sú ramená rôzne dlhé, je páka nerovnomerná. Na rovnoramennej páke je rovnováha, keď na obe jej ramená pôsobí rovnaká sila. To využívame pri vážení na rovnoramenných váhach, s ktorými sa žiaci stretli už v 6. ročníku. Keď majú obe telesá rovnakú hmotnosť, majú aj rovnakú tiaž na Zemi. Preto na obe ramená váh pôsobia rovnaké sily. Na rovnoramenných váhach určujeme hmotnosť telesa porovnávaním so známou hmotnosťou závažia. Páka môže byť v rovnovážnej polohe aj vtedy, ak obidve sily pôsobia na tej istej strane páky od osi otáčania. V autoservise sa bežne stretávame s uťahovaním matíc. Na maticu opravár nasadí kľúč a predĺži ho rúrkou. Analyzujeme s deťmi uvedenú situáciu. Na rovnaké utiahnutie matice potrebujeme vždy rovnaký moment sily; ak rameno skrátime na polovicu, musíme zväčšiť silu na dvojnásobok. V prípadoch, keď veľa závisí od správneho utiahnutia matice, používame momentový kľúč. So žiakmi možno analyzovať situáciu, keby sme rovnoramenné váhy so závažiami a tovarom preniesli na Mesiac, kde je príťažlivosť šesťkrát menšia. Zmenila by sa hmotnosť závaží či tovaru? Čo by vedeli povedať o silách, ktoré by pôsobili na závažia? Bola by na týchto váhach rovnováha aj na Mesiaci? Pákou premáhame aj iné sily ako gravitačnú silu F g, ktorou Zem priťahuje teleso. Pri otváraní konzervy, plechovky s farbou či fľaše malinovky používame tiež princíp páky. Aj pri strihaní nožnicami, vyťahovaní klinca kliešťami či hojdaní na hojdačke. Učiteľ žiakov vyzve, aby vyhľadali v svojom okolí ďalšie použitia páky. Niekedy vyvinieme pákou veľkú silu a nie je nám to na prospech. Možno sa už žiakom stalo, že zabudli prsty vo dverách na strane závesu a niekto práve dvere zatváral, alebo sa s niekým pretláčali vo dverách tak, že dali nohu medzi dvere a prah a dvere sa nemohli zavrieť. Páku niekedy používame na to, aby sme zmenili smer sily. Denne to napríklad vidíme na záchodovom splachovači. Aj v rovnoramenných váhach využívame, že páka mení smer sily.

14 Páka sa dá využiť aj na to, aby sme zväčšili rýchlosť. Malým pohybom ruky, nohy môžeme tenisovej rakete, hrabliam udeliť veľkú rýchlosť. Pákou môže byť aj veslo či sekera. Keď dopadnú, rýchle sa zabrzdia, a pritom pôsobia veľkou silou. Ak by sme chceli zatlačiť klinec do dreva, mali by sme problémy. Ale keď kladivom do neho udrieme, tak kúsok klinca vojde do dreva. Vieme, že pri údere bude kladivo pôsobiť väčšou silou, ako keď ho budeme len tlačiť. Tu možno zodpovedať na otázku zo začiatku hodiny, prečo sekera rozťahuje drevo väčšou silou, keď ju Janko do dreva zatne, akoby ju do dreva iba tlačil. Učiteľ so žiakmi analyzuje aj ukážku o Sonarovi a jeho bratoch. Situáciu môžu znázorniť aj na obrázku s vyznačením pôsobiacich síl. Učivo možno rozšíriť o poznatky o jednoduchých strojoch. Mechanizmus (jednoduchý stroj) je sústava dvoch alebo viacerých telies, ktorá premiestňovanie hlavného telesa spôsobuje určité premiestňovanie iných telies tejto sústavy. Premiestnenie je však príznakom mechanického pohybu, teda mechanizmus je takou sústavou telies, ktorej daný mechanický pohyb sa premení na jeden alebo viac mechanických pohybov. Preto hovoríme, že v mechanizmoch sa využíva iba mechanická energia telies. Jednoduché stroje nám umožňujú vykonávať prácu pohodlnejšie a ľahšie. Práca sa koná pomocou menšej sily, pomocou jednoduchého stroja, či ide o klin, naklonenú rovinu, jednoramennú (sochor) i dvojramennú páku (hojdačka). Starogrécke slovo mechanizm označuje náradie, prístroj, ale vo vedeckom chápaní je to úplne iný pojem ako mechanizmus. Ako nás presviedča história, človek začal využívať ako jeden z prvých mechanizmov luk pred viac ako 12 tisíc rokmi pred naším letopočtom. Klin a skrutka sú rôzne druhy naklonenej roviny, s ktorou sa žiaci stretli v časti Skladanie síl. Klin je tuhé teleso, ktorého pozdĺžnym prierezom je pravouhlý trojuholník. Klin sa najčastejšie využíva v podobe dvoch pravouhlých trojuholníkov, spojených svojimi základňami. Predstavuje podstatnú časť štiepnych, rezných a strúhacích náradí (nôž, nožnice, sekera, dláto, lemeš - časť pluhu, hoblík). Žiaci zodpovedajú otázku k prvej ukážke, aký jednoduchý stroj Janko použil na uväznenie draka. Pri pojednaní o jednoduchých strojoch si nesmieme zabudnúť povedať aj o účinnosti. Je to vlastne pomer užitočne využitej energie a energie dodanej stroju. Účinnosť akéhokoľvek stroja je menšia ako 1. Konštruktéri sa vždy snažia vyrábať také zariadenia, ktorých účinnosť by bola čo najbližšia 1. Pre tento účel znižujú trenie a využívajú špeciálne materiály. V najdokonalejších strojoch dosahuje účinnosť hodnotu vyše 0,95. Účinnosť sa často udáva percentuálne. Keď zdvíhame teleso rovnomerným pohybom po naklonenej rovine silou rovnobežnou s naklonenou rovinou, vykonáme rovnako veľkú mechanickú prácu ako pri zdvíhaní telesa rovnomerným pohybom v zvislom smere do rovnakej výšky. Pri zdvíhaní telesa po naklonenej rovine pôsobíme na teleso menšou silou, ale po dlhšej dráhe ako pri pohybe telesa v zvislom smere. Teda vykonáme mechanickú prácu s menšou silou ale na úkor zväčšenia

15 dráhy. V reálnych podmienkach (odpor prostredia) konáme väčšiu mechanickú prácu ako bez jednoduchých strojov. Na konci hodiny je potrebné, aby žiaci zodpovedali otázky položené na začiatku hodiny a stručne si zopakovali prebrané učivo za pomoci učiteľa.

16 5. 2 Elektrický prúd v kvapalinách a plynoch Na ďalšiu stručnú ukážku uvádzam napríklad vyučovaciu hodinu na tému Blesk a ochrana pred ním z tematického celku Elektrický prúd v kvapalinách a plynoch. Učiteľ vopred na tabuli pripraví otázky kvalitatívne úlohy pre žiakov, ktoré definovala na základe prečítaných rozprávkových fragmentov. 1. Prečo kocúr iskril, keď ho hladkali proti srsti? 2. Aký signál poslal Zeus Eakovi, keď vypočul jeho prosbu? 3. Čo je blesk? 4. Medzi ktorými telesami môže preskočiť blesk? 5. Od čoho vznikajú údery hromu? 6. Býva búrka aj vtedy, keď je bezoblačné nebo? 7. Prečo dub v báji o Eakovi zašumel aj v bezvetrí? 8. Rozhodol sa kováč-bohatier správne, keď chcel prečkať búrku pod stromom? 9. Je búrka. Si na veľkej lúke, na ktorej sú kôpky sena, stoh slamy a niekoľko stromov. Ako sa zachováš? Odpoveď zdôvodni. 10. Načo slúži bleskozvod? 11. Kto zostrojil prvý bleskozvod? 12. Čo by sa stalo pri búrke, keby vodivé spojenie bleskozvodu s povrchom Zeme bolo prerušené? 13. Prečo Nad Tatrou sa blýska skôr akona nížine? Učiteľ uvedie žiakom tému vyučovacej hodiny. Priblíži im jav blesku z bežného života opierajúc sa o skúsenosti žiakov. Ako motivačný prvok možno použiť tri fragmenty z rozprávok: Škaredé kačiatko (Kaňa, 1996), starogrécka báj Eak (Petiška, 1989) a bieloruská rozprávka Kováč-bohatier (Tichomirova, 1991), ktoré sa žiakom na vyučovacej hodine prečítajú. Škaredé kačiatko... Navečer prišlo... kačiatko... k chudobnej sedliackej chalúpke.... Bývala tu stará žena s kocúrom a kurou. Kocúr, ktorého starena volala synáčik, vedel ježiť chrbát a priasť, ba dokonca... iskriť, ak ho hladkali proti srsti. starogrécka báj Eak... Eak, syn Dia, bol vládcom na ostrove Egíny.... Rozhnevaná bohyňa Héra zahubila všetkých obyvateľov ostrova. Eak sa obrátil na Dia s prosbou, aby vrátil ľudí na ostrov.... Na bezoblačnej oblohe sa zablyslo a rozľahol sa úder hromu. Eak pochopil, že jeho prosba bola vypočutá. Tam, kde sa Eak modlil k otcovi Diovi, stál košatý dub... Dub pri bezvetrí zašumel svojimi vetvami. Ešte jedno znamenie poslal Zeus Eakovi.... bieloruská rozprávka Kováč-bohatier... Kováč-bohatier sa vybral hľadať šarkana, ktorý utiekol z boja. Na ceste ho zastihla noc... Kováč-bohatier si ľahol pod dub, leží a počuje hrom buráca. Zašumel les, zadunel, zahučal rôznymi hlasmi. Ale zrazu sa zablyslo a zahrmelo tak, až sa zem zatriasla. Začal fúkať vietor. Les hučí. Duby praskajú, borovice stonajú a jedle sa zohýnajú skoro až k zemi. A blesky križujú oblohu, osvetľujú les a zrazu je zasa tma ako pod zemou. Rozhneval sa Perún, zoslal blesk na borovicu a rozčesol ju od vrcholca až ku koreňu, udrel aj do duba, rozpoltil ho... Učiteľ môže spomenúť aj slovenskú hymnu, v ktorej sa tiež spomínajú blesky a hromy. Ďalej vyučujúci priblíži deťom históriu prvého ohňa, ktorý pravdepodobne človek poznal ako plameň vzniknutý úderom blesku do stromu alebo suchej trávy. Podľa báje teda blesk prišiel z neba. Spomenie aj škody, ktoré blesk často spôsobuje a povery, ktoré sa s bleskom spomínajú. Vyučujúci zdôrazni, že blesk je vedenie elektrického prúdu vzduchom (Janovič,

17 Kolářová, Černá, 1995). Pripomenie deťom fragment rozprávky o škaredom kačiatku a zdôrazni, že iskry pri česaní vlasov či srsti majú tú istú podstatu ako blesk. Pri oboch dejoch preskočí iskra a počujeme praskot. Ďalej učiteľ rozpráva o tom, ako dochádza k rozdeleniu elektrických nábojov a zdôrazni, že blesk je iskrový výboj medzi jednotlivými časťami mraku, mrakmi navzájom, oblakom a povrchom Zeme alebo zo Zeme do oblaku (tamže). Žiakom bol popísaný priebeh bleskového výboja. Musí sa vytvoriť vodivá cesta medzi oblakmi alebo medzi oblakom a Zemou, ktorá vznikne iba vtedy, ak je napätie také veľké, že prekoná odpor vzduchu. Zo spodnej časti mraku, kde sa nahromadilo veľké množstvo záporného náboja, začnú zrazu smerom k Zemi tiecť obrovskou rýchlosťou elektróny v úzkom kanále tvaru pramienka. Tie pri zrážkach s atómami vzduchu vyrážajú elektróny z neutrálnych atómov vzduchu. Vznikajú kladné ióny a tým sa stáva cesta vodivou. Blesk si nevyberie vždy najvyšší objekt. Keby vedľa seba stáli dva stožiare, železný a drevený, blesk skôr udrie do železného stožiara, aj keby bol nižší. Je tomu tak preto, lebo železo je lepší vodič elektriny ako drevo. Učiteľ tiež popíše jav úzko súvisiaci s bleskom hrom. Náhle a silné zahrievanie vzduchu v priestore, kde preskočil blesk, jeho prudké rozpínanie a vzápätí ochladenie a zmršťovanie v kanále blesku pri rýchlom opakovaní týchto dejov, vedie cez mocné záchvevy vzduchových vrstiev k vzniku pestrých zvukových vĺn. Vzniká silný hluk hrom, hrmenie. Blesk vytvára veľmi vysokú teplotu, aj vyše C (Hlaváč, 1986). Vyučujúci pripomenie žiakom, že zablysnutie trvá okamih, ale hrmenie oveľa dlhšie. Dunenie hromu je v skutočnosti mnoho zvukov odrážajúcich sa od mrakov. Hrmenie má charakter burácania, lebo zvuk z rozličných bodov dráhy blesku sa nedostáva k pozorovateľovi súčasne odráža sa od mrakov i Zeme. Uvedený jav sa podobá stlačeniu vzduchu a rýchlemu zväčšeniu jeho objemu pri výstrele. Na oživenie hodiny učiteľka uviedie pravidlo, ako možno určiť vzdialenosť, ktorá delí pozorovateľa od blesku. Vyučujúci môže pripomenúť aj obrovský ničivý účinok blesku a vysvetliť históriu a spôsob ochrany pred ním. V roku 1749 Američan Benjamin Franklin navrhol vysoké uzemnené kovové stožiare bleskozvody a Čech Prokop Diviš v roku 1754 vztýčil v Přiměticiach na Morave svoj meteorologický stroj, ktorý mal odvádzať elektrinu z ovzdušia a chrániť okolie pred bleskom. Mal tiež vytvárať pekné počasie. Preto toto zariadenie malo také veľké množstvo kovových hrotov.

18 5. 3 Gravitačná sila Uvediem aj príklad využitia niektorých prvkov ľudovej slovesnosti o pôsobení gravitačnej sily na vyučovacej hodine na tému Jednotka sily, gravitačná sila a hmotnosť telesa z tematického celku Sila a jej meranie. Učiteľ môže použiť ako motivačný prvok ľudovú rozprávku Havran a líška (Gašparíková, s. 206), časť zo slovenskej rozprávky Náco kostolníkom (Gašparíková, s. 42) či kubánsku ľudovú rozprávku Svokra (Kašpar, 1979). Havran a líška Raz uchytil havran kdesi kus syra a vyletel na vysoký strom, aby ho tam v pokoji zožral. Zbadala ho líška. Letí pod ten strom a začne havrana chváliť: Oj, milý havrane, aký si len pekný, prepekný! A havran mal práve v zobáku syr: Ale keby si vedel ešte dačo prehovoriť. Havran chcel hovoriť, otvoril zobák a syr mu vyletel. Líška syr vzala, zožrala a vysmiala havrana. Náco kostolníkom Náco robil voľakedy kostolníka na kopaniciach. Stretol raz iného kostolníka a hovoria si, čo robia s oferou. Ako naložíš s tým, čo vyberieš od ľudí do tej piksle? opytuje sa Náco toho druhého. Nuž ja to pánubohu všetko odovzdám. A ty si z toho nič nenecháš? Nie, lebo ja to musím všetko pánubohu dať. A ty to teda ako robíš? No ja to tiež pánubohu dávam, lenže trochu inak. Ja to nedám hneď pánu farárovi, ale peniaze vezmem, vyhodím ich do výšky a čo si pánboh chytí, to nech má, a čo spadne, to ostane mne. Svokra Macario sa vracal na svojej kobyle do dediny. Šiel z mesta, kde bol na pohrebe svokry, ostrovanky, ktorú neznášal. Mala zlú povahu a tak sa s ňou často hádaval a niekedy sa skoro pobili. Ako tak o tom všetkom rozmýšľal, prechádzal práve pod stromom koky a tu mu naraz spadol jeden z tých ťažkých a tvrdých plodov na hlavu. Macario, omámený úderom, sa vztýčil v strmeňoch a zúrivo pohrozil k nebu: Ha, baba jedna, je vidieť, že sa už prechádzaš tam hore. Ďalším prvkom ľudovej slovesnosti, ktorý možno využiť na tejto hodine fyziky, sú príslovia: Hodený kameň nahor spadne len na tvoju hlavu. (mongolské príslovie) Rozhodol sa mravec Fujijamu posunúť. (japonské príslovie) Učenie je ako ťahanie voza do kopca, stačí na chvíľu pustiť a skotúľa sa naspäť. (japonské príslovie) Čím je klas plnší, tým sa hlbšie ukláňa. Kam voda má spád, ta tečie. Kto do neba pľuje, na tvár mu padá. Ovocia toľko, až sa konáre lámu. Praźna hlava ňeboľi a praźni klas hore stoji. (šarišské príslovie) Akokoľvek vysoko hádžeš prach, nadol padá, akokoľvek prevracaj svietnik, plameň nahor ide. (ruské príslovie)

19 Na hodine fyziky možno položiť otázky nadväzujúce na uvedené fragmenty a príslovia (kvalitatívne úlohy): 1. Aký jav využíva Náco s peniazmi z ofery? 2. Aká sila pôsobí na vyhodené peniaze? 3. Akou veľkou silou je priťahovaný plod koky k Zemi? Uvažuj o plode koky, ktorý má hmotnosť 5 kilogramov. 4. Prečo sa klas nakláňa? Pôsobí naň gravitačná sila? 5. Od čoho závisí veľkosť gravitačnej sily, ktorá na klas pôsobí? Bude závisieť od hmotnosti klasu? 6. Pôsobí gravitačná sila aj na ovocie na stromoch? Na kvapaliny? 7. Bude veľkosť gravitačnej sily závisieť od objemu kvapaliny? atď. Hodinu možno ešte obohatiť ďalším fragmentom: O klamárovi Cuoiovi, národnosť Viet (Zbořilová, Klindera, s.174)... Cuoi... sa dostal až do vysokých hôr s hlbokými lesmi, kde žilo veľa slonov. Premýšľal, ako by si jedného slona chytil. Vykopal hlbokú a širokú jamu v mieste, kadiaľ slony chodili k potoku piť. Prikryl ju bambusovými vetvami a čakal. Po troch dňoch spadol do jamy veľký slon. Z jamy mu bolo vidieť len zadok. Cuoi na slona nahrnul hlinu, ale zadok mu nechal odkrytý a ešte ho rozrezal. V duchu sa tešil: Tak, a budem mať lietajúceho slona. To sa mi potom bude cestovať! Onedlho sa k mŕtvemu slonovi zlietli vrany a supy, pretože zápach hnijúceho mäsa sa šíril ďaleko. Začali zobať mäso odzadu a postupne sa dostali do slonieho tela. Cuo si počkal, kým bude mäso všetko vyďobané, ale vtáky ešte budú vnútri, a v tej chvíli dieru na zadku zakryl. Sloniu kožu z jamy vykopal, usadil sa na ňu a ľahko do nej paličkou buchol. Vtáky vnútri sa zľakli, vzlietli a vyniesli kožu i s Cuoiom do výšky. Slonia koža letela vysoko nad zemou ponad hory aj široké rieky a Cuoi sa nemohol na krajinu pod sebou vynadívať.... Kráľ sa nemohol dočkať a hneď... sadol na slona a ten sa s ním vyniesol do výšky. Nad šírym morom kráľ urobil, ako mu Cuoi prikázal. Uvoľnil dieru, ale v tom okamihu vtáky z kože vyleteli a kráľ s prázdnou kožou spadol do mora a utopil sa. Cuoi sa zatiaľ v paláci obliekol do kráľovských šiat, sadol si na trón a stal sa kráľom tej zeme Aká sila spôsobila, že kráľ spadol do mora? Znázorni jej smer, veľkosť, pôsobisko. Uvažuj o hmotnosti kráľa s kožou približne 80 kg. 2. Je tento príbeh možné zrealizovať? 3. Vysvetli, čo spôsobilo, že sa kráľ utopil v mori.

20 5. 4 Akustika Uvádzam aj niekoľko príkladov využitia ľudovej slovesnosti na hodinách fyziky s témou akustiky. Na rozprávkové fragmenty, príslovia, porekadlá či hádanky nadväzujú kvalitatívne i kvantitatívne otázky, ktoré spolu s ľudovou slovesnosťou vytvárajú vhodné psychologické zázemie pre žiakov na osvojenie ďalších učebnicových informácií o preberanej téme. Pri výbere prvkov ľudovej slovesnosti učiteľ dbá na to, aby boli zaujímavé nielen z hľadiska opisovaných životných udalostí, ale aj z hľadiska fyziky. Ukážky možno využiť v ktorejkoľvek časti vyučovacej hodiny na splnenie rôznych didaktických cieľov. Významnou mierou môže spestriť, obohatiť a zefektívniť vyučovaciu hodinu fyziky symbióza informačnokomunikačných technológií, logických opôr (Birčák, Senaj, 2002) a prvkov ľudovej slovesnosti. Logickú oporu (LO) tvorí určitý súbor znakov, ktorý zastupuje hlavné myšlienky učiva danej témy. Je to svojrázna logická schéma alebo logický model učiva. Pomocou listov s logickými oporami učiteľ môže na jednej vyučovacej hodine preberať teoretické učivo nie časťami, ale väčšími dávkami v rozsahu 3-4 hodín realizovaných tradičnou metodikou. Pri tomto postupe hlavná pozornosť žiaka je sústredená na všeobecné vzťahy, logickú štruktúru učiva, podstatné myšlienky a fakty, ktoré vytyčujú obsahové obrysy učebnej látky. Jednotlivé čiastkové informácie sa pri tom môžu dočasne vytratiť, tie sa však bez ujmy na kvalite vedomostí doplnia pri následnom mnohorakom precvičovaní učiva v čase získanom vďaka preberaniu teoretického učiva väčšími dávkami. Logické opory pomáhajú žiakom osvojovať fakty, dôležité pojmy, definície, poučky. LO obohatené o prostriedky informačnokomunikačných technológií umožňujú učiteľovi uskutočňovať mnohonásobné variačné opakovanie učiva v rôznych štádiách jeho osvojovania. Aplikáciou vizuálnych obrazov v podobe pestrých opôr učiteľ zvyšuje záujem žiakov o preberanú učebnú látku, čo má za následok trvalejšie vedomosti. "Netreba sa báť blesku potom, keď zahrmelo." "Guľka, ktorú počuješ, ťa nezabije." Objasni to. Meraním zistili (17. st., výstrel z dela): v = ,6t Pri búrke bolo počuť hrmenie až o 12 s po záblesku. Urč vzdialenosť miesta záblesku od pozorovateľa. t = 12 s v = 340 m/s s =? (m) s = v t s = 340 m/s. 12 s s = m Miesto záblesku je vzdialené približne 4 km. Na hodinách fyziky zaoberajúcich sa akustikou možno použiť listy logických opôr pre 9. ročník. Každý študent ich má pred sebou v printovej podobe. Učiteľ sprevádza výklad prezentáciou v Microsoft PowerPointe.

21 V úvode hodiny študentov motivujeme fragmentom anglickej rozprávky Titti - myška a Tetti myška (Tichomirova, 1995):... Ale my budeme vŕzgať, povedali dvere a zaškrípali. Počúvajte, dvere, prečo vŕzgate? opýtalo sa okno. Ach! povedali dvere. Titti umrela, Tetti plače, stolička poskakuje, metla metie a my vŕzgame. A ja budem rinčať, povedalo okno a zarinčalo.... Súvislosť s reálnym životom študentom pripomenie fragment talianskej rozprávky Petruška (Tichomirova, 1995):... Morgana vidí - dievča beží so škatuľkou preč - a kričí cez okno: Hej, kuchárka, nože zadrž dievča! Veru nie, mnoho rokov som popol vyberala rukami, ale dievčatko mi darovalo metličku... Dvere, zadržte dievča! Veru nie, naše hrdzavé pánty škrípali, ale dievčatko prišlo a namastilo ich olejom! Tak Petruška utiekla.... Výklad na hodine prebieha klasickým spôsobom, pri vysvetľovaní vzniku a zdrojov zvuku využijeme príslovia (Drábová, Birčák, 2003): Ak neudrieš bubon, nevydá zvuk (čínske príslovie), Slona nevidieť a jeho zvonček počuť (tamilské príslovie), Udri päsťou o stôl, nožnice sa ozvú (ruské príslovie) či Vietor v mrakoch, na rieke vlny (čínske príslovie). Pri priebežnom opakovaní možno na hodine využiť slovinskú rozprávku Prečo majú mravce krivé nohy (Tichomirova, 1995) s nadväzujúcimi kvalitatívnymi otázkami:... Prišla studená zima. Stromy praskali od krutého mrazu, sneh pod nohami vržďal, zem bola akoby posypaná drteným sklom. Mráz zašiel biednym zvieratám až do kostí.... sneh? 1. Vymenujte a) zdroje zvukov, b) zvuky. 2. Prečo stromy praskali? 3. Prečo vržďal V téme Hlasivky ako zdroj zvuku, ucho ako prijímač zvuku využijeme fragment z rozprávky Jarty gulak sa zberá na cestu (Dudášová, 1987, s. 15).... Ach, dedko Salich! odvetil Jarty starcovi. Viem, že mi s tebou zle nebude, ale plačem preto, že som odišiel z domu a nerozlúčil som sa ani s matkou, ani s otcom. Budú za mnou žialiť a myslieť si, že som zahynul.... Starý bachši sa usmial a odvetil: To je veľmi dobre, chlapček môj, že ľúbiš svojich rodičov a staráš sa o nich takisto, ako sa oni starajú o teba. Ale vari zaženieš slzami žiaľ? Neplač, viem, ako ti pomôcť v nešťastí. Čoskoro sa zdvihne v púšti vietor, pošepkaj mu slovo, pošli po vetre pozdrav svojmu váženému otcovi a dobrej matke a vietor donesie tvoje slová do rodného domu. Starenka a... starec... sa chytili za ruky a pobrali sa do púšte. Stáli na okraji aulu a pozerali na nekonečné more čiernej púšte. Ale nikto neprichádzal.... A zrazu počuli tiché hvízdanie. To zaspievala púšť, dávala svoje teplo večernému chládku. A spolu s tým ťahavým spevom ako ďaleký vzdych doletel k nim závan vetra.... otec a matka počuli známy hlas: Otec, mať! Čakajte ma! Nežiaľte! Čoskoro sa vrátim.... Len sa trošičku porozhliadam, čo sa deje v šírom svete... Tak zašumel vietor a odletel do púšte Karakum. Spolu s ním sa stratil v diaľke aj hlas Jarty gulaka.výklad pri téme Rýchlosť šírenia zvuku spestríme napríklad kreolským príslovím Nepočuješ výstrel, ktorým budeš zabitý alebo hádankou Blýskajú sa blesky jasné. Ako zveme zvuky hlasné?

22 Úvod hodiny Odraz zvuku oživíme hádankou Na horách bývam, lovec nie som, po bralách lietam, orol nie som, nijakú reč nerozumiem, a predsa všetky viem. Čo je to? alebo rôznymi kvalitatívnymi otázkami, napr. či môžeme počuť ozvenu na púšti. V časti Zákon odrazu zvuku možno použiť aj známe príslovie Ako sa do hory volá, tak sa z hory ozýva alebo Ak zakričíš do džbánu, aj džbán na teba zakričí. Súvislosť medzi vzdialenosťou prekážky a ozvenou je vtipne opísaný aj v americkej rozprávke Hora budík (Tichomirova, 1995) a v príbehu o Malom princovi (Saint-Exupéry, 1991, s.78): Raz som žil pri rieke a oproti bola hora. Ona bola tak ďaleko, že ak som zakričal, tak ozvena sa vrátila ku mne až o šesť hodín.... Pochopil som, o čo ide. Niekedy sa stalo, že keď som sa chystal spať, tak som silno zakričal: Je čas vstávať! A po šiestich hodinách, nad ránom, ozvena mi zakričala do ucha: Je čas vstávať! No a ja som vstával. Malý princ... Malý princ vystúpil na vysoký vrch.... Dobrý deň, zvolal pre každý prípad. Dobrý deň... dobrý deň... dobrý deň... odpovedala ozvena. Kto ste? spýtal sa malý princ. Kto ste... kto ste... kto ste... odpovedala ozvena. Buďte mojimi priateľmi, som sám, povedal. Som sám... som sám... som sám... odpovedala ozvena. Aká čudná planéta! pomyslel si. Je celá vyprahnutá a celá zašpicatená a celá slaná. A ľudia nemajú predstavivosť. Opakujú, čo sa im povie... Odpoveďami na kvalitatívne a kvantitatívne otázky si študenti s pomocou učiteľa zopakujú tému odrazu zvuku: 1. Čo je ozvena? 2. Od akých predmetov v druhej ukážke sa odráža zvuk? 3. Nazvite predmet, od ktorého sa zvuk odráža a príjemcu zvuku. 4. Skúste určiť z prvého úryvku, v akej vzdialenosti sa nachádza hora budík od rozprávača príbehu. Je reálne počuť ozvenu? 5. Prečo sa ozvena zopakovala viackrát? 6. V akej najmenšej vzdialenosti od pozorovateľa sa musí nachádzať prekážka, od ktorej sa zvuk odráža, aby sme počuli ozvenu? Pri realizácii študenti prejavili iniciatívu vytvárať vlastné príbehy.

23 5. 5 Archimedov zákon Žiaci sú rozdelení do troch skupín po výklade učiva o Archimedovom zákone a riešia počas vyučovacej hodiny úlohy, ktoré dostanú v printovej podobe. Následne po skončení skupinovej práce prezentujú svoje riešenia pred ostatnými žiakmi. 1. skupina Ako chlapec utopil strigu... chlapec dorazil k rieke a aj s teľaťom preplávali na druhú stranu. Medzitým aj striga dobehla k brehu. Teraz tam stojí a sladkým hlasom sa prihovára: Synak, hej, synáčik, ako sa dostanem na druhú stranu? Zaves si na hrdlo ťažký kameň a vlez do vody. Striga poslúchla, priviazala si na hrdlo kameň, vošla do rieky a utopila sa Aké sily pôsobia na strigu vo vode? Skús ich zakresliť. 2. Charakterizuj vztlakovú silu. 3. Prečo predmety klesajú ku dnu? 4. Prečo neveľký klinec vo vode klesá na dno a veľké ťažké lode plávajú? 5. Prečo vedro ľahko dvíhame, kým je vo vode a ťažšie, keď sa postupne vynára z vody? Toloela a jeho dcéra, ostrov Ponape, Mikronézia... Raz povedala dievčina otcovi, že sa chce vykúpať. Choď, ale kúp sa v stojatej vode, nieže pôjdeš k rieke alebo potoku. Dievčina nepočúvla a vykúpala sa v potoku. Voda zmyla z jej kože olej a odniesla ho do mora k pevnine Matolenim, kde žil najvyšší náčelník Šautelur. Keď náčelník uvidel na hladine olejové škvrny, zatúžil zistiť, kde sa tu vzali. I prikázal svojmu sluhovi Šaukampulovi, aby vypátral, odkiaľ voda priteká. Sluha šiel proti prúdu, až došiel do Toloňjeru a uvidel, že v potoku sa kúpe Limašeimalug. Keď sa Šautelur dozvedel o krásavici z Toloňjeru, vyslal Šaukampula k otcovi devy so žiadosťou o jej ruku Bude plávať vo vode hliník, fosfor, azbest, ľad, kvapka oleja, kvapka ortuti? Pomôžte si fyzikálnymi tabuľkami. ( 2. Bude plávať kúsok asfaltu v glyceríne, kúsok bakelitu v nafte? 3. Aká je hustota látky, v ktorej na teleso objemu 1 dm 3 pôsobí vztlaková sila 9,8 N? 4. Ako by mohla krásavica z Toloňjeru odstrániť olej z vodnej hladiny? Pomôcka pre učiteľa: ( odlučovač oleja, olejový sud F: Z fyzikálnych prostriedkov sú známe rozličné hrádze (bariéry), najmä z plastických látok, čerpacie zariadenia, fyzikálne absorbenty. Veľmi pozoruhodný je návrh zbierať ropu z hladiny vody pomocou magnetickej kvapaliny pripravenej na báze petroleja. Magnetická kvapalina sa dobre rozpúšťa v rope a nezlučuje sa s vodou. Tenká vrstva ropy sa stáva magnetickou a potom ju ľahko odsáva špecifické zariadenie. Odborníci navrhli aj pozoruhodný spôsob čistenia vody od ropy pomocou silného generátora ultrazvuku, ponoreného do určitej hĺbky pod hladinu. Vplyvom ultrazvuku sa ropa združuje do hrubej

24 vrstvy, ktorú možno ľahko odsávať. (Pri znižovaní znečisťovania podzemných vôd Žitného ostrova Slovnaftom v Bratislave použili tzv. hydraulickú clonu čerpanie vody a nasávanie ropy do špeciálnych studní). B: baktérie z rodu Pseudomonas (asi 60 druhov) CH: niektoré typy detergentov, dispergujúce látky (napr. deriváty glykolu), často sa kombinujú s fyzikálnymi absorbentmi (napr. mastencom, bentonitom).niektoré z nich (napr. detergenty) však takisto znečisťujú vodu.) 2. skupina Historka od Vitruvia o objavení Archimedovho zákona... Keď totiž Hiero v Syrakúzach povýšený bol do dôstojnosti kráľovskej a ustanovil obetovanie pre šťastie riadenie bohom nesmrteľným v ktorejsi svätyni zlatý veniec, ktorý im bol sľúbil, dal ho urobiť za určitú mzdu a tomu, kto tú prácu prevzal, odvážil na váhach zlato. Ten, urobiac dielo to včas, tvrdil, že je urobené presne, a ako sa zdalo, dokážuc to vážením, veniec mal náležitú váhu. Keď však vyšlo najavo, že odcudzil niečo zo zlata a pridal namiesto neho k vencu, ktorý zhotovil, to isté množstvo striebra, Hiero sa rozhorčil, že bol podvedený, a nenájduc, ako by usvedčil majstra z krádeže, žiadal Archimeda, aby prevzal úlohu uvažovať o tom Ako by v úlohe Archimeda usvedčili nepoctivého zlatníka? Archimedes vraj postupoval takto: a) do nádoby celkom naplnenej vodou ponoril kus zlata a zistil hmotnosť vody, ktorá vytiekla. Potom osušený kus zlata vyvážil. Hmotnosť zlata delená hmotnosťou vody, ktorá vytiekla, udáva pomer hustoty zlata k hustote vody. b) To isté urobil s kusom striebra. Dostal údaj o veľkosti pomeru hustoty striebra a hustoty vody. c) To isté urobil s Hieronovým vencom a vraj dostal údaj, ktorý usvedčil klenotníka z klamstva. Jednoduchšie by však možno bolo vyvážiť zlatú korunu na vzduchu, potom ponoriť zlato aj korunu na váhach do vody. Ak obsahuje koruna striebro, rovnováha sa poruší. Kúsok kovu, ktorý tvorí zliatina zlata a striebra, váži vo vzduchu 0,309 N a vo vode 0,289 N. Určte percentuálny obsah (podľa hmotnosti) obsah zlata a striebra v zliatine. Riešenie Vztlaková sila môže byť vyjadrená ako rozdiel tiaže telesa vo vzduchu a vo vode F vz = G 1 G 2, alebo ako tiaž vody v objeme telesa, t. j. (V je objem vody, ρ k jej hustota, g = 9,8 m/s 2 ). Teda G 1 G 2, odkiaľ V= (G 1 G 2 )/ (ρ k g) Objem V kúska kovu (zliatiny) sa rovná súčtu objemov striebra V Ag a zlata V Au, t. j. V = V Ag + V Au = G Ag / (ρ Ag g) + G Au / (ρ Au g), kde G Ag a G Au je tiaž striebra a zlata v zliatine, ρ Ag a ρ Au ich hustoty. Teda (G 1 G 2 )/ (ρ k g) = G Ag / (ρ Ag g) + G Au / (ρ Au g), s ohľadom na to, že G Ag + G Au = G, dostaneme po úprave G Au /G = ρ Ag ρ Au /(ρ Ag - ρ Au ).(1/ ρ Ag (G 1 G 2 )/ ρ k G) G Au /G ~ 73% G Ag /G ~ 27 % Teda zliatina pozostáva približne zo 73 % zlata a 27 % striebra.

25 Starček Dalantaj... Mangas požiadal Dantaja, aby mu dal žrebca, ale ten povedal: Môjho žrebca možno chytiť len Vantajovou bielou slučkou. Pýtal si mangas od majiteľa bielu slučku, ale ten mu povedal, že leží na druhom brehu mora. A ako sa tam dostanem? spýtal sa mangas. Priviaž si na hrdlo veľký kameň a preplávaj. odpovedal Vantaj. Mangas urobil, ako mu Vantaj poradil, a utopil sa v mori. A tak sa bratia... zbavili svojho nepriateľa.... Mangas rozprávková obluda podobná drakovi 1. Nakresli obrázok, v ktorom budú znázornené sily, ktoré pôsobia na kameň na hrdle mangasa v mori. 2. Ako pôsobí morská voda na mangasa? Aká je jej hustota? 3. Kedy bude na mangasa pôsobiť väčšia vztlaková sila, na hladine mora alebo pri ponorení? 4. Čo by mohol robiť mangas, aby sa v mori zachránil? 5. Mangas má objem asi 0,070 m 3. Aká veľká vztlaková sila na neho pôsobí, ak sa celý ponorí do vody? Aká vztlaková sila pôsobí na mangasa na vzduchu? Úlohu počítaj najprv pre mangasa a tak pre mangasa s kameňom na krku. Hmotnosť kameňa je 5 kg, jeho hustota 2300 kg m -3 a hustota morskej vody je 1025 kg m skupina O tom, ako pes topil korytnačku... Nakoniec sa kmotor pes nahneval. Začalo mu byť všetko divné a tak sa raz potichu vybral za korytnačkou. Chytil ju, keď bola práve v najlepšom. Veľmi sa nahneval a rozhodol sa, že ju zabije. Chytrá korytnačka ho začala prosiť, nech s ňou urobí čokoľvek, nech ju hodí do ohňa, ale nech ju preboha netopí. Zomrieť utopením by vraj pre ňu bolo hrozné. Pes, ktorý nevedel, aké najhoršie muky by pripravil pre korytnačku, ju hodil do rieky. Sotva sa milá kmotrička ocitla vo vode, zakričala na neho škodoradostne: Hlupák, to som predsa chcela! A pes skoro pukol od zlosti Vieš vysvetliť, čo je vztlaková sila a čo ju zapríčiňuje? 2. Ako je to s hustotou ľudského tela? Možno ju nadýchnutím znížiť? (pozn. hustota pri nádychu je 945 kg m -3, pri výdychu 1025 kg m -3 ) 3. Prečo sa topíme, čo môžeme robiť, aby sme sa neutopili? 4. Keby sme sa chceli kúpať v bazéne na Mesiaci, boli by sme nadľahčovaní 6krát väčšou silou ako na Zemi? Na Mesiaci má človek zhruba 6krát menšiu tiaž ako na Zemi. 5. Platí Archimedov zákon aj v podmienkach beztiažového stavu? 6. Ako by sme skonštruovali ponorku? Ako je možné, že ponorka môže plávať aj na hladine aj pod hladinou? (Ako funguje ponorka? Ak do ponorky striekačkou vtlačíme vzduch znížime tak priemernú hustotu ponorky a ponorka zostane na hladine, prípadne ak bola pod vodou tak sa vynorí. Ak z nej vzduch striekačkou vytiahneme hustota sa zvýši tým, že do ponorky natečie voda, ponorka sa potopí.) Sláva, dcéra zeme... Žrebec sa na brehu zastavil, obrátil hlavu k Slavke a povedal: Potiaľto sme došli šťastlivo, ale ako prejdeme Krvavé more, to veru ani ja sám neviem.... Ani lode nemôžu plávať po Krvavom mori, dodal tátoš, lebo drevo v tejto vode