ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ - 1 -
1. ΔΥΝΑΜΕΙΣ. (6 π) Οι μαθητές και μαθήτριες να: 1.1 Η δύναμη ως διάνυσμα. 1.1.1 Ορίζουν τη δύναμη από τα αποτελέσματά της. 1.1.1.1 Μια δύναμη μπορεί να προκαλέσει: (α) Μεταβολή στην ταχύτητα των σωμάτων, (β) Παραμόρφωση των σωμάτων. 1.1. Αναφέρουν τη μονάδα μέτρησης της δύναμης στο S.I. 1.1..1 Η μονάδα μέτρησης της δύναμης στο S.I. είναι το Νεύτωνα (N). 1.1.3 Αναφέρουν και χρησιμοποιούν το όργανο μέτρησης της δύναμης. 1.1.3.1 Το δυναμόμετρο. Εξοικείωση στη χρήση του δυναμόμετρου. 1. Βάρος και μάζα. 1..1 Ορίζουν το βάρος. 1..1.1 Το βάρος ενός σώματος είναι η δύναμη με την οποία η Γη έλκει το σώμα. 1.. Αναφέρουν τα βασικά χαρακτηριστικά του βάρους. 1...1 Το βάρος είναι διάνυσμα (δύναμη) με διεύθυνση την κατακόρυφο και φορά προς το κέντρο της γης. Το μέτρο του αλλάζει από τόπο σε τόπο και ελαττώνεται με το ύψος από την επιφάνεια της γης. Είναι γενικά διαφορετικό σε διαφορετικά σημεία του σύμπαντος. 1..3 Αναφέρουν βασικές διαφορές του βάρους από τη μάζα και την αντιστοιχία των μονάδων τους στην επιφάνεια της Γης. 1..3.1 Η μάζα είναι μονόμετρο μέγεθος, ενώ το βάρος είναι διάνυσμα. Η μάζα είναι ανεξάρτητη από τη θέση του σώματος στο χώρο, ενώ το βάρος μεταβάλλεται γενικά από θέση σε θέση. Στην επιφάνεια της Γης μάζα 1 Kg έχει βάρος 9,81 Ν. 1..4 Σχεδιάζουν το διάνυσμα του βάρους. 1..4.1 Σχεδιάζουν το διάνυσμα του βάρους: (α) για ένα σώμα που πέφτει στη Γη από μικρό ύψος (όπως ένα μήλο από το κλαδί), (β) για ένα σώμα που πέφτει στη Γη από το διάστημα (όπως ένας μετεωρίτης), (γ) ενός σώματος που βρίσκεται σε οριζόντιο ή κεκλιμένο επίπεδο. - -
1.3 Ισορροπία δυνάμεων και συνισταμένη δύναμη. 1.3.1 Μελετούν πειραματικά την ισορροπία δύο και τριών ομοεπίπεδων δυνάμεων και αναγνωρίζουν έτσι το διανυσματικό χαρακτήρα της δύναμης. 1.3.1.1 Με χρήση δυναμόμετρων μελετούν την ισορροπία ενός σώματος με την επίδραση δύο δυνάμεων (το βάρος και η δύναμη από ένα δυναμόμετρο) και τριών δυνάμεων (το βάρος και οι δύο δυνάμεις αντίστοιχα από δύο δυναμόμετρα). 1.3. Ορίζουν τη συνισταμένη δύναμη και τις συνιστώσες μια δύναμης. 1.3..1 Μια δύναμη που προκαλεί το ίδιο αποτέλεσμα με τις δυνάμεις (συνιστώσες) που εξασκούνται στο ίδιο σώμα, ονομάζεται συνισταμένη δύναμη. Αναφορά στο προηγούμενο παράδειγμα της ισορροπίας σώματος. 1.3.3 Υπολογίζουν με βάση δεδομένη κλίμακα τη συνισταμένη δύο ή τριών δυνάμεων που εξασκούνται σε ένα σώμα (α) στην ίδια διεύθυνση και (β) σε τυχαίες διευθύνσεις. 1.3.3.1 Οι δυνάμεις είναι ομοεπίπεδες, έχουν κοινό σημείο εφαρμογής ή είναι διαδοχικές. 1.3.4 Υπολογίζουν το μέτρο της συνισταμένης δύναμης δύο κάθετων δυνάμεων με τη χρήση του Πυθαγορείου θεωρήματος. 1.3.4.1 Περιορισμός μόνο στο μέτρο της συνισταμένης. Επίσης να υπολογίζουν το μέτρο μιας συνιστώσας, αν δίνεται το μέτρο της συνισταμένης και το μέτρο της δεύτερης συνιστώσας. 1.4 Τάση νήματος. 1.4.1 Αναγνωρίζουν ότι τα τεντωμένα νήματα ή σχοινιά εξασκούν δυνάμεις στα σώματα και μεταφέρονται κατά μήκος του νήματος ή του σχοινιού. 1.4.1.1 Αναφέρονται παραδείγματα από την καθημερινή ζωή: (α) ανύψωση σώματος δεμένου σε σχοινί με τη βοήθεια τροχαλίας, (β) ο βαρκάρης που τραβά τη βάρκα με σχοινί στη στεριά, (γ) ρυμούλκηση πλοίου, (δ) λάμπα που κρέμεται από την οροφή οικίας. 1.4. Σχεδιάζουν τη δύναμη (τάση) ενός νήματος που εξασκείται σε ένα σώμα. 1.4..1 Η διεύθυνση της τάσης είναι η ίδια με τη διεύθυνση του τεντωμένου νήματος με σημείο εφαρμογής το σώμα και με φορά από το σώμα προς το νήμα. Σχεδιάζουν τη δύναμη της τάσης με αναφορά στα προηγούμενα παραδείγματα ή άλλα παρόμοια. - 3 -
1.5 Δύναμη ελατηρίου. 1.5.1 Αναγνωρίζουν ότι τα ελατήρια επιμηκύνονται ή συσπειρώνονται όταν εξασκούνται σε αυτά δυνάμεις. 1.5.1.1 Επίδειξη ελατηρίου και επίδραση δύναμης σε αυτό. 1 1.5. Σχεδιάζουν τη δύναμη που δέχεται ένα σώμα από ένα ελατήριο κατά τη συσπείρωση ή την επιμήκυνσή του. 1.5..1 Τα παραδείγματα να περιορίζονται σε κατακόρυφο ή οριζόντιο ελατήριο στερεωμένο στο ένα άκρο. 1.5.3 Διαπιστώνουν πειραματικά το νόμο του Hooke. 1.5.3.1 Πειραματική εύρεση της σχέσης επιμήκυνσης δύναμης κατά την επιμήκυνση ενός ελατηρίου. Ερμηνεία της κλίσης της γραφικής παράστασης. 1.6 Τριβή. 1.6.1 Διαπιστώνουν πειραματικά την ύπαρξη μιας δύναμης τριβής μεταξύ δύο επιφανειών, όταν η μια τείνει να κινηθεί ως προς την άλλη ή όταν υπάρχει σχετική κίνηση της μιας ως προς την άλλη. 1.6..1 Διαπίστωση της ύπαρξης στατικής τριβής με χρήση δυναμόμετρου η οποία αυξάνεται μέχρι μια μέγιστη τιμή. 1.6.. Πειραματική μελέτη της τριβής κατά την κίνηση: (α) Η τριβή εξαρτάται από το είδος των επιφανειών που είναι σε κίνηση η μια ως προς την άλλη, (β) η τριβή έχει κατεύθυνση αντίθετη από αυτή της ταχύτητας. 1 1.6. Αναφέρουν και εξηγούν θετικές και αρνητικές επιπτώσεις της τριβής από την καθημερινή πραγματικότητα. 1.6..1 Γίνεται συζήτηση για τις επιπτώσεις της τριβής, θετικές και αρνητικές. - 4 -
. ΚΙΝΗΣΕΙΣ. (1 π) Οι μαθητές και μαθήτριες να:.1 Μονόμετρα και Διανύσματα..1.1 Ορίζουν τα μονόμετρα και διανυσματικά μεγέθη..1.1.1 Τα μεγέθη που ορίζονται πλήρως με την αριθμητική τιμή και τη μονάδα μέτρησης (μέτρο) ονομάζονται μονόμετρα μεγέθη. Ένα φυσικό μέγεθος είναι διάνυσμα, αν για να οριστεί πλήρως απαιτείται μέτρο και κατεύθυνση (διεύθυνση και φορά). 1.1. Διακρίνουν τα μονόμετρα από τα διανυσματικά μεγέθη και δίνουν παραδείγματα..1..1 Παραδείγματα μονόμετρων μεγεθών: μάζα, μήκος, χρόνος, πίεση, ενέργεια, πυκνότητα και θερμοκρασία..1.3 Σχεδιάζουν ένα διάνυσμα και αναγνωρίζουν τα χαρακτηριστικά του, μέτρο και κατεύθυνση..1.3.1 Παραδείγματα διανυσμάτων: δύναμη (βάρος, άνωση, τριβή), μετατόπιση, ταχύτητα και επιτάχυνση..1.3. Ένα διάνυσμα παριστάνεται με ένα βέλος. Το μήκος του βέλους είναι ανάλογο του μέτρου του φυσικού μεγέθους που εκφράζει. Η κατεύθυνση (διεύθυνση και φορά) του βέλους είναι η ίδια με την κατεύθυνση του φυσικού μεγέθους που εκφράζει.. Θέση και μετατόπιση...1 Καθορίζουν τη θέση ενός σώματος σε μια διάσταση, ως προς ένα σταθερό σημείο...1.1 Η θέση ενός σώματος σε μια ευθεία γραμμή καθορίζεται με βάση μια σταθερή κλίμακα αριθμών, θετικών και αρνητικών, η οποία είναι παράλληλη με τη γραμμή. Ένας αριθμός στην κλίμακα μαζί με την αντίστοιχη μονάδα μέτρησης του μήκους, είναι αρκετός για να καθορίσει τη θέση ενός σώματος στην ευθεία. Η θέση λοιπόν απαντά στο ερώτημα «Πού βρίσκεται το σώμα;» και καθορίζεται ως προς ένα σταθερό σημείο, το μηδέν μιας κλίμακας αριθμών... Αναγνωρίζουν το διανυσματικό χαρακτήρα της θέσης....1 Η αρνητική θέση έχει την ερμηνεία ότι το σώμα βρίσκεται αριστερά από τη θέση μηδέν και η θετική θέση ότι το σώμα βρίσκεται δεξιά της θέσης μηδέν, σε μια ευθεία. - 5 -
..3 Ορίζουν τη μετατόπιση ενός σώματος και αναγνωρίζουν το διανυσματικό της χαρακτήρα...3.1 Η μετατόπιση είναι διάνυσμα και ισούται με τη διαφορά της τελικής από την αρχική θέση. Εκφράζει τη μεταβολή της θέσης ενός σώματος...4 Βρίσκουν τη θέση και τη μετατόπιση ενός σώματος σε μια διάσταση με βάση την τροχιά σε ευθεία με κλίμακα...4.1 Μελέτη ευθύγραμμης τροχιάς με κλίμακα και προσδιορισμός της θέσης και της μετατόπισης..3 Κίνηση, τροχιά και διάστημα..3.1 Ορίζουν την κίνηση ενός σώματος αναφορικά με την αλλαγή της θέσης του ως προς κάποιο σταθερό σημείο..3.1.1 Η κίνηση αναφέρεται ως προς κάποιο άλλο σώμα. Η αλλαγή της θέσης ενός σώματος ως προς κάποιο άλλο σώμα ονομάζεται κίνηση του σώματος. 1.3. Ορίζουν την τροχιά και το διάστημα..3..1 Η τροχιά είναι η καμπύλη που προκύπτει από τα διαδοχικά σημεία που βρίσκεται ένα σώμα όταν κινείται..3.3 Υπολογίζουν το διάστημα ενός σώματος που κινείται σε ευθεία γραμμή..3.3.1 Το διάστημα που διανύει ένα σώμα είναι το μήκος της τροχιάς του για δύο διαφορετικές θέσεις..3.3. Υπολογισμός του διαστήματος με βάση τη χαρτοταινία που λαμβάνεται από χρονομετρητή ή με βάση την τροχιά που κάνει το κινητό σε ευθεία γραμμή..4 Η χρονική στιγμή και η χρονική διάρκεια..4.1 Ορίζουν τη χρονική στιγμή και τη χρονική διάρκεια..4.1.1 Οι ενδείξεις ενός χρονομέτρου είναι χρονικές στιγμές. Χρονική διάρκεια είναι η διαφορά δύο χρονικών στιγμών. Η χρονική στιγμή μηδέν λαμβάνεται, συνήθως, ως η αρχική στιγμή μιας παρατήρησης ή ενός φαινομένου..5 Ταχύτητα..5.1 Ορίζουν την ταχύτητα και αναγνωρίζουν το διανυσματικό της χαρακτήρα..5.1.1 Η ταχύτητα είναι ο ρυθμός μεταβολής της θέσης ενός κινητού. Η ταχύτητα είναι διάνυσμα, επειδή η γνώση μόνο του μέτρου της ταχύτητας δεν καθορίζει και προς τα πού κινείται το κινητό. Άρα απαιτείται και κατεύθυνση..5. Ορίζουν τη μέση ταχύτητα και τη στιγμιαία ταχύτητα..5..1 Το πηλίκο της μετατόπισης ενός σώματος διά την αντίστοιχη χρονική διάρκεια ονομάζεται μέση ταχύτητα του σώματος. - 6 -
.5.. Η ταχύτητα σε μια δεδομένη χρονική στιγμή ονομάζεται στιγμιαία ταχύτητα..5.3 Βρίσκουν τη μέση ταχύτητα..5.3.1 Υπολογισμός της μέσης ταχύτητας με τη χρήση του χρονομετρητή ή με τη χρήση του interface (διασύνδεση), ή με δεδομένη την αρχική και την τελική θέση ενός κινητού που κινείται ευθύγραμμα και τις αντίστοιχες χρονικές στιγμές ή από παραδείγματα από την καθημερινή ζωή με περιορισμό σε κίνηση σε μια κατεύθυνση..6 Κίνηση με σταθερή ταχύτητα..6.1 Αναγνωρίζουν πότε μια κίνηση γίνεται με σταθερή ταχύτητα..6.1.1 Η κίνηση ενός σώματος σε ευθεία γραμμή χωρίς να μεταβάλλεται το μέτρο της ταχύτητάς του, γίνεται με σταθερή ταχύτητα. Η κίνηση αυτή ονομάζεται ομαλή ευθύγραμμη. Η λέξη ευθύγραμμη αντικατοπτρίζει το είδος της τροχιάς και η λέξη ομαλή το σταθερό μέτρο της ταχύτητας..6. Περιγράφουν μια κίνηση με σταθερή ταχύτητα (ομαλή ευθύγραμμη κίνηση): (α) με λόγια, (β) με γραφική παράσταση θέσης-χρόνου και (γ) με μαθηματική εξίσωση της θέσης ως προς το χρόνο..6..1 Η μαθηματική εξίσωση της θέσης ως συνάρτηση του χρόνου για ένα κινητό ονομάζεται εξίσωση κίνησης. Η εξίσωση της θέσης ως συνάρτηση του χρόνου σε μια ομαλή ευθύγραμμη κίνηση είναι μια γραμμική συνάρτηση που προκύπτει από τη γραφική παράσταση της θέσης με το χρόνο: x = x 0 + υt..6.3 Υπολογίζουν με βάση τη γραφική παράσταση θέσης-χρόνου: (α) τη θέση του κινητού σε μια δεδομένη χρονική στιγμή (β) τη σταθερή ταχύτητα του κινητού..6.3.1 Η κλίση της γραφικής παράστασης θέσης-χρόνου δίνει την ταχύτητα του κινητού. Η κλίση είναι σταθερή σε μια ομαλή ευθύγραμμη κίνηση..6.4 Υπολογίζουν με βάση τη γραφική παράσταση ταχύτητας-χρόνου τη μετατόπιση του σώματος σε δεδομένο χρονικό διάστημα..6.4.1 Το εμβαδόν της επιφάνειας μεταξύ της γραφικής παράστασης ταχύτηταςχρόνου και του άξονα του χρόνου δίνει τη μετατόπιση του κινητού στο αντίστοιχο χρονικό διάστημα. - 7 -
.7 Επιτάχυνση..7.1 Ορίζουν την επιτάχυνση..7.1.1 Ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας ονομάζεται επιτάχυνση..7. Ορίζουν και υπολογίζουν την επιτάχυνση σε μια ευθύγραμμη κίνηση με βάση: (α) πίνακα τιμών της ταχύτητας σε σχέση με το χρόνο, (β) με βάση τη γραφική παράσταση ταχύτητας-χρόνου..7..1 Η επιτάχυνση σε μια ευθύγραμμη κίνηση είναι η μεταβολή της ταχύτητας διά το αντίστοιχο χρονικό διάστημα. Περιορισμός στην περίπτωση σταθερού ρυθμού μεταβολής της ταχύτητας..7.3 Αναγνωρίζουν διάφορα είδη κινήσεων (με σταθερή ταχύτητα ή με σταθερή επιτάχυνση) με τη χρήση του χρονομετρητή ή σε άλλα παραδείγματα κίνησης σωμάτων και εξάγουν συμπεράσματα ως προς την ταχύτητα και την επιτάχυνση..7.3.1 Α. Από τη χαρτοταινία αναγνωρίζουν το είδος της κίνησης: (α) με σταθερή ταχύτητα μικρού ή μεγαλύτερου μέτρου, (β) με σταθερή επιτάχυνση με ελάττωση ή αύξηση του μέτρου της ταχύτητας. Β. Από στροβοσκοπικές φωτογραφίες κίνησης ενός κινητού αναγνωρίζουν το είδος της κίνησης (με σταθερή ταχύτητα ή με σταθερή επιτάχυνση). Γ. Από παρατηρήσεις κινητών αναγνωρίζουν αν αυτό εκτελεί κίνηση με σταθερή ταχύτητα ή αν έχει επιτάχυνση. Ενδεικτικά παραδείγματα: Κίνηση μικρής σφαίρας σε ευθύγραμμη αυλακωτή τροχιά (α) πάνω σε οριζόντια επιφάνεια, (β) πάνω σε κεκλιμένο επίπεδο..7.4 Υπολογίζουν το διάστημα και τη μέση ταχύτητα με βάση τη χαρτοταινία που δίνει ο χρονομετρητής σε διάφορες περιπτώσεις κινήσεων (με σταθερή ταχύτητα ή με σταθερή επιτάχυνση)..7.4.1 Από τη χαρτοταινία που προκύπτει από την κίνηση ενός κινητού σε ευθεία γραμμή που λαμβάνεται από χρονομετρητή, οι μαθητές / τριες εκτελούν μετρήσεις του διαστήματος και της μέσης αριθμητικής ταχύτητας..8 Κίνηση με σταθερή επιτάχυνση..8.1 Αναγνωρίζουν πότε μια ευθύγραμμη κίνηση γίνεται με σταθερή επιτάχυνση..8.1.1 Όταν ένα κινητό κινείται σε ευθεία γραμμή και η ταχύτητά του μεταβάλλεται με σταθερό ρυθμό, τότε το κινητό έχει σταθερή επιτάχυνση. Η κίνηση ονομάζεται ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη. - 8 -
.8. Περιγράφουν και αναγνωρίζουν μια ευθύγραμμη κίνηση με σταθερή επιτάχυνση: (α) με λόγια, (β) με γραφική παράσταση ταχύτητας-χρόνου και (γ) με μαθηματική εξίσωση της ταχύτητας-χρόνου..8.3 Υπολογίζουν με βάση τη γραφική παράσταση ταχύτητας-χρόνου: (α) την ταχύτητά του σε μια δεδομένη χρονική στιγμή, (β) τη σταθερή επιτάχυνση του σώματος..8.4 Μελετούν πειραματικά την κίνηση σώματος σε ευθεία γραμμή με σταθερή επιτάχυνση..8.5 Διαπιστώνουν πειραματικά ότι η ελεύθερη πτώση ενός σώματος κοντά στην επιφάνεια της γης είναι επιταχυνόμενη..8.6 Συγκρίνουν πειραματικά την επιτάχυνση της βαρύτητας για διάφορα σώματα..8..1 (α) Σε μια ευθύγραμμη κίνηση με σταθερή επιτάχυνση το διάστημα που διανύει το κινητό σε ίσους χρόνους (χρονικές διάρκειες) είτε μεγαλώνει είτε ελαττώνεται. (β) Η γραφική παράσταση της ταχύτητας ως προς το χρόνο είναι ευθεία γραμμή με σταθερή (μη μηδενική) κλίση. (γ) Η εξίσωση της ταχύτητας ως συνάρτηση του χρόνου σε μια ευθύγραμμη κίνηση με σταθερή επιτάχυνση είναι μια γραμμική συνάρτηση που προκύπτει από τον ορισμό της επιτάχυνσης, ή από τη γραφική της παράσταση: υ = υ 0 + γt..8.3.1 Ερμηνεία γραφικής παράστασης ταχύτητας-χρόνου: (α) εύρεση της ταχύτητας του κινητού σε δεδομένη χρονική στιγμή ή αντίστροφα και (β) εύρεση της επιτάχυνσης του κινητού από την κλίση της γραφικής παράστασης ταχύτητας-χρόνου..8.4.1 Από τη χαρτοταινία που λαμβάνεται από τη μελέτη ευθύγραμμης κίνησης με σταθερή επιτάχυνση με χρήση του χρονομετρητή, χαράσσουν τη θέση ως συνάρτηση του χρόνου και αναγνωρίζουν έτσι τη διαφορετικότητα των γραφικών παραστάσεων μεταξύ κινήσεων με σταθερή ταχύτητα και με σταθερή επιτάχυνση..8.5.1 Από στροβοσκοπικές φωτογραφίες ελεύθερης πτώσης ενός σώματος..8.6.1 Το πείραμα μπορεί να γίνει με σώματα διαφορετικών υλικών και σχημάτων στο αέρα ή / και μέσα σε σωλήνα υψηλού κενού. - 9 -
3. ΝΟΜΟΙ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ. (5 π) 3.1 Νόμος της Αδράνειας (Πρώτος νόμος του Νεύτωνα). Οι μαθητές και μαθήτριες να: 3.1.1 Ορίζουν την αδράνεια των σωμάτων και αναφέρουν παραδείγματα από την καθημερινή ζωή. 3.1. Διαπιστώνουν πειραματικά τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η εκδήλωση της αδράνειας στα σώματα. 3.1.1.1 Η αδράνεια είναι μια ιδιότητα των σωμάτων να αντιστέκονται σε κάθε αλλαγή στην κινητική τους κατάσταση. 3.1..1 Η αδράνεια ενός σώματος εκδηλώνεται πιο έντονα όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του σώματος και όσο πιο γρήγορα γίνεται η μεταβολή της κινητικής κατάστασης του σώματος. 3.1.. Ενδεικτικά παραδείγματα: (α) επιβάτες σε κινούμενο όχημα που σταματά απότομα, (β) επιβάτες σε αρχικά ακίνητο όχημα που ξεκινά απότομα, Ενδεικτικές επιδείξεις: (α) κέρμα τοποθετημένο πάνω σε χαρτόνι τοποθετημένο πάνω σε ποτήρι και τραβούμε απότομα ή αργά, (β) απότομο ή αργό τράβηγμα μιας βαριάς σιδερένιας μπάλας μέσω ενός νήματος που είναι δεμένη η μπάλα και άλλα. 1 3.1.3 Διατυπώνουν τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα. 3.1.3.1 Όταν σε ένα σώμα δεν εξασκείται καμιά δύναμη ή όταν η συνισταμένη δύναμη είναι μηδέν, το σώμα είτε είναι ακίνητο ή κινείται με σταθερή ταχύτητα (εκτελεί ομαλή ευθύγραμμη κίνηση). 3. Δεύτερος Νόμος του Νεύτωνα. 3..1 Διατυπώνουν και επαληθεύουν πειραματικά το νόμο της δυναμικής (δεύτερο νόμο του Νεύτωνα). 3..1.1 Με πειραματικές διαδικασίες (χρήση χρονομετρητή και/ή διασύνδεσης) εξάγεται ότι η επιτάχυνση σε ένα σώμα είναι ανάλογη της δύναμης που την προκαλεί και ότι η επιτάχυνση που προκαλεί μια σταθερή δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη της μάζας του σώματος στο οποίο εξασκείται η δύναμη. 3.. Ορίζουν τη μονάδα μέτρησης της δύναμης στο S.I. 3...1 Δύναμη ενός Νεύτωνα είναι η δύναμη η οποία προκαλεί σε ένα σώμα μάζας 1 Kg επιτάχυνση 1 m/s, στη διεύθυνση της κίνησης. - 10 -
3.3 Τρίτος Νόμος του Νεύτωνα (Νόμος Δράσης-Αντίδρασης). 3.3.1 Αναγνωρίζουν ότι οι δυνάμεις εμφανίζονται στη φύση ως αμοιβαία αλληλεπίδραση μεταξύ δύο σωμάτων και ότι είναι ίσες σε μέτρο και έχουν αντίθετη κατεύθυνση. 3.3.1.1 Όταν ένα σώμα δέχεται μια δύναμη τότε πρέπει να αναζητάμε ένα δεύτερο σώμα το οποίο την εξασκεί και αντίστροφα. Αναφέρονται παραδείγματα όπως: (α) το παιχνίδι με τη διελκυστίνδα, (β) ένα σώμα που ισορροπεί με τη βοήθεια ενός κατακόρυφου νήματος ή κατακόρυφου ελατηρίου, (γ) ένα σώμα που ισορροπεί σε οριζόντιο ή κεκλιμένο επίπεδο, (δ) ένα σώμα που πέφτει ελεύθερα από μικρό ύψος προς την επιφάνεια της γης και άλλα 3.3. Αναγνωρίζουν ζεύγη δυνάμεων δράσηςαντίδρασης. 3.3..1 Με αναφορά στα προηγούμενα παραδείγματα ή άλλα.. 3.3.3 Αναφέρουν και εξηγούν εφαρμογές των νόμων του Νεύτωνα. 3.3.3.1 Ενδεικτικές εφαρμογές: (α) κίνηση αεροπροωθουμένων αεροπλάνων, (β) κίνηση πυραύλου, (γ) κίνηση πλοίου ή βάρκας με προπέλα, (δ) κίνηση βάρκας με κουπί, (ε) χρήση αερόσακου και ζώνης ασφαλείας. - 11 -
4. ΠΙΕΣΗ. (9 π) Οι μαθητές και μαθήτριες να: 4.1 Πίεση στα στερεά. 4.1.1 Ορίζουν την πίεση και τη μονάδα μέτρησης της στο S.I. 4.1.1.1 Η δύναμη που ασκείται κάθετα σε μια επιφάνεια ανά μονάδα εμβαδού επιφανείας, ονομάζεται πίεση. Η πίεση στο σύστημα S.I. εκφράζεται σε N/m και ονομάζεται Pascal (Pa). 1 4.1. Αναφέρουν και διερευνούν πιθανούς παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η πίεση που εξασκούν τα στερεά και βρίσκουν τους πραγματικούς παράγοντες. 4.1.3.1 Η διερεύνηση μπορεί να γίνει με στερεά σώματα διαφόρων υλικών, γεωμετρικών σχημάτων και βάρους τα οποία αφήνονται να βυθιστούν ελεύθερα μέσα σε παχύ στρώμα αλεύρι. 4.1.3 Αναφέρουν παραδείγματα όπου είναι ανάγκη εξάσκησης μεγάλης ή μικρής πίεσης και εξηγούν τον τρόπο που ανάλογα μεγιστοποιείται ή ελαχιστοποιείται η πίεση αυτή. 4.1.3.1 Παραδείγματα εξάσκησης μεγάλης πίεσης: (α) κοφτερά μαχαίρια ή λεπίδες, (β) μυτερές πινέζες ή καρφιά. 4.1.3. Παραδείγματα εξάσκησης μικρής πίεσης: (α) ζώα μεγάλου βάρους με πέλματα μεγάλου εμβαδού, (β) βαριά οχήματα με ελαστικά μεγάλου εμβαδού. 4. Πίεση στα υγρά. 4..1 Αναφέρουν και διερευνούν πιθανούς παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η πίεση που εξασκούν τα υγρά και βρίσκουν τους πραγματικούς παράγοντες. 4..1.1 Η διερεύνηση γίνεται πειραματικά με χρήση υγρών διαφορετικών πυκνοτήτων και ενός μανομέτρου το οποίο βυθίζεται σε διαφορετικά βάθη στα υγρά. Τα υγρά μπορεί να περιέχονται σε δοχεία διαφορετικών σχημάτων. 3-1 -
4.. Αναγνωρίζουν ότι η πίεση που εξασκούν τα υγρά σε μια οριζόντια επιφάνεια που βρίσκεται μέσα στο υγρό οφείλεται στο βάρος της στήλης του υγρού με εμβαδόν διατομής το εμβαδόν της επιφάνειας και ύψος το βάθος στο οποίο βρίσκεται η επιφάνεια από την ελεύθερη επιφάνεια του υγρού. 4..3 Διαπιστώνουν πειραματικά ότι η πίεση διαδίδεται στα υγρά και διατυπώνουν την αρχή του Pascal. 4..4 Αναφέρουν εφαρμογές της αρχής του Pascal. 4..5 Αναφέρουν την αρχή των συγκοινωνούντων δοχείων. 4..6 Αναφέρουν και εξηγούν εφαρμογές της αρχής των συγκοινωνούντων δοχείων. 4...1 Η πίεση μιας κατακόρυφης στήλης υγρού σταθερής διατομής είναι ίση με το βάρος της στήλης του υγρού διά το εμβαδόν της διατομής. Με βάση τον ορισμό αυτό αποδεικνύεται η σχέση που δίνει την πίεση που οφείλεται σε ένα υγρό σε ισορροπία πυκνότητας ρ σε βάθος h: P = ρgh. 4..3.1 Σύμφωνα με την αρχή του Pascal: «Οποιαδήποτε μεταβολή της πίεσης σε ένα σημείο ενός υγρού προκαλεί ίση μεταβολή της πίεσης σε όλα τα σημεία του υγρού». Γίνεται επίδειξη της αρχής του Pascal με τη χρήση μοντέλου υδραυλικού πιεστηρίου ή με άλλο τρόπο. 4..4.1 Ενδεικτικές εφαρμογές της αρχής του Pascal: (α) υδραυλικό πιεστήριο, (β) υδραυλικά φρένα αυτοκινήτων. 4..5.1 Σύμφωνα με την αρχή των συγκοινωνούντων δοχείων: «Η ελεύθερη επιφάνεια ενός υγρού σε ισορροπία που βρίσκεται σε δοχεία που συγκοινωνούν μεταξύ τους, είναι σε όλα τα δοχεία στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο». 4..6.1 Ενδεικτικές εφαρμογές της αρχής των συγκοινωνούντων δοχείων: (α) Υδροδείκτης, (β) Δίκτυα ύδρευσης, (γ) Αρτεσιανά πηγάδια. - 13 -
4.3 Άνωση Πλεύση. 4.3.1 Ορίζουν την άνωση. 4.3. Επιδεικνύουν πειραματικά την ύπαρξη της άνωσης. 4.3.3 Αναγνωρίζουν την αιτία στην οποία οφείλεται η άνωση. 4.3.4 Αναφέρουν και διερευνούν πιθανούς παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η άνωση που εξασκούν τα υγρά και βρίσκουν τους πραγματικούς παράγοντες. 4.3.5 Αναφέρουν και διερευνούν πιθανούς παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η επίπλευση ενός σώματος σε ένα υγρό, καθώς και η ισορροπία ενός σώματος μέσα στη μάζα του υγρού και βρίσκουν τους πραγματικούς παράγοντες. 4.3.6 Αναφέρουν και αποδεικνύουν πειραματικά την αρχή του Αρχιμήδη. 4.3.1.1 Ορίζουν την άνωση ως μια δύναμη που εξασκείται σε ένα σώμα όταν βρίσκεται ολόκληρο ή ένα μέρος του σε ένα ρευστό, η οποία έχει κατεύθυνση αντίθετη με το βάρος του σώματος. 4.3..1 Μπορούμε να διαπιστώσουμε την άνωση που οφείλεται σε ένα υγρό αν προσπαθήσουμε να βυθίσουμε μια μπάλα μέσα σε αυτό. Τότε διαπιστώνουμε μια δύναμη αντίθετη με αυτή που εξασκούμε η οποία προβάλλει μια αντίσταση. Αυτή η δύναμη είναι η άνωση. 4.3.3.1 Η άνωση οφείλεται στη διαφορά πίεσης που εξασκεί το ρευστό στην πάνω και στην κάτω επιφάνεια του σώματος που βρίσκεται μέσα στο ρευστό. 4.3.4.1 Η άνωση εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού και από τον όγκο του βυθιζόμενου σώματος. Γίνεται διερεύνηση διαφόρων παραγόντων που προτείνονται από τους μαθητές. 4.3.5.1 Ένα σώμα επιπλέει σε ένα υγρό αν η πυκνότητα του σώματος είναι μικρότερη με την πυκνότητα του υγρού, το σώμα ισορροπεί μέσα στη μάζα του υγρού αν η πυκνότητά του είναι ίση με την πυκνότητα του υγρού και βυθίζεται αν η πυκνότητά του είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του υγρού. Γίνεται διερεύνηση πιθανών παραγόντων που προτείνονται από τους μαθητές. 4.3.6.1 Σύμφωνα με την αρχή του Αρχιμήδη: «Η άνωση που δέχεται ένα σώμα από ένα ρευστό είναι ίση με το βάρος του εκτοπιζομένου από το σώμα ρευστού». Γίνεται πειραματική απόδειξη της αρχής αυτής. 4.4.1.1 Ένα μίγμα αερίων περιβάλλει τη Γη που ονομάζεται ατμόσφαιρα. Αποτελείται κυρίως από άζωτο (78%) και οξυγόνο (1%). 3-14 -
4.4 Ατμοσφαιρική πίεση. 4.4.1 Αναφέρουν βασικά χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας. 4.4. Αναγνωρίζουν και επιδεικνύουν την ύπαρξη της ατμοσφαιρικής πίεσης. 4.4.1.1 Ενδεικτικές επιδείξεις: (α) Το κουτί από αναψυκτικό συνθλίβεται όταν αφαιρεθεί ο αέρας από το εσωτερικό του. (β) Ποσότητα υγρού μέσα σε καλαμάκι συγκρατείται και δεν πέφτει όταν κλείσουμε το πάνω άκρο του. (γ) Ένα χαρτόνι δεν πέφτει όταν κλείσουμε με αυτό το χείλος ενός ποτηριού γεμάτο με νερό και το αναποδογυρίσουμε. 4.4.3 Αναγνωρίζουν ότι η πίεση από την ατμόσφαιρα οφείλεται στο βάρος του αέρα που πιέζει τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και εξηγούν την ελάττωση της ατμοσφαιρικής πίεσης με το ύψος από την επιφάνεια της γης. 4.4.3.1 Όπως κάθε σώμα με μάζα έχει βάρος, έτσι και ο αέρας εφόσον έχει μάζα, έχει βάρος. Στο βάρος του αέρα οφείλεται η ατμοσφαιρική πίεση. Όσο απομακρυνόμαστε από την επιφάνεια της γης τόσο ελαττώνεται το βάρος του αέρα που πιέζει τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και έτσι ελαττώνεται η ατμοσφαιρική πίεση. 4.4.4 Περιγράφουν και εξηγούν το πείραμα του Torricelli για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. 4.4.4.1 Ο Torricelli μέτρησε την ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας και βρήκε να ισούται με την πίεση που εξασκείται από 76 cm στήλης υδραργύρου, περίπου 10 5 Pa. - 15 -
5. ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ. (1 π) Οι μαθητές και μαθήτριες να: 5.1 Φυσικοί μαγνήτες. 5.1.1 Αναγνωρίζουν ότι οι φυσικοί μαγνήτες είναι συγκεκριμένα υλικά στη φύση που έχουν την ιδιότητα να έλκουν συγκεκριμένα μεταλλικά αντικείμενα που ονομάζονται σιδηρομαγνητικά. 5.1.1.1 Ένας μαγνήτης έλκει για παράδειγμα καρφιά από ατσάλι ή σίδηρο, δεν έλκει όμως καρφιά από αλουμίνιο ή ορείχαλκο. 1 5. Μαγνητική δύναμη και Μαγνητικοί πόλοι. 5..1 Αναφέρουν και διαπιστώνουν πειραματικά βασικά χαρακτηριστικά των μαγνητικών δυνάμεων όπως: (α) Η αλληλεπίδραση από απόσταση. (β) Η δυνατότητα αλληλεπίδρασης μέσα από κάποια υλικά. (γ) Η αύξηση του μέτρου της δύναμης κοντά σε δύο περιοχές σε κάθε μαγνήτη που ονομάζονται βόρειος και νότιος πόλος αντίστοιχα. (δ) Η ελκτική αλληλεπίδραση μεταξύ ετερωνύμων πόλων και απωστική μεταξύ ομώνυμων. (ε) Η μη δυνατότητα απομόνωσης ενός πόλου. 5..1.1 Πειραματική προσέγγιση εξαγωγής συμπερασμάτων για τις ιδιότητες των μαγνητών. - 16 -
6. ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ. (4 π) Οι μαθητές και μαθήτριες να: 6.1 Ηλεκτρικό φορτίο. 6.1.1 Αναγνωρίζουν το φορτίο ως μια ιδιότητα του ηλεκτρονίου και του πρωτονίου. 6.1.1.1 Το ηλεκτρόνιο και το πρωτόνιο φέρουν μια ιδιότητα που ονομάζεται ηλεκτρικό φορτίο. Με βάση αυτή την ιδιότητα τα ηλεκτρόνια συγκρατούνται μέσα στο άτομο και επίσης προκαλούν φαινόμενα που έχουν σχέση με τον ηλεκτρισμό. 6.1. Αναφέρουν τη μονάδα μέτρησης του φορτίου στο σύστημα S.I. 6.1..1 Η μονάδα μέτρησης του φορτίου στο S.I. είναι το Coulomb (C). 6.1.3 Ορίζουν την ηλεκτρική δύναμη. 6.1.3.1 Ηλεκτρικές δυνάμεις είναι δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων. 6. Ηλεκτρική φόρτιση. 6..1 Ορίζουν την ηλεκτρική φόρτιση των σωμάτων. 6..1.1 Η διαδικασία με την οποία ένα σώμα αποκτά την ιδιότητα να εξασκεί ηλεκτρικές δυνάμεις, ονομάζεται ηλεκτρική φόρτιση. 6.. Εξηγούν την ηλεκτρική φόρτιση των σωμάτων με τριβή. 6...1 Η ηλεκτρική φόρτιση των σωμάτων με τριβή είναι αποτέλεσμα διαχωρισμού ηλεκτρικών φορτίων, έτσι ώστε το σώμα να έχει περίσσεια ή απώλεια ηλεκτρονίων, οπότε εμφανίζεται αντίστοιχα αρνητικά ή θετικά φορτισμένο. 6..3 Αναφέρουν και εξηγούν φαινόμενα στη φύση που έχουν σχέση με την ηλεκτρική φόρτιση. 6..3.1 Κεραυνός, Αστραπή, Τριξίματα και μικροί ακίνδυνοι σπινθήρες όταν βγάζουμε το συνθετικό μας πουλόβερ τραβώντας το πάνω από τα μαλλιά μας και άλλα. 6.3 Ηλεκτρικές δυνάμεις. 6.3.1 Αποδεικνύουν πειραματικά την ύπαρξη ηλεκτρικών δυνάμεων έλξης και άπωσης μεταξύ φορτισμένων σωμάτων και ελκτικών δυνάμεων μεταξύ φορτισμένων και ουδέτερων σωμάτων. 6.3.1.1 Μια γυάλινη ράβδος αποκτά με τριβή σε μάλλινο ύφασμα θετικό φορτίο, ενώ μια ράβδος από εβονίτη αποκτά αρνητικό φορτίο. Δύο φορτισμένες ράβδοι από εβονίτη ή γυαλί απωθούνται ενώ μια φορτισμένη ράβδος από γυαλί και μια από εβονίτη έλκονται. Επίσης μια φορτισμένη ράβδος έλκει μικρά κομματάκια χαρτί. - 17 -
6.4 Αγωγοί και μονωτές. 6.4.1 Διαπιστώνουν πειραματικά αν ένα υλικό επιτρέπει τη μετακίνηση ή όχι ηλεκτρικού φορτίου μέσα από τη μάζα του και ονομάζει αντίστοιχα το υλικό αγωγό ή μονωτή. 6.4. Αναφέρουν παραδείγματα μονωτών και αγωγών. 6.4.1.1 Με πειραματική διαδικασία διαπιστώνουν ότι το ηλεκτρικό φορτίο έχει τη δυνατότητα να μετακινείται μέσα στη μάζα κάποιων υλικών (μονωτές), αλλά δε μετακινείται μέσα στη μάζα άλλων υλικών (μονωτές). Η πειραματική διαδικασία γίνεται με τη χρήση του ηλεκτροσκοπίου. 6.4..1 Αγωγοί είναι γενικά όλα τα μέταλλα. Μονωτές είναι για παράδειγμα το ξύλο, το γυαλί, ο αέρας, το πλαστικό, το καουτσούκ και άλλα. - 18 -
7. ΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ. (5 π) Οι μαθητές και μαθήτριες να: 7.1 Ηλεκτρικό ρεύμα. 7.1.1 Ορίζουν το ηλεκτρικό ρεύμα, την έντασή του και τις μονάδες της. 7.1.1.1 Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η προσανατολισμένη κίνηση ηλεκτρικού φορτίου. Ο ρυθμός του ηλεκτρικού φορτίου ονομάζεται ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος και η μονάδα μέτρησής του στο S.I. είναι το Ampere (A). 7. Ηλεκτρεγερτική δύναμη. 7..1 Διακρίνουν τα διάφορα μέρη ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος όπως και τα σύμβολά τους. 7..1.1 Ηλεκτρική πηγή (μπαταρία), διακόπτης, λαμπτήρας και καλώδια. 7.. Εξηγούν τη χρήση των μερών ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος. 7...1 Η ηλεκτρική πηγή είναι η αιτία δημιουργίας ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα. Σε μια μπαταρία η οποία περικλείει χημική ενέργεια γίνεται μετατροπή της ενέργειας αυτής σε ηλεκτρική. 7... Ο διακόπτης κλείνει ή ανοίγει το κύκλωμα, οπότε αντίστοιχα έχουμε ροή φορτίου στο κύκλωμα ή σταματά η ροή φορτίου. 7...3 Ο λαμπτήρας είναι ένας καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας. Μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε άλλες μορφές κυρίως φωτεινή ενέργεια. 7...4 Το ηλεκτρικό φορτίο κινείται μέσα στα καλώδια που ενεργούν ως αγωγοί του ρεύματος. 7..3 Κατασκευάζουν απλό ηλεκτρικό κύκλωμα. 7..3.1 Με βάση τα υλικά που δίνονται στο 7..1.1 7..4 Διακρίνουν το ανοικτό από το κλειστό κύκλωμα. 7..4.1 Στο ανοικτό κύκλωμα το ηλεκτρικό ρεύμα διακόπτεται, ενώ όταν κλείνει το κύκλωμα αποκαθίσταται το ηλεκτρικό ρεύμα. - 19 -
7..5 Περιγράφουν ενεργειακές μετατροπές σε ένα κύκλωμα. 7..6 Αναφέρουν αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος. 7..7 Ορίζουν την ηλεκτρική ισχύ και τις μονάδες της. 7..8 Ορίζουν την ηλεκτρεγερτική δύναμη (Η.Ε.Δ.) ως την ισχύ ανά μονάδα έντασης ρεύματος. 7..9 Αναγνωρίζουν τους κινδύνους από το ηλεκτρικό ρεύμα και αναφέρουν μέτρα προστασίας από αυτό. 7..10 Συνάγουν πειραματικά το νόμο του Ohm ως γραμμική αναλογία της ηλεκτρεγερτικής δύναμης και της έντασης του ρεύματος. 7..5.1 Με βάση διάγραμμα απλού κυκλώματος. 7..5.1 Θερμικά, Φωτεινά. 7..7.1 Η ηλεκτρική ισχύς σε ένα κύκλωμα είναι ο ρυθμός μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλες μορφές. Μονάδα μέτρησης στο S.I. Watt (W). 1 KW = 1000 W. 7..7.1 Η ηλεκτρεγερτική δύναμη αναφέρεται σε ηλεκτρικές πηγές (μπαταρίες). Έχουμε για παράδειγμα μπαταρίες ηλεκτρεγερτικής δύναμης 1.5 V. 7..9.1 Κίνδυνος ηλεκτροπληξίας ή βραχυκυκλώματος. 7..10.1 Χρήση αμπερόμετρου και βολτόμετρου σε απλό κύκλωμα και εκτέλεση πειράματος για τη σχέση Η.Ε.Δ. και Έντασης ρεύματος. 3 Σύνολο περιόδων διδασκαλίας: 4 ή εβδομάδες: 1 Σύνολο περιόδων για αξιολόγηση: 6 ή εβδομάδες: 3 Σύνολο περιόδων για επανάληψη: 10 Γενικό σύνολο περιόδων: 58 ή 9 εβδομάδες - 0 -