NARAVOSLOVNI POSTOPKI Kako uporabiti izkušnje, kako ravnati s podatki, kako sklepati in razlagati? Za to zbirko procesnih znanj se je uveljavilo poimenovanje naravoslovni postopki. To so: opazovanje, razvrščanje, urejanje, prirejanje, štetje, merjenje, postavljanje hipotez, načrtovanje in izvajanje poštenih poskusov, poročanje in povzemanje rezultatov, posploševanje itn. POSTOPKI kot pot Do jezikovnih sredstev vodita razvrščanje in urejanje (KAKŠEN?, KATERI?), do matematičnih pa merjenje in prirejanje. Vse te dejavnosti lahko povežemo s telesi, lastnostmi, relacijami in pojavi, vendar so za najmlajše najprimernejše dejavnosti, povezane s telesi. RAZISKOVALNI POUK Raziskovanje in raziskovanje in >raziskovanje< Raziskovalni pouk kot imitacija znanstvenega raziskovanja Kreativno, unikatno, nepredvidljivo RAZISKOVALNI POUK Znanstveno raziskovanje poteka po ustaljenih fazah oz. ima svoje zakonitosti. Radovednost, vedoželjnost: Raziskovalno vprašanje Kaj že vem?: Hipoteza oz. napoved odgovora Načrt za delo Kontrola spremenljivk, pošten poskus RAZISKOVALNI POUK Delo po načrtu (z morebitnimi popravki oz. izboljšavami) Merjenje, beleženje in organizacija podatkov Interpretacija rezultatov Predstavitev rezultatov Primerjava z drugimi Možnosti izboljšav postopka RAZISKOVANJE V VRTCU Radovednost, vedoželjnost Natančno opazovanje, uporaba vseh čutov Rokovanje s predmeti Delo s podatki Razvoj besednega zaklada Delo v skupini (socialni razvoj) 1
RAZVRŠČANJE Nezavedno, rutinsko, neprenosljivo? (Millar, Wellington) Ozaveščeno, prenosljivo (A. Carmiloff Smith) RAZVRŠČANJE KAJ? Telesa, lastnosti, relacije, pojave,.. Opredeliti MNOŽICO, znotraj katere bomo razvrščali! (ostenzivno, besedno) PO ČEM? Opredeliti SPREMENLJIVKO, po kateri bomo razvrščali! (barva, oblika, ) KAKO? Preslikujemo v prostor - razporejamo RAZVRŠČANJE SPREMENLJIVKA: lastnost, po kateri se elementi v množici razlikujejo Vrednosti spremenljivke Število vrednosti spremenljivke Vrsta spremenljivke (nominalna, kvalitativna,..) KONSTANTA: lastnost, po kateri so si elementi v množici enaki RAZVRŠČANJE po eni in edini spremenljivki po eni od dveh (ali več) spremenljivk po dveh (treh..) spremenljivkah hkrati Razvrščanje preslikujemo v prostor RAZPOREJAMO. RAZVRŠČANJE temelji na relaciji enakosti (ekvivalentnosti) Je operacija na množici. Pridobimo KVALITATIVNE spremenljivke (subjektivne, objektivne) Jezikovni simboli, ki jih pridobimo, so samostalniki in pridevniki. Literatura: J. Ferbar: Razvrščanje in urejanje UREJANJE KAJ? Telesa, lastnosti, relacije, pojave,.. Opredeliti MNOŽICO, znotraj katere bomo urejali! (ostenzivno, besedno) PO ČEM? Opredeliti SPREMENLJIVKO, po kateri bomo urejali! KAKO? Preslikujemo v prostor - razporejamo 2
Vpeljemo SEMIKVANTITATIVNEspr. Postopek: Ugotovimo neenakost med elementi množice Ugotovimo, po čem se razlikujejo (spremenljivka) Neenakost razcepimo na < in > Relacijo urejenosti preslikamo v prostor(-sko relacijo) Urejanje je širša dejavnost kot razvrščanje. MERJENJE je postopek, s katerim posamičnemu telesu ali posamičnemu pojavu pripišemo število. kvantitativne spremenljivke! Literatura: J. Ferbar: Merjenje MERJENJE Merimo lahko Lastnosti telesa (dolžino, prostornino, maso, ) Lastnosti pojava (spremembe lastnosti, relacij) Merimo dvakrat: ob začetku in koncu Lastnosti snovi (gostota, prevodnost,..) Relacije med telesi (razdalja, relativna hitrost) 1. ugotavljanje enakosti dveh vrednosti merjene količine 2. ugotavljanje relacije urejenosti 3. opredelitev enote 4. konkatenacija 5. merilna transformacija MERILNI POSTOPEK so sorazmerne z velikostjo sistema: masa prostornina Ekstenzivne količine so neodvisne od velikosti sistema: temperatura, gostota, Intenzivne količine 3
GIBANJE GIBANJE je pojav sprememba razdalje med telesoma (relacije). model za druge pojave vzrok za druge pojave posledica drugih pojavov pisava branje GIBANJE udeleženci in šele nato kot opazovalci...naj otroci doživijo kot Ustvarijo si notranjo reprezentacijo pojava. GIBANJE-OPIS Predstavimo ga lahko z zunanjimi reprezentacijami: risbami, besedami, grafi. GIBANJE TOGIH teles (deli telesa se ne gibljejo, razdalje med njimi ostajajo nespremenjene) NETOGIH teles (deli telesa se gibljejo, razdalje med njimi se spreminjajo) GIBANJE -VZROKI VLEČENJE POTISKANJE TEŽA. Vzrok za (začetek, spremembo) gibanja je SILA. 4
GIBANJE Razvrščamo lahko glede na OBLIKO TIRA: PREMO KRIVO GIBANJE Razvrščamo lahko glede na HITROST: ENAKOMERNO NEENAKOMERNO (POSPEŠENO) ENAKOMERNO POSPEŠENO NEENAKOMERNO POSPEŠENO Po hitrosti lahko gibanja tudi urejamo. GIBANJE Razvrščamo lahko glede na to, ali se vse točke telesa gibljejo na enak način: ENOSTAVNO SESTAVLJENO GIBANJE in ENERGIJA Gibajoča se telesa imajo KINETIČNO ENERGIJO. MEHANSKA ENERGIJA GIBANJE TEKOČIN Tekočina (sama od sebe) teče NAVZDOL. Tlak je posledica sile, ki pritiska na določeno ploskev. ZRAČNI TLAK je posledica TEŽE ZRAKA v ozračju. HIDROSTATIČNI TLAK (TLAK V TEKOČINAH) je posledica TEŽE TEKOČINE. VZROK za pretakanje so TLAČNE RAZLIKE. GIBANJE TEKOČIN Lastnost, od katere je odvisna hitrost pretakanja, imenujemo VISKOZNOST. Tekočina, ki se počasneje pretaka in težje meša, ima večjo viskoznost. Čim počasneje se pretaka tekočina, tem večjo viskoznost ima. VISKOZNOST različnih tekočin primerjamo med PRETAKANJEM. 5
GIBANJE TEKOČIN VISKOZNOST ni isto kot GOSTOTA. GOSTOTO primerjamo s plavanjem. GIBANJE TEKOČIN Tekočina z manjšo gostoto plava na tekočini z večjo gostoto. GOSTOTO TELES primerjamo s plavanjem v tekočini(ah). Telesa z večjo gostoto, kot jo ima tekočina, potonejo. Telesa z enako gostoto, kot jo ima tekočina, lebdijo. Telesa z manjšo gostoto, kot jo ima tekočina, plavajo na površju. GIBANJE TEKOČIN GOSTOTO TELES Z ENAKIMI PROSTORNINAMI ugotavljamo s TEHTANJEM. Čim večjo maso ima telo, tem večja je njegova gostota, če so prostornine vseh teles enake. GOSTOTA GOSTOTA je kvocient med maso in prostornino telesa. Gibanja v vesolju Opazljivke iz vsakdanjega življenja menjava dneva in noči menjava letnih časov menjava Luninih men Naša lega na Zemlji Zakaj ne opazimo ukrivljenosti površja? Zakaj ne pademo dol? Kam padejo predmeti, ko jih spustimo? razložimo z gibanjem Zemlje in Lune. 6
Menjava dneva in noči Pojav je ponovljiv. Dan in noč se izmenjata postopno (vmes je mrak). Dan in noč nista sočasna po vsej Zemlji. Menjava dneva in noči Opazovaje in doživljanje izmenjave svetlega in temnega dela dne. Vpliv na naše življenje in delo. Kaj vse sveti? Vidnost oblačil in znakov. Čutila za svetlobo. Zaščita pred premočno svetlobo. Sončev mrk! Menjava letnih časov Razlog NI spremenljiva oddaljenost Zemlje od Sonca, ker imamo hkrati na različnih delih Zemlje različne letne čase in smo 4. dec. (ZIMA na severni poluti) Soncu NAJBLIŽE. Menjava letnih časov Poimenovanje letnega časa. Meteorološke (temperatura, padavine) in astronomske (dolžina svetlega dela dne, lega vzhodišča ali zahodišča Sonca, dolžina in smer sence,...) značilnosti letnega časa in njihov vpliv na ljudi, živali in rastline. Lunine mene Mlaj Prvi krajec Polna Luna en teden Zadnji krajec en mesec Sestavljeno gibanje Lune: vrti se okrog svoje osi, kroži okrog Zemlje in skupaj z Zemljo kroži okrog Sonca. Lunine mene Opazujemo Luno: oblika svetlega dela Lune lega Lune čas, ko Luno lahko vidimo. Prebiramo zgodbe o Luni. 7
Pogled dlje v vesolje (nočno nebo) Utrinki (meteorji in meteoriti) Planeti našega Osončja Kometi Zvezde in zvezde : Galaksije, Meglice, Pulzarji, Kvazarji,. Pogled dlje v vesolje Opazovanje nočnega neba, doživljanje lepote in skrivnostnosti Vesolja. Opazovanje sprememb (ponovljivi in neponovljivi pojavi) na nočnem nebu. Zbiranje informacij o vesolju. VALOVANJE je potovanje motnje (nihanja). Vsa valovanja (razen EMV) potrebujejo za razširjanje sredstvo. Z valovanjem potuje energija, ne pa tudi snov. Del(c)i snovi nihajo okrog prvotne lege. Vrste valovanj prečno (transverzalno): valovanje na vrvi, svetloba Deli snovi nihajo prečno na smer razširjanja. vzdolžno (longitudinalno): valovanje na vzmeti, zvok Deli snovi nihajo vzporedno s smerjo razširjanja. Kako prepoznamo valovanje? Valovni pojavi Odboj (ob trku z oviro se spremeni smer) Lom (na meji med različnima sredstvoma se spremeni hitrost in smer) Uklon (ob prehodu skozi ozko režo se razširi v geometrijsko senco) Interferenca (dve ali več valovanj se sestavljata) Disperzija (različna valovanja se v istem sredstvu širijo z različnimi hitrostmi) Opis valovanja frekvenca (število nihajev v sekundi) valovna dolžina (razdalja med sosednjima hriboma, zgoščinama) Pri zvoku je s tema lastnostma povezana višina zvoka. Pri svetlobi je s tema lastnostma povezana barva svetlobe. amplituda (največji odmik od ravnovesne lege) Pri zvoku je s to lastnostjo povezana glasnost zvoka. Pri svetlobi je s to lastnostjo povezana intenziteta svetlobe. 8
ZVOK zvočni viri zvočni prenosniki zvočni sprejemniki zapis (nosilci) zvoka lastnosti zvoka frekvenca, amplituda, hitrost, višina... prevodniki in izolatorji glasbila ZVOK - zvočni viri Zvok povzroča NIHANJE zvočila. Glasbila Lastnosti zvoka so odvisne od lastnosti glasbila (velikost, napetost, snov, ) GLASILKE! Prenosniki zvoka Zvočilo povzroči nihanje sredstva, po katerem se razširja zvok. Zvok se razširja v vse smeri okrog zvočila. Hitrost razširjanja je odvisna od sredstva. Sprejemniki zvoka Zvočilo povzroči nihanje sredstva, po katerem se razširja zvok. Nihanje sredstva povzroči nihanje sprejemnika zvoka. UHO Prevodniki in izolatorji zvoka Vse snovi prevajajo zvok. 9
Prevodniki in izolatorji zvoka Vse snovi prevajajo zvok. Zvok se ne more razširjati po praznem prostoru. Zapis zvoka Zvočilo povzroči nihanje sredstva, po katerem se razširja zvok. Nihanje sredstva povzroči nihanje sprejemnika zvoka. Nihanje (mehanično, električno) zapišemo na nosilec zvoka. Lastnosti zvoka Zvok je vzdolžno (longitudinalno) valovanje. Razširja se v obliki zgoščin in razredčin. Hitrost zvoka v zraku je 340 m/s, v tekočinah in kovinah še večja. Zvok se ne more razširjati v praznem prostoru. Lastnosti zvoka -opis Frekvenca ν (višina) Amplituda (glasnost) barva Vrste zvokov Ton (nastane med sinusnim nihanjem zvočila) Vrste zvokov Zven (mešanica nekaj tonov) 10
Vrste zvokov Šum (mešanica zelo velikega števila tonov) SVETLOBA viri svetlobe zaznavanje svetlobe prepustnost, odbojnost, vpojnost sence odboj svetlobe sestavine svetlobe - barve mešanje barv lom svetlobe zrcala in leče optični instrumenti SVETLOBA - EMV viri svetlobe SVETLOBA viri svetlobe Vroči viri zvezde ogenj žarnice, svetila SVETLOBA viri svetlobe Vroči viri zvezde ogenj žarnice, svetila Hladni viri kemične snovi, ki oddajajo svetlobo (npr. v globokomorskih organizmih, kresničkah..) Svetloba se širi premočrtno 11
SVETLOBA zaznavanje svetlobe oko Narišite, kako svetloba potuje od predmeta (npr. sveče) do mrežnice, in kako na njej nastane slika predmeta. SVETLOBA -zaznavanje Oko očesna leča mrežnica: čepki (občutljivi za barvo, zbrani v središču) paličice (zelo občutljive za svetlobo, zbrane na obrobju) Kako vidimo? Svetilo (vir svetlobe) Predmet (odboj svetlobe) Oko (zaznava odbito svetlobo) SVETLOBA in snov Snovne lastnosti: prepustnost, odbojnost, vpojnost. SVETLOBA in snov prepustnost, odbojnost, vpojnost sence SVETLOBA in snov Prepuščanje svetlobe lom svetlobe leče zbiralne razpršilne 12
Kako se spremeni slika, če prekrijemo zgornjo polovico leče? A: izgine zgornja polovica slike B: izgine spodnja polovica slike C: slika je manj svetla D: slika je manjša SVETLOBA in snov Odboj svetlobe Večino predmetov vidimo, ker se od njih odbija svetloba (v naše oči). SVETLOBA in snov Odboj svetlobe zrcala ravna ukrivljena BELA SVETLOBA sestavine svetlobe -barve optični instrumenti (zrcala + leče) Predmeti so barvasti zaradi selektivnega odboja. SVETLOBA je EMV elektromagnetno valovanje (usklajeno nihanje električnega in magnetnega polja) je prečno (transverzalno) valovanje barve se razlikujejo po valovni dolžini (in frekvenci) potuje s hitrostjo 300 000 km/s (v praznem prostoru), v snoveh nekoliko počasneje 13
Termodinamika temperatura kot lastnost teles toplota in notranja energija toplotni tokovi fazne spremembe toplotni prevodniki toplotni izolatorji toplotni stroji Temperatura Je lastnost teles. Merimo jo s termometri. Enota: C (stopinje celzija) K (kelvin) F (fahrenheit) Otroci so seznanjeni z merjenjem temperature. Termometri Delujejo tako, da izkoriščajo pojave, ki spremljajo spreminjanje temperature: temperaturno raztezanje spreminjanje električnega upora spreminjanje lastnosti žarkov, ki jih oddaja telo. Toplota ni isto kot temperatura. je način za izmenjevanje energije med telesi. Enota: J (joule) = [Nm] Toplota je način za izmenjevanje energije med telesi. Telesa nimajo toplote, lahko jo le sprejemajo ali oddajajo. Toplotni tok sam od sebe vedno teče od višje k nižji temperaturi. Če telo izmenjuje toploto z okolico, se mu spreminja (tudi) temperatura. Če se telesu temperatura zvišuje, toploto prejema, če se mu temp. znižuje, toploto oddaja. MRAZ???!!!???!!! A?B?C?D? Nas (volnena) oblačila grejejo? A: Pozimi grejejo, a poleti hladijo. (ugg škornji!) B: da, grejejo C: ne, hladijo D: ne eno ne drugo. 14
Toplotni izolatorji različno dobro upočasnijo toplotni tok. Notranja energija Ko telo izmenjuje toploto z okolico, se mu spreminja notranja energija. Notranjo energijo lahko telesom spreminjamo tudi z delom. A + Q = W (energijski zakon) Fazne spremembe so spremembe agregatnega stanja. Med fazno spremembo sistem izmenjuje z okolico toploto in/ali delo, a potekajo ob konstantnem tlaku in temperaturi. Fazne spremembe Za prehod iz trdnega v tekoče ali iz tekočega v plinasto agregatno stanje mora sistem prejemati toploto ali delo. Med prehodi v nasprotni smeri sistem oddaja toploto ali delo. Vrtec: fazne spremembe vode Toplotni stroji notranjo energijo spreminjajo v druge oblike, npr. mehansko (parni stroj). Pretvorbe spremljajo izgube. potiskajo toplotni tok od mesta z nižjo na mesto z višjo temperaturo (hladilniki, klima naprave, toplotne črpalke). Za to porabljajo (električno) delo. Elektrika naelektrena telesa in sile med njimi električni tok posledice električnega toka prevodniki in izolatorji magneti elektromotorji indukcija generatorji 15
Naelektrena telesa imajo presežek pozitivnih ali negativnih nabojev. okrog sebe ustvarjajo električno polje. Telesa naelektrimo z drgnjenjem tako, da nanje nanesemo naboje. Naelektrena telesa in sile med njimi Električna sila deluje na daljavo. je privlačna med različnimi (+ in -) naboji je odbojna med enakimi naboji (+ in + ali in ). Nevtralna telesa imajo enako število pozitivnih in negativnih nabojev. Električni tok je usmerjeno gibanje naelektrenih delcev (nabojev). V kovini so to elektroni, v elektrolitih ioni in/ali elektroni. Električni krog izvir porabnik vezne žice, stikala, Posledice električnega toka segrevanje kemične reakcije magnetizem (elektromagneti) El. tok teče le v SKLENJENEM električnem krogu. 16
Prevodniki Prevodniki so snovi, v katerih so prosti (gibljivi) nosilci naboja: kovine raztopine soli, baz, kislin (elektroliti) ionizirani plini in izolatorji Izolatorji so snovi, v katerih ni prostihnosilcev naboja: dielektriki (npr. steklo) (večkrat) destilirana voda plini Magneti trajni magneti elektromagneti Vedno imajo severni in južni pol. V okolici ustvarjajo magnetno polje. V magnetnem polju delujejo magnetne sile. Magnetna sila deluje na daljavo je najmočnejša na polih magneta je lahko privlačna ali odbojna. privlačita se raznoimenska pola (N in S) odbijata se istoimenska pola (N in N ali S in S) deluje le na feromagnetne snovi. Električne naprave generatorji (mehanično delo pretvarjajo v električno) elektromotorji (električno delo pretvarjajo v mehanično) Vsako pretvorbo spremljajo izgube. 17