ΦΥΣΙΚΗ Α ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ
Με τους τρόπους της Φυσικής Η Φυσική όπως και οι άλλες επιστήμες ασχολείται και μελετά τα Φαινόμενα. Φαινόμενα είναι οι αλλαγές που συμβαίνουν στον Κόσμο που ζεις, π.χ. η συνεχής εναλλαγή μέρας με νύχτα. Η "επιστημονική μέθοδος" μελέτης των φυσικών επιστημών. είναι ένας οργανωμένος τρόπος (μέθοδος) για να βρείτε το "γιατί συμβαίνει κάτι" ή τον τρόπο που συμβαίνει κάτι.
Τα βήματα της επιστημονικής / εκπαιδευτικής μεθόδου με διερεύνηση είναι: Παρατηρώ, Πληροφορούμαι, Ενδιαφέρομαι Συζητώ, Αναρωτιέμαι, Υποθέτω Ενεργώ, Πειραματίζομαι Συμπεραίνω, Καταγράφω Εφαρμόζω, Εξηγώ, Γενικεύω
Φύλλο Εργασίας 1: Στόχος μας είναι, οι μαθητές να συζητούν και να προβληματίζονται για τα μετρήσιμα και τα μη μετρήσιμα μεγέθη να πειραματιστούν και να καταλήξουν σε συμπεράσματα για τη βέλτιστη μέτρηση του μήκους με μετροταινία να χρησιμοποιούν τη μετροταινία για να πραγματοποιούν μετρήσεις μήκους ελαχιστοποιώντας το σφάλμα μέτρησης να υπολογίζουν τη μέση τιμή από πολλές μετρήσεις να διαπιστώσουν ότι οι αποκλίσεις στις μετρήσεις εξομαλύνονται με τον υπολογισμό της μέσης τιμής να επιλέγουν μεταξύ πολλών και διαφορετικών οργάνων και τρόπων μέτρησης να αμφισβητούν το "αλάνθαστο" μιας μόνης μέτρησης.
α. Παρατηρώ, Πληροφορούμαι, Ενδιαφέρομαι Τι παρατηρείς στις εικόνες αυτές; Τι είναι δυνατόν να μετρηθεί;
Ερώτημα: Από τα παρακάτω μεγέθη μετρήσιμα είναι: Α. Το μήκος ενός θρανίου. Β. Ο όγκος μίας πέτρας. Γ. Ο χρόνος απαγγελίας ενός ποιήματος. Δ. Το πάθος απαγγελίας ενός ποιήματος. Ε. Η πολεμική ανδρεία ενός στρατιώτη. Στ. Η ένταση του φωτός μίας λάμπας. Ζ. Η θερμοκρασία του νερού σε μία λίμνη. Η. Η ομορφιά ενός πίνακα ζωγραφικής.
Η βασική έννοια Η μέτρηση είναι πρωταρχική και σημαντική διαδικασία για τη φυσική επιστήμη. Οι ποσότητες που μπορούν να μετρηθούν ονομάζονται φυσικά μεγέθη. Η μέτρησή τους γίνεται με σύγκριση με ομοειδή μεγέθη, που τα ονομάζουμε μονάδες μέτρησης.
β. Συζητώ, Αναρωτιέμαι, Υποθέτω Συζήτησε με την ομάδα σου, για τα φυσικά μεγέθη. Το μήκος είναι ένα από αυτά; Πώς γίνεται η μέτρηση του μήκους; Γράψε τις υποθέσεις σου.
Ποιος από τους δύο είναι πιο ψηλός; Πρόταση να συγκρίνουμε δύο μαθητές τοποθετώντας τους δίπλα-δίπλα. Ερώτημα 1 Πώς όμως μπορούμε να συγκρίνουμε έναν μαθητή αυτής της τάξης με έναν μαθητή της διπλανής χωρίς να τους φέρουμε σε επαφή μεταξύ τους; Ερώτημα 2 Πώς μπορούμε να συγκρίνουμε έναν μαθητή αυτής της τάξης με έναν μαθητή σε σχολείο της Αθήνας ή της Νέας Υόρκης;
Να μετρήσουμε; Πρόταση να μετρήσουμε το μήκος του θρανίου μας με ό,τι διαθέτουμε Ερώτημα 1 Πώς μπορούμε να συγκρίνουμε τα αποτελέσματα; Ερώτημα 2 Ποια ομάδα έκανε τη «σωστή» μέτρηση;
Η βασική έννοια Η μέτρηση είναι πρωταρχική και σημαντική διαδικασία για τη φυσική επιστήμη. Η μέτρησή γίνεται με σύγκριση με ομοειδή μεγέθη, που τα ονομάζουμε μονάδες μέτρησης.
Μονάδα Μέτρησης Για να μετρήσουμε ένα φυσικό μέγεθος, το συγκρίνουμε με άλλο ομοειδές, το οποίο ονομάζουμε μονάδα μέτρησης. Για να μετρήσουμε, για παράδειγμα, το μήκος ενός σώματος, το συγκρίνουμε με ένα ορισμένο μήκος, το οποίο μετά από συμφωνία θεωρείται η βασική μονάδα μέτρησης του μήκους και είναι το ένα μέτρο (1 m). Έπρεπε όμως να διασφαλιστεί ότι το 1 m θα αντιστοιχεί στο ίδιο μήκος για όλο τον κόσμο. Έτσι οι επιστήμονες κατασκεύασαν μια ράβδο από ιριδιούχο λευκόχρυσο και χάραξαν πάνω της δύο εγκοπές. Η απόσταση μεταξύ των δύο εγκοπών ορίστηκε ως ένα μέτρο (1 m). Αυτή η ράβδος ονομάζεται πρότυπο μέτρο και φυλάσσεται στο Μουσείο Μέτρων και Σταθμών που βρίσκεται στις Σέβρες, κοντά στο Παρίσι.
Ποια είναι τα πιο συνηθισμένα όργανα μέτρησης του μήκους; Υποδεκάμετρο (βαθμονομημένος χάρακας) Πτυσσόμενο μέτρο Μετροταινία Παχύμετρο
Η μέτρηση του μήκους στην Ιστορία Στάδιον Παρασάγγης Έτη φωτός Ίντσα Ναυτικό Μίλι Γυάρδα
Η μέτρηση του μήκους στην Ιστορία Πηγή: Βικιπαίδεια Στάδιον Το στάδιον ήταν μονάδα μέτρησης μήκους την οποία χρησιμοποιούσαν οι Αρχαίοι Έλληνες, ίση μετο μήκος ενός αθλητικού σταδίου (600 πόδια) και που αντιστοιχούσε σε μήκος 185,15 μέτρων. Το μήκος του σταδίου, του οποίου βασική μονάδα ήταν ο «πους», διέφερε από τόπο σε τόπο (Πόλη- Κράτος). Για παράδειγμα το στάδιο της αρχαίας Ολυμπίας ήταν 192,27 μ., αυτό της αρχαίας Επιδαύρου 181,08 μ., των Δελφών 177,55 μ., ενώ αυτό που χρησιμοποιήθηκε αργότερα για τημέτρηση αποστάσεων ήταν 177,40 μ. Παρασάγγης Ο Παρασάγγης ήταν αρχαίο μέτρο μήκους που κατά τις περισσότερο συγκλίνουσες απόψεις προς τις αρχαίες μαρτυρίες, ισοδυναμούσε με μήκος 30 σταδίων, δηλαδή 30 Χ 185,15 = 5.554,5 σημερινών μέτρων, όσα δηλαδή διατρέχει ένας πεζός βαδίζοντας κανονικά σε διάστημα περίπου μιας ώρας. Φαίνεται όμως πως το μήκος του παρασάγγου δεν ήταν σταθερό, αφού αντιπροσώπευε άλλες αποστάσεις κατά διαφόρους περιόδους. Σ αυτό οφείλονται και οι πληροφορίες μεταγενέστερων Ελλήνων συγγραφέων όπου αυτό ισοδυναμούσε άλλοτε προς 60, άλλοτε προς 40, άλλοτε προς 30 και άλλοτε προς 21 στάδια. Συνηθέστερα δια του παρασάγγου υπολογίζονταν κυρίως το μήκος των βασιλικών οδών. Έτη φωτός Το έτος φωτός είναι μονάδα μέτρησης μήκους - απόστασης (και όχι χρόνου). Ορίζεται ως η απόσταση που θα ταξιδέψει ένα φωτόνιο, κινούμενο στο κενό, μακριά από μάζες και ηλεκτρομαγνητικά πεδία, σε ένα Ιουλιανό έτος (365,25 ημέρες με 86.400 δευτερόλεπτα η καθεμιά). Το σύμβολό του είναι το ly (από το αγγλικό light year). Η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Εαν τα χίλια χιλιόμετρα είχαν μήκος ενός χιλιοστού του μέτρου, το έτος φωτός θα ισοδυναμούσε με την απόσταση ανάμεσα στην Αθήνα και το Τόκυο. Το έτος φωτός χρησιμοποιείται για τη μέτρηση αποστάσεων μεταξύ άστρων, ενώ για μεγαλύτερες αποστάσεις χρησιμοποιείται το παρσέκ. Ημέρα φωτός: 25.902.068.371.200 μέτρα
Η μέτρηση του μήκους στην Ιστορία Πηγή: Βικιπαίδεια Ίντσα Η ίντσα είναι αγγλική μονάδα μέτρησης και αντιστοιχεί σε 2,54 εκατοστόμετρα ή σε 25,4 χιλιοστόμετρα. Η μονάδα ίντσα είναι υποδιαίρεση του ποδιού και ισούται με τοένα δωδέκατο αυτού. Η ίντσα σήμερα έχει επικρατήσει ως μονάδα μέτρησης στις ΗΠΑ, στον Καναδά και την Αυστραλία και διεθνώς ως μονάδα διαμετρήματος. Γυάρδα Οι 36 ίντσες (δηλαδή 3 πόδια) αποτελούν μία γιάρδα. Ναυτικό Μίλι Το ναυτικό μίλι (nautical mile) (που είναι και σε ευρεία χρήση) είναι ίσο με την απόσταση του 1/60 της μοίρας δηλ. ίσο με το 1 της γεωγραφικής μοίρας, (υπολογιζόμενο στο γεωγραφικό πλάτος των 45 μοιρών). Τούτο στη πράξη ισούται δηλ. με 1852 μέτρα ή 6.080 πόδες - όπως ορίστηκε διεθνώς το 1954). Το μίλι είναι το γραμμικό ανάπτυγμα τόξου ενός πρώτου μοίρας μεσημβρινού της γης υπολογιζόμενο στο γεωγραφικό πλάτος των 45 μοιρών.
Νομίζεις ότι μπορείς να κάνεις μετρήσεις μήκους με ακρίβεια; Πώς μπορείς να αποφύγεις λάθη κατά τη μέτρηση; Ίσως η παρατήρηση των παρακάτω εικόνων να σου δώσει απαντήσεις: Στην πρώτη εικόνα φαίνεται η προσπάθεια δύο μαθητών να μετρήσουν το μήκος ενός βιβλίου με μια μετροταινία. Στις επόμενες εικόνες φαίνονται λεπτομέρειες από διάφορες προσπάθειές τους να μετρήσουν το ίδιο βιβλίο. Νομίζεις ότι όλες οι προσπάθειές τους θα δώσουν την ίδια τιμή για το μήκος του βιβλίου; Γιατί; Σχολίασε, βλέποντας προσεχτικά όλες τις εικόνες.
Νομίζεις ότι μπορείς να κάνεις μετρήσεις μήκους με ακρίβεια; Ποια είναι τα λάθη που γίνονται; Στην 2η εικόνα η μετροταινία δε μετράει όλο το μήκος του βιβλίου με αποτέλεσμα το μήκος που θα προκύψει με τη μέτρηση αυτή να είναι μικρότερο του πραγματικού. Στην 3η εικόνα κάτω από τη μετροταινία υπάρχει ένα μολύβι με αποτέλεσμα το μήκος που θα προκύψει με τη μέτρηση αυτή να είναι μεγαλύτερο του πραγματικού. Στην 4η εικόνα η μέτρηση γίνεται σωστά. Στην 5η εικόνα η μετροταινία έχει τοποθετηθεί στραβά με αποτέλεσμα το μήκος που θα προκύψει με τη μέτρηση αυτή να είναι μεγαλύτερο του πραγματικού. Στην 6η εικόνα η αρχή της μετροταινίας έχει τοποθετηθεί έξω από τα όρια του βιβλίου με αποτέλεσμα το μήκος που θα προκύψει με τη μέτρηση αυτή να είναι μεγαλύτερο του πραγματικού. Στην 7η εικόνα η μετροταινία είναι διπλωμένη με αποτέλεσμα το μήκος που θα προκύψει με τη μέτρηση αυτή να είναι μεγαλύτερο του πραγματικού.
Συζήτησε με τους συμμαθητές σου και γράψε τι πρέπει να προσέχεις για να μετράς χωρίς λάθη το μήκος με μια μετροταινία. Να τοποθετούμε τη μετροταινία ακριβώς στην αρχή του μήκους που θέλουμε να μετρήσουμε. Η μετροταινία να είναι ακριβώς πάνω στο μήκος που θέλουμε να μετρήσουμε ή παράλληλα με αυτό. Η μετροταινία να είναι τεντωμένη και να μην είναι διπλωμένη. Κάτω από τη μετροταινία να μην παρεμβάλλεται άλλο αντικείμενο. Κανονικά η μετροταινία πρέπει να μοιάζει με τμήμα ευθείας γραμμής.
Αν προσπαθούν όλοι να αποφεύγουν αυτά τα λάθη, νομίζεις ότι όλες οι μετρήσεις του μήκους του ίδιου αντικειμένου θα είναι ίδιες; Γράψε τις υποθέσεις σου. Όχι δε θα είναι ίδιες γιατί μπορεί να διαφέρουν έστω και ελάχιστα οι μετροταινίες ή μπορεί να γίνεται λάθος εκτίμηση σε ποια ακριβώς ένδειξη είναι το τέλος του μήκους που μετράμε.
γ. Ενεργώ, Πειραματίζομαι
Έλεγξε τις υποθέσεις σου, κάνοντας πειράματα. Πείραμα Μέτρησε το πλάτος του πάγκου σου, χρησιμοποιώντας μια μετροταινία, όπως στη διπλανή εικόνα. Γράψε την τιμή της μέτρησής σου (σε εκατοστά του μέτρου με ακρίβεια ενός δεκαδικού ψηφίου, πχ. 117,6 εκατοστά) στη 2 η στήλη του πίνακα. Όλα τα μέλη της ομάδας να μετρήσουν και αυτοί το μήκος του ίδιου θρανίου, χωρίς να ανακοινώνουν στους άλλους την τιμή που μέτρησαν. Γράψε επίσης στη 2 η στήλη (με την ίδια ακρίβεια), τη μία κάτω από την άλλη, τις τιμές που μέτρησαν οι συμμαθητές σου.
Έλεγξε τις υποθέσεις σου, κάνοντας πειράματα. Μετρ ήσεις 1 Μήκος (σε εκατοστά του μέτρου) 2 3 4 5 6 Σύγκρινε τις τιμές του μήκους που έχεις γράψει στη δεύτερη στήλη του πίνακα. Τι παρατηρείς; Αν διαφέρουν μεταξύ τους, πού νομίζεις ότι οφείλονται οι διαφορές;
Έλεγξε τις υποθέσεις σου, κάνοντας πειράματα. Μετρ ήσεις 1 Μήκος (σε εκατοστά του μέτρου) 2 3 4 5 6 ΣΥΝΟΛΟ Άθροισε όλες τις τιμές του μήκους που έχεις γράψει στη δεύτερη στήλη και γράψε το άθροισμα στο τελευταίο κελί του πίνακα.
Έλεγξε τις υποθέσεις σου, κάνοντας πειράματα. Μετρ ήσεις 1 Μήκος (σε εκατοστά του μέτρου) 2 3 4 5 6 ΣΥΝΟΛΟ Υπολόγισε τη μέση τιμή του μήκους, διαιρώντας το άθροισμα με το πλήθος των τιμών και γράψε την στην αντίστοιχη στήλη του πίνακα με προσέγγιση ενός δεκαδικού ψηφίου.
δ. Συμπεραίνω, Καταγράφω
Έλεγξε τις υποθέσεις σου, κάνοντας πειράματα. Γράψε τα συμπεράσματά σου από τις παρατηρήσεις και τις μετρήσεις σου. Γιατί νομίζεις ότι είναι χρήσιμος ο υπολογισμός της μέσης τιμής των τιμών πολλών μετρήσεων;
Γιατί είναι χρήσιμος ο υπολογισμός της μέσης τιμής κάποιων μετρήσεων; Στις μετρήσεις μήκους, για παράδειγμα, ο υπολογισμός της μέσης τιμής μάς δίνει μια πιο ασφαλή εκτίμηση της τιμής ενός μήκους. Με τον υπολογισμό της μέσης τιμής, οποιαδήποτε μικρά ή μεγαλύτερα σφάλματα προκύπτουν κατά τη διάρκεια των μετρήσεων αλληλοαναιρούνται κατά κάποιον τρόπο και έτσι επηρεάζουν λιγότερο τους υπολογισμούς μας.
Υποδιαιρέσεις Μεγεθών
Πολλαπλάσια Μεγεθών
0
Ευχαριστώ! Ερώτηση? Θα με βρείτε pmalliara@sch.gr