Μάθημα : Φυσική Β΄ Γυμνασίου τμήματα Β1-Β2-Β3

Κουίζ επανάληψης και αυτοαξιολόγησης με θέμα τα υλικά σώματα. Στόχος του μαθησιακού αντικειμένου είναι να απαντήσουν οι μαθητές σε ερωτήσεις σχετικές με τα υλικά σώματα, τους δομικούς τους λίθους, τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά τους.

Πιο αναλυτικά, το μαθησιακό αντικείμενο προσφέρεται, προκειμένου οι μαθητές να εμπεδώσουν ότι ο όγκος και η μάζα αποτελούν χαρακτηριστικές ιδιότητες των υλικών σωμάτων και να γνωρίσουν τις βασικές μονάδες μέτρησης όγκου, μάζας και πυκνότητας. Ακόμη, μέσω της δραστηριότητας, δίνεται η δυνατότητα στους μαθητές να συσχετίσουν τη φυσική κατάσταση των σωμάτων με τις κινήσεις των σωματιδίων στον μικρόκοσμο, να διακρίνουν τα καθαρά σώματα σε χημικές ενώσεις και στοιχεία, καθώς και για να συσχετίσουν τις γνώσεις τους με καταστάσεις που συναντούν στην καθημερινότητά τους.

Δραστηριότητα με στόχο την εξοικείωση των μαθητών με τον τρόπο προσδιορισμού της θέσης ενός αντικειμένου. Το μαθησιακό αντικείμενο δίνει τη δυνατότητα στους μαθητές να μετακινήσουν ένα κιβώτιο είτε σε ευθεία, κατά μήκος ενός άξονα, είτε στο επίπεδο και να παρατηρήσουν τις συντεταγμένες ή/και τη θέση του.

Άσκηση με στόχο την κατανόηση της έννοιας της θέσης ή συντεταγμένης ενός αντικειμένου. Το μαθησιακό αντικείμενο δίνει τη δυνατότητα στον χρήστη να εξασκηθεί, τοποθετώντας σε πέντε διαφορετικές θέσεις τον εικονιζόμενο πιγκουίνο.

Οπτικοποίηση με στόχο την υποστήριξη της κατανόησης της έννοιας της μετατόπισης. Μετακινώντας τον χαρακτήρα στον άξονα, παρουσιάζεται ο υπολογισμός της μετατόπισής του.

Δραστηριότητα εξάσκησης με στόχο την κατανόηση της ευθύγραμμης μετατόπισης (μεταβολής της θέσης).

Δραστηριότητα με στόχο την εξοικείωση των μαθητών με την έννοια της μετατόπισης. Το μαθησιακό αντικείμενο δίνει τη δυνατότητα στους μαθητές να μετακινήσουν ένα κιβώτιο είτε σε ευθεία, κατά μήκος ενός άξονα, είτε στο επίπεδο και να παρατηρήσουν την αρχική και την τελική του θέση, καθώς και τη μετατόπιση.

Εφαρμογή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε την θέση και την μετατόπιση ενός σώματος σε ευθύγραμμες κινήσεις. Μπορείς να σύρεις ως σημεία αναφοράς τα αντικείμενα που βρίσκονται στην κάτω σειρά πάνω στον άξονα. Μπορείς επίσεις να σύρεις το άτομο που κάνει πατίνι καθώς και τον άξονα. Για συνεχής μετατοπίσεις επίλεξε το αντίστοιχο πλήκτρο. Με το πλήκτρο επανεκκίνηση διαγράφονται οι μετατοπίσεις.

Εφαρμογή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε την έννοια τροχιά καθώς και την διαφορά μεταξύ των εννοιών «μέτρο μετατόπισης» και «μήκος διαδρομής». Μπορείς να σύρεις το κίτρινο και το μαύρο σημείο για να δεις την τροχιά και να σχεδιάσεις την μετατόπιση του σημείου. Με το πάτημα του πλήκτρου play επαναλαμβάνεται η διαδρομή και σχεδιάζεται η μετατόπιση του σώματος.

Προσομοίωση της κίνησης μια μέλισσας, στην οποία αποτυπώνεται η μετατόπιση και η τροχιά που διαγράφει.

Με την συγκεκριμένη προσομοίωση μπορούμε να μελετήσουμε την μέση ταχύτητα ενός αντικειμένου το οποίο μπορεί να κινείται στο επίπεδο. Μπορούμε να σύρουμε το αντικείμενο και να ρυθμίσουμε το χρονικό διάστημα στο οποίο θα αφήνεται το ίχνος με τις απαραίτητες πληροφορίες. Αν είναι πατημένο το ctrl ή το shift τότε το αντικείμενο κινείται μόνο κατακόρυφα ή οριζόντια αντίστοιχα.

Μπορείς να σύρεις τα σημεία που αντιστοιχούν στις χρονικές στιγμές t, t₁, t₂ για να καθορίσεις το χρονικό διάστημα στο οποίο θα υπολογιστεί η μέση ταχύτητα.

Παρακολούθησε πάνω στο χάρτη της Ελλάδας τη διαδρομή ενός αυτοκινήτου από τη Θεσσαλονίκη στην Αθήνα και απάντησε σε ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης σχετικές με τη διάρκεια του ταξιδιού και τη μέση ταχύτητα του αυτοκινήτου.

Εργαστηριακή δραστηριότητα: «Μελέτη των ευθύγραμμων κινήσεων».

Προσομοίωση με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε την ευθύγραμμη ομαλή κίνηση. Δηλαδή την κίνηση ενός σώματος πάνω σε μία ευθεία γραμμή, με σταθερή ταχύτητα (χωρίς "γκαζώματα" και χωρίς "φρεναρίσματα").

Με το ποντίκι κινούμε το ένα βιβλίο πάνω στο άλλο, και βλέπουμε τα άτομα του εξωτερικής επιφάνειας του ενός Σώματος, να αλληλεπιδρούν με τα άτομα της ύλης του άλλου Σώματος. Το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτής, είναι η δυσκολία που νιώθουμε εμείς, στην προσπάθειά μας να θέσουμε τα σώματα σε κίνηση μεταξύ τους. Η δύναμη λοιπόν της Τριβής πάντα δυσκολεύει την κίνηση των Σωμάτων και για αυτό την σχεδιάζομε να είναι πάντα αντίθετη στην κατεύθυνση της κίνησης που εμείς θέλουμε να δώσουμε στο σώμα που μας ενδιαφέρει να κινηθεί. Όσο πιο μεγάλη είναι η δύναμη αυτή, τότε κατά την κίνηση των σωμάτων χάνεται ενέργεια από την δική μας προσπάθεια (εμείς σπρώχνουμε τα σώματα - εμείς κουραζόμαστε να τα θέσουμε σε κίνηση) και μετατρέπεται σε θερμότητα την οποία μπορούμε να δούμε στην εφαρμογή με την αύξηση της θερμοκρασίας στο θερμόμετρο. Επίσης όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, μπορούμε να παρατηρήσουμε την αύξηση της κίνησης που κάνουν τα άτομα (από τα οποία αποτελείται το κάθε σώμα) γύρω πάντα από μία συγκεκριμένη θέση που έχουν μέσα στο στερεό - θέση ισορροπίας).

Αυτό το βίντεο κλιπ λαμβάνει χώρα στο εργαστήριο φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Οι μαθητές εξοικειώνονται με την έννοια του μικρόκοσμου. Με γραφικά πειράματα επεξεργάζονται φυσικά φαινόμενα, όπως οι δυνάμεις.

Εφαρμογή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε την έννοια αδράνεια ενός σώματος.

Δυναμική οπτική αναπαράσταση (με μηχανή φυσικής), που παρουσιάζει δύο κύβους ίσης πλευράς, οι οποίοι συμπεριφέρονται διαφορετικά κατά το «σύρσιμο» με το ποντίκι. Στόχος του μαθησιακού αντικειμένου είναι η διερεύνηση της συσχέτιση της «δυσκολίας στη μετακίνηση» με την πυκνότητα και τη μάζα των κύβων.

Προσομοίωση σε Interactive Physics για τη μελέτη του νόμου της αδράνειας.

Προσομοίωση σε Modelus για τη μελέτη της κίνησης ενός σώματος κάτω από την επίδραση σταθερών δυνάμεων.

Μια δυναμική προσομοίωση ενός δυναμομέτρου για την διερευνητική προσέγγιση των εννοιών μάζα και βάρος. Ο χρήστης μπορεί να αναρτήσει στο δυναμόμετρο και να ζυγίσει μάζες, μεταβάλλοντας την επιτάχυνση της βαρύτητας ή και επιλέγοντας το "βαρυτικό περιβάλλον" συγκεκριμένων σωμάτων του ηλιακού μας συστήματος.

Τέντωμα, Ταλάντωση, Εργαστήριο.

Μέτρηση Δύναμης - Νόμος του Hooke

Ερωτήσεις αντιστοίχισης με θέμα τις διαφορές μάζας και βάρους

Ένα παράδειγμα του πώς εξαρτάται ο ρυθμός μεταβολής του μέτρου της ταχύτητας ενός αντικειμένου (που μπορεί να κινείται ευθύγραμμα) από τη μάζα του και από τη συνολική δύναμη που του ασκείται.

Εφαρμογή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε την έννοια αδράνεια ενός σώματος. Αν κάνουμε κλικ σε κάποιο σημείο στην οθόνη και σύρουμε τότε στο σώμα (Η κουκίδα αναπαριστά ένα σώμα - υλικό σημείο) εφαρμόζεται δύναμη η οποία είναι ανάλογη της απόστασης του σώματος από τον δείκτη του ποντικιού. Αν η μάζα του σώματος είναι μεγάλη (μεγάλη αδράνεια) το σώμα είναι δυσκίνητο ξεκινάει δύσκολα, στρίβει δύσκολα και σταματάει δύσκολα. Στο σώμα ενεργεί δύναμη τριβής που είναι ανάλογη της ταχύτητας (b η σταθερά απόσβεσης). Αν καταργήσουμε την δύναμη και δεν υπάρχει τριβή τότε το σώμα συνεχίζει να κινείται ευθύγραμμα και ομαλά.

Δυναμική οπτική αναπαράσταση (με μηχανή φυσικής), που παρουσιάζει δύο κύβους ίσης πλευράς, οι οποίοι συμπεριφέρονται διαφορετικά κατά το «σύρσιμο» με το ποντίκι. Στόχος του μαθησιακού αντικειμένου είναι η διερεύνηση της συσχέτιση της «δυσκολίας στη μετακίνηση» με την πυκνότητα και τη μάζα των κύβων.

Το video clip αναφέρεται στον Άγγλο φυσικό, αστρονόμο και μαθηματικό Νεύτωνα, ο οποίος διατύπωσε τρεις νόμους οι οποίοι διέπουν την κίνηση των σωμάτων στην επιφάνεια της Γης : την αρχή της αδράνειας, το θεμελιώδη νόμο της μηχανικής και το αξίωμα δράσης-αντίδρασης. Δημοσιεύοντας το 1687 το περίφημο έργο PRINCIPIA, ο Νεύτωνας έθεσε τα θεμέλια της μηχανικής και της κλασικής φυσικής. Στο έργο αυτό αποδεικνύει ότι τα ουράνια σώματα υπόκεινται στους ίδιους νόμους που διέπουν την κίνηση των αντικειμένων στην επιφάνεια της Γης και οδηγήθηκε στο νόμο της παγκόσμιας έλξης. Βασιζόμενοι στους νόμους του Νεύτωνα μπορούμε να εξηγήσουμε πολλές εφαρμογές και φαινόμενα της καθημερινής μας ζωής.

Διελκυνστίδα, Κίνηση, Τριβή, Επιτάχυνση

Εφαρμογή για την αξιολόγηση της κατανόησης του τρίτου νόμου του Νεύτωνα. Ο χρήστης καλείται, αξιοποιώντας την οπτικοποίηση ενός ζεύγους ελατηρίων (δυναμομέτρων) να κρίνει έναν συλλογισμό που χρησιμοποιεί τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα.

Εφαρμογή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα. Μπορούμε να μεταβάλλουμε την μάζα κάθε σώματος καθώς και την ισχύ του κάθε μαγνήτη. Θεωρούμε ότι τα καροτσάκια έχουν αμελητέα μάζα.

Εφαρμογή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε την εξίσωση ορισμού του έργου μιας σταθερής δύναμης. Τα σύμβολα F και s είναι τα μέτρα των διανυσμάτων της δύναμης και της μετατόπισης αντίστοιχα. θ είναι η γωνία που σχηματίζει η δύναμη με τον άξονα x'x και φ είναι η γωνία των διανυσμάτων της δύναμης και της μετατόπισης. Για την λειτουργία της προσομοίωσης μπορούμε να σύρουμε το διάνυσμα της δύναμης και το σώμα. Μπορούμε να αποκρύψουμε και να εμφανίσουμε τις προϋποθέσεις που πρέπει να ικανοποιούνται ώστε το έργο της δύναμης να είναι θετικό, αρνητικό ή μηδέν.

Εφαρμογή με την οποία μπορείς να μελετήσεις την ελαστική δυναμική ενέργεια. Μπορείς να σύρεις το σώμα ή τα σημεία του διαγράμματος για να καθορίσεις το πλάτος της ταλάντωσης. Μπορείς επίσης να μεταβάλεις την σκληρότητα του ελατηρίου και να εμφανίσεις ή να αποκρύψεις τα γραφήματα της δύναμης και της δυναμικής ενέργειας.

Εφαρμογή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε έννοια κινητική ενέργεια. Η κινητική ενέργεια του σώματος μετατρέπεται σε θερμική κατά την κίνησή του μέσα στο ξύλο.

Ενεργειακό πάρκο πατινάζ