We are constantly experiencing phenomena that are the result of interactions. Thanks to them, the glass is on the table, the planets of the solar system have been going almost on unchanged track for billions of years, and the pieces of paper are attracted by the electrified plastic tube. How to classify the types of interactions and what are their consequences?
Presentation of electric interactions using the ebonite stick and paper scraps
Research hypothesis:
The electric fieldelectric fieldelectric field works at a distance; it does not require a direct contact of the interacting bodies.
You will need:
a) the ebonite stick;
b) paper scraps;
c) flannel cloth.
Perform an experiment that confirms the fact that rubbing an ebonite stick or a pen with a flannel cloth, can cause electrification of the ebonite stick or pen. Use paper scraps as an interaction indicator.
Conclusions:
The ebonite stick after rubbing with a flannel cloth attracts scraps of paper. Such interaction does not require direct contact.
Group 2
Research problem:
Presentation of magnetic interactions.
Research hypothesis:
Distance interaction occurs between permanent magnets.
You will need:
a) two magnets (e.g. for attaching sticky notes to the refrigerator);
b) a magnetic needle on the stand or compass.
[Illustration 1]
Study the interaction between a magnetic needle (or a magnetic needle suspended as an indicator of the northern geographic direction in the compass) and magnets.
Observation:
The same kind of magnet poles repel each other and the different poles attract each other.
The N (north) pole of the magnet attracts the south pole of the magnetic needle, while the S (south) pole attracts the north pole of the magnetic needle.
Conclusion:
In the case of a magnetic needle and magnets, we deal with magnetic interactions. These are remote, long‑range interactionslong‑range interactionslong‑range interactions. The magnetic interactions can be attracting or repulsive ones.
Experiment 3
Research problem:
Presentation of gravitational interactions.
Research hypothesis:
GravitationgravitationGravitation does not require direct contact of the bodies. Gravitational interactions are long‑range interactionslong‑range interactionslong‑range interactions.
Note:
Gravitation is connected with attractionattractionattraction of bodies.
You will need:
a) ball,
b) rope,
c) scissors.
Instruction:
1. Hang the ball on a rope.
2. Cut the rope.
Observation:
The ball was attracted by the Earth.
Conclusion:
The gravitational interactions are observed here. They are long distance interactions.
Experiment 4
Research problem:
Presentation of elastic interactions.
Research hypothesis:
Elastic interactions require a direct contact of the body forcing the strain and the deformed body.
You will need:
a) spring or tailor rubber.
Instruction:
1. Stretch the spring.
2. Stop stretching the spring. Then release one end of the spring.
Observation:
After releasing one of the ends of the tensioned spring, it causes that the spring returns to its original size. It is the elastic interactions that make the body return to the original shape.
Conclusion:
Interactions that cause the temporarily (not permanently) deformed body to return to its original shape are called elastic interactions. Such interactions need a direct contact between the interacting bodies.
Task 1
Organize the following interactions into categories. For each interaction, select the appropriate category.
[Table 1]
Answer:
Contact interactions: archery, weightlifting, crushing the car, falling apples, stretching the spring, flight of the plane, kicking the ball.
Long distance interactions: the Earth movement around the Sun, pulling the hair through a comb, attracting or repelling magnets, rotation of the compass needle, attracting or repelling two molecules.
During the lesson three types of distant interactions have been introduced:
gravitational, electrical and magnetic as well as one direct interaction i.e. elasticityelasticityelasticity.
1. Properties of gravitational interaction.
All bodies are affected by this kind of interaction.
This interaction is a long‑range interaction and its effect is the attractionattractionattraction of the bodies only.
Examples of this interaction include: the falling of an apple on the ground (the Earth), the permanent attraction of the Moon in the orbit around the Earth.
2. Properties of electrical interaction.
This interaction is a distance interaction (long‑range effect).
The effect of this interaction is the repulsionrepulsionrepulsion of electric charges that have the same sign and the attraction of electric charges that have the opposite sign.
Note: Charge is a specific property of matter. You will get to know its properties a bit later.
3. Properties of interactions in magnetic fieldmagnetic fieldmagnetic field.
Magnetic interaction is observed between permanent magnets and bodies containing some metals e.g. iron (ferromagnetics).
The result of such interaction is the attraction or repulsionrepulsionrepulsion of magnets or magnetic bodies containing iron.
An example of such interaction may be the indication of geographical directions by a compass needle.
The magnetic interaction is a distance interaction (long‑range effect).
4. Properties of elastic interactions.
Elastic interaction can be reversible or irreversible.
This interaction is related to the elastic force of the internal stress. This interaction is a direct interaction.
The effect of such interaction may be stretching of the string or its contraction.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Wokół nas występuje wiele różnych oddziaływań, z których obecności często nie zdajemy sobie sprawy. Kiedy łamiemy gałęzie na ognisko, pocieramy ręce, by się ogrzać, kopiemy piłkę czy też podnosimy jakiś przedmiot, mamy do czynienia z oddziaływaniami bezpośrednimi, do których należą ciągnięcie, pchanie, podnoszenie, zginanie, skręcanie, rozrywanie, rozciąganie, ściskanie, zgniatanie itd.
Spadanie jabłka jest wynikiem wzajemnego oddziaływania Ziemi i jabłka, nie jest jednak spowodowane ich bezpośrednim kontaktem. Podobnie jest, gdy igła kompasu wskazuje północ lub gdy planety krążą po elipsie wokół swoich słońc. Jeśli ciała na siebie oddziałują, ale nie są ze sobą w bezpośrednim kontakcie, mówimy, że występuje między nimi oddziaływanie na odległość.
m685eadf4a6d184c5_1528449000663_0
Rodzaje oddziaływań i ich skutki. Wzajemność oddziaływań
m685eadf4a6d184c5_1528449084556_0
Drugi
m685eadf4a6d184c5_1528449076687_0
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
m685eadf4a6d184c5_1528449068082_0
45 minut
m685eadf4a6d184c5_1528449523725_0
Rozpoznawanie rodzajów oddziaływań i ich skutków.
m685eadf4a6d184c5_1528449552113_0
1. Rozpoznawanie rodzaju oddziaływania.
2. Określanie źródła różnego typu oddziaływań na podstawie obserwowanych skutków.
3. Opisywanie skutków oddziaływań.
m685eadf4a6d184c5_1528450430307_0
Uczeń:
- rozpoznaje rodzaje oddziaływań,
- określa źródła różnego typu oddziaływań na podstawie obserwowanych skutków.
m685eadf4a6d184c5_1528449534267_0
1. Uczenie się przez obserwację.
2. Sporządzanie notatek.
m685eadf4a6d184c5_1528449514617_0
1. Praca w grupach podczas wykonywania doświadczeń.
2. Praca z całą klasą.
m685eadf4a6d184c5_1528450127855_0
Wokół nas nieustannie zachodzą zjawiska będące rezultatem oddziaływań. Dzięki nim szklanka spoczywa na stole, planety Układu Słonecznego od miliardów lat podążają niemal niezmiennym torem, a skrawki papieru przyciągane są przez naelektryzowaną rurkę z tworzywa sztucznego. Jak sklasyfikować rodzaje oddziaływań i jakie one pociągają ze sobą skutki?
m685eadf4a6d184c5_1528446435040_0
Rodzaje oddziaływań:
Oddziaływania możemy podzielić na:
a) wymagające bezpośredniego kontaktu ciał‑oddziaływania bezpośrednie,
b) niewymagające bezpośredniego kontaktu ciał‑oddziaływania na odległość.
Zdefiniowanie oddziaływań bezpośrednich.
Wokół nas występuje wiele różnych oddziaływań, z których obecności często nie zdajemy sobie sprawy. Kiedy łamiemy gałęzie na ognisko, pocieramy ręce, by się ogrzać, kopiemy piłkę czy też podnosimy jakiś przedmiot, mamy do czynienia z oddziaływaniami bezpośrednimi, do których należą ciągnięcie, pchanie, podnoszenie, zginanie, skręcanie, rozrywanie, rozciąganie, ściskanie, zgniatanie itd.
Zdefiniowanie odziaływań na odległość.
Spadanie jabłka jest wynikiem wzajemnego oddziaływania Ziemi i jabłka, nie jest jednak spowodowane ich bezpośrednim kontaktem. Podobnie jest, gdy igła kompasu wskazuje północ lub gdy planety krążą po elipsie wokół swoich słońc. Jeśli ciała na siebie oddziałują, ale nie są ze sobą w bezpośrednim kontakcie, mówimy, że występuje między nimi oddziaływanie na odległość.
[Slideshow]
Eksperyment 1:
Temat: Oddziaływania elektryczne
Problem badawczy:
Prezentacja oddziaływań elektrycznych na przykładzie ebonitowej pałeczki i skrawków papieru.
Hipoteza badawcza
Oddziaływania elektryczne nie wymagają bezpośredniego kontaktu oddziałujących na siebie ciał.
Co będziesz potrzebował:
a) pałeczka ebonitowa lub długopis wykonany z tworzywa sztucznego;
b) skrawki papieru;
c) szmatka flanelowa.
Spróbuj wykonać doświadczenie, które potwierdza fakt, że pocieranie pałeczki ebonitowej lub długopisu flanelą może być przyczyną naelektryzowania pałeczki ebonitowej lub długopisu. Jako wskaźnika oddziaływań użyj skrawków papieru.
Wniosek:
Pałeczka ebonitowa po potarciu flanelą oddziałuje elektrycznie ze skrawkami papieru. Oddziaływanie takie nie wymaga bezpośredniego kontaktu.
Eksperyment 2
Problem badawczy:
Prezentacja oddziaływań magnetycznych.
Hipoteza badawcza:
Pomiędzy magnesami trwałymi występuje oddziaływanie na odległość.
Co będziesz potrzebował:
a) dwa magnesy (np. służące do przyczepiania karteczek na lodówce);
b) igła magnetyczna na podstawce, lub kompas
[Ilustracja 1]
Zbadaj wzajemne oddziaływanie pomiędzy igłą magnetyczną (lub igłą magnetyczną zawieszoną jako wskaźnik północnego kierunku geograficznego w kompasie) a magnesami.
Obserwacja:
Bieguny jednoimienne magnesów odpychają się, różnoimienne przyciągają się.
Biegun N (północny) magnesu przyciąga biegun południowy igły magnetycznej, zaś biegun S (południowy) przyciąga biegun północny igły magnetycznej
Wniosek:
W przypadku igły magnetycznej i magnesów mamy do czynienia z oddziaływaniami magnetycznymi. Są to oddziaływania na odległość. Oddziaływania magnetyczne mogą być oddziaływaniami przyciągającymi lub oddziaływaniami odpychającymi.
Eksperyment 3
Problem badawczy:
Prezentacja oddziaływań grawitacyjnych.
Hipoteza badawcza:
Oddziaływania grawitacyjne nie wymagają bezpośredniego kontaktu ciał, są to oddziaływania dalekozasięgowe.
Uwaga: Oddziaływania grawitacyjne polegają na wzajemnym przyciąganiu się dwóch ciał.
Co będziesz potrzebował:
a) piłeczka;
b) sznurek;
c) nożyczki
Instrukcja:
1. Zawieś piłeczkę na sznurku.
2. Przetnij sznurek.
Obserwacja:
Piłeczka została przyciągnięta przez Ziemię.
Wniosek:
Występują tu oddziaływania grawitacyjne, są to oddziaływania na odległość.
Eksperyment 4
Problem badawczy:
Prezentacja oddziaływań sprężystych.
Hipoteza badawcza:
Oddziaływania sprężyste wymagają bezpośredniego kontaktu ciała wymuszającego naprężenie i ciała odkształcanego
Co będziesz potrzebował:
sprężynka lub guma krawiecka.
Polecenie 1
1. Rozciągnij sprężynkę.
2. Przestań rozciągać sprężynkę. Jej jeden koniec puść swobodnie.
Obserwacja:
Po puszczeniu jednego z końców naprężonej sprężyny powoduje, że powraca ona do pierwotnego rozmiaru. To właśnie oddziaływania sprężyste powodują powrót ciała do pierwotnego kształtu.
Wniosek:
Oddziaływania, które powodują, że odkształcone, ale nie trwale zdeformowane ciało, wraca do swojego pierwotnego kształtu, nazywamy oddziaływaniami sprężystymi. Oddziaływania te wymagają bezpośredniego kontaktu oddziałujących ciał.
Polecenie 1
Uporządkuj w kategorie. Dla każdego z oddziaływań zaznacz właściwą kategorię.
[Tabela 1]
Odpowiedź:
a) Oddziaływanie bezpośrednie: strzelanie z łuku, podnoszenie ciężarów, zgniatanie samochodu, rozciąganie sprężyny, lot samolotu, kopnięcie piłki,
b) oddziaływanie na odległość: spadanie jabłka, ruch Ziemi wokół Słońca, przyciąganie włosów przez grzebień, przyciąganie lub odpychanie się magnesów, obrót igły kompasu, przyciąganie się lub odpychanie dwóch cząsteczek.
m685eadf4a6d184c5_1528450119332_0
W trakcie lekcji poznaliśmy trzy rodzaje oddziaływań na odległość: grawitacyjne, elektryczne i magnetyczne oraz jedno oddziaływanie bezpośrednie -sprężyste.
1. Własności oddziaływania grawitacyjnego.
Oddziaływaniu temu podlegają wszystkie ciała.
Oddziaływanie to jest oddziaływaniem na odległość i skutkiem jego działania jest wyłącznie przyciąganie się ciał. Przykładem takiego oddziaływania jest spadanie jabłka na ziemię, utrzymywanie się Księżyca na orbicie wokół Ziemi.
2. Własności oddziaływania elektrycznego.
Oddziaływanie to jest oddziaływaniem na odległość.
Skutkiem tego oddziaływania jest odpychanie się ładunków elektrycznych jednoimiennych i przyciąganie się ładunków elektrycznych różnoimiennych.
Uwaga: Ładunek jest specyficzną własnością materii. Jego właściwości poznasz nieco później.
3. Własności oddziaływania magnetycznego.
Oddziaływaniu magnetycznemu podlegają magnesy trwałe oraz ciała zawierające niektóre metale np. żelazo.
Wynikiem takiego oddziaływania jest przyciąganie się lub odpychanie się magnesów lub namagnesowanych ciał zawierających żelazo.
Przykładem takiego oddziaływania może być wskazywanie kierunków geograficznych przez igłę magnetyczną kompasu.
Oddziaływanie magnetyczne jest oddziaływaniem na odległość.
4. Własności oddziaływania sprężystego.
Odziaływanie to może być odwracalne lub nieodwracalne.
Oddziaływanie to związane jest z siłą sprężystą naprężenia wewnętrznego. Oddziaływanie to jest oddziaływaniem bezpośrednim.
Skutkiem takiego oddziaływania może być rozciąganie lub kurczenie się sprężyny.