Temat

Rodzaje oddziaływań i ich skutki. Wzajemność oddziaływań

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Rozpoznawanie rodzajów oddziaływań i ich skutków.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Rozpoznawanie rodzaju oddziaływania.

2. Określanie źródła różnego typu oddziaływań na podstawie obserwowanych skutków.

3. Opisywanie skutków oddziaływań.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- rozpoznaje rodzaje oddziaływań,

- określa źródła różnego typu oddziaływań na podstawie obserwowanych skutków.

Metody kształcenia

1. Uczenie się przez obserwację.

2. Sporządzanie notatek.

Formy pracy

1. Praca w grupach podczas wykonywania doświadczeń.

2. Praca z całą klasą.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

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?

Realizacja lekcji

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. 

Instrukcja:

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.

Podsumowanie lekcji

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.