Moja Prva Fizika 1

C

M

Y

CM

MY

CY CMY

K

FIZIKA ZA 8. RAZRED OSNOVNE ŠOLE

PRIROÈNIK ZA UÈITELJE FIZIKA ZA 8. RAZRED OSNOVNE ŠOLE

Composite

Moja prva fizika 1 Fizika za 8. razred osnovne šole Priročnik za učitelje Avtorji B. Beznec, B. Cedilnik, T. Gulič, J. Lorger, D. Vončina Ilustracije Darko Simeršek Jezikovni pregled Zala Mikeln Strokovni pregled dr. Marjan Hribar, dr. Marko Marhl

Izdala in založila Modrijan založba d. o. o. Za založbo Branimir Nešović Urednica Zvonka Kos Oprema Gorazd Rogelj Oblikovanje Davor Grgičević Ra~unalniški prelom Goran Čurčič Natisnila Marginalija, d. o. o. Ljubljana 2006 Druga izdaja © Modrijan založba d. o. o.

CIP – Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 371.3:53(035) MOJA prva fizika 1 : za 8. razred osnovne šole. Priročnik za učitelje / Branko Beznec … [et al.] ; [ilustracije Darko Simeršek]. – 2. izd. – Ljubljana : Modrijan, 2006 ISBN 961-6465-84-8 1. Beznec, Branko 214664192

00 aparat.indd 2

2/16/2006 10:46:02 AM

Kazalo Predgovor

5

Časovna razporeditev učne snovi

6

Uvod

9

1. Kaj je fizika 1.1 Fizika je naravoslovna znanost 1.2 Napotki za uspešno delo 1.3 Merjenje in merski sistem 1.4 Merjenje mase 1.5 Merjenje dolžine 1.6 Merjenje časa in hitrosti 1.7 Utrjevanje in preverjanje znanja Naloge za pisno preverjanje znanja – KAJ JE FIZIKA

14 16 19 21 24 26 28 29 30

2. Sile 2.1 O silah 2.2 Merjenje sil, Teža 2.3 Merjenje sil, Hookov zakon 2.4 Risanje sil 2.5 Ravnovesje sil 2.6 Trenje in upor 2.7 Utrjevanje znanja 2.8 Sestavljanje sil 2.9 2.10 Razstavljanje sil 2.11 Telo na klancu 2.12 Medsebojno delovanje teles 2.13 Utrjevanje znanja 2.14 Preverjanje znanja 2.15 Ocenjevanje znanja Naloge za pisno preverjanje znanja – SILE Pisni preizkus znanja – KAJ JE FIZIKA, SILE

36 38 40 43 46 48 50 51 53 56 58 59 59 59 60 67

3. Tlak 3.1 Ploščina 2.2 Prostornina 3.3 Gostota 3.4 Specifična teža 3.5 O tlaku 3.6 Računanje tlaka 3.7 Tlak v tekočinah 3.8 Hidrostatični tlak 3.9 Zračni tlak 3.10 Računanje hidrostatičnega tlaka 3.11 Vzgon 3.12 Vzgon in plavanje teles 3.13 Utrjevanje znanja 3.14 Preverjanje znanja 3.15 Ocenjevanje znanja Naloge za pisno preverjanje znanja – TLAK Pisni preizkus znanja – TLAK

00 aparat.indd 3

80 82 84 86 88 90 92 93 96 99 101 102 104 107 107 107 108 114

2/16/2006 10:46:02 AM

4. Delo in energija 4.1 O energiji 4.2 Kinetična energija 4.3 Potencialna energija 4.4 Prožnostna energija 4.5 O delu 4.6 O delu – smer sile in smer gibanja nista vzporedni 4.7 O delu in energiji 4.8 Utrjevanje znanja 4.9 Delo opravljamo z orodji – vzvod 4.10 Delo opravljamo z orodji – škripec 4.11 Delo opravljamo z orodji – klanec 4.12 Mo~ 4.13 Energijske pretvorbe 4.14 Utrjevanje znanja 4.15 Preverjanje znanja Naloge za pisno preverjanje znanja – DELO IN ENERGIJA

126 128 130 132 134 136 138 140 143 143 145 147 149 150 152 152 154

5. Temperatura, notranja energija in toplota 5.1 Zgradba snovi 5.2 Zgradba trdnin, kapljevin, plinov. Tlak plina 5.3 Temperatura 5.4 Temperaturno raztezanje 5.5 Notranja energija in toplota 5.6 Notranja energija se spreminja z izmenjavo toplote 5.7 Toplotni tok 5.8 5.9 Specifična toplota 5.10 Notranja energija se spremeni z delom 5.11 Energija se ohranja 5.12 Energijski zakon 5.13 Utrjevanje znanja 5.14 Preverjanje znanja 5.15 Ocenjevanje znanja 5.16 Spremembe agregatnega stanja 5.17 Odvisnost tališ~a in vreliš~a od tlaka in primesi 5.18 Spremembe notranje energije Naloge za pisno preverjanje znanja – DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, NOTRANJA ENERGIJA IN TOPLOTA Pisni preizkus znanja – DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, NOTRANJA ENERGIJA IN TOPLOTA

162 164 166 168 170 172 172 175 176 178 180 182 183 184 184 185 187 188 189

Priloge Priloga 1 Priloga 2 Priloga 3 Priloga 4 Priloga 5 Priloga 6 Priloga 7

00 aparat.indd 4

Fizikalne vsebine od 1. do 7. razreda Problemski pouk pri obravnavi vzgona Projektno učno delo pri poglavju o tlaku Uporaba računalnika pri poglavju o silah Referati pri pouku fizike Merila za ocenjevanje znanja pri ustnem preverjanju Merila za ocenjevanje eksperimentalnega dela

196

210 220 223 224 227 231 232

2/16/2006 10:46:02 AM

5

Predgovor Učni komplet Moja prva fizika 1 obsega učbenik, delovni zvezek in priročnik za učitelje z zgoščenko. V posameznem poglavju priročnika za učitelje so: • splošna pojasnila o učni snovi, ki je zajeta v poglavju • časovna razporeditev učne snovi • posamezne učne enote, ki vsebujejo: – učne cilje, kot jih navaja učni načrt za fiziko v 8. razredu devetletne osnovne šole – standarde znanja Izpeljani so iz učnih ciljev in razporejeni v nivoje: M minimalni nivo znanja T temeljni nivo V višji nivo Ker učni načrt standardov ne vsebuje, so pa za sistematično delo v razredu nujno potrebni, smo jih oblikovali po lastni presoji. – predlog izvedbe učne ure Vsebuje napotke za delo, pojasnila v zvezi z obravnavano snovjo, predloge za poskuse, tudi takšne, ki niso opisani v učbeniku, ter nasvete za uporabo učbenika in delovnega zvezka. Seveda prepuščamo učitelju, da na osnovi izkušenj, lastnih zamisli, pripomočkov za delo in ne nazadnje zainteresiranosti učencev presodi, v kolikšni meri bo sledil predlaganemu poteku ali pa bo izbral svojega. – pregled poskusov in pripomočkov Navedeni so poskusi, opisani v učbeniku, in tisti poskusi, ki jih omenjamo v priročniku. Vseh navedenih poskusov običajno ne naredimo, pač pa izberemo tiste, za katere imamo pripomočke in ki bolj ustrezajo našemu načinu dela. – vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja s pripisom nivoja in številke standarda Za vsak standard smo sestavili vsaj eno vprašanje, s katerim lahko preverimo usvojeno znanje. Pri nekaterih vprašanjih je navedeno več zgledov, ponekod so ti zapisani v oklepaju; učitelj naj sam presodi, koliko odgovorov je smotrno zahtevati od učenca. Nekatera vprašanja so dopolnjena s podatki, ki so v večini primerov izbrani tako, da učenci, ki nimajo težav z računanjem na pamet, z lahkoto pridejo do rezultatov. Učenci naj ob reševanju takšne naloge opisano situacijo skicirajo in ob skici glasno razmišljajo. Tehnična izvedba uporabe vprašanj je prepuščena učitelju. Lahko jih kopira na prosojnice, si pripravi vprašanja na kartončkih, posreduje učencem vprašanja na listih za pripravo na preverjanje znanja … Svetujemo, da ima učenec pri ocenjevanju znanja vprašanje pred seboj, da ga lahko po potrebi ponovno prebere.

Vsebina priložene zgoščenke: • Letna priprava dela • Vprašanja za ustno preverjanje znanja • Naloge za pisno preverjanje znanja • Pisni preizkusi znanja Na zgoščenki je gradivo, zapisano v obliki Wordovega dokumenta in tako pripravljeno za izpisovanje, spreminjanje in dodajanje po učiteljevi presoji.

• naloge za pisno preverjanje znanja, s katerimi lahko učenci preverijo svoje znanje v šoli ali doma • pisni preizkus znanja za dve skupini V priročniku smo napisali tudi nekaj o problemskem pouku, projektnem učnem delu, uporabi računalnika, domačih nalogah, preverjanju in ocenjevanju znanja, referatih … Vsem učiteljicam in učiteljem, ki uporabljate Modrijanov učbenik in delovni zvezek, smo s priročnikom želeli olajšati pripravo na pouk in posredovati kakšno idejo za popestritev dela v razredu. Želimo vam uspešno poučevanje. Avtorji

00 aparat.indd 5

2/16/2006 10:46:02 AM

6

Časovna razporeditev učne snovi 1. Kaj je fizika Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

1.

1.

1.1 Fizika je naravoslovna znanost

2.

2.

1.2 Napotki za uspešno delo

3.

3.

1.3 Merjenje in merski sistem

4.

4.

1.4 Merjenje mase

5.

5.

1.5 Merjenje dolžine

6.

6.

1.6 Merjenje časa in hitrosti

7.

7.

1.7 Ponavljanje in utrjevanje znanja

Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

Učna enota

8.

1.

2.1 O silah

9.

2.

2.2 Merjenje sil, Teža

10.

3.

2.3 Merjenje sil, Hookov zakon

11.

4.

2.4 Risanje sil

12.

5.

2.5 Ravnovesje sil

13.

6.

2.6 Trenje in upor

14.

7.

2.7 Utrjevanje znanja

15.

8.

2.8 Sestavljanje sil

16.

9.

2.9 Razstavljanje sil

17.

10.

2.10 Razstavljanje sil

18.

11.

2.11 Telo na klancu

19.

12.

2.12 Medsebojno delovanje teles

20.

13.

2.13 Utrjevanje znanja

21.

14.

2.14 Preverjanje znanja

22.

15.

2.15 Ocenjevanje znanja

Učna enota

2. Sile

00 aparat.indd 6

2/16/2006 10:46:02 AM

7 3. Tlak Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

Učna enota

23.

1.

3.1 Ploščina

24.

2.

2.2 Prostornina

25.

3.

3.3 Gostota

26.

4.

3.4 Specifična teža

27.

5.

3.5 O tlaku

28.

6.

3.6 Računanje tlaka

29.

7.

3.7 Tlak v tekočinah

30.

8.

3.8 Hidrostatični tlak

31.

9.

3.9 Zračni tlak

32.

10.

3.10 Računanje hidrostatičnega tlaka

33.

11.

3.11 Vzgon

34

12.

3.12 Vzgon in plavanje teles

35.

13.

3.13 Utrjevanje znanja

36.

14.

3.14 Preverjanje znanja

37.

15.

3.15 Ocenjevanje znanja

4. Delo in energija

00 aparat.indd 7

Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

38.

1.

4.1 O energiji

39.

2.

4.2 Kinetična energija

40.

3.

4.3 Potencialna energija

41.

4.

4.4 Prožnostna energija

42.

5.

4.5 O delu

43.

6.

4.6 O delu – smer sile in smer gibanja nista vzporedni

44.

7.

4.7 O delu in energiji

45.

8

4.8 Utrjevanje znanja

46.

9.

4.9 Delo opravljamo z orodji – vzvod

47.

10.

4.10 Delo opravljamo z orodji – škripec

48.

11.

4.11 Delo opravljamo z orodji – klanec

49.

12.

4.12 Moč

50.

13.

4.13 Energijske pretvorbe

51.

14.

4.14 Utrjevanje znanja

52.

15.

4.15 Preverjanje znanja

Učna enota

2/16/2006 10:46:02 AM

8 5. Temperatura, notranja energija in toplota

00 aparat.indd 8

Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

53.

1.

5.1 Zgradba snovi

54.

2.

5.2 Zgradba trdnin, kapljevin, plinov. Tlak plina

55.

3.

5.3 Temperatura

56.

4.

5.4 Temperaturno raztezanje

57.

5.

5.5 Notranja energija in toplota

58.

6.

5.6 Notranja energija se spreminja z izmenjavo toplote

59.

7.

5.7 Toplotni tok

60.

8.

5.8 Specifična toplota

61.

9.

5.9 Specifična toplota

62.

10.

5.10 Notranja energija se spremeni z delom

63.

11.

5.11 Energija se ohranja

64.

12.

5.12 Energijski zakon

65.

13.

5.13 Utrjevanje znanja

66.

14.

5.14 Preverjanje znanja

67.

15.

5.15 Ocenjevanje znanja

68.

16.

5.16 Spremembe agregatnega stanja

69.

17.

5.17 Odvisnost tališča in vrelišča od tlaka in primesi

70.

18.

5.18 Spremembe notranje energije

Učna enota

2/16/2006 10:46:02 AM

Uvod

9

Uvod Učenci se prvič srečajo s predmetom fizika v 8. in nato v 9. razredu osnovne šole. Fizikalne vsebine pa se v osnovni šoli seveda pojavljajo že od 1. razreda dalje (priloga 1) zato je prav, da se učitelji tega zavedamo in to pri svojem delu tudi upoštevamo. Nikakor pa si seveda ne smemo delati utvar, da se učenci v 8. razredu spomnijo vsega, kar so se učili v preteklih letih. Večino vsebin je treba ponoviti in preveriti, kaj o pojavu, ki ga bomo obravnavali, učenci že vedo, in šele nato nadgrajevati znanje z novimi fizikalnimi vsebinami. Najbolje je, da to vsakič naredimo ob njim znanem poskusu, ki je opisan v učbeniku za naravoslovje, ki so ga uporabljali. Kar bomo lahko v 8. razredu nadaljevali, je spodbujanje učenčeve vedoželjnosti, želje po raziskovanju, razvijanja sposobnosti opazovanja, doživljanja pojava, analize pojava, eksperimentiranja, logičnega razmišljanja in kvalitativne razlage pojava, kar so gojili učitelji na poti od 1. do 8. razreda.

Standardi znanja Standardi znanja definirajo nivo znanja, ki ga učenci dosegajo. Tu je mišljeno znanje na vseh taksonomskih ravneh, od poznavanja dejstev do razumevanja in vrednotenja. Izpeljani so iz učnih ciljev, ki so operativno opredeljeni. Standardi so preverljivi in izraženi v dovršni obliki. Oblikovanje standardov poteka na podlagi predlaganih učnih ciljev, vendar tako da veliko jasneje opredelimo pojme in znanje. Minimalni standardi znanja so dosežki praviloma vseh učencev na določeni razvojni stopnji in izhajajo iz ciljev preverjanja in ocenjevanja. Rezultatov preverjanja minimalnih standardov znanja ne izražamo z ocenami, zanima nas le, ali jih učenci dosegajo ali ne. Učenec, ki dosega minimalne standarde znanja je pozitivno ocenjen. Temeljni standardi znanja so dosežki učencev na določeni razvojni stopnji in izhajajo iz ciljev predmeta po razredih. Minimalni standardi znanja opredeljujejo oceno zadostno (2), temeljne standarde pa učitelj taksonomsko razporedi v razponu ocen od dobro (3) do odlično (5).

Zgled za oblikovanje standarda iz operativnega cilja Operativni cilj Opredeli tekočine in loči kapljevine in pline po njihovih lastnostih.

Standarda znanja 1

Razloži razlike med trdnimi snovmi in tekočinami.

2

Razloži razlike v lastnostih kapljevin in plinov.

Vsebinska znanja ali izobraževalni cilji so učenčevi dosežki na področju spoznanj in odgovarjajo na vprašanje, kaj bo učenec spoznal. Osredotočeni so torej na vsebine, ki naj bi jih učenci spoznali na različnih taksonomskih ravneh. Procesna znanja ali funkcionalni cilji so učenčevi razvojni dosežki na področju psihomotorike in na afektivnem ter kognitivnem področju s poudarkom na razvoju miselnih procesov. Odgovarjajo na vprašanje, kaj bo učenec sposoben narediti.

00 aparat.indd 9

2/16/2006 10:46:02 AM

10

Uvod Problemski pouk Pouk fizike naj bo predvsem problemsko zasnovan, saj naj učence sili v dejavno in logično mišljenje, pri čemer uporabljajo svoje izkušnje in predhodno znanje. Problemski pouk običajno že sam po sebi zahteva eksperimentalno delo učitelja in učencev, zato je eksperimentalna in problemska zasnova pouka fizike izhodišče za vse druge dejavnosti, oblike in metode dela. Učencem večkrat ponujamo rešitev problema, namesto da bi jih navajali na opazovanje pojava, analizo opazovanj, merjenje količin in obdelavo podatkov, reševanje delnih problemov in oblikovanje celote v smislu kvalitativnih in kvantitativnih prepoznavanj zvez med deli sistema. Zato rešitev problema ni enačba, v katero vstavimo podatke, temveč je rešitev logični konstrukt – model, ki predstavlja povezanost posameznih delov opazovanega sistema in razumevanje njegovega delovanja. V prilogi 2 je prikazan zgled problemskega pouka pri obravnavi vzgona.

Projektno učno delo Svojo pravo vrednost bo prenova šole pokazala šele takrat, ko bodo učitelji poleg vsebinskih in organizacijskih novosti, kot so prenovljene vsebine, izbirni predmeti, diferenciacija in nivojski pouk, pri svojem delu začeli uporabljati predvsem nove oblike in metode dela. Vse bolj pridobivajo veljavo skupinsko delo, samoiniciativnost in ustvarjalnost. Učitelj ni več vsemogočen posredovalec znanja, ampak zgolj mentor pri izvedbi učne ure in svetovalec, ki motivira učence pri iskanju novih virov in sodeluje pri izvedbi učne ure. Takšne možnosti nudi projektno učno delo, ki je oblika spoznavanja učne snovi prek učitelja in različnih medijev (televizije, knjig, revij, svetovnega spleta). Vsi mediji so vir znanja, ki presegajo še tako razgledanega učitelja, zato se ne zanašamo le na znanje učitelja, ampak hočemo spodbuditi učenčevo zanimanje za okolico. Pri projektnem učnem delu je učenec v skupini, v kateri enakopravno sodeluje z drugimi učenci. Skupinsko delo poleg tega navaja učenca na kooperativnost, demokratičnost, pripadnost določeni skupini, razvijanje kritičnega mišljenja itd. Cilj uvajanja projektnega učnega dela v šolo je doseganje boljših vzgojno-izobraževalnih učinkov. Seveda pa je za uspeh projektnega učnega dela potrebna izjemna motiviranost učitelja za takšno delo. Projektno delo je priporočljiva oblika dela pri obravnavi izbirnih vsebin. Tradicionalni pouk ne omogoča aktivnejše vloge učencev pri samem pouku, učitelju zagotavlja monopolen položaj, ne spoštuje individualnih razlik med učenci in ne spodbuja kritičnega in ustvarjalnega dialoga med učiteljem in učencem. S tem pa tudi ne omogoča sproščene in demokratične komunikacije med obema.

učitelj

U U U U U Shematski prikaz tradicionalnega pouka Pri projektnem učnem delu pa učenci načrtujejo in izvajajo dejavnosti pri pouku skupaj z učiteljem ter tako pripomorejo k razvijanju demokratičnih odnosov. Pri projektnem delu učitelj vodi učence skozi učni proces v smeri uresničevanja vzgojno-izobraževalnih ciljev in nalog, ki jih je postavil z učenci na začetku projektnega dela.

00 aparat.indd 10

2/16/2006 10:46:03 AM

Uvod

11

Med projektnim delom učitelj učence spodbuja, jim pomaga, oni pa se samostojno učijo. Prek lastne aktivnosti tako pridejo do neposrednih spoznanj in znanja. V prilogi 3 je pripravljen zgled projektnega dela o merjenju gostote kapljevin pri poglavju Tlak.

učitelj U

U

U

U

U

U

U

U

Shematski prikaz projektnega dela pri pouku Nasprotniki projektnega učnega dela trdijo, da je z njim zanemarjena sistematičnost pri obravnavanju učnih vsebin. Obseg znanja, ki ga učenci usvojijo na ta način, je manjši kot usvojen s frontalnim načinom dela. Model ne daje optimalnih možnosti za učinkovito pridobivanje znanja. Projektno delo je neučinkovito pri storilnostno naravnanem pouku, kot je učenje formul, letnic, imen, je izredno kompleksno in zahteva dobro opremljenost šol.

Uporaba računalnika pri pouku fizike Fizika je eksperimentalna znanost. Pouk fizike mora biti zaradi tega zasnovan eksperimentalno in problemsko. Problemski pouk pa je že sam po sebi naravnan eksperimentalno. Poskus ima torej glavno vlogo, saj ob njem učenci odkrivajo zakonitosti. Nadomestiti ga ne more nobeno drugo sredstvo. Vendar se vseh fizikalnih pojavov ne da prikazati in izpeljati eksperimentalno (trajanje pojava, učila, didaktični vidik), zato dobiva uporaba računalnika pri pouku vse pomembnejše mesto. Eden ključnih problemov pouka nasploh je problem motivacije. Pri tem ima računalnik veliko vlogo. Lahko je zelo dober učni pripomoček, ne more pa nadomestiti poskusa. Nesmiselno je torej simulirati pojave, ki jih lahko pokažemo s preprostimi poskusi (npr. prosti pad, gibanje po klancu, raztezanje vzmeti, vzgon ...), koristno pa je simulirati tiste pojave, ki so časovno omejeni, mikroskopsko majhni ali nevarni, in razne modele, pojave iz atomike ... Zanimivo je tudi simulirati idealne pojave brez upora in trenja. Računalnik lahko uporabljamo v vseh fazah pouka od motivacije do preverjanja usvojenega znanja. Vsekakor je treba trezno presoditi, kdaj in kje ga bomo uporabili. Njegovo uvajanje pa zahteva od učitelja nove oblike in metode dela ter novo strategijo pouka, ne nazadnje pa tudi večji napor učitelja. V prilogi 4 je prikazan zgled uporabe računalnika pri sestavljanju, razstavljanju in ravnovesju sil.

Razumevanje fizikalnih pojavov in računske naloge Ljudje ponavadi sprejemamo fizikalne pojave takšne, kakršni so, naloga fizike pa je, da nas navaja pojav opazovati, razčleniti ter poiskati ključne elemente v opazovanem sistemu ter povezave v njem. Fizika nas navaja na iskanje vzročno-posledične zveze med deli sistema, zato moramo pri učencih doseči razumevanje fizikalnih pojavov, ki

00 aparat.indd 11

2/16/2006 10:46:03 AM

12

Uvod jih v šoli obravnavamo. To je temeljni cilj pouka fizike. Fizikalni problemi naj ne postanejo zgolj računski problemi, ki jih učenci največkrat rešujejo po analogiji z znanimi primeri iz zbirk rešenih nalog ali pa še preprosteje – z analizo razpoložljivih podatkov, ki ustrezajo znani enačbi ali celo z učenjem postopka reševanja naloge na pamet. Z računskimi nalogami ne dosežemo širšega razumevanja fizike, lahko pa ga z njimi dopolnimo, saj pogosto dosežemo boljšo predstavo s številski podatki kot z opisom. Pouk fizike v osnovni šoli, predvsem pa v srednji šoli je žal še vedno preveč naravnan v reševanje računskih nalog in veliko manj v preverjanje razumevanja. Reševanje nalog naj bi potekalo po naslednjih korakih: • branje besedila, izpis danih količin, skica in obnova naloge • z besedami izražena kvalitativna analiza problema, iskanje zakonitosti in razmislek o poenostavitvah • zapis enačb • reševanje enačb z uporabo enot • vrednotenje rezultatov, morebitno preverjanje mejnih vrednosti in preizkusi

Domače naloge Pri domačih nalogah priporočamo, da si učenci sami izberejo naloge, ki jih bodo rešili. Izbirajo lahko med nalogami v učbeniku in delovnem zvezku. Jasno nam mora biti, da kvaliteta znanja ni odvisna od količine rešenih nalog, ampak od učenčevega vloženega dela. Učenci so z domačimi nalogami morda preobremenjeni, zato jim prepustimo odločitev, koliko nalog, ki jih svetujemo za domače delo, bodo opravili. Z učenci se lahko dogovorimo za daljši rok izdelave domačih nalog. Če učenec skrbno reši doma samo eno nalogo, je to vredno več, kot da jih v časovni stiski ali zaradi skromnega znanja v naglici napiše kar v šoli. V uvodu šolske ure preverimo rešitev tiste naloge, ki se nam zdi pomembna. Učenci, ki so to nalogo rešili doma, preverijo postopek reševanja, vsi drugi pa jo rešijo med preverjanjem.

Referati, seminarske naloge, plakati, modeli ali predstavitve poskusov Referati, seminarske naloge, plakati, modeli ali predstavitve poskusov so pomemben del učnega procesa. Učenec si v okviru obravnavane snovi izbere obliko predstavitve in temo, ki ga zanima. Vsak učenec naj bi imel v šolskem letu vsaj eno predstavitev, ki jo ocenimo. Ob iskanju gradiva najdejo učenci marsikaj zanimivega. Predstavitev izdelka naj traja največ pet minut, pisni izdelek naloge pa izobesimo, da si ga lahko ogledajo in preberejo tudi drugi. Z omejitvijo časa za predstavitev zmanjšamo možnost ponavljanja dejstev, pretirano povzemanje virov in umetno povečevanje obsega naloge. Po izteku časa, predvidenega za predstavitev, lahko učenca pri izvajanju prekinemo. Zelo dobro je, da se dogovorimo z učiteljem izbirnega predmeta računalništvo – urejanje besedil, multimedija, da pri tem predmetu učenec izdela nalogo, ki je povezana s fizikalnimi vsebinami ter jo nato predstavi tudi pri pouku fizike. V tem primeru moramo dolžino predstavitve uskladiti z učiteljem računalništva. V prilogi 5 so navodila učencem za pripravo referata s seznamom naslovov za referate in merila za ocenjevanje referatov in plakatov.

00 aparat.indd 12

2/16/2006 10:46:03 AM

Uvod

13

Preverjanje in ocenjevanje znanja Pri ocenjevanju merimo učenčevo uspešnost in njegov razvoj oziroma napredek. Pred ocenjevanjem mora biti učencu jasno, kaj se zahteva od njega, torej mora biti seznanjen s standardi znanja, ki jih mora doseči. Vedeti mora, kaj se bo ocenjevalo; poznati mora kriterije ocenjevanja ter opisnike, ki mu omogočajo oceniti, kakšno oceno lahko pričakuje glede na izkazano znanje. Znanje učencev preverjamo z vprašanji, na katera ustno odgovarjajo, rišejo pa tudi skice ali slike. Izogibamo se računskim nalogam, ki jih ne morejo rešiti na pamet. Za to je v priročniku pri vsaki učni enoti obravnave nove snovi zapisanih nekaj vprašanj za ustno preverjanje znanja. Nekatere standarde znanja lahko preverimo le s pisno nalogo, zato preverjamo tudi pisno, čeprav pisni preizkusi znanja pri fiziki niso predpisani. Učitelj pripravi preizkus znanja tako, da naloge zajemajo približno 50 % minimalnih standardov znanja, 30 % temeljnih in 20 % višjih standardov, ki so sestavni del učnega načrta. Učenčevo znanje oceni na podlagi ocenjevalne lestvice, ki jo oblikuje šolski aktiv sorodnih predmetnih področij. Pri pisnem ocenjevanju znanja vnaprej določimo število točk, ki jih lahko učenec doseže pri posamezni nalogi in lestvico, s katero prevedemo doseženo število točk v oceno. V prilogi 6 so opisana merila za ocenjevanje znanja pri ustnem preverjanju. Preverjamo in ocenjujemo tudi eksperimentalne veščine. Preverjanje teh poteka pri predstavitvah domačih eksperimentov, šolskih množičnih poskusih in drugih oblikah praktičnega dela učencev. Več o preverjanju veščin lahko preberemo v knjigi V. Udir: Izvajanje, preverjanje in ocenjevanje eksperimentov pri pouku fizike v osnovni šoli, zbirka Modeli poučevanja, Zavod Republike Slovenije za šolstvo, Ljubljana, 1999. V prilogi 7 so merila za ocenjevanje eksperimentalnih veščin, domačih poskusov in modelov.

00 aparat.indd 13

2/16/2006 10:46:03 AM

14 14

Kaj Kaj je je fizika fizika

1

Splošna pojasnila Fiziko predstavimo kot naravoslovno znanost, nato pa z učenci ponovimo fizikalne količine, ki jih že poznajo: maso, dolžino, čas in hitrost. Pouk lahko zastavimo problemsko in eksperimentalno, tako da učenci uporabljajo svoje izkušnje in predhodno znanje. Obravnava naštetih fizikalnih količin in merjenje teh je zelo pomembno uvodno poglavje, saj kvantitativna obravnava fizikalnih vsebin ne more potekati brez poznavanja fizikalnih količin, njihovih enot ter tehnik merjenja. Tako predstavimo način, po katerem bomo v naslednjih poglavjih obravnavali nove fizikalne količine. Kvantitativna obravnava fizikalnih pojavov je za večino učencev zelo zahtevna. Da bi razumeli zveze med količinami, je treba najprej dobro poznati posamezne količine, šele nato jih je mogoče povezovati. Učenci spoznajo novo količino in pridobijo občutek zanjo, kadar jo merijo. Blizu so jim torej tiste količine, ki jih pogosto merijo. Natančno vedo, kaj pomeni ena ura, ena minuta, en meter ali en kilogram. Vedo tudi, da temperatura v sobi ni 60 °C; skoraj zagotovo pa nam bodo verjeli, če jim rečemo, da skozi žarnico žepne svetilke teče električni tok 60 A. Seveda je lahko obravnava fizikalnih količin pri učencih zelo nepriljubljena in morda celo dolgočasna tema, če zaidemo v suhoparno naštevanje fizikalnih količin, enot, predpon, učenje pretvornikov ter morda celo računanje absolutnih in relativnih napak meritev. Pomembno je, da vsako količino, ki jo učenci spoznajo na novo, merijo, če se le da. Na tej stopnji je velikega pomena samostojno eksperimentalno delo učencev. Pri tem moramo paziti, da učence najprej motiviramo, tako da predstavimo potrebo po novi količini in enoti zanjo. Take potrebe so čutili ljudje že od nekdaj, zato so nam velikokrat v pomoč zgledi o izboru enot v zgodovini (palec, cola, galona …). Razumeti zveze med količinami je v fiziki primarno, a verjetno tudi najtežje, saj pogosto pravimo, da učenci ne razumejo enačb. Če pomislimo, da so enačbe pravzaprav le simboličen zapis zvez med količinami, je ključen problem fizike v 8. razredu skrit prav v obravnavi fizikalnih količin. Nekaj naslovov, na katerih najdemo zanimive poskuse iz poglavja o merjenju:

http://www.pef.uni-lj.si/gorani/N.&T.za4.&5.r.html#sil http://www.pef.uni-lj.si/gorani/fizika8.r.html Naslov virtualne učilnice z nalogami in nekaterimi povezavami:

http://www2.arnes.si/~osngso3s/virt_fi.htm

01 kaj je fizika.indd 14

2/10/2006 2:52:54 PM

1. Kaj je fizika

15

Časovna razporeditev učne snovi Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

1.

1.

1.1 Fizika je naravoslovna znanost

2.

2.

1.2 Napotki za uspešno delo

3.

3.

1.3 Merjenje in merski sistem

4.

4.

1.4 Merjenje mase

5.

5.

1.5 Merjenje dolžine

6.

6.

1.6 Merjenje časa in hitrosti

7.

7.

1.7 Utrjevanje in preverjanje znanja

01 kaj je fizika.indd 15

Učna enota

2/10/2006 2:53:01 PM

16

1. Kaj je fizika

1.1 Fizika je naravoslovna znanost Učni cilji Spozna fiziko kot naravoslovno znanost. Seznani se z vsebino dela. Spozna pripomočke za delo. Spozna oblike in metode dela pri pouku fizike. Navduši se za naravoslovje. V uvodni uri spomnimo učence, da so se nekatere fizikalne vsebine učili že v nižjih razredih; učili so se o energiji, temperaturi, svetlobi, zvoku, vremenskih pojavih … Delali so poskuse, opazovali, merili, zapisovali rezultate, risali grafe. Vse to delajo fiziki, le da na koncu izpeljejo še zakonitosti in teorije. Fizika je torej veda, ki raziskuje pojave v naravi, ki jih je mogoče opazovati in meriti. Pri umestitvi fizike med znanosti si pomagamo s preglednico v učbeniku na strani 10. Kdo so fiziki? Janez Ferbar je v Metodično-didaktičnem gradivu za pouk fizike v sedmem razredu osnovne šole napisal, naj jih naštejemo po imenih ali pa pokažemo nanje s prstom. Mogoče učenci katerega poznajo, lahko da živi v njihovi soseski, še več, mogoče je sorodnik katerega učenca in jim bo pripravljen povedati kaj o svojem delu. Učence seznanimo z delom Jožefa Stefana. Na njim primerni ravni je bil predstavljen v Pilovi Veseli šoli (šolsko leto 2002/03, številka 8). Učence seznanimo z vsebino in globalnimi cilji pouka fizike. Vsebino dela predstavimo s shemo, v kateri nanizamo snov od posameznih vsebin do osrednje teme pouka fizike v osnovni šoli, ki je energijski zakon. Za njegovo razumevanje pa moramo spoznati nekatere fizikalne količine in zakonitosti med njimi. SILE • • • • •

vrste sil prijemališče sile sestavljanje sil sile, ki ovirajo gibanje tlak kot posledica pravokotne ploskovno porazdeljene sile • sile na telesa v tekočini

DELO

ENERGIJA • • • •

oblike energije zgradba snovi temperatura segrevanje teles

ENERGIJSKI ZAKON

TOPLOTA

01 kaj je fizika.indd 16

2/10/2006 2:53:01 PM

1. Kaj je fizika

17

Predstavimo še pripomočke za delo. Poleg učbenika in delovnega zvezka priporočamo karirasti zvezek A4-formata, v katerega bo laže risati fizikalne risbe in grafe. Potrebujejo še geometrijsko orodje in računalo. Pogovorimo se o uporabi računala. Menimo, da je uporaba smotrna, saj omogoča slabim računarjem uspešnejše delo. Zahtevati pa moramo urejen zapis matematičnega izraza. Ker fizika preučuje naravne pojave in zakonitosti, po katerih se ti pojavi odvijajo, temelji pouk fizike na eksperimentalnem delu in metodi reševanja problemov. Učencem na konkretnih zgledih predstavimo metode in oblike dela, s katerimi jih navajamo na opazovanje pojava, analizo pojava, merjenje količin, obdelavo podatkov, zapis ugotovitev in zakonitosti ter uporabo rezultatov. S tem namenom pregledamo dvostransko sliko v učbeniku na straneh 8 in 9, ki prikazuje, kako se lotimo raziskovanja pri fiziki. Predlagamo reševanje problema: Kako izmeriti prostornino svojega telesa? Da bodo učenci laže načrtovali delo, v šoli izmerimo prostornino kamna. Na mizi imamo pripomočke: z vrvico povezan kamen, ki je tako velik, da ne gre v merilni valj, veliko čašo ali akvarij, manjšo čašo, merilni valj, pladenj, alkoholni flomaster, mogoče tudi posodo z vodo, odvisno od opremljenosti fizikalne učilnice. Učencem predlagamo, da vsak sam razmisli, katere pripomočke bi izbral in kako bi izvedel meritev. Načrt dela naj v kratkih povedih zapišejo, nato pa naj ga nekateri tudi predstavijo sošolcem. V pomoč so jim lahko vprašanja: Kako bomo izmerili prostornino kamna? Potopili ga bomo v vodo. Gladina vode se bo dvignila. Označili bomo, do kod sega gladina. Telo bomo vzeli iz vode. Z merilnim valjem bomo dotočili toliko vode, da bo segala do oznake ter na valju odčitali, koliko vode smo dolili. Prostornina dolite vode je enaka prostornini kamna.

Katere pripomočke potrebujemo? Večjo posodo z vodo, kamen, merilni valj, čašo z vodo, alkoholni flomaster.

Kako predstavimo delo in rezultat? Frontalno, še bolje v skupinah, izvedemo poskus. Napišemo kratko poročilo ali narišemo večfazno risbo. Mogoče bo kateriOznačimo učenec ponudil drugačno izvedbo poskusa ali pa jih na to napeljemo; prostornino kamna gladino. lahko določimo tudi tako, da ga damo v posodo, ki je do vrha napolnjena z vodo, nato pa izmerimo prostornino vode, ki je stekla čez rob. Pogovorimo se tudi o tej možnosti, in če nam čas dopušča, povemo zgodbo o Arhimedu, ki je opisana v učbeniku na strani 67. Kamen je povezan z vrvico, da ga lahko spustimo v vodo ter dvignemo iz nje.

01 kaj je fizika.indd 17

2/10/2006 2:53:02 PM

18

1. Kaj je fizika Po opravljenem delu bodo učenci najbrž znali opisati postopek merjenja prostornine svojega telesa. Povemo jim, da se malo razlikuje od postopka merjenja prostornine kamna. Potrebovali bodo namreč pomoč nekoga, ki bo označil, do kod se dvigne voda v kopalni kadi, ko se popolnoma potopijo v vodo. Tisti, ki želijo, naj doma opravijo meritev. Naj se še stehtajo in oba podatka zapišejo v zvezek. Lahko ju bodo uporabili, ko bomo govorili o vzgonu. Pripravimo in pokažemo lahko še kak eksperiment, lahko pa namignemo učencem, da doma opravijo poskus po lastni izbiri in ga naslednjo uro fizike pokažejo sošolcem. Veliko zanimivih poskusov bodo našli v učbeniku in delovnem zvezku. Svetujemo tudi uporabo priročnika (B. Beznec, B. Cedilnik, B. Černilec, T. Gulič, J. Lorger, V. Udir, D. Vončina: Poskusi s plastenkami, ZRSŠ, Ljubljana, 1998), kjer so zbrani preprosti poskusi, ki ponazarjajo zanimive fizikalne pojave, s katerimi se srečujemo v vsakdanjem življenju, za njihovo izvedbo pa ne potrebujemo zahtevnih pripomočkov.

Predlagani eksperiment Prostornina kamna

01 kaj je fizika.indd 18

Pripomočki večja čaša z vodo, kamen, povezan z vrvico, merilni valj, alkoholni flomaster

2/10/2006 2:53:02 PM

1. Kaj je fizika

19

1.2 Napotki za uspešno delo učencev Učni cilji Spozna specifična pravila vedenja v fizikalni učilnici. Seznani se s potekom dela pri učnih urah fizike. Pozna vsebino in tehnike preverjanja in ocenjevanja znanja. Spozna kriterije ocenjevanja znanja in ocenjevalno lestvico. Spozna vlogo domačih nalog. Spozna pomen lastnih aktivnosti za uspeh. Nekaj učencev je zagotovo doma opravilo kak poskus, ki ga bodo želeli predstaviti pri pouku. Za to uro izberemo enega ali dva. Za vsak primer, da v oddelku ni takšnih učencev, sami pripravimo poskus, da z njim popestrimo uro. Predlagamo motivacijski poskus za prikaz znižanja vrelišča zaradi zmanjšanja tlaka. Presesalno steklenico, ki prenese do 3 bare podtlaka, do polovice napolnimo s toplo vodo in zapremo z gumijastim zamaškom. Priključimo še črpalko na vodni curek ali zračno razredčevalko in izsesavamo zrak. Voda v steklenici začne vreti, ko izsesamo dovolj zraka in to pri temperaturi, ki je veliko nižja od vrelišča. Po končanem poskusu izmerimo temperaturo vode. Učenci so nad izidom poskusa izredno presenečeni. Vedo, da je vrelišče vode pri 100 °C, in najbrž tudi, da v večini krajev po Sloveniji vre voda pri nekoliko nižji temperaturi. Izida poskusa posebej ne razlagamo, je pa zelo zanimiv, saj z njim učenci nimajo posebnih izkušenj. Nekateri bodo želeli stvari priti do dna; to naj naredijo doma in nas naslednjo uro seznanijo z rezultatom domačega dela. Učence seznanimo s potekom oziroma z zgradbo učnih ur. Ure usvajanja nove snovi so zgrajene tako: ustno preverjanje in ocenjevanje znanja, ponovitev snovi prejšnje ure ali vednosti, ki jih potrebujemo za razumevanje nove snovi, obravnava nove snovi, ki je podprta s poskusi, povzetek in uporaba novih spoznanj pri reševanju nalog. V nadaljevanju je učencem treba razložiti napotke za uspešno delo pri pouku fizike. Spregovorimo o tehnikah učenja, ki se nedvomno precej razlikujejo od učenja pri nekaterih drugih področjih. Glede na taksonomske ravni znanja svetujmo učencem, da pri učenju ne težijo k učenju na pamet, temveč bolj k razumevanju in uporabi znanja. Pojasnimo vsebino ter tehnike preverjanja in ocenjevanja znanja. Doseganje posameznih standardov znanja preverjamo in ocenjujemo ustno in pisno v vsakem trimestru. Namesto ene ustne ocene v šolskem letu lahko pri učencu ocenimo zagovor referata, domačega poskusa ali modela. Eno oceno v šolskem letu pa naj učenec dobi pri ocenjevanju eksperimentalnih veščin tudi zaradi nacionalnega preizkusa znanja, ki preverja tudi te spretnosti. Več o tem najdemo v knjigi V. Udir: Izvajanje, preverjanje in ocenjevanje eksperimentov, ZRSŠ, Ljubljana, 1999. Nato predstavimo splošne kriterije znanja, ki smo jih uskladili na šolskih aktivih, in ocenjevalno lestvico. Pogovorimo se tudi o različnih standardih in nivojih znanja.

01 kaj je fizika.indd 19

2/10/2006 2:53:02 PM

20

1. Kaj je fizika Učencem razdelimo liste s splošnimi kriteriji in ocenjevalno lestvico za ustno in pisno preverjanje znanja. Damo navodila za izdelavo domačih nalog. Učence seznanimo tudi z možnostjo izdelave in predstavitve referatov, ki jih ocenjujemo po določenih kriterijih. V učbeniku pa tudi delovnem zvezku je precej nalog za domače eksperimentiranje. Označene so s kolesci. Na začetku vsakega poglavja se dogovorimo, katere poskuse bomo naredili in kdo jih bo naredil. Učence spodbujajmo k temu delu; če je potrebno, jim iz zbirke učil posodimo pripomočke, brez katerih poskusa ne bi mogli izvesti. Navajajmo jih, da na kratko predstavijo svoje delo, ki ga tudi ocenimo. Zagotovo imamo v kabinetu učila, ki so rezultat domačega eksperimentiranja. Pokažimo jim nekaj teh učil in jim povejmo, kaj pričakujemo od njih.

Predlagani eksperiment

Vrelišče vode lahko znižamo

01 kaj je fizika.indd 20

Pripomočki presesalna steklenica, črpalka na vodni curek ali zračna razredčevalka, termometer, gumijasti zamašek, topla voda

2/10/2006 2:53:03 PM

21

1. Kaj je fizika

1.3 Merjenje in merski sistem Učni cilji Ustrezno uporablja fizikalne količine.

Učijo se kvantitativnega dela.

Pozna predpone in po predponah določi pretvornike in izpelje decimalne merske enote.

Standardi znanja 1

Za količine, ki jih pozna, našteje enote in priprave za merjenje.

2

Razume, zaradi česa pride pri merjenju do napake.

3

Izračuna povprečno vrednost meritev.

4

Smiselno zaokroži rezultat meritve.

5

Uporablja predpone od mikro do mega.

6

Po predponah določi pretvornike.

7

Predpone zapiše v obliki desetiških potenc in obratno.

M

T

V

Učno uro začnemo s preprostimi merjenji. Na primer: izmerimo dolžino šolske table, temperaturo zraka v učilnici, maso šolske torbe, čas branja krajšega odstavka iz učbenika, prostornino vode v merilnem valju. Pridobimo in utrdimo pojme: fizikalna količina, mersko število, merska enota, merska priprava. Lahko naštejemo še druge fizikalne količine, ki jih učenci poznajo, ustrezne enote in priprave za merjenje. Rešimo nalogi 1 in 2 v učbeniku na strani 13. Pogovorimo se o naključnih napakah pri merjenju in odčitavanju rezultatov ter o tem, kako te napake zmanjšamo. Rezultati merjenj so bolj ali manj približni, saj se od resničnih vrednosti nekoliko razlikujejo. V fiziki pogosto izmerimo isto količino večkrat in nato izračunamo povprečno vrednost meritve. Na ta način lahko dobimo zelo natančen rezultat ali pa neko srednjo vrednost, ki je prav tako približna in se mogoče ne ujema z nobenim rezultatom merjenja. Pokažemo obe možnosti. To lahko naredimo tako, da vsak učenec izmeri dolžino naslova Kaj je fizika v učbeniku na strani 7, nato pa izberemo na primer 5 meritev in izračunamo povprečno dolžino naslova. Za prikaz druge možnosti pa rešimo nalogo 6 v delovnem zvezku na strani 5. Rezultat na koncu zaokrožimo in ob tem ponovimo pravila za zaokrožanje. Učence seznanimo z mednarodnim sistemom enot SI in njegovimi prednostmi ter z osnovnimi in sestavljenimi fizikalnimi enotami. Nekatere osnovne enote že poznajo, za neznane enote amper (A), kelvin (K), kandela (cd) in mol pa povemo, kdaj in pri katerih temah oz. predmetih bodo slišali o njih in jih uporabljali. Pojasnimo pojma sestavljena količina in sestavljena enota. Od sestavljenih količin poznajo ploščino, prostornino, hitrost in ustrezne enote za te količine, ki so sestavljene. Vedo tudi da

01 kaj je fizika.indd 21

2/10/2006 2:53:03 PM

22

1. Kaj je fizika energijsko vrednost živil izražamo v J, zato lahko povemo, da se bomo pri fiziki to kgm2 enoto naučili zapisati z enotami SI tako: . s2 V enačbe vstavljamo poleg merskega števila tudi mersko enoto in z enotami računamo, zato so vse sestavljene enote izražene z osnovnimi. Učence skozi vse leto navajamo na to, da se iz enačbe da ugotoviti, s katero enoto je izražena sestavljena količina. Velika prednost merskega sistema SI so desetiški pretvorniki. Z njimi zapisujemo večje in manjše enote od osnovnih. Namesto majhnih oz. velikih merskih števil uporabljamo predpone, ali zapis z desetiško potenco. Uredimo vednost o vrednosti predpon. V šoli rešimo naloge 7, 8, 10, če nam čas dopušča, še nalogo 11 iz delovnega zvezka na strani 6. Doma lahko rešijo preostale naloge, vsekakor pa naj naredijo nalogo 13.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Merjenje dolžine šolske table

merski trak

2.

Merjenje temperature zraka v učilnici

termometer

3.

Merjenje mase šolske torbe

tehtnica

4.

Merjenje prostornine vode

merilni valj

5.

Merjenje časa branja določenega besedila

štoparica

6.

Merjenje dolžine naslova v zvezku

merski trak

01 kaj je fizika.indd 22

2/10/2006 2:53:03 PM

1. Kaj je fizika

23

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

1.

Blago za zavese prodajajo na metre (jajca v škatlah, tekoči plin na litre, keramične ploščice na kvadratne metre, sladoled na kepice, sobo premerimo s koraki …). Katere količine merimo v navedenih primerih?

M

1

2.

Naštej količine, ki jih poznaš. Za vsako količino povej, v katerih enotah bi jo lahko izrazil in s katero mersko pripravo bi jo izmeril.

M

1

3.

a) Opiši, kako moraš meriti dolžino svinčnika, da bo meritev čim natančnejša.

T

2

T

3

b) Opiši, kako bi izmeril premer konzerve, da bi bil rezultat meritve čim natančnejši. c) Opiši, kako bi izmeril prostornino vode z merilnim valjem, da bi bil rezultat meritve čim natančnejši. 4.

a) Opiši, kako bi izračunal povprečno debelino šolskih učbenikov, ki jih uporabljaš. b) Opiši, kako bi izračunal povprečno maso šolskih učbenikov, ki jih uporabljaš. c) Opiši, kako bi izračunal povprečno starost članov svoje družine. č) Opiši, kako bi izračunal povprečno število ur pouka na dan.

5.

Deska je dolga 1,42 m, stena pa 3,78 m. Obe dolžini smiselno zaokroži.

M

4

6.

Na prosojnici pripravimo tabelo, v katero neurejeno vpišemo predpone, vrednosti predpon in potenčne zapise vrednosti, če smo jih obravnavali, ter jo projiciramo na platno. Uporabljamo jo tako, da pokažemo na primer predpono in vprašamo, koliko osnovnih enot pomeni predpona. Lahko pa pokažemo vrednost predpone ali potenco in nas zanima, katera predpona nadomesti to vrednost. Če so enote in vrednosti zapisane v tabeli, je manj možnosti, da bi nekatere večkrat imenovali, druge pa izpuščali.

T

5

M

6

V

7

Predpone in pretvorniki

7.

01 kaj je fizika.indd 23

kilo

1000000

mili

10

100

deka

0,01

mega

0,001

hekto

mikro

1000

deci

0,1

0,000001

centi

10

102

103

106

10-1

10-2

10-3

10-6

Predpono pred mersko enoto zamenjaj z desetiško potenco: 8 μm, 20 MW, 13 mg.

2/10/2006 2:53:03 PM

24

1. Kaj je fizika

1.4 Merjenje mase Učna cilja

Opredeli maso snovi.

Navede merske enote in priprave za merjenje mase.

Standardi znanja 1

Ve, da je masa osnovna fizikalna količina.

2

Ve, da je skupna masa vsota mas posameznih delov.

3

Ve, da se masa telesa ne spremeni, če telesu ne dodamo in ne odvzamemo snovi.

4

Ve, da je kilogram osnovna enota za merjenje mase.

5

Pozna še druge merske enote za maso in jih zna pretvarjati.

6

Pozna priprave za merjenje mase in jih zna uporabljati.

M

T

V

Na začetku učne ure lahko naredimo demonstracijski poskus, s katerim razvrščamo telesa po masi brez tehtanja. Opisan je v učbeniku na strani 17 v nalogi 5. Poskus omogoča vodenje diskusije o tem, na kakšne načine lahko razvrstimo telesa po masi brez tehtanja. Predlogi učencev privedejo do zanimive razprave in rešitve problema. Predlagajo poslušanje zvena napetih vrvic, ko brenkamo po njih, primerjave vrvic po tem, kako so napete, opazovanje odklona plastenk iz mirovne lege, če vse potisnemo z enako silo ali če v vse enako močno pihnemo itd. Diskusijo sklenemo z dogovorom, da maso snovi določimo le s tehtanjem. V učilnici razstavimo različne tehtnice, pokažemo, kako z njimi tehtamo, in povemo, kakšen obseg imajo. Na ustrezni tehtnici stehtamo kroglico ali drugo majhno telo in zapišemo rezultat merjenja, na primer: masa kroglice: m = 5 g = 0,005 kg ali 5 · 10-3 kg. Učence navajamo na pregleden zapis rezultatov merjenja, uporabo znaka za mersko količino in enoto, ki jo na koncu pretvorijo v osnovno enoto. Navajamo jih tudi na uporabo desetiških potenc. Ponovimo enote in pretvornike. Glavnino ure namenimo šolskemu množičnemu poskusu Merjenje mase, delovni zvezek, stran 85. Pri poročanju skupin o rezultatih merjenja smo pozorni na utemeljitev, zakaj se masa plastelina ni spremenila. Tretjo vajo lahko naredijo doma. Učencem povemo, da na kozarcu označijo gladino prve tekočine zato, da bodo druge tekočine nalivali do te oznake. Tako bodo primerjali mase snovi z enakimi prostorninami. Sledi reševanje nalog iz učbenika in delovnega zvezka. Rešimo polovico naloge 3 v učbeniku na strani 17 in nadaljujemo z nalogo 4, pri kateri iščemo zglede za spremembo mase. Pri tej nalogi moramo povedati, da smo spremenili opazovani sistem. Pri cvrtju krofov ne opazujemo olja in krofov v neprodušno zaprti posodi, v kateri se masa ohranja, ampak samo krofe, ki posrkajo nekaj olja, iz njih pa izpari nekaj vode.

01 kaj je fizika.indd 24

2/10/2006 2:53:03 PM

1. Kaj je fizika

25

Nalogo 17 v delovnem zvezku na strani 7 naj rešijo vsi učenci, preostale naloge in eksperimentalne vaje, ki so v delovnem zvezku in učbeniku, pa naj naredijo po izbiri. Učencem svetujemo, naj vsak naredi vsaj še eno računsko in eno eksperimentalno vajo.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Tehtanje kroglice

pisemska ali druga ustrezna tehtnica, kroglica

2.

Šolski množični poskus: Merjenje mase; navodilo v delovnem zvezku, stran 85

tehtnica, kos plastelina, risalni žebljički, sponke za papir, bucike, kozarec s tekočino

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

8. Marjana nakupuje: kos sira, salamo za sendvič, dve banani, košarico jagod, vrečko bonbonov, zavitek kave.

M

1

M

2

10. Slano testo za oblikovanje naredimo iz 1 kg moke, 0,5 kg soli in 0,5 kg vode. Koliko testa dobimo?

M

2

11. Na danih primerih pojasni, zakaj se je opazovanemu telesu spremenila masa: Suho perilo zmoči dež. Sveža zelena na prodajnih policah uvene. Leseno polico mizar zgladi. Umazano preprogo posesamo.

M

3

12. Krof tehta 150 g. Maso krofa izrazi z osnovno enoto.

M

4

13. Povej dve enoti za maso. Najprej pretvori večjo enoto v manjšo, nato manjšo v večjo.

T

5

a) Kako imenujemo količino, ki je zapisana na zavitkih? b) Koliko približno tehtajo posamezna živila? 9. V skladišču so pripravljali hrano za ptice. Zmešali so 100 kg sončničnih semen, 50 kg prosa in 30 kg lanenih semen. Koliko kg hrane so pripravili?

01 kaj je fizika.indd 25

2/10/2006 2:53:03 PM

26

1. Kaj je fizika

1.5 Merjenje dolžine Učni cilji

Navede merske enote in priprave za merjenje dolžine.

Standardi znanja 1

Ve, da je meter osnovna enota za merjenje dolžine.

2

Našteje enote za merjenje dolžine in jih pretvarja.

3

Pozna priprave za merjenje dolžine in jih zna uporabljati.

4

Zna opisati postopek posrednega merjenja količin.

M

T

V

Z merjenjem dolžine in pretvarjanjem dolžinskih enot imajo učenci več izkušenj, zato po kratki obravnavi snovi in rešitvi nalog iz učbenika rešimo še nalogi 20 in 22 v delovnem zvezku na strani 8. Predlagamo šolski množični poskus Merjenje dolžine. V delovnem zvezku na strani 84 najdemo navodilo za izvedbo teh meritev. Učenci pogosto razumejo navodilo za delo tako, da 10-krat izmerijo dolžino enega koraka, nato pa izračunajo povprečno vrednost. Tako pridobljen rezultat se preveč razlikuje od dolžine koraka pri hoji, zato je bolje, da odkorakajo 10 korakov in iz celotne dolžine določijo povprečno dolžino enega koraka. Svetujemo jim, naj dolžino koraka izmerijo samo pri enem učencu v skupini, drugi lahko to naredijo doma. Po končanem delu učenci poročajo o rezultatih. V delovnem zvezku je za to temo pripravljenih veliko eksperimentalnih vaj. Učence spodbudimo, da jih naredijo čim več. Vaji 29 in 30 na strani 9 sta zahtevnejši in primerni za sposobnejše učence. Priporočamo, da vajo 30 naredi vsaj nekaj učencev, ker potrebujemo debelino sukanca pri računanju natega. Poudarimo, da moramo za dober rezultat navijati sukanec v eni plasti in tesno skupaj. Med računskimi nalogami v delovnem zvezku najprej rešimo tiste, ki so primerne za vse učence, to so naloge 20, 22 in 24. Z nalogo 23 utrdijo postopek za posredno merjenje, nalogi 21 in 25 pa sta primerni za učence, ki želijo in so sposobni narediti več.

Predlagani eksperiment

1.

01 kaj je fizika.indd 26

Šolski množični poskus: Merjenje dolžine; navodilo v delovnem zvezku, stran 84

Pripomočki

merilni trak, ravnilo

2/10/2006 2:53:03 PM

27

1. Kaj je fizika Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

14. Katera je osnovna enota za merjenje dolžine? Naštej manjše enote in jih pretvori v osnovno enoto.

M

1

15. V kateri enoti so izražene razdalje med kraji? Nova Gorica in Portorož sta oddaljena drug od drugega 114 km. Koliko m je to?

M

2

16. Naslednje dolžine uredi po velikosti od najmanjše do največje: 3200 mm, 435 cm, 22 dm.

M

2

17. Opiši, kako bi s koraki določil razdaljo od doma do šole (od doma do trgovine, dolžino šolskega hodnika).

T

4

18. Opiši, kako bi izmeril debelino sukanca (žice, lista v učbeniku, smrekove ali borove iglice …).

V

4

01 kaj je fizika.indd 27

2

2/10/2006 2:53:03 PM

28

1. Kaj je fizika

1.6 Merjenje časa in hitrosti Učni cilji

Navede merske enote in priprave za merjenje časa.

Hitrost opredeli kot sestavljeno količino.

Standardi znanja 1

Ve, da so ponavljajoči se dogodki v naravi osnova za merjenje časa in jih zna našteti.

2

Ve, da je sekunda osnovna enota za merjenje časa.

3

Zna pretvarjati enote za čas.

4

Pozna priprave za merjenje časa in jih zna uporabljati.

5

Ve, da je hitrost količnik med potjo in časom, in jo zna izračunati.

6

Ve, katera je enota za hitrost, in ve, da je sestavljena.

7

Na primerih razloži ali se telo giblje enakomerno ali neenakomerno.

M

T

V

Na začetku ure izmerimo reakcijski čas učencev. Izvedba meritve je opisana v učbeniku na stani 19 in označena s kolesci. Prva meritev ne bo dala dobrega rezultata, zato jo trikrat ponovimo in izračunamo povprečni reakcijski čas enega učenca. Čas, ki ga izmerimo, je enak vsoti reakcijskih časov posameznih učencev. Stisk roke je potoval od učenca do učenca in se je v krajših presledkih ponavljal. S to vajo lahko pojasnimo pojem ponavljajoči se dogodek. Učenci lahko predstavijo referate ali plakate o merjenju časa in merskih pripravah, nato naštejemo naravne pojave, ki so bili osnova za merjenje časa. Ob reševanju naloge 34 v delovnem zvezku na strani 10 ponovimo enote za merjenje časa in pretvornike ter povemo, da je sekunda v fiziki osnovna enota za čas. Predlagamo izvedbo poskusa z nitnim nihalom, s katerim pokažemo, da je nihajni čas odvisen od dolžine nihala. Pri dolžini nihala 1 m merimo nihajni čas 10 nihajev. Nihajni čas je 2 s. Ko vrvico skrajšamo na 0,5 m, dobimo rezultat 1,4 s. Pri ponovnem skrajšanju vrvice na 0,25 m je nihajni čas 1 s. Rezultate merjenj lahko zapišejo v tabelo, nato povzamemo ugotovitev. Nadaljujemo z obravnavo hitrosti, ki je odvisna od že znanih količin poti in časa. Določimo hitrost žogice, ki se kotali po tleh v učilnici. Izmerimo čas gibanja in dolžino poti. Opišemo gibanje glede na hitrost in hitrost izračunamo. Ob zapisu enačbe povemo, da je hitrost sestavljena količina in da je tudi enota sestavljena. Ponovimo, kar so učenci že slišali o hitrosti zvoka in svetlobe pri urah naravoslovja. Govorimo tudi o spremembi hitrosti (naloga 1 v učbeniku na strani 20). Vsa neenakomerna gibanja predstavimo kot gibanja s povprečno hitrostjo.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Merjenje reakcijskega časa

štoparica

2.

Merjenje nihajnega časa

stojalo z nihalom, dolgim 1 m, štoparica, merilni trak

3.

Hitrost žogice

žogica, merilni trak, štoparica

01 kaj je fizika.indd 28

2/10/2006 2:53:03 PM

29

1. Kaj je fizika Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

19. Kateri izmed naštetih dogodkov se ponavljajo in bi lahko po njih meril čas? Pozabljanje domačih nalog, prižiganje in ugašanje zelene luči na semaforju, bliskanje med nevihto, menjava letnih časov.

T

1

20. Povej ponavljajoči se dogodek, po katerem lahko merimo čas. Na izbiro katere enote je vplival ta dogodek?

T

1

21. Katera je osnovna enota za čas? Naštej nekaj časovnih enot in povej pretvornik med dvema enotama.

M

2

22. Maks je korakal ob ograji, dolgi 30 m. Korakal je 30 sekund. Določi hitrost hoje.

M

5

23. Kolesar je v pol ure prevozil 9 km. Določi hitrost vožnje.

M

5

24. S katerima enotama izrazimo hitrost? Kako imenujemo takšne enote in zakaj?

T

6

25. Vožnja vlaka med dvema postajama na ravni progi je predstavljena z grafom. a) Vlak speljuje s postaje. Je gibanje vlaka enakomerno ali neenakomerno? b) Na katerem delu proge se vlak giblje enakomerno? Kaj se pri enakomernem gibanju dogaja s hitrostjo? c) Vlak se približuje naslednji postaji. Kaj se dogaja s hitrostjo?

T

7

26. Katere količine smo do zdaj obravnavali? S katerimi merskimi pripravami jih merimo? Katere od teh količin so osnovne fizikalne količine? Katero sestavljeno količino poznaš?

T

3

1.7 Utrjevanje in preverjanje znanja Snovi še ni toliko, da bi jo morali ponavljati vso učno uro, zato lahko 10 do 15 minut namenimo referatom, če so jih učenci pripravili, nato pa z ustnimi vprašanji ali s pisno nalogo preverimo znanje učencev. Učenci si lahko nalogo sami pregledajo in točkujejo. Za to pripravimo ali pa učencem razdelimo liste z rešitvami.

01 kaj je fizika.indd 29

2/10/2006 2:53:03 PM

Naloge za pisno preverjanje znanja

Ocenjevalna lestvica Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

KAJ JE FIZIKA

Število doseženih točk: 1

Dopolni preglednico osnovnih količin, enot in merskih priprav. fizikalna količina

osnovna merska enota

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

33 4

merska priprava

dolžina kelvin tehtnica čas

2

Mladi biologi so merili dolžine rogačev. Namerili so: 7,5 cm, 7,2 cm, 7,9 cm. Kolikšna je povprečna dolžina rogača, izražena v mm?

3

3

Koliko osnovnih enot pomeni predpona? Za zgled je rešen en primer.

4

predpona

vrednost predpone

desetiška potenca

kilo

1000

103

mega mili centi hekto

4

Potenco števila 10 zamenjaj z ustrezno predpono. a) 8 · 10-3 m = 8

5

01 kaj je fizika.indd 30

m

b) 45 · 10-6 m = 45

3 m

Pretvori v osnovno enoto za maso.

c) 4,5 · 103 = 4,5

m

4

a) 4000 g =

b) 2,5 t =

c) 150 g =

č) 375 dag =

2/10/2006 2:53:03 PM

6

Obkroži pravilni odgovor in ga pojasni.

2

a) Pehar jabolk razrežeš na krhlje in jih nekaj dni sušiš. Suhi krhlji tehtajo prav toliko kot sveži.

DA

NE

Pojasnilo: b) Skodelica je padla na tla in se razbila. Masa vseh črepinj je enaka masi skodelice. DA

NE

Pojasnilo:

7

Pretvori v osnovno enoto za dolžino. a) 1,6 km =

3

b) 285 dm =

c) 65 mm =

8

Opiši, kako bi določil povprečno dolžino svojega koraka.

2

9

Pretočna ura se je praznila 18 min in 35 s. Čas praznjenja izrazi v osnovni enoti.

1

10

Po katerem dogodku v naravi so določili dolžino dneva?

1

11

Izberi primere enakomernih gibanj in obkroži črko pred njimi.

2

A korakanje vojakov na paradi B drsenje hokejskega ploščka po ledu C sankanje po hribu navzdol Č vožnja avtomobila na ravnem odseku ceste s hitrostjo 120

km h

D vožnja z vrtiljakom med zaustavljanjem

12

m Anja se pelje s kolesom po ravni cesti enakomerno s hitrostjo 4 . s Dopolni, kar manjka. čas pot

01 kaj je fizika.indd 31

1s

4

15 min 400 m

7,2 km

2/10/2006 2:53:03 PM

32

1. Kaj je fizika

Rešitve nalog s točkovnikom 1

2

3

4

5

6

7

8

01 kaj je fizika.indd 32

meter, merilni trak

1

temperatura, termometer

1

masa, kilogram

1

sekunda, ura

1

vsota: 22,6 cm = 226 mm

1

75 mm

1

odgovor

1

1000000, 106

1

0,001, 10-3

1

0,01, 10-2

1

100, 102

1

a) m (mili)

1

b) μ (mikro)

1

c) k (kilo)

1

a) 4 kg

1

b) 2500 kg

1

c) 0,15 kg

1

č) 3,75 kg

1

a) NE, iz krhljev je izhlapela voda.

1

b) DA, nič nismo dodali ali odvzeli.

1

a) 1600 m

1

b) 28,5 m

1

c) 0,065 m

1

Naredil/a bi več korakov (na primer 10) in izmeril/a dolžino vseh korakov.

1

To dolžino bi delil/a s številom korakov.

1

2/10/2006 2:53:03 PM

1. Kaj je fizika 9

1115 s

1

10

Po vrtenju Zemlje okoli njene osi.

1

11

A, B, Č

2

dva pravilna odgovora

1

en pravilen odgovor

0

4m

1

100 s

1

3600 m

1

1800 s (= 0,5 h)

1

12

01 kaj je fizika.indd 33

33

2/10/2006 2:53:03 PM

34

1. Kaj je fizika Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga 1

Standardi

M

T

V

12 63 %

5 26 %

2 11 %

Za količine, ki jih pozna, našteje enote in priprave za merjenje. Izračuna povprečno vrednost meritev.

2 Smiselno zaokroži rezultat meritve. Po predponah določi pretvornike. 3 Predpone zapiše v obliki desetiških potenc in obratno. 4

Predpone zapiše v obliki desetiških potenc in obratno. Ve, da je kilogram osnovna enota za merjenje mase.

5 Pozna še druge merske enote za maso in jih zna pretvarjati. Ve, da je skupna masa vsota mas posameznih delov. 6

Ve, da se masa telesa ne spremeni, če telesu ne dodamo in ne odvzamemo snovi. Ve, da je meter osnovna enota za merjenje dolžine.

7 Našteje enote za merjenje dolžine in jih pretvarja. 8

Zna opisati postopek posrednega merjenja dolžin. Ve, da je sekunda osnovna enota za merjenje časa.

9

Zna pretvarjati enote za čas. Pozna priprave za merjenje časa in jih zna uporabljati.

10

Ve, da so ponavljajoči se dogodki v naravi osnova za merjenje časa, in jih zna našteti.

11

Na primerih razloži, ali se telo giblje enakomerno ali neenakomerno.

12

Ve, da je hitrost količnik med potjo in časom, in jo zna izračunati.

Skupaj

01 kaj je fizika.indd 34

2/10/2006 2:53:03 PM

01 kaj je fizika.indd 35

2/10/2006 2:53:03 PM

36 36

Sile Sile

2

Splošna pojasnila Sila je vektorska količina, ima velikost in smer, na kar opozarjajmo učence ob vsakem eksperimentu. Ko sile ponazarjamo z usmerjenimi daljicami, naj vsi ti primeri izhajajo iz eksperimentov, dobro izdelanih fizikalnih risb ali življenjskih primerov, ki so učencem blizu. Le tako bomo dosegli, da bodo učenci v usmerjenih daljicah videli količino, ki ima določeno velikost in smer. Pri obravnavi sil je zelo pomembna določitev sistema, ki ga opazujemo. Zato pri opisovanju pojavov najprej določimo opazovano telo in telesa iz okolice, ki delujejo na opazovano telo. Pomembno je v kateri smeri delujejo, s kako veliko silo in kje je njihovo prijemališče. Porazdelitev sil obravnavamo hkrati z risanjem sil. Ravnovesje sil obravnavamo pred seštevanjem sil, kar lahko povzroča težavo, saj še ne znamo grafično določiti rezultante sil. Zato obravnavamo le zglede, kjer sile delujejo na isti premici. Najprej in največ naj bo zgledov z dvema nasprotno enakima silama. Pri risanju sil uporabimo različne barve. Sile, ki delujejo na telo, narišemo z zeleno barvo, tiste, ki jih v resnici ni, so pa v pomoč pri grafičnem reševanju naloge, pa z vijolično barvo. Na ta način zmanjšamo možnost zamenjave dolžine vektorja z dolžino vrvice ali palice. Spletni naslovi Nekaj naslovov, na katerih trenutno najdemo zanimive poskuse iz poglavja o silah.

http://lizika.pfmb.uni-mb.si/ O merjenju mase in sile:

http://www.pef.uni-lj.si/gorani/N.&T.za4.&5.r.html#sil http://www.pef.uni-lj.si/gorani/fizika8.r.html Naslov virtualne učilnice z nalogami in nekaterimi povezavami:

http://www2.arnes.si/~osngso3s/virt_fi.htm Videokasete Rajko Peternel: Sile – ravnovesje teles, videokaseta, Videofon, d.o.o. Računalniški programi Programska oprema FIZIKA/mehanika 4.1

http://www.mehanika.info/Programi/index.htm S programom lahko raziskujemo, utrjujemo ali preverjamo sestavljanje in razstavljanje sil. Zgled učne ure smo predstavili v prilogi.

02 sile.indd 36

2/10/2006 2:59:36 PM

2. Sile

37

Časovna razporeditev učne snovi

02 sile.indd 37

Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

Učna tema

8.

1.

2.1 O silah

9.

2.

2.2 Merjenje sil, Teža

10.

3.

2.3 Merjenje sil, Hookov zakon

11.

4.

2.4 Risanje sil

12.

5.

2.5 Ravnovesje sil

13.

6.

2.6 Trenje in upor

14.

7.

2.7 Utrjevanje znanja

15.

8.

2.8 Sestavljanje sil

16.

9.

2.9 Razstavljanje sil

17.

10.

2.10 Razstavljanje sil

18.

11.

2.11 Telo na klancu

19.

12.

2.12 Medsebojno delovanje teles

20.

13.

2.13 Utrjevanje znanja

21.

14.

2.14 Preverjanje znanja

22.

15.

2.15 Ocenjevanje znanja

2/10/2006 2:59:41 PM

38

2. Sile

2.1 O silah Cilji

Standardi 1

V opisanem dogodku imenuje sile in navede njihove učinke.

2

Izbere opazovano telo in okolico.

Našteje nekaj sil, ki povzročijo spremembo gibanja, delujejo ob dotiku in izvirajo iz vidnega telesa.

3

Ve, kaj pomeni sprememba gibanja. Opiše učinke sil, ki delujejo na telo ob dotiku in povzročijo spremembo gibanja.

Razlikuje med silami, ki delujejo na daljavo.

4

Zna imenovati silo, ki v izbranem dogodku na daljavo deluje na opazovano telo.

5

Med navedenimi silami loči tiste, ki delujejo ob dotiku, in tiste, ki delujejo na daljavo, ter zna opisati spremembe.

Našteje nekaj sil, ki jih prepozna po učinkih. Našteje nekaj sil, ki spremenijo telesu obliko.

Zna izbrati ene in druge sile.

M

T

V

V uvodni učni uri učenci glavnino ure množično eksperimentirajo. V uvodnem pogovoru opisujemo dogajanje, prikazano s sliko na strani 22 v učbeniku. S premislekom izberemo opazovano telo in določimo okolico. Delovanje teles iz okolice opisujemo s silami na opazovano telo. Sile, ki izvirajo iz teles iz okolice, po teh telesih tudi imenujemo. Pri tem poudarjamo način delovanja sil, ob dotiku in na daljavo. Uro nadaljujemo s šolskim množičnim poskusom, opisanim na strani 86 delovnega zvezka. Težave lahko nastopijo pri silah vode in zraka. Čeprav se otroci radi igrajo z vodo, je ne obravnavajo kot telo. Prav tako si tudi zraka ne predstavljajo kot telo. Poskusom, opisanim v delovnem zvezku, lahko dodamo še kakšnega z vodo in zrakom. Na primer: vodni curek usmerimo na lopatice mlinčka, vodni balon napolnimo z vodo, s slamico pihamo v telo, napihnemo balonček, pihamo milne mehurčke itd. Zraka ne vidimo, zato je veliko učencev prepričanih, da sila zraka deluje na daljavo. Ko pihnejo mimo telesa, ugotovijo, da curek zraka na telo ne deluje. Ker nas zrak obdaja z vseh strani, govorimo o sili zraka le tedaj, ko povzroča spremembo gibanja ali spremembo oblike. Do poglavja o tlaku silo zraka zanemarimo. Od sil, ki delujejo na daljavo, imenujemo le tri: težo, magnetno in električno silo; njihovi učinki so dobro vidni. V vsakdanjem življenju slabo razlikujemo maso in težo, zato večkrat poudarimo, da na telo deluje »privlačna sila Zemlje«, ki ji pravimo teža. Prav tako se pojavljajo težave v razlikovanju med težo in silo telesa. Ko telo leži na mizi ali visi na vrvici, ne deluje na mizo oz. vrvico teža telesa, ampak sila telesa, ki je po velikosti in smeri enaka teži telesa. Teža telesa ali privlačna sila Zemlje deluje le na telo. Uro končamo z nalogami na strani 12 v delovnem zvezku.

02 sile.indd 38

2/10/2006 2:59:41 PM

2. Sile Predlagani eksperiment

Šolski množični poskus: Učinki sil; navodilo v delovnem zvezku, stran 86

39

Pripomočki plastelin, bakrena in jeklena žica, elastika, magnet, voziček, vetrnica, plastično ravnilo, volnena krpa, žogica za namizni tenis, posoda z vodo, stojalo, žogica na nitki, škarje, žogica – skokica, voziček, dve prižemi in elastika

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

02 sile.indd 39

1.

Zastava plapola v vetru. Imenuj eno od sil, ki deluje na zastavo, in povej, kaj povzroči.

M

1

2.

Žogico potopiš v vodo, nato jo spustiš. Izberi opazovano telo in telesa iz okolice, ki delujejo na opazovano telo: a) ko žogico tiščiš pod vodo b) ko žogico spustiš

M

2

3.

Kaj pomeni izraz »sprememba gibanja«? Naštej nekaj sil, ki povzročijo spremembo gibanja. Za vsako silo navedi zgled.

M

3

4.

Imenuj sile in povej, kako delujejo. Požagano drevo je padlo na tla. Katera sila povzroči padanje drevesa? Zaslon vključenega televizorja privlači dlačice na roki. Katera sila deluje nanje? Jan z magnetom išče šivanko, ki je padla na tla. Zakaj se je odločil za magnet? Zaradi katere sile se pri česanju dvigajo lasje za glavnikom?

M

4

5.

Imenuj sile, ki delujejo na izbrana telesa in povej, kako delujejo. Tim napihuje balonček iz žvečilnega gumija. Bojan je vodnemu curku približal naelektreno ravnilo. Majda slači sintetični pulover, ki se »lepi« nanjo. Maček Muri vleče prt z mize. Opeka pada proti tlom.

M

4

T

5

2/10/2006 2:59:41 PM

40

2. Sile

2.2 Merjenje sil, Teža, 2.3 Hookov zakon Cilji

Standardi

Loči prožna telesa od neprožnih.

1

Loči prožna telesa in prožne snovi od neprožnih.

Definira enakost dveh sil, ki delujeta na opazovano telo. Ve, da enaki sili povzročita enak raztezek danega telesa.

2

Pove, da enake sile na telesu povzročajo enake spremembe.

Prepozna med dvema silama večjo silo. Na konkretnem zgledu prepozna med dvema silama večjo silo. Ve, da je raztezek vzmeti odvisen od sile.

3

Po učinkih dveh sil prepozna večjo silo.

Iz danih podatkov zna narisati graf.

4

Ponazori odvisnost sile od raztezka z grafom.

Odvisnost raztezka ponazori na grafu.

5

Kvantitativno razloži odvisnost raztezka vzmeti od velikosti sile.

Iz narisanega grafa zna odčitati neznane vrednosti.

6

Iz narisanega grafa zna odčitati velikost iskane količine.

7

Pove, da je enota za silo newton.

8

Razume in pove dogovor o enoti za silo.

9

Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak Fg.

10

Pove, da je teža sila, s katero Zemlja privlači telesa in ima smer proti središču Zemlje.

11

Pove, da prostor, v katerem na telo deluje privlačna sila Zemlje, imenujemo gravitacijsko – težno polje.

Opredeli enoto za silo. Pozna dogovor o enoti za silo in zna iz znane mase telesa določiti težo telesa.

Natančno opredeli težo in njen zapis.

M

T

V

Merjenje sil obravnavamo v dveh učnih urah. Prva je namenjena obravnavi prožnih in neprožnih teles ter enote za silo, druga pa izvedbi šolskega množičnega poskusa Naredimo vzmetno tehtnico. Najbolje je, da učenci sami preizkusijo delovanje sil na telesa iz različnih snovi, na primer: na šolsko gobo, radirko, jekleno žico, sveže odrezano šibo, elastiko, kepo plastelina, plastično ravnilo, leseno paličico. Pri tem ugotovijo, da so nekatera telesa

02 sile.indd 40

2/10/2006 2:59:41 PM

2. Sile

41

prožna, druga neprožna in da so prožna telesa prožna le do neke meje. Lep primer za to je ravnilo, ki ga primerno majhna sila upogne in se po delovanju sile vrne v prvotno lego, večja sila pa ga prelomi. Presegli smo mejo prožnosti. Mejo prožnosti lahko prikažemo tudi s poskusom, ki ga zaradi časovne stiske izvedemo pri dodatnem pouku. To je umerjanje elastike. Vzamemo elastično nit, lahko jo potegnemo iz elastike za perilo. Obremenjujemo jo postopoma in rišemo graf x(F). Ko ne velja več premo sorazmerje in graf ni več ravna črta, smo dosegli mejo prožnosti. Potrebujemo kar veliko uteži, včasih zdržijo take elastike tudi več kot 15 N. Definiramo enakost dveh sil in enoto za merjenje sil. Učenci zelo radi povedo, da je 1 N enak 100 g, kar seveda ni res. Popravljamo jih, da povedo, da telo z maso 100 g deluje na našo roko, na mizo, na elastiko s silo 1 N. Poleg tega vztrajamo pri zapisu m = 100 g in F = 1 N. Svetujemo jim, da težo telesa določijo iz znane mase tako, da maso telesa izrazijo v gramih in mersko število delijo s 100. Po nekaj vajah učenci ugotovijo, da lahko mersko število mase, izražene v kilogramih, pomnožijo z 10 in dobijo mersko število teže. V drugi uri izvedemo šolski množični poskus za umerjanje vzmeti, opisan v delovnem zvezku na strani 87. Jekleno vzmet smo umerili, naredili smo »vzmetno tehtnico« in jo preizkusili. Lahko pa vzmet raztegnemo tudi z roko in odčitamo velikost sile roke, če na ravnilo ob stojalu nalepimo trak, na katerega smo zapisali ob ustreznih raztezkih, ustrezne enote. Opišemo še pripravo za merjenje sil in povemo, da si jo lahko izdelamo sami. Učenci se prvič pri fiziki srečajo z risanjem grafa, ki ga sicer iz matematike in drugih predmetov že dobro poznajo. Pozorni moramo biti predvsem na določanje merila na posamezni osi glede na velikosti izmerjenih količin. Uro zaključimo z nalogami na strani 13 v delovnem zvezku.

02 sile.indd 41

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Ugotavljanje, ali je telo iz prožne ali neprožne snovi

telesa iz različnih snovi: elastika, kroglica iz plastelina, skokica, žogica za golf, žogica za tenis, testo, glina, različne vzmeti

2.

Občutimo silo 1 N

utež za 100 g

3.

Šolski množični poskus: Naredimo vzmetno tehtnico; navodilo v delovnem zvezku, stran 87

stojalo, vzmet, ravnilo s papirnim trakom, uteži, izbrano telo

4.

Hookov zakon za elastiko

stojalo, elastika (elastična nit), uteži

2/10/2006 2:59:42 PM

42

2. Sile Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

6. Iz katere snovi so narejene vzmeti? Ali bi jih lahko naredili iz katere druge kovine? Pojasni.

M

1

7. Z iste višine spusti na mizo kroglico iz plastelina, gume, krede. (Poskus.) Po kateri lastnosti se kroglice razlikujejo? Kakšna je razlika?

M

1

8. Po čem ugotoviš: – da sta dva igralca brcnila žogo z enako silo? – da sta Ana in Tina upognili vejo z enako silo? – da Jernej in Tim vlečeta voziček z enako silo?

M

2

9. Sanja in Nejc želita narediti lok iz leskove palice. Sanja bi naredila lok

M

3

10. Učenec je utež obesil na jekleno vzmet in ta se je raztegnila za 5 cm. Nato je na vzmet obesil hišne ključe. Vzmet se je raztegnila za 3 cm. Primerjaj silo uteži s silo ključev.

M

3

11. Iz narisanega grafa odčitaj: – kolikšna sila je povzročila raztezek 3 cm – kolikšen raztezek povzroči sila 10 N

T

6

12. Kako označimo silo, katera je enota zanjo in kako enoto označimo? Kako je izbrana enota za silo? Kako imenujemo napravo za merjenje sil?

M

7

13. Kolikšna je teža bremena z maso 5 kg (3 t, 300 g, 35 dag)?

T

9

14. S kolikšno silo napenja vzmet 200-gramska (20 g, 5 dag, 0,5 kg, 5 kg) utež?

T

9

15. Kako imenujemo silo, s katero Zemlja privlači telesa na svojem površju in v okolici?

M

10

16. Kako imenujemo prostor, v katerem zaznamo delovanje Zemlje na telesa? Kako vpliva Zemlja na telo z dvakrat, trikrat večjo maso? Ali je pomembna tudi oddaljenost telesa od zemeljskega površja? Opiši.

V

11

s tetivo dolgo 90 cm, Nejc pa s 70 cm. Primerjaj sili Sanje in Nejca na palico.

02 sile.indd 42

8

2/10/2006 2:59:42 PM

43

2. Sile

2.4 Risanje sil Cilji Loči točkovno, ploskovno ter prostorsko porazdeljene sile.

Predstavi silo z usmerjeno daljico v izbranem merilu. Zna silo predstaviti z usmerjeno daljico.

Opredeli pojem težišča.

Standardi 1

Razvrsti sile glede na prijemališče.

2

Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico.

3

Sile riše v določenem merilu.

4

Iz narisane znane sile določi merilo ter iz narisane sile in merila določi velikost sile.

5

Izbere primerno merilo, da predstavi določeno silo.

6

Opredeli pojem težišča in ve, da težo narišemo iz težišča.

M

T

V

Ponovimo snov o silah in zastavimo problem: po čem se lahko razlikujeta dve, po velikosti enaki sili? Do rešitve pridemo s poskusom. Dve enaki vzmeti, ki visita na stojalu, raztegneta učenca na primer za 3 cm, eno navzdol, drugo pa vodoravno. Sili rok sta po velikosti enaki, razlikujeta se pa po smeri delovanja. Ugotovimo, da je sila količina, ki ima velikost in smer, zato jo na sliki predstavimo z usmerjeno daljico – vektorjem. Sili na vzmeti narišemo, potem ko smo določili prijemališče. Ker sta sili po velikosti enaki, sta tudi vektorja enako dolga. Pri tem naj opozorimo, da je pojem vektor za učence povsem nov in se z njim prvič srečujejo. Tudi kasneje, v srednji šoli so z njim težave. Zato poskrbimo, da bodo učenci zares povezali silo tako z velikostjo kot tudi s smerjo, pa tudi na pomen prijemališča ne smemo pozabiti. Da prijemališče sile vpliva na to, kam se telo premakne, ponazorimo s poskusom, ki je opisan v učbeniku v okvirju na strani 28. Če premikamo prijemališče po nosilki sile, se smer gibanja ohrani, drugače pa ne. Nadaljujemo s prostorsko porazdeljenimi silami. Ugotovimo, katere so te sile in od kod jih rišemo. Definiramo težišče in učence spomnimo določanja težišča trikotnika pri matematiki v 7. razredu. Kako si pomagamo pri določanju težišča knjige, je prikazano v učbeniku na strani 28. Narišemo težo vreče cementa. Pred tem se pogovorimo, kako rišemo sile takrat, ko poznamo njihove velikosti. Da jih na isti sliki lahko primerjamo med seboj, zapišemo ob sliki merilo: to je legenda, iz katere razberemo, koliko N predstavlja vsak cm dolžine usmerjene daljice. Pogosto bomo v zvezkih zasledili zapis 1 cm = 10 N, saj marsikje vidimo zapise z enačajem namesto glagola »je«. Pokažimo učencem trak papirja širok 1 cm in enemu od njih dajmo v roko utež, težko 1 N, in jih povprašajmo ali ju lahko primerjamo. Odgovor bo vsekakor »ne«, to pa pomeni, da je zapis 1 cm = 10 N napačen. Če učenci menijo, da je zapis: 1 cm pomeni 10 N predolg, naj zapišejo tako: 1 cm K 10 N. Sledijo ploskovno porazdeljene sile. Dokler ne obravnavamo trenja, so to v glavnem sile teles na podlago. Dosledno govorimo o sili vreče, knjige, učenca na tla ali na podlago, da je ne zamenjajo s težo vreče, knjige, učenca.

02 sile.indd 43

2/10/2006 2:59:42 PM

44

2. Sile Domenimo se, da ploskovno porazdeljene sile običajno rišemo iz sredine ploskve. Svetujemo uporabo barvnikov za risanje sil, kar se obrestuje pozneje, ko bomo sile sestavljali in razstavljali. Nato vadimo načrtovanje sil iz dane velikosti in merila, določanje velikosti narisane sile iz merila in določanje merila iz narisane sile in dane velikosti. Račune, ki jih je pri tem treba opraviti, zapišemo. Primerne naloge najdemo v delovnem zvezku na straneh 15 in 16. Pri nalogah 17 in 18 na strani 16 delovnega zvezka posebej poudarimo razliko med silo telesa na tla in silo teže tega telesa.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Enako veliki, a različni sili

dve enaki vzmeti, stojalo

2.

Ugotavljanje težišča različnih teles

iz kartona izrezana lika v obliki pravokotnika in lik nepravilne oblike za določevanje težišča, vrvica, utež

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

17. Med naštetimi silami izberi sile, ki imajo prijemališče v točki, sile, ki so porazdeljene po ploskvi, in tiste, ki so porazdeljene po vsem telesu: sila roke na kljuko, sila magneta na železno ploščico, sila vode na čoln, sila naprstnika na šivanko, sila zraka na padalo, sila elastike na čop las, sila vreče moke na polico, teža vreče moke, sila šestila v središču kroga na papirju, sila žoge na mrežo v golu, sila cepina na hlod.

M

1

18. Naštej po tri sile, ki imajo prijemališče v točki (po ploskvi, po vsej prostornini).

M

1

19. Na polici leži 20 N težka vrečka sladkorja. Nariši silo vrečke na polico, če 1 cm pomeni 5 N.

T

2

20. Na mizi leži paket. Sila mize na paket je 60 N (55 N). Narisana je z usmerjeno daljico, dolgo 6 cm (11 mm). Določi merilo, v katerem je narisana sila.

T

4

21. Sila roke je predstavljena s 37 mm dolgim vektorjem v merilu: 1 cm pomeni 20 N. Določi velikost sile roke.

T

4

22. Delavec napenja žico s silo 350 N. Nariši silo žice na steber. Merilo izberi sam.

V

5

23. Kaj je težišče? Kje je težišče kamna (lesenega kvadra, šolskega nahrbtnika, kolesa, človeškega telesa)? Predlagaj postopek za določitev težišča.

M

6

02 sile.indd 44

3

2/10/2006 2:59:42 PM

2. Sile

45

Št. standarda

24. Narisanemu telesu vriši težo. (Masa čolna je 300 kg.)

25. Sod, težak 470 N stoji na tleh. Nariši težo soda in silo soda na tla.

02 sile.indd 45

V

5

M

6

V

5

M

6

2/10/2006 2:59:42 PM

46

2. Sile

2.5 Ravnovesje sil Cilji Poišče dani sili nasprotno enako silo. Ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Matematično izrazi pogoj za ravnovesje.

Standardi 1

Pove, da na mirujoče telo delujeta najmanj dve sili.

2

Izbrani sili poišče nasprotno silo in ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne.

3

Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno.

4

Zapiše matematični izraz za ravnovesje sil.

M

T

V

Uro začnemo z obravnavo zgledov, ko na opazovano telo delujeta dve sili in telo miruje. Nato preidemo na zglede, ko se telo giblje premo in enakomerno: kupec se pelje s tekočimi stopnicami, padalec pada z odprtim padalom, potnik sedi v premo in enakomerno gibajočem se vlaku ali avtobusu. V tem primeru delujeta na potnika teža in nasprotno enaka sila sedeža, za spremembo smeri ali hitrosti pa je potrebna neka dodatna sila. Prehod k primerom, ko se telo giblje je za učence zelo zahteven, zato ga opravimo z veliko pozornostjo in z veliko primeri. Vse pogoje za ravnovesje zapišemo z enačbami. Izvedemo poskus z rolkarjem, ki je opisan v učbeniku na strani 30. Namesto ravnovesje sil pravimo tudi, da je telo v ravnovesju, obe izražanji sta dopustni. Z ravnovesjem sil mislimo na vsoto sil, ki je enaka nič. Ko pa rečemo, da je telo v ravnovesju, mislimo na telo, ki miruje ali se enakomerno giblje, čeprav nanj delujejo sile. Zelo zanimiv je poskus, ko z vzmetno tehtnico tehtamo utež v dvigalu, ki se dviga ali spušča. Pri tem se omejimo na gibanje, ko se dvigalo enakomerno spušča ali dviga. Nalogo zastavimo sposobnejšim učencem, če imajo možnost poskus izvesti. Samo miselni poskus je pretežek. Povzamemo obravnavano snov in jo strnemo v prvi Newtonov zakon, ki ga poimenujemo tudi zakon o ravnovesju. Najprej rešimo naloge v delovnem zvezku na strani 17, pri katerih sile tudi rišemo, šele nato naloge, pri katerih sile le imenujemo in nato zapišemo enačbo – učbenik, stran 31, nalogi 1 in 3. Pri nalogi 24 v delovnem zvezku na strani 17 je treba opozoriti na silo tretje ploščice, ki je zaradi četrte ploščice večja.

02 sile.indd 46

2/10/2006 2:59:42 PM

2. Sile Predlagani eksperimenti

47

Pripomočki

1.

Učenec na rolki

rolka ali deska na kolesih

2.

Učenec na rolki z nahrbtnikom

rolka ali deska na kolesih

3.

Poskus z silomerom ali tehtnico v dvigalu

silomer

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

26. Imenuj sili, ki delujeta na izbrano telo. Določi smeri delovanja sil. Nasprotni sili primerjaj po velikosti in ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Na mizi stoji vaza. Simon drži v roki vrečko. Spodnji magnet »drži« zgornjega. Avtomobil stoji na parkirišču. Avtomobil pelje enakomerno po ravni cesti. (Opiši sili, ki delujeta vodoravno.) Vlado sedi v avtomobilu, ki pelje enakomerno po ravni cesti. Vol orje njivo s plugom.

M

1

T

2

V

3

27. Po čem prepoznaš, da sta sili, ki delujeta na telo, v ravnovesju? Ali lahko deluje na telo več sil in je to kljub temu v ravnovesju? Navedi primer.

V

3

28. Kateri sili delujeta v mirnem vremenu na jabolko, ki visi na veji? Kaj se dogaja z jabolkom? Opiši smer delovanja in velikost sil. Jabolko pada z drevesa. Je še vedno v ravnovesju? Odgovor pojasni. Po padcu obleži jabolko na tleh. Katera sila je nasprotno enaka teži jabolka, Fg? Pogoj za ravnovesje zapiši z enačbo.

T

2

V

3

T

2

V

4

V

3

29. Poišči nasprotno enako silo. Pastirček hoče peljati kozo s paše. Vleče vrvico, koza pa se ne premakne. Katera sila je nasprotno enaka sili pastirčka, Fp? Pogoj za ravnovesje zapiši z enačbo. 30. Martin Krpan je dvignil kobilico s tovorom vred in stopil v sneg. Katere sile so delovale na Krpana, ko je stal v snegu? Pogoj za ravnovesje zapiši z enačbo.

02 sile.indd 47

4

4

2/10/2006 2:59:42 PM

48

2. Sile

2.6 Trenje in upor Cilji Pove, da trenje in upor vplivata na gibanje.

Pove, od česa sta odvisna trenje in upor.

Pove nekaj primerov, ko na telo vplivata trenje ali upor.

Standardi 1

Pove, kako trenje oz. upor vpliva na gibanje telesa.

2

Navede primere, ko trenje ali upor namerno povečamo oz. zmanjšamo.

3

Razume, da aerodinamična oblika telesa prispeva k zmanjšanju upora.

4

Razloži, od česa je odvisna velikost sile trenja.

5

Razloži, od česa je odvisna velikost sile upora.

6

Poišče primere, ko na telo deluje trenje ali upor.

M

T

V

Učna tema je zelo primerna za problemski pristop. Učenci spoznajo »znanstveno« pot od postavitve hipotez in eksperimentalnega preverjanja posamezne hipoteze, pri čemer poskrbimo za konstantnost količin, ki jih ne raziskujemo, do zbiranja in predstavitve rezultatov ter končno presoje, ali rezultati hipotezo potrjujejo ali zavračajo. Ob uvodnem pogovoru o trenju in uporu naredimo preproste poskuse, da dobimo občutek za ti dve sili. Vsak učenec lahko naredi poskus z radirko. Enakomerno jo vleče po papirju. Občuti, da je potrebna kar velika sila, glede na to, da je radirka majhna in lahka. Če pa radirko obenem, ko jo vleče, tudi pritiska k mizi, se vlečna sila poveča, poveča se tudi trenje med stičnima ploskvama. Naredimo še poskus z zvezkom, ki ga hitro premikamo pred sabo skozi zrak z največjo ploskvijo, nato še z najmanjšo. Prvič čutimo veter, drugič pa ne, saj prvič nasprotuje gibanju veliko zraka, drugič pa zelo malo. Povemo še, da se gibanju upirajo tudi druge tekočine in da se upor pojavi tudi, ko telo miruje in se giblje tekočina. Tudi pri radiranju bi lahko radirka mirovala in bi pod njo vlekli papir. Po takšnem uvodu bodo učenci znali postaviti hipoteze o odvisnosti trenja in upora. Pogovor vodimo tako, da bodo navedli odvisnosti, ki jih bomo skupaj oblikovali v naslednje hipoteze: – trenje je odvisno od hitrosti, od velikosti drsne ploskve, od hrapavosti drsne ploskve, od pravokotne sile na stični ploskvi; – upor je odvisen od hitrosti telesa, od oblike telesa, od vrste tekočine v kateri se telo giblje, od velikosti prečnega preseka … Postavljene hipoteze lahko preverjamo s skupinskim delom, frontalno ali individualno doma, odvisno od tega, koliko časa bomo namenili obravnavi te teme in kako sposobne učence imamo. Če se odločimo za individualno domače delo, dajmo še kakšen napotek in učencem posodimo pripomočke, ki jih doma nimajo, jih pa potrebujejo.

02 sile.indd 48

2/10/2006 2:59:42 PM

2. Sile

49

Če učenci predlagajo, da je trenje odvisno od velikosti stičnih ploskev, lahko to preverimo. Pri tem nam rad ponagaja kvader, ko ga vlečemo po različno velikih mejnih ploskvah, saj se lahko ploskve lesenega kvadra precej razlikujejo po hrapavosti. To preverimo pred uro. Paziti moramo tudi, da je prijemališče vlečne sile dovolj nizko in kvader ne pade. Predlagamo, da preverimo trenje le pod večjima ploskvama. O odvisnosti upora od hitrosti gibanja in oblike ploskve spregovorimo ob poskusu s pisemsko tehtnico, ki je opisan v učbeniku na strani 34. Po vsem tem moramo govoriti še o tako imenovanih koristnosti in škodljivosti obeh sil in o aerodinamični obliki nekaterih teles. Na to temo je veliko zanimivih nalog v delovnem zvezku na strani 18, ki niso zahtevne in jih učenci lahko rešujejo doma.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Radirka in zvezek postaneta učili

radirka, zvezek

2.

Vlečenje klade s silomerom po različnih podlagah in različno velikih ploskvah

lesen kvader, silomer, različne podlage, npr. ultrapas, steklo, vezana plošča, lesonit, sintetične obloge za tla, parket …, po katerih vlečemo klado

3.

S sušilnikom za lase pihamo na pisemsko tehtnico

pisemska tehtnica, karton v velikosti posodice, sušilnik za lase

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

02 sile.indd 49

31. Če naslednje trditve niso pravilne, jih popravi. a) Sili trenja in upora pospešujeta gibanje. b) Kolo laže ustaviš na gladkih tleh, ker je trenje med kolesi in cesto manjše. c) Proti vetru težko hodimo, ker je upor zraka velik.

M

1

32. Stojiš v globoki mirujoči vodi. Ali deluje na tvoje telo sila upora vode? Kaj moraš narediti, da se bo pojavila sila upora? Govorimo o sili upora vode tudi takrat, ko stojiš v tekoči vodi?

M

1

33. Na katera telesa v navedenih primerih deluje sila trenja oz. sila upora? Zavore avtomobila se med zaviranjem grejejo, avtobus pelje po avtocesti, pri plavanju udarjaš z iztegnjenimi stopali po vodi, metlici mešalca se v gosti biskvitni masi vrtita počasneje, nogometni vratar ujame žogo z rokavicami, kadar te zebe, si drgneš roke, zavozlane vezalke težko razvežeš.

T

6

34. Od česa je odvisna velikost sile trenja? Opiši poskuse, s katerimi smo to pokazali. Kje je prijemališče sile trenja?

T

4

2/10/2006 2:59:42 PM

50

2. Sile Št. standarda

35. Od česa je odvisna velikost sile upora? Opiši poskuse, s katerimi smo to pokazali. Kje je prijemališče sile upora?

T

5

36. Navedi tri primere, ko je koristno silo trenja (upora): a) zvečati b) zmanjšati

T

2

37. Kako je oblikovano telo, ki je aerodinamične oblike? Zakaj imajo nekateri tovornjaki nad kabino pritrjen spojler? Kako je oblikovano telo ribe (kolesarska čelada)? Zakaj?

M

3

2.7 Utrjevanje znanja Rešujemo naloge iz delovnega zvezka in učbenika. Ob tem ponavljamo in utrjujemo predelano snov. Če smo se pri trenju in uporu odločili za množično eksperimentiranje v šoli oz. doma, potem bodo v tej učni uri učenci predstavili rezultate dela, naredili bomo povzetek in reševali naloge o trenju in uporu.

02 sile.indd 50

2/10/2006 2:59:42 PM

51

2. Sile

2.8 Sestavljanje sil Cilji Določi rezultanto vzporednih sil grafično in računsko, če sta dani sili usmerjeni v isto smer in če sta dani sili usmerjeni v nasprotni smeri. Nevzporedni sili nadomesti z eno samo silo – rezultanto, kadar imata dani sili skupno prijemališče. Ve, da iz težišča narišemo rezultanto sil, s katerimi Zemlja privlači posamezne dele telesa.

Standardi 1

Grafično in računsko določi rezultanto vzporednih sil, ki delujeta v isto smer.

2

Grafično in računsko določi rezultanto vzporednih sil, ki delujeta v nasprotni smeri.

3

Zna grafično nevzporedni sili nadomestiti z eno.

4

Razume, da je velikost rezultante odvisna od smeri danih sil.

5

Razume, da je teža rezultanta sil, ki delujejo na vsak delec telesa.

M

T

V

Učenci poznajo pojem sestavljati iz vsakdanjih aktivnosti. Sestavljali so lego kocke, igračke iz kinder jajčk, sestavljanke (puzzle) … Pri matematiki so se naučili seštevati. Zdaj morajo te vednosti združiti in seštevati vektorje. Pri tem moramo še posebej paziti, da ne bodo učenci seštevali le »vektorjev«, ampak bodo imeli v mislih sile. Zapis in slike v učbeniku na strani 36 in 37 so osnova za razgovor o možnostih delovanja dveh sil in o »rezultatu« njunega delovanja. Ob risbah se pogovorimo, kako v posameznem primeru določimo rezultanto. Nesmiselno je prerisovati risbe iz učbenika, ampak se raje lotimo nalog v delovnem zvezku, kjer so sile, ki jih sestavljamo, že narisane. Težave se lahko pojavijo že pri seštevanju vektorjev, ki delujejo v nasprotno smer. Poudarimo, da se tudi v tem primeru pokrivata začetna in končna točka vektorjev, ki ju seštevamo. Da vselej ostane prijemališče rezultante na telesu, prenesemo krajši vektor. V tem poglavju ob eni izmed nalog ponovimo o teži in učence povprašamo, zakaj težo narišemo z enim vektorjem. Povemo jim, da je teža rezultanta majhnih vzporednih sil, ki delujejo na posamezne delčke telesa. Z nalogami v učbeniku utrjujemo pridobljeno znanje. Tehniko seštevanja sil vadimo na zgledih na strani 19 v delovnem zvezku. Rezultante sil rišemo z vijoličasto barvo in s tem opozorimo, da teh sil pravzaprav ni. Poudarimo, da silo lahko premikamo zgolj po nosilki. Pri nalogi 3 na strani 37 v učbeniku utrdimo znanje o ravnovesju sil. Meritve pri nalogi 5 v učbeniku na strani 38 lahko naredijo učenci pri dodatnem pouku.

02 sile.indd 51

2/10/2006 2:59:42 PM

52

2. Sile Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

38. Kako imenujemo silo, ki nadomesti dve ali več sil in je enaka vsoti?

M

1

39. Na telo delujeta vzporedno dve sili: F1 = 10 N, F2 = 15 N. Določi smer delovanja sil, ko je FR = 25 N. Ali je lahko v tem primeru rezultanta nič?

M

1

40. Na telo delujeta vzporedno dve sili: F1 = 10 N, F2 = 15 N. Določi smer delovanja sil, ko je FR = 5 N. Ali je lahko rezultanta velika 7 N?

T

2

41. Konja vlečeta voz. Ob skici pojasni, kako sili konj seštejemo.

M

1

42. Nejc se pelje s kolesom naravnost enakomerno po vodoravnem pločniku. Za sabo vleče Tjašo, ki je na rolerjih in jo ovira trenje. Katere sile delujejo na Tjašo? Nariši skico in določi rezultanto vodoravnih sil, ki delujejo na Tjašo. Določi še vsoto navpičnih sil.

T

2

43. Skiciraj nevzporedni sili, ki delujeta na telo. Opiši postopek za seštevanje nevzporednih sil.

T

3

44. Rezultanta nevzporednih sil F1 = 5 N, F2 = 3 N je: a) vedno manjša od vsote 5 N + 3 N b) enaka vsoti 5 N + 3 N c) enaka razliki 5 N - 3 N

V

4

45. Ali je lahko vsota nevzporednih sil nič? Pojasni ob skici.

V

4

46. Fanta vlečeta težke sani enakomerno po že narejeni sledi z nevzporednima silama F1 in F2. Katera sila je v ravnovesju z rezultanto sil F1 in F2? Kako bi določil smer in velikost te sile? Skiciraj.

V

4

02 sile.indd 52

2/10/2006 2:59:42 PM

53

2. Sile

2.9, 2.10 Razstavljanje sil Cilji

Razstavi dano silo na komponenti. Pove, da je velikost komponent pri razstavljanju dane sile odvisna od njihove smeri. Loči rezultanto sil od komponent ter loči med sestavljanjem in razstavljanjem sil. Razloži preproste primere razstavljanja in sestavljanja sil po slikah.

Standardi 1

Računsko in grafično zna razstaviti dano silo na vzporedne komponente.

2

Grafično razstavi dano silo na sili, katerih smeri sta dani, in zna uporabiti ustrezno merilo.

3

Opiše odvisnost velikosti nadomestnih sil od kota med njima.

4

Razlikuje med silami, ki delujejo na telo, in silami, ki bi te sile lahko nadomestile in jih potrebujemo pri konstrukciji.

5

Na risbi izbere opazovano telo, imenuje sile, ki delujejo nanj, in pojasni, kako bi določil velikosti neznanih sil. Pri tem uporablja pojem »sestaviti« sili oz. »razstaviti« silo.

M

T

V

Prva ura Pri razstavljanju sil smo se zavestno izognili pojmu komponenta, ker lahko vse naloge, ki jih rešujemo v osnovni šoli, oblikujemo tako, da razstavljamo znani sili nasprotno silo. Prvo uro lahko začnemo s priročnim poskusom, ki naj ga izvedejo vsi učenci. Po dva učenca dvigneta šolsko torbo za naramnice. Najprej stojita tako, da sta roki, ki držita naramnici vzporedni, potem pa se odmikata drug od drugega. Pri tem sta pozorna na velikost sile roke. Ali se sila roke spreminja, ko se spreminja smer njenega delovanja? Če se spreminja, nas zanima, kako se spreminja. Na vprašanji lahko skupina štirih učencev odgovori z majhno raziskovalno nalogo. Posodimo jim ustrezne vzmetne tehtnice. Po pogovoru ob zgledu v učbeniku na strani 39, rešimo nalogo 39 v delovnem zvezku. Naučimo se določiti velikost sil z razstavljanjem njune rezultante, ki je nasprotno enaka sili trenja. Potek reševanja tovrstnih nalog je takšen: – Izberemo merilo, v katerem bomo risali. – Z zeleno barvo narišemo iz skupne točke silo trenja, nato pa z vijolično vlečno silo, ki je pri enakomernem gibanju nasprotno enaka trenju. Ta vektor ponazarja vsoto sil Jana in Petra. – Nosilki njunih sil sta dani, velikosti sil pa določimo z vzporednicama skozi končno točko vektorja vsote. – Sili rok prevlečemo z zeleno in iz merila izračunamo velikosti obeh sil. Nadaljujemo z nalogo 40. Učencem lahko pripravimo kopije te naloge, da bo slika preglednejša. Rišejo naj v merilu 1 cm pomeni 20 N in uporabljajo dogovorjene barvnike.

02 sile.indd 53

2/10/2006 2:59:42 PM

54

2. Sile Naloge razstavljanja sil so za večino učencev zelo zahtevne, saj nimajo potrebne predstave o silah, ki delujejo, o njihovem prijemališču in smeri delovanja. Zato se o teh stvareh pogovorimo pred konstruiranjem. Veliko težav povzroča miselnost učencev, da dolžina vrvice vpliva na velikost sile. O nasprotnem se prepričajo z uporabo daljših in nato krajših vrvic z vzmetnimi tehtnicami ob obravnavi istega primera.

Druga ura Če so se prejšnjo uro učenci odločil za domače raziskovanje odvisnosti velikosti sil od kota med njima, prisluhnemo najprej poročilu o rezultatih dela ob predstavitvi poskusa. Glavnina ure je namenjena šolskemu množičnemu poskusu Razstavljanje sil, delovni zvezek, stran 88. Učenci pridobijo izkušnjo merjenja sil z vzmetno tehtnico. Poskus ima dva dela. V prvem večajo kot med silomeroma, tako da je nagib obeh silomerov do navpične smeri enak, torej sta leva in desna sila enaki. Ugotovijo, da je sila večja, čim večji je kot med vzmetnima tehtnicama. V drugem delu je kot med silomeroma ves čas enak, nagib do navpične smeri pa se spreminja. Ugotovijo, da se sila v vrvici, ko se približuje navpični smeri, veča. Druga vrvica se vse bolj oddaljuje od navpične smeri, saj mora ostati kot med vrvicama nespremenjen, sila v njej pa se manjša. Vajo lahko doma kateri od učencev nadgradi z grafom, ki prikazuje odvisnost sile desne vrvice od kota, ki ga vrvica oklepa z vertikalo. Potrebne podatke je mogoče pridobiti z merjenjem ali z risanjem.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1

Dvigovanje šolske torbe na različne načine

šolska torba

2.

Šolski množični poskus: Razstavljanje sil; navodilo v delovnem zvezku, stran 88

uteži, silomeri, vrvice, kotomeri

02 sile.indd 54

2/10/2006 2:59:42 PM

55

2. Sile Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

47. Gugalnica je težka 20 N in je obešena na dva kavlja. Nanjo sede deklica, težka 360 N. Kolikšna je sila vrvi na levi in na desni kavelj?

T

1

48. Omara je težka 800 N in stoji na štirih nogah. Določi silo tal na vsako nogo.

T

1

49. Veja, obložena z breskvami, je podprta z dvema letvama, ki pod vejo oklepata kot 30 °. Veja pritiska na lati s silo 80 N navpično navzdol. Kako bi določil sili, s katerima lati pritiskata na zemljo? Skiciraj.

T

2

50. Jan razmišlja, kako bo nesel potovalko, ki je težka 200 N. • Če jo nesem sam, moram premagovati silo 200 N. • Če mi pomaga Peter, ki je enako velik kot jaz, moram premagovati silo najmanj 100 N. • Če mi pomaga Metka, ki mi rada nagaja, bom nesel torbo s silo najmanj 200 N. Pojasni vsako Janovo trditev posebej. Predpostavi, da Jan in njegov pomočnik, pomočnica delujeta vsakič z enakima silama. Razmišljanje predstavi ob skici.

V

3

51. Krogla za kegljanje visi na vrvi. Z drugo vrvico jo vlečeš k sebi. Imenuj sile v vrveh in opiši njihove smeri. Katero silo moraš narisati, če hočeš določiti velikosti sil v desni in levi vrvici?

V

4

5

V

4

5

Fg = 5 N 52. Krogla za kegljanje visi na vrvi. Premaknemo jo s palico, kot je narisano. Imenuj sile, ki delujejo v skupni točki in določi smeri teh sil. Opiši postopek za določitev velikosti neznanih sil.

Fpalice = 3,5 N

02 sile.indd 55

Fkavlja = 6,5 N

2/10/2006 2:59:42 PM

56

2. Sile

2.11 Telo na klancu Cilja Imenuje sile, ki delujejo na mirujoče telo na gladkem klancu, in opredeli njihovo smer. Grafično določi velikost sil, ki delujejo na telo na klancu.

Standardi 1

Imenuje sile, ki delujejo na mirujoče telo na klancu, in opredeli njihovo smer.

2

Zna grafično določiti velikost sil, ki delujejo na telo na klancu.

3

Razloži vzroke gibanja teles po klancu navzdol.

M

T

V

Naredimo demonstracijski poskus. Voziček z znano maso pustimo, da se odpelje po klancu in odgovorimo na vprašanja v tretjem odstavku, v učbeniku na strani 40. Voziček nato vlečemo po klancu navzgor. Strmino klanca spreminjamo in merimo vlečno silo ter jo primerjamo s težo vozička. Nato vzamemo klado, jo privežemo z vrvico, ki je vzporedna s klancem, da klada miruje. Imenujemo sile na klado. Poznamo težo klade in smeri, v katerih delujeta vrvica in podlaga, ne poznamo pa velikosti teh dveh sil. Določimo ju z razstavljanjem po postopku, ki je opisan v učbeniku na strani 41. Z risanjem rezultante teže in sile podlage odgovorimo na vprašanje zakaj klada zdrsi po klancu, ko prerežemo vrvico. Naloge o silah na klancu so zahtevne, zato učence navajamo na sistematično reševanje, slabše učence pa pri reševanju nalog vodimo. Uro lahko izvedemo v obliki skupinskega dela. Z njim skušajo učenci z načrtovanjem raziskati, kako nagib klanca vpliva na velikost sile vrvice in sile podlage. Pred poukom pripravimo slike klanca s klado, za vsako skupino po enega. Na polovico ovojnega papirja formata B 0 narišemo klanec in na njem telo v obliki kvadra. Klanci naj imajo različne naklonske kote (10°, 20°, 30°, 40°, 50°). Ker je skupin ponavadi več kot pet, se nekateri koti podvajajo. Teža klade je za vse skupine enaka, skupaj določimo tudi merilo. Dogovorimo se o poteku načrtovanja, ki je prikazan v učbeniku na strani 41. Najprej narišejo s svinčnikom in ko preverimo pravilnost izdelka, izvlečejo črte v treh barvah: s črno klanec, klado in pomožne vzporednice, z zeleno sile, ki delujejo na klado in z vijolično rezultanto sile vrvice in sile podlage. Izdelke razstavimo in povzamemo ugotovitve. Velikosti sile vrvice in sile podlage sta odvisni od naklonskega kota klanca.

Predlagani eksperiment Telo na klancu

02 sile.indd 56

Pripomočki voziček ali valj, silomeri, vrvica

2/10/2006 2:59:42 PM

2. Sile

57

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

02 sile.indd 57

53. Katere sile delujejo na telo: a) ki na gladkem klancu miruje? b) ki drsi po gladkem klancu navzdol? c) ki ga po gladkem klancu potiskamo navzgor? č) ki ga po hrapavem klancu potiskamo navzgor?

T

1

54. Klada na hrapavem klancu miruje. Težka je 50 N. Katere sile delujejo na klado? Kako bi določil silo podlage, ki preprečuje drsenje klade? Nariši in opiši.

V

2

2/10/2006 2:59:42 PM

58

2. Sile

2.12 Medsebojno delovanje teles Cilji

Standardi 1

Pove, da telesa delujejo druga na drugo vzajemno.

2

Razume, da sta sili, ki se pojavita pri medsebojnem delovanju dveh teles, nasprotno enaki in se vselej pojavita v paru.

Razloži preproste primere vzajemnega delovanja sil.

3

Na primerih razloži vzajemno delovanje sil.

Loči zakon o vzajemnem učinku od zakona o ravnovesju.

4

Na primeru razlikuje zakon o ravnovesju od zakona o vzajemnem učinku.

Pove, da telesa učinkujejo druga na drugo vzajemno.

M

T

V

Do zdaj smo obravnavali eno opazovano telo in sile nanj, ki so izvirale iz teles v okolici. Telo je bilo v večini primerov v ravnovesju. V tej učni uri pa bomo raziskali medsebojno delovanje dveh teles. Najprej naj se telesi dotikata. Učence motiviramo s poskusom z rolkarjema, ko eden odrine drugega. Zakaj se ne premakne samo tisti, ki je bil odrinjen? Do odgovora pridemo s poskusi z vzmetnima tehtnicama, ki so opisani v učbeniku na strani 43. Če imamo dovolj dinamometrov, delamo v dvojicah. Za prikaz medsebojnega delovanja teles na daljavo izvedemo demonstracijski poskus z obročastim magnetom in približno enako težkim železnim predmetom, ki ga lahko obesimo na vrvico. Z magnetom se približamo telesu, ki visi na vrvici. Sila magneta pritegne telo, njeno prijemališče je v tem telesu. Poskus ponovimo tako, da magnet nataknemo na paličico, železno telo pa primemo v roko in se z njim približamo magnetu. Telo pritegne magnet. Sila, s katero telo deluje na magnet, ima prijemališče v magnetu. Tudi zdaj sta sili nasprotno enaki. Ko rešimo dovolj nalog o vzajemnem učinku, povemo tretji Newtonov zakon. Poudarimo, da govori tretji Newtonov zakon o dveh telesih, ki medsebojno delujeta, v nasprotju s prvim, pri katerem opazujemo le eno telo. To spoznanje utrjujemo z nalogama 48 in 49 v delovnem zvezku. S poskusom v učbeniku na strani 44 prikažemo medsebojno delovanje avta in ceste. Poskrbeti moramo le, da je tudi cesta »gibljiva«.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Rolkar odrine drugega rolkarja

rolke

2.

Poskus z vzmetnima tehtnicama

vzmetni tehtnici

3.

Magnet in vijak delujeta vzajemno

obročast magnet, paličica, železni predmet (najbolje, da vijak) in vrvica

4.

Avtomobilček na pogon odrine »cesto«

avtomobilček na vztrajnik ali vzmet, kroglice, trši papir ali vezna plošča

02 sile.indd 58

2/10/2006 2:59:42 PM

2. Sile

59

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

55. O čem govori zakon o vzajemnem učinku? Kaj pravi? V okolici poišči telesi, ki delujeta druga na drugo, in primerjaj velikosti medsebojnih sil.

M

1

56. Ali lahko vselej najdemo dani sili nasprotno enako silo? Poišči jih za naslednje zglede. a) Jabolka pritiskajo na dno košare. b) Juš vleče vrv. c) Tekač se odriva od ceste. č) Veslo odriva vodo.

M

2

57. Na naslednjih zgledih poišči vzajemno delujoči sili. a) Hruška visi na veji. b) Otrok sedi na gugalnici. c) Naelektren glavnik dvigne lase.

T

3

58. Za opisan primer poišči sili, za kateri velja zakon o vzajemnem učinku, in sili, za kateri velja zakon o ravnovesju. a) Kužek sedi na stolu. b) Lokomotiva vleče vagon enakomerno po ravnem tiru. c) Na drogu visi reklamna tabla.

V

4

2.13 Utrjevanje znanja Uro lahko izvedemo v računalniški učilnici in uporabimo program Winmeh. Primer uporabe programa in učne ure je v prilogi. V uri utrjevanja si lahko ogledamo videokaseto Sile – ravnovesje teles in ob njej ponovimo snov.

2.14 Preverjanje znanja Zgled preizkusa znanja je priložen.

2.15 Ocenjevanje znanja

02 sile.indd 59

2/10/2006 2:59:43 PM

Naloge za pisno preverjanje znanja

Ocenjevalna lestvica Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

SILE

37

Število doseženih točk: 1

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

V tabelo je vpisano nekaj dogodkov. Za zapisane dogodke izpolni tabelo. Za zgled je rešen en primer.

3

Dogodek

Telo, ki ga opazujemo

Kaj povzroči Kdo ali kaj sila? povzroči silo?

Ime sile

Kako deluje?

Miha je vrgel papirnato letalo.

papirnato letalo

gibanje, letalo odleti

sila roke

ob dotiku

roka

Petra vleče voz. Voda vrti mlinsko kolo. Naelektren televizijski zaslon pritegne lase.

2

Kolikšna je teža teles? masa

2 kg

2 240 g

10 t

1,2 dag

teža

3

Podčrtaj prožna telesa.

1

list žage, radirka, svinčnik, čokolada, frnikola, plastično ravnilo, kos usnja

4

Miha je umerjal vzmet. Na 10 cm dolgo jekleno vzmet je obesil utež za 2 N. Raztegnjena vzmet je merila 12,5 cm. Ko je na vzmet obesil utež za 8 N, je vzmet merila 20 cm.

4

a) Vstavi podatke v tabelo in nariši graf. sila (N)

raztezek (cm)

Iz grafa odčitaj velikost sile, ki raztegne vzmet za 8 cm. Sila je

.

b) Ali za Mihovo vzmet velja Hookov zakon?

02 sile.indd 60

Pojasni odgovor.

2/10/2006 2:59:43 PM

5

Določi merilo in nariši silo F = 400 N, ki deluje na klado vodoravno proti levi.

2

Merilo:

6

Deček je težak 600 N in stoji na brvi.

3

a) Kateri sili delujeta na dečka, ko stoji na brvi? b) Kolikšna je vsota sil na dečka? c) Pogoj za ravnovesje sil na dečka zapiši z enačbo.

7

Oče vleče voziček s silo 50 N, sin pa ga potiska s silo 15 N.

3

a) Določi rezultanto teh dveh sil računsko. b) Določi rezultanto teh dveh sil načrtovalno (1cm pomeni 10 N).

c) Kolikšno je trenje, če se voziček giblje enakomerno?

8

.

Za naštete sile zapiši, ali delujejo v točki, po ploskvi ali so prostorsko porazdeljene.

4

Teža omare. Sila zraka na jadro. Sila risalnega žebljička na papir. Sila sani na sneg.

9

Dopolni stavke z ustreznimi besedami (trenje oz. upor, majhen oz. velik).

3

Hokejist, ki pade na ledu, se počasi ustavlja, ker je

.

Jadrnica ima trup oblikovan zelo aerodinamično, zato je Trup jadrnice je gladek, zato je

02 sile.indd 61

med trupom in vodo

vode

. .

2/10/2006 2:59:43 PM

10

Na telo delujeta sili, veliki 40 N in 60 N.

3

Merilo: Načrtovalno določi vsoto sil F1 in F2. Vsota sil je:

11

Telovadec, ki tehta 70 kg, izvaja vajo na drogu. Narisan je v treh vesah. Pod vsako sliko napiši ustrezno trditev za sili rok F1 in F2. Izbiraj med možnimi odgovori: a) F1 = F2 = 700 N

b) F1 < 700 N

c) F1 = 700 N

č) F1 = F2 < 350 N

d) F1 = F2 > 350 N

e) F1 = F2 = 350 N

A

12

B

3

C

Voziček miruje na klancu. Teža vozička je 300 N.

3

a) Katere sile delujejo na voziček? b) Z risanjem sil določi velikost sile vrvice. Sila vrvice je

.

c) Vrvico prerežemo. Ali je voziček še v ravnovesju? Pojasni.

13

Na vrvici visi plastenka, težka 15 N. a) Kateri telesi delujeta vzajemno?

3 .

b) Nariši sili, s katerima telesi delujeta vzajemno. c) Narisani sili imenuj in jima določi velikost.

02 sile.indd 62

.

2/10/2006 2:59:43 PM

2. Sile

63

Rešitve nalog s točkovnikom 1

2

2. vrstica: voz, gibanje voza, Peter, sila Petra, ob dotiku

1

3. vrstica: mlinsko kolo, vrtenje kolesa, voda, sila vode, ob dotiku

1

4. vrstica: lasje, premik las, naelektren zaslon, električna sila, na daljavo

1

20 N

0,5

2,4 N

0,5

100 000 N ali 100 kN

0,5

0,12 N

0,5

3

list žage, radirka, plastično ravnilo (vse pravilno)

4

a) sila (N)

raztezek (cm)

0

0

2

2,5

8

5

6

10

Za pravilno vpisane podatke.

1

narisan graf

1

6,4 N

1

b) Da. Sila in raztezek sta premo sorazmerni količini. ali: graf je ravna črta ali: 2-krat, 3-krat večja sila povzroči 2-krat, 3-krat večji raztezek.

1

Merilo.

1

Pravilno narisan vektor.

1

teža, sila brvi

1

nič

1

FB = - Fg

02 sile.indd 63

1

ali

FB + Fg = 0

1

2/10/2006 2:59:43 PM

64

2. Sile 7

8

9

10

a) 65 N

1

b) Narisane sile.

1

c) 65 N

1

prostorsko

1

po ploskvi

1

v točki

1

po ploskvi

1

trenje, majhno

1

upor, majhen

1

trenje, majhno

1

Merilo: 1 cm pomeni 20 N.

1

FR = 90 N

1

Paralelogram in rezultanta sil.

1

11

12

13

A

B

C

c

e

d

Vsak pravilen zapis.

1

a) teža, sila vrvice in sila tal

1

b) Fv = 100 N

1

c) Ne. Na voziček delujeta dve sili, njuna vsota ni nič.

1

a) vrvica in plastenka

1

b) Narisana slika.

1

c) sila vrvice, 15 N sila plastenke, 15 N

02 sile.indd 64

0,5 0,5

2/10/2006 2:59:43 PM

2. Sile

65

Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga

Standardi

M

T

V

V opisanem dogodku imenuje sile in navede njihove učinke. Izbere opazovano telo in okolico.

1

Opiše učinke sil, ki delujejo na telo ob dotiku in povzročijo spremembo gibanja. Zna imenovati silo, ki v izbranem dogodku na daljavo deluje na opazovano telo. Med navedenimi silami loči tiste, ki delujejo ob dotiku, in tiste, ki delujejo na daljavo, ter zna opisati spremembe. Pove, da je enota za silo newton.

2 Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak Fg. 3

Loči prožna telesa in prožne snovi od neprožnih. Ponazori odvisnost sile od raztezka z grafom.

4

Kvantitativno razloži odvisnost raztezka vzmeti od velikosti sile. Iz narisanega grafa zna odčitati velikost narisane količine. Izbere primerno merilo, da predstavi določeno silo.

5 Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. Pove, da je teža sila, s katero Zemlja privlači telesa in ima smer proti središču Zemlje. Pove, da na mirujoče telo delujeta najmanj dve sili. 6

Izbrani sili poišče nasprotno silo in ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Zapiše matematični izraz za ravnovesje sil. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno.

7

Grafično in računsko določi rezultanto vzporednih sil, ki delujeta v isto smer. Pove, kako trenje oz. upor vpliva na gibanje telesa.

8

02 sile.indd 65

Razvrsti sile glede na prijemališče.

2/10/2006 2:59:43 PM

66

2. Sile Naloga

Standardi

M

T

V

14 39 %

16 44 %

6 17 %

Pove, kako trenje oz. upor vpliva na gibanje telesa. 9

Razume, da aerodinamična oblika telesa prispeva k zmanjšanju upora. Poišče primere, ko na telo deluje trenje ali upor. Zna grafično dve nevzporedni sili nadomestiti z eno.

10

Iz narisane dane sile določi merilo ter iz narisane sile in merila določi velikost sile. Računsko in grafično zna razstaviti dano silo na vzporedne komponente.

11 Grafično razstavi dano silo na sili, katerih smeri sta dani, in zna uporabiti ustrezno merilo. Iz narisane znane sile določi merilo ter iz narisane sile in merila določi velikost sile. 12

Imenuje sile, ki delujejo na mirujoče telo na klancu, in opredeli njihovo smer. Zna grafično določiti velikost sil, ki delujejo na telo na klancu. Razume, da sta sili, ki se pojavita pri medsebojnem delovanju dveh teles, nasprotno enaki in se vselej pojavita v paru.

13

Na primerih razloži vzajemno delovanje sil. Izbere primerno merilo, da predstavi določeno silo. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico.

Skupaj

02 sile.indd 66

2/10/2006 2:59:43 PM

Pisni preizkus znanja KAJ JE FIZIKA, SILE Ime in priimek: Razred: 8.

Skupina

A

Število doseženih točk:

31

Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim.

1

V povedi sta opisana dva dogodka. Izberi enega in izpolni tabelo.

2

»Rok vrže žogo in ta prileti naravnost v mrežo gola.« opazovano telo

2

povzročitelj sile

ime sile

kako sila deluje

kaj povzroči

Nina je na vzmet zapovrstjo obešala uteži in vsakič odčitala raztezek, v tabelo pa je vpisala le nekaj meritev.

2

Vpiši manjkajoče podatke v tabeli, če predpostavimo, da za vzmet velja Hookov zakon. Nariši graf, ki prikazuje raztezek v odvisnosti od sile. sila (N)

raztezek (cm)

0

0

5

4 8

15

12 16

27,5

3

Planinec Janko ima 49 kg in nosi nahrbtnik težak 95 N.

1

S kolikšno silo pritiska Janko na tla?

02 sile.indd 67

2/10/2006 2:59:43 PM

4

V tabeli označi, kako so porazdeljene naslednje sile. Za zgled je rešen en primer. v točki

po ploskvi

2

prostorsko

×

Sila stopala na tla. Teža Jureta. Sila svinčnikove konice na papir. Sila zraka na padalo. Sila avtomobila na cesto.

5

Petra vleče klado z maso 600 g po mizi, da se giblje enakomerno. Vleče jo s silo 2 N.

4

a) Katere sile delujejo na klado? Sile zapiši z besedo in simbolom ter pripiši velikost. Zgled: sila vode, Fv = 10 N

b) Nariši sile na klado. Merilo: 1 cm pomeni 2 N. c) Ali je klada v ravnovesju?

6

Pojasni.

Načrtovalno in računsko določi rezultanto sil. Merilo: 1 cm pomeni 50 N.

3

F1 = F2 = Račun: FR = FR = 7

Načrtovalno določi rezultanto sil, če je sila F1 = 600 N. Merilo: 1 cm pomeni

8

F2 =

N

FR =

N

4

N.

Vstavi pravilno besedo, ki je zapisana v oklepaju. Ko se peljemo s kolesom, se sklonimo, da

2 (povečamo, zmanjšamo)

(upor, trenje). Poledenele pločnike posipajo s peskom, da

02 sile.indd 68

(povečajo, zmanjšajo)

(trenje, upor).

2/10/2006 2:59:43 PM

9

Janez drži torbo. Torba tehta 9,2 kg. Dopolni trditve.

3

a) Teža torbe je

.

b) Janez jo drži s silo

.

c) Torba je v ravnovesju, zato je

10

.

Imenuj telesi, ki po zakonu o vzajemnem učinku delujeta drugo na drugo.

1

»V vazi je voda.« Telesi sta:

11

Na klancu leži klada, težka 4 N. Privezana je z vrvico, da ne zdrsi po klancu.

2

Načrtovalno določi silo podlage na klado Fp in silo Fv, s katero je napeta vrvica. Merilo: 1 cm pomeni 1 N. Fp = Fv =

12

Dopolni tabelo. Za zgled je rešen en primer.

3

merjena količina

znak

osnovna merska enota

merska priprava

dolžina

l, h, s

meter

merilni trak

kilogram hitrost čas

13

02 sile.indd 69

Opiši, kako bi s koraki izmeril pot od doma do trgovine in jo izrazil v enoti za merjenje dolžine.

2

2/10/2006 2:59:44 PM

Pisni preizkus znanja KAJ JE FIZIKA, SILE Ime in priimek: Razred: 8.

Skupina

B

Število doseženih točk:

31

Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim.

1

Poved opisuje dva dogodka. Izberi enega in izpolni tabelo.

2

»Sonja zmečka list papirja in ga vrže proti koš.« opazovano telo

2

povzročitelj sile

ime sile

kako sila deluje

kaj spremeni

Marko je na vzmet, za katero velja Hookov zakon, obešal uteži in vsakič odčital raztezek. Naredil je dve meritvi in narisal graf. Druge vrednosti je odčital z grafa.

2

Nariši graf, ki prikazuje raztezek v odvisnosti od sile. Z grafa odčitaj manjkajoče podatke in jih vpiši v tabelo. sila (N)

raztezek (cm)

0

0

0,5

6

1,0

12 18 24

2,75

3

Skavt Tinček je težak 390 N in nosi nahrbtnik, ki ima maso 3,5 kg.

1

S kolikšno silo pritiska Tinček na tla?

02 sile.indd 70

2/10/2006 2:59:44 PM

4

V tabeli označi, kako so porazdeljene naslednje sile. Za zgled je rešen en primer. v točki

po ploskvi

2

prostorsko

×

Sila roke na sendvič. Sila zraka na napihnjen balonček. Sila šivankine konice na blago. Sila magneta na žebljiček. Sila slike na kavelj.

5

Jana potegne škatlo jajčk po polici enakomerno s silo 2 N. Masa škatle je 500 g.

4

a) Katere sile delujejo na škatlo? Vsako silo zapiši z besedo in simbolom ter pripiši velikost. Zgled: sila vode, Fv = 10 N

b) Nariši sile na škatlo. Merilo: 1 cm pomeni 2 N. c) Ali je škatla v ravnovesju?

6

Pojasni.

Načrtovalno in računsko določi rezultanto sil. Merilo: 1 cm pomeni 40 N.

3

F1 = F2 = Račun: FR = FR = 7

Načrtovalno določi rezultanto sil F1 in F2, če je sila F1 = 600 N. Merilo: 1 cm pomeni

8

F2 =

N

FR =

N

4

N.

Besede pove~ati, zmanjšati, upor, trenje, velik ali majhen vstavi v spodnji trditvi, tako da bosta pravilni. Dele stroja mažemo z oljem, da zelo aerodinamično oblikovano telo, zato je

02 sile.indd 71

2

. Delfini imajo zelo

.

2/10/2006 2:59:44 PM

9

Manca pestuje muco. Muca tehta 4,5 kg.

3

Dopolni trditve. a) Teža muce je

.

b) Manca jo drži s silo

.

c) Muca je v ravnovesju, zato je

10

.

Imenuj telesi, ki po zakonu o vzajemnem učinku delujeta drugo na drugo.

1

»Peter sedi na gugalnici.« Telesi sta:

11

.

Na klancu leži valjasto telo, težko 5 N, ki je pritrjeno z vrvico.

2

Načrtovalno določi silo podlage na telo Fp in silo, s katero vrvica zadržuje telo. Merilo: 1cm pomeni 1 N. Fp = Fv =

12

Dopolni tabelo. Za zgled je rešen en primer.

3

merjena količina

znak

osnovna merska enota

merska priprava

dolžina

l, h, s

meter

merilni trak vzmetna tehtnica

sekunda masa

13

02 sile.indd 72

Opiši, kako bi določil povprečno maso riževega zrna.

2

2/10/2006 2:59:44 PM

2. Sile

73

Rešitve nalog s točkovnikom Skupina A 1

Izbere lahko: Rok vrže žogo (žoga, Rok, sila roke, ob dotiku, gibanje žoge), ali: Žoga prileti v mrežo gola (mreža, žoga, sila žoge, ob dotiku, spremembo oblike mreže ali premik mreže), ali: Žoga prileti v mrežo gola (žoga, mreža, sila mreže, ob dotiku, sprememba gibanja žoge) Za pravilno izpolnjeno vrstico.

2

Za tri pravilne odgovore.

1

2 sila (N)

raztezek (cm)

0

0

5

4

10

8

15

12

20

16

27,5

22

Za izpolnjeno tabelo.

1

Za narisan graf.

1

3

585 N

1

4

prostorsko

0,5

v točki

0,5

po ploskvi

0,5

po ploskvi

0,5

5

a) teža, Fg = 6 N; sila mize, Fm = 6 N sila Petre, FP = 2 N; sila trenja, Ftr = 2 N

02 sile.indd 73

1 1

b) Narisane vse sile.

1

c) Da. Vsota sil na klado je nič.

1

2/10/2006 2:59:44 PM

74

2. Sile 6

7

8

F1 = 150 N

0,5

F2 = 50 N

0,5

FR = 100 N

0,5

FR = 150 N - 50 N = 100 N

0,5

Grafično seštevanje sil.

1

Merilo: 1 cm pomeni 200 N.

1

Paralelogram in vektor FR.

1

F2 = 300 N

1

FR = 700 N

1

zmanjšamo, upor, povečajo, trenje Vsak pravilen odgovor.

9

0,5

a) 92 N

1

b) 92 N

1

c) sila torbe na Janeza tudi 92 N. ali: vsota sil na torbo je nič.

1

10

vaza in voda

1

11

Fp = 3,7 N

1

Fv = 1,5 N

1

masa, m, tehtnica m v, , merilnik hitrosti s t, sekunda, ura

1

Izmeril bi dolžino 10 korakov in izračunal povprečno dolžino enega koraka.

1

Preštel bi korake od doma do trgovine in število korakov pomnožil z dolžino enega koraka.

1

12

13

02 sile.indd 74

1 1

2/10/2006 2:59:44 PM

2. Sile

75

Skupina B 1

Izbere lahko: Sonja zmečka papir (papir, Sonja, sila roke, ob dotiku, spremembo oblike), ali: Papir vrže v koš (papir, Sonja, sila roke, ob dotiku, spremembo gibanja). Za pravilno izpolnjeno vrstico.

2

Za tri pravilne odgovore.

1

2 sila (N)

raztezek (cm)

0

0

0,5

6

1,0

12

1,5

18

2,0

24

2,75

33

Za izpolnjeno tabelo.

1

Za narisan graf.

1

3

425 N

1

4

po ploskvi

0,5

v točki

0,5

prostorsko

0,5

v točki

0,5

5

a) teža, Fg = 5 N; sila police, Fp = 5 N sila Jane, FJ = 2 N; sila trenja, Ftr = 2 N

02 sile.indd 75

1 1

b) Narisane vse sile.

1

c) Da. Vsota sil na škatlo je nič.

1

2/10/2006 2:59:44 PM

76

2. Sile 6

7

8

F1 = 80 N

0,5

F2 = 20 N

0,5

FR = 60 N

0,5

FR = 80 N - 60 N = 20 N

0,5

Grafično seštevanje sil.

1

Merilo: 1 cm pomeni 200 N.

1

Paralelogram in rezultanta FR.

1

F2 = 500 N

1

FR = 1000 N

1

zmanjšamo, trenje, upor, majhen Vsak pravilen odgovor.

9

0,5

a) 45 N

1

b) 45 N

1

c) sila muce na Manco tudi 45 N. ali: vsota sil na muco je nič.

1

10

Peter in gugalnica

1

11

Fp = 4,7 N

1

Fv = 1,7 N

1

sila, F, N

1

čas, t, ura

1

m, kg, tehtnica

1

Vzel bi večje število riževih zrn (na primer 100).

1

Vsa zrna bi stehtal in dobljeno maso delil s številom zrn.

1

12

13

02 sile.indd 76

2/10/2006 2:59:45 PM

2. Sile

77

Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preizkusu znanja Naloga

Standardi

M

T

V

V opisanem dogodku imenuje sile in navede njihove učinke. 1

Izbere opazovano telo in okolico. Opiše učinke sil, ki v izbranem dogodku delujejo na telo ob dotiku in povzročijo spremembo gibanja. Ponazori odvisnost sile od raztezka z grafom.

2

Kvantitativno razloži odvisnost raztezka vzmeti od velikosti sile. Iz narisanega grafa zna odčitati velikosti narisane količine. Pove, da je enota za silo newton.

3

Razume in pove dogovor o enoti za silo. Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak Fg.

4

Razvrsti sile glede na prijemališče. Pove, da je enota za silo newton. Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak Fg. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico.

5

Sile riše v določenem merilu. Izbrani sili poišče nasprotno silo in ugotovi, ali je telo v ravnovesju ali ne. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno.

6

7

Grafično in računsko določi rezultanto vzporednih sil, ki delujeta v nasprotni smeri. Iz narisane dane sile določi merilo ter iz narisane sile in merila določi velikost sile. Zna grafično nevzporedni sili nadomestiti z eno. Pove, kako trenje oz. upor vpliva na gibanje telesa. Razume, da aerodinamična oblika telesa prispeva k zmanjšanju upora.

8

Navede primere, ko trenje ali upor namerno povečamo oz. zmanjšamo. Poišče primere, ko na telo deluje trenje ali upor.

02 sile.indd 77

2/10/2006 2:59:45 PM

78

2. Sile Naloga

Standardi

M

T

V

15 40 %

18 49 %

4 11 %

Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak Fg. 9

Pove, da na mirujoče telo delujeta najmanj dve sili. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno.

10

Pove, da telesa učinkujejo drugo na drugo vzajemno. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. Imenuje sile, ki delujejo na mirujoče telo na klancu, in opredeli njihovo smer.

11 Zna grafično določiti velikost sil, ki delujejo na telo na klancu. Razlikuje med silami, ki delujejo na telo, in silami, ki bi te sile lahko nadomestile in jih potrebujemo pri konstrukciji. Ve, da je kilogram osnovna enota za merjenje mase. Pozna priprave za merjenje mase in jih zna uporabljati. 12

Ve, da je sekunda osnovna enota za merjenje časa. Pozna priprave za merjenje časa in jih zna uporabljati. Ve, katera je enota za hitrost, in ve, da je sestavljena.

13

Zna opisati postopek posrednega merjenja količin.

Skupaj

02 sile.indd 78

2/10/2006 2:59:45 PM

02 sile.indd 79

2/10/2006 2:59:45 PM

80 80

Tlak Tlak

3

Splošna pojasnila V tem poglavju je smiselno najprej ponoviti ploščino, prostornino in nato obravnavati gostoto in specifično težo, ker te količine potrebujemo za definicijo tlaka. Pri vpeljavi teh količin je tudi več eksperimentalnega dela. Učenci ob tem dobijo občutek, da se učijo nekaj, kar potrebujejo v vsakdanjem življenju. Ploščino potrebujemo pri opredelitvi tlaka, prostornino pri opredelitvi gostote in specifične teže, slednjo pa pri vzgonu in plavanju teles. Tlak je za učence nova količina, ki jo spoznavajo na kvantitativnem nivoju. Čeprav tlak omenjamo že v 5. razredu pri predmetu naravoslovje in tehnika, matematično zvezo med tlakom, silo in ploščino obravnavamo šele v 8. razredu. Da bi učenci razumeli zvezo med temi količinami, so pomembni zgledi, pri katerih lahko jasno opazijo, da za učinek sile na telo ni pomembna le velikost sile, temveč tudi velikost ploskve, na katero sila deluje. Tlak se kaže po učinku na snov, na katero sila deluje. Za razumevanje zveze med količinama je zelo pomembno, da predstavimo zglede, pri katerih najprej spreminjamo le eno izmed količin, silo ali ploščino. Šele ko imajo učenci dobro razvito predstavo o pomenu količnika med silo in ploščino, podajamo zglede, pri katerih se hkrati spreminjata obe količini, sila in ploščina. Pri obravnavi tlaka kot nove količine moramo paziti tudi na to, da si učenci oblikujejo predstavo o enotah za tlak. Pomembno je, da spoznajo nekatere referenčne vrednosti tlaka; to so vrednosti, ki so vezane na znane vsakdanje primere (tlak pod stopali, normalni zračni tlak, tlak v pnevmatikah, krvni tlak …). Učenci imajo velikokrat težave z razumevanjem tlaka že pri dobro definiranih ploskovno porazdeljenih silah, kjer je delovanje sile na določeno ploskev očitno. Še večje težave pa nastopijo pri razumevanju tlaka v tekočinah. Učenci si težko predstavljajo, da je tlak v tekočinah v vseh smereh enak. Sile v mirujoči tekočini so sorazmerne s ploščino ploskev in so vselej pravokotne na ploskve. Najočitnejše je to pri posodi z batom. Ko pritisnemo na bat, se tekočina stisne in pritisne na vse stene in nazaj na bat. To pripišemo povečanju tlaka. Tekočina uravnovesi silo bata s tlačno silo Fb = pS K p = Fb . Tako povečani tlak povzroča sile na vse stene posode. S Hidrostatični tlak razložimo kot posledico teže tekočine nad določenim nivojem. Tekočino lahko v mislih nadomestimo z batom, ki pritiska navzdol s silo, ki je enaka teži tekočine. Pri obravnavi vzgona je pomembno, da učence opozorimo na vzrok te sile. Tako kot na primer pri teži poudarimo, da je teža sila, ki jo povzroča Zemlja, ki s privlačno silo deluje na druga telesa, moramo učencem povedati tudi, da je vzgon rezultanta sil tekočine, ki deluje z vseh strani na potopljeno telo. Izogibamo se terminologiji o navidezni izgubi teže teles. Drugi pomemben korak je obravnava velikosti vzgona, pri čemer si pomagamo z nazornimi primeri ravnovesja v tekočinah. Pri ponazoritvi tlaka in vzgona v tekočinah si največkrat pomagamo s snovmi, s katerimi imajo učenci največ izkušenj. Voda je prav gotovo na prvem mestu. Opozorimo le, da se pri tem ne velja izogibati primerov z zrakom. Čeprav je zrak snov, ki je ne vidimo, in imajo učenci s tem težave, je obravnava zračnega tlaka in vzgona v zraku s praktično uporabnega vidika zelo pomembna.

03 tlak.indd 80

2/10/2006 3:01:28 PM

3. Tlak

81

Časovna razporeditev učne snovi

03 tlak.indd 81

Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

Učna enota

23.

1.

3.1 Ploščina

24.

2.

3.2 Prostornina

25.

3.

3.3 Gostota

26.

4.

3.4 Specifična teža

27.

5.

3.5 O tlaku

28.

6.

3.6 Računanje tlaka

29.

7.

3.7 Tlak v tekočinah

30.

8.

3.8 Hidrostatični tlak

31.

9.

3.9 Zračni tlak

32.

10.

3.10 Računanje hidrostatičnega tlaka

33.

11.

3.11 Vzgon

34

12.

3.12 Vzgon in plavanje teles

35.

13.

3.13 Utrjevanje znanja

36.

14.

3.14 Preverjanje znanja

37.

15.

3.15 Ocenjevanje znanja

2/10/2006 3:01:34 PM

82

3. Tlak

3.1 Ploščina Učni cilj

Našteje enote za ploščino in navede njihove pretvornike.

Standardi znanja 1

Našteje enote za ploščino.

2

Pretvarja enote za ploščino.

3

Določi ploščino ploskve pravokotne oblike (šolske klopi, tal v učilnici, naslovnice učbenika …).

4

Določi ploščino ploskve, omejene s krivimi črtami (drevesnega lista, stopala, dlani …).

M

T

V

Z učenci v uvodu ponovimo opredelitev pojmov ploščina in površina. Pomembno je poudariti, da govorimo o ploščini likov in o površini teles, držav, njiv, travnikov … Ploščina je iz dolžine izpeljana količina. Ploščine geometrijskih likov lahko določimo z merjenjem dolžin in računanjem ploščin z uporabo matematičnih enačb, za določitev ploščine negeometrijskih likov pa uporabimo metodo tlakovanja, pri čemer pokrivamo izbrano ploskev z enotskimi kvadrati. Na tak način lahko določimo ploščine drevesnega lista, stopala, dlani in drugih negeometrijskih likov. Ker pri teh meritvah največkrat uporabljamo kariraste liste, učence povprašamo po ploščini kvadratka s stranico 5 mm. Izkušnje kažejo, da bo velika večina učencev pomnožila samo enoti, ne pa merskih števil, tako da bo odgovor 5 mm2. Pogosto se zgodi, da je odgovor učenca 0,5 cm2, ker je stranica kvadrata 0,5 cm. Ponovimo enote za merjenje ploščine in pretvornike. Ne bo odveč, če pripravimo 1 m2 veliko ploskev, na kartonu ali kar na šolski tabli, vanjo vrišemo 100 kvadratkov po 1 dm2 in enega označimo ter ob tem ponovimo, zakaj je pretvornik 100. Kaj pomeni smiselno zaokroževanje rezultata, pokažemo na primeru računanja ploščine učbenika. Dolžina učbenika je 29,7 cm, širina 20 cm, ploščina pa 574 cm2. Rezultat ploščine daje vtis, da je podan na 1 cm2 natančno. V resnici pa to ne drži. Če se pri širini učbenika zmotimo za 1 mm, in to se bržkone lahko, predstavlja ta milimetrski trak po celotni dolžini že okrog 3 cm2. Rezultat zato zaokrožimo na 570 cm2. V grobem velja pravilo, da rezultat ne more biti natančnejši, kot so bili najmanj natančni podatki. V glavnini učne ure opravijo učenci šolski množični poskus iz delovnega zvezka na strani 89. Pri nalogi v učbeniku na strani 47, pri kateri učenci z riževimi zrni prekrijejo lik svojega podplata, jih opozorimo, da zrna previdno poravnajo v eno ravnino. Smiselno je, da učenci za domačo nalogo v okviru te učne enote določijo ploščino svojega stopala, ki ga obrišejo v zvezek. Rezultat jim bo koristil pri računanju tlaka pod stopaloma. Na koncu učenci preverijo usvojeno znanje z reševanjem nalog v delovnem zvezku. Vsekakor naj rešijo nalogi 2 in 3 na strani 23 ter nalogo 7 na strani 24.

03 tlak.indd 82

2/10/2006 3:01:34 PM

3. Tlak Predlagani eksperiment

Pripomočki

Šolski množični poskus: Merjenje ploščine; navodilo v delovnem zvezku, stran 89

merski trak, risalni pribor, drevesni list, riževa ali druga drobna zrna

83

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

1.

Naštej enote za ploščino. Katera je osnovna?

M

1

2.

Kolikšen je pretvornik med enotama za ploščino, npr. med 1 m2 in 1 dm2? Pretvori 20 m2 v dm2. Pretvori 200 dm2 v m2.

T

2

3.

Opiši, kako bi določil ploščino šolske table (tal v učilnici, okna …).

T

3

4.

Kako določimo ploščino lika, ki ni omejen z ravnimi črtami? Npr. drevesnega lista.

T

4

03 tlak.indd 83

2/10/2006 3:01:34 PM

84

3. Tlak

3.2 Prostornina Učna cilja Pozna in našteje enote za prostornino.

Pozna predpone in po predponah določi pretvornike in izpelje decimalne merske enote.

Standardi znanja 1

Našteje enote za prostornino.

2

Pretvarja enote za prostornino.

3

Pozna zvezi 1 l = 1 dm3; 1ml = 1 cm3.

4

Zna izračunati prostornino kocke ali kvadra.

5

Opiše postopek določanja prostornine s potapljanjem.

6

Zna določiti povprečno prostornino majhnega telesa.

7

Razloži, da se prostornine nekaterih teles pri mešanju ne seštevajo.

M

T

V

Učence opozorimo, da vsako telo zavzema prostor. Z napihnjenim balonom pa učencem pokažemo, da je tudi zrak telo. Koristno je omeniti, da prostornina ni vedno aditivna količina, kar pomeni, da je ne moremo vedno seštevati. Za prikaz tega izvedemo poskus s fižolom in rižem, še učinkovitejši pa je poskus z mešanjem vode in alkohola – etanola. Vendar pa poudarimo, da so to le izjeme. Učenci opravijo šolski množični poskus po navodilih v delovnem zvezku na strani 90. Tretja naloga zahteva pojasnilo pojma povprečna vrednost. Povprečna vrednost učencem največkrat pomeni približno vrednost. Učenci namreč menijo, da dobimo povprečno vrednost prostornine majhnega telesa zato, ker je ne moremo točno izmeriti. Dejansko pa je rezultat meritve tem boljši, čim večje število drobnih teles vzamemo, saj tako napako zmanjšamo. Povprečno vrednost smo v prvem poglavju definirali kot količnik seštevka rezultatov vseh meritev in števila meritev. Zadnjo nalogo je smiselno opraviti frontalno, še boljše pa je, če jo učenci opravijo za domačo nalogo. Če ne naredijo eksperimentalne vaje v šoli, naj učenci za domačo nalogo vsekakor naredijo drugo vajo v učbeniku na strani 49, ki je označena s kolesci. Prepričajo se, da ima plastelin, preoblikovan v kroglo, enako prostornino kot kvader. Bistri učenci pa naj razmislijo, kako je s spremembo površine. V delovnem zvezku je veliko preprostih nalog, primernih za vse učence, zahtevnejša je le naloga 13.

03 tlak.indd 84

2/10/2006 3:01:34 PM

3. Tlak Predlagani eksperimenti

85

Pripomočki

1.

Zrak zavzema prostor

balonček

2.

Prostornine se ne seštevajo vedno

fižol, riž, posoda

3.

Prostornine se ne seštevajo vedno

enaki čaši, menzura, alkohol – etanol, voda

4.

Šolski množični poskus: Merjenje prostornine; navodilo v delovnem zvezku, stran 90

merilni trak, merilni valj, kepa plastelina, čaša, risalni žebljički, sponke za papir, bucike, jogurtov lonček, napolnjen z grobim peskom

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

5. Naštej enote za prostornino. Katera je osnovna?

M

1

6. Kolikšen je pretvornik med m3 in dm3 ali med m3 in cm3? Pretvori 1500 dm3 v m3. Pretvori 0,03 dm3 v cm3.

T

2

7. Kakšna je zveza med 1 l in 1dm3 ter 1 ml in 1 cm3? V čaši je 85 ml vode. Koliko cm3 je to?

T

3

8. Opiši postopek določanja prostornine teles s potapljanjem, npr.: kamna, ključa, kepe plastelina …

T

5

9. Kako bi določil povprečno prostornino riževega ali fižolovega zrna, kroglice za verižico?

V

6

V

7

10. Navedi primer, pri katerem se prostornini dveh teles ne seštevata.

03 tlak.indd 85

2/10/2006 3:01:34 PM

86

3. Tlak

3.3 Gostota Učni cilji

Standardi znanja

Opredeli gostoto in merske enote zanjo.

1

Ve, da je gostota telesa količnik mase in prostornine.

Zna razvrstiti homogena telesa enakih prostornin po gostoti.

2

Ve, da imajo telesa iz različnih snovi z enako prostornino različne mase.

3

Razvrsti telesa z enako prostornino po gostoti.

Zna razvrstiti homogena telesa enakih mas po gostoti.

4

Ve, da imajo telesa enakih mas iz različnih snovi različne prostornine.

5

Razvrsti telesa z enako maso po gostoti.

Pozna enoto za gostoto.

6

Zapiše enačbo za gostoto in osnovno enoto zanjo.

7

Ve, kaj pomeni, da je telo homogeno ali nehomogeno.

8

Razloči homogena in nehomogena telesa.

9

Uporabi enačbo za izračun gostote z osnovnimi enotami.

10

Zna izračunati maso ali prostornino telesa.

Razločuje homogena in nehomogena telesa. Izračuna gostoto snovi iz mase in volumna. Zna uporabiti zapis: r =

m V

M

T

V

V uvodu motiviramo učence z vprašanjem, kaj je težje: kos lesa ali kamen. Dobimo različne odgovore. Na eno stran enakoročne tehtnice damo kamenček, na drugo pa precej večji kos lesa. Nato zamenjamo kamenček z večjim kamnom. Zaradi nasprotujočih si trditev se pokaže potreba po tem, da primerjamo dve telesi z enako prostornino. S tem opredelimo pojem gostote. V naslednjem poskusu stehtamo enako velike kvadre iz lesa, umetne snovi, železa in aluminija. Najgostejše je tisto telo, ki ima pri dani prostornini največjo maso. Ugotovitve iz obeh poskusov nas napeljejo na zapis enačbe za računanje gostote. Učenci izvedo, da najdemo podatke o gostotah v fizikalnih priročnikih. Z uporabo teh podatkov lahko ugotovimo ali izračunamo npr., koliko tehta 5 m3 bukovega lesa in koliko kubičnih metrov gramoza lahko pelje tovornjak z nosilnostjo 12 t. Ko učence povprašamo, kaj je gostejše: voda ali olje, praviloma odgovorijo, da olje. Najbolj smiselno je odgovoriti, da je olje redkejše, ker enaka prostornina olja pač tehta manj kot enaka prostornina vode. To lahko hitro pokažemo z enakoročno tehtnico. g kg v . Pravilnosti rezultadm3 m3 tov takšnih pretvorb učenci ne morejo preveriti na pamet, hkrati pa z njimi v vsakda-

Izogibamo se nesmiselnemu pretvarjanju, na primer

njem življenju še nimajo opravka. Dovolimo jim računati v enotah, ki niso osnovne, kg g tako da v rezultatu dobijo ali . dm3 cm3

03 tlak.indd 86

2/10/2006 3:01:34 PM

87

3. Tlak Pri vpeljavi pojmov nehomogeno telo in povprečna gostota je dobro izhajati iz primera betona, saj je beton mešanica, pri kateri zlahka prepoznamo posamezne sestavine. Kot dodaten zgled pa lahko omenimo povprečno gostoto človeškega telesa, ki je približno 1,04 kg/dm3.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Tehtanje kamna in kosa lesa

kamenček, kos lesa kamen, kos lesa, tehtnica

2.

Tehtanje kvadrov z enakimi prostorninami iz železa, umetne snovi in lesa

kvadri z enako prostornino iz železa, umetne snovi, lesa in aluminija

3.

Tehtanje enakih prostornin vode in olja v enakih čašah

jogurtova lončka, voda, olje, tehtnica

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

11. Tri kocke – železna, lesena in aluminijasta – imajo enako prostornino. Razporedi jih po masi od najmanjše do največje. Kako bi jih razporedil po gostoti? Pojasni.

M

2

12. Telesi imata enako prostornino in sta iz različnih snovi. Katero telo ima večjo maso?

M

2

13. Na polici je 1 l olja, 1 l malinovega sirupa, 1 l vode in 1 l čistega alkohola. Razporedi jih po masi. Razporedi kapljevine še po gostoti.

M

3

14. Razporedi po gostoti svinec, aluminij, zlato in železo. Vsake kovine je 1 kg. Kateri kos kovine ima najmanjšo prostornino in kateri največjo?

T

4

15. Kako izračunamo gostoto snovi? Katera je osnovna enota za gostoto?

M

6

16. Kako še drugače imenujemo telo, ki je enakomerno gosto? Imenuj tri takšna telesa.

M

7

8

17. Imenuj tri telesa, za katera navajamo povprečno gostoto. Kako še drugače imenujemo takšna telesa?

M

7

8

03 tlak.indd 87

3

5

2/10/2006 3:01:34 PM

88

3. Tlak

3.4 Specifična teža Učni cilji

Standardi znanja

Navede enoto za specifično N težo 3 in specifično težo m izračuna iz dane teže in prostornine. Zna uporabiti zapis s =

Fg . V

Zna iz dane gostote zapisati specifično težo.

1

Razume, kaj je specifična teža.

2

Navede enoto za specifično težo.

3

Uporabi enačbo in izračunava težo in prostornino.

4

Ve, kolikšni sta gostota in specifična teža vode.

5

Iz podane gostote zna določiti specifično težo in obratno.

6

Uporablja tabelo gostot in specifičnih tež.

M

T

V

V uvodu ponovimo, kakšna je zveza med maso in težo. Ponovimo definicijo enote za silo. Zastavimo problem: Kolikšna je teža vode v bazenu, ki je dolg 25 m, širok 12,5 m, voda pa sega v povprečju do višine 2,5 m? Učenci se bodo spomnili, da moramo poznati prostornino vode v bazenu. Težo vode pa lahko določimo s sklepanjem: 1 dm3 tehta 1 kg; 1 kg vode je težak 10 N; v 1 m3 je 1000 dm3 vode, ki tehta 1000 kg in je težka 10 000 N. Podatek, da je teža 1 m3 vode 10 000 N, je specifična teža vode. Zapišemo enačbo za računanje teže in izračunamo težo vode v bazenu. Pregledamo podatke v preglednici gostot in specifičnih tež v učbeniku. Menimo, da je bolj smiselno računati maso ali težo oziroma prostornino teles kot pa gostoto ali specifično težo. Ti dve količini naj učenci znajo poiskati v tabelah. Izračunamo še prostornino gramoza v nalogi 6 v učbeniku na strani 52. Naloge v delovnem zvezku in učbeniku niso računsko zahtevne, zato predlagamo, da jih učenci rešijo čim več.

03 tlak.indd 88

2/10/2006 3:01:34 PM

89

3. Tlak Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

18. Katera je osnovna enota za specifično težo? Dopolni trditev. Specifična teža je teža …

M

1

kg 19. a) Gostota smrekovega lesa je 500 3 . Kolikšna je njegova specifična m teža?

M

5

M

5

M

4

b) Specifična teža bakra je 89 000

N . Kolikšna je gostota bakra? m3

20. Kolikšni sta gostota in specifična teža vode?

03 tlak.indd 89

2

2/10/2006 3:01:34 PM

90

3. Tlak

3.5 O tlaku Učni cilji Opredeli tlak kot količnik sile in ploščine, na katero je sila pravokotna.

Standardi znanja 1

Pove, da sila, ki deluje na ploskev, povzroča v njej tlak.

2

Pove, da je tlak količnik sile in ploščine ploskve, na katero deluje sila pravokotno.

3

Pojasni odvisnost tlaka od velikosti sile pri nespremenjeni ploščini.

4

Na konkretnem zgledu razloži odvisnost tlaka od ploščine pri nespremenjeni sili.

5

N Pove, da enoto 1 2 imenujemo 1 Pa in oba m zapisa uporablja.

6

Pove, da je 1 bar = 105 Pa.

7

Razloži primere iz vsakdanjega življenja (zakaj top nož nabrusimo, kol ošilimo …).

Opiše odnos med tlakom, silo in ploščino.

N imenuje Pa. m2 N Uporabi enoto 2 = Pa; m bar = 105 Pa.

Enoto

Na preprostih primerih pojasni odvisnost tlaka od sile in ploskve.

M

T

V

Učno enoto izpeljemo v dveh zaporednih urah. V prvi opredelimo tlak in uvedemo enoto, v drugi pa obravnavamo računske zglede. V uvodu prve učne ure izhajamo iz zgledov v naravi. Poleg zgleda s smučarjema v učbeniku lahko omenimo hojo z bosimi nogami po ostrem kamenju, hojo v čevljih z ozkimi petami po travi. Z učenci opravimo preprost poskus. Svinčnik primejo z enim prstom na enem koncu svinčnika, z drugim pa na drugem, ošiljenem koncu, in močneje stisnejo prsta skupaj. Večina učencev meni, da jih bolj zaboli v prstu, ki pritiska na konico, zato ker tam deluje večja sila. Ko pa jih spomnimo, da svinčnik miruje, ugotovijo, da sta obe sili po velikosti enaki. Razlog različnih občutkov je torej v tem, da konica pritiska na prst na manjši ploskvi. Če želimo pouk zastaviti problemsko, jim ponudimo kose plastelina, v katere skušajo narediti čim globlje jamice. Pričakujemo, da bodo ugotovili, da to lahko storijo, če pritiskajo z večjo silo ali uporabijo ostrejši predmet. Snov, iz katere je telo, zunanje sile tlačijo, dokler ne nastopi ravnovesje. Stlačenost povežemo s silo na enoto ploskve, to je količino, ki jo imenujemo tlak. Ugotovitev, da je pomembna velikost sile in ploskve, povežemo v definicijo tlaka. S poskusom z opekami in penasto gumo na strani 53 v učbeniku ponazorimo odvisnost tlaka od velikosti sile oz. ploskve. Gume morajo biti zelo mehke. Vpeljemo enačbo in enoto za tlak. Enota za tlak je zelo majhna. Ponazorimo jo lahko tako, da na karton z velikostjo 1 m2 enakomerno nasujemo 10 dag moke. Lahko pa ga prekrijemo z enako velikim kvadratom iz 100-gramskega papirja. Na ta način si

03 tlak.indd 90

2/10/2006 3:01:34 PM

3. Tlak

91

učenci lahko izboljšajo predstavo o enoti. Poskus pa lahko kdaj pozneje izkoristimo N N N pri pretvarjanju 2 v ali . m dm2 cm2 Nato izračunamo tlak pod opeko, ki jo postavimo na poljubno ploskev. Učenci opišejo potek reševanja in izmerijo potrebne količine. Navajamo jih na sistematičen zapis znanih in neznanih količin in na nakazane poti reševanja. Opozorimo tudi na napako pri govorjenju, da tlak deluje na telo. Govorimo o tlaku v tleh pod stopali, v papirju pod konico svinčnika ipd., ne pa o tlaku na tla, na papir … Po prvi uri obravnave tlaka bodo učenci znali odgovoriti na prvih sedem vprašanj v učbeniku in v delovnem zvezku rešiti naloge 25, 27 in 29 na strani 27.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Stiskanje svinčnika med dvema prstoma

svinčnik

2.

Naredimo jamico v plastelin

kosi plastelina

3.

Penaste gume obremenimo z eno, dvema in tremi opekami

penasta guma velikosti največje ploskve opeke, opeke

4.

Penaste gume obremenimo z opekami, ki jih položimo na tri različne ploskve

tri penaste gume velikosti ploskev opeke, tri opeke

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

21. Ko bereš časopis, se z rokama naslanjaš nanj. Kaj povzroča sila rok v delu časopisa, ki ga pokrivata roki?

M

1

22. Kako je opredeljen tlak?

M

2

23. Postavi na mizo skladovnico iz štirih opek, tako da bo tlak pod njimi enak tlaku pod eno opeko.

M

3

T

4

24. Kako moraš opeko položiti na penasto gumo, da bo tlak v njej največji? Kako moraš položiti opeko, da bo tlak v gumi najmanjši?

T

4

25. Enota za tlak je tudi bar. Izrazi jo v pascalih.

T

6

26. Kako izračunamo tlak? Katera je osnovna enota za tlak? Pojasni enoto.

M

5

27. Razloži povečanje ali zmanjšanje tlaka pod naramnicami nahrbtnika, če spremeniš širino naramnic.

M

7

03 tlak.indd 91

2/10/2006 3:01:34 PM

92

3. Tlak

3.6 Računanje tlaka Učna cilja Izračuna tlak iz sile in ploskve in zna uporabiti zapis F p= . S Izračuna tlak, če so podatki v naravnih številih in z osnovnimi enotami.

Standardi znanja 1

Zna pridobiti potrebne podatke in izračunati tlak.

2

Zna uporabiti enačbo p =

3

Zna izračunati tlak, če so podatki v osnovnih enotah.

M

T

V

F in izračunati F in S. S

V drugi učni uri snov ponovimo in utrdimo na praktičnih in računskih zgledih. Razpravo o tlaku nadaljujemo z računanjem tlaka pod različnimi skladovnicami opek. Priskrbimo več opek, s katerimi kvalitativno preverjamo razumevanje tlaka. Opeke imajo to prednost, da je največja ploskev dvakrat večja od srednje velike, najmanjša pa dvakrat manjša od srednje. Take postavitve lahko semikvantitativno obravnavamo: pod dvakrat manjšo ploskvijo je dvakrat večji tlak, pod štirikrat manjšo ploskvijo pa štirikrat večji tlak. Na ta način je rešljiva naloga 11 iz učbenika na strani 56. Nalogo 10 iz učbenika na strani 56 rešimo frontalno. Za lažje razumevanje posameznih problemov ponazorimo naloge s poskusi. Z reševanjem nalog na tablo pa dajemo učencem zgled, kako se je treba posameznih problemov lotiti. Učencem svetujemo, da potek reševanja komentirajo, saj jim bodo komentarji koristili pri pripravi na pisno preverjanje in ocenjevanje znanja. V nadaljevanju lahko učenci v skupinah rešujejo naloge od 1 do 8 v učbeniku na straneh 55 in 56. Po končanem delu plenarno poročajo o rezultatih. Pojmu negativnega tlaka ali nategu je v učbeniku namenjeno zelo malo prostora. O negativnem tlaku govorimo, ko sila nateza telo, ki se raztegne, dokler ni ravnovesja. V naravi zasledimo veliko primerov, npr. pri nosilnih vrveh, vlečnih vrveh, kavljih, vijakih … Izvedemo poskus in izmerimo silo, pri kateri se sukanec pretrga. Debelino sukanca smo že izmerili pri vaji 30 na strani 9 v delovnem zvezku. Tako lahko negativni ali natezni tlak izračunamo. Če nam dopušča čas, ali v okviru dodatnega pouka lahko razpredamo tudi o primerih, ko sila ne deluje pravokotno na ploskev telesa. Lep zgled za to je sneg na nagnjeni strehi.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Tlak pod skladovnico opek

štiri silikatne opeke

2.

Tlak pod utežjo

kilogramska utež

3.

S šivanko prebodemo blago

šivanka, blago, usnje

4.

Določanje natega, pri katerem se pretrga sukanec

stativni pribor, sukanec, uteži s kavlji ali vzmetna tehtnica

03 tlak.indd 92

2/10/2006 3:01:34 PM

93

3. Tlak

3.7 Tlak v tekočinah Učni cilji

Standardi znanja 1

Našteje agregatna stanja in za vsako stanje nekaj snovi.

2

Razloži razliko med tekočinami in trdnimi snovmi.

3

Ve, da se povečanje tlaka v trdnini prenese le v smeri delovanja sile.

4

Razloži, po čem razlikujemo kapljevine od plinov.

5

Primerja lastnosti kapljevin in plinov.

Pove, da so sile zaradi tlaka v zaprti tekočini pravokotne na vsako ploskev.

6

Ve, da so sile zaradi tlaka v zaprti tekočini pravokotne na vsako ploskev telesa ali posode.

Pove, da se tlak, ki ga povzroči sila na zaprto tekočino, prenese po vsej tekočini.

7

Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno.

8

Na primeru hidravlične stiskalnice razloži Pascalov zakon.

9

Razume, da sta sila in velikost ploskve premo sorazmerni količini.

Opredeli tekočine in loči kapljevine in pline po njihovih lastnostih.

Pojasni odvisnost sile od velikosti ploskve pri enakem tlaku tekočine.

M

T

V

V uvodu učne enote naj učenci navedejo nekaj snovi in jih razvrstijo po agregatnih stanjih in njihovih lastnostih. Pri pogovoru o agregatnih stanjih snovi je treba opredeliti razliko med fizikalnim in kemijskim pojmovanjem tekočin, da odpravimo morebitno terminološko zmedo. Da tekočine tečejo, pokažemo s prelivanjem vode iz čaše v kadico. S pihanjem zraka skozi slamico pokažemo, da je tudi zrak tekočina. Lahko pa odpremo okno in bližnji učenci bodo začutili, kako hladen zrak teče v učilnico. S kapljanjem vode iz injekcijske brizgalke pokažemo, da kapljevine kapljajo, plini pa ne. Učence motiviramo z eksperimentalnim delom. Snovi razvrščajo po topnosti (sladkor, les, kalcijeve tablete v vodi), po stisljivosti (kroglice, voda, zrak v brizgi), po trdoti (steklo, pločevino, les razijo z žebljem), po trdnosti (na vpete enake palčke iz lesa, železa in aluminija obešajo uteži in merijo upogibe) ter po drugih lastnostih. Glavnina učne ure je namenjena vpeljavi Pascalovega zakona. Primerjamo, kako je s tlakom zaradi povečanja sile pri trdnih snoveh in tekočinah. Naredimo lahko poskus z dvema opekama. Opeko položimo na mizo in ob njo postavimo deščico. Opeka povzroča v mizni ploskvi tlak. Ta se poveča, ko na prvo opeko položimo še eno. Učenec, ki drži deščico ob opekah, pa ne čuti, da bi opeki delovali nanjo. Ugotovimo, da se v trdnih snoveh povečanje tlaka prenese samo v smeri delovanja sile. Povsem drugače je, ko stisnemo en balon, napolnjen z vodo, in drugega, napolnjenega z zrakom. Tudi ob balonih pridržimo deščico. Ko vsak balon pritisnemo na mizo, pritiska tudi na deščico. Opazimo, da se napneta v vseh smereh enakomerno.

03 tlak.indd 93

2/10/2006 3:01:34 PM

94

3. Tlak Naredimo poskus s Pascalovo kroglo ali balonom, napolnjenim z obarvano vodo, ki ga na več mestih prebodemo s šivanko; opazujemo smeri curkov in razložimo izid poskusa. Vse potopimo v vodo, da izničimo vpliv teže, ki nam upogne curek iztekajoče vode. Sile zaradi tlaka v zaprti tekočini s pridom izkoriščajo v hidravličnih napravah. Naredimo poskus z modelom hidravlične stiskalnice in matematično obdelamo en primer. Zgled je v učbeniku na strani 58. Delovanje hidravličnih zavor in drugih hidravličnih ali pnevmatskih naprav lahko učenci razložijo in predstavijo v obliki petminutnega referata ob slikovnem gradivu. Lahko pa iz lego kock sestavijo modele teh naprav in jih predstavijo.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Tekočine tečejo

kad, čaša z vodo

2.

Kapljevine kapljajo

injekcijska brizgalka z vodo, kad

3.

Lastnosti snovi

kocka sladkorja, kalcijeva tableta, košček lesa, čaše z vodo kroglice, voda, zrak, injekcijska brizgalka kos pločevine, lesa in stekla, žebelj palčke iz lesa, železa in aluminija, uteži s kavlji, stojalo

4.

Opeka povzroča tlak v mizi

opeka, deščica

5.

Napihnjen balon stisnemo

zračni ali vodni balon, deščica

6.

Pascalova krogla

Pascalova krogla ali plastična vrečka, obarvana voda, velika prozorna posoda z vodo

7.

Delovanja hidravlične stiskalnice

dve različno veliki brizgalki, cevka iz umetne mase ali funkcionalni model hidravlične stiskalnice

03 tlak.indd 94

2/10/2006 3:01:34 PM

3. Tlak

95

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

28. Kako razdelimo snovi glede na agregatna stanja? Navedi primere.

M

1

29. Glede na katero lastnost delimo snovi na trdnine in tekočine?

M

2

30. Kaj prištevamo k tekočinam? Po kateri lastnosti jih ločujemo na kapljevine in pline?

M

4

31. Naštej lastnosti kapljevin. Za vsako lastnost povej, ali je tudi lastnost plina.

T

5

32. Kako se prenese povečanje tlaka po trdni snovi? Navedi primer.

M

3

33. Kako se prenese povečanje tlaka v tekočinah? Opiši poskus, ki smo ga naredili.

M

7

34. Kakšna je smer sil na stene posode zaradi tlaka v tekočini? Nariši napihnjen balon in sile zraka na opno.

M

6

35. Pojasni delovanje hidravlične stiskalnice (hidravličnih zavor). Skiciraj.

T

8

V

9

N . Kaj to pomeni? Kolikšna sila deluje cm2 na 1 dm2 veliko ploskev? Izračunaj s sklepanjem

36. Tlak pod batom stiskalnice je 50

03 tlak.indd 95

2/10/2006 3:01:34 PM

96

3. Tlak

3.8 Hidrostatični tlak Učni cilji

Standardi znanja 1

Pove, da tlak v tekočini narašča z globino.

2

Pove, da je tlak v tekočini odvisen od vrste tekočine.

3

Pove, da tlak v tekočini ni odvisen od oblike posode.

4

Opiše delovanje in uporabo vezne posode.

Pove, da je tlak v isti globini v vseh smereh enak.

5

Pove, da je tlak v isti globini v vseh smereh enak.

Pozna manometer in barometer in ve, kje ju uporabiti.

6

Pozna manometer in ve, za kaj ga uporabljamo.

Pove, da je tlak v tekočini odvisen od globine in specifične teže tekočine, neodvisen pa od oblike posode. Ve, da se tlak v tekočini spreminja z globino in da je odvisen od vrste tekočine.

M

T

V

Hidrostatični tlak obravnavamo v dveh učnih urah, ki nista zaporedni. Prvo uro opravimo več demonstracijskih poskusov in izpeljemo enačbo za računanje tlaka, ki ga povzroča tekočina, po obravnavi zračnega tlaka, ki sledi naslednjo uro, pa rešujemo računske naloge in utrjujemo znanje. Učence motiviramo z zgledi s počitnic ob morju in izletov v gore. Na osnovi izkušenj, ki jih imajo s potapljanjem v vodo in z vzpenjanjem s hitro vzpenjačo v gore, oblikujemo hipoteze, ki jih bomo raziskali s poskusi. V uvodni motivaciji lahko pokažemo iztekanje vode iz plastenke, ki ima luknjice na različnih višinah, in iztekanje vode iz plastenke, ki ima več luknjic na isti višini. Svetujemo uporabo priročnika B. Beznec in drugi: Poskusi s plastenkami, ZRSŠ, Ljubljana, 1998, strani 20 in 21. Z razmislekom in demonstracijskimi poskusi potrdimo ali ovržemo postavljene hipoteze. Za nazornejšo razlago uporabimo akvarij, ki je zelo uporaben pri demonstracijskih poskusih v celotnem poglavju. Vodo v akvariju navidezno razdelimo na več plasti, ki jih s flomastrom označimo na prednji steni. Razlago večanja tlaka zaradi pritiskanja zgornjih plasti vode na spodnje dopolnimo s poskusom, ko lij z opno, povezan z manometrom, potapljamo v vodo. Z isto pripravo pokažemo še, da je tlak v isti globini v vseh smereh enak. Pred poskusom z manometrom pokažemo, kako deluje manometer, in povemo, za kaj in kje ga uporabljamo. Spregovorimo tudi o manometru z Bourdonovo cevko. Da je hidrostatični tlak odvisen od gostote snovi, lahko pokažemo z enim od poskusov, ki sta opisana v delovnem zvezku na strani 33. Pri poskusu številka 53 nalivamo v manjšo, notranjo posodico najprej vodo, nato pa lahko poskus ponovimo in v notranjo posodico nalivamo še olje. Med izvajanjem poskusa opozorimo učence na opazovanje višine gladine tekočin v posodi. Pri nalivanju vode nastopi ravnovesje, ko se gladini v večji in manjši posodici izravnata, pri nalivanju olja pa je gladina olja nad gladino vode.

03 tlak.indd 96

2/10/2006 3:01:34 PM

3. Tlak

97

Izpeljavi enačbe za računanje hidrostatičnega tlaka posvetimo več pozornosti. Priporočamo, da izpeljemo enačbo za tlak vode ob dnu akvarija in ne čaše, kot je narisano v učbeniku. Najprej ponovimo že znana dejstva: enačbo za računanje tlaka, enačbo za računanje teže tekočine in enačbo za računanje prostornine kvadra. Učenci iz matematike poznajo enačbo V = abc, zato moramo pojasniti, da je ploščina S enaka osnovni ploskvi ab, višino kvadra c pa označimo s črko h. V tej učni enoti računamo le tlak zaradi teže kapljevine. Za hiter izračun je pomemben podatek, da se tlak v vodi poveča za 1 bar na vsakih 10 m globine. Na vprašanje, kolikšen je tlak v določeni globini, bomo odgovorili v naslednji uri, ko bomo upoštevali še zračni tlak ob gladini. Ker za računanje hidrostatičnega tlaka ne potrebujemo podatkov o posodi in količini tekočine, naredimo še poskus za prikaz hidrostatičnega paradoksa, opisan v učbeniku na strani 61. V luknjice na plastenkah vstavimo slamice, da voda lepše izteka. Pred nalivanjem vode zapremo slamice s plastelinom. Koristila nam bo pomoč učencev. Obravnavamo še vezne posode in njihovo uporabo. Z uporabo dolge plastične cevi, napolnjene z vodo – vodne tehtnice, preverimo, če so okenske police v učilnici v isti višini. Učenci, ki radi izdelujejo učne pripomočke, lahko sestavijo vezno posodo iz različno oblikovanih plastenk z odrezanim dnom. V vezno posodo jih povežejo s cevkami skozi zamaške.

Predlagani eksperimenti

03 tlak.indd 97

Pripomočki

1.

Tlak narašča z globino

merilnik tlaka s prožno opno, kad z vodo posoda s tremi enakimi luknjami na različnih višinah

2.

Tlak je neodvisen od smeri

merilnik tlaka s prožno opno, kad z vodo plastenka z luknjami v isti višini

3.

Tlak je odvisen od gostote

večja prozorna posoda z vodo, zgornji del prozorne plastenke ali steklena cevka, kartonček z nitko, voda, olje

4.

Tlak je neodvisen od oblike posode

tri različne plastenke z luknjami na isti višini

5.

Merjenje tlačnih razlik

odprti ali zaprti manometer v obliki črke U, kovinski manometer

6.

Delovanje vodne tehtnice

dolga prozorna cev, obarvana voda

7.

Vezne posode

vezna posoda

2/10/2006 3:01:35 PM

98

3. Tlak Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

37. Kako se z globino spreminja tlak v tekočini? Opiši poskus.

M

1

38. Nariši posodo z vodo, v kateri visi na vrvici telo oblike kvadra. Z usmerjenimi daljicami prikaži velikost sile vode na telo z vseh strani. Pojasni velikost usmerjenih daljic.

M

1

39. V kozarcu je mleko. V drugem, enakem kozarcu pa je do iste višine nalito olje (sladka smetana). Katera kapljevina povzroča ob dnu večji tlak? Odgovor pojasni.

M

2

40. V mali plastenki, velikem loncu in kopalni kadi sega voda 5 cm visoko. V plastenki je 1,6 dl vode, v loncu 1,8 l vode, v kadi 22 l vode. Primerjaj tlake ob dnu posod in pojasni odgovor.

T

3

41. V vazah različnih oblik sega voda 1 dm visoko. Nariši tri različno oblikovane vaze in primerjaj tlake p1, p2, p3 od dnu. Rešitev komentiraj.

T

3

42. Nariši zalivalko (cisterno za kurilno olje, posodico za strojno olje), ki je skoraj do vrha napolnjena z vodo (oljem). Pojasni delovanje veznih posod.

T

4

43. Kako imenujemo napravo za merjenje hidrostatičnega tlaka? Kje jo uporabljamo?

M

6

03 tlak.indd 98

5

2/10/2006 3:01:35 PM

99

3. Tlak

3.9 Zračni tlak Učni cilji

Pove, da zrak povzroča tlak.

Standardi znanja 1

Ve, da zrak zaradi teže povzroča tlak.

2

Razloži dokaze za obstoj zračnega tlaka.

3

Pove, kolikšen je normalni zračni tlak.

4

Prepozna glavne onesnaževalce zraka.

Spozna onesnaževanje zraka in nekatere možne na~ine zmanjševanja onesnaževanja.

5

Razloži na~ine zmanjševanja onesnaženosti zraka in predlaga ukrepe za zmanjšanje onesnaženja.

Spozna plasti atmosfere.

6

Našteje plasti atmosfere in našteje zna~ilnosti posamezne plasti.

7

Pozna fizikalne lastnosti zraka.

8

Ugotovi razloge, ki vplivajo na vreme.

9

Pozna pripravo za merjenje zračnega tlaka.

Spozna fizikalne lastnosti zraka (temperatura zraka, vlaga v zraku, gibanje zraka, oblaki in padavine).

M

T

V

V tej učni uri lahko pokažemo več zanimivih poskusov: prisesanje jogurtovega lončka na spodnji del obraza, prisesanje kljukice ali igrače s seskom na tablo, pitje po slamici, pretakanje vode s cevjo, vodo v obrnjenem kozarcu, ki ga zapira kos tršega papirja, model pljuč, kuhano jajce v steklenici in druge. Nekateri zanimivi poskusi z zrakom so opisani v knjigi B. Beznec in drugi: Poskusi s plastenkami, ZRSŠ, Ljubljana, 1998. Poskuse, ki jih izberemo, naredimo drugega za drugim brez razlage, nato pa poskusimo od učencev izvedeti, kaj jim je skupno. Priti moramo do dejstev, da zrak povzroča tlak, da z zmanjšanjem prostornine tlak zraka zvečamo, s povečanjem prostornine pa zmanjšamo. Po tem pogovoru poiščemo vzroke za izid prikazanih poskusov. Učenci še sami poiščejo zglede, ko naprave delujejo na osnovi zvečanega ali zmanjšanega tlaka. Poskusa z vodo v obrnjenem kozarcu v tej uri ne razlagamo. Učenci naj ga naredijo še enkrat doma in skrbno opazujejo rob kozarca. Nikoli nam namreč ne uspe obrniti kozarca tako, da se na zunanjem robu ne bi pojavilo malo vode. Ta iztekla voda omogoča zmanjšanje tlaka v kozarcu. Spreminjajo lahko količino vode v kozarcu pa tudi velikost papirja, ki pokriva kozarec. Naslednjo uro eden od njih predstavi ugotovitve. Poskus s kuhanim in olupljenim jajcem učenci navadno razložijo narobe. Mislijo, da pade jajce v notranjost steklenice, ker se je tlak v notranjosti zmanjšal zaradi tega, ker je goreči papir porabil ves kisik. V resnici pa se je zrak zaradi segrevanja raztezal. Ko smo ustje steklenice zaprli, je papir nehal goreti, zrak v steklenici pa se je začel ohlajati; zrak se je krčil in tlak zraka se je manjšal. Zaradi večjega zunanjega tlaka zdrkne jajce v steklenico.

03 tlak.indd 99

2/10/2006 3:01:35 PM

100

3. Tlak Dejstvo, da se zrak pri segrevanju razteza, pri ohlajanju pa krči, kar učencem ni neznano, tu samo sprejmemo, potrdimo pa v poglavju Temperatura, notranja energija in toplota. Govorimo še o pripravi za merjenje zračnega tlaka, o merjenju zračnega tlaka in o nastanku vetra. Merilniki tlaka običajno merijo tlačne razlike med zračnim (atmosferskim tlakom) in tlakom v zaprtih posodah. Izmerjeni tlak v avtomobilski zračnici tako npr. ni 2,2 bara, ampak je za 2,2 bara večji od zunanjega zračnega tlaka, saj kaže merilnik tlaka na začetku 0. V okviru te učne enote lahko navdušimo mlade naravoslovce, da teden dni spremljajo in beležijo podatke o temperaturi, vlažnosti in tlaku zraka, najdejo zvezo med tlakom in vlažnostjo ter o tem poročajo.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Lonček se prisesa na brado

jogurtov lonček

2.

Kljukica ali igrača se prisesa na tablo

kljukica ali igrača s priseskom

3.

Pitje po slamici

kozarec z vodo, slamica

4.

Vodo v kozarcu zadrži razglednica

kozarec z vodo, razglednica, kad

5.

Pretakanje vode s cevjo

prozorna cev iz umetne mase, škaf z vodo

6.

Model pljuč

balon, plastenka

7.

Kuhano jajce zdrkne v steklenico

kuhano jajce, steklenica s širokim vratom, vžigalice, papir

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

44. Kaj je vzrok, da zrak povzroča tlak?

M

1

45. Naštej in pojasni vsaj tri dokaze za obstoj zračnega tlaka.

T

2

46. Kolikšen je normalni zračni tak?

M

3

47. S čim merimo zračni tlak?

M

9

03 tlak.indd 100

2/10/2006 3:01:35 PM

101

3. Tlak

3.10 Računanje hidrostatičnega tlaka Učni cilj

Izračuna tlak v tekočini (na različnih globinah) z upoštevanjem tlaka na gladini. Zna uporabiti zapis p = sh.

Standardi znanja 1

Pozna enačbo za računanje tlaka v mirujočih tekočinah.

2

Uporabi enačbo in izračuna hidrostatični tlak brez upoštevanja zračnega tlaka.

3

Izračuna hidrostatični tlak z upoštevanjem zračnega tlaka.

4

Zna uporabiti enačbo p = sh za računanje globine in specifične teže tekočine.

M

T

V

V tej učni enoti najprej ponovimo vednost o hidrostatičnem tlaku ob nalogah v delovnem zvezku na strani 31. Ponovimo, kako računamo hidrostatični tlak, in rešimo nalogo 5 v učbeniku na strani 62 in nalogo 51 iz delovnega zvezka, stran 32. Z nalogo 6 iz učbenika na strani 62 ponovimo računanje sile iz tlaka in velikosti ploskve, naloga 50 v delovnem zvezku na strani 32 pa je prav tako indirektna. Predlagamo frontalno učno obliko. Možnost dela pri tabli damo predvsem slabšim učencem, saj bodo na ta način dobili več samozavesti, deležni pa bodo tudi naših neposrednih nasvetov in pomoči. Učence navajamo na algoritmični način razmišljanja in uporabo fizikalne risbe. Na koncu učne ure si ogledamo vsebine z videokasete Tlak v tekočinah, ki obravnavajo tlak v tekočinah, zračni tlak, merjenje tlaka in hidrostatični tlak.

03 tlak.indd 101

2/10/2006 3:01:35 PM

102

3. Tlak

3.11 Vzgon Učni cilji

Standardi znanja

Razloži silo vzgona kot rezultanto sil tekočine, ki deluje na potopljeno telo.

1

Razloži vzgon, kot rezultanto sil tekočine na potopljeno telo.

Ve, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo.

2

Pove, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo.

3

Ve, da je sila vzgona po velikosti enaka teži izpodrinjene tekočine.

4

Pozna smer sile vzgona in ve, da jo rišemo iz težišča.

5

Izra~una vzgon.

Ve, da je sila vzgona enaka teži izpodrinjene tekočine, in pozna njeno smer. V preprostih primerih izra~una silo vzgona.

M

T

V

Za motivacijo naredimo poskus z žogico, ki jo potopimo v vodo. Opišemo sile na žogico, ko jo držimo v vodi, in nato, ko jo spustimo. Ko se žogica giblje proti gladini, je ravnovesje sil porušeno, ponovno se vzpostavi, ko žogica obmiruje na gladini. Ta poskus smo morda naredili že pri obravnavi sil, vendar takrat vzgona še nismo obravnavali, zato ga ponovimo. Učenci imajo zagotovo izkušnje z dviganjem kamnov iz vode, zato povedo, da postane kamen nad vodno gladino težji. Naredimo poskus: Kamen obesimo na vzmetno tehtnico in določimo velikost sile kamna na tehtnico, nato kamen potopimo v vodo. Tehtnica pokaže manj, sila kamna je manjša. Poudariti moramo, da se teža kamna ni spremenila. Katera sila deluje poleg vzmetne tehtnice in teže na kamen, ko je ta potopljen v vodo, in kolikšna je njena velikost, ugotovimo s poskusom. Opravimo ga lahko frontalno ali kot šolski množični poskus po navodilih v delovnem zvezku na strani 91. Da je vzgon enak rezultanti sil, s katerimi tekočina deluje na potopljeno telo, razložimo ob skici. Naredimo še poskus, s katerim pokažemo, da vzgon ni odvisen od gostote potopljenega telesa oz. od teže telesa. Opisan je v učbeniku na strani 67.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Žogico za namizni tenis potopimo v vodo

žogica za namizni tenis, steklena posoda z vodo

2.

Tehtanje kamna v zraku in v vodi

kamen, vzmetna tehtnica, posoda z vodo

3.

Šolski množični poskus: Vzgon; navodilo v delovnem zvezku, stran 91

stativni pribor, čaša s prostornino 250 ml, enako velika telesa iz različnih snovi, vzmetna tehtnica, voda, olje

4.

Vzgon ni odvisen od gostote telesa

stativni pribor, telesa iz različnih snovi enakih prostornin, vzmetna tehtnica, čaša z vodo

03 tlak.indd 102

2/10/2006 3:01:35 PM

3. Tlak

103

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

48. Katere sile delujejo na telo, ki je potopljeno v tekočino?

T

1

49. Plastična kocka je v sredini zgornje ploskve privezana na vrvico in visi v vodi. Nariši. Opiši in nariši sile, s katerimi voda deluje na kocko. Določi rezultanto teh sil. Kako in zaradi česa se spremeni sila v vrvici, ko kocko potopimo v vodo? Zakaj se nam zdijo telesa, potopljena v tekočino, lažja?

T

1

50. Opiši poskus, ki dokazuje obstoj vzgona.

M

2

51. Opiši poskus, s katerim smo pokazali, da je vzgon po velikosti enak teži izpodrinjene tekočine.

T

3

52. Kovinski čep in steklena kroglica imata enako prostornino. Čep je težak 0,55 N, kroglica pa 0,2 N. Obe telesi potopimo v vodo. Primerjaj vzgona.

T

3

53. Kaj moramo narediti s telesom, da bo nanj deloval vzgon? V katero smer deluje?

M

4

54. Skala, velika 20 dm3, je zgrmela v vodo. Kolikšna je sila vode na potopljeno skalo?

V

5

55. Od česa je odvisen vzgon? Kako izračunamo vzgon?

V

5

03 tlak.indd 103

2/10/2006 3:01:35 PM

104

3. Tlak

3.12 Vzgon in plavanje teles Učna cilja

Standardi znanja

Loči, v kakšnih okoliščinah telo plava, lebdi ali potone, in zna to opredeliti s primerjavo gostot.

Prepozna areometer kot pripravo za merjenje gostote kapljevin.

M

1

Primerja težo plavajočega, lebdečega, potopljenega telesa z vzgonom, ki deluje nanj.

2

Primerja gostoto kapljevine s povprečno gostoto telesa, ki plava, lebdi, se potopi v kapljevini.

3

Razloži, v kakšnih okoliščinah telo plava, lebdi ali se potopi.

4

Prepozna areometer kot pripravo za merjenje gostote kapljevin.

5

Razloži delovanje areometra.

T

V

Delo v tej učni uri lahko zastavimo problemsko in uporabimo znanje, pridobljeno v prejšnjih urah. Ponovimo snov o vzgonu in medtem iz moke, vode in kvasa zamesimo kepico testa, ki jo damo v čašo z mlačno vodo. Poskus traja 5 do 10 minut. Med pogovorom o silah, ki delujejo na testo, opazujemo, kaj se dogaja v čaši. Testo je na dnu čaše, rezultanta teže in sile vzgona je usmerjena navzdol. V topli vodi testo vzhaja, veča se prostornina in z njo vzgon. Ko sta teža in sila vzgona nasprotno enaki, se testo odlepi od dna, gostota testa je enaka gostoti vode. Hitro se dviga proti gladini. Zakaj se to zgodi? Testo še naprej vzhaja, prostornina se mu veča. Sila vzgona postaja večja od teže in rezultanta obeh sil je usmerjena navzgor. Testo pogleda iz vode, in ker še vedno vzhaja, ga je vse več nad gladino. Pri tem se ves čas vzpostavlja ravnovesje med težo in silo vzgona. Telo plava. Do vseh teh ugotovitev pridemo z ustreznimi vprašanji, pogovor pa spremljamo s pripravljeno večfazno risbo na prosojnici. Naredimo povzetek, v katerem primerjamo težo telesa z vzgonom in povprečno gostoto telesa z gostoto kapljevine.

Fg > Fvzg

1

Fg > Fvzg

2

Fg = Fvzg

3

R=0

Fg < Fvzg

4

Fg = Fvzg

3

R=0

Vzgon in teža sta na začetku v razmerju 9 : 10. Vektorja na sliki nista narisana v pravem rezmerju, ker bi se na pogled premalo razlikovala. Da lahko telo v eni tekočini potone, v drugi pa plava ali lebdi, lahko pokažemo z oljem, vodo in alkoholom. Poskus je opisan v učbeniku na strani 68. To dejstvo izkoriščajo pri napravah za merjenje gostote – areometrih, ki se razlikujejo po lestvicah

03 tlak.indd 104

2/10/2006 3:01:35 PM

3. Tlak

105

(M. Cvahte: Fizikalne naloge iz vsakdanjega življenja, Društvo matematikov, fizikov in astronomov, Ljubljana, 1991, nalogi 34 in 35). Z areometrom izmerimo gostoto vode in gostoto olja. Pri obravnavi plavanja teles je treba učencem pokazati, da telesa ne plavajo zaradi svoje oblike, ampak plavajo, če lahko izpodrinejo dovolj tekočine, da je njena teža enaka teži telesa. Ladje plavajo, čeprav so iz železa in je gostota železa kar 7,8-krat večja od gostote vode. Veliko prostora na ladji je zapolnjenega z zrakom, zato je povprečna gostota manjša od gostote vode. Tudi plastelin plava na vodi. Najprej ga sploščimo v palačinko in položimo na vodo; potone. Nato palačinko preoblikujemo v ladjico; plava. Lahko jo tudi obtežimo in pojasnimo, da je teža vode, ki jo ladjica izpodrine, enaka teži ladjice s tovorom vred. Tudi zrak je tekočina in za telesa v njem velja Arhimedov zakon. Mogoče bo učencem zanimiv podatek, da je telo s prostornino 1 m3 v brezzračnem prostoru »težje« za 13 N. Velikost vzgona na potopljeno telo učenci računajo s sklepanjem. Poznamo prostornino telesa, ki je potopljeno v vodo, ali prostornino vode, ki jo izpodrine plavajoče telo, in vemo, da je 1 dm3 vode težak 10 N. Sposobnejše učence pa lahko navajamo na uporabo enačbe Fvzg = sV, ki so jo uporabili pri računanju teže tekočine v učni enoti Hidrostatični tlak.

Predlagani eksperimenti

03 tlak.indd 105

Pripomočki

1.

Kepa testa v mlačni vodi

moka, kvas, voda, čaša s toplo vodo

2.

Olje lahko potone, plava, pa tudi lebdi

dve čaši, olje, voda in alkohol

3.

Merjenje gostote kapljevin z areometrom

areometer, menzura, voda, olje

4.

Ladjica iz plastelina

posoda z vodo, plastelin, frnikole

2/10/2006 3:01:35 PM

106

3. Tlak Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

56. Krompir v vodi potone, jabolko plava, kroglica olja pa v mešanici vode in alkohola lebdi. Primerjaj težo posameznega telesa z vzgonom nanj. Telesa skiciraj in nariši sile.

T

1

57. Krompir v vodi potone, jabolko plava, kroglica olja pa v mešanici vode in alkohola lebdi. Primerjaj povprečne gostote teles z gostoto kapljevine, v kateri so.

T

2

58. Kepo plastelina obesiš na vrvico in potopiš v različne kapljevine (vodo, olje, slano vodo, alkohol) ter meriš, s kolikšno silo je napeta vrvica. V kateri kapljevini je vrvica najbolj napeta in v kateri najmanj? Pojasni odgovor.

T

2

59. Iz katere kovine je lahko kroglica, da bo plavala v živem srebru? Iz katere kovine naj bo, da bo potonila? Pojasni odgovora. Uporabi tabelo gostot v učbeniku, stran 51.

T

3

60. Smrekov hlod plava po Dravi in izpodrine 1,5 m3 vode. Gostota smrekokg vega lesa je 500 3 . Kolikšen del hloda je nad gladino? Koliko tehta m hlod? Skiciraj.

T

3

61. Kako imenujemo napravo za merjenje gostote kapljevin? Opiši postopek merjenja in princip delovanja.

M

4

T

5

03 tlak.indd 106

2/10/2006 3:01:35 PM

3. Tlak

107

3.13 Utrjevanje znanja V tej učni enoti ponovimo in utrdimo usvojeno znanje. Najprej si ogledamo vsebine z videokasete, ki obravnavajo vzgon. Če nam to dopušča oprema v učilnici, pa vzgon analiziramo z računalniškim programom. Za ponavljanje in utrjevanje izberemo vprašanja in naloge, ki preverjajo znanje na osnovi standardov znanja. Izogibamo se podvajanju nalog, ki preverjajo iste standarde. Rešimo lahko naloge 68, 69, 70, 72 in 73 v delovnem zvezku na strani 36. Opravimo lahko zanimiv poskus za obravnavo plavanja teles. V merilni valj nalijemo najprej vodo, nato z lijakom sadni sirup, da se ne zmeša z vodo, nazadnje nalijemo še olje. Potem v valj postopoma spuščamo različna telesa: kroglico plastelina, ki se potopi na dno, košček gume, ki plava v sirupu, zamašek flomastra, ki plava v vodi, in košček plute, ki plava v olju. Če je kateri učenec naredil doma kartezijski plavač po navodilu v učbeniku, stran 69, ali po navodilu iz knjige Poskusi s plastenkami, stran 88, ga predstavi in nato pojasnimo njegovo delovanje. Podoben poskus je opisan tudi v knjižici Fizikalne naloge iz vsakdanjega življenja pod številko 37.

Predlagan eksperiment Plavanje teles v različnih kapljevinah

Pripomočki merilni valj, sadni sirup, voda, olje, plutovinasti zamašek, zamašek flomastra, gumijasti zamašek, kroglica plastelina

3.14 Preverjanje znanja Pred pisnim ali ustnim ocenjevanjem znanja izvedemo preverjanje znanja. Preverjanje je lahko ustno ali pisno. Učenci z reševanjem nalog preverijo, v kolikšni meri obvladajo učno snov, učitelj pa dobi informacijo o snovi, ki ni dovolj utrjena oziroma je učenci ne obvladajo v zadovoljivi meri. Če se odločimo za pisno obliko ocenjevanja znanja, skušamo sestaviti preizkus znanja, ki ni v celoti podoben nalogam, s katerimi preverjamo znanje, iste standarde znanja preverjamo z drugimi nalogami. Na ta način v večji meri merimo znanje, ki je posledica razumevanja snovi.

3.15 Ocenjevanje znanja

03 tlak.indd 107

2/10/2006 3:01:35 PM

Naloge za pisno preverjanje znanja TLAK

Ocenjevalna lestvica Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

Število doseženih točk: 1

V menzuro smo nalili vodo in vanjo potopili 5 kroglic.

a) Koliko vode smo nalili v menzuro?

2

Specifična teža vode je 10 000 3

a) 0,5 m vode tehta b) 10 litrov vode tehta c)

3

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

21 2

b) Kolikšna je prostornina ene kroglice?

N . m3

3

kg. kg.

3

dm vode tehta 150 kg.

Učenec tehta 45 kg in ima eno stopalo veliko 150 cm2. Stoji na obeh nogah.

2

a) Kolikšen je tlak v tleh pod obema stopaloma?

b) Kolikšen je tlak pod stopalom, ko stoji na eni nogi?

03 tlak.indd 108

2/10/2006 3:01:35 PM

4

Opeki sta na različna načina položeni druga na drugo. Pod spodnjo je vselej list papirja. Tlaka v papirju pod opekama sta p1 in p2. Obkroži črko pred pravilnim odgovorom.

p1

2

p2

A p 1 = p2 B p 1 > p2 C p 1 < p2 Izbiro utemelji.

5

Na črtice v desnem stolpcu pripiši ustrezne črke z levega stolpca, da dobiš pravilne trditve.

3

Povečanje tlaka se prenaša: A enakomerno na vse strani

v trdninah

B v smeri delovanja sile

v kapljevinah v plinih

6

Ploščina manjšega bata hidravlične stiskalnice za grozdje je 2 cm2.

3

a) S kolikšno silo moramo delovati na manjši bat, da je tlak v olju pod njim 2500 kPa?

b) Kolikšen je tlak v olju pod večjim batom?

c) Kolikšna sila deluje na večji bat, če sta ploščini batov v razmerju 1 : 100?

03 tlak.indd 109

2/10/2006 3:01:35 PM

7

Posodi imata enako dno. V prvi posodi sega voda do višine 32 cm, v drugi pa olje do višine 40 cm (rolja = 0,8

2

kg ). dm3

a) Primerjaj tlaka ob dnu posod.

b) Primerjaj tlaka na gladini.

8

Telo visi na vrvici in je potopljeno v vodo.

4

a) Telo je v ravnovesju. Nariši in označi sile na potopljeno telo. b) Z enačbo zapiši pogoj za ravnovesje sil, ki delujejo na telo, ter ravnovesje z besedami opiši.

c) Kaj je vzgon in od česa je odvisen?

03 tlak.indd 110

2/10/2006 3:01:35 PM

3. Tlak

111

Rešitve nalog s točkovnikom 1

2

3

4

5

6

7

8

a) 22 ml

1

b) 6,4 cm3

1

a) 500 kg

1

b) 10 kg

1

c) 150

1

a) 15 kPa

1

b) 30 kPa

1

C

1

V drugi postavitvi deluje enaka sila na manjšo ploskev.

1

B v trdninah

1

A v kapljevinah

1

A v plinih

1

a) 500 N

1

b) 2500 kPa

1

c) 50 000 N

1

a) pvode = polja

1

b) Tlaka sta enaka.

1

a) glej sliko

1

b) Fvzg + Fv + Fg = 0 ali Fvzg + Fv = -Fg Vsota sile vrvice in sile vzgona je nasprotno enaka teži telesa. c) Vzgon je sila tekočine na potopljeno telo. Odvisen pa je od prostornine potopljenega dela telesa in specifične teže tekočine.

03 tlak.indd 111

1 1 1

2/10/2006 3:01:35 PM

112

3. Tlak Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga

Standardi

M

T

V

Pozna zvezi 1 l = 1 dm3; 1 ml = 1 cm3. 1

Opiše postopek določanja prostornine s potapljnjem. Zna določiti povprečno prostornino malega telesa. Pozna zvezi 1 l = 1 dm3; 1 ml = 1 cm3.

2

Ve, kolikšni sta gostota in specifična teža vode. Zna izračunati maso ali prostornino telesa. Pretvarja enote za ploščino. Pove, da je tlak količnik sile in ploščine ploskve, na katero deluje sila pravokotno.

3 Zna pridobiti potrebne podatke in izračunati tlak. Na konkretnem zgledu razloži odvisnost tlaka od ploščine pri nespremenjeni sili. 4

5

Na konkretnem zgledu razloži odvisnost tlaka od ploščine pri nespremenjeni sili. Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. Ve, da se povečanje tlaka v trdnini prenese le v smeri delovanja sile. Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. Pove, da enoto 1

6

N imenujemo Pa in oba zapisa uporablja. m2

Pretvarja enote za ploščino. Zna uporabiti enačbo p =

F in izračunati F in S. S

Razume, da sta sila in velikost ploskve premo sorazmerni količini.

03 tlak.indd 112

2/10/2006 3:01:35 PM

3. Tlak Naloga

Standardi

M

T

V

13 43 %

11 37 %

6 20 %

113

Iz znane gostote zna določiti specifično težo in obratno. Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. Pove, da je tlak v tekočini odvisen od vrste tekočine. 7 Pozna enačbo za računanje tlaka v mirujočih tekočinah. Uporabi enačbo in izračuna hidrostatični tlak brez upoštevanja zračnega tlaka. Ve, da zrak zaradi teže povzroča tlak. Pove, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo. Pozna smer sile vzgona in ve, da jo rišemo iz težišča. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. 8

Opredeli pojem težišča in ve, da težo narišemo iz težišča. Zapiše matematični izraz za ravnovesje sil. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno.

Skupaj

03 tlak.indd 113

2/10/2006 3:01:35 PM

Pisni preizkus znanja

Ocenjevalna lestvica Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

TLAK

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

Ime in priimek: Razred: 8.

Skupina

A

Število doseženih točk:

23

Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim.

1

Nariši in pobarvaj lik, ki meri 9 cm2.

1

2

V menzuri je bilo 50 cm3 vode. Nato smo vanjo spustili 3 jeklene kroglice.

2

a) Določi prostornino ene kroglice.

b) Izračunaj maso ene kroglice, če veš, da je gostota jekla g = 7,8 . cm3

3

Med naštetimi tekočinami podčrtaj pline. Vse snovi so pri normalnem zračnem tlaku in sobni temperaturi.

1

olje, zrak, voda, vodik, kisik, žveplena kislina

03 tlak.indd 114

2/10/2006 3:01:35 PM

4

Opeki sta na dva načina položeni druga na drugo. Pod njima je vselej list papirja.

2

Tlaka v papirjih sta p1 in p2. Primerjaj tlaka po velikosti.

p1

p2

Zakaj si se tako odločil?

p1

p2

5

Zaboj, težak 6000 N, pokriva 4 m2 veliko ploskev. Izračunaj tlak v tleh pod zabojem.

2

6

Na napihnjenem balonu sta označeni ploskvici S1 in S2. Velja: S2 = 2S1. Nariši sili zraka v balonu na označeni ploskvici.

2

7

S kolikšno silo pritiska voda na prst, s katerim zatisnemo iztočno ustje brizge? 2 2 Presek ustja je 5 mm , presek bata 30 mm . Na bat delujemo s silo 6 N.

2

8

Kolikšen je tlak vode v globini 35 m ob upoštevanju normalnega zračnega tlaka? Izračunaj ali napiši sklep.

2

9

Izpolni preglednico in nariši graf odvisnosti tlaka od globine v posodi z oljem. kg Zračnega tlaka ne upoštevaj. Gostota olja je 800 3 . m N h [m] p[ 2] m 0 0

2

0,1 0,2 0,3

03 tlak.indd 115

2/10/2006 3:01:35 PM

10

Telesi iz iste snovi sta potopljeni v enako kapljevino. Obešeni sta na vzmetni tehtnici.

a) Primerjaj teži teles: Fg1

Fg2.

b) Primerjaj vzgona na telesi: Fvzg1

11

3

Fvzg2.

c) Primerjaj sili vzmetnih tehtnic: Fvt1

Fvt2.

Leseno kocko z robom 1 dm in gostoto 0,6

kg daš v vodo. dm3

4

a) Izračunaj težo kocke.

b) Kolikšen vzgon deluje na plavajočo kocko?

c) Kocko potisneš pod gladino. S kolikšno silo jo tiščiš, ko je vsa pod vodo?

č) V izbranem merilu nariši sile, ki delujejo na kocko, ko jo tiščiš pod vodno gladino.

03 tlak.indd 116

2/10/2006 3:01:36 PM

Pisni preizkus znanja

Ocenjevalna lestvica Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

TLAK

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

Ime in priimek: Razred: 8.

Skupina

B

Število doseženih točk:

23

Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim.

1

Nariši lik, ki bo meril 7 cm2.

1

2

V menzuri je bilo 50 cm3 vode. Nato smo vanjo spustili 5 frnikol.

2

a) Določi prostornino ene frnikole.

b) Izračunaj maso vseh frnikol, če veš, da je gostota stekla 2,6

3

g . cm3

Med tekočinami podčrtaj kapljevine. Vse snovi so pri normalnem zračnem tlaku in sobni temperaturi.

1

voda, vodik, olje, živo srebro, alkohol, zrak

03 tlak.indd 117

2/10/2006 3:01:36 PM

4

Opeki sta na dva načina položeni druga na drugo. Pod njima je vselej list papirja. Tlaka v papirjih sta vedno p1 in p2. Primerjaj tlaka po velikosti.

2

p2

p1

Zakaj si se tako odločil?

p1

p2

5

Zaboj, težak 3000 N, pokriva 2 m2 veliko ploskev. Izračunaj tlak v tleh pod zabojem.

2

6

Na napihnjenem balonu sta označeni ploskvici S1 in S2. Velja: S1 = 2S2. Nariši sili zraka v balonu na označeni ploskvici.

2

7

Ustje reklamnega balona ima prerez 1 cm . S kolikšno silo deluje zrak na 6 dm2 veliko steno balona, če na ustje delujemo s silo 10 N?

2

8

V kolikšni globini v vodi je tlak ob upoštevanju normalnega zračnega tlaka 350 kPa? Izračunaj ali napiši sklep.

2

9

Izpolni preglednico in nariši graf odvisnosti tlaka od globine v posodi z vodo. Zračnega tlaka ne upoštevaj.

2

2

h [m] 0

p[

N ] m2 0

0,1 0,2 0,3

03 tlak.indd 118

2/10/2006 3:01:36 PM

10

Enaki telesi visita na vzmetnih tehtnicah. Prvo je potopljeno v vodo, drugo v alkohol.

a) Primerjaj teži obeh teles: Fg1

Fg2.

b) Primerjaj vzgona na telesi: Fvzg1 c) Primerjaj sili vzmetnih tehtnic: Fvt1 11

3

Fvzg2. Fvt2.

Granitno kocko z robom 1 dm in gostoto 2,5

kg obesiš na vrvico in daš v vodo. dm3

4

a) Kolikšna je teža kocke?

b) Kolikšen vzgon deluje takrat na kocko, ko je v celoti potopljena?

c) S kolikšno silo je takrat napeta vrvica?

č) Izberi merilo in nariši sile, ki delujejo na kocko.

03 tlak.indd 119

2/10/2006 3:01:36 PM

120

3. Tlak

Rešitve nalog s točkovnikom Skupina A 1

Pobarvanih je 36 kvadratkov.

1

2

a) 5 cm3

1

b) 39 g

1

3

zrak, vodik, kisik

1

4

p1 = p2

1

V obeh primerih delujeta na enako veliki ploskvi enako veliki sili.

1

Pravilno izbrana enačba. N 1500 2 m

1

V razmerju narisana vektorja.

1

Smer sil je pravokotna na označene ploskvice.

1

1N

2

Samo sklep brez pravilnega rezultata.

1

450 kPa: vsakih 10 m se tlak v vodi poveča za 100 kPa, k temu pa prištejemo 100 kPa normalnega zračnega tlaka.

2

Pravilen rezultat brez upoštevanja zračnega tlaka.

1

5

6

7

8

1

9 0 800 1600 2400

03 tlak.indd 120

Pravilno izpolnjena preglednica.

1

Pravilno narisan graf.

1

2/10/2006 3:01:36 PM

3. Tlak 10

11

Fg1 < Fg2

1

Fvzg1 < Fvzg2

1

Fvt1 < Fvt2

1

a) 6 N

1

b) 6 N

1

c) 4 N

1

č) Merilo: 1 cm pomeni

03 tlak.indd 121

N; pravilna slika.

121

1

2/10/2006 3:01:36 PM

122

3. Tlak Skupina B 1

Pobarvanih je 28 kvadratkov.

1

2

a) 5 cm3

1

b) 65 g

1

3

voda, olje, živo srebro, alkohol

1

4

p1 = p2

1

V obeh primerih delujeta na enako veliki ploskvi enako veliki sili.

1

Pravilno izbrana enačba ali sklep. N 1500 2 m

1

V razmerju narisana vektorja.

1

Smer sil je pravokotna na označeni ploskvici.

1

6000 N

2

Samo sklep brez pravilnega rezultata.

1

25 m: vsakih 10 m se tlak v vodi poveča za 100 kPa, odštejemo pa 100 kPa normalnega zračnega tlaka.

2

Pravilen rezultat brez upoštevanja zračnega tlaka.

1

5

6

7

8

1

9 0 1000 2000 3000

03 tlak.indd 122

Pravilno izpolnjena preglednica.

1

Pravilno narisan graf.

1

2/10/2006 3:01:36 PM

3. Tlak 10

11

a) Fg1 = Fg2

1

b) Fvzg1 > Fvzg2

1

c) Fvt1 < Fvt2

1

a) 25 N

1

b) 10 N

1

c) 15 N

1

č) Merilo: 1cm pomeni

03 tlak.indd 123

N; pravilna slika.

123

1

2/10/2006 3:01:36 PM

124

3. Tlak Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preizkusu znanja Naloga 1

Standardi znanja

M

T

V

Določi ploščino ploskve pravokotne oblike (šolske klopi, tal v učilnici, naslovnice učbenika). Opiše postopek določanja prostornine s potapljanjem. Pozna zvezi 1 l = 1 dm3, 1 ml = 1 cm3.

2

Zna določiti povprečno prostornino majhnega telesa. Zna uporabiti enačbo r = m za računanje mase in volumna. V

3

Našteje agregatna stanja in za vsako stanje nekaj primerov. Razloži odvisnost tlaka od ploščine.

4 Pojasni odvisnost tlaka od velikosti sile, ki deluje na izbrano ploskev. Zna izračunati tlak, če so podatki v osnovnih enotah. 5

Pove, da je tlak količnik sile in ploščine ploskve, na katero deluje sila pravokotno. Ve, da so sile zaradi tlaka v zaprti tekočini pravokotne na vsako ploskev telesa ali posode.

6

Ve, da se povečanje tlaka v tekočini prenese na vse strani enakomerno. Razume, da sta sila in velikost ploskve premo sorazmerni količini. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. Na primeru hidravlične stiskalnice razloži Pascalov zakon.

7

Razume, da sta sila in velikost ploskve premo sorazmerni količini. Izračuna tlak v kapljevini z upoštevanjem zračnega tlaka.

8

Ve, kolikšni sta gostota in specifična teža vode. Ve, kolikšen je normalni zračni tlak. Pove, da tlak v tekočini narašča z globino.

9

Pove, da je tlak v tekočini odvisen od vrste tekočine. Uporabi enačbo in izračuna tlak v tekočini brez upoštevanja zračnega tlaka.

03 tlak.indd 124

2/10/2006 3:01:36 PM

3. Tlak Naloga

Standardi znanja

M

T

V

16 47 %

11 32 %

7 21 %

125

Pove, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo. 10

Pozna smer sile vzgona in ve, da jo rišemo iz težišča. Ve, da je sila vzgona po velikosti enaka teži izpodrinjene tekočine. Zna izračunati prostornino kocke, kvadra. Iz dane gostote zna določiti specifično težo in obratno. Uporabi enačbo s =

Fg in izračuna težo oz. prostornino. V

Pove, da je vzgon sila, s katero deluje tekočina na potopljeno telo. Ve, da je sila vzgona po velikosti enaka teži izpodrinjene tekočine. 11

Primerja težo plavajočega telesa z vzgonom, ki deluje nanj. Pozna smer sile vzgona in ve, da jo narišemo iz težišča. Opredeli pojem težišča in ve da težo narišemo iz težišča. Sile na izbrano telo nariše z usmerjeno daljico. Razume, da je telo v ravnovesju, če miruje ali se giblje premo in enakomerno. Izbere primerno merilo, da predstavi določeno silo.

Skupaj

Videokasete Rajko Peternel: Tlak v tekočinah, videokaseta, Videofon, d.o.o. Trajanje: 22 min.

http://www.videofon.si/ Računalniški programi Programska oprema FIZIKA/mehanika 4.1 Program VZGON je namenjen izračunu in analizi vzgona. Program dopolnjujejo teorija vzgona, zvočni zapisi, slike vaj (dopolnjene so s silami) in vaje. Program je sicer tehnično naravnan in zato pri pouku v osnovni šoli manj uporaben.

http://www.mehanika.info/Programi/index.htm Meritve z računalnikom Pri precejšnjem številu poskusov je mogoče računalnik s pridom uporabiti kot del instrumentalne opreme.

http://www2.arnes.si/~ogradgonams/pro-fi/h_tlak.htm

03 tlak.indd 125

2/10/2006 3:01:36 PM

126 126

Delo Delo in in energija energija

4

Splošna pojasnila Učenci se že od 4. razreda dalje srečujejo s pojmom energija v okviru različnih naravoslovnih predmetov na kvalitativni ravni. Koristno je pregledati učbenike, ki so jih učenci uporabljali v nižjih razredih, da lahko ponovimo in utrdimo že znana dejstva o energiji. Spomnimo jih na poskuse, ki so jih delali, kakšnega lahko tudi ponovimo, nato pa vednost o energiji razširimo ter nadgradimo. Natančneje obravnavamo kinetično, potencialno in prožnostno energijo. Prepoznavajo jih po vidnih spremembah: spremembi hitrosti, lege ali oblike opazovanega telesa. Spoznajo definicijo dela, z opravljenim delom povežejo spremembo energije in jo izražajo kvantitativno ter pri tem uporabljajo izrek o kinetični in potencialni energiji. Preprosta orodja obravnavamo kot pripomočke za opravljanje dela. Po učnem načrtu v osnovni šoli ne obravnavamo mehanske moči, le električno. Pisci učbenika in priročnika pa menimo, da je koristno seznaniti učence s pojmom moč v zvezi z mehanskim delom, zato smo to snov vključili v učbenik. Ko se v poglavju Temperatura, notranja energija in toplota seznanijo še z notranjo energijo, vpeljemo še energijski zakon. Energijski zakon predstavlja splošno naravno zakonitost. Iz splošne zveze med energijo, delom in toploto sledijo posebni primeri. V tem poglavju najprej obravnavamo izrek o kinetični energiji ter nato še izrek o kinetični in potencialni energiji. Obdelamo energijske pretvorbe, in ko v naslednjem poglavju spoznamo še notranjo energijo, razširimo obravnavo energijskih pretvorb z zgledi, pri katerih se znaten del energije pretvarja v notranjo energijo. Pri obravnavi izreka o kinetični in potencialni energiji je zelo pomembno, da učencem predstavimo zvezo med potencialno energijo in delom teže, kar naredimo pozneje v 9. razredu.

04 delo in energija.indd 126

2/16/2006 10:48:50 AM

4. Delo in energija

127

Časovna razporeditev učne snovi Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

38.

1.

4.1 O energiji

39.

2.

4.2 Kinetična energija

40.

3.

4.3 Potencialna energija

41.

4.

4.4 Prožnostna energija

42.

5.

4.5 O delu

43.

6.

4.6 O delu – smer sile in gibanja nista vzporedni

44.

7.

4.7 O delu in energiji

45.

8

4.8 Utrjevanje znanja

46.

9.

4.9 Delo opravljamo z orodji – vzvod

47.

10.

4.10 Delo opravljamo z orodji – škripec

48.

11.

4.11 Delo opravljamo z orodji – klanec

49.

12.

4.12 Moč

50.

13.

4.13 Energijske pretvorbe

51.

14.

4.14 Utrjevanje znanja

52.

15.

4.15 Preverjanje znanja

04 delo in energija.indd 127

Učna enota

2/16/2006 10:48:50 AM

128

4. Delo in energija

4.1 O energiji Cilji

Standardi

Spozna različne vire energije.

1

Razume pomen izrazov obnovljiv, neobnovljiv energijski vir.

Spozna, da so nekateri viri obnovljivi in nekateri ne.

2

Našteje različne energijske vire ter ve, kateri so obnovljivi in kateri ne.

3

Ve, da je Sonce glavni vir energije in da energija Sonca prihaja na Zemljo s svetlobo.

4

Našteje zglede, ko telesom ali napravam dovajamo energijo, da lahko delujejo.

5

Pozna enoto za energijo.

Spozna, da je Sonce glavni vir energije.

M

T

V

V uvodu govorimo o virih energije. Znana dejstva ponovimo in utrdimo v obliki referatov, ki smo jih razdelili v začetku šolskega leta. Referate imajo učenci možnost predstavljati v naslednjih urah, ko obravnavamo potencialno in prožnostno energijo, saj je tam nove snovi za obravnavo manj. Priporočamo pripravo javne razprave o prednostih in slabostih jedrske energije, energije, pridobljene v termoelektrarnah, ali energije iz elektrarn, ki izkoriščajo energijo vetra, in sicer v obliki pro et contra. Sami najdemo in usmerjamo zagovornike uporabe jedrske energije in drugih naštetih energij, kolega biologa pa poprosimo za mentorstvo skupine nasprotnikov uporabe te energije in gradenj jedrskih elektrarn, termoelektrarn in elektrarn na veter. V pogovoru o virih energije učence seznanimo s tem, da je energije dovolj in se k sreči ohranja, le neobnovljivih virov energije, kot so fosilna goriva, je vse manj, nekatere oblike energije pa težko pretvorimo v uporabno obliko. Nekaterih virov ni mogoče izkoristiti, saj bi bili stroški za pridobitev uporabne oblike energije previsoki. Na začetku ure izmerimo temperaturo vode v beli in črni plastenki ter ju postavimo na sonce. Med uro temperaturo vode vsaj še enkrat izmerimo in nato razpravljamo o vzroku za dobljen rezultat. Naredimo še poskus s sončno celico. Ko smo ponovili, da imajo različna telesa energijo, povemo, da se ta pojavlja v različnih oblikah. Poiščemo zglede za kinetično, potencialno, prožnostno in notranjo energijo. Spoznamo znak in enoto za energijo.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Merjenje temperature vode v beli in črni plastenki, ki ju segrevamo na soncu

enaki plastenki, ena pobarvana z belo, druga s črno barvo, termometer

2.

Poskus s sončno celico

sončna celica, ventilatorček, vodnika, list papirja

04 delo in energija.indd 128

2/16/2006 10:48:50 AM

129

4. Delo in energija Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

1.

Imenuj obnovljiv vir energije in pojasni, zakaj pravimo, da je obnovljiv. Naštej nekaj neobnovljivih virov energije.

M

1

2

2.

Imenuj neobnovljiv vir energije in pojasni, zakaj pravimo, da ni obnovljiv. Kateri so obnovljivi viri energije?

M

1

2

3.

Od kod je večina energije na Zemlji? Navedi zglede.

M

3

4.

Opiši prenos energije od Sonca do bukovih drv (od Sonca do hidroelektrarne, od Sonca do fosilnih goriv, od Sonca do moke …).

M

3

5.

Izberi napravo in povej, kaj potrebuje za nemoteno delovanje. Naprave: žarnica, avtomobilski motor, zračna tlačilka, jadrnica, kolo, mlinček za kavo, kladivo, lopata, plug …

M

4

04 delo in energija.indd 129

2/16/2006 10:48:50 AM

130

4. Delo in energija

4.2 Kinetična energija Cilji

Standardi

Ve, da je kinetična energija povezana z gibanjem.

1

Pove, da ima vsako telo, ki se giblje, kinetično energijo.

Opredeli pojave, pri katerih se telesu spremeni kinetična energija.

2

Opiše pojave, pri katerih se telesu spremeni kinetična energija.

Pove, da je sprememba kinetične energije povezana s spremembo hitrosti.

3

Spremembo kinetične energije prepozna po spremembi hitrosti.

4

Opiše odvisnost kinetične energije od mase.

5

Opiše odvisnost kinetične energije od hitrosti.

Pove, da je kinetična energija odvisna od mase in hitrosti.

M

T

V

Pri tej učni enoti učenci spoznajo, da je kinetična energija odvisna od hitrosti in mase telesa. O povečanju oz. zmanjšanju kinetične energije sklepamo najprej po spremembi hitrosti opazovanega telesa, nato pa po opravljenem delu, čeprav tega nikjer eksplicitno ne omenjamo. Naredimo poskusa, ki sta opisana v učbeniku; to je poskus s frnikolo in vžigalično škatlico za osvežitev dejstva, da ima telo, ki se giblje, kinetično energijo, ter poskus z nihaloma in enakima škatlicama. Primerni kroglici sta žogica za namizni tenis in enako velika kroglica plastelina. Po poskusih povzamemo ugotovitve in se dogovorimo o znaku za kinetično energijo. Pri nekaterih zgledih za povečanje kinetične energije (potiskanje vozička, brcanje žoge) moramo poudariti, da se npr. žogi povečuje kinetična energija, dokler je v stiku z nogo. V trenutku, ko žoga zapusti nogo, ima zaradi maksimalne hitrosti največjo energijo. Ob opisu piruete, ki jo naredi drsalka, učenci spoznajo, da imamo v bistvu dve vrsti kinetične energije, translacijsko in rotacijsko. Seveda učencev ne obremenjujemo s tema pojmoma, ampak jim povemo, da imajo kinetično energijo tudi telesa, ki se vrtijo. Ob pogovoru o kinetični energiji vozil spregovorimo tudi o (ne)varnem prečkanju cest zunaj naselij in prehodov za pešce. Učencem povemo, da niso nevarna samo vozila, ki imajo zaradi velike hitrosti veliko kinetično energijo in zaradi tega daljšo zavorno pot, nevarni so tudi tovornjaki in avtobusi, ki imajo veliko kinetično energijo zaradi večje mase in se težko zaustavijo na kratki razdalji. Nalog o kinetični energiji je precej. Predlagamo, da v šoli rešimo nalogi 3 in 4 iz delovnega zvezka na strani 37.

04 delo in energija.indd 130

2/16/2006 10:48:50 AM

4. Delo in energija Predlagana eksperimenta 1. 2.

131

Pripomočki

Frnikola premakne škatlico

frnikola in vžigalična škatlica

Energija nihal z različno maso

stojalo, enako dolgi nihali s kroglicama različnih mas, dve enaki škatlici, deščica

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

6. Po čem prepoznamo, da ima telo kinetično energijo? Pojasni ob zgledu.

M

1

7. Navedi zgled, ko se telesu kinetična energija povečuje, in zgled, ko se mu zmanjšuje.

M

2

8. Izberi telesa, ki se jim je spremenila kinetična energija, in povej, ali se je ta zvečala oz. zmanjšala. Vlak se bo vsak trenutek ustavil na postaji. Smučar letalec se spušča po zaletišču. Sedež vrtiljaka se giblje mimo opazovalca. S tekočimi stopnicami se odpelješ v višje nadstropje.

M

3

9. Kako je kinetična energija odvisna od mase telesa? Navedi primer.

T

4

10. Kako je kinetična energija odvisna od hitrosti telesa? Navedi primer.

M

5

04 delo in energija.indd 131

2/16/2006 10:48:50 AM

132

4. Delo in energija

4.3 Potencialna energija Cilji

Standardi

Našteje telesa in pojave, pri katerih se spremeni potencialna energija.

1

Na zgledih prepozna spremembo potencialne energije opazovanega telesa in pove, ali gre za povečanje ali zmanjšanje potencialne energije.

Zna ugotoviti povečanje in zmanjšanje potencialne energije.

2

Pove, da se pri gibanju v vodoravni legi potencialna energija telesa ne spreminja.

3

Razume, da je sprememba potencialne energije odvisna od višinske razlike med začetno in končno lego telesa.

4

Ve, da je potencialna energija odvisna od teže telesa.

Pove, da je sprememba potencialne energije odvisna od višinske razlike med začetno in končno lego telesa.

M

T

V

Potencialno energijo vpeljemo kot energijo, ki je povezana z lego telesa. Učenci pogosto v izražanju zamenjujejo spremembo lege s spremembo višine telesa. Najbolje, da izvedemo demonstracijo z vžigalično škatlico; za spremembo lege jo z mize dvignemo na višje mesto, za spremembo višine opazovanega telesa pa iz pokončno postavljene škatlice nekoliko izvlečemo predalček. Poudarimo, da se med dviganjem ali spuščanjem ne spremeni višina telesa, temveč lega telesa v navpični smeri. Obravnava potencialne energije na tej ravni je zgolj kvalitativna in je torej ne računamo. Govorimo le o spremembi potencialne energije. Za vsak zgled določimo izhodiščno lego, najpogosteje izberemo tla v učilnici ali površje Zemlje. Pri razlagi se omejimo na primere, pri katerih je sprememba nadmorske višine majhna, saj le v tem primeru lahko predpostavimo, da je teža telesa konstantna. Dvigamo ali spuščamo različna telesa in ugotavljamo povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Telo dvigamo (spuščamo) na izbrano mesto po različnih poteh in poudarimo, da sta pomembni le začetna in končna lega. Isto telo dvignemo še dvakrat, trikrat višje in razpravljamo o spremembi potencialne energije. Navedemo tudi zglede, ko se telesa gibljejo v vodoravni legi, pri tem pa se jim potencialna energija ne spreminja. Obravnavamo še odvisnost potencialne energije od mase telesa. Primerjamo spremembo Wp polnega in napol praznega nahrbtnika, polnega in praznega pladnja za učila, ki ju z mize dvignemo na isto polico v omari. Pri pouku rešimo nalogo 1 iz učbenika na strani 77. Primer c zahteva pojasnilo. Odgovor na vprašanje, zakaj se je povečala potencialna energija opeke, za učence namreč ni preprost, saj opeka ostane na mizi. Zato opazujemo težišče opeke. Na opeki označimo mesto, kjer v njeni notranjosti leži težišče. Potencialna energija se je povečala zaradi spremembe lege težišča, saj smo pri silah omenili, da je težišče točka, o kateri si lahko mislimo, da je v njej zbrana masa telesa.

04 delo in energija.indd 132

2/16/2006 10:48:50 AM

4. Delo in energija Predlagani eksperimenti

133

Pripomočki

1.

Dviganje in spuščanje teles

nahrbtnik, utež, knjiga, opeka

2.

Nošenje teles po učilnici

nahrbtnik, utež, knjiga, opeka

3.

Dviganje in spuščanje teles z različno maso

poln in napol prazen nahrbtnik, poln in prazen pladenj za učila

4.

Sprememba težišča opeke

opeka

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

11. V katerih zgledih se je podčrtanemu telesu spremenila potencialna energija? Povej še, kako se je spremenila. Sliko dvigneš s tal in jo obesiš na steno. Korito z rožami dvigneš na balkonsko ograjo. Zvezek prestaviš na drug konec mize. Jabolko utrgaš z veje visoko na drevesu. Jabolko pada z drevesa. Plesalca plešeta valček. Plesalec in plesalka plešeta akrobatski rock’n’roll.

M

1

12. Šest krožnikov naenkrat odložiš v omarico na steni. Opiši spremembo potencialne energije krožnikov. Ali je sprememba energije večja oz. manjša, če odložiš vsak krožnik posebej? Pojasni odgovor.

M

1

13. Dno avtomobilskega prtljažnika in nakupovalnega vozička sta na isti višini. Iz vozička preložiš polne vrečke v avto. Opiši spremembo potencialne energije vrečk.

M

2

14. Prideš v učilnico in sedeš na stol. Opiši spremembo potencialne energije svojega telesa.

T

3

15. Sani vlečeš nekaj časa po ravnem, nato jih zapelješ v hrib. Opiši spremembo potencialne energije sani pri vožnji po ravnini in pri vožnji v hrib.

T

3

16. Postavi opeko tako, da bo razvidno zvečanje (zmanjšanje) potencialne energije opeke.

T

3

17. Z meter visoke police dvigneš zaboj praznih steklenic in ga odložiš na tla. To narediš tudi z enakim zabojem polnih steklenic. Opiši spremembi potencialne energije obeh zabojev in ju primerjaj med seboj.

T

4

18. Učenca 1. in 4. razreda si oprtata vsak svoj šolski nahrbtnik na ramena. Opiši in primerjaj spremembo potencialne energije nahrbtnikov. Izvajanje dopolni s skico.

T

4

04 delo in energija.indd 133

2/16/2006 10:48:50 AM

134

4. Delo in energija

4.4 Prožnostna energija Cilj Našteje telesa in pojave, pri katerih se spremeni prožnostna energija.

Standarda 1

Našteje telesa in pojave, ki so v zvezi s spremembo prožnostne energije.

2

Ugotovi povečanje ali zmanjšanje prožnostne energije.

M

T

V

Prožnostna energija je v bistvu notranja energija, nekateri pravijo, da je potencialna. Ne glede na to je na tej stopnji smotrno o njej govoriti posebej, saj so znaki, po katerih prepoznamo spremembe prožnostne energije, vidni. Za razlago izberemo samo takšne primere, pri katerih so spremembe vidne, nikakor pa ne primerov, ki so povezani s stiskanjem plinov oz. s spremembo njihove prostornine. Učencem ponudimo prožna in neprožna telesa, da jim »povečajo« prožnostno energijo. Pojasniti moramo pojem zvijanja oz. vzvoja. To najpreprosteje prikažemo z obešalnikom za obleko, ki ga obesimo na vrvico in nekajkrat zasukamo. Obešalnik nato spustimo. Vrtenje obešalnika je dokaz, da smo z zvijanjem povečali prožnostno energijo vrvice. Učno uro lahko zapolnimo z reševanjem nalog o energiji, ki jih je kar precej, ali z referati učencev o energiji.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Pajac skoči iz škatlice

igračka na vzmet, ki je zaprta v škatlici

2.

Telesu povečamo prožnostno energijo

elastika, plastično ravnilo, vrvica, papir, ščipalka za perilo, bakrena žica, tanka pločevina

3.

Balistični topič izstreli kroglico

balistični topič, kovinska kroglica

4.

Avtomobilček se odpelje

avtomobilček na vzmet

5.

Zvita vrvica suče obešalnik

vrvica, obešalnik

04 delo in energija.indd 134

2/16/2006 10:48:50 AM

4. Delo in energija

135

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

19. Naštej tri telesa, ki jim lahko povečaš (zmanjšaš) prožnostno energijo. Opiši, kaj moraš narediti, da pride do povečanja (zmanjšanja) prožnostne energije.

M

1

20. Kateremu telesu se je spremenila prožnostna energija? Kako se je spremenila? Mateja je okrog čopa las navila elastiko. Tim je s plastičnim ravnilom frcnil košček krede. Dedek je navil žepno uro. Peterček je pritisnil avtomobilček ob tla, ga potegnil nazaj ter spustil, tako da se je odpeljal po sobi.

M

2

04 delo in energija.indd 135

2/16/2006 10:48:51 AM

136

4. Delo in energija

4.5 O delu Cilji

Standardi

Ve, da je delo odvisno od sile in poti.

1

Ve, da je delo odvisno od sile in poti, zato zna izbrati zglede, pri katerih sila opravlja delo.

Opiše zvezo med delom, silo in potjo.

2

Zvezo med delom, silo in potjo opiše kvalitativno.

Opredeli joule kot enoto za delo.

3

Opredeli joule kot enoto za delo.

Izračuna delo iz sile in poti, kadar je sila vzporedna s potjo. Izračuna delo, kadar je sila vzporedna s potjo.

4

Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo.

Zna uporabiti zapis A = Fs. Uporablja joule kot enoto za delo.

5

Uporabi enačbo A = Fs za računanje sile ali poti.

M

T

V

Najprej preverimo, kaj učenci razumejo pod pojmom delo. Navedejo naj, kaj delajo doma, kaj v šoli in pri izvenšolskih dejavnostih. Na tablo zapisujemo glagole, s katerimi izražajo delo. Pri pregledu teh izločimo tiste, ki ne pomenijo dela v fizikalnem smislu. Naredimo poskus z vozičkom, merimo pot in silo – obe količini sta učencem že znani. Definiramo delo kot produkt sile in poti ter zapišemo enačbo za računanje dela. Ob zgledu izpeljemo enoto in jo definiramo. Delo enega joula lahko ponazorimo s počasnim dviganjem uteži, težke 1 N, en meter visoko ali z vlečenjem vozička, ki smo ga obtežili, tako da je vlečna sila 1 N, na razdalji 1 m. Povemo, od kod ime enote, učenci pa lahko imajo kratek referat o fiziku J. P. Joulu. Pri pogovoru o delu dosledno govorimo o opravljanju dela, tudi takrat ko navajamo le sile; kegljač opravi delo, sila opravi delo, telo dela. Navedemo še primere, ko sila deluje na telo, a telesa ne premakne. Npr.: otrok »dviga« težak kovček, vendar ga ne premakne, »odpiramo« predal, ki se je zataknil, trudimo se premakniti omaro. Pot je nič, zato je opravljeno delo nič. Ni odveč, če opozorimo na matematični zapis in rezultat, ker množimo z nič. Nalogo 1 v učbeniku na strani 82 in nalogo 11 v delovnem zvezku na strani 39 prihranimo za naslednjo uro, ko bomo izvedeli, da sila, pravokotna na smer gibanja, ne opravlja dela. Predlagamo, da pri pouku rešimo nalogo 4 iz učbenika, iz delovnega zvezka pa nalogi 14 a, c ter 15. Za domače delo sta primerni nalogi 13 in 14 iz delovnega zvezka.

04 delo in energija.indd 136

2/16/2006 10:48:51 AM

4. Delo in energija Predlagani eksperimenti

Pripomočki

Učenec vleče voziček

voziček (demonstracijski voziček, mizica na kolesih …), vzmetna tehtnica

2.

Definicija joula

utež, težka 1 N, metrska palica ali merilni trak obtežen voziček, vzmetna tehtnica, merilni trak

3.

»Premikanje« omare

omara v učilnici

1.

137

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

21. Razmisli, ali telo, ki je v povedi osebek, opravlja delo. Če ga opravlja, določi silo in pot. Vrabec sedi na veji. Konj vleče voz. Ajda radira napake. Pesnik išče rimo. Pesnik grize peresnik. Marko si podpira glavo.

M

1

22. Trgovka zlaga kolače kruha na police. Kaj mora narediti, da bo opravila 2-krat (3-krat) več dela?

T

2

23. Kladivo, težko 10 N, dvigneš 1 m (1,5 m) visoko. Koliko dela opraviš?

M

3

24. S silo 120 N potiskaš voziček 0,8 km daleč. Koliko J dela opraviš?

M

4

25. Imenuj enoto za delo. Kako je določena?

T

3

04 delo in energija.indd 137

2/16/2006 10:48:51 AM

138

4. Delo in energija

4.6 O delu – smer sile in gibanja nista vzporedni Cilji Navede primere, ko sila ne opravlja dela. Ve, da sila, ki deluje pravokotno na smer gibanja, ne opravlja dela. Med silami, ki delujejo na gibajoče telo, izbere tiste sile oziroma komponente sil, ki opravljajo delo.

Standardi

1

Razume, da sila, ki je pravokotna na smer gibanja, ne opravlja dela. Zna opisati takšne zglede.

2

Grafično zna določiti komponento, ki opravlja delo.

3

Ve, da le komponenta, vzporedna s smerjo gibanja, opravlja delo, pravokotna komponenta pa telo dviga ali tišči k tlom.

M

T

V

Posebej obravnavamo delo sil, ki niso vzporedne s potjo. Najprej govorimo o delu sil, ki delujejo pravokotno na smer gibanja. Učence vprašamo, koliko dela opravijo, ko nesejo nahrbtnik s šolskimi potrebščinami po vodoravni poti od doma do šole, koliko pa takrat, ko med potjo čakajo sošolce. Pogovor podkrepimo s poskusom. Utež, težko 10 N, nesemo na isti višini na primer od omare do mize. Koliko dela opravimo? Najprej določimo sile, ki delujejo na utež. Ker nobena imenovana sila ne deluje vzporedno s potjo, ne opravlja dela. Tudi ko mirujemo z utežjo v roki, ne delamo. Rešimo nalogo 1 v učbeniku na strani 82 ali nalogo 11 v delovnem zvezku na strani 39. Obravnavamo še primer, ko vlečemo ali potiskamo telo tako, da sila oklepa s smerjo gibanja ostri kot. Naredimo poskus s klado. Enakomerno jo vlečemo z vrvico, ki je poševna na smer gibanja, in z dovolj občutljivo vzmetno tehtnico izmerimo vlečno silo. Potem jo vlečemo še tako, da je vrvica vzporedna s smerjo gibanja, in merimo vlečno silo. Obe sili primerjamo po velikosti in ugotovimo, da je v prvem primeru sila večja, opravljeno delo pa očitno obakrat enako. Določiti moramo silo, ki jo v prvem primeru potrebujemo za računanje dela. Ponovimo snov o razstavljanju sil ter načrtovalno določimo velikost komponente vlečne sile v smeri premikanja. Povemo, kakšna je vloga druge komponente, pravokotne na to smer, ter izračunamo delo. Vse to lahko naredimo ob reševanju naloge 16 v delovnem zvezku na strani 40. Snov utrdimo z nalogama 17 in 18 v delovnem zvezku na isti strani.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Nošenje uteži

utež

2.

Vlečenje klade

klada, vzmetna tehtnica

04 delo in energija.indd 138

2/16/2006 10:48:51 AM

4. Delo in energija

139

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

26. Oče nosi Jana štuporamo po trgovini. Ali oče pri tem dela? Pojasni odgovor.

M

1

27. Ob polno naloženem vozičku stopa Matevž in od strani podpira naložene kartone, da ne padejo z vozička. Ali Matevž dela? Pojasni odgovor.

M

1

28. Babica nese težak cekar iz trgovine po vodoravni poti. Ali babica dela, ko drži cekar ves čas v isti roki? Pojasni odgovor.

M

1

29. Mizo povlečeš k sebi za 2 m tako, da oklepata roki z vodoravno ravnino kot 60°. Sila rok je 50 N. Koliko dela opraviš? Možni odgovori: 100 J, več kot 100 J, manj kot 100 J. Izbrani odgovor pojasni ob skici. Za vsako komponento sile povej, kakšna je njena vloga.

V

2

T

3

04 delo in energija.indd 139

2/16/2006 10:48:51 AM

140

4. Delo in energija

4.7 O delu in energiji Cilji Pove, da je za opravljanje dela potrebna energija. Opredeli delo kot enega od načinov izmenjave energije z okolico. Pove izrek o kinetični energiji in uporabi zapis A = DWk za toga telesa. Opiše primere, za katere velja izrek o kinetični energiji.

Standardi 1

Opiše primere, ko telesu energijo povečamo oziroma zmanjšamo z delom.

2

Razume, da je za premagovanje trenja potrebno delo.

3

Pove izrek o kinetični energiji, ga zapiše s simboli in uporablja pri reševanju nalog.

4

Opiše zglede, za katere velja izrek o kinetični energiji.

5

Pri opisu dogodka zna uporabiti enačbo A = DWp in izračuna delo, A = Fg h, ki je potrebno za spremembo potencialne energije.

6

Zapiše izrek o kinetični in potencialni energiji in ga uporabi pri opisu ustreznega pojava.

Zna uporabiti enačbo A = DW.

M

T

V

Pogovor o delu in energiji začnemo z zgledi iz vsakdanjega življenja. Navajamo takšne primere, pri katerih telo, ki ima energijo, deluje na opazovano togo telo in opravi delo. Zaradi opravljenega dela se opazovanemu telesu poveča kinetična energija. Telesu, ki opravi delo, se energija zmanjša. Izbiramo primere, ko delo opravljajo »zunanje« sile. Tega seveda ne razlagamo učencem. Izogibamo se zgledom z avtomobili, plezanjem po drogu, tekanjem po stopnicah in podobnim. V teh primerih opravljajo delo »notranje« sile. Kaj so o delu zunanjih in notranjih sil učenci izvedeli v nižjih razredih, je dobro prebrati v učbeniku Naravoslovje in tehnika za 4. razred založbe Modrijan v poglavju Vozila s kolesi in brez njih ter v opisu omenjene snovi v Priročniku za učitelje. Nekaj primernih zgledov: Nogometaš brcne žogo, opravi delo, žogi se energija poveča. Žoga zatrese mrežo, opravi delo, energija se ji zmanjša. Mizar v steno pred sabo zabija žebelj. Ko zamahne s kladivom, opravi delo, kladivu se poveča kinetična energija. Kladivo zadene žebelj, opravi delo, energija se mu zmanjša. Naredimo še poskus z vozičkom. Voziček sunemo po mizi, da se zaleti v lahko kartonsko škatlo. Poskus opišemo v dveh korakih: dokler je voziček v stiku z roko, delamo mi, vozičku se poveča kinetična energija. Ko pa je voziček v stiku s škatlo, dela voziček, kinetična energija se mu zmanjša. Ponovimo poskus z vozičkom, vendar tako, da se voziček ne zaleti v škatlo, ampak ga ustavi trenje. Voziček med ustavljanjem premaguje trenje in opravlja delo, kinetična energija se mu zmanjšuje. V učbeniku je opisan zgled, ko najprej kegljač in nato krogla opravita delo. Dopolnjen je s podatki, tako da lahko povečanje kinetične energije izračunamo. Izpeljemo izrek o kinetični energiji in ga zapišemo z enačbo.

04 delo in energija.indd 140

2/16/2006 10:48:51 AM

4. Delo in energija

141

Rešimo nalogo 20 v delovnem zvezku na strani 41. Pogovor vodimo tako, da učenci dojamejo, da se kinetična energija vozička zaradi obeh sil poveča manj, kot bi se povečala, če bi na voziček deloval samo Gregor. Nadaljujemo z zgledi, ko se telesu zaradi opravljenega dela ne spremenijo kinetična, potencialna ali prožnostna energija. Na telo pri gibanju delujeta tudi trenje in upor, telo pa se pri premagovanju obeh sil segreva. Segrevanje učencem zamolčimo, dokler ne spoznamo notranje energije, zato pa opazujemo samo eno telo in upoštevamo zunanje sile, ki delujejo v vodoravni smeri. Obteženo klado vlečemo enakomerno po mizi. Vsota vlečne sile in trenja je nič, zato je tudi delo teh sil nič. Pri tem se nobena od naštetih energij ne spreminja. Naštejemo še nekaj podobnih zgledov: po vodoravni podlagi vlečemo nahrbtnik, sani, voziček, potiskamo zaboj, kolo itd. Spremembo potencialne energije se naučimo računati prek dela, A = DWp. Žogico, težko 0,5 N, dvignemo 1 m visoko (naloga 21 a v delovnem zvezku na strani 41), izračunamo delo in odgovorimo na vprašanje. Rešimo še nalogi 21 b in c. Učencem lahko pojasnimo, da smo vpeljali potencialno energijo namesto dela teže, bolje pa je, da to razlago prihranimo za 9. razred. Nekatere naloge (nalogi 6 in 7 v učbeniku na strani 84) govorijo o velikosti potencialne energije glede na izbrano lego. Ko stvari poenostavljamo, rečemo, da ima telo potencialno energijo glede na izbrano lego, npr. glede na tla. Pri tem mislimo na spremembo potencialne energije telesa. Kadar telo preide v nižjo lego, govorimo o zmanjšanju potencialne energije. Z učenci se dogovorimo, da bomo zmanjšanje katerekoli energije v računskih zgledih označili z minusom. Obravnavamo še zadnji zgled v učbeniku in vpeljemo izrek o kinetični in potencialni energiji. Rešimo nalogi 26 in 27 na strani 42 v delovnem zvezku. Nalogi 22 in 23 v delovnem zvezku lahko rešujemo z uporabo izreka o kinetični in potencialni energiji. Po zapisu enačbe razpravljamo o spremembi obeh energij. Sprememba kinetične energije je nič – telo miruje pred začetkom dviganja in tudi na koncu; sprememba potencialne energije pa ni nič, torej je opravljeno delo enako spremembi potencialne energije. Nalogo 10 v učbeniku, ki je zahtevnejša, lahko rešujemo s podobnim razmislekom. Razlika dela, ki ga je opravil kolesar in dela potrebnega za premagovanje trenja, je delo, ki ga upoštevamo v izreku o kinetični in potencialni energiji. Kinetična energija kolesarja se zmanjša, kar označimo z minusom, poveča pa se mu potencialna energija. Po teh ugotovitvah zapišemo enačbi: A = Ak - Atr A = DWk + DWp in izračunamo spremembo potencialne energije. Na temo o delu in energiji je veliko nalog. Vsaka rešuje drug problem, zato niso primerne za samostojno delo.

04 delo in energija.indd 141

2/16/2006 10:48:51 AM

142

4. Delo in energija Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Voziček opravi delo

voziček, lahka kartonska škatla

2.

Voziček se čez čas ustavi

voziček

3.

Klado vlečemo enakomerno po mizi

obtežena klada, vrvica

4.

Žogico dvignemo 1 m visoko

žogica, metrska palica

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

30. V zgledu izberi telo, ki se mu je zaradi opravljenega dela povečala (zmanjšala) energija, in telo, ki je opravilo delo. Žerjav je dvignil gradbeni element. Miha je napel lok. Metka zapelje s smučmi v celec in se ustavi. Krogla podre keglje. Rokometašica strelja na gol. Žoga zadene mrežo.

M

1

31. Na mizi leži 50 N težak kup knjig. S silo 30 N ga odrineš 20 cm daleč. Koliko dela opraviš? Ali se zaradi opravljenega dela knjigam spremeni katera od energij? Pojasni odgovor.

T

2

32. Metka je sunila kroglo s silo 10 N vodoravno od sebe. Zamah z roko je bil dolg 1 m. Uporabi ustrezni izrek in določi spremembo energije krogle.

T

3

33. Povej izrek o kinetični energiji in opiši zgled, za katerega velja ta izrek.

M

4

34. Starter dvigne zastavico visoko v zrak. Z energijskega vidika opiši dogodek in uporabi ustrezno enačbo. Izračunaj spremembo potencialne energije zastavice, ki tehta 200 g, če jo starter dvigne za 1,2 m.

T

5

35. Z enačbo zapiši izrek o kinetični in potencialni energiji in ga povej v stavku. Navedi primer, pri katerem bi ga lahko uporabil.

V

6

04 delo in energija.indd 142

2/16/2006 10:48:51 AM

143

4. Delo in energija

4.8 Utrjevanje znanja Učna ura je namenjena ponavljanju in utrjevanju snovi, predvsem snovi o delu in energiji, ter reševanju nalog. Lahko rešujemo naloge, ki nam jih prejšnjo uro ni uspelo rešiti. Uro pa lahko izvedemo tudi tako: Razdelimo jo na tri dele. V prvem delu ure ponavljamo snov tako, da učenci postavljajo vprašanja sošolcem. Dogovorimo se, da lahko enemu učencu postavijo le eno vprašanje. Za drugi del pripravimo prosojnico z nalogami izbirnega tipa. Računske naloge naj imajo podatke, s katerimi lahko računajo ustno. Pri preverjanju rezultatov uporabljajo učenci mehanični responder. V tretjem delu rešujejo naloge v dvojicah, naloge so lahko diferencirane. Rezultate pripravimo na prosojnici ali na kartončkih, ki jih učenci po korekciji svojega izdelka vrnejo na določeno mesto.

4.9 Delo opravljamo z orodji – vzvod Cilja Ve, da so klanec, škripec, vzvod preprosta orodja. Opiše zakonitost, ki velja za opravljanje dela z orodji. Ugotovi, da z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, ampak samo spreminjamo razmerje med silo in potjo.

Standardi 1

Našteje orodja, ki delujejo na osnovi vzvoda, in opiše njihovo uporabo.

2

Razloži, da z vzvodom lahko silo 2-krat, 3-krat … zmanjšamo, zato pa opravljamo delo na 2-krat, 3-krat … daljši poti.

3

Ve, da z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, in zna izračunati delo, opravljeno z orodjem in brez njega.

M

T

V

V prejšnji učni enoti smo neposredno dvigali in spuščali telesa ter jim tako spreminjali potencialno energijo. Kadar so telesa težja in kadar bi morali opravljati delo z veliko silo ali dvigati bremena zelo visoko, si pomagamo z orodji. Tudi ko ne gre za dviganje in s tem spreminjanje potencialne energije (odmikanje omare od stene, odpiranje steklenic, rezanje pločevine, ščipanje nohtov …), delamo z orodji v večini primerov z manjšo silo kot brez njih; nekaterih del pa brez orodij ne bi mogli opraviti. Ogledamo si različna orodja, ki delujejo na osnovi vzvoda, in prikažemo njihovo uporabo. Pogovor popestrimo z diapozitivi in prosojnicami, ki si jih pripravimo sami. Predlagamo, da pogovor o ročicah izpustimo. Raziščemo delovanje vzvoda. Opravimo meritve, ki so opisane v učbeniku na straneh 85 in 86, in jih predstavimo v tabeli. Primerjamo velikosti sil in ustrezne poti. Učenci ob opazovanju ugotovijo, da je npr. pri 3-krat daljši poti sila 3-krat manjša. Z uporabo orodij spreminjamo razmerje med silo in potjo. Učenci pojmov razmerje

04 delo in energija.indd 143

2/16/2006 10:48:51 AM

144

4. Delo in energija in obratno sorazmerje iz matematike še ne poznajo, zato zvezo med silo in potjo opisujemo: 2-krat manjša sila, 2-krat daljša pot itd. Računamo spremembo potencialne energije in s tem opravljeno delo za vse dvige. Po obravnavani snovi naj vedo, da je za enako spremembo potencialne energije treba opraviti enako delo, če ga opravimo z orodjem ali brez njega.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Uporaba orodij

škarje za papir, škarje za pločevino, klešče, odpirač za steklenice, ščipalnik za nohte, izvijač kot vzvod …

2.

Delo z vzvodom

letev, dolga 1 m, 4 močne elastike, podpora v obliki klina, opeka, vzmetna tehtnica

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

37. Katera preprosta orodja, ki delujejo na osnovi vzvoda, poznaš in uporabljaš?

M

1

38. Vodovodni mojstri podaljšajo ročaje škarij (klešč) s cevmi. Kaj dosežejo s tem?

M

2

39. Sadjar odreže s škarjami 1cm debelo vejo in pri tem stisne ročaja škarij za 3 cm. Ročaja stiska s silo 120 N. S kolikšno silo deluje rezilo škarij na les? Izračunaj delo, ki ga opravi sadjar s škarjami. Koliko dela bi moral opraviti brez škarij?

T

3

40. Z lopato premetavaš zemljo. Kako držiš lopato? Slike kažejo tri možnosti. Vsako komentiraj.

M

2

41. Skiciraj drog, s katerim dvigaš pokrov jaška, in opiši delovanje vzvoda. Določi tri točke, v katerih bi lahko bilo prijemališče sile roke. Za vsako točko primerjaj velikost sile roke s silo, ki je potrebna za delo brez orodja. Primerjaj še pot sile roke z višino, za katero dvigaš pokrov.

M

2

04 delo in energija.indd 144

2/16/2006 10:48:51 AM

145

4. Delo in energija

4.10 Delo z orodji – škripec Cilji Ve, da so klanec, škripec in vzvod preprosta orodja.

Standardi 1

Ve, kje in zakaj uporabljamo škripce.

2

Pozna zakonitosti pritrjenega škripca.

3

Pozna zakonitosti gibljivega škripca.

Ugotovi, da z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, ampak samo spremenimo razmerje med silo in potjo.

4

Razume, da moramo za enako spremembo potencialne energije danega telesa opraviti vselej enako dela. Delo tudi izračuna.

Razloži uporabo orodja z izrekom o kinetični in potencialni energiji.

5

Uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji pri razlagi dela s škripci.

Opiše zakonitosti, ki veljajo za opravljanje dela z orodji.

M

T

V

Za motivacijo pripravimo oba škripca, pritrjenega in gibljivega. Z obema dvigamo enako breme in izmerimo vlečno silo, ki je potrebna za dviganje bremena. Zakonitosti gibljivega škripca bodo učenci raziskali z množičnim poskusom, zakonitosti pritrjenega škripca pa obdelamo frontalno. Opravimo še meritve, s katerimi pokažemo, da smer vlečne sile ne vpliva na njeno velikost. Po izreku o kinetični in potencialni energiji računamo spremembo potencialne energije telesa, ki ga dvigamo. Telo dvigamo počasi, da ne pride do spremembe kinetične energije. V enačbi A = DWk + DWp je sprememba kinetične energije nič. Omenimo še prednost škripca pred vzvodom, saj lahko z njim dvigamo breme do izbrane višine. S spremembo smeri sile pa poskrbimo za varnost pri delu. Učenci opravijo šolski množični poskus po navodilih v delovnem zvezku na strani 92. Gibljivi škripec sestavimo iz lahkega škripca in gladke vrvice, teža bremena pa naj bo zelo velika v primerjavi s težo škripca. Če razmerje med težo bremena in škripca ni ugodno, svetujemo, da k teži bremena prištejejo težo škripca. V tem primeru naj pri prvi nalogi eksperimentalne vaje učenci dvigajo skupaj z bremenom tudi škripec, tako da je F1 enaka teži uteži in škripca. Na ta način zmanjšamo razlike med rezultati prve in druge naloge. Temu se izognemo, če s peskom napolnimo plastične posodice, npr. od cedevite ali malo manjše. Pod pokrovčkom izvrtamo v vrat plastenke luknjici in skozi napeljemo vrvico. Tako dobimo dovolj težko breme. Eksperimentalnemu delu sledi plenarni povzetek in pogovor o prednostih oziroma slabostih pritrjenega in gibljivega škripca. Slabost prvega je v velikosti sile, drugega pa v smeri sile, ki telo dviga. Kombinacija obeh je prava rešitev. Učencem pokažemo, kako bi v praksi uporabili gibljivi škripec v kombinaciji s pritrjenim škripcem – zmanjšamo vlečno silo in breme dvigamo varno stoje na tleh.

04 delo in energija.indd 145

2/16/2006 10:48:52 AM

146

4. Delo in energija Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Breme dvigamo s pritrjenim in gibljivim škripcem

stojali, škripca, vrvici, vzmetni tehtnici, enaki bremeni

2.

Šolski množični poskus: Delo z gibljivim škripcem; navodilo v delovnem zvezku, stran 92

škripec z vrvico, stojalo, ravnilo, vzmetna tehtnica, telo

3.

Kombinacija pritrjenega in gibljivega škripca

stojali, škripca, vrvica, vzmetna tehtnica, breme

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

42. Naštej tri primere uporabe škripcev. Zakaj je vrvica za dviganje zastave (obešanje perila) napeljana prek škripca? Zakaj je na avtomobilskih dvigalih kombiniranih več škripcev?

M

1

43. Nariši pritrjeni škripec in povej, s kolikšno silo bi moral z njim dvigati 300 N težko breme. Odgovor pojasni.

M

2

44. Nariši gibljivi škripec in povej, s kolikšno silo bi moral z njim dvigati 300 N težko breme. Odgovor pojasni.

T

3

45. Vedro malte je težko 200 N. Z gibljivim škripcem ga dvignemo 4 m visoko. Koliko dela opravimo? Za koliko se vedru poveča potencialna energija? S kolikšno silo vlečemo? Koliko metrov vrvi potegnemo?

T

4

46. Vodo iz vodnjaka dvigamo z vedrom, tako da vlečemo vrv, ki je napeljana prek pritrjenega škripca. Uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji ter opiši dogodek.

V

5

04 delo in energija.indd 146

2/16/2006 10:48:52 AM

147

4. Delo in energija

4.11 Delo z orodji – klanec Cilji

Standardi

Ve, da so klanec, škripec in vzvod preprosta orodja.

1

Našteje zglede uporabe klanca kot preprostega orodja.

Opiše zakonitosti, ki veljajo za opravljanje dela z orodji.

2

Pozna zakonitosti klanca.

Ugotovi, da z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, ampak samo spremenimo razmerje med silo in potjo.

3

Razume, da si z uporabo klanca delo olajšamo; delamo z 2-krat, 3-krat manjšo silo na 2-krat, 3-krat daljši poti. Delo tudi izračuna.

Razloži uporabo orodja z izrekom o kinetični in potencialni energiji.

4

Uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji pri razlagi dela s klancem.

Ve, da so klanec, škripec in vzvod preprosta orodja.

5

Zna razvrstiti našteta orodja.

M

T

V

Za uvodno motivacijo postavimo dva različno dolga klanca z isto višino. Voziček vlečemo najprej po enem, nato po drugem klancu in merimo vlečno silo. Pogovorimo se o rezultatih meritev. Z množičnim eksperimentiranjem, ki je opisano v delovnem zvezku na strani 93, učenci ugotovijo prednost dela s klancem. Plenarno povzamemo zakonitosti klanca in nato naredimo povzetek o orodjih v celoti.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Dva klanca

dve različno dolgi deski, podpora, voziček, vzmetna tehtnica

2.

Šolski množični poskus: Delo na klancu; navodila v delovnem zvezku, stran 93

voziček, klanec, vzmetna tehtnica, ravnilo, merski trak

04 delo in energija.indd 147

2/16/2006 10:48:52 AM

148

4. Delo in energija Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

47. V vsakdanjem življenju pogosto uporabljamo klance. Navedi nekaj primerov.

M

1

48. Za izvoz avta iz garaže morajo naredili klanec. Kakšen klanec bi jim priporočal/a? Pojasni.

M

2

49. S kolikšno silo moraš potiskati 1000 N težak invalidski voziček po 4 m dolgem gladkem klancu brez trenja, ki je visok 1 m? Primerjaj silo, ki je potrebna za dviganje, s silo, s katero potiskaš voziček. Primerjaj delo, ki ga opraviš z uporabo klanca, z delom pri neposrednem dvigu. Odgovora pojasni.

T

3

50. Možje kotalijo kovinski sod po klančini na višje mesto. Trenje zanemarimo. Pojasni spremembo kinetične in potencialne energije soda. Uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji.

V

4

51. V katero skupino preprostih orodij bi uvrstil/a: lopato, v hrib speljano cesto, lestev, samokolnico, gugalnico iz ploha, stopnice, tehtnico z dvema skodelicama, klešče ščipalke …

M

5

04 delo in energija.indd 148

2/16/2006 10:48:52 AM

149

4. Delo in energija

4.12 Moč Cilj

Standarda 1

Opiše zvezo med močjo, delom in časom, v katerem je delo opravljeno.

2

Zapiše enačbo in enoto za moč ter ju uporabi pri računanju moči.

Zna zapisati enačbo za moč.

M

T

V

Za motivacijo lahko izvedemo tekmovanje v zlaganju opek na mizo. Tekmujeta dva učenca zaporedoma. Na tleh pred mizo so štiri opeke, ki jih mora najprej eden, nato drug učenec zložiti na mizo, ob tem pa merimo čas. Sledi pogovor o opravljenem delu in času, porabljenem za to delo. Definiramo moč in jo za oba primera izračunamo. Obravnavamo še drugi zgled v učbeniku na strani 91, pri katerem spoznamo, kako moč pri enakomernem gibanju izrazimo s silo in hitrostjo. Predlagamo, da učenci za domače delo izdelajo preglednico moči strojev, ki opravljajo delo in jih uporabljajo doma. Naslednjo uro eden od učencev, ki so naredili ta popis, podatke predstavi. Znanje utrdimo z nalogami 39, 40, 41 in 42 iz delovnega zvezka na strani 46 ter z nalogo 5 iz učbenika na strani 92.

Predlagani eksperiment Zlaganje opek

Pripomočki več opek, štoparica

Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

52. Rudo so v davnih časih iz rudnikov spravljali ljudje, pozneje so si pomagali s konji, v novejšem času pa to delo opravljajo stroji (dvigala). Opiši, po čem primerjamo delo človeka, živali in stroja.

M

1

53. Človek dela z močjo 40 W. Kaj to pomeni?

M

1

54. Zapiši enačbo za računanje moči in enoto za moč. Enoto za moč zapiši še tako, da bo v njej vidna enota za delo, nato pa še tako, da bo vidna enota za silo.

T

2

55. Žerjav dvigne 3000 N težak kos železa v 5 sekundah 10 m visoko. S kolikšno močjo dela? Rezultat izrazi v kW.

T

2

04 delo in energija.indd 149

2/16/2006 10:48:52 AM

150

4. Delo in energija

4.13 Energijske pretvorbe Cilja Pove, da se energija pretvarja iz ene oblike v drugo in da se celotna energija v zaprtem sistemu ohranja.

Standardi

1

Razume, da se energija opazovanega telesa pretvarja iz ene oblike v drugo.

2

Opiše pretvorbo energije enega telesa (padanje žogice in odboj od trdne podlage, nitno nihalo, met navzgor).

3

Opiše energijsko pretvorbo v sistemu dveh teles (lok in puščica, voziček in utež …).

Opiše primere pretvarjanja energije.

M

T

V

Čeprav še ne poznamo notranje energije, lahko opišemo nekaj zgledov energijskih pretvorb. Motivacijski poskus s kroglico in žlebom ali primerno oblikovano gladko skledico lahko izvedemo v skupinah. Učenci opazujejo gibanje kroglice, saj je dobro vidno naraščanje ter pojemanje hitrosti. Prek hitrosti pa sklepamo o energiji. Ob poskusu lahko rešimo nalogo 50 v delovnem zvezku na strani 48. Glavnino ure namenimo obravnavi energijskih pretvorb. Naredimo poskus. Žogico opazujemo med padanjem, ob dotiku s tlemi ter po odboju. Najprej jo opazujemo od začetka padanja do trenutka, ko se dotakne tal. Začetna potencialna energija žogice se med padanjem pretvarja v kinetično. Tik pred tlemi ima žogica samo kinetično energijo, ki je je prav toliko, kot je na začetku potencialne. V drugem delu opazujemo trk s tlemi. Predpostavimo, da je idealno prožen, torej se vsa kinetična energija pretvori v prožnostno energijo. V zadnjem delu razpravljamo o odboju. Žogica se odbije, prožnostna energija se pretvarja v kinetično. Kinetična energija po trku je enaka kinetični energiji pred trkom. Obdelamo še energijske pretvorbe sistema dveh teles. Opazujemo izstrelitev puščice z lokom. Ob tem spregovorimo o energiji zaprtega sistema, pri čemer poudarimo, da se energija sistema ohranja, če telo z okolico ničesar ne izmenjuje. Rešimo nalogi 53 a in c v delovnem zvezku na strani 49. Pojem energijska pretvorba je učencem težko razumljiv. V knjigi Zgodbe iz fizike, ki je izšla pri založbi Slovenska matica v Ljubljani leta 1990, je J. Strnad povzel (po R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, The Feynman Lectures on Physics, Addison-Wesley, Reading, Mass. 1963, 1. del) naslednjo zgodbo: Mislite si otroka, denimo Denisa Pokoro, ki ima popolnoma nezlomljive kocke. Vzemimo, da jih ima 28. Zjutraj ga zapre mati z njegovimi kockami v sobo. Zvečer je radovedna in skrbno prešteje kocke. Pri tem odkrije svojevrsten zakon: ne glede na to, kaj dela Denis s kockami, jih je vedno 28. To se ponavlja nekaj dni, dokler nekega dne ni samo 27 kock. Majhna preiskava pa pokaže, da je kocka pod preprogo. Mati mora pogledati prav povsod, preden se lahko prepriča, da se število kock ni spremenilo. Toda nekega dne se zdi, da se je število spremenilo – kock je samo 26. Skrbna preiskava pa pokaže, da je bilo odprto okno. Ko mati preišče okolico, najde

04 delo in energija.indd 150

2/16/2006 10:48:52 AM

4. Delo in energija

151

preostali kocki. Nekega drugega dne skrbno štetje razkrije, da je kock 30. Zaradi tega je mati osupla, dokler ne ugotovi, da je bil na obisku Mihec, ki je prinesel s seboj svoje kocke in jih pustil pri Denisu. Mati odstrani Mihčeve kocke, zapre okno in Mihcu ne dovoli vstopa. Potem je nekaj časa vse v redu, dokler nekoč ne našteje samo 25 kock. V sobi je zaboj za igrače in mati ga hoče preiskati. Denis pa začne vpiti in ji tega ne dovoli. Mati torej ne sme odpreti zaboja. Ker pa je zelo radovedna in tudi nekoliko prebrisana, naredi načrt. Ve, da tehta posamezna kocka 0,3 kg. Stehta zaboj, ki tehta 1,5 kg, ko vidi vseh 28 kock. Naslednjič, ko preverja število kock, zopet stehta zaboj, odšteje 1,5 kg in deli z 0,3 kg. Tako ugotovi, da velja (število kock, ki jih vidi) + (masa zaboja - 1,5 kg) / 0,3 kg = konstantno. Potem pride do novih težav. Kocke spet zmanjkujejo. Toda skrbno proučevanje pokaže, da se tedaj dvigne gladina umazane vode v banji. Denis meče kocke v vodo, a mati jih ne more videti, ker je voda umazana. Koliko kock je v vodi, pa ugotovi le po legi gladine in doda svoji enačbi nov člen. Ker je prvotna višina vode 15 cm in se dvigne na račun vsake kocke gladina za 0,5 cm, je nova enačba (število kock, ki jih vidi) + (masa zaboja - 1,5 kg) / 0,3 kg + + (višina vode - 15 cm) / 0,5 cm = konstantno. Ko postaja materin svet vse bolj zapleten, vpelje celo vrsto členov, ki ustrezajo načinom za računanje števila kock na krajih, na katere ne sme pogledati. Tako pride naposled do zapletene enačbe za količino, ki jo mora izra~unati in ki v njenih razmerah ostaja vedno nespremenjena. V čem je podobnost tega z ohranitvijo energije? Najpomembnejše, kar moramo odmisliti, so kocke, ki jih v resnici ni. Z izjemo prvega člena v obeh enačbah računamo bolj ali manj abstraktne reči. Podobnost pa je v tem. Prvič: ko računamo energijo, enkrat nekaj energije zapusti naš sistem, drugikrat pa je nekaj pride vanj. Ko preverjamo ohranitev energije, moramo poskrbeti, da sistemu ne dodamo nič energije in mu je nič ne odvzamemo. Drugič: energija ima veliko različnih oblik in za vsako imamo posebno enačbo. To so: gravitacijska potencialna energija, kinetična energija, notranja energija, energija mase … Če upoštevamo enačbe za vse te prispevke, se energija ne spremeni, razen kolikor je je sistem sprejel ali oddal. Zavedati se moramo, da danes v fiziki ne vemo, kaj energija je. Nimamo slike, v kateri bi energija nastopala v obliki majhnih, določenih obrokov. Ne, tako že ni! Obstajajo pa enačbe za računanje neke s števili izražene količine in, če vse seštejemo, dobimo »28« – vedno isto število. To je abstraktna reč, ker ne pove nič o mehanizmih ali razlogih za veljavnost raznih enačb …

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Kroglica v žlebu

žleb ali skledica, frnikola

2.

Padanje žogice

žogica skokica

3.

Streljanje z lokom

lok in puščica

04 delo in energija.indd 151

2/16/2006 10:48:52 AM

152

4. Delo in energija Vprašanja za ustno preverjanje in ocenjevanje znanja Št. standarda

56. Med naštetimi zgledi poišči tiste, pri katerih se energija pretvarja iz ene oblike v drugo. Dežne kapljice padajo enakomerno proti zemlji. Artist se je odrinil od odskočne deske in pristal na vrhu žive piramide. Gumb, privezan na sukanec, sučeš tako, da je ves čas v vodoravni legi. Maja skače gumitvist. Žiga se guga na veji.

M

1

57. Opiši energijske pretvorbe opazovanega telesa. a) Frnikola se kotali po gladkem klancu navzdol. b) Frnikolo zakotališ po gladkem klancu navzgor.

T

2

58. Žogo vržeš v strop. Opiši energijske pretvorbe: a) Žogo opazuješ od takrat, ko zapusti roko in se približa stropu. b) Žoga se dotakne stropa in se ob tem malo splošči.

T

2

59. Opiši energijske pretvorbe sistema dveh teles. Igrača z napeto vzmetjo izstreli kroglico navpično v zrak.

V

3

4.14 Utrjevanje znanja Pridobljeno znanje ponovimo ob izdelavi miselnega vzorca. Če so učenci vešči tega dela, naj ga sestavijo sami, en ali dva učenca pa naj ga predstavita sošolcem.

4.15 Preverjanje znanja Čeprav po tem poglavju ne izvedemo pisnega ocenjevanja, lahko učenci preverijo svoje znanje z reševanjem pripravljenih nalog, lahko pa se odločimo za ocenjevanje eksperimentalnih veščin. Izvedba takšne ure je opisana v knjigi Vinko Udir: Izvajanje, preverjanje in ocenjevanje eksperimentov pri pouku fizike v osnovni šoli, izdal Zavod Republike Slovenije za šolstvo leta 1999.

04 delo in energija.indd 152

2/16/2006 10:48:52 AM

4. Delo in energija

04 delo in energija.indd 153

153

2/16/2006 10:48:52 AM

Naloge za pisno preverjanje znanja DELO IN ENERGIJA

Ocenjevalna lestvica Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

Število doseženih točk: 1

Naštej:

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

36 2

a) tri obnovljive vire energije b) tri neobnovljive vire energije

2

3

Na črtico zapiši ustrezno črko z desnega stolpca. 1 Katero obliko energije dovedemo, da telesa iz levega stolpca lahko delajo, snovi pa se segrejejo? motorna žaga

A

energija Sonca

ročna stiskalnica

B energija plina

segrevanje morja

C energija bencina

kuhanje mineštre

Č energija mišic

Katera oblika energije se spreminja podčrtanim telesom in kako se spreminja? Izpolni tabelo. Prvi primer je rešen. Dogodek

Energija se veča, manjša, se ne spremeni

Dvigalo dviga zaboj.

Potencialna energija zaboja se veča.

5

Mlado vejo upogibaš. Nogometna žoga se je za hip ustavila v mreži. Lončnico, ki stoji na tleh, preneseš na drugo mesto v sobi in postaviš na tla. Sedeži vrtiljaka se gibljejo vse hitreje. Padalec se enakomerno spušča proti tlom.

4

Dopolni trditev oziroma prečrtaj nepravilno.

3

Delo računamo po enačbi . Upoštevamo silo ali komponento sile, ki je pravokotna na smer gibanja, poševna glede na smer gibanja, vzporedna s smerjo gibanja. Delo lahko izrazimo v dveh enotah:

04 delo in energija.indd 154

ali

.

2/16/2006 10:48:53 AM

5

Delavec potiska voz 50 m daleč s silo 300 N. a) Koliko dela opravi delavec?

, to je

4 kJ.

b) Kako daleč bi moral voz potiskati z enako silo, da bi opravil 0,3 MJ dela?

6

Mojca je enakomerno potiskala nakupovalni voziček proti blagajni in pri tem opravila 200 J dela. Katera energija se je spremenila vozičku zaradi dela, ki ga je opravila Mojca? Odgovor je lahko: kinetična, potencialna, prožnostna, nobena. Izberi odgovor in ga pojasni.

1

7

Kristijan potisne voziček 1 m daleč s silo 80 N, nato ga spusti. Voziček se pelje po hodniku in se čez čas ustavi. Na celotni poti zavira gibanje vozička sila trenja, Ftr = 20 N.

4

a) Koliko dela opravi Kristijan? b) Koliko dela opravi med potiskanjem sila trenja? c) Koliko kinetične energije ima voziček v trenutku, ko ga deček spusti? č) Kako daleč se voziček zapelje potem, ko ga deček spusti?

8

Košara tehta 3 kg in stoji na stolčku, ki je visok 30 cm. Na tla jo odložiš tako: dvigneš jo za 0,5 m, za 0,5 m jo preneseš proti desni, nato jo odložiš na tla. Uporabi enačbo ΔWp = A in izračunaj, za koliko se košari zmanjša potencialna energija.

2

30 cm

9

Gladek klanec je dolg 2 m in visok 1 m. Po njem potiskaš zaboj, ki je težak 600 N, s silo 300 N.

2

S kolikšno močjo delaš, če potisneš zaboj na vrh klanca v 10 sekundah?

04 delo in energija.indd 155

2/16/2006 10:48:53 AM

10

Na vznožje 1 m dolgega in 0,4 m visokega klanca položiš 10 N težko klado. Vrvico napelješ od klade prek škripca in na drug konec obesiš takšno utež, da vleče klado s silo 5 N po klancu navzgor. Trenje je zelo majhno, zato ga zanemari.

3

Uporabi izrek o spremembi kinetične in potencialne energije ter izračunaj spremembo obeh energij klade, ki se je gibala od vznožja do vrha klanca.

11

Delavec lahko dvigne 500 N težko vrečo cementa 1,2 m visoko s pritrjenim škripcem, z gibljivim škripcem ali brez orodja.

5

a) Izpolni tabelo. Pritrjeni škripec

Gibljivi škripec

Brez orodja

Breme Pot bremena Sila roke Pot sile roke Opravljeno delo b) Pojasni rezultate v zadnji vrstici tabele.

c) Kateri način dviganja bi priporočil/a delavcu? Pojasni, zakaj.

04 delo in energija.indd 156

2/16/2006 10:48:53 AM

12

Padanje žogice skokice je prikazano v šestih legah. Na črtice zapiši ustrezne trditve o energiji žogice. Uporabi znake oz. matematične zapise iz spodnjih trditev.

3

Žogica ima: samo kinetično energijo Wk samo potencialno energijo Wp samo prožnostno energijo Wpr Žogica ima kinetično in potencialno energijo: Wk = Wp Wk < Wp Wk > Wp

13

Opiši energijsko pretvorbo sistema jeklenega traku in vozička.

04 delo in energija.indd 157

1

2/16/2006 10:48:53 AM

158

4. Delo in energija

Rešitve nalog s točkovnikom 1

2

a) npr. voda, veter, biološki odpadki

1

b) zemeljski plin, nafta, uran

1

C motorna žaga Č ročna stiskalnica za grozdje A segrevanje morja B kuhanje mineštre 4 ali 3 pravilni odgovori

1

Prožnostna energija veje se veča.

1

Kinetična energija žoge se zmanjša.

1

Energija lončnice se ne spremeni.

1

Kinetična energija sedežev se veča.

1

Potencialna energija padalca se manjša.

1

A = Fs

1

vzporedna s smerjo gibanja

1

J, Nm

1

a) 15 000 J, 15 kJ

2

b) 1000 m

2

6

Nobena; ker premaguje trenje.

1

7

a) 80 J

1

b) 20 J

1

c) 60 J

1

č) 3 m

1

Pravilno izbrana enačba.

1

9J

1

3

4

5

8

04 delo in energija.indd 158

2/16/2006 10:48:53 AM

4. Delo in energija 9

10

11

Pravilno izbrana enačba.

1

60 W

1

A=5J

1

DWp = 4 J

1

A = DWk + DWp; zato je DWk = 1 J

1

a) Pravilno izpolnjena tabela.

3

Pritrjeni škripec Breme

Gibljivi škripec

500 N

Pot bremena Sila roke

1,2 m 500 N

Pot sile roke Opravljeno delo

1,2 m 600 J

Brez orodja

500 N

500 N

1,2 m 250 N

1,2 m 500 N

2,4 m 600 J

1,2 m 600 J

Oz. vsak pravilen stolpec.

12

159

1

b) Opravljeno delo je vsakič 600 J. Delo, opravljeno z orodjem, je enako delu, opravljenemu brez orodja. (Z orodjem si delo le olajšamo.)

1

c) Priporočil/a bi delo z gibljivim škripcem. Sila roke je 2-krat manjša, kot če delavec dviga s pritrjenim škripcem ali brez orodja.

1

Wp Wk < Wp W k = Wp Wk > Wp Wk Wpr

13

04 delo in energija.indd 159

Vsak pravilen zapis po 0,5 točke, skupaj:

3

Prožnostna energija jeklenega traku se pretvori v kinetično energijo vozička.

1

2/16/2006 10:48:53 AM

160

4. Delo in energija Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga

Standardi znanja

M

T

V

Razume pomen izrazov obnovljiv, neobnovljiv energijski vir. 1

2

Našteje različne energijske vire ter ve, kateri so obnovljivi in kateri ne. Našteje zglede, ko telesom ali napravam dovajamo energijo, da lahko delujejo. Pove, da ima vsako telo, ki se giblje, kinetično energijo. Spremembo kinetične energije prepozna po spremembi hitrosti. Opiše odvisnost kinetične energije od hitrosti.

3

Na zgledih prepozna spremembo potencialne energije opazovanega telesa in pove, ali gre za povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Pove, da se pri gibanju v vodoravni legi potencialna energija telesa ne spreminja. Ugotovi povečanje ali zmanjšanje prožnostne energije. Ve, da je delo odvisno od sile in poti, zato zna izbrati zglede, pri katerih sila opravlja delo.

4

Opredeli joule kot enoto za delo. Ve, da le komponenta, vzporedna s smerjo gibanja, opravlja delo, pravokotna komponenta pa telo dviga ali tišči k tlom. Zvezo med delom, silo in potjo opiše kvalitativno.

5

Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. Uporabi enačbo za računanje dela in delo izrazi v joulih.

6

Razume, da je za premagovanje trenja potrebno delo. Opiše primere, ko telesu energijo povečamo oziroma zmanjšamo z delom.

7

Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. Razume, da je za premagovanje trenja potrebno delo. Uporabi enačbo A = Fs za računanje sile ali poti.

04 delo in energija.indd 160

2/16/2006 10:48:53 AM

4. Delo in energija Naloga

Standardi znanja

M

T

V

16

14

3

49 %

42 %

9%

161

Razume, da je sprememba potencialne energije odvisna od višinske razlike med začetno in končno lego telesa. 8

Ve, da je potencialna energija odvisna od teže telesa. Pri opisu dogodka zna uporabiti enačbo A = DWp in izračuna delo, A = Fg h, ki je potrebno za spremembo potencialne energije.

9

Zapiše enačbo in enoto za moč ter ju uporabi pri računanju moči. Pozna zakonitosti klanca.

10

Zapiše in uporabi izrek o kinetični in potencialni energiji. Razume, da si z uporabo klanca delo olajšamo; delamo z 2-krat, 3-krat manjšo silo na 2-krat, 3-krat daljši poti. Delo tudi izračuna. Razume, da moramo za enako spremembo potencialne energije danega telesa opraviti vselej enako delo. Delo tudi izračuna.

11

Pozna zakonitosti pritrjenega škripca. Pozna zakonitosti gibljivega škripca. Razume, da se energija opazovanega telesa pretvarja iz ene oblike v drugo.

12 Opiše pretvorbo energije enega telesa (padanje žogice in odboj od trdne podlage, nitno nihalo, met navzgor). 13

Opiše energijsko pretvorbo v sistemu dveh teles (lok in puščica, voziček in utež …).

Skupaj

04 delo in energija.indd 161

2/16/2006 10:48:54 AM

162 162

Temperatura, Temperatura, notranja notranja 5 energija in toplota Splošna pojasnila Kot uvod v poglavje ter za lažje in boljše razumevanje notranje energije predlagamo, da namenimo zgradbi snovi, čeprav je izbirna vsebina, vsaj eno do dve učni uri. Sledi enota o temperaturi, s katero so se učenci seznanili že pri fizikalnih vsebinah v nižjih razredih, izkušnje pa imajo tudi iz vsakdanjega življenja. Kelvinovo lestvico in absolutno ničlo omenimo le kot dodatek in zaradi osnovne enote. Priprave za merjenje – termometri delujejo na osnovi izbrane lastnosti snovi, odvisne od temperature. Največkrat je to raztezanje živega srebra ali alkohola. Splošno obravnavamo raztezanje teles le kvalitativno, računsko pa le z uporabo tabele raztezkov in s sklepnim računom. Osrednja enota poglavja je povečevanje in zmanjševanje notranje energije teles. Naša naloga je, da učence naučimo, da to lahko dosežemo z izmenjavo toplote oziroma z opravljanjem dela. Toploto vpeljemo kot način izmenjave notranje energije med telesi. Kolikor toplote telo prejme ali odda, za toliko se mu poveča oziroma zmanjša notranja energija. Pri tem navajamo zglede, pri katerih se zaradi toplote spreminja notranja energija, obenem pa se spreminja tudi temperatura. Marsikateri učenec bi lahko sklepal, da se vsaka sprememba notranje energije opazovanega telesa pokaže kot sprememba temperature telesa. Vemo pa, da je res le nasprotno: vsaka sprememba temperature opazovanega telesa je pokazatelj spremembe notranje energije tega telesa. Spremembo notranje energije lahko dosežemo tudi z delom. Poskus s tornim vretenom ali s šibrami v plastičnem valju nam omogoča kvantitativni prikaz povečanja notranje energije z delom. Energija se pri izbranem telesu lahko pretvarja iz ene oblike v drugo. Trditev podpremo z zgledi in poskusi, pri katerih je čim manj izgube v okolico. Tako lahko na podlagi energijskega zakona A + Q = DW razložimo, da v takih primerih velja A + Q = 0 oziroma DW = 0. Učencem te enačbe niti ne napišemo, saj lahko v tem obdobju shajamo le z besednim opisom, kar je za učence te starosti tudi dosti lažje. Dobre in za učence primerne ponazoritve najdemo v knjigi J. Strnad: Zgodbe iz fizike, Slovenska matica, Ljubljana, 1990. Izbirne vsebine: Toplotni tok vpeljemo kot količino, ki pove, kako hitro se pretaka toplota. Spremembe agregatnega stanja, taljenje in strjevanje, izparevanje in zgoščanje, tališče, vrelišče lahko obravnavamo dve uri, če nismo v časovni stiski. Velja poudariti, da se pri fazni spremembi spreminja notranja energija opazovanega telesa, čeprav je temperatura pri tem konstantna, in da so velike razlike med talilno, izparilno in specifično toploto. Spremembam notranje energije namenimo tudi uro, v kateri obravnavamo predvsem energijske vire, katerim se notranja energija zmanjšuje z oddajanjem toplote pri gorenju in s sevanjem. Spremembe notranje energije so povezane s spremembo kemijske zgradbe. Razpravo lahko navežemo tudi na skrb za okolje in za njegovo čim manjše onesnaževanje.

05 temperatura.indd 162

2/10/2006 3:05:47 PM

5. Temperatura

163

Časovna razporeditev učne snovi Zaporedna št. ure pouka

Zaporedna št. ure poglavja

53.

1.

5.1 Zgradba snovi

54.

2.

5.2 Zgradba trdnin, kapljevin, plinov, Tlak plina

55.

3.

5.3 Temperatura

56.

4.

5.4 Temperaturno raztezanje

57.

5.

5.5 Notranja energija in toplota

58.

6.

5.6 Notranja energija se spreminja z izmenjavo toplote

59.

7.

5.7 Toplotni tok

60.

8.

5.8 Specifična toplota

61.

9.

5.9 Specifična toplota

62.

10.

5.10 Notranja energija se spremeni z delom

63.

11.

5.11 Energija se ohranja

64.

12.

5.12 Energijski zakon

65.

13.

5.13 Utrjevanje znanja

66.

14.

5.14 Preverjanje znanja

67.

15.

5.15 Ocenjevanje znanja

68.

16.

5.16 Spremembe agregatnega stanja

69.

17.

5.17 Odvisnost tališča in vrelišča od tlaka in primesi

70.

18.

5.18 Spremembe notranje energije

05 temperatura.indd 163

Učna enota

2/10/2006 3:05:52 PM

164

5. Temperatura

5.1 Zgradba snovi Cilji

Standardi

Našteje nekaj lastnosti opazovanega telesa.

1

Našteje nekaj fizikalnih lastnosti trdnin, kapljevin in plinov.

Pove, da so lastnosti snovi posledica razli~ne notranje zgradbe.

2

Primerja eno lastnost snovi v razli~nih agregatnih stanjih in pove, da so razlike posledica razli~ne notranje zgradbe.

Pove, da so snovi sestavljene iz molekul in atomov.

3

Pove, da so snovi sestavljene iz molekul, ionov in atomov.

M

T

T

V uvodu naj učenci pri pripravljenih telesih ugotavljajo nekatere lastnosti teles iz različnih snovi in jih opredelijo kot fizikalne oziroma kemijske lastnosti. Potem vodimo razpravo o isti lastnosti izbrane snovi pri različnih temperaturah oziroma v različnih agregatnih stanjih. Če ob pogovoru ne dobimo ustreznega pojasnila, sami razložimo, da so lastnosti snovi odvisne od notranje zgradbe snovi – molekul in atomov, ki jih učenci že poznajo iz kemije. Z demonstracijskim poskusom ocenimo velikost molekule olja. Poskus se lahko ponesreči, če smo predhodno očistili posodo z detergentom, ki se je pri nalivanju vode pomešal z njo. Pladenj naj bo zato čist in suh pred nalivanjem vode. Če se na vodni površini vidijo mavrične barve, je plast olja predebela. Nato z dobljenim rezultatom ocenimo še število molekul v 1 mm3 olja. Izračunamo lahko dolžino niza teh molekul in jo primerjamo z dolžino ekvatorja. Učenci si bodo težko predstavljali, da je niz približno 25-krat daljši od ekvatorja in da je ta »nitka tanka kot misel«, le tako jo lahko zvijemo v 1 mm3 veliko kroglico.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Ugotavljanje fizikalnih lastnosti snovi

kocka sladkorja, zrnca hipermangana, kos ledu, voda, bakrena žica, jeklena žica, ploščica svinca, injekcijska brizgalka, napihnjen balonček

2.

Ocena velikosti molekule olja

večji pladenj, barvna kreda in stekleni papir, olje v steklenički, žička

05 temperatura.indd 164

2/10/2006 3:05:53 PM

5. Temperatura

165

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

1.

Med naštetimi telesi oziroma snovmi eno izberi: voda, plastično ravnilo, kreda, zrak, ki ga napihaš v balonček, košček modre galice, svinčnik. Povej, v katerem agregatnem stanju je pri sobni temperaturi, in naštej nekaj fizikalnih lastnosti izbranega telesa ali snovi.

M

1

2.

Naštej nekaj lastnosti kapljevin in jih primerjaj z lastnostmi plinov.

M

1

3.

Po trdoti, barvi in prožnosti primerjaj npr. baker in aluminij (svinec, jeklo …) v trdnem in tekočem stanju.

T

2

4.

Primerjaj lastnosti ledu, vode in vodne pare. Zakaj so lastnosti iste snovi tako drugačne?

T

2

5.

Katero od snovi: baker, kuhinjska sol, voda, zrak, sestavljajo atomi, katero ioni in katero molekule?

T

3

05 temperatura.indd 165

2/10/2006 3:05:53 PM

166

5. Temperatura

5.2 Zgradba trdnin, kapljevin in plinov. Tlak plina Cilji

Standardi

Pove, da se molekule neprestano gibljejo.

1

Opiše gibanje molekul v trdni snovi, kapljevini, plinu.

Pove, da med molekulami v trdnih snoveh delujejo privla~ne sile.

2

Pove, da med molekulami v trdnih snoveh delujejo privla~ne pa tudi odbojne sile, ki jim omogo~ajo nihanje okrog ravnovesnih leg.

3

Tlak plina pojasni s stalnimi trki molekul ob steno posode.

4

Medsebojno neodvisnost molekul plina razloži z razdaljami med molekulami, ki so že tolikšne, da so medmolekulske sile neznatne.

5

Pove~anje tlaka opiše kot posledico pove~anja temperature plina, ki je vzrok za ve~jo hitrost molekul in s tem ve~jih sil pri trkih.

6

Pove~anje tlaka opiše kot posledico pove~anja mase plina, kar pomeni ve~je število molekul.

7

Opiše in razloži Brownovo gibanje in pojav difuzije.

Pojasni tlak plina kot posledico trkov molekul ob stene.

Pojasni spremembo tlaka plina, ~e se pri stalni prostornini pove~a temperatura ali masa plina.

M

T

V

Pri ponavljanju osvežimo, da je snov sestavljena iz molekul. Pokažemo model trdne snovi. Učenci pri modelu opazujejo položaj molekul in njihovo nenehno nihanje, ko eno zanihamo. Kaj drži molekule v teh legah? Medmolekulske privlačne sile poskrbijo, da se molekule med nihanjem ne oddaljijo preveč druga od druge; če se preveč približajo druga drugi, pa jih odbojne sile spet razmaknejo. Razpravo nadaljujemo z razlago zgradbe kapljevin, v katerih je kinetična energija molekul večja, zato se pravilna zgradba poruši. Privlačne sile med molekulami pa so še vedno tolikšne, da se molekule ne morejo razbežati. Ko se temperatura kapljevine veča, se kinetična energija molekul še bolj poveča in molekule množično izparevajo, kapljevina prehaja v plin. Molekule v plinu so prosto gibljive in niso več vezane druga na drugo. Zaletavajo se med seboj pa tudi v stene posode in druge večje delce v prostoru. Ti trki molekul plina povzročajo na izbrano ploskev stalno silo. Trditev ponazorimo s poskusom: V prozorni valjasti posodi s kroglicami imamo na spodnji strani opno, zgornjo stran pa zapira gibljivi bat. Ko z ekscentrom na vrtalnem stroju vzbujamo nihanje kroglic, te povzročajo silo na bat. Govorimo o tlaku v plinu. Tlak plina se pri dani prostornini poveča, če se poveča število molekul plina ali če se poveča hitrost molekul (temperatura). Primeri so opisani v učbeniku na strani 107. Dokaz za nenehno gibanje molekul je tudi Brownovo gibanje, ki ga vidimo z mikroskopom v dimni celici. Posledica tega gibanja molekul je difuzija. Najnazornejša difuzija v plinu je pri bromu, ki pa je zaradi nevarnosti ne kažemo več. Namesto tega pokažemo difuzijo kapljice parfuma, ki izhlapeva v prostor.

05 temperatura.indd 166

2/10/2006 3:05:53 PM

5. Temperatura

167

Pripravimo lahko še prikaz difuzije sadnega sirupa v vodo. V čašo nalijemo vodo in nato pazljivo z lijakom, ki sega do dna čaše, prilijemo sirup. Čašo postavimo na vidno mesto in nekaj dni opazujemo dogajanje.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Gibanje molekul v trdnini

model molekul trdne snovi

2.

Prikaz Brownovega gibanja v dimni celici

dimna celica, mikroskop, izvir napetosti za napajanje žarnice, cigareta in cevka za dim, vžigalice

3.

Prikaz difuzije

parfum čaša z vodo, lijak, sadni sirup

4.

Prikaz gibanja molekul v plinu in tlaka plina

valjasta posoda z opno na dnu, kroglice, zvočnik za vzbujanje gibanja kroglic ali ekscentrični disk in vrtalni stroj

Pouk lahko popestri videofilm ali računalniški model (Fizleti) z animacijsko ponazoritvijo molekularne zgradbe snovi in gibanja molekul.

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

6. Opiši, v čem se razlikuje gibanje molekul vode v ledu, tekoči vodi oz. vodni pari.

T

1

7. Opiši, kako se gibljejo molekule in kakšne sile delujejo med njimi: – v trdni snovi, – v kapljevini, – v plinu.

T

2

8. Zrak v kolesarski zračnici je stlačen in pritiska na stene. Pojasni tlak plina z gibanjem molekul.

T

3

9. Opiši molekule v plinu.

V

4

10. Kaj se zgodi z napihnjeno žogo, če jo pustiš na soncu? Razloži, zakaj.

V

5

11. Kaj se zgodi s tlakom zraka v zračni blazini, če napihaš še nekaj zraka vanjo, in kaj, če ga malo izpustiš? Razloži.

V

6

12. S katerim pojavom lahko pojasniš, zakaj lahko tudi na drugem koncu šolskega poslopja, daleč od kuhinje, ugotoviš, kaj bo za kosilo?

V

7

13. Razloži gibanje dimnih delcev v zraku. Kako tako gibanje imenujemo? Opomba: Vprašanje je na mestu, če smo predhodno izvedli poskus.

V

7

05 temperatura.indd 167

2/10/2006 3:05:53 PM

168

5. Temperatura

5.3 Temperatura Cilji Opredeli temperaturo kot eno izmed količin, ki opisujejo stanje opazovanega telesa. Spozna Celzijevo lestvico in zna pretvarjati iz Kelvinove v Celzijevo lestvico in obratno. Opredeli osnovno enoto za temperaturo – kelvin.

Našteje vrste termometrov in opiše njihovo uporabnost.

Standardi

1

Ve, da je temperatura osnovna fizikalna količina, s katero opišemo stanje opazovanega telesa.

2

Pozna osnovno enoto za temperaturo. Pozna Celzijevo in Kelvinovo temperaturno lestvico in zna dano temperaturo pretvarjati iz ene v drugo.

3

Ve, da je temperatura navzdol omejena količina in da se najmanjša vrednost imenuje absolutna ničla.

4

Ve, da je priprava za merjenje temperature termometer.

5

Našteje nekaj različnih termometrov.

6

Zna s termometrom izmeriti temperaturo.

M

T

V

Tema je primerna za samostojno delo učencev, saj je temperatura količina, ki jo dobro poznajo iz vsakdanjega življenja. Uvodni poskus je ocenjevanje temperature vode, ki teče iz pipe, in vode, ki smo jo segreli na 40 do 50 °C. Dva učenca ocenjujeta najprej temperaturo hladne vode in nato z isto roko temperaturo tople vode, druga dva naredita obratno. Nato temperaturo vode izmerimo, da se lahko pogovorimo o občutkih in zanesljivosti kože kot čutila za temperaturo. Pred samostojnim delom pojasnimo: – da je temperatura količina, s katero kvantitativno opredelimo stanje opazovanega telesa, – da je navzdol omejena količina (absolutna ničla), – kakšna je Kelvinova temperaturna lestvica in enota kelvin, – kakšna je Celzijeva temperaturna lestvica in enota stopinja Celzija, – da se merski števili razlike temperatur v obeh temperaturnih lestvicah ujemata. Učenci nadaljujejo s samostojnim delom z učbenikom ter reševanjem izbranih nalog v učbeniku in delovnem zvezku. Rezultate dela sproti sami preverjajo. Za domače delo raziščejo, kakšne termometre imajo doma, bolj vedoželjni učenci pa naj najdejo podatke in slikovno gradivo o termometrih za merjenje visokih oz. nizkih temperatur.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Ocena temperature vode z otipom

topla in mrzla voda

2.

Merjenje temperature vode

termometer

05 temperatura.indd 168

2/10/2006 3:05:53 PM

169

5. Temperatura Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

14. V kozarcu je voda. Katere podatke o vodi lahko pridobiš z merjenjem? Katere merske priprave bi uporabil?

M

1

15. S katerima enotama izražamo temperaturo? Katera je osnovna enota? V čem sta si enaki Kelvinova in Celzijeva temperaturna lestvica?

T

2

16. Voda je imela 18 °C, ko smo jo začeli segrevati. Segreli smo jo na 70 °C. Določi spremembo temperature. Izrazi jo z osnovno enoto.

T

2

17. Telesu se je temperatura povečala za 40 K. Kolikšna je temperatura telesa, če je bila na začetku 15 °C?

T

2

18. Temperaturo 27 °C izrazi v kelvinih. Temperaturo 260 K izrazi v stopinjah Celzija.

T

2

19. Opiši, kako je Celsius določil temperaturno lestvico. Kakšna je razlika med Kelvinovo in Celzijevo temperaturno lestvico?

T

2

20. Opiši Kelvinovo temperaturno lestvico. Kaj je absolutna ničla?

T

3

21. Mojca bi rada izmerila temperaturo vode. Katero pripravo bo uporabila? Med katerimi vrstami lahko izbira?

M

4

22. Opiši, kako z medicinskim živosrebrnim termometrom izmeriš telesno temperaturo? Kako bi z laboratorijskim termometrom izmeril telesno temperaturo?

M

6

05 temperatura.indd 169

5

2/10/2006 3:05:53 PM

170

5. Temperatura

5.4 Temperaturno raztezanje Cilji

Standardi 1

Pove, da se s temperaturo spreminja prostornina teles v vseh agregatnih stanjih.

2

Pove, da se kapljevine in plini veliko bolj raztezajo kot trdnine.

3

Ve za anomalijo vode.

4

Pove, od česa je odvisen podaljšek palice.

5

Uporablja tabelo temperaturnih raztezkov in izračuna podaljšek palice.

Pojasni delovanje bimetalnega traku in opiše njegovo uporabo.

6

Opiše bimetalni trak in pojasni njegovo delovanje ter uporabo.

Opiše termometer kot napravo za merjenje temperature.

7

Zna opisati delovanje kapljevinskega termometra.

Pove, da se s temperaturo spreminja prostornina opazovanega telesa.

Pove, da se s temperaturo spreminja dolžina paličastih teles.

M

T

V

Učence motiviramo s pogovorom o vlogi dilatacijskih rež na dolgih zgradbah in mostovih ter o zavojih na toplovodih. O podobnih primerih povprašamo učence. Razpravo podkrepimo s poskusi. S segrevanjem palic iz različnih kovin pokažemo linearno raztezanje. Učence seznanimo s preglednicami, v katerih so zapisani raztezki kovin, in z nalogo 6 na strani 108 v učbeniku utrdimo uporabo pridobljenega znanja. Računamo le s sklepnim računom. Opišemo bimetalni trak in pokažemo, kako se pri segrevanju ukrivi. Uporabo bimetalnega traku pokažemo, ko prek bimetalnega stikala sklenemo električni krog skozi žarnico. S segrevanjem kroglice, ki segreta ne gre več skozi obroč, pokažemo, da se telesa ne raztezajo samo v dolžino, ampak tudi prostorsko. S poskusoma s segrevanjem vode in zraka v bučki pokažemo, da se tekočine veliko bolj raztezajo kot trdnine. Temperaturno raztezanje zraka lahko pokažemo s poskusom, ki je opisan v učbeniku ali pa tako, da segrevamo zrak v bučki s cevko, v kateri je kaplja obarvane vode kot zamašek. Raztezanje kapljevin povežemo z delovanjem kapljevinskih termometrov. Bučko segrevamo z rokama in opazujemo gibanje vodnega zamaška, nato jo previdno ohladimo z vodo; vodna kapljica se zaradi naglega krčenja zraka rada razlije. Elektronski digitalni termometer in termometer na tekoče kristale razložimo le, če jih učenci sami omenijo, saj njihovo delovanje ni povezano s temperaturnim raztezanjem. Pri tem lahko poudarimo, da se s spremembo temperature spreminjajo tudi druge lastnosti opazovanega telesa, ne le prostornina. Omenimo gostoto, barvo, trdoto. Da učenci začutijo povezavo fizike z življenjem, namenimo nekaj časa razpravi o anomaliji vode. V okviru tega pogovora povežemo znanje o gostoti in vzgonu z raztezanjem vode.

05 temperatura.indd 170

2/10/2006 3:05:53 PM

5. Temperatura

171

Za preverjanje usvojenega znanja so zelo primerna vprašanja od 1 do 5 v učbeniku na strani 108.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Podaljšek kovinskih palic

priprava za vpenjanje kovinskih palic in segrevanje, palice iz aluminija, železa in bakra, alkohol, vžigalice

2.

Raztezanje trdnin

kroglica z obročem, gorilnik

Raztezanje vode

steklena bučka z zamaškom s stekleno cevko, kuhalnik, obarvana voda – lahko s fluorescinom ali kar z barvo za pirhe

4.

Raztezanje plina

steklena bučka z zamaškom s stekleno L-cevko, ki jo zapira kaplja obarvane vode

5.

Bimetalni trak

bimetalni trak, vezan kot stikalo v električnem krogu, vezne žice, baterija, žarnica, ventilatorček, fen

3.

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

23. Navedi nekaj teles, ki se raztezajo zaradi temperaturnih sprememb.

M

1

24. Zakaj steklenice s pijačami niso napolnjene čisto do vrha?

T

2

25. Ribe v ribniku preživijo tudi v zamrznjenem ribniku. Razloži, kako je to mogoče.

V

3

26. Od česa je odvisen podaljšek palice, ki jo segrevamo?

T

4

27. V tabeli temperaturnih raztezkov poišči podatek za baker in ga pojasni.

V

5

28. Ali bi lahko beton ojačili z aluminijem, tako kot ga ojačimo z železom? Pojasni.

V

5

29. Opiši bimetalni trak in razloži, kako deluje. Za kaj najpogosteje uporabljamo bimetalne trakove?

V

6

30. Opiši delovanje kapljevinskega termometra.

T

7

31. Od česa je odvisna velikost stopinje na kapljevinskem termometru?

T

7

05 temperatura.indd 171

2/10/2006 3:05:53 PM

172

5. Temperatura

5.5 Notranja energija in toplota 5.6 Notranja energija se spreminja z izmenjavo toplote Cilji Našteje primere, ko telo prejema ali oddaja toploto.

Standardi 1

Na zgledu pojasni, katero telo prejema toploto in katero jo oddaja.

2

Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija oz. da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija.

3

Ve, da je sprememba temperature povezana s spremembo notranje energije.

Opredeli joule kot enoto za toploto.

4

Pozna enoto za toploto.

Izrazi spremembo notranje energije s prejeto ali z oddano toploto.

5

Spremembo notranje energije zna izraziti s prejeto oz. oddano toploto.

6

Pove, da toplota sama prehaja s telesa z višjo temperaturo na telo z nižjo temperaturo.

7

Pozna načine prehajanja toplote z enega telesa na drugo telo.

8

Na zgledih predstavi prehajanje toplote z enega telesa na drugo telo.

Ve, da se notranja energija telesu poveča, če toploto prejme, in da se mu zmanjša, če toploto odda.

M

T

V

Pove, da je notranja energija lastnost telesa, kinetična in potencialna energija pa izražata relacije z okolico.

Pove, da toplota prehaja s telesa z višjo temperaturo na telo z nižjo temperaturo.

V uvodu v učno enoto učenci navedejo nekaj zgledov, ko se opazovanim telesom poveča oziroma zmanjša temperatura. Povečanje ali zmanjšanje temperature je znak za spremembo energije telesa. V molekularni zgradbi snovi pomeni to spremembo živahnosti – hitrosti molekul, ki snov sestavljajo. To energijo imenujemo notranja energija. Pozneje bomo obravnavali tudi primere, ko se notranja energija spreminja pri konstantni temperaturi. Opazovanim telesom se poveča notranja energija, ko prejemajo toploto, in se jim zmanjša, ko oddajajo toploto. Pravimo, da prehaja toplota s telesa na telo. Zvečanje oziroma zmanjšanje notranje energije je prav tolikšno, kolikor je prejete oziroma oddane toplote. S tem učencem utemeljimo, da imata obe količini isto enoto, to je joule. Velja enakost Q = DWn.

05 temperatura.indd 172

2/10/2006 3:05:53 PM

5. Temperatura

173

Učno uro nadaljujemo z zgledi in poskusi, ki so opisani v učbeniku na straneh 110 in 111. Z njimi pojasnimo prehajanje toplote med telesi. Če smo poskus z belo in črno plastenko že naredili pri obravnavi energije, ga zdaj le opišemo in pojasnimo. Pri sevanju posebej omenimo energijo, ki jo dobimo od Sonca. Pomembno je še sevanje Zemlje nazaj v prostor, kar vzpostavlja energijsko ravnovesje na Zemlji. Razpravo lahko navežemo na onesnaževanje zraka in učinek tople grede. Meritve kažejo, da se je v zadnjih 100 letih povprečna temperatura na Zemlji povečala za 1 K. Nekaj več o tem je napisano tudi v učbeniku pri izbirni vsebini vreme na straneh 137 in 138.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Merjenje temperature vode

kuhalnik, posoda z vodo, termometer

2.

Segrevanje kamna

vroča voda, kamen z luknjico, termometer

3.

Temperatura vode v posodi ni povsod enaka

kuhalnik, višja posoda z vodo, stojalo, 2 termometra, 2 vrvici

4.

Bela in črna plastenka

bela in črna plastenka, stojalo, 2 termometra, 2 vrvici

V drugi uri izvedemo nekaj poskusov, ki so opisani v učbeniku na strani 111 in v delovnem zvezku na strani 56 (nalogi 29, 30). Nalogo 26 na strani 55 v delovnem zvezku lahko izvedemo eksperimentalno, pridobimo svoje podatke in z njimi rešimo nalogo.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Kroženje zraka v sobi – konvekcija

sveča, vžigalice

2.

Ohlajanje vode – prevajanje

več enakih skodelic (6), vroča voda, termometer

3.

Segrevanje črnega in belega telesa – sevanje

enaka koščka črnega in belega papirja, sveča

4.

Svetlobni mlinček se vrti na soncu

svetlobni mlinček

05 temperatura.indd 173

2/10/2006 3:05:53 PM

174

5. Temperatura Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

32. Katera telesa v opisanih zgledih prejemajo toploto in katera jo oddajajo? V jušniku se ohlaja vroča juha. Dnevno sobo ogreva kamin. Mama je otroku z rokami segrela premrle ročice. Lonček mleka segreješ na štedilniku. Servirano hrano segreva svečka.

M

1

33. Ali se podčrtanemu telesu veča ali manjša notranja energija? Krožnik vroče juhe je na mizi. Špagete stresemo v vrelo vodo. Čokolado pustimo na soncu. Kokakolo položimo v hladilno omaro.

T

2

M

3

34. Navedi enoto za toploto.

M

4

35. Za katere količine je joule osnovna enota?

M

4

36. Kovinska cev je pri segrevanju prejela 2000 J toplote. Za koliko se ji je spremenila notranja energija? Koliko toplote bo oddala, ko se bo ohladila na temperaturo, ki jo je imela pred segrevanjem?

V

5

37. Lonec s temperaturo 90 °C postaviš na kovinsko ploščo, ki ima temperaturo 20 °C. Opiši, kaj se dogaja s temperaturo obeh teles in kaj z njuno notranjo energijo. Pri opisu uporabi tudi pojem toplota.

T

6

38. V opisanem dogodku izberi opazovano telo. Povej, kaj se dogaja z njegovo notranjo energijo in na kakšen način se opazovanemu telesu poveča ali zmanjša notranja energija. Plastenko soka položiš v hladilno omaro. Sonce greje asfaltno prevleko. Zelenjavo streseš v vrelo vodo. Krožnik vroče juhe je na mizi.

M

7

39. Navedi primer prehajanja toplote s telesa na telo. Na kakšen način prehaja v opisanem primeru toplota z enega telesa na drugo?

V

8

05 temperatura.indd 174

2/10/2006 3:05:53 PM

175

5. Temperatura

5.7 Toplotni tok Cilj

Zna napisati ena~bo za toplotni tok.

Standardi 1

Opiše zvezo med toplotnim tokom, toploto in ~asom, v katerem je telo oddalo toploto.

2

Zapiše ena~bo za toplotni tok in enoto zanj ter ju uporabi pri ra~unanju toplotnega toka.

3

Izra~una toploto iz toplotnega toka in ~asa.

M

T

V

Toplotni tok je uvrščen med izbirne vsebine. Koristno ga je obravnavati, saj se v današnji dobi varčevanja z energijo uporabljajo toplotni izolatorji, pri katerih je eden izmed podatkov toplotni tok. Na primerih iz učbenika na strani 112 obravnavamo prehajanje toplote in načine, kako čim uspešneje zmanjšati toplotni tok. Učenci lahko izdelajo preglednico toplotnih izolatorjev ali uporabnosti izolatorjev pri gradnji objektov. Prehajanje toplote je večinoma časovno spremenljivo, na tej stopnji pa predpostavimo, da je enakomerno. Zato toplotni tok izrazimo kot količnik toplote in časa in je konstanten. Znanje utrdimo z računskimi nalogami iz učbenika in delovnega zvezka.

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

40. Kako bi opredelil toplotni tok? Od česa je odvisen?

M

1

41. Povej enačbo in enoto za toplotni tok.

T

2

42. Kolikšen je povprečni toplotni tok, če peč oddaja vsako minuto 120 000 J toplote?

T

2

43. Toplotni tok, ki ga oddaja grelnik, je 1000 W. Koliko toplote odda grelnik vsako sekundo? Z grelnikom v 5 minutah segrejemo vodo do želene temperature. Koliko toplote odda v tem času grelnik?

T

3

05 temperatura.indd 175

2/10/2006 3:05:53 PM

176

5. Temperatura

5.8, 5.9 Specifična toplota Cilji

Standardi

Ve, od česa je odvisna množina toplote, ki je potrebna za spremembo notranje energije opazovanega telesa.

1

Pojasni, od česa je odvisna toplota, ki je potrebna za spremembo notranje energije danega telesa.

2

Prejeto ali oddano toploto izrazi z maso, temperaturno spremembo in specifično toploto.

3

Razume, kaj pomeni specifična toplota in pozna enoto zanjo.

4

Ve, kolikšna je specifična toplota vode.

5

Ve, da so specifične toplote različnih snovi različne, in jih zna poiskati v tabelah.

6

Zna uporabiti enačbo Q = mcDT za računanje prejete oz. oddane toplote in s tem tudi spremembe notranje energije.

Opredeli specifično toploto in J enoto zanjo . kgK

Izračuna prejeto ali oddano toploto po zapisu Q = mcDT.

M

T

V

Snov je obsežna in zahtevna, zato jo obravnavamo dve šolski uri. Prvo uro začnemo z reševanjem problema o potrebni množini toplote za segrevanje: – enake mase vode do različnih temperatur, – različne mase vode do iste temperature, – enake mase različnih snovi, na primer zraka, vode, železa, do iste temperature. Med pogovorom postavljamo hipoteze in jih nato preverimo s poskusi, ki nam najprej dajo kvalitativno odvisnost toplote, ki je potrebna za segrevanje, od mase, temperaturne spremembe in snovi same. Na enakih kuhalnikih hkrati segrevamo 0,5 kg in 1 kg vode. Imeti moramo enaki posodi in kuhalnika morata biti že segreta. Pripravimo tabelo po zgledu iz učbenika in učence, ki ne sodelujejo aktivno pri meritvah, zaposlimo z računanjem toplote, ki jo oddajata grelnika. Po končani meritvi narišemo oba grafa odvisnosti temperature od časa v istem koordinatnem sistemu. Grafa analiziramo. Ugotovimo premo sorazmerje med temperaturo in časom segrevanja oz. dovedeno toploto pri konstantni masi, če je dovajanje toplote enakomerno. Naslednja vprašanja privedejo do odgovora na vprašanje, koliko toplote moramo dovesti 1 kg vode, da ga segrejemo za 1 K: Kolikšna je sprememba temperature v minuti na izbranem odseku? Koliko joulov toplote prejme voda v eni minuti? Koliko joulov toplote mora prejeti 1 kg vode, da se segreje za 1 K? Rezultat zaokrožimo na 4200 J in definiramo specifično toploto vode. Z znanjem, ki ga učenci imajo, lahko v delovnem zvezku rešijo naloge 38, 39 in 40 na strani 58. Preverimo še hipotezo o toploti, potrebni za segrevanje različnih snovi.

05 temperatura.indd 176

2/10/2006 3:05:53 PM

5. Temperatura

177

Naredimo poskus s suho mivko. Mivko segrevamo in mešamo sami, ker je zelo nevarno, da bi se učenci opekli, z vsem drugim zaposlimo učence. Iz pridobljenih podatkov narišemo graf in tako kot za vodo izračunamo specifično toploto mivke. Zvezo med količinami zapišemo z enačbo Q = mcDT. Z njo računamo toploto. Podatke o specifičnih toplotah preberemo iz tabel, npr. v učbeniku, stran 115. V drugi uri lahko izvedemo šolski množični poskus, opisan v delovnem zvezku na strani 94. Sledi reševanje nalog iz učbenika in delovnega zvezka. Primerne so: v učbeniku nalogi 4 in 7 na strani 116, v delovnem zvezku pa nalogi 42 in 43 na strani 59 ter naloga 47 na strani 60. Če se odločimo za diferencirano delo, predlagamo za sposobnejše učence nalogi 44 in 46 iz delovnega zvezka.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Segrevanje vode

kuhalnika moči do 500 W, posodi za vodo, tehtnica, termometra, štoparici

2.

Segrevanje mivke

kuhalnik, suha mivka, posoda, tehtnica, termometer, štoparica

3.

Šolski množični poskus: Segrevanje vode; navodilo v delovnem zvezku, stran 94

grelnik s posodo, termometer, štoparica

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

44. Od česa je odvisno, koliko toplote moraš dovesti telesu, da ga segreješ na želeno temperaturo? Segrevaš zrak, vodo, opeko.

T

1

45. Kako bi izračunal, za koliko se zmanjša notranja energija 5 kg vode, ko se ohladi s 60 °C na 24 °C ? Kateri podatek, poleg podanih, bi moral še poznati, da bi lahko odgovoril na zastavljeno vprašanje?

V

2

T

3

47. Kolikšna je specifična toplota vode?

M

4

48. Opiši poskus, s katerim smo izmerili in izračunali specifično toploto vode. Kolikšna je?

M

4

49. Naštej nekaj snovi, ki imajo večjo/manjšo specifično toploto kot aluminij. Pomagaj si s tabelo v učbeniku.

M

5

46. Specifična toplota ledu je 2100

05 temperatura.indd 177

J . Pojasni ta podatek. kgK

2/10/2006 3:05:53 PM

178

5. Temperatura

5.10 Notranja energija se spremeni z delom Cilji

Standardi

Našteje primere, ko z delom zvečamo notranjo energijo.

1

Na zgledu pojasni, da lahko notranjo energijo opazovanega telesa zvečamo z delom.

Zna uporabiti enačbo A = DW.

2

Zvečanje energije zna določiti z uporabo enačbe A = DWn.

Pove, da z delom lahko dosežemo enako spremembo notranje energije kot z dovajanjem toplote.

3

Razume, da lahko enako spremembo notranje energije kot s toploto dosežemo tudi z delom.

M

T

V

Na začetku ure opazujemo in opisujemo zglede, pri katerih se telesom zaradi opravljenega dela poveča temperatura, ki je pokazatelj spremembe notranje energije. Opravimo preproste poskuse: z radirko močno radiramo po klopi, kos pločevine večkrat zapored prepognemo na istem mestu, žico drgnemo s smirkovim papirjem, drgnemo dlani idr. Ker je povečanje temperature posledica povečanja notranje energije, lahko sklepamo, da se je telesom spremenila notranja energija z delom. Opravimo še demonstracijski poskus s šibrami, pri katerem merimo spremembo temperature, maso in višino, iz česar izračunamo delo in s tem spremembo notranje energije ter se tako prepričamo o enakosti dela in spremembe notranje energije. Namesto poskusa s šibrami lahko izvedemo poskus s tornim vretenom. Tudi ta poskus nam omogoča kvantitativno obravnavo spremembe notranje energije z delom. Pogovor končamo z vprašanjem o možnosti obrnjenega procesa, da bi telo zaradi zmanjšanja notranje energije opravilo delo. Usvojeno znanje preverimo z nalogami v delovnem zvezku na strani 61.

Predlagani eksperimenti

Pripomočki

1.

Telesa segrevamo z delom

radirka, kos pločevine, žica, smirkov papir

2.

Cev s šibrami

plastični valj, šibre, tehtnica, termometer, merilni trak

3.

Torno vreteno

torno vreteno z vrvjo in utežjo, termometer, tehtnica

05 temperatura.indd 178

2/10/2006 3:05:53 PM

5. Temperatura

179

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

50. Mizar brusi les. Opiši dogodek z uporabo pojmov: delo, notranja energija, temperatura.

M

1

51. Navedi primer, za katerega velja enačba A = DWn.

T

2

52. Kolikšna je sprememba notranje energije zarjavele palice, če smo pri čiščenju opravili 200 J dela in se je palica pri tem samo segrela? Za opisani dogodek napiši ustrezno enačbo.

T

2

53. Na telesu je bilo za 100 J opravljenega dela. Telo se je zaradi tega le segrelo. Koliko toplote mora oddati, da se ohladi na začetno temperaturo? Za koliko se mu pri ohlajanju spremeni notranja energija?

V

3

05 temperatura.indd 179

2/10/2006 3:05:53 PM

180

5. Temperatura

5.11 Energija se ohranja Cilji

Pove, da se energija pretvarja iz ene oblike v drugo in da se celotna energija v zaprtem sistemu ohranja.

Standardi 1

Ve, da se energija telesa lahko pretvarja iz ene oblike v drugo.

2

Pozna zakon o ohranitvi energije.

3

Na opisanem primeru dogodka zna presoditi, ali se energija telesa oziroma sistema teles ohranja ali ne.

4

Na zgledih opiše energijske pretvorbe.

M

T

V

Pove, da se notranja energija težko pretvarja v druge oblike energije. Opiše primere pretvarjanja energije.

V uvodu ure naredimo poskus z nitnim nihalom, ob njem ponovimo snov o energijskih pretvorbah enega telesa, nato pa še z lokom izstrelimo puščico in opišemo energijske pretvorbe sistema. Oboje smo obravnavali v poglavju Delo in energija. Do bistva problema pridemo s poskusoma: žogico in kroglico plastelina spustimo, da padeta na mizo. Ker trk žogice z mizo ni popolnoma prožen, se kinetična energija pretvori v prožnostno in notranjo energijo, pri trku plastelinske kroglice pa se kinetična energija pretvori v notranjo energijo. Primera idealiziramo in rečemo, da žogica in kroglica med padanjem ne opravljata dela, pa tudi ko trčita ob mizo, ne delata, torej se njuna skupna energija ohranja. Ugotovitev strnemo v zakon o ohranitvi energije. Naredimo še poskus s kroglico, ki jo spustimo z roba žleba, in opišemo pretvorbo energije sistema kroglice in žleba. Skupna energija kroglice se namreč zmanjšuje zaradi dela, ki ga opravi kroglica, ko premaguje trenje. Energija kroglice se torej ne ohranja. Ohranja pa se seveda energija sistema kroglice in žleba, če ga obravnavamo kot toplotno izoliran sistem in je sila trenja sila v sistemu. Ob obravnavanih zgledih ugotovimo, da med njimi ni primera, ko bi se notranja energija pretvarjala v eno izmed drugih treh oblik energije. Tako pretvorbo najdemo težje: na primer dviganje pokrovke pri vrenju vode. Notranjo energijo lahko v toplotnih strojih deloma izkoristimo za delo, s katerim potem zlahka povečamo katerokoli energijo poljubnega telesa. Predlagamo, da pri pouku rešimo nalogi 54 in 56 v delovnem zvezku, za domačo nalogo pa nalogi 1 in 2 iz učbenika na strani 120.

05 temperatura.indd 180

2/10/2006 3:05:53 PM

5. Temperatura Predlagani eksperimenti

181

Pripomočki

1.

Nitno nihalo

stojalo, vrvica, kroglica

2.

Streljanje z lokom

lok, puščica s priseskom

3.

Žogica in kroglica plastelina padeta na mizo

žogica – skokica, kroglica plastelina

4.

Kroglica se kotali po žlebu

frnikola, žleb ali skledica

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

54. Navedi primer, ko se: – kinetična energija telesa pretvarja v potencialno energijo, – potencialna energija pretvarja v kinetično energijo, – prožnostna energija pretvarja v kinetično energijo, – kinetična energija pretvarja v prožnostno energijo, – kinetična energija pretvarja v notranjo energijo.

T

1

55. Povej zakon o ohranitvi energije, zapiši ga z enačbo in razloži.

V

2

56. Presodi, ali se v opisanem dogodku energija ohranja. Vodo segrevamo na kuhalni plošči. Mrzlo in vročo vodo zmešamo v izolirani posodi. Vrtavka se enakomerno vrti.

T

3

57. Navedi zglede za sistem teles, pri katerem se notranja energija pretvori v drugo obliko energije.

V

4

58. Navedi primere, ko se hkrati spreminjata kinetična in potencialna energija opazovanega telesa, celotna energija telesa pa se ne spreminja. Kakšni sta ti dve spremembi?

T

3

59. Opiši energijske pretvorbe nitnega nihala (žogice za namizni tenis, ko se odbije od mize in doseže najvišjo lego, kepe testa, ki jo kuhar vrže na desko, puščice, ki je letela vodoravno proti tarči in se zapičila vanjo).

V

4

60. S katero obliko energije se pretvarjanje energij ponavadi konča?

V

4

05 temperatura.indd 181

2/10/2006 3:05:53 PM

182

5. Temperatura

5.12 Energijski zakon Cilja

Standarda

Pozna energijski zakon.

1

Pove energijski zakon in ga zapiše z enačbo.

Spozna energijski zakon v razširjeni obliki A + Q = DW.

2

Iz razširjene oblike energijskega zakona zapiše enačbo, ki ustreza konkretnemu zgledu, ali obratno, k zgledu zapiše enačbo.

M

T

V

V tej uri strnemo znanje o energiji, zato lahko izberemo skupinsko učno obliko ali samostojno delo s programirano sekvenco. Učenci rešujejo nalogo 1 in 2 iz učbenika na strani 121 in nalogo 60 v delovnem zvezku. Pred samostojnim delom ponovimo, kaj pomenijo enačbe, ki jih že poznamo: A = DWk, A = DWp, A = DWk + DWp, A = DWpr, A = DWn, Q = DWn. Pripravimo še vprašanja, ki bodo učence pripeljala do energijskega zakona. Na primer: 1. Kaj so opazovana telesa prejemala iz okolice in kaj oddajala? 2. Katere oblike energije so se zaradi tega opazovanim telesom spreminjale? 3. Kako z znakom zapišemo »sprememba energije«? 4. Pomagaj si z učbenikom in zapiši energijski zakon v stavku in z enačbo.

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

61. Povej energijski zakon in ga zapiši z enačbo.

T

1

62. Zapiši energijski zakon za izbrani dogodek: V dobro izolirani posodi segrejemo 2 kg vode.

V

2

63. Zapiši energijski zakon za izbrani dogodek: Iz kleti prinesemo zaboj krompirja.

V

2

05 temperatura.indd 182

2/10/2006 3:05:54 PM

5. Temperatura

183

5.13 Utrjevanje znanja Z miselnima vzorcema ponovimo snov poglavij Delo in energija ter Temperatura, notranja energija in toplota, ker bomo s pisnim preizkusom preverjali prav to snov. Ogrodje miselnih vzorcev pripravimo vnaprej na plakatu, prosojnici ali delovnem listu. Miselni vzorec na delovnem listu učenci doma dopolnijo. Če pa so navajeni na sestavljanje miselnih vzorcev, naj jih izdelajo za domačo nalogo. Ponavljanje bo v tem primeru uspešnejše. Prilagamo dva primera miselnih vzorcev.

05 temperatura.indd 183

2/10/2006 3:05:54 PM

184

5. Temperatura V uri ponavljanja ponovimo pojme, definicije, količine in medsebojne zveze, na primer: – naštejemo neobnovljive vire energije, obnovljive vire energije, oblike energije, – ponovimo definicijo za delo, zapišemo enačbo, povemo enoto in njeno definicijo, – povemo, v katerih primerih sila opravlja delo in v katerih ne, – ponovimo, da se telesu z delom poveča energija in da se telesu zmanjša energija, ko opravi delo, in zapišemo ustrezne enačbe v zvezi z delom in energijo, – naštejemo orodja, s katerimi si olajšamo delo, in povemo zakonitost, ki velja za delo z orodji. Na enak način ponovimo snov poglavja o temperaturi, notranji energiji in toploti: – opišemo pripravo za merjenje temperature, Celzijevo lestvico in njeno enoto, osnovno enoto za temperaturo, – naštejemo načine prehajanja toplote s telesa na telo, – ponovimo, kako iz temperaturne spremembe, specifične toplote in mase izračunamo telesu dovedeno toploto, – povemo, da telesa segrevamo s toploto pa tudi z delom, – ponavljanje končamo z zakonom o ohranitvi energije in energijskim zakonom.

5.14 Preverjanje znanja Učenci dobijo preizkus znanja na listu in ga rešujejo približno pol ure. Potem projiciramo na zaslon rešitve nalog; viden mora biti tudi potek reševanja in točkovnik, da si učenci sami popravijo in točkujejo izdelek. Popravljen in ovrednoten izdelek učenci vzamejo domov, kjer lahko ponovno osvežijo znanje ali odpravijo pomanjkljivosti v svojem znanju. Primer preizkusa za pisno preverjanje znanja je priloga k temu poglavju.

5.15 Ocenjevanje znanja Primer preizkusa za pisno ocenjevanje znanja z ocenjevalno lestvico, rešitvami, točkovnikom in tabelo učnih standardov, ki jih preverjamo, je priloga k temu poglavju.

05 temperatura.indd 184

2/10/2006 3:05:55 PM

185

5. Temperatura

5.16 Spremembe agregatnega stanja Cilji Pove, da je taljenje in izparevanje povezano s spremembo notranje energije pri konstantni temperaturi. Imenuje temperaturne to~ke in procese, povezane s spremembo agregatnega stanja. Grafi~no prikaže spremembo temperature med tališ~em in vreliš~em v odvisnosti od ~asa pri enakomernem dovajanju toplote.

Izra~una spremembo notranje energije pri taljenju in izparevanju iz podatkov v tabeli.

Standardi 1

Ve, v katerih agregatnih stanjih se telesa nahajajo v naravi, in našteje primere.

2

Ve, da se ob spreminjanju agregatnega stanja spreminja notranja energija, temperatura pa ne.

3

Imenuje temperaturne to~ke, pri katerih prihaja do sprememb agregatnega stanja.

4

Zna narisati graf odvisnosti temperature vode od ~asa segrevanja pri enakomernem dovajanju toplote.

5

Zna na grafu dolo~iti odseke, ki kažejo prehode med agregatnimi stanji, in razbrati temperaturo, pri kateri se to dogodi.

6

Zna poiskati specifi~no talilno oz. izparilno toploto v tabelah in ve, kaj pomenita.

7

S sklepanjem izra~una spremembo notranje energije pri faznem prehodu iz specifi~ne talilne oz. izparilne toplote in iz mase snovi.

M

T

V

Učenci so se že v nižjih razredih učili o agregatnih stanjih. Vedo, da se voda v naravi nahaja v trdnem, tekočem in plinastem stanju, določene izkušnje s spremembami agregatnih stanj imajo tudi iz vsakdanjega življenja. Zato lahko skupinsko izvedejo poskusa taljenja ledu in izparevanja vode. Polovica skupin naj tali led, druga polovica pa istočasno izpareva vodo. Te skupine posebej opozorimo na varnost pri delu, da se z vročo vodo ali kuhalnikom ne opečejo. Poskusa sta opisana v učbeniku na straneh 122 in 124. S pridobljenimi podatki narišemo grafa. Imenujemo temperaturni točki in procesa, povezana s spremembo agregatnega stanja. Posebej poudarimo, da se pri tem temperatura ne spreminja. Dejansko temperatura malo niha, saj je dovajanje toplote prehitro. Vpeljemo izparilno in talilno toploto ter si ogledamo podatke v tabeli v učbeniku, stran 125. Nato izračunamo toploto, ki je potrebna za taljenje ledu v našem primeru, in toploto, ki je potrebna za izparjenje vode, ki smo jo segrevali, ter povemo, da je sprememba notranje energije enaka dovedeni toploti. Učence spomnimo, kako poteka spreminjanje temperature vode ob enakomernem dovajanju toplote, in narišemo celotni graf spreminjanja temperature vode pri segrevanju od tališča do vrelišča. Pogovor dopolnimo z vprašanjema, ali lahko narisani graf podaljšamo levo prek tališča in desno prek vrelišča ter kaj to pomeni. Za zgled lahko izračunamo, koliko toplote je potrebno, da se 1 kg ledu s temperaturo 0 °C stali, dobljena voda segreje do vrelišča in nato izpari.

05 temperatura.indd 185

2/10/2006 3:05:55 PM

186

5. Temperatura Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Taljenje ledu

čaša, zdrobljen led, termometer, mešalo, štoparica

2.

Izparevanje vode

kuhalnik, vroča voda v posodi, termometer na stojalu, štoparica

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

64. Katera agregatna stanja poznaš? Za vsako navedi primer.

M

1

65. Ali je sprememba temperature opazovanega telesa vedno povezana s spremembo notranje energije?

T

2

66. Kaj se dogaja z notranjo energijo in kaj s temperaturo pri prehodu ledu v vodo pri temperaturi tališča ter kaj pri prehodu vode v paro pri temperaturi vrelišča?

T

2

67. Nariši graf, ki prikazuje prehajanje vode v led (pare v vodo), in povej, kaj se dogaja z notranjo energijo ter temperaturo ledu in vode (pare in vode).

T

2

V

4

68. Kako imenujemo temperaturo, pri kateri prehaja snov iz trdnine v kapljevino? Koliko znaša ta temperatura pri vodi pri normalnem zračnem tlaku?

T

3

69. Kako imenujemo temperaturo, pri kateri prehaja snov iz kapljevine v plin? Koliko znaša ta temperatura pri vodi pri normalnem zračnem tlaku?

T

3

70. Nariši graf odvisnosti temperature od časa pri enakomernem segrevanju vode in označi odseke, pri katerih je snov le v enem agregatnem stanju.

V

4

5

71. Nariši graf odvisnosti temperature od časa pri enakomernem segrevanju vode in označi odseke, pri katerih je snov v dveh agregatnih stanjih oziroma prehaja iz enega v drugega.

V

4

5

72. V tabeli specifičnih talilnih in izparilnih toplot poišči izparilno toploto aluminija in povej, kaj ta podatek pomeni.

T

6

73. V tabeli specifičnih talilnih in izparilnih toplot poišči talilno toploto aluminija in povej, kaj ta podatek pomeni.

T

6

74. Kako bi izračunal, koliko toplote potrebujemo, da stalimo 5 kg ledu? Za koliko se ledu poveča notranja energija?

V

7

75. Koliko toplote odda 10 kg vode, ko ohlajena na 0 °C zmrzne? Kako se spremeni notranja energija vode in za koliko?

V

7

05 temperatura.indd 186

2/10/2006 3:05:55 PM

187

5. Temperatura

5.17 Odvisnost tališča in vrelišča od tlaka in primesi Cilj Imenuje temperaturne to~ke in procese, povezane s spremembo agregatnega stanja.

Standard 1

M

T

V

Ve, da sta temperaturi tališ~a in vreliš~a odvisni od tlaka in ~istosti snovi.

Na začetku ure pripravimo poskus za prikaz regelacije ledu (slika v učbeniku na strani 123), prodiranje žice skozi led traja dalj časa. Snov prejšnje ure ponovimo ob reševanju naloge 61 v delovnem zvezku. Učence seznanimo z možnostjo spreminjanja tališča in vrelišča vode s spreminjanjem tlaka in dodajanjem primesi. Spomnimo jih na zvišanje vrelišča v ekonom loncu, na taljenje ledu pod drsalkami, na tališče in vrelišče morske vode … V šoli naredimo poskus vrenja vode pri nizkem zračnem tlaku, druge meritve pa lahko nekateri učenci opravijo doma in v šoli poročajo o svojem delu. Za domače delo so primerni poskusi: vrelišče slane vode, tališče slane vode, tališče vode z dodatkom ureje ali drugega dušičnega gnojila. Za domače delo moramo pripraviti kratka navodila.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Regelacija ledu

velik kos ledu, žica z dvema utežema na obeh koncih

2.

Prikaz vrenja vode pri 30 °C

steklena bučka s primernim zamaškom za izčrpavanje zraka, termometer, topla voda, črpalka

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

76. Kaj se zgodi s temperaturo vrelišča vode, če vodi dodamo sol?

V

1

77. Kaj se zgodi s temperaturo vrelišča vode, če se tlak zraka nad vodo poveča (zmanjša)? Se to dogaja tudi v naravi?

V

1

05 temperatura.indd 187

2/10/2006 3:05:56 PM

188

5. Temperatura

5.18 Spremembe notranje energije Cilj Pove, da so spremembe temperature, agregatnega stanja in kemijske zgradbe snovi povezane s spremembo notranje energije.

Standarda 1

Ve, da je sprememba temperature, agregatnega stanja in kemijske zgradbe snovi povezana s spremembo notranje energije.

2

Našteje snovi, ki so energijski viri, ker jih je možno izrabiti kot gorivo, kurivo, hrano ipd.

M

T

V

V tej učni enoti povzamemo in dopolnimo vednost o načinih spreminjanja notranje energije in o zunanjih pokazateljih teh sprememb. Spremembe nastanejo zaradi dela ali toplote, izražajo pa se s spremembo temperature, agregatnega stanja ali kemijske zgradbe snovi. Naštejemo nekaj zgledov kemijskih reakcij, od gorenja in presnavljanja hrane do mešanja snovi. Več o tem izvedo pri kemiji. Za dokaz naredimo dva poskusa: v vodo zmešamo NaOH, natrijev hidroksid, temperatura in notranja energija se povečata. Kot povezavo s kemijo omenimo, da take reakcije imenujemo eksotermne. Če imamo čas, lahko izračunamo, za koliko se pri tem vodi poveča notranja energija. Ko pa v vodo zmešamo NH4Cl, amonijev klorid, se temperatura vode zniža, kar pokaže na zmanjšanje notranje energije. Reakcija je endotermna. Kot zanimivost lahko dodamo, da natrijev hidroksid uporabljajo za posipanje cest pozimi, amonijev klorid, ki je sestavni del umetnih gnojil, pa za utrjevanje smučarskih prog. Tudi pri bengaličnem ognju, ki ga lahko vse pogosteje opazujemo, nastajajo kemijske reakcije, pri katerih se energija pretvarja v toploto (svetlobo, zvok). Preostanek ure namenimo zaključevanju ocen.

Predlagana eksperimenta

Pripomočki

1.

Segrevanje vode z NaOH

voda, čaša, nekaj zrn NaOH, žlička, termometer

2.

Ohlajanje vode z NH4Cl

voda, čaša, nekaj zrn NH4Cl, žlička, termometer

Vprašanja za ustno preverjanje znanja Št. standarda

78. Naštej spremembe, po katerih prepoznaš, da se telesom ali snovem spreminja notranja energija.

M

1

79. Zakaj nekatere snovi štejemo med energijske vire, drugih pa ne? Navedi primer.

M

2

80. Naštej nekaj snovi, ki so energijski viri.

M

2

05 temperatura.indd 188

2/10/2006 3:05:56 PM

Naloge za pisno preverjanje znanja DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, TOPLOTA in NOTRANJA ENERGIJA

Ocenjevalna lestvica Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

Število doseženih točk: 1

V opisanih dogodkih imajo podčrtana telesa energijo. Na črto zapiši, katero energijo imajo. Izbiraj med kinetično, potencialno in prožnostno energijo.

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

30 2

a) Motor pelje po ravni cesti. b) Miha je upognil vejo z zrelimi češnjami. c) Viličar je dvignil zaboj in ga naložil na tovornjak. č) Vlak se počasi približuje postaji.

2

Tone je s silo 50 N potiskal omaro po vodoravnih tleh in jo premaknil za 1,2 m. Koliko dela je opravil?

2

3

Presodi pravilnost trditev.

3

a) Pri dviganju bremena z gibljivim škripcem opravimo manj dela, kot bi ga opravili brez uporabe škripca. DA NE b) Pri opravljanju dela z orodjem se največkrat zmanjša sila, ki opravlja delo, in zato poveča pot delovanja sile. DA NE c) Pri opravljanju dela s klancem je sila tolikokrat manjša od teže bremena, kolikorkrat je dolžina klanca večja od višine klanca. DA NE

4

Temperaturo 15 °C izrazi v Kelvinih.

2

Temperaturo 350 K izrazi v stopinjah Celzija.

05 temperatura.indd 189

2/10/2006 3:05:56 PM

5

Osnovna enota za temperaturo je:

1

A kelvin B joule C stopinja Celzija

6

Telo prejme 20 J toplote. Kolikšno je povečanje notranje energije telesa,

2

če ni nič toplote oddalo v okolico? Telo odda 200 J toplote. Za koliko se mu zmanjša notranja energija?

7

En meter dolga bakrena palica se pri segrevanju za 1 K podaljša za 0,017 mm. Kolikšen je podaljšek 0,5 m dolge bakrene palice, če se segreje za 40 K?

2

8

Kolikšna je sprememba notranje energije 0,5 kg vode, ko se segreje s 15 °C na 40 °C?

3

9

Z višine 1 m spustimo prožno žogico, da pade na tla in se ob udarcu nekoliko deformira. Opiši energijske pretvorbe do trenutka, preden se odbije.

1

→ 10

→

V toplotno izolirani posodi zmešamo 1 kg vode s temperaturo 20 °C s 3 kg vode s temperaturo 32 °C.

2

Kateri odgovor je pravilen? A Temperatura mešanice bo 26 °C. B Temperatura mešanice bo 29 °C. C Temperatura mešanice bo 52 °C.

11

Ko tulec s šibrami 10-krat obrnemo, se šibre v njem segrejejo za 2 K. Če poskus ponovimo tako, da tulec obrnemo 20-krat, bo povečanje temperature šiber 4 K. Kolikšno bo zvečanje temperature šiber v tulcu, če ga 15-krat obrnemo?

05 temperatura.indd 190

1

2/10/2006 3:05:56 PM

12

Na kakšen način se je šibram povečala notranja energija, ko smo tulec s šibrami obračali?

1

13

Med podčrtanimi telesi izberi tista, ki se jim je v opisanem dogodku spremenila notranja energija.

2

Kamen vržeš navpično navzgor. Na kuhalniku segreješ vodo za 50 K. Čaj v termovki neseš na vrh Šmarne gore. Kovinsko palico podrgneš s smirkovim papirjem. Ta telesa so

14

Katere izjave so pravilne?

6

a) Voda ima pri 4 °C največjo gostoto. DA NE b) Če se telesu poveča temperatura, se mu poveča tudi notranja energija. DA NE c) Absolutna ničla je pri -237 °C. DA NE č) Bimetalni trak se pri segrevanju ukrivi tako, da je na zunanji strani kovina, ki se bolj razteza. DA NE d) Ko utež, obešena na prožno vzmet, niha v navpični smeri, se uteži pretvarja prožnostna energija v kinetično energijo in obratno. DA NE e) Notranja energija preide s telesa na telo s toploto. DA NE

05 temperatura.indd 191

2/10/2006 3:05:56 PM

192

5. Temperatura

Rešitve nalog s točkovnikom 1

2

a) kinetična

0,5

b) prožnostna

0,5

c) potencialna

0,5

č) kinetična

0,5

Pravilno izbrana enačba.

1

A = 60 J

1

a) NE

1

b) DA

1

c) DA

1

288 K

1

77 °C

1

5

A

1

6

20 J

1

200 J

1

3

4

7

8

1 m dolga palica za 40 K – 0,68 mm ali 0,5 m dolga palica za 1 K – 0,0085 mm

1

0,5 m dolga palica za 40 K – 0,34 mm

1

Pravilno izbrana enačba. J c = 4200 kgK DWn = 52 500 J

1

→ kinetična → prožnostna energija

1 1

9

potencialna

10

B

2

11

3K

1

05 temperatura.indd 192

1

2/10/2006 3:05:56 PM

5. Temperatura 12

Z delom.

1

13

Voda in kovinska palica.

2

Samo voda ali samo kovinska palica, brez napačnih odgovorov.

1

a) DA

1

b) DA

1

c) NE

1

č) DA

1

d) NE

1

e) DA

1

14

05 temperatura.indd 193

193

2/10/2006 3:05:56 PM

194

5. Temperatura Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preverjanju znanja Naloga

Standardi

M

T

V

Pove, da ima vsako telo, ki se giblje, kinetično energijo.

1

Na zgledih prepozna spremembo potencialne energije opazovanega telesa in pove, ali gre za povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Našteje telesa in pojave, ki so v zvezi s spremembo prožnostne energije.

2

Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. Pozna zakonitosti klanca.

3 Pozna zakonitosti gibljivega škripca. 4

Pozna Celzijevo in Kelvinovo temperaturno lestvico in zna dano temperaturo pretvarjati iz ene v drugo.

5

Pozna osnovno enoto za temperaturo. Spremembo notranje energije zna izraziti s prejeto oz. oddano toploto.

6

Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija, oziroma da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Pove, od česa je odvisen podaljšek palice.

7

Uporablja tabelo temperaturnih raztezkov in izračuna podaljšek palice. Ve, kolikšna je specifična toplota vode.

8

Zna uporabiti enačbo Q = mcDT za računanje prejete oz. oddane toplote in s tem tudi spremembe notranje energije.

9

Na zgledih opiše energijske pretvorbe.

10

Pozna zakon o ohranitvi energije.

11

Zvečanje energije zna določiti z uporabo enačbe A = DWn.

12

Na zgledu pojasni, da notranjo energijo opazovanega telesa lahko zvečamo z delom.

05 temperatura.indd 194

2/10/2006 3:05:56 PM

5. Temperatura Naloga

13

Standardi

M

T

V

10 38 %

9 35 %

7 27 %

195

Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija, oz. da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Na zgledu pojasni, da lahko notranjo energijo opazovanega telesa zvečamo z delom. Ve za anomalijo vode. Ve, da je temperatura navzdol omejena količina in da se najmanjša vrednost imenuje absolutna ničla. Opiše bimetalni trak in pojasni njegovo delovanje ter uporabo.

14

Na zgledih opiše energijske pretvorbe. Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija, oz. da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Ve, da je sprememba temperature povezana s spremembo notranje energije.

Skupaj

05 temperatura.indd 195

2/10/2006 3:05:56 PM

Pisni preizkus znanja

Ocenjevalna lestvica

DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, TOPLOTA in NOTRANJA ENERGIJA

Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

Ime in priimek: Razred: 8.

Skupina

A

38

Število doseženih točk:

Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe, izreke in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim.

1

Katera podčrtana telesa v opisanih dogodkih imajo kinetično energijo?

2

Vlak stoji na postaji, potniki vstopajo vanj. Kolesar pelje po kolesarski stezi. Plavalec v bazenu hiti proti cilju. Kinetično energijo imajo

2

Na 2 m visoko polico dvigneš dva zaboja. Prvi ima maso 5 kg, drugi pa 3 kg.

.

2

Kateremu se bolj poveča potencialna energija, če oba dvigneš s tal? Utemelji odgovor.

3

V trgovini potiskaš nakupovalni voziček s silo 12 N v smeri gibanja vozička. Koliko dela opraviš na poti, dolgi 15 m?

2

4

Metrsko palico uporabiš kot vzvod pri dviganju zaboja, ki tehta 60 kg. S kolikšno najmanjšo silo moraš pritiskati na drugem koncu vzvoda, ko zaboj dvigneš za 8 cm, pri tem pa se konec palice, ki ga držiš, premakne navzdol za 24 cm?

2

05 temperatura.indd 196

2/10/2006 3:05:56 PM

5

Katerim od podčrtanih teles se v opisanih dogodkih spremeni temperatura?

2

V peč naložiš drva. Sok iz steklenice pretočiš v kozarce. Vroč čaj večkrat preliješ iz ene skodelice v drugo skodelico. Kos mesa vzameš iz zamrzovalnika, ga postaviš na krožnik in počakaš, da se primerno omehča, preden ga daš v pečico. Temperatura se spremeni

6

V sobi sta dva termometra. Prvi ima Celzijevo, drugi pa Kelvinovo lestvico. Prvi termometer najprej kaže 17 °C. Čez tri ure pogledamo na drugi termometer, ki kaže 295 K.

.

2

Koliko kaže sedaj prvi termometer s Celzijevo lestvico? Za koliko K se je spremenila temperatura v sobi?

7

Presodi pravilnost izjav. Obkroži DA ali NE.

2

Pri segrevanju se večini snovi veča prostornina. DA NE Če se pri segrevanju veča prostornina telesa, se manjša gostota snovi. DA NE

8

Bakreno palico segrejemo za 50 K. Presodi pravilnost izjav.

3

a) Palica se podaljša. DA NE b) Palica se podaljša in malo razširi tudi v prečni smeri. DA NE c) Masa palice se zaradi segrevanja poveča. DA NE

9

05 temperatura.indd 197

En meter dolga jeklena palica se pri segrevanju za 1 K podaljša za 0,012 mm. Kolikšno je podaljšanje 5 m dolge jeklene palice, če se segreje za 80 K?

2

2/10/2006 3:05:56 PM

10

Pri brušenju lesa smo opravili 500 J dela. Pri tem se poveča le notranja energija, les pa se segreje za 4 K.

3

a) Kolikšna je sprememba notranje energije lesa? b) Kolikšno toploto les odda v okolico, ko se ohladi na začetno temperaturo?

c) Koliko toplote je les oddal, ko se je ohladil za 1 K?

11

Opisana dogodka sta povezana s prehajanjem toplote. Na kakšen način prehaja toplota v posameznem opisu? Na črtico napiši K za konvekcijo, P za prevajanje in S za sevanje.

2

a) Žebljiček na enem koncu držiš z roko, drugi konec pa segrevaš v plamenu sveče. Čez kratek čas ga spustiš, saj se je segrel tudi konec, ki ni bil nad plamenom. b) Ko ti v senci postane hladno, se postaviš na sonce, da se spet ogreješ.

12

Graf prikazuje spreminjanje temperature v odvisnosti od časa pri enakomernem segrevanju 5 kg vode na kuhalniku.

5

a) Kolikšna je bila začetna temperatura vode? b) Kolikšna je bila končna temperatura vode? c) Koliko minut je trajalo segrevanje? č) Koliko toplote je voda v celoti prejela od kuhalnika?

13

Dva kilograma vode ohladimo s 53 °C na 23 °C. Za koliko se ji zmanjša notranja energija?

3

14

Med naštetimi besedami podčrtaj energijske vire.

2

premog, avtomobil, bencin, mlin, sladkor, žarnica, peč, zemeljski plin

05 temperatura.indd 198

2/10/2006 3:05:56 PM

15

V termovko nalijemo vroč čaj in jo zapremo. Ko čez uro natočimo čaj iz termovke v skodelico, je še vedno vroč. Zakaj?

1

16

Ko gnetemo plastelin, se mu poveča temperatura in s tem notranja energija.

1

Na kakšen način se je energija plastelinu zvečala?

17

Kroglico nihala odmaknemo iz mirovne lege in spustimo.

2

a) Opiši energijske pretvorbe kroglice med gibanjem od ene do druge skrajne lege.

→

→

b) Obkroži črko pred pravilnim odgovorom. Če zanemarimo silo upora zraka, se kroglici skupna energija: A veča, ko se giblje proti mirovni točki B manjša, ko se giblje proti mirovni točki C ne spreminja ves čas gibanja

05 temperatura.indd 199

2/10/2006 3:05:56 PM

Pisni preizkus znanja

Ocenjevalna lestvica

DELO, ENERGIJA, TEMPERATURA, TOPLOTA in NOTRANJA ENERGIJA

Odstotki do 39,9 % 40–54,9 % 55–69,9 % 70–84,9 % nad 85 %

Ocena nzd (1) zd (2) db (3) pdb (4) odl (5)

Ime in priimek: Razred: 8.

Skupina

B

Število doseženih točk:

38

Navodilo: Dobro preberi besedilo vsake naloge in v skrajšani obliki zapiši količine, enačbe, izreke in zakone. Zapiši tudi odgovor, ko si se prepričal, da je smiseln. Veliko uspeha in vztrajnosti pri reševanju ti želim.

1

Katerim od podčrtanih teles se med opisanim dogajanjem spreminja potencialna energija?

2

Nakupovalni voziček potiskaš med polno obloženimi policami. S police vzameš vrečko moke in jo spustiš v nakupovalni voziček. Izbrano blago se po tekočem traku odpelje do blagajničarke.

2

Potencialna energija se spreminja

.

Prvi kolesar ima maso 80 kg, drugi pa 60 kg. Oba peljeta z enako hitrostjo. Kaj lahko poveš o njuni kinetični energiji? Obkroži črko pred pravilnim odgovorom. Izbiro utemelji.

2

A Večjo kinetično energijo ima prvi kolesar. B Večjo kinetično energijo ima drugi kolesar. C Oba kolesarja imata enako kinetično energijo. Utemeljitev:

3

S silo 80 N potisneš zaboj 1,5 m po vodoravnih tleh. Kolikšno delo opraviš?

05 temperatura.indd 200

2

2/10/2006 3:05:56 PM

4

Z lahkim gibljivim škripcem dvigaš 60 kg težko breme. S kolikšno silo moraš vleči prosti konec vrvi?

2

5

Katerim od podčrtanih teles se v opisanih dogodkih spremeni temperatura?

2

Na štedilniku segrevaš vodo. Krompir olupiš. Sok natočiš iz steklenice v kozarec. Zamrznjeno zelenjavo daš v vrelo vodo.

Temperatura se spremeni

6

V sobi sta dva termometra. Prvi ima Celzijevo, drugi pa Kelvinovo lestvico. Prvi termometer najprej kaže 16 °C. Čez tri ure pogledamo na drugi termometer, ki kaže 296 K.

.

2

Koliko kaže sedaj prvi termometer s Celzijevo lestvico? Za koliko K se je spremenila temperatura v sobi?

7

Presodi pravilnost izjav. Obkroži DA ali NE.

2

Pri segrevanju se večini snovi veča prostornina. DA NE Če se pri segrevanju veča prostornina, se zato veča tudi gostota. DA NE

8

Bakreno palico segrejemo za 50 K. Presodi pravilnost izjav.

3

a) Palica se skrajša. DA NE b) Palica se podaljša in zato v prečni smeri malo zoža. DA NE c) Masa palice se kljub širitvi palice ne poveča. DA NE

05 temperatura.indd 201

2/10/2006 3:05:56 PM

9

Voznik natoči 40 litrov goriva s temperaturo 17 °C. Kolikšno je povečanje prostornine goriva v bencinskem tanku, če se temperatura poveča na 35 °C?

2

Enemu litru bencina se poveča prostornina za 0,001 litra, ko se segreje za 1 K.

10

Pri čiščenju kovine smo opravili 400 J dela. Pri tem se je kovini povečala le notranja energija, segrela se je za 5 K.

3

a) Kolikšna je sprememba notranje energije kovine? b) Koliko toplote kovina odda v okolico, ko se ohladi na začetno temperaturo?

c) Koliko toplote odda, ko se ohladi za 1K?

11

Opisana dogodka sta povezana s prehajanjem toplote. Na kakšen način prehaja toplota v posameznem opisu? Na črtico napiši K za konvekcijo, P za prevajanje in S za sevanje.

2

a) Ko ti v senci postane hladno, se postaviš na sonce, da se spet ogreješ. b) Voda v centralni kurjavi se v kotlu segreva.

12

Graf prikazuje spreminjanje temperature v odvisnosti od časa pri enakomernem segrevanju 4 kg vode na kuhalniku.

5

a) Kolikšna je bila začetna temperatura vode? b) Kolikšna je bila končna temperatura vode? c) Koliko minut je trajalo segrevanje? č) Koliko toplote je voda v celoti prejela od kuhalnika?

13

Osem kilogramov vode se ohladi z 82 °C na 32 °C. Za koliko se ji zmanjša notranja energija?

05 temperatura.indd 202

3

2/10/2006 3:05:56 PM

14

Med naštetimi besedami podčrtaj energijske vire.

2

drva, avtomobil, bencin, vetrnica, moka, žarnica, kuhalnik, voda v strugi potoka

15

V termovko nalijemo vroč čaj in jo zapremo. Ko čez uro natočimo čaj iz termovke v skodelico, je enako vroč. Zakaj?

1

16

Ko gnetemo testo, se mu poveča temperatura in s tem notranja energija.

1

Na kakšen način se je energija testu zvečala?

17

Prožna žogica skokica se odbije od tal in doseže višino 2 m.

2

a) Opiši energijske spremembe skokice med gibanjem od trka s tlemi do najvišje točke.

→

→

b) Obkroži črko pred pravilnim odgovorom. Če zanemarimo silo upora zraka, se skokici skupna energija: A veča, ko se oddaljuje od tal B manjša, ko se oddaljuje od tal C med gibanjem ne spreminja

05 temperatura.indd 203

2/10/2006 3:05:56 PM

204

5. Temperatura

Rešitve nalog s točkovnikom Skupina A 1

potniki, kolesar in plavalec Trije pravilni odgovori.

2

Dva pravilna in nič napačnih odgovorov.

1

Vsi pravilni in en napačen odgovor.

1

Prvemu.

1

Ker ima večjo težo.

1

Pravilno izbrana enačba.

1

180 J

1

4

Fr = 200 N

2

5

čaju

1

mesu

1

22 °C

1

5K

1

DA

1

DA

1

a) DA

1

b) DA

1

c) NE

1

9

4,8 mm

2

10

a) 500 J

1

b) 500 J

1

c) 125 J

1

2

3

6

7

8

05 temperatura.indd 204

2/10/2006 3:05:56 PM

5. Temperatura 11

a) P

1

b) S

1

a) 20 °C

1

b) 70 °C

1

c) 10 minut

1

č) 1,05 MJ

2

Pravilno izbrana enačba. J c = 4200 kgK 252 kJ

1

premog, bencin, sladkor, zemeljski plin

2

Vsaj dva pravilna odgovora in nič napačnih.

1

Več pravilnih in en napačen odgovor.

1

15

Termovka slabo prevaja toploto oziroma je skoraj nič ne prevaja, zato se notranja energija čaja ne zmanjša.

1

16

Plastelinu se je notranja energija zvečala z delom.

1

17

a) potencialna

12

13

14

b) C

05 temperatura.indd 205

→ kinetična → potencialna energija

205

1 1

1 1

2/10/2006 3:05:56 PM

206

5. Temperatura Skupina B 1

vrečki moke

2

Dodan je en napačen odgovor.

0

A

1

Pri enaki hitrosti ima večjo kinetično energijo telo z večjo maso.

1

Pravilno izbrana enačba.

1

120 J

1

4

300 N

2

5

vodi

1

zelenjavi

1

23 °C

1

7K

1

DA

1

NE

1

a) NE

1

b) NE

1

c) DA

1

9

0,72 l

2

10

a) 400 J

1

b) 400 J

1

c) 80 J

1

a) S

1

b) K

1

2

3

6

7

8

11

05 temperatura.indd 206

2/10/2006 3:05:56 PM

5. Temperatura 12

a) 25 °C

1

b) 65 °C

1

c) 8 minut

1

č) 672 kJ

2

Pravilno izbrana enačba. J c = 4200 kgK 1,68 MJ

1

drva, bencin, moka, voda v strugi potoka

2

Vsaj dva pravilna odgovora in nič napačnih.

1

Več pravilnih in en napačen odgovor.

1

15

Termovka slabo prevaja toploto oziroma je skoraj nič ne prevaja, zato se notranja energija čaja ne zmanjša.

1

16

Testu se je notranja energija zvečala z delom.

1

17

a) prožnostna

13

14

b) C

05 temperatura.indd 207

→ kinetična → potencialna energija

207

1 1

1 1

2/10/2006 3:05:57 PM

208

5. Temperatura Standardi, ki jih preverjamo s posameznimi nalogami v pisnem preizkusu znanja Naloga

Standardi

M

T

V

Pove, da ima vsako telo, ki se giblje, kinetično energijo. 1

Na zgledih prepozna spremembo potencialne energije opazovanega telesa in pove, ali gre za povečanje ali zmanjšanje potencialne energije. Opiše odvisnost kinetične energije od mase.

2 Ve, da je potencialna energija odvisna od teže telesa. 3

Izračuna delo v primerih, ko je sila vzporedna s potjo. Razloži, da z vzvodom lahko silo 2-krat, 3-krat … zmanjšamo, zato pa opravljamo delo na 2-krat, 3-krat … daljši poti.

4

Pozna zakonitosti gibljivega škripca. Zna iz mase določiti težo telesa in pri zapisu uporabljati znak Fg

5

Ve, da je temperatura osnovna fizikalna količina, s katero opišemo stanje opazovanega telesa.

6

Pozna osnovno enoto za temperaturo. Pozna obe temperaturni lestvici in zna pretvarjati iz Kelvinove v Celzijevo temperaturno lestvico in obratno.

7

Pove, da se s temperaturo spreminja prostornina teles v vseh agregatnih stanjih. Ve, da je gostota telesa odvisna od mase in prostornine telesa. Pove, da se s temperaturo spreminja prostornina teles v vseh agregatnih stanjih.

8 Ve, da se masa telesa ne spremeni, če telesu ne dodamo in ne odvzamemo snovi. Ve, od česa je odvisen podaljšek palice. 9

05 temperatura.indd 208

Uporablja tabelo temperaturnih raztezkov in izračuna podaljšek palice.

2/10/2006 3:05:57 PM

5. Temperatura Naloga

Standardi

M

T

V

17 52 %

10 30 %

6 18 %

209

Ve, da je sprememba temperature povezana s spremembo notranje energije. Pozna enoto za energijo. Pozna enoto za toploto. 10

Spremembo notranje energije zna izraziti s prejeto oziroma oddano toploto. Pove, da se telesom, ki prejemajo toploto, poveča notranja energija, oziroma da se telesom, ki oddajajo toploto, zmanjša notranja energija. Razume, da lahko enako spremembo notranje energije kot s toploto dosežemo tudi z delom.

11

Pozna načine prehajanja toplote z enega telesa na drugo telo. Iz narisanega grafa zna odčitati velikost iskane količine.

12

Ve, kolikšna je specifična toplota vode. Zna uporabiti enačbo Q = mcDT za računanje prejete oz. oddane toplote in s tem tudi spremembe notranje energije. Ve, kolikšna je specifična toplota vode.

13

Zna uporabiti enačbo Q = mcDT za računanje prejete oz. oddane toplote in s tem tudi spremembe notranje energije.

14

Našteje različne energijske vire ter ve, kateri so obnovljivi in kateri ne.

15

Pozna zakon o ohranitvi energije.

16

Na zgledu pojasni, da notranjo energijo opazovanega telesa lahko zvečamo z delom. Na zgledih opiše energijske pretvorbe.

17 Pozna zakon o ohranitvi energije.

Skupaj

05 temperatura.indd 209

2/10/2006 3:05:57 PM

210

Priloga 1

Fizikalne vsebine od 1. do 7. razreda V spodnji tabeli so predstavljene fizikalne vsebine, obravnavane pri predmetu spoznavanje okolja v prvih treh razredih, pri naravoslovju in tehniki v 4. in 5. razredu ter pri naravoslovju v 6. in 7. razredu. S tem pregledom želimo le opozoriti na to, kar morda na prvi pogled nekoliko preseneča – da se učenci že zelo zgodaj srečujejo s fizikalnimi vsebinami, ki se pozneje v učnih načrtih fizike znova pojavljajo, seveda na drugem nivoju in z drugačnimi učnimi cilji.

Spoznavanje okolja 1. razred Operativni cilji

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• odkrivajo in določajo lastnosti • pripravljanje zbirk snovi (les, • lastnosti teles: snovi in teles kamnine, steklo, tekstil …) in velikost, teža, oblika • preoblikujejo z gnetenjem, valjapredmetov (okrogli predmeti, • lastnosti snovi: njem, rezanjem oglati, gladki, hrapavi ...) barva, otip (gladko – hrapavo, • opišejo predmete po eni • opisovanje lastnosti, razvrščanje trdo – mehko, toplo – hladno ), spremenljivki po eni spremenljivki in operativvonj • razvrstijo predmete po eni no določanje lastnosti (plovnost) spremenljivki • oblikujejo telesa iz plastelina, gline, testa, opisujejo lastnosti pred in po preoblikovanju • spoznavajo lastnosti tekočin • znajo prelivati tekočine, našteti glagole, ki so povezani z dejavnostmi s tekočinami

• prelivanje tekočin, primerjanje • lastnosti tekočin: nimajo stalne s presipanjem sipkih snovi, upooblike raba različnih posod za tekočine • tekočine, ki se z vodo mešajo, • mešanje, tekočin in tiste, ki se z vodo ne mešajo • tekočine, ki na vodi plavajo, in tiste, ki v vodi potonejo

• opazujejo, opišejo in imenujejo lastno gibanje, gibanje živali in igrač

• opazovanje in imenovanje • gibanje otrokovega telesa, gibagibanj: hoja, tek, skok, preskok, nje je spreminjanje lege dela poskakovanje na eni nogi, hoja telesa ali položaja telesa, gibi po štirih, plazenje, plezanje, so samostojni (del telesa) skakanje v globino, valjanje ali povezani • analiza gibanj: gibanje udov okrog sklepov, opazovanje gibanja živali in igrač ter posnemanje tega gibanja • opazovanje in pogovor, kaj vse se giblje

• spoznavajo in spreminjajo gibanja • vedo, da na nekatera gibanja lahko vplivajo • znajo napovedati posledico svojega ravnanja

• premikanje predmetov s potiska- • spreminjanje gibanja v odvisnonjem in vleko, spreminjanje sti od otrokovega delovanja, smeri, ustavljanje in povzročanje gibanje lahko pospešimo ali gibanja zavremo, povzročimo ali ustavimo

• spoznavajo vremenske pojave • opišejo in doživljajo vremenske pojave

• opazovanje in opisovanje vremenskih stanj • oblikujejo preprost vremenski koledar

06 priloge.indd 210

• vremenska stanja: sončno, oblačno, vetrovno, megleno, toplo, hladno ... • vremenski pojavi: veter in oblaki ...

2/10/2006 3:07:31 PM

Priloga 1

211

Spoznavanje okolja 2. razred Operativni cilji • spoznavajo snovi, ki jih uporabljamo • opisujejo in določajo lastnosti snovi

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• pripravljanje zbirk snovi • snovi: kamnine, les, prst, volna, • operativno določanje in primerpapir, tekstil, kovina, plastika janje lastnosti (plovnost, trdota), • povezovanje lastnosti in primerjanje velikosti teles in teže uporabe teles iz različnih snovi • tehtanje teles z nestandardnimi enotami, merjenje prostornine teles z nestandardnimi enotami

• spoznavajo snovi v različnih • ledeni ali sneženi dan, igre • led in sneg sta voda v trdnem agregatnih stanjih (led, sneg in s snegom in ledom, taljenje ledu stanju tekoča voda) in snega ter zmrzovanje vode, • vedo, da sta led in sneg voda opisovanje in primerjanje lastnov trdni obliki, da iz snega in ledu sti ledu in tekoče vode dobimo tekočo vodo, da voda lahko zamrzne • opazovanje in puščanje sledov • spoznavajo sledove gibanja • razumejo, da po sledi lahko skle- v mivki, blatu, sledovi živali pamo, kdo se je gibal in kako in vozil

• po sledovih lahko določimo smer, način gibanja in obliko ter velikost telesa

• spoznavajo stanja ravnovesja • vedo, da se gibajoča telesa lahko ustavijo • znajo imenovati značilna stanja mirovanja

• opisovanje stanj: sedenje, sta• gibanje se ustavi, telo je v ravnonje, čepenje ipd. vesju, če ni v ravnovesju, se • modeliranje (drža človeka, ptiča, giblje do ravnovesne lege dojenčka, štirinožne živali), preizkušanje, v kateri legi ne moremo mirovati

• spoznavajo pripomočke za gibanje • znajo imenovati pripomočke • znajo napovedati posledico določenega ravnanja

• opazovanje nog pri živalih, pohištvu, vozilih • gibanje otrok s pripomočki: drča, gugalnica, sanke, smuči, vozila s kolesi, primerjanje gibanj, opisovanje gibanj

• pripomočki za gibanje omogočajo hitrejše ali lažje premikanje

• spoznavajo zvezo med gibanjem • doživljanje in opazovanje časa Sonca in časom dneva dneva (zjutraj, opoldne), pogo• znajo opisati razliko med vor o opravilih vezanih na čas dnevom in nočjo dneva • odkrivanje otroških zamisli o tem, kje je Sonce ponoči

• čas dneva: zjutraj, dopoldne, opoldne, popoldne, zvečer, noč, dan

• spoznavajo vremenske pojave: oblaki, veter • povezujejo vremenske pojave

• opazovanje in opisovanje spreminjanja in gibanja oblakov • opazovanje sprememb v naravi, povezovanje z vremenom in letnimi časi

• oblaki in veter, veter kot premikanje zraka

• spoznavajo nastajanje in lastno- • proizvajanje zvoka na različne sti zvoka načine • vedo, da je uho čutilo za zvok • zaznavanje zvoka, zvočne ovire, mala otroška glasbila

• izvori zvoka, sprejemanje zvoka – uho, ton, jakost in trajanje zvoka

06 priloge.indd 211

2/10/2006 3:07:36 PM

212

Priloga 1 Spoznavanje okolja 3. razred Operativni cilji

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• spoznavajo spreminjanje snovi • mehčanje plastelina z gnete• snovi pri segrevanju spreminjajo pri segrevanju njem, taljenje parafina, čokolastnosti • opisujejo lastnosti snovi pred lada, pečenje toasta, priprava segrevanjem in po njem testa in pečenje piškotov, opazo• napovedujejo spremenjene lastvanje in opisovanje spreminjanja nosti po segrevanju in po ponov- lastnosti, oblikovanje preglednic nem ohlajanju (za nekatere snovi) • spoznavajo lastnosti zraka • poskusi z zrakom, poskusi za • vedo, da je zrak povsod okoli dokazovanje zraka v prostoru nas, da je zrak lahko onesnažen • poskusi z gibanjem zraka in škoduje zdravju, znajo povedati nekaj primerov, kaj onesnažuje zrak

• snovi zavzemajo prostor, zrak kot predstavnik plinov (v zraku so različni plini, kisik je pomemben za dihanje), onesnažen zrak

• spoznavajo, da na gibanje lahko • poskusi s spreminjanjem gibanja • zunanji vplivi na smer in hitrost vplivamo z dotikom: hitrost in smer vetra gibanja teles, primerjava premih • napovedujejo spremembo gibavpliva na vrtenje vetrnice, vodni gibanj, od kdaj do kdaj, od kod nja glede na zunanji vpliv, dolotok vpliva na gibanje mlinčka in kam, kako dolgo, kako hitro čijo spremenljivko, ki vpliva na • spreminjanje gibanja na daleč, gibanje poskusi z magneti, poskusi s plavajočimi igračami • igre z vozili, žogami in kroglami, opisovanje gibanja, začetek in konec gibanja, primerjanje hitrosti • spoznavajo lastnosti sončne svetlobe • vedo, da svetlobo zaznamo z vidom, čutilo za vid je oko

• poskusi s sončno svetlobo, drugi viri svetlobe, smer svetlobe, poskusi z odbijanjem sončne svetlobe, odbijanje od vodne gladine, odbijanje od zrcal, nastajanje senc

• spoznavajo nebo in obzorje ter glavne smeri neba • spoznavajo navidezno dnevno gibanje Sonca

• opazovanje teles (Luna, zvezde, • glavne smeri in lege: nizko in Sonce) na nebu podnevi in visoko na nebu, obzorje ponoči, opisovanje gibanja in spreminjanja položajev

• viri svetlobe, pot od vira svetlobe do naših oči, smer sončne svetlobe, predmete vidimo, ker se svetloba odbija v naše oči, sončna svetloba lahko spremeni smer, oko je čutilo za vid

• znajo opisati pot Sonca po • opazovanje spreminjanja navi• navidezno gibanje Sonca, nebu, povezujejo gibanje Sonca dezne lege Sonca na nebu podSonce vzhaja (vzhod) in zahaja z dnevom in nočjo nevi, posnemanje gibanja (zahod), sence in barve, sončna • znajo v svojem kraju določiti Sonca, zaznavanje senc, svettoplota, svetloba in tema – dan vzhod in zahod na odprtem lobe in barv ter sončne toplote in noč prostoru • spoznavajo časovni potek poja- • merjenje časa (dan, ura, minuta), • merjenje časa z urami, delitev vov, merjenje časa uporaba vodnih, peščenih, dneva na ure, ur na minute • delijo dan na ure, ure na minute mehanskih in digitalnih ur • merijo kratkotrajne dogodke • določanje, kdaj se je nekaj zgo• znajo časovno opredeliti svoje dilo, kako dolgo je trajalo, kdaj dejavnosti se bo zgodilo, uporaba urnikov in voznih redov • izdelava osebnih urnikov

06 priloge.indd 212

2/10/2006 3:07:36 PM

Priloga 1 Operativni cilji • spoznavajo izvore zvokov in čutila za sprejemanje zvoka • vedo, da zvok nastaja, ko se telesa tresejo • vedo, da je uho čutilo za zvok

Primeri dejavnosti

213

Predlagane vsebine

• igranje na preproste inštru• razlaga nastanka zvoka pri premente (bobni, ropotulje, trianprostih inštrumentih – vibriranje, gel), opisovanje nastajanja zvoka potovanje zvoka po zraku, vodi in poti zvoka do ušes, poskusi in trdnih snoveh, uho je čutilo s potovanjem zvoka po različnih za zvok, širjenje zvoka je lahko snoveh ovirano • izdelovanje glasbil po vzorcu ljudskih glasbil • spoznavanje zvokov iz narave • postavljanje zvočne ovire

Naravoslovje in tehnika 4. razred Operativni cilji • razvrščajo snovi po gnetljivosti, stisljivosti, trdoti, gostoti • spoznavajo snovi po načinih preoblikovanja • o lastnostih snovi sklepajo iz poskusov • ugotavljajo tehnične in tehnološke lastnosti papirnih gradiv, gline/plastelina in lesa • za različne namene izbirajo snovi z ustreznimi lastnostmi

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• izvedejo poskuse za razvrščanje • trdne snovi, tekočine in plini snovi po agregatnih stanjih • trdne snovi lomimo, drobimo, • preizkušajo trdnost različnih vrst sekamo in žagamo (te so trde); papirja nekatere lahko gnetemo in • s preoblikovanjem spreminjajo režemo (te so mehke) trdnost papirja • tekočine tečejo, kapljajo, pršijo; • preučujejo gnetljivost (plastičplini tečejo, se raztezajo, da se nost) gline in plastelina jih stiskati, trdne snovi in teko• primerjajo cepljivost trsk čine so goste, plini so redki • trdota, plastičnost, prožnost, cepljivost

• preizkušajo sipkost zrnatih snovi • prelivajo, pretakajo, presipajo • presipanje, pretakanje in • pri pretakanju spoznavajo različne tekočine in zrnate snovi prelivanje viskoznost (židkost) kapljevin • opazujejo, kako naglo kapljevine • razumejo zrnate snovi kot model tečejo (voda, olje, smetana, kapljevin med …) • opažanja in ugotovitve predstavijo • z gladino vode določijo vodoravno lego • spoznajo za vodo in zrak prepustne in neprepustne snovi

• preizkušajo, katere snovi pre• prepustnost snovi puščajo vodo in zrak, katere ne (tkanine, polivinil, slama, mivka, plastelin …) • opazujejo pronicanje vode skozi različne materiale

• preizkušajo privlačne sile med • raziskujejo delovanje magnetov magnetom in železom in ugotovijo, da magneti privla• raziščejo možnosti uporabe čijo železo magnetov • spoznajo, da lahko jeklene predmete namagnetimo

06 priloge.indd 213

• magnetne lastnosti snovi

2/10/2006 3:07:36 PM

214

Priloga 1 Operativni cilji

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• ugotovijo, da kovine dobro prevajajo toploto in elektriko, nekovine pa slabo • spoznajo sestavine (gradnike) električnih krogov

• preizkušajo toplotno in električno prevodnost s kuhinjskimi pripomočki • preizkušajo električno prevodnost z baterijo in žarnico

• spoznajo električni krog • znajo sestaviti preprost električni krog z žarnico, ploščato baterijo in stikalom • razumejo vlogo električnega stikala v električnem krogu • znajo narisati shemo električnega kroga

• sestavljajo preproste električne • preprosti električni krogi kroge z žarnico, baterijo in stikalom • preučujejo delovanje žepne svetilke • s stikalom krmilijo električni krog • rišejo risbe in sheme električnega kroga

• toplotna in električna prevodnost snovi

Naravoslovje in tehnika 5. razred Operativni cilji

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• vedo, da vsako telo zavzema • opazujejo vpijanje vode in zraka • shranjevanje in transport prostor v poroznih snoveh (goba, prst) • shranjevanje snovi • vedo, da gre v posodo tem več • pretakajo vodo v posode snovi, čim večjo prostornino ima različnih oblik in primerjajo • vedo, da na istem prostoru ne prostornine moreta biti dve telesi hkrati • merijo prostornine teles z izpod• znajo primerjati prostornine rivanjem vode teles različnih oblik • spoznajo, da se pri gnetenju (ilovice, plastelina), presipanju (mivke in žita) in prelivanju (kapljevine) ohranja prostornina snovi • vedo, da lahko pline shranjujemo stisnjene v posode (jeklenke, balone, žoge, zračnice) • spoznajo, da gre v posodo več snovi, če snov stlačimo, zgostimo • vedo, da tekočine tečejo – iz izkušenj vedo, da se podobno obnašajo zrnate snovi, če se tresejo • vedo, da kapljevina teče, če je med gladino in odtočno odprtino višinska razlika

• opazujejo pretakanje vode po koritih in ceveh z različnim nagibom • opazujejo tok zrnatih snovi po nagnjenem koritu

• spoznajo, da tlačna razlika poga- • izdelajo brizgalko iz plastenke nja tekočinski tok • preizkusijo delovanje brizge in • poiščejo zglede za črpalke slamice za pitje • spoznajo preprost manometer • preučijo delovanje kolesarske za merjenje tlaka tlačilke

06 priloge.indd 214

• tekočine tečejo zaradi višinske razlike

• tekočine poganja razlika v tlaku

2/10/2006 3:07:36 PM

Priloga 1 Operativni cilji

Primeri dejavnosti

215

Predlagane vsebine

• spoznajo, da toplota teče • zaznajo temperaturo in toploto • toplota in temperatura s toplega na hladno s kožo • začenjajo razločevati tempera• merijo temperaturo, raziščejo in turo in toploto izdelajo model hladilne torbe • naučijo se uporabljati termo• merijo časovni potek temperameter in stopinjo ture in ga vpisujejo v tabelo • izvedo, da različne snovi različno prevajajo toploto • spoznajo pomen izolacijskih materialov • spoznajo vrste toplotne izolacije pri živih bitjih • spoznajo postopke za obdelavo stiropora (rezanje, lepljenje) • ugotavljajo izolacijske sposobnosti stiropora • spoznajo agregatna stanja vode • s poskusi ugotovijo, da je za • voda in njihove lastnosti taljenje in izhlapevanje potrebna • spremembe agregatnega stanja • razločujejo zgoščanje in izhlape- energija so povezane z energijskimi sprevanje/izparevanje • opazujejo nastajanje kapljic iz membami • spoznajo vodo kot topilo vodne pare pri zgoščanju na • pri raztapljanju snovi se masa • spoznajo pojme topilo, topljehladni površini ohranja nec, raztopina • s poskusom dokažejo, da je • ugotovijo, da se v vodi lahko raz- voda topilo za nekatere snovi topi le omejena količina snovi, (sladkor, sol … ), za nekatere nekatere snovi pa se v vodi ne snovi pa ne (stiropor, pesek, topijo keramika …) • opazijo, da voda raztopi le omejeno količino snovi • tehtajo sestavine pred raztapljanjem in raztopino • spoznajo način merjenja zračnega tlaka, hitrosti in smeri vetrov • spoznajo pomen vetra pri opraševanju rastlin • izvedo, kako izkoriščamo veter, in se zavedajo nevarnosti močnih vetrov

06 priloge.indd 215

• ugotovijo, da zrak čutimo, ko se • gibanje zraka giblje okoli nas ali se sami gibljemo v njem • preizkusijo, da zrak zavira gibanje • izdelajo preprost barometer in/ali vetrokaz in ju preizkusijo • podatke vpisujejo v tabelo: merijo zračni tlak in/ali smer vetra in narišejo graf • s povečevalnim steklom opazujejo cvetni prah • opazujejo valovanje vode ali gibanje listja pri različnih jakostih vetra, opazujejo raznašanje semen

2/10/2006 3:07:36 PM

216

Priloga 1 Naravoslovje 6. razred Operativni cilji

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• spoznajo, da toplota teče z vročega na hladno • spoznajo, da toplotni tok narašča s temperaturno razliko • spoznajo, da je za vzdrževanje toplotnega toka navadno potrebna energija • spoznajo, da toplotne tokove zmanjšujejo izolatorji • iz vsakdanjih izkušenj, opazovanj in poskusov povzamejo, da v živalsko in človeško telo dovedemo energijo s hrano

• v dve ali več pločevink z različ• toplotni tok nimi premeri nalijejo vodo z raz- • toplotni tok prenaša energijo ličnimi temperaturami • napovedujejo, od kod in kam bo tekla toplota • napovedi primerjajo s termometrom • merijo, kako se hladi voda v pločevinkah • toplotne tokove oddajajo razni grelniki

• izvedo, da je gonilna razlika za električno tok napetost • spoznajo različne galvanske elemente in njihove napetosti • nauče se galvanske elemente zlagati v baterijo • spoznajo, da tok raste z napetostjo • spoznajo, da je za vzdrževanje električnega toka navadno potrebna energija • spoznajo, da telesa, ki prejemajo energijo z elektriko, lahko opravljajo delo, grejejo ali svetijo • spoznajo, da spremenljiv električni tok lahko prenaša podatke

• galvanske elemente zlagajo • električni tok v koritce in z žarnico preizkušajo • energija se lahko prenaša napetost baterije z električnim tokom • seznanijo se z delovanjem kolesarskega dinama; z elektriko lahko povzročimo vrtenje ali nihanje • sestavijo elektromotor ali brnač in preizkusijo njuno delovanje s priključkom na baterijo • ogledajo si male gospodinjske stroje in električna orodja • raziščejo, katere naprave doma prejemajo podatke z električnim tokom

• spoznajo, da zvočni tok potuje od zvočila po snoveh • vedo, da se zvočilo trese in da se tresenje kot valovanje prenese na okoliški zrak ali kako drugo sredstvo • s poskusi ugotovijo, da se zvok širi po napetih vrvicah, po palicah in ceveh • spoznajo, da glasnost zvoka pojema z oddaljenostjo zvočila • spoznajo, da dogajanje ponoči spremljamo predvsem po zvokih • spoznajo, da ljudje in živali uporabljajo zvok za izmenjavo podatkov, za medsebojno opozarjanje, obveščanje in sporazumevanje

• preizkušajo delovanje strune • zvočni tok • izdelajo preprosta zvočila • prenos energije in podatkov • s poslušanjem ugotavljajo pojelahko poteka z zvokom manje glasnosti z oddaljenostjo od zvočila • poslušajo različne zvoke v naravi

06 priloge.indd 216

2/10/2006 3:07:36 PM

Priloga 1

217

Naravoslovje 7. razred Operativni cilji

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• vedo, da predmeti, ki oddajo zvok – zvočila –, zatresejo zrak in da take tresljaje imenujemo nihanje • vedo, da sprejemnik zvoka zazna tresenje zraka tako, da sam zaniha • spoznajo, da zvok predstavlja širjenje teh tresljajev po snoveh od oddajnika do sprejemnika (delna ponovitev vsebine 6. razreda) • spoznajo nekaj oddajnikov zvoka (glasilke, violinska struna, radijski zvočnik …) in sprejemnik zvoka – človeško uho • spoznajo pojem frekvenca zvoka in vedo, da zvok točno določene frekvence imenujemo ton; seznanijo se tudi s pojmom šum • spoznajo hitrost zvoka v zraku • spoznajo, da je hrup neprijeten zvok, ter se seznanijo s škodljivostjo hrupa in načini preprečevanja le-tega (zvočna izolacija)

• opazujejo nihanje glasbenih • zvok vilic, strun glasbil in membrane • zaščita pred hrupom delujočega zvočnika • opazujejo prenos tresljaja nihajoče membrane – oddajnika – na drugo membrano – sprejemnik zvoka • s štetjem ocenijo čas med bliskom in gromom ter s tem podatkom grobo določijo oddaljenost mesta, od koder prihaja grom • opazujejo izvedbe nekaterih ukrepov za zmanjševanje oz. preprečevanje hrupa v bližnji okolici (zmanjšanje hitrosti vozil, prepoved oddajanja zvočnih signalov, postavitev protihrupnih pregrad …)

• vedo, da telo vidimo, če je osvetljeno (odbija svetlobo ali samo oddaja svetlobo – svetilo) in če ta svetloba pade v naše oko • znajo opredeliti pojme svetilo, osvetljeno telo, svetlobni curek in žarek ter senco telesa • vedo, da se svetloba širi premočrtno, ter znajo svetlobne žarke ponazoriti s premicami in puščicami, ki nakazujejo smer širjenja svetlobe • poznajo hitrost svetlobe • vedo, da se svetloba na meji dveh snovi deloma odbije, deloma lomi (kratka ponovitev poglavja o barvah iz naravoslovja za 6. razred) • znajo skicirati potek svetlobnega žarka pri odboju na ravni ploskvi in pri prehodu iz ene snovi v drugo

• opazujejo preprosta svetila (razžarjeni predmeti oddajajo svetlobo: bakla, žarnica, zvezde, Sonce) • opazujejo osvetljene predmete (predmeti okoli nas, planeti, Luna) • opazujejo potek svetlobnega žarka pri odboju na meji dveh snovi in pri lomu, torej pri prehodu iz ene snovi v drugo (demonstracijski poskus) • opazujejo potek svetlobnih žarkov pri prehodu skozi zbiralno in razpršilno lečo (demonstracijski poskus) • opazujejo nastanek slike pri preslikavi z zbiralno lečo, določijo goriščno razdaljo zbiralne leče – slika Sonca nastane v gorišču • opazujejo nastanek slike v kameri obscuri, v ravnem zrcalu in na zaslonu pri projekciji z diaprojektorjem

06 priloge.indd 217

• svetila in osvetljena telesa • odboj in lom svetlobe • leče in preslikave • človeško oko

2/10/2006 3:07:36 PM

218

Priloga 1 Operativni cilji • se seznanijo s potekom svetlobnih žarkov skozi zbiralno in razpršilno lečo, vedo, kaj sta gorišče in goriščna razdalja leče • spoznajo, da svetloba posreduje sliko okolice: v tem smislu pojasnijo sliko v ravnem zrcalu in poznajo model kamere obscure (po prehodu skozi lečo diaprojektorja, fotografskega aparata … svetloba posreduje sliko predmeta na zaslon, na film) • znajo ločiti med realno in navidezno sliko predmeta • spoznajo, da je slika predmeta pri izbrani oddaljenosti predmeta ostra samo pri točno določeni razdalji od leče • seznanijo se s preprosto zgradbo človeškega očesa • vedo, da je očesna leča zbiralna in da je slika predmeta na očesnem ozadju realna • spoznajo, da je slika različno oddaljenih predmetov, ki nastane na očesnem ozadju, vedno ostra le, če ima očesna leča prilagodljivo goriščno razdaljo • spoznajo funkcijo očal (nastanek ostre slike na očesnem ozadju pri neprilagodljivi očesni leči)

Primeri dejavnosti

Predlagane vsebine

• opazujejo valove na vodni gla• valovanje na vodni gladini, vrvi in dini, z opazovanjem plovcev ugo- dolgi vzmeti tovijo, da plovci nihajo, motnja • zvok in svetloba sta valovanji pa se širi, ocenijo, kaj sta valovna dolžina in frekvenca • opazujejo valovanje po vrvi in dolgi vzmeti, opazujejo širjenje valovanja in odboj • poslušajo odmev in ocenijo oddaljenost ovire • opazujejo širjenje svetlobe po optičnih vlaknih

• spoznavajo pojav valovanja na vodni gladini, vrvi in dolgi vzmeti (deli snovi nihajo, valovanje potuje od mesta nastanka) • vedo, kaj sta valovna dolžina in frekvenca valovanja • vedo, da se z valovanjem prenaša energija; pri valovanju na vodni gladini in vrvi je to energija gibanja, pri valovanju po dolgi vzmeti pa energija stisnjene oziroma raztegnjene vzmeti • spoznajo, da se valovanje na oviri odbije • spoznajo, da je zvok valovanje (prenašanje tresljajev po snovi)

06 priloge.indd 218

2/10/2006 3:07:36 PM

Priloga 1 Operativni cilji

Primeri dejavnosti

219

Predlagane vsebine

• spoznajo podobnosti med valovanjem na vodni gladini, zvokom in svetlobo (to je širjenje v vse smeri od mesta nastanka), odboj na oviri, prenos energije, za potovanje ni potrebna gonilna razlika; na osnovi podobnosti sklepajo, da je tudi svetloba valovanje • vedo, da svetloba potuje za razliko od drugih navedenih valovanj tudi skozi prazen prostor • vedo, da se z valovanjem prenaša informacija: zvočni signal, svetlobni signal; hitrost prenosa informacije

06 priloge.indd 219

2/10/2006 3:07:36 PM

220

Priloga 2

Problemski pouk pri obravnavi vzgona Problemsko zasnovan pouk usmerja učence v dejavno in logično mišljenje, pri čemer uporabljajo svoje izkušnje in predhodno znanje. Pouk fizike naj bi bil v vse večji meri naravnan k reševanju problemov. Za izvedbo takšne ure moramo vnaprej natančno predvideti različne možnosti, biti pa moramo pripravljeni tudi na kakšen povsem drug pogled učencev. Morebitne napačne predstave učencev skušamo odpraviti sproti ali pa to naredimo naslednjo uro ob ustrezni demonstraciji. Pripraviti moramo dovolj pripomočkov, ki jih učenci vzamejo, ko jih potrebujejo, lahko pa jih sproti jemljejo iz predalov in omar, odvisno od naših zahtev. Za uspešno izvajanje problemskega pouka upoštevamo naslednje stopnje: • zaznava problema • opredelitev problema • reševanje problema • ugotovitev

Zgled problemsko zastavljenega pouka pri obravnavi vzgona 1. Zaznava problema Ponovimo snov o hidrostatičnem tlaku, predvsem dejstvo, da povsod v vodi zaznamo hidrostatični tlak, da narašča z globino, da so posledice tlaka sile, s katerimi voda deluje na vsako ploskev. Problem, ki ga bodo učenci reševali, predstavimo s poskusi, ki jih med izvajanjem ne komentiramo. V vodo spuščamo telesa iz različnih snovi, ki potonejo. Na primer: kos plastelina, radirko ali kroglico iz gume, telo iz plastike, trdo kuhano jajce. V vodo damo tudi manjši kamen, frnikolo, utež. Potopimo tudi košček lesa in ga nato spustimo. Še eno kuhano jajce spustimo v pripravljeno raztopino soli, v kateri bo jajce lebdelo. Učencem ne povemo, da je voda slana, to naj poskusijo ugotoviti sami. Po demonstraciji ugotavljamo, kaj je vsem primerom skupno. Učence spodbujamo k razmišljanju in jim po potrebi pomagamo z vprašanji. Ali so vsa telesa v stiku z vodo? So vsa telesa potonila? Imajo telesa, ki so potonila, enako gostoto? So vsa telesa homogena? Ali na vsa telesa deluje sila vode? So vsa telesa enako težka? Po takšnem pogovoru lahko učenci ugotovijo na primer naslednje: • vsa telesa so v stiku z vodo • na telesa deluje sila vode • telesa so različno težka (to lahko ugotovijo po hitrosti padanja v vodi) • vsako telo izpodrine nekaj vode • telo plava • telo je voda dvignila na gladino • telo lebdi v vodi

06 priloge.indd 220

2/10/2006 3:07:36 PM

Priloga 2

221

2. Opredelitev problema Zanima nas, ali katera ugotovitev velja za vsa telesa. Druge v pogovoru izločimo, na primer: telo plava, telo lebdi. Po tej analizi oblikujemo povzetek: na telo poleg teže deluje sila vode, ker so vsa telesa v vodi. Pri vsaki sili pa nas zanimata smer delovanja in velikost. Pri lesu smo videli, da je sila vode usmerjana navzgor. Ali je sila vode na telesa, ki potonejo, prav tako usmerjena navzgor? Če je odgovor pritrdilen, nas zanima, ali znamo to že potrditi z uporabo vednosti o hidrostatičnem tlaku, če ne, kako bomo to domnevo potrdili. Za pomoč pri razmišljanju naredimo poskus, tako da telo, obešeno na vzmetno tehtnico, potopimo v vodo. Vidimo, da se vzmet skrči, torej je sila telesa na vzmetno tehtnico v vodi manjša kot v zraku. To pomeni, da sila vode deluje v nasprotno smer kot teža. Kako velika je sila vode? Učenci bodo najbrž povedali, da to lahko odčitamo z vzmetne tehtnice. Je sila vode na vsa potopljena telesa enaka? Od česa je odvisna? To je problem, ki ga bodo učenci raziskali.

3. Reševanje problema Učenci postavljajo domneve o odvisnosti sile vode na potopljeno telo. Odvisna je od: • teže telesa • prostornine telesa • gostote tekočine • oblike telesa … Namignemo jim, da bi lahko izmerili prostornino vode, ki jo telo izpodrine, in določili njeno težo. Vsako domnevo analiziramo in nesmiselne ovržemo. Spomnimo jih, da za vsako preverjanje domnev velja, da pri raziskavi spreminjamo res samo eno količino. Če učenci še nimajo dovolj izkušenj s problemskim poukom, v frontalni obliki dela ugotovimo, s katerimi poskusi bodo lahko preverjali posamezne domneve.

Postopek preverjanja posameznih hipotez Sledi delo v dvojicah ali skupinah. Učenci v posamezni skupini se dogovorijo o: • načinu preverjanja hipoteze • izboru ustreznih pripomočkov • zapisovanju rezultatov merjenja • grafični predstavitvi rezultatov • zapisu ugotovitev a) Vzgon je odvisen od teže telesa. Telesa so lahko kvadri enakih prostornin iz različnih snovi, lahko pa so enake stekleničke, na primer za začimbe, ker dobro tesnijo. Biti morajo različno težke, zato jih obtežijo z različnimi količinami peska, in pripravljene tako, da jih lahko obesijo na vzmetno tehtnico.

06 priloge.indd 221

2/10/2006 3:07:36 PM

222

Priloga 2 Rezultate meritev pregledno zapišejo, jih grafično predstavijo in oblikujejo ugotovitev. Preglednica in graf (sila vode v odvisnosti od teže) teža [N]

sila na vzmetno tehtnico, ko je telo v vodi [N]

sila vode na potopljeno telo [N]

b) Vzgon je odvisen od oblike telesa. Uporabno telo je kepa plastelina, ki jo lahko preprosto preoblikujejo. Preglednica in graf (sila vode v odvisnosti od oblike)

oblika

vzgon [N]

krogla kvader kocka valj c) Vzgon je odvisen od prostornine telesa. Izberemo vsaj dve telesi različnih prostornin in enakih mas. Uporabni sta različno veliki steklenički, njuni masi pa uravnotežimo s peskom. č) Vzgon je odvisen od gostote kapljevine. Uporabljajo različne koncentracije raztopine soli v vodi ali vodo, alkohol in raztopino soli. d) Vzgon je odvisen od teže izpodrinjene vode. Primeren pripomoček je pretočni lonček, da lahko prestrežejo izpodrinjeno vodo in jo stehtajo ali pa izmerijo prostornino iztekle vode in izračunajo njeno težo. Praktično je, da imajo učenci te skupine enaka telesa kot učenci, ki ugotavljajo odvisnost od prostornine.

4. Ugotovitev Po opravljenih poskusih povzamemo ugotovitve, ki jih lahko predstavimo z miselnim vzorcem, ki ga bomo v naslednji uri dopolnili. Šele po potrjenih in ovrženih domnevah silo tekočine na potopljeno telo poimenujemo vzgon.

Vzgon

Je odvisen od:

06 priloge.indd 222

Ni odvisen od:

Primeri vzgona:

Uporaba vzgona:

2/10/2006 3:07:36 PM

Priloga 3

223

Projektno učno delo pri poglavju o tlaku Projektno učno delo je organiziran učni proces, zato poteka po posameznih etapah. Zagovorniki projektnega učnega dela posamezne etape različno pojmujejo, v bistvu pa so vsebinsko enake. Praktične izkušnje kažejo, da mora dobro načrtovano projektno delo vsebovati naslednje faze: • pobudo • izdelavo osnutka • izdelavo načrta • izvedbo • sklepni del Po obsežnosti ločimo več vrst projektnega učnega dela. Pri fiziki pridejo v poštev tako imenovani mali projekti, ki trajajo dve do šest ur. Ideja za projektno učno delo: Merjenje gostote kapljevin Shematski prikaz faz

5. Sklepni del

Oblikovanje pobude

1 ura

1. Pobuda 4. Izvedba

Zbiranje gradiva

1 ura

Sklepna ugotovitev

1 ura

Merjenje gostote kapljevin 0,5 ure

Učilnica

0,5 ure

2. Osnutek

3. Načrt Viri Način dela Pobuda Učitelj da pobudo za projektno nalogo. V našem primeru je lahko pobuda dogodek iz vsakdanjega življenja, merjenje vsebnosti sladkorja v moštu, vsebnosti maščob v mleku, lahko pa učitelj pokaže areometer. Takoj ko se začnejo učenci pogovarjati o merjenju sladkorja v moštu ali vsebnosti maščob v mleku ali pa ugibajo, čemu je namenjena pokazana priprava, je pobuda dobila svoj smisel. Učence razdelimo v skupine in jih zadolžimo, da pripravijo čim več predlogov, kako o predlagani temi izvedeti čim več. Ta del naloge lahko nastaja v knjižnici, kjer imajo učenci na razpolago veliko gradiva, ki jim ga za to pripravi knjižničarka. To so razni učbeniki, priročniki, leksikoni, spletno gradivo. Skupine se notranje organizirajo in pripravijo vsebine, ki jih želijo raziskovati, oziroma vprašanja, na katera želijo odgovoriti: • kako po gostoti razvrstiti kapljevine, ki jih dnevno srečujemo • katera kapljevina ima večjo gostoto: voda ali mleko • kolikšna je gostota vode in kako jo izračunamo • kako uporabiti plavajoče telo za merjenje gostote kapljevin • katere sile delujejo na plavajoče telo • kako izmeriti gostoto kapljevin, ki jih dnevno srečujemo

06 priloge.indd 223

2/10/2006 3:07:36 PM

224

Priloga 3 Izdelava osnutka Izdelava osnutka je zelo pomembna faza projektnega učnega dela, saj v tej fazi učenci izrazijo svoje interese, pričakovanja, odnos do zamisli, dogovorijo se o »pravilih igre« in časovno opredelijo trajanje posamezne faze. Učenci izberejo primerno gradivo iz različnih medijev. Vsi učenci se morajo z osnutkom in pravili, ki izhajajo iz njega, strinjati. Izdelava načrta V tej fazi se učenci oblikujejo v skupine, skupine učencev pa načrtujejo in oblikujejo izvedbeni načrt. Vse skupine lahko izvajajo enake dejavnosti ali pa si delo porazdelijo. Delo si porazdelijo tudi v okviru skupine glede na interes. Odločimo se, kaj bo končni izdelek projektne naloge. Lahko je model areometra, seminarska naloga, spletni sestavek, plakat ali kaj drugega. Dogovorimo se, kateri del naloge bo nastajal v šoli, kateri del doma ter na kakšen način, kdaj in komu bodo rezultati projektnega dela predstavljeni. Izvedba Učenci na različnih lokacijah iščejo informacije za odgovore na vprašanja, ki so si jih napisali v pobudi za projektno nalogo. Lahko so v šolski knjižnici, fizikalni učilnici, računalniški učilnici ali kje drugje. Učitelji v teh učilnicah učencem svetujejo in pomagajo pri delu. Ko spoznajo teoretične osnove problema, se lahko lotijo praktičnega dela, če so tako predvideli v načrtu. Člani posamezne skupine skušajo čim bolje opraviti svoj del naloge. Sklepni del Rezultate svojega dela predstavijo na različne načine: v obliki seminarske naloge, v obliki miselnega vzorca, prikažejo lahko model areometra in predstavijo meritve, lahko pa pripravijo spletni dokument ali elektronske prosojnice. Predstavljene naloge tudi ocenimo. Naloge lahko predstavijo tudi javnosti na raznih šolskih prireditvah, lahko pa se predstavijo tudi v okviru kakšnega naravoslovnega dneva. Več o projektnem delu lahko preberemo v knjigi Helene Novak: Projektno učno delo, Ljubljana, DZS, 1990 in na spletu.

Uporaba računalnika pri poglavju o silah Ko so učenci z eksperimentalnim delom in načrtovanjem usvojili znanje sestavljanja, razstavljanja in ravnovesja sil, se z njimi odpravimo v računalniško učilnico. Ob delu z računalnikom ponovijo in utrdijo usvojeno znanje, hkrati pa pri analizi posameznih primerov spoznajo prednosti računalniških simulacij. Učni list, ki ga prejmejo učenci, vsebuje nekaj osnovnih napotkov za samostojno delo s programskim paketom in naloge, ki jih rešujejo. Če imajo ob reševanju posamezne naloge težave, jim prek projektorja prikažemo reševanje na svojem računalniku. Ob povzetku pa prikažemo rešitve posameznih nalog, ki si jih vnaprej pripravimo na svojem računalniku, da lahko učenci samostojno preverijo rezultate svojega dela.

06 priloge.indd 224

2/10/2006 3:07:36 PM

Priloga 4

225

Zgled učnega lista Reševanje nalog s programskim paketom WinMeh Programski paket WinMeh sestavljajo različni samostojni programi: ČRTE, GIBANJA, NOSILCI, PREREZI, SILA, SILE, ŠKRIPEC, URA, VZGON. Program SILE omogoča analizo sestavljanja sil in ravnovesja (ravnotežja) sil, program SILA pa omogoča analizo razstavljanja oziroma ravnovesja sil.

Sestavljanje sil – program SILE Ob zagonu se na ekranu pojavi rešitev izbranega primera. Osnovnošolsko različico menija izberemo s pritiskom na gumb . Nov primer začnemo s klikom na gumb Nov primer v orodni vrstici. Sile vnašamo s klikom na gumb . Pojavi se pogovorno okno, v katerega vnesemo velikost sile in kot, pod katerim deluje sila. Za ponovni vnos podatkov postopek ponovimo. Sile lahko vnašamo tudi kompleksno, vendar tak vnos ni smiseln za osnovno šolo. Po vnosu podatkov za silo program samodejno nariše rezul, vidimo paralelogram sil. tanto R. Če vklopimo gumb Vklop gumba Izpis rezultatov v drugi orodni vrstici prikaže izpis rezultatov: velikost rezultante, kot in velikosti komponent v smeri x in y, kar za nas ni pomembno.

Ob vsaki spremembi podatkov program določi rezultanto ali silo. Programska oprema omogoča različna raziskovanja. Z enim , z drugim pa velikost sile gumbom spreminjamo kot sile . Med različnimi možnostmi lahko izberemo tudi opcijo programa, ki grafično prikaže celotni postopek določanja velikosti in lege rezultante ali sile.

06 priloge.indd 225

2/10/2006 3:07:37 PM

226

Priloga 4 Razstavljanje oziroma ravnovesje sil – program SILA S tem programom lahko obravnavamo ravnovesje sil ali silo razstavimo. V primeru razstavljanja sile program vključi še sili, ki delujeta v vrvicah ali palicah in sta s silo v ravnovesju. Sile imajo skupno prijemališče. Po končanem vnosu podatkov lahko izbiramo med različnimi možnostmi. ali Lahko analiziramo izbrani primer, tako da spreminjamo kot velikost posamezne sile . Posebni možnosti programske opreme omogočata, da program prikaže konstrukcijo mnogokotnika sil. Tega lahko uporabnik tudi nariše.

Naloge Navodilo: Vsake naloge se lotite skrbno. Delo bo koristno in zanimivo. Če se bodo pojavile težave, pokličite učitelja. Želim vam veliko uspeha pri reševanju nalog z računalnikom. 1. Poišči rezultanto dveh vzporednih sil F1 = 500 N in F2 = 300 N, ki delujeta v isti smeri. Kolikšen kot oklepa rezultanta z abscisno osjo? FR =

; aR =

2. Poišči rezultanto dveh vzporednih nasprotno usmerjenih sil F1 = 500 N in F2 = 300 N. Kolikšen kot oklepa rezultanta z abscisno osjo? FR =

; aR =

3. Poišči rezultanto dveh nevzporednih sil F1 = 500 N in F2 = 300 N, če oklepata kot 90°. Kolikšen kot oklepa rezultanta z abscisno osjo? FR =

; aR =

Analiziraj, kako se spreminja velikost rezultante, če spreminjaš kota obeh sil. V katerem primeru je velikost rezultante največja in v katerem najmanjša?

4. Poišči silo, ki je v ravnovesju s silama F1 = 500 N in F2 = 300 N. Sili F1 in F2 oklepata kot 60°, abscisna os pa ta kot razpolavlja. ; aR =

F=

5. Silo F = 1000 N, ki je usmerjena navpično navzdol, razstavi na sili F1 in F2. Določi njuni velikosti, če nosilka sile F1 oklepa s silo F kot 30°, nosilka sile F2 pa kot 60°. F1 =

06 priloge.indd 226

; F2 =

2/10/2006 3:07:37 PM

Priloga 5

227

Referati pri pouku fizike Pripravili smo seznam naslovov za referate, ki se nam zdijo primerni za 8. razred, navodila za pripravo, ki so namenjena učencem, in kriterije za ocenjevanje. Vse to lahko razmnožimo in izročimo učencem, ki bodo delali referate. Gradivo pa lahko izobesimo na oglasno desko pred učilnico ali v učilnici. Med referate smo uvrstili tri različne vrste nalog: • obdelava izbrane fizikalne teme • opis, predstavitev in razlaga domačega eksperimenta ali fizikalnega modela • kratka predstavitev znanih fizikov in njihovih pomembnejših odkritij

Predlogi naslovov za referate 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35.

06 priloge.indd 227

Pomen Jožefa Stefana Nastanek in uporaba nekdanjih merskih enot Merjenje časa, ko še niso poznali ur Ure, ki jih uporabljamo za merjenje časa Kako je dogovorjena sekunda Zakaj enoten merski sistem Hitrostni rekordi Tahograf Izdelava vzmetne tehtnice Teža v vesolju, izkušnje astronavtov na Luni Isaac Newton, življenje in delo Upor in sodobni avtomobili, poskusi v vetrovnikih, varnost pri trkih Opis kegljanja na ledu Avtomobilske zavore Izdelava modela hidravlične stiskalnice Aneroid Altimeter (višinomer) Kako je Arhimed odkril zlatarjevo prevaro Izdelava areometra Prikaz hidrostatičnega paradoksa Model kartezijskega plavača in opis delovanja Nosilnost ladij, zakaj ladje plavajo Enotedensko spremljanje vremenskih pojavov Nastanek dežja, snega, ivja, megle, slane, toče … Izdelava merilnika hitrosti vetra in meritve z njim Spremljava in analiza tedenske porabe električne energije Prednosti in slabosti jedrske energije (energije, pridobljene v termoelektrarnah, elektrarnah na veter) Sončni kolektorji Življenje in delo Jamesa P. Joula Orodja skozi zgodovino: vreteno pri vodnjakih in vijak pri stiskalnicah Jurij Vega in orodja: predstavitev njegovih modelov, ki so razstavljeni v Tehniškem muzeju v Bistri Z energijskega vidika pojasni delovanje igrače jojo (avtomobilčka na vzmet …) Zgradba okna z dobro termoizolacijo Kako zmanjšati toplotno izgubo v hiši Utrjevanje smučarskih prog s snežnim cementom

2/10/2006 3:07:37 PM

228

Priloga 5 Navodila učencem za pripravo referata 1. Preden se odločiš, da boš pripravil referat, premisli, ali to sploh želiš. Presodi, ali te tema tako zanima, da se boš vanjo poglobil. 2. Pred izdelavo referata se posvetuj z učiteljem, učiteljico fizike in knjižničarko glede ciljev referata in literature, ki je na voljo za pripravo naloge. 3. V šolski ali drugi knjižnici izberi ustrezno gradivo, ki bo osnova za izdelavo referata. Podatke lahko dobiš tudi iz drugih medijev. 4. Gradivo preglej, preberi in izpiši pomembne podatke. Zapiši samo stvari, ki jih razumeš in jih bodo razumeli tudi tvoji sošolci. O stvareh, ki jih ne razumeš, a so pomembne, se pogovori z učiteljem, učiteljico ali pa poišči pojasnilo v drugi literaturi. Vse tujke moraš znati razložiti, zato si pomagaj s slovarjem tujk in Slovarjem slovenskega knjižnega jezika. 5. Napiši osnutek referata. Gradivo lahko slikovno popestriš, vendar premisli, ali je smiselno dodati fotokopije slik ali je bolje narediti prosojnice. 6. Napiši naslov, cilje referata, v nadaljevanju predstavi vsebino, v sklepu nakaži primere uporabe v vsakdanjem življenju oziroma pomen v človekovem razvoju. 7. Čistopis naloge napiši skrbno in čitljivo, najbolje z računalnikom, saj bo naloga predstavljena na vidnem mestu, da si jo bodo ogledali tudi drugi učenci. 8. Na koncu referata navedi uporabljeno literaturo, svoje ime in razred.

Predstavitev referata 1. Za predstavitev imaš na voljo pet minut. Po dogovoru z učiteljem, učiteljico in glede na širino obravnavane teme je lahko predstavitev tudi daljša. 2. Vsebine naloge se ne nauči na pamet ali je ne beri z lista, ampak jo pripoveduj s svojimi besedami. Pomagaj si z opornimi točkami, napisanimi na prosojnico. 3. Za nazornejšo predstavitev uporabi skice, slike, preglednice, modele ... Uporabiš lahko vso učno tehnologijo, ki je na voljo v fizikalni učilnici (tabla, magnetki, grafoskop, učila, računalnik ...). 4. Pri demonstraciji poskusov imaš lahko pomočnika.

06 priloge.indd 228

2/10/2006 3:07:37 PM

Priloga 5

229

Merila za ocenjevanje referata Merila

dobro

Opisniki zadovoljivo

nezadovoljivo

Tekst – vsebina

Vsebina je predstavljena pregledno, jedrnato, zanimivo, primerno starostni stopnji in je izvirno prikazana. Nove vsebine so predstavljene razumljivo, tako da je zaznati povezavo z že znanimi vsebinami.

Posamezni deli so sicer zanimivo predstavljeni, vendar se ne povezujejo med sabo.

Vsebine je premalo ali je neposredno prepisana iz literature, zato je poslušalci večinoma ne razumejo.

Slike k besedilu

Slikovno gradivo ustreza po vsebini in količini. Učenec je fotokopiral slike iz literature, ki jo je uporabljal, ali pa je sam narisal potrebne risbe, tabele, grafe. Uporablja prosojnice.

Slikovnega gradiva je malo ali je slabše kvalitete, a ustreza vsebini.

Slikovnega gradiva je premalo in ne ustreza vsebini.

Izdelava in videz zapisa

Zapis je lepo izdelan, ima vse sestavne dele z jasno predstavitvijo problema in ugotovitvami.

Zapis je lepo izdelan, ima vse sestavne dele, ki pa niso dovolj dodelani. Še vedno pa se da iz zapisa razbrati namen in ugotovitve.

Iz zapisa se ne da razbrati jasnega sporočila.

Predstavitev

Predstavitev poteka tekoče. Učenec se drži določenega časovnega okvira. Zna smiselno odgovoriti na vprašanja prisotnih.

Učenec je slabo pripravljen, dele besedila bere s predloge. Za popolno predstavitev ima preveč ali premalo časa. Na vprašanja slabo odgovarja.

Učenec bere pripravljeno besedilo, ne izkoristi predvidenega časa, po odgovorih na vprašanja sklepamo, da predstavljene teme ne pozna v zadostni meri.

06 priloge.indd 229

2/10/2006 3:07:37 PM

230

Priloga 5 Merila za ocenjevanja plakata Merila

dobro

Opisniki zadovoljivo

nezadovoljivo

Slikovno gradivo

Slikovnega gradiva je dovolj, je ustrezne velikosti in kakovosti. Učenec je uporabil barvne fotokopije, fotografije ali pa je sam narisal potrebne slike oz. risbe, tabele, grafe.

Slikovnega gradiva je dovolj, vendar je premalo kakovostno in ne prikazuje bistva izbrane teme.

Slikovno gradivo je neprimerne velikosti in slabe kakovosti ter ne podpira predstavljene vsebine. Učenec je slabo grafično predstavil rezultate svojega dela.

Besedilo k slikovnemu gradivu

Učenec izbere besedilo, ki je ustrezno po vsebini, zahtevnosti in po obsegu za izdelavo konkretnega plakata. Bistvo je zapisano tako, da ga lahko gledalec takoj opazi. Dopolnil ga je z rezultati svojih opažanj ali raziskav.

Učenec izbere besedilo, ki mu je ponujeno v literaturi, ponekod pa se oddalji od teme, ki jo predstavlja. Besedila je preveč ali premalo. Vsebine so sicer učinkovito predstavljene, vendar se ne povezujejo med sabo.

Besedilo ob slikovnem gradivu je prepisano iz literature, ne da bi vsebovalo le bistvo. Ponekod se ne ujema z zastavljenim problemom.

Izdelava plakata

Plakat je lepo izdelan, je učinkovit, prodoren, opazen in poučen. Če plakat izdela več učencev, izražata vsebina in oblika skupinsko delo.

Plakat je lepo izdelan in je poučen, vendar nekoliko manj opazen in učinkovit.

Plakat ni lepo izdelan in nima zadovoljive sporočilne vrednosti.

06 priloge.indd 230

2/10/2006 3:07:37 PM

Priloga 6

231

Merila za ocenjevanje znanja pri ustnem preverjanju Znanje učencev preverjamo na podlagi standardov znanja z vprašanji, na katera ustno odgovarjajo, in z nalogami, pri katerih rišejo skice ali slike. V vsaki učni enoti so zapisani primeri takih vprašanj. Pred ocenjevanjem mora biti učencu jasno, kaj se od njega zahteva, torej mora biti seznanjen s standardi znanja. Prav tako mora vedeti, kako se bo ocenjevalo oz. kakšna so merila ocenjevanja. Tako bo tudi razumel dobljeno oceno. Učitelj pa bo glede na merila oziroma kriterije in opisnike ocene laže oblikoval in po potrebi utemeljil.

Merilo

odlično

Opisniki za posamezne ocene prav dobro dobro zadostno

nezadostno

Znanje

Učenec pripoveduje naučeno snov blesteče s svojimi besedami. Če pripovedovanje prekinemo, se ne zmede.

Učenec nima vrzeli v znanju in naučeno snov po svoje pripoveduje.

Učenec solidno obnavlja naučeno. V znanju ima manjše vrzeli. Navaja primere iz učbenika.

Učenec zna o obravnavani snovi malo povedati. Potrebuje podvprašanja.

Učenec zmedeno in nejasno obnavlja snov.

Razumevanje pojmov in relacij med pojmi

Pojme razume do najmanjših podrobnosti in jih zna povezovati.

Bistvo pojmov in relacije med njimi pravilno razume in pojasnjuje na primerih, ki mu jih pove učitelj.

Razumevanje pojmov je plitvo. Relacij med posameznimi pojmi skoraj ne pozna.

Razumevanje pojmov je zelo slabo, pojmov ne povezuje med seboj. Zadosti minimalnim standardom znanja.

Pojmi so mu megleno znani. Ne zadosti minimalnim standardom znanja.

Sposobnost sklepanja, analiziranja in reševanja problemov

Znanje uporablja pri reševanju problemov, ki v šoli niso bili obravnavani, in pri tem zadosti višjim standardom znanja. Zna razpravljati o snovi in glasno razmišljati. Pri obravnavi problema predstavi nov način reševanja. Povezuje snov več poglavij.

Pravilno sklepa in zna z manjšo pomočjo analizirati probleme. Pri reševanju posameznih problemov ima nekaj težav, v večini primerov pa jih pravilno reši. Zadosti temeljnim in nekaterim višjim standardom znanja.

Brezhibno obnovi postopek reševanja problema, ki je bil obravnavan pri pouku. Zadosti večini temeljnih standardov znanja.

Rešuje le najpreprostejše primere, ki so nujno potrebni za nadaljnje delo.

Problemov se ne zna lotiti in jih ne zna analizirati.

06 priloge.indd 231

2/10/2006 3:07:37 PM

232

Priloga 7

Merila za ocenjevanje eksperimentalnega dela Učenčevo uspešnost pri izvajanju poskusov spremljamo, preverjamo pa tudi ocenjujemo. Zanima nas, kako učenec načrtuje in izvaja preproste raziskave in poskuse, zapisuje in analizira rezultate poskusov ter oblikuje sintezo. V nadaljevanju so zapisana merila z opisniki za ocenjevanje eksperimentalnih veščin, ki pa jih moramo prirediti za določen poskus in jim prirediti številčno vrednost. Delno so povzeta po knjigi V. Udir: Izvajanje, preverjanje in ocenjevanje eksperimentov.

dobro

Opisniki zadovoljivo

Zamisel, načrtovanje poskusa

Učenec zna narediti načrt izvedbe poskusa za določanje odvisnosti dveh količin in izbrati ustrezne pripomočke.

Učenec potrebuje pomoč pri načrtovanju poskusa. Potrebuje namig za pravilen izbor pripomočkov in merilnih instrumentov.

Učenec pri delu ni samostojen in ni sposoben sam načrtovati poskusa.

Ravnanje s pripomočki

S pripomočki ravna varno in jih zna sestaviti po sliki, na primer za umerjanje vzmeti. Zna uporabljati merilnik.

S pripomočki ravna varno. Potrebuje dodatna navodila za sestavo pripomočkov ali uporabo merilnika.

Pri izbiri pripomočkov potrebuje pomoč, prav tako pri sestavljanju teh v celoto. S pripomočki ne ravna skrbno.

Merjenje in opazovanje

Pravilno odčita vrednosti z merilne lestvice in zna podatke z ustreznimi enotami zapisati v preglednico. Zbrano opazuje dogajanje pri poskusu in zna izluščiti bistvo.

Pri odčitavanju vrednosti z merilne lestvice potrebuje pomoč oziroma namig. Pri zapisu podatkov z ustreznimi enotami ni dosleden. Ve, kaj mora opazovati, in ob pomoči pride do pravilnih ugotovitev.

Površno bere rezultate meritev in ne pozna ustreznih merskih enot. Ne zna izluščiti bistva pojava.

Zapisovanje podatkov

Zna sam sestaviti preglednico in vpisati podatke. Če je potrebno, zna podatke dobiti z računanjem in jih pravilno razvrstiti.

Že sestavljeno preglednico zna izpolniti, pri urejanju in računanju potrebnih vrednosti pa ima manjše težave.

Preglednico pomanjkljivo izpolni, pri računanju potrebnih vrednosti potrebuje pomoč.

Natančnost

Delo opravlja natančno.

Pri merjenju in sestavljanju pripomočkov je premalo natančen.

Ni natančen pri meritvah niti pri sestavi pripomočkov.

Risanje grafa

Zna narisati koordinatni sistem in označiti osi ter izbrati izmerjenim vrednostim primerno dolžino enote. Razume odvisnost količin in interpretira narisani graf.

V narisani koordinatni sistem pravilno vnese podatke in razume odvisnost količin. Slabo predstavi narisani graf.

Ne zna vrisati podatkov v koordinatni sistem in ne razume odvisnosti količin.

Pisanje poročila

Pozna elemente, ki naj jih vsebuje poročilo, in ga zna oblikovati.

Delno pripravljeno poročilo zna dopolniti.

Delno pripravljeno poročilo pomanjkljivo dopolni.

Varnost

Zna poskrbeti za svojo varnost, varnost pripomočkov in okolice.

Za svojo varnost in varnost pripomočkov ter okolice delno poskrbi. Potrebuje dodaten občasen nadzor.

Ne zna skrbeti za svojo varnost, varnost pripomočkov in okolice.

Merila

06 priloge.indd 232

nezadovoljivo

2/10/2006 3:07:37 PM

C

M

Y

CM

MY

CY CMY

K

FIZIKA ZA 8. RAZRED OSNOVNE ŠOLE

PRIROÈNIK ZA UÈITELJE FIZIKA ZA 8. RAZRED OSNOVNE ŠOLE

Composite