ΕΝΟΤΗΤΑ 2 ΝΕΡΟ

Προσδοκώμενα αποτελέσματα	Περιεχόμενο Βασικά θέματα	Ενδεικτικές δραστηριότητες	Εκπαιδευτικό υλικό
· Να αναγνωρίζουν ότι το νερό σπρώχνει την επιφάνεια οποιουδήποτε σώματος ακόμα κι αν είναι ακίνητο · Να αναπαριστούν την πιεστική δύναμη με το συγκεκριμένο μοντέλο · Να είναι εξοικειωμένοι /ες με την διεργασία «από τα εμπειρικά δεδομένα σε μοντέλα» · Να συνεργάζονται, να διαπραγματεύονται, να επιχειρηματολογούν, να τεκμηριώνουν την άποψή τους	Το νερό Το ακίνητο νερό πάντα «σπρώχνει» Τα υγρά	· Με τη βοήθεια ΤΠΕ παρουσιάζεται το πείραμα με το βαρέλι που σχετίζεται με το υδροστατικό παράδοξο. Ο διδάσκων παρουσιάζει μια πλαστική φιάλη με νερό και ανοίγει μια τρύπα στο τοίχωμα. Προβάλλει εικόνες με νερό από το φράγμα του Μαραθώνα. Επικαλείται εμπειρικά δεδομένα σε σχέση με τον ρόλο του νερού «να σπρώχνει», ακόμα κι αν είναι ακίνητο, την οποιαδήποτε επιφάνεια οποιουδήποτε σώματος. Η εμπειρία κατά την κατάδυση, και η παραμόρφωση της μεμβράνης του μανομέτρου. · Από την εμπειρία στην έννοια πιεστική δύναμη και την αναπαράστασή της με μια ορισμένη Γεωμετρία, με ένα διάνυσμα κάθετο στην αντίστοιχη επιφάνεια. Κάθε μαθητής καλείται να σχεδιάσει, σε φύλλο εργασίας την πιεστική δύναμη σε καθένα από τα τοιχώματα δοχείου με νερό. Στη συνέχεια οι μαθητές συζητούν σε ομάδες, διαπραγματεύονται, επιχειρηματολογούν και σχεδιάζουν ξανά . Ανάπτυξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων. · Η γενίκευση για κάθε υγρό.	Ψηφιακό Σχολείο: Applet, διδακτικό υλικό http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/document/file.php/DSGYM-B200/ExperimentsBGYM/bG/bG.html Το νερό σπρώχνει. Το πείραμα με το βαρέλι. Compact disk με διδακτικό υλικό σε συνδυασμό με διαδραστικό πίνακα Υλικό Επιμόρφωσης ΠΑΚΕ http://etl.ppp.uoa.gr/pake/ Ιστοσελίδες: http://www.phet.colorado
· Να απαντούν στο ερώτημα «τι λέγεται πίεση υγρού;» · Να διακρίνουν τη διαφορά ανάμεσα στις έννοιες δύναμη και πίεση · Να χρησιμοποιούν την έννοια πίεση για να ερμηνεύουν τα αποτελέσματα αιχμηρών αντικειμένων · Να περιγράφουν και να αναπαριστάνουν με διαφορετικά συμβολικά συστήματα - σχήματα, γλώσσα, μαθηματικά, εικόνες – τα φαινόμενα · Να αξιοποιούν ερευνητικές διαδικασίες · Να πειραματίζονται αξιοποιώντας τα υλικά, τις διατάξεις και τα όργανα του εργαστηρίου ή/και ψηφιακά περιβάλλοντα	Η έννοια πίεση υγρού Η πίεση σε στερεά αντικείμενα	· Αποσαφηνίζεται η φράση «στο εσωτερικού του υγρού υπάρχει πίεση». Λέμε ότι σε ένα σημείο υγρού υπάρχει πίεση, εφόσον το υγρό θα σπρώξει την οποιαδήποτε επιφάνεια σώματος βρεθεί στο σημείο εκείνο. Επισημαίνει τη γλωσσική διαφοροποίηση από τη γλώσσα της καθημερινής ζωής. Στη γλώσσα της επιστήμης λέμε «η δύναμη ασκείται» και όχι «η δύναμη του σώματος, λέμε «η πίεση του νερού» και όχι «ασκείται πίεση». · Για την τιμή της πιεστικής δύναμης που θα ασκηθεί στην επιφάνεια του οποιουδήποτε επισκέπτη η εμπειρία μας λέει ότι α. είναι ανάλογη με το εμβαδόν της επιφάνειας στην οποία ασκείται β. εξαρτάται από μια ιδιότητα του νερού η οποία λέγεται πίεση του νερού. Με αλγεβρικά συμβολα ισχύει F = pA, το p παριστάνει την τιμή κάποιου μεγέθους το οποίο θα λέγεται πίεση . Η εξίσωση F = pA ή η ισοδύναμη p = F/A αποτελεί την εξίσωση ορισμού της έννοιας πίεση υγρού. · Γίνεται συζήτηση για το εάν παρουσιάζει ενδιαφέρον η έννοια πίεση στα στερεά «αιχμηρά» αντικείμενα. Εκτίθεται η ιδέα ότι μια παραμόρφωση, όπως εκείνη που προκαλεί η πινέζα στον τοίχο, καθορίζεται από την τιμή της πίεσης. Δημιουργούνται ομάδες εργασίας και καλούνται οι μαθητές κάθε ομάδας να καταγράψουν στο φύλλο εργασίας εμπειρίες με αιχμηρά αντικείμενα –μαχαίρι, τσεκούρι, καρφί, γόβα στιλέτο - και να εκτιμήσουν την επίδραση του σχετικά μικρού εμβαδού στη διαμόρφωση μιας σχετικά μεγάλης πίεσης. Προβολή εικόνων Οι μαθητές και οι μαθήτριες καθοδηγούνται ώστε να επινοήσουν κατάλληλες τιμές και να διατυπώσουν ένα πρόβλημα με αιχμηρό αντικείμενο στο οποίο να αναζητείται η τιμή της πίεσης.	Ψηφιακό Σχολείο: Applet, διδακτικό υλικό http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/document/file.php/DSGYM-B200/ExperimentsBGYM/bG/bG.html Compact disk με διδακτικό υλικό Διαδίκτυο Πίεση .
· Να διατυπώνουν και να εφαρμόζουν την Αρχή του Πασκάλ · Να απαντούν στο ερώτημα «πώς λειτουργούν τα υδραυλικά φρένα;» · Να συνεργάζονται, να διαπραγματεύονται, να επιχειρηματολογούν και να καταγράφουν τις προβλέψεις τους καθώς και την τελική τους άποψη .	Η πίεση μεταφέρεται Η Αρχή του Πασκάλ Υδραυλικό πιεστήριο	· Παρουσιάζεται η ιδέα ότι «οι μεταβολές της πίεσης στην επιφάνεια κάθε υγρού μεταφέρονται, σε όλη την έκταση του υγρού, αναλλοίωτες». Στα μέσα του 17ου αιώνα, μέσα από το έργο του Pascal, η ιδέα προτάθηκε ως νόμος . Ο Blaise Pascal, κορυφαίος Γάλλος διανοητής της γενιάς του Μολιέρου , προηγήθηκε του Newton, ως θεμελιωτής της θεωρίας για τα ρευστά. Προβολή. · Με δυναμική αναπαράσταση παρουσιάζεται ένα έμβολο να ασκεί δύναμη στην επιφάνεια ενός υγρού, μέσα από έμβολο. Επισημαίνεται ότι ενώ είναι εμφανές ότι η τιμή της δύναμης δεν μεταφέρεται στην επιφάνεια κάποιου άλλου εμβόλου, εκείνο που μεταφέρεται είναι η πίεση . Επισημαίνεται επίσης ότι η Αρχή καθοδήγησε τη σκέψη των ανθρώπων στο να φτιάξουν έναν εκπληκτικό πολλαπλασιαστή δύναμης, το υδραυλικό πιεστήριο. Διερευνητικό λογισμικό. . Τίθεται το ερώτημα « Το πόδι του οδηγού ασκεί μια μικρή δύναμη στο φρένο και το αυτοκίνητο επιβραδύνεται. Πώς γίνεται;» Περιγράφεται με εικόνα – animation ή βίντεο - το πώς λειτουργούν τα υδραυλικά φρένα στο αυτοκίνητο	Ψηφιακό Σχολείο: Applet, διδακτικό υλικό http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/document/file.php/DSGYM-B200/ExperimentsBGYM/bG/bG.html Compact disk με διδακτικό υλικό, σε συνδυασμό με διαδραστικό πίνακα Φύλλο εργασίας http://www.edumedia-sciences.com/en/a260-hydraulic-lift ΕΚΦΕ Ρεθύμνου http://ekfe.reth.sch.gr/index.php?option=content&task=view&id=286 Αρχή του Πασκάλ. Υδραυλικό πιεστήριο.
· διατυπώνουν και να εφαρμόζουν την εξίσωση ισορροπίας ενός υγρού. · Βασιζόμενοι σε τιμές πίεσης να μπορούν να προβλέπουν εάν ένα υγρό θα ρέει ή θα ισορροπεί · Να έχουν κατανοήσει γιατί το υδραγωγείο βρίσκεται ψηλότερα από τα σπίτια στα οποία παρέχεται νερό · Να ελέγχουν τις προβλέψεις τους μέσα από ερευνητικές διαδικασίες και να καταλήγουν σε συμπεράσματα	Η τιμή της πίεσης αυξάνεται με το βάθος Ισορροπία ενός υγρού	· Η εμπειρία, είτε ως μνήμη σώματος είτε ως άμεση εργαστηριακή καταγραφή, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η πίεση ενός ακίνητου υγρού αυξάνεται με το βάθος. Οι μαθητές, σε ομάδες, σχεδιάζουν πειράματα, αναζητώντας συσχετισμούς ανάμεσα στις τιμές των εννοιών πίεση, πυκνότητα και βάθος και τα πραγματοποιούν. Εναλλακτικά εργαστηριακές μετρήσεις βάσει γραπτών οδηγιών σε φύλλο εργασίας ή αξιοποίηση κατάλληλης προσομοίωσης. Με την καθοδήγηση του διδάσκοντος και αφού αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους σε ομάδες οι διδασκόμενοι οδηγούνται στο συμπέρασμα ότι εφόσον ποσότητα υγρού ισορροπεί η αύξηση της πίεσης είναι ανάλογη με την αύξηση του βάθους · Σε φύλλο εργασίας εικόνα με τρεις τσιμεντοκολώνες και οι μαθητές, με την καθοδήγηση του διδάσκοντος, καλούνται να προσδιορίσουν πόσο αυξήθηκε η πίεση στο έδαφος από την παρουσία καθεμιάς . Η αύξηση αποδεικνύεται ίση με το γινόμενο πυκνότητα τσιμέντου επί ένταση βαρύτητας επί το ύψος κολώνας . · Ο διδάσκων καθοδηγεί ώστε να φτάσουν στο συμπέρασμα « εφόσον ένα υγρό είναι ακίνητο, η αύξηση της πίεσης -σε σχέση με την πίεση στην επιφάνεια-οφείλεται στη βαρύτητα και είναι ίση με το γινόμενο πυκνότητα υγρού επί ένταση βαρύτητας επί την τιμή του βάθους». Διατύπωση του συμπεράσματος με αλγεβρική σχέση. Η εξίσωση p2 – p1 = ρgh περιγράφει την ισορροπία κάθε υγρού και αναφέρεται σε δύο οποιαδήποτε σημεία του. Επισημαίνεται ότι η διαφορά των πιέσεων δεν εξαρτάται από το σχήμα του δοχείου. · Αποδίδεται έμφαση στο εξής : Οτιδήποτε και να υπάρχει στην επιφάνεια ακίνητου υγρού - είτε ένα στερεό έμβολο, είτε κάποιο άλλο υγρό, , είτε υπάρχει κενό, είτε ατμοί, είτε αέριο , είτε ατμοσφαιρικός αέρας - εφόσον υπάρχει βαρύτητα, η διαφορά των πιέσεων θα είναι ίση με ρgh . Σε φύλλο εργασίας οι μαθητές υπολογίζουν πόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση ακίνητου νερού, σε διάφορα βάθη σε σχέση με την πίεση στην επιφάνεια. · Παρουσιάζεται , μέσα από εικόνες, το υδροστατικό παράδοξο. Η πιεστική δύναμη στον πυθμένα ενός δοχείου μπορεί να είναι διαφορετική από το βάρος του υγρού. Δημιουργούνται ομάδες μαθητών οι οποίοι καθοδηγούνται στο να μία ερμηνεία . Ερμηνεία και στο πείραμα με το βαρέλι. · Αποδίδεται έμφαση στο ότι εφόσον το υγρό είναι ακίνητο οι τιμές της πίεσης στο ίδιο βάθος είναι ίσες και τίθεται το ερώτημα «τι θα συμβεί εάν οι τιμές της πίεσης στο ίδιο βάθος δεν είναι ίσες». Οι μαθητές καθοδηγούνται προς την απάντηση προς το ότι «το υγρό δεν θα διατηρηθεί ακίνητο» και παρουσιάζεται η θεώρηση το υγρό θα ρέει από την περιοχή με τη μεγαλύτερη πίεση προς την περιοχή με τη μικρότερη πίεση. Παρουσιάζεται και σχετικό applet. · Οι μαθητές συζητούν σχετικά με «αυτό που μετράμε με ανοικτό μανόμετρο» και ο διδάσκων τους καθοδηγεί προς την απάντηση: «μετράμε πόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση του υγρού στο σημείο που βρίσκεται η μεμβράνη από την πίεση στην επιφάνεια του υγρού ». Ο όρος υδροστατική πίεση μπορεί και να χρησιμοποιηθεί αν και δεν είναι απαραίτητος.	Ψηφιακό Σχολείο: Applet, διδακτικό υλικό http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/document/file.php/DSGYM-B200/ExperimentsBGYM/bG/bG.html Αντικείμενα και όργανα από το σχολικό εργαστήριο αλλά και από την καθημερινή ζωή Compact disk με διδακτικό υλικό ΕΚΦΕ Ηλιούπολης http://ekfeilioup.att.sch.gr/images/files/pdf/askiseis/Pressure%20intro%20B%20Gymn.pdf http://www.edumedia-sciences.com/en/a215-water-tower
· Να εκφράζουν τις ιδέες τους για τον Κόσμο και εάν είναι αναγκαίο να τις αναμορφώνουν · Σε συνεργασία με άλλους να σχεδιάζουν ομαδικά απλές έρευνες. · Να ακούν προσεκτικά τον άλλο και να αποδέχονται τις απόψεις του όταν είναι τεκμηριωμένες · Να διατυπώνουν την Αρχή του Αρχιμήδη. · Να μπορούν να πραγματοποιούν ένα πείραμα με το οποίο να επιβεβαιώνεται – να μην διαψεύδεται - η Αρχή του Αρχιμήδη · Να μπορούν να υπολογίζουν την τιμή της άνωσης με δεδομένα την πυκνότητα του υγρού και τον όγκο του βυθισμένου τμήματος συμπαγούς σώματος · Να προβλέπουν εάν θα συμβεί καθοδική ή ανοδική κίνηση ενός σώματος μέσα σε υγρό , βασιζόμενοι στον συσχετισμό των πυκνοτήτων. · Να ερμηνεύουν και να προβλέπουν το φαινόμενο πλεύση .		· Δημιουργούνται ομάδες και καλούνται οι μαθητές να καταγράψουν, σε φύλλο εργασίας, την απάντηση στο ερώτημα : «Ένα κεράσι βρίσκεται ολόκληρο μέσα σε νερό. Το βάρος του είναι α. ίδιο με πριν β. μικρότερο γ. μεγαλύτερο. Οι ιδέες των μαθητών καταγράφονται με στόχο, αν χρειαστεί, την ανατροπή τους. · Σε φύλλο εργασίας καλούνται οι μαθητές κάθε ομάδας να σχεδιάσουν ένα αντικείμενο σε σχήμα κύβου με δύο πλευρές οριζόντιες βυθισμένο σε νερό, και μετά από συζήτηση να σημειώσουν τις πιεστικές δυνάμεις από το νερό σε κάθε επιφάνεια και να συγκρίνουν τις τιμές τους. Οδηγούνται στη ότι το νερό ασκεί κατακόρυφη δύναμη προς τα άνω – άνωση - σε κάθε «επισκέπτη» και ότι η δύναμη αυτή είναι η συνισταμένη των πιεστικών δυνάμεων. Χρήση ΤΠΕ · Αναζητώντας, μέσα από μετρήσεις, την τιμή της άνωσης. Κάθε ομάδα εφοδιάζεται με δυναμόμετρο, μεταλλικό αντικείμενο βαρίδι και ένα δοχείο με νερό. Ένας μαθητής από κάθε ομάδα καλείται να ζυγίσει το αντικείμενο, να καταγράψει την ένδειξη , στη συνέχεια να βάλει το χέρι του κάτω από το αντικείμενο σπρώχνοντάς το ελαφρά προς τα πάνω, να καταγράψει τη νέα ένδειξη και τα μέλη της ομάδας καλούνται να αναρωτηθούν «που οφείλεται η διαφορά» και να καταλήξουν στο ότι η διαφορά των δύο ενδείξεων . οφείλεται στην «προς τα πάνω» δύναμη που ασκεί το χέρι του μαθητή. Ένας άλλος μαθητής στη συνέχεια βυθίζει το μεταλλικό αντικείμενο στο νερό καταγράφει τη νέα ένδειξη και τα μέλη της ομάδας καταλήγουν ότι η διαφορά των δύο ενδείξεων οφείλεται σε μια δύναμη «προς τα πάνω» την οποία ασκεί το νερό στο αντικείμενο. · Η διατύπωση της Αρχής του Αρχιμήδη. · Οι μαθητές κάθε ομάδας συζητούν ώστε να καταλήξουν σε συλλογική πρόταση για το πώς και με ποια υλικά θα μπορούσε να γίνει ένα πείραμα που θα επιβεβαιώνει – δεν θα διαψεύδει- την Αρχή. Υλοποίηση του πειράματος . Μέτρο της άνωσης η διαφορά του πόσο ζυγίζει το αντικείμενο στον αέρα και του πόσο ζυγίζει στο νερό . · Εξίσωση για την τιμή της άνωσης. Ίση με το γινόμενο « πυκνότητα υγρού επί ένταση βαρύτητας επί εκτόπισμα βυθισμένου σώματος» · Φύλλο εργασίας. Ένα μεγάλο κομμάτι πατάτας αν το αφήσουμε μέσα σε νερό, βυθίζεται. Τι συμβαίνει με ένα μικρό κομμάτι πατάτας ; Παρουσιάζεται η ιδέα ότι η άνωση ανταγωνίζεται την δύναμη βάρος - διδακτική αξιοποίηση των ΤΠΕ - και καλούνται οι μαθητές κάθε ομάδας να ερευνήσουν , μέσα από συζητήσεις, εάν τα φαινόμενα βύθιση και πλεύση μπορούν να ερμηνευτούν και να προβλεφθούν από τους συσχετισμούς των πυκνοτήτων. Υγρά που δεν αναμειγνύονται διατάσσονται με κριτήριο την τιμή της πυκνότητας. Εργαστηριακή εμπειρία επιβεβαίωσης.	Ψηφιακό Σχολείο: Applet, διδακτικό υλικό http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/document/file.php/DSGYM-B200/ExperimentsBGYM/bG/bG.html Αντικείμενα και όργανα από το σχολικό εργαστήριο αλλά και από την καθημερινή ζωή. Φύλλα εργασίας Compact disk με διδακτικό υλικό σε συνδυασμό με διαδραστικό πίνακα φωτογραφική μηχανή Βιντεοπροβολέας, φωτογραφική μηχανή Ιστοσελίδες: ΕΚΦΕ Ρεθύμνου http://ekfe.reth.sch.gr/index.php?option=content&task=view&id=273 http://ekfe.reth.sch.gr/index.php?option=content&task=view&id=53 Άνωση . Πλεύση. Η πατάτα και το μήλο
Οι προτεινόμενες μαθηματικές σχέσεις είναι τρεις. Η εξίσωση ορισμού της πίεσης p = F/A η εξίσωση που περιγράφει την ισορροπία κάθε υγρού p2 - p1 = ρgh και η εξίσωση για την τιμή της άνωσης Α = ρυgV
Προτεινόμενη διαθεματική εργασία. «Τα φρούτα, οι πατάτες και το νερό». Πορτοκάλι, σταφύλι, μήλο, αχλάδι, ακτινίδιο, μανταρίνι, πατάτα. Ποια από αυτά βυθίζονται στο νερό; Ποια επιπλέουν ; Γιατί ορισμένα βυθίζονται και άλλα επιπλέουν; Εάν το μανταρίνι είναι ξεφλουδισμένο ; Τι συμβαίνει με τις πορτοκαλόφλουδες ; Ομάδες μαθητών μετρούν τη μέση πυκνότητα κάθε καρπού. Αναζήτηση στο Διαδίκτυο των βασικών συστατικών για κάθε καρπό. Παίζει ρόλο η ποσότητα υδατάνθρακα ; Διαμόρφωση, μετά από συζητήσεις μιας πρότασης – απάντησης στο όλο ζήτημα Ομάδες μαθητών αναζητούν και διαχειρίζονται πληροφορίες και πολυμεσικό υλικό για τη διερεύνηση πλευρών του θέματος Οι μαθητές συνθέτουν, παρουσιάζουν και αξιολογούν την εργασία τους .

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 ΑΕΡΑΣ