Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

Σχέδια μαθήματος

Ο νόμος της αδράνειας

Το φαινόμενο ελεύθερη πτώση

Ο θεμελιώδης νόμος της Μηχανικής

Η έννοια βαρυτική δυναμική ενέργεια

Η αρχή του Αρχιμήδη

Η έννοια θερμοκρασία

Η οικοδόμηση της έννοιας θερμότητα

Το απλό εκκρεμές

Το ηλεκτρικό φορτίο

Σύνδεση δύο αντιστατών

Ο ρευματοφόρος αγωγός επιδρά σε μαγνήτη Το φαινόμενο ανάλυση του φωτός

Το πλανητικό μοντέλο του Rutherford

Κάθε Σχέδιο μαθήματος συγκροτείται έτσι ώστε να περιγράφονται

Οι διδακτικοί στόχοι οι οποίοι πρέπει να είναι αξιολογήσιμοι

Η Μέθοδος εφόσον είναι περιγράψιμη

Τα εννοιολογικά εμπόδια που χρειάζεται ενδεχομένως να ξεπεραστούν

Οι γνωσιακές προϋποθέσεις

Τα απαραίτητα υλικά

Οι διαδικασίες

Η αξιολόγηση

ΣΧΕΔΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 1

Ο ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ

Διδακτικοί στόχοι

Με τη διδασκαλία μας επιδιώκουμε, οι διδασκόμενοι

1. Να μπορούν να διατυπώνουν τον νόμο της αδράνειας

2. Να μπορούν να τον χρησιμοποιούν

3. Να αναγνωρίσουν το στοιχείο της ανατροπής που εμπεριέχεται στην αποδοχή αυτού του νόμου δεδομένου ότι ανέτρεψε μία από τις ακλόνητες πεποιθήσεις των ανθρώπων του 17^ου αιώνα

Μέθοδος

Με δεδομένο το σοβαρό εννοιολογικό εμπόδιο το οποίο οφείλει να αντιμετωπίσει ο διδάσκων εφαρμόζει κονστρουκτιβιστική πρακτική επιδιώκοντας και την γνωστική σύγκρουση

Εννοιολογικά εμπόδια

Οι «καθημερινής λογικής» προϊδεάσεις των μαθητών βρίσκονται σε πλήρη αντίθεση με τη βασική ιδέα του νόμου της αδράνειας σύμφωνα με την οποία «ένα σώμα δεν μπορεί να κινείται χωρίς να ασκείται σε αυτό κάποια δύναμη». Ο διδάσκων έχει να αντιμετωπίσει μία από τις πιο «σκληρές» εναλλακτικές ιδέες των διδασκομένων

Περιεχόμενο

Ο διδάσκων καθορίζει το βασικό πρόβλημα με τη μορφή ενός ερωτήματος:

«Ποια είναι η συμπεριφορά ενός σώματος στο οποίο δεν ασκείται δύναμη;» Αποσαφηνίζει ότι, στη συγκεκριμένη παρουσίαση, ο όρος σώμα θα υποδηλώνει το μοντέλο «υλικό σημείο».

Γνωσιακές προϋποθέσεις

Κάθε διδασκόμενος οφείλει:

Να αναγνωρίζει την ευθύγραμμη ομαλή κίνηση

Να γνωρίζει τον ορισμό της έννοιας δύναμη καθώς και της έννοιας συνισταμένη δυνάμεων

Απαραίτητα υλικά

Αεροτράπεζα σχολικού εργαστηρίου, μετροταινία χρονόμετρο, μπίλια.

Διαδικασίες

1. Ο διδάσκων παρουσιάζει το ζήτημα αφηγούμενος: « Τον Μάρτιο του έτους 1972 εκτοξεύτηκε το διαστημικό σκάφος Pioneer-10. Εκτιμάται ότι το σκάφος εξακολουθεί να ταξιδεύει μακριά από το ηλιακό μας σύστημα. Θεωρείται ο Μαθουσάλας του Διαστήματος. Το ερώτημα είναι :

Πώς κινείται το Pioneer-10, τόσα χρόνια μετά την εκτόξευσή του;

Ο διδάσκων παρουσιάζει τέσσερις ενδεχόμενες απαντήσεις τις οποίες γράφει στον πίνακα

α. Χρησιμοποιεί πετρέλαιο β. Χρησιμοποιεί πυρηνικό καύσιμο

γ. Αξιοποιεί την ηλιακή ακτινοβολία δ. Κινείται μόνο του

Στη συνέχεια καλεί τους μαθητές να επιλέξουν μία από τις απαντήσεις και χωρίς να τη «δημοσιοποιήσουν» να καταγράψει καθένας τους στο δικό του τετράδιο

Ι. την προσωπική του επιλογή, μία δηλαδή από τις τέσσερις απαντήσεις καθώς και

ΙΙ. από τις τρεις άλλες απαντήσεις, εκείνη που θεωρεί αδιανόητη.

Ο διδάσκων δεν γνωστοποιεί τη σωστή απάντηση υποσχόμενος να το κάνει στο τέλος του μαθήματος

2. Καλεί τους μαθητές να μελετήσουν συλλογικά την κίνηση που εκτελεί μια μικρή μπίλια πάνω στην οριζόντια αεροτράπεζα του εργαστηρίου. Για τον σκοπό αυτό αναθέτει σε δύο μαθητές τον ρόλο του χρονομετρητή και τον ρόλο του μετρητή αποστάσεων. Ένας τρίτος προσδίδει στη μπίλια μία μικρή οριζόντια ταχύτητα και στη συνέχεια γίνονται οι μετρήσεις

3. Οι μετρήσεις δείχνουν ότι η ευθύγραμμη κίνηση της ήταν «σχεδόν» ομαλή. Ο διδάσκων ζητεί από κάθε μεμονωμένο μαθητή κάνει στο τετράδιό του ένα σχήμα με το οριζόντιο τραπέζι και την μπίλια σε μία στιγμή της κίνησης και να σημειώσει τις ασκούμενες στη μπίλια δυνάμεις την τυχαία εκείνη στιγμή της κίνησης κατά την οποία έχει απομακρυνθεί από το χέρι του μαθητή που την ενεργοποίησε. Ζητεί επίσης να αιτιολογήσουν γιατί η «σχεδόν» ομαλή κίνηση δεν είναι ομαλή. Ο ίδιος δεν παρουσιάζει την σύμφωνη με την επιστήμη προσέγγιση του ζητήματος υποσχόμενος ότι θα το κάνει αργότερα.

4. Ο διδάσκων εκθέτει συνοπτικά στους μαθητές την κυρίαρχη άποψη της επιστήμης πριν από την εμφάνιση του Isaac Newton και στη συνέχεια παρουσιάζει τον πρώτο νευτωνικό νόμο της κίνησης, τον λεγόμενο και Νόμο της Αδράνειας δίδοντας στην ιδέα σύμφωνα με την οποία «ένα σώμα μπορεί να κινείται χωρίς να ασκείται σε αυτό κάποια δύναμη» και στην εκτίμηση των ιστορικών της Επιστήμης ότι επρόκειτο για μία ιδέα επαναστατική . Επισημαίνει επίσης ότι «η κατάσταση κατά την οποία σε ένα σώμα ασκούνται δυνάμεις που ισορροπούν» ισοδυναμεί με την κατάσταση «σε ένα σώμα δεν ασκούνται δυνάμεις».

Αξιολόγηση

Καλεί κάθε μαθητή να επιστρέψει τόσο στο ερώτημα με το διαστημικό σκάφος όσο και στο σχήμα με τις ασκούμενες στη μπίλια δυνάμεις και να καταγράψει στο τετράδιό του την τελική του άποψη. Του ζητεί επίσης να συγκρίνει την αρχική του άποψη με αυτή που διαμορφώθηκε τελικά για κάθε περίπτωση. Αφού ανταποκριθούν όλοι οι μαθητές ο διδάσκων δίδει την οφειλόμενη απάντηση στο ερώτημα με το διαστημικό σκάφος και στη συνέχεια παρουσιάζει στον πίνακα ένα σχήμα με τις ασκούμενες στη μπίλια δυνάμεις.

Τέλος τους θέτει για το επόμενο μάθημα τις παρακάτω προτάσεις προκειμένου να χαρακτηρίσουν καθεμία από αυτές με ΣΩΣΤΟ ή με ΛΑΘΟΣ

1. Η αιτία που κάνει ένα σώμα να κινείται είναι η ασκούμενη σε αυτό δύναμη

2. Για να στρίψει ένα κινούμενο σώμα πρέπει οπωσδήποτε να ασκηθεί σε αυτό κάποια δύναμη

3. Ο αλεξιπτωτιστής πέφτει με σταθερή ταχύτητα και οι ασκούμενες δυνάμεις στο σύστημα «άνθρωπος – αλεξίπτωτο» είναι το βάρος και η αντίσταση του αέρα . Η κατεύθυνση της αντίστασης του αέρα είναι κατακόρυφη προς τα πάνω κα η τιμή της ίση με εκείνη του βάρους του συστήματος.

ΣΧΕΔΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 2

ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΤΩΣΗ

Διδακτικοί στόχοι

Με τη διδασκαλία μας επιδιώκουμε οι διδασκόμενοι

1. Να αναγνωρίσουν ότι οι εναλλακτικές τους ιδέες για το φαινόμενο ’’πτώση στον αέρα’’ βρίσκονται σε ασυμφωνία με τις αντίστοιχες επιστημονικές θεωρίες και να διακρίνουν γενικότερα τη διάσταση που ενίοτε εμφανίζεται ανάμεσα στις επιστημονικές θεωρίες και σε προσωπικές θεωρίες των ανθρώπων βασιζόμενες στην καθημερινή εμπειρία

2. Να κατανοήσουν ότι όλα τα σώματα στο κενό πέφτουν ταυτόχρονα και ότι όποτε αυτό δεν συμβαίνει «ευθύνεται ο αέρας».

3. Να αναγνωρίσουν ότι «η πτώση κάθε αντικειμένου στο κενό είναι ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη».

Παράλληλα επιδιώκεται το να συμβάλει η διδασκαλία μας στην εξυπηρέτηση του γενικότερου σκοπού διδασκαλίας της Φυσικής, σύμφωνα με τον οποίο επιδιώκεται οι μαθητές να εξοικειωθούν με τη ΜΕΘΟΔΟ που χρησιμοποιεί η Επιστήμη

Μέθοδος

Κονστρουκτιβιστική πρακτική με την οποία επιδιώκεται η γνωστική σύγκρουση. Διδασκαλία με εργαστηριακή υποστήριξη.

Εννοιολογικά εμπόδια

1. Τα βαρύτερα πέφτουν πιο γρήγορα.

2. Το ελαφρότερο αντικείμενο πέφτει πιο αργά από το βαρύτερο διότι είναι μεγαλύτερη η ασκούμενη σε αυτό αντίσταση του αέρα.

3. Σε κενό αέρος δεν υπάρχει βαρύτητα

Περιεχόμενο

Ο διδάσκων καθορίζει το βασικό πρόβλημα υπό μορφή δύο ερωτημάτων

α. Τι ακριβώς συμβαίνει κατά την πτώση ενός σώματος στον αέρα; Ένα σώμα βαρύτερο από ένα άλλο πέφτει πιο γρήγορα;

β. Τι συμβαίνει κατά την πτώση ενός σώματος σε κενό αέρος; Ένα σώμα βαρύτερο από ένα άλλο πέφτει πιο γρήγορα;

γ. Κατά την πτώση σε κενό αέρος, ποια είναι η μορφή της κίνησης;

Γνωσιακές προϋποθέσεις

Κάθε διδασκόμενος οφείλει

Να είναι σε θέση να χρονομετρεί μία πλήρη αιώρηση ενός εκκρεμούς

Να μπορεί να μετράει το μήκος ενός εκκρεμούς

Να έχει κατανοήσει τις έννοιες θέση, ταχύτητα και επιτάχυνση

Να γνωρίζει το πώς περιγράφεται μία ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση

Να είναι σε θέση να χρησιμοποιεί τον χρονομετρητή με χαρτοταινία .

Απαραίτητα υλικά

Σωλήνας κενού , αντλία, χρονομετρητής με χαρτοταινία, υποδεκάμετρο, βαρίδι, φτερό.

Διαδικασίες

Η εξυπηρέτηση των διδακτικών στόχων απαιτεί δύο διδακτικές ώρες

Οι διδασκαλία ακολουθεί τρία στάδια τα οποία αντιστοιχούν στους τρεις διδακτικούς στόχους που προαναφέρθηκαν.

Στο πρώτο στάδιο τίθεται προς διερεύνηση το φαινόμενο «πτώση στον ατμοσφαιρικό αέρα» και ο διδάσκων βασίζεται σε εμπειρικά δεδομένα πτώσης δύο αντικειμένων από το ίδιο ύψος. Ζητεί από κάθε διδασκόμενο να καταγράψει την πρόβλεψή του σχετικά με το ποιο από τα δύο αντικείμενα θα φθάσει πρώτο στο έδαφος, καλεί στη συνέχεια τους μαθητές να παρακολουθήσουν το φαινόμενο και στη συνέχεια να δώσουν μία προσωπική ερμηνεία στο εμπειρικό γεγονός και σχολιάσουν την επιτυχία ή αποτυχία τους στην πρόβλεψη . Επαναλαμβάνει με δύο διαφορετικά αντικείμενα τέτοια ώστε αυτή τη φορά να φθάσει πρώτο στο έδαφος το λιγότερο βαρύ από τα δύο ζητώντας τους και πάλι να δώσουν ερμηνεία αλλά και αναφερθούν σε μία ενδεχόμενη αλλαγή της αρχικής τους άποψης.

Στο τέλος της διαδικασίας αναφέρεται συνοπτικά στην εξέλιξη των επιστημονικών ιδεών των σχετικών με το ζήτημα και ανακοινώνει ότι σύμφωνα με την επιστήμη για τη διαφορά στους χρόνους πτώσης ευθύνεται η ύπαρξη αέρα.

Στο δεύτερο στάδιο τίθεται προς διερεύνηση το φαινόμενο «πτώση στον ατμοσφαιρικό αέρα» και ειδικά η σύγκριση των επιταχύνσεων των σωμάτων κατά την ελεύθερη πτώση. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιείται ένας σωλήνας κενού.

Στο τρίτο στάδιο διερευνάται η μορφή της κίνησης. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιείται

χρονομετρητής με χαρτοταινία. Η κατάληξη είναι ότι η ελεύθερη πτώση είναι μία ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση με επιτάχυνση περίπου 10 m/s².

Ο διδάσκων αναφέρεται στην ακριβέστερη τιμή της βαρυτικής επιτάχυνσης και στην εξάρτηση της τιμής της από τη θέση στην οποία γίνεται η μέτρηση. Αναφέρεται επίσης και στις τιμές της βαρυτικής επιτάχυνσης στη Σελήνη, και σε πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος και θέτει , το ερώτημα «γιατί στην επιφάνεια κάθε ουράνιου σώματος να διαμορφώνεται μία συγκεκριμένη τιμή βαρυτικής επιτάχυνσης;» το οποίο αφήνει αναπάντητο υποσχόμενος ότι σε κάποιο από τα μελλοντικά μαθήματα το ερώτημα θα απαντηθεί.

Αξιολόγηση

Ο διδάσκων

1. παρουσιάζει στους μαθητές ένα φύλλο αξιολόγησης και τους καλεί να το συμπληρώσουν άμεσα επιλέγοντας λέξεις και φράσεις από αυτές τις οποίες εκείνος προτείνει

Κατά την ταυτόχρονη πτώση στον αέρα από το ίδιο ύψος ένα βαρίδι φθάνει στο έδαφος πριν από το χαρτάκι διότι . . . . . . . . . . . . . . Το μικρό τσαλακωμένο χαρτάκι έφθασε στο έδαφος πριν από μεγαλύτερο και ατσαλάκωτο διότι . . . . . . . . . . . Κατά την ελεύθερη πτώση στον σωλήνα κενού το βάρος του βαριδιού είναι . . . . . . . το βάρος του φτερού, επιτάχυνση της κίνησης του βαριδιού είναι . . . . . . . την επιτάχυνση της κίνησης ενός φτερού. Κατά το πρώτο δέκατο του δευτερολέπτου το φτερό πέφτει κατά . . . . . . . και η ταχύτητά του ένα δέκατο του δευτερολέπτου από τη στιγμή που το αφήνουμε είναι . . . . . .

Προτεινόμενες φράσεις

ΙΣΟ ΜΕ 1cm/s ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΑΠΟ 5m ΙΣΗ ΜΕ 10 cm ΕΙΝΑΙ ΒΑΡΥΤΕΡΟ ΥΠΑΡΧΕΙ ΑΕΡΑΣ 1m/s ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΑΠΟ 5 cm

2. Καλεί κάθε μαθητή να συντάξει μία έκθεση πεπραγμένων για ότι συνέβη κατά τις δύο διδακτικές ώρες και να περιγράφει σε αυτή τις απόψεις που είχε πριν από τη διδασκαλία και να τις συγκρίνει με τις απόψεις που έχει διαμορφώσει μετά τη διδασκαλία του μαθήματος.

ΣΧΕΔΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 3

Ο ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

Διδακτικοί στόχοι

Με τη διδασκαλία μας επιδιώκουμε, οι διδασκόμενοι

1. Να κατανοήσουν ότι η επιτάχυνση ενός υλικού σημείου καθορίζεται από τη συνισταμένη των ασκουμένων δυνάμεων και από τη μάζα του

2. Να μπορούν να διατυπώνουν τον θεμελιώδη νόμο της Μηχανικής

3. Να μπορούν να τον χρησιμοποιούν

Μέθοδος

Διδασκαλία που ακολουθεί τη διαδρομή

i. τα εργαστηριακά δεδομένα του φαινομένου ελεύθερη πτώση

ii. η ανάγνωσή τους με έννοιες της Φυσικής και τα συμπεράσματα

iii. η πρόταση του Newton ως εξίσωση

iv . η προσφυγή στο εργαστήριο για τον πειραματικό έλεγχο της πρότασης

Εννοιολογικά εμπόδια

1. Το γινόμενο της μάζας ενός σώματος επί την επιτάχυνσή του είναι κάποια δύναμη η οποία ασκείται στο σώμα.

2. Κατά την εφαρμογή της εξίσωσης F= ma, η F επιλέγεται ως μία από τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα και έχει την κατεύθυνση της κίνησης.

Περιεχόμενο

Ο διδάσκων καθορίζει το βασικό πρόβλημα με τη μορφή του ερωτήματος:

Από τι εξαρτάται η επιτάχυνση ενός αντικειμένου;

Γνωσιακές προϋποθέσεις

Κάθε διδασκόμενος οφείλει:

Να γνωρίζει τον ορισμό των εννοιών επιτάχυνση, δύναμη και συνισταμένη δυνάμεων

Να γνωρίσει το φαινόμενο ελεύθερη πτώση

Να γνωρίζει τη χρήση του ηλεκτρικού χρονομετρητή με χαρτοταινία

Απαραίτητα υλικά

Τραπέζι, ηλεκτρικός χρονομετρητής με χαρτοταινία, αμαξίδιο σχολικού εργαστηρίου, σπάγκος, τροχαλία, δύο σφικτήρες, ψαλίδι, σελοτέιπ, χάρακας , ζυγός, σταθμά, ηλεκτρονικοί υπολογιστές, applets

Διαδικασίες

Το γνωστικό αυτό αντικείμενο απαιτεί για τη διδασκαλία του δύο διδακτικές ώρες

1. Ο διδάσκων παρουσιάζει το ζήτημα θέτοντας ένα ερώτημα το οποίο χαρακτηρίζει θεμελιώδες για την οικοδόμηση της Φυσικής και το γράφει στον πίνακα:

Το μεγάλο ερώτημα

Ένα πολύ ελαφρύ αντικείμενο και ένα 1000 φορές βαρύτερο στον σωλήνα κενού πέφτουν ταυτόχρονα. Πώς είναι δυνατόν εφόσον η Γη έλκει το βαρύτερο χίλιες φορές περισσότερο;

2. Καλεί κάθε διδασκόμενο να αντιγράψει στο δικό του τετράδιό του το ερώτημα και στη συνέχεια να γράψει την προσωπική του απάντηση.

3. Ζητεί από όποιον από τους μαθητές το επιθυμεί να κοινοποιήσει την απάντησή του την οποία εκείνος αφήνει ασχολίαστη

4. Παρουσιάζει, μέσα από προσεκτική διατύπωση την άποψη των Φυσικών στο βασικό αυτό ερώτημα λέγοντας ότι

Αυτό που συμβαίνει κατά την ελεύθερη πτώση στον σωλήνα του κενού είναι ΓΕΓΟΝΟΣ, είναι ένα εμπειρικό δεδομένο, πάνω στο οποίο η Σκέψη των Φυσικών οικοδόμησε μία θεωρία.

5. Παρουσιάζει τη θεωρητική άποψη των Φυσικών σε τέσσερα στάδια

α. Ένα πρώτο λογικό συμπέρασμα

Το ότι πέφτουν ταυτόχρονα σημαίνει ότι «μπορεί η Γη να έλκει το ένα αντικείμενο 1000 φορές περισσότερο, αλλά το 1000 φορές πιο βαρύ αντικείμενο φαίνεται ότι ΑΝΤΙΣΤΕΚΕΤΑΙ ( δυσφορεί ) στις μεταβολές της ταχύτητάς του 1000 φορές - και όχι 999 - περισσότερο από το άλλο».

β. Η «μετάφραση των δεδομένων στη γλώσσα της Φυσικής

1. Το «Πέφτουν ταυτόχρονα» μεταφράζεται σε

«έχουν την ΙΔΙΑ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ»

2. Το «η Γη το έλκει 1000 φορές περισσότερο» μεταφράζεται σε

«η ΔΥΝΑΜΗ που του ασκεί η Γη είναι 1000 ΦΟΡΕΣ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ»

3. Το «αντιστέκεται στις μεταβολές 1000 φορές περισσότερο» μεταφράζεται σε

«η αδράνειά του είναι 1000 μεγαλύτερη» και στη συνέχεια σε

«η ΜΑΖΑ του είναι 1000 ΦΟΡΕΣ μεγαλύτερη»

γ. Η διαμόρφωση μιας θεωρίας

Το εμπειρικό δεδομένο ότι τα σώματα πέφτουν ταυτόχρονα μας προσφέρει μια απάντηση στο ερώτημα «από τι εξαρτάται η επιτάχυνση» και μας καθοδηγεί στο να διαμορφώσουμε τη θεωρία ότι

η ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ οποιουδήποτε αντικειμένου εξαρτάται ΙΣΟΔΥΝΑΜΑ και από τη ΔΥΝΑΜΗ που ασκείται σ’ αυτό και από τη ΜΑΖΑ του

δ. Η γλώσσα των συμβόλων

Η εξάρτηση της επιτάχυνσης τόσο από την ασκούμενη δύναμη όσο και από τη μάζα ,στη γλώσσα των συμβόλων, εκφράζεται με την σχέση a = F/m ή και με την ισοδύναμη

F= ma

η οποία συνιστά μία μαθηματική διατύπωση του δεύτερου νόμου της κίνησης

6. Φωτίζει ορισμένες βασικές πτυχές του νόμου και συγκεκριμένα

α. ότι με τον όρο Δύναμη νοείται η συνισταμένη των ασκουμένων στο σώμα δυνάμεων

β. ότι η τιμή της επιτάχυνσης καθορίζεται και από την τιμή της συνισταμένης των δυνάμεων και από την τιμή της μάζας

γ. ότι η κατεύθυνση της επιτάχυνσης καθορίζεται μόνο από την ασκούμενη δύναμη, είναι ίδια με την κατεύθυνση της δύναμης

δ. ότι η αδράνεια είναι ιδιότητα όλων των υλικών σωμάτων και ότι η μάζα είναι το μοναδικό μέτρο της ιδιότητας αυτής.

7. Φωτίζει την αλγεβρική διάσταση της σχέσης θέτοντας το ερώτημα «η σχέση F=ma είναι εξίσωση ή είναι συνάρτηση» για να καθοδηγήσει τους διδασκόμενους στην απάντηση ότι «μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ως εξίσωση πρώτου βαθμού για τη λύση ενός προβλήματος είτε και ως συνάρτηση σε κάποια αναζήτηση κατά την οποία μία από τις τρεις ποσότητες – δύναμη, μάζα, επιτάχυνση – θα διατηρείται σταθερή»

8. Καθοδηγεί τους διδασκόμενους στην πειραματική επαλήθευση της ισχύος του νόμου με τέσσερις ομάδες μαθητών. Για κάθε μία από αυτές οι μαθητές ζυγίζουν το αμαξάκι, προσθέτουν σε αυτό σταθμά ώστε η μάζα του να είναι 1 kg, στη μία άκρη του αμαξιού προσδένουν την άκρη της χαρτοταινίας του χρονομετρητή, στην άλλη άκρη του αμαξιού προσδένουν τον σπάγκο, περνούν τον σπάγκο από την τροχαλία και στο άλλο άκρο του προσδένουν δακτύλιο βάρους 0,25 Ν, φροντίζουν ώστε το κομμάτι του σπάγκου πάνω από το τραπέζι να είναι οριζόντιο, συγκρατούν αρχικά το αμαξάκι και το αφήνουν στη συνέχεια ελεύθερο. Πάνω στη χαρτοταινία γράφεται το ιστορικό της κίνησης με βάση το οποίο οι μαθητές υπολογίζουν την επιτάχυνση του αμαξιού με δεδομένο ότι η συχνότητα του χρονομετρητή είναι 50 Hz . Επαναλαμβάνουν το πείραμα με αμαξάκι ίδιου βάρους αλλά με βαρίδι στην άλλη άκρη του σπάγκου διπλάσιου βάρους από το προηγούμενο. Σε ένα τρίτο πείραμα φορτώνουν στο αμαξάκι σταθμά ώστε να αυξηθεί η μάζα του και υπολογίζουν την επιτάχυνσή του χρησιμοποιώντας τους δακτυλίους του πρώτου πειράματος.

9. Καθοδηγεί τους διδασκόμενους στο να κάνουν μία ανάγνωση των γεγονότων στη γλώσσα των εννοιών, να εξάγουν κάποια συμπεράσματα, να τα συγκρίνουν με αυτά που θα έπρεπε να ισχύουν βάσει του δεύτερου νόμου της κίνησης και να σχολιάσουν την ύπαρξη αποκλίσεων ανάμεσα στα δικά τους πειραματικά δεδομένα και στα αντίστοιχα θεωρητικά συμπεράσματα τα βασιζόμενα στον δεύτερο νόμο.

Αξιολόγηση

Ο διδάσκων μοιράζει στους μαθητές ένα φύλλο αξιολόγησης με τρία θέματα .

1. Το πρώτο από τα θέματα είναι ένα μικρό κείμενο για το οποίο τους ζητεί να συμπληρώσουν τα κενά επιλέγοντας λέξεις από τη λίστα που ακολουθεί

Ένα κι ένα βαρίδι κι ένα κεράσι δέκα φορές ελαφρότερο από το βαρίδι αφήνονται από το ίδιο ύψος μέσα σε σωλήνα κενού. Η δύναμη που ασκεί ο πλανήτης Γη στο κεράσι είναι . . . . . . . . τη δύναμη που ασκεί στο βαρίδι. Η επιτάχυνση του βαριδιού είναι . . . . . . . την επιτάχυνση του κερασιού. Η μάζα του βαριδιού είναι . . . . . . . από τη μάζα του κερασιού. Μολονότι οι ασκούμενες στα δύο σώματα δυνάμεις είναι . . . . . , οι επιταχύνσεις είναι . . . . . . διότι σύμφωνα με τον . . . . . . νευτωνικό νόμο της κίνησης η επιτάχυνση κάθε σώματος καθορίζεται και από τη . . . . . του.

ΙΣΗ ΜΕ ΠΡΩΤΟ ΜΑΖΑ ΔΕΥΤΕΡΟ ΔΥΝΑΜΗ

ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΑΠΟ ΙΣΕΣ

2. Στο ίδιο φύλλο αξιολόγησης ζητεί από τους διδασκόμενους να σχεδιάσουν τη διάταξη με την οποία έγινε το πείραμα και να σημειώσουν τις δύο δυνάμεις που ασκούνται στον κινούμενο προς τα κάτω δακτύλιο βάρους 0,25, να συγκρίνουν τις δύο δυνάμεις και να δικαιολογήσουν την απάντηση.

3. Στο τρίτο από τα θέματα ζητεί από τους διδασκόμενους να εφαρμόσουν τον δεύτερο νόμο σε ένα συγκεκριμένο σώμα μάζας 3 kg, να «δουν» την αλγεβρική σχέση F = ma ως συνάρτηση με σταθερά τη μάζα και να κάνουν τη γραφική παράσταση δύναμης και επιτάχυνσης για τιμές της δύναμης από μηδέν ως 18 Ν.

ΣΧΕΔΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 4

Η ΕΝΝΟΙΑ ΒΑΡΥΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Διδακτικοί στόχοι

Με τη διδασκαλία μας επιδιώκουμε οι διδασκόμενοι

1. Να γνωρίζουν οι διδασκόμενοι σε τι αναφέρεται η έννοια και τι ακριβώς περιγράφει

2. Να είναι σε θέση να υπολογίζουν την τιμή της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας ενός υλικού σημείου και ενός στερεού σώματος ως προς κάποια οριζόντια επιφάνεια

3. Να αναγνωρίζουν τα φαινόμενα στα οποία αυξομειώνεται η τιμή της

[

Μέθοδος

Διδασκαλία με ομιλία – διάλογο του διδάσκοντος η οποία ακολουθεί τη διαδρομή

i. καθημερινή εμπειρία,

ii. εννοιακή οικοδόμηση iii. εργαστηριακή υποστήριξη

Εννοιολογικά εμπόδια

1. Ένα σώμα έχει κινητική ενέργεια εφόσον κινείται και δυναμική ενέργεια εφόσον είναι ακίνητο.

2. Ένα ακίνητο αντικείμενο δεν μπορεί να έχει ενέργεια.

Γνωσιακές προϋποθέσεις

Οι διδασκόμενοι οφείλουν να γνωρίζουν:

1. Να υπολογίσουν την τιμή του έργου μιας σταθερής δύναμης κατά την κίνηση του αντικειμένου σε ευθύγραμμη τροχιά

2. Ότι το έργο μιας δύναμης είναι μεταβιβαζόμενη ενέργεια

3. Πώς ένα κινούμενο αντικείμενο έχει κινητική ενέργεια

Απαραίτητα υλικά

Τροχός του Maxwell

Διαδικασίες

Το γνωστικό αυτό αντικείμενο απαιτεί για τη διδασκαλία του δύο διδακτικές ώρες

1. Ο διδάσκων επικαλείται αρχικά την εμπειρία-μνήμη κάθε μεμονωμένου μαθητή και συγκεκριμένα το στοιχείο του ανθρώπινου μόχθου που απαιτείται για να σηκώσει ένα βαρύ αντικείμενο. Ο ίδιος επιχειρεί να σηκώσει ένα βαρύ αντικείμενο – μία καρέκλα, έναν μαθητή – και το κάνει έτσι ώστε να γίνεται φανερή η προσπάθεια. Χρησιμοποιεί το παράδειγμα του Πύρρου Δήμα καθώς σηκώνει τη μπάρα.

2. Επισημαίνει ότι στη γλώσσα της Φυσικής ο ανθρώπινος μόχθος ισοδυναμεί με ποσότητα μεταβιβαζόμενης ενέργειας από τον μοχθούντα προς το αντικείμενο στο οποίο ασκεί τη δύναμη και η τιμή της μεταβιβαζόμενης αυτής ενέργειας υπολογίζεται - υπό προϋποθέσεις - ως γινόμενο της ασκούμενης δύναμης επί τη μετατόπιση του αντικειμένου.

3. Προτείνει το λογικό σχήμα «εφόσον για να σηκώσουμε ένα βαρύ αντικείμενο μοχθούμε και εφόσον ο μόχθος σημαίνει μεταβίβαση ενέργειας, μπορούμε λογικά να δεχθούμε ότι το αντικείμενο όταν βρεθεί ψηλότερα θα έχει περισσότερη ενέργεια από όση είχε όταν ήταν χαμηλά» τονίζοντας αυτό θα ισχύει ανεξάρτητα από τα εάν κινείται ή δεν κινείται για να προσθέσει ότι η στη γλώσσα της Φυσικής η ενέργεια την οποία έχει ένα αντικείμενο επειδή βρίσκεται ψηλότερα από μια άλλη λέγεται δυναμική ενέργεια του σώματος στη θέση «ψηλά» ως προς μια άλλη θέση που βρίσκεται χαμηλότερα

4. θέτει το ερώτημα «Πόση δυναμική ενέργεια έχει ένα αντικείμενο βάρους 30 Ν αν το σηκώσουμε κατακόρυφα κατά δύο μέτρα;» και ζητεί από τους μαθητές να την υπολογίσουν βασιζόμενοι στον υπολογισμό της ενέργειας που του μεταβιβάσαμε και τελικά στον τρόπο υπολογισμού του έργου της δύναμης την οποία ασκήσαμε για να ανέβει . Καλεί τους μαθητές να κάνουν τον υπολογισμό χωρίς να γράψουν τίποτα.

5. Αποσαφηνίζει τα γεωμετρικά στοιχεία που υπεισέρχονται στον προσδιορισμό της έννοιας. Το αντικείμενο στο οποίο αναφέρεται είναι ΥΛΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ σημείο το οποίο κάθε χρονική στιγμή «κατοικεί» μόνιμα ή προσωρινά σε ένα ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ του χώρου. Η τιμή της δυναμικής του ενέργειας θα πρέπει να αναφέρεται σε συγκεκριμένη ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ για την οποία έχουμε συμφωνήσει εκ των προτέρων και θα είναι ίση με το γινόμενο του βάρους του υλικού σημείου επί την γεωμετρική απόσταση της θέσης του από την οριζόντια επιφάνεια αναφοράς. Και θα είμαι ίση με αυτό το γινόμενο επειδή τόση είναι η ενέργεια που χρειάζεται να μεταβιβάσουμε στο υλικό σημείο – το έργο της δύναμης που του ασκήσαμε - για να βρεθεί από την οριζόντια επιφάνεια αναφοράς στη θέση που βρίσκεται τώρα. Η οριζόντια αυτή επιφάνεια αναφοράς θα μπορούσε αν εμείς θέλουμε να βρίσκεται στο ύψος που βρίσκεται το θεωρούμενο οριζόντιο γήινο έδαφος.

6. Θέτει το ερώτημα «τι πρέπει να συμβαίνει σε ένα σώμα ( υλικό σημείο ) ώστε να αυξομειώνεται η δυναμική του ενέργεια και καθοδηγεί τις απαντήσεις των μαθητών προτείνοντάς τους να κάνουν χρήση των εννοιών «προς τα πάνω» και «προς τα κάτω» αλλά και των ρημάτων «ανεβαίνει» και «κατεβαίνει».

7. Θέτει το ρητορικό ερώτημα «τι ισχύει στην περίπτωση που το αντικείμενο είναι μια καρέκλα δηλαδή ένα σώμα με έχει διαστάσεις τις οποίες δεν μπορούμε να αγνοήσουμε;» για να απαντήσει ο ίδιος ότι η Φυσική στη γενική αυτή περίπτωση χρησιμοποιεί την έννοια/γεωμετρικό σημείο ΚΕΝΤΡΟ ΒΑΡΟΥΣ και υπολογίζει την τιμή της δυναμικής ενέργειας του σώματος με βάση την απόσταση του κέντρου βάρους από την οριζόντια επιφάνεια αναφοράς . Καλεί τους μαθητές να υπολογίσουν κατ΄ εκτίμηση τη δυναμική ενέργεια της καρέκλας στην οποία συνήθως εκείνος κάθεται – εάν ποτέ κάθεται – ως προς την οριζόντια επιφάνεια που αντιστοιχεί στο πάτωμα της αίθουσας.

8. Αποφαίνεται ότι η δυναμική ενέργεια ενός σώματος υφίσταται ως έννοια επειδή υπάρχει βαρύτητα. Ζητεί από τους μαθητές να φανταστούν ότι, σε ένα ταξίδι επιστημονικής φαντασίας σε περιοχή του Σύμπαντος χωρίς βαρύτητα, δεν θα χρειαζόταν κόπος για να σηκώσουμε ψηλά ένα οποιοδήποτε αντικείμενο ακόμα και τη μπάρα του Κάχι Κακιασβίλι. Καλεί τους μαθητές σαν να αποδεχθούν τον όρο βαρυτική δυναμική ενέργεια .

9. Συμπληρώνει την εννοιακή οικοδόμηση λέγοντας ότι ενώ η κινητική ενέργεια ως έννοια περιγράφει την κίνηση, η έννοια δυναμική ενέργεια περιγράφει σε μία ειδική γλώσσα την αλληλεπίδραση. Ειδικά μάλιστα η «βαρυτική» δυναμική ενέργεια ενός σώματος στο γήινο πεδίο βαρύτητας περιγράφει την αλληλεπίδραση του σώματος με τον πλανήτη Γη. Αποσαφηνίζει δε ότι χαρακτηρίζεται βαρυτική διότι υποδηλώνει ότι υπάρχουν και άλλες μορφές δυναμικής ενέργειας όπως υπάρχουν και άλλες μορφές αλληλεπίδρασης εκτός από τη βαρυτική

10. Έχει φέρει μέσα στην τάξη τον τροχό Maxwell από το σχολικό εργαστήριο. Τον ενεργοποιεί τυλίγοντας το νήμα κατάλληλα και τον αφήνει να λειτουργήσει. Ο τροχός ανεβοκατεβαίνει και στρέφεται. Καλεί τους μαθητές καθώς παρακολουθούν το φαινόμενο να μεταφράζουν την αισθητηριακή εμπειρία « ο τροχός στρέφεται πιο γρήγορα» σε γλώσσα φυσικής σύμφωνα με την οποία «αυξάνεται η κινητική ενέργεια του τροχού» , την αισθητηριακή εμπειρία « ο τροχός κατέρχεται» σε «ελαττώνεται η δυναμική του ενέργεια» και αντίστοιχα για τις αισθητηριακές εμπειρίες «στρέφεται πιο αργά» και για την «ο τροχός ανεβαίνει « . Ο στόχος του είναι να ασκήσει τους μαθητές στη εκμάθηση της γλώσσας της φυσικής αλλά και να αντιμετωπίσει το εννοιολογικό εμπόδιο σύμφωνα με το οποίο η δυναμική ενέργεια είναι κάτι αντίθετο της κινητικής και ένα σώμα έχει δυναμική ενέργεια μόνον εφόσον είναι ακίνητο.

Αξιολόγηση

Ο διδάσκων δίνει σε κάθε μαθητή ένα φυλλάδιο αξιολόγησης με κείμενο με κενά ζητεί από όλους να συμπληρώσουν τα κενά επιλέγοντας από τα προτεινόμενα

Εκτοξεύουμε προς τα πάνω μία πέτρα μάζας 0,4 kg με ταχύτητα 6 m/s . Κατά την κίνηση που ακολουθεί η αντίσταση του αέρα θεωρείται αμελητέα και το άθροισμα κινητικής και βαρυτικής δυναμικής ενέργειας διατηρείται σταθερό. Καθώς η πέτρα ανεβαίνει, η . . . . . . . . . . ενέργεια συνεχώς ελαττώνεται και η . . . . . . . . . . . ενέργεια συνεχώς αυξάνεται. Κατά την άνοδό της κατά . . . . . . . εκατοστά η δυναμική του ενέργεια . . . . . . . . . . . . . κατά 4 τζάουλ, ενώ στην ίδια διάρκεια το έργο της δύναμης βάρος είναι . . . . . . . . . τζάουλ . Όταν η πέτρα φθάσει στο ανώτερο σημείο η δυναμική της ενέργεια ως προς οριζόντια επιφάνεια στην οποία ανήκει το σημείο της εκτόξευσης είναι . . . . . . . . τζάουλ . Καθώς η πέτρα κατέρχεται, σε κάποια στιγμή η κινητική της ενέργεια είναι 4 τζάουλ ενώ η τιμή της δυναμικής ενέργειας, κατά τη στιγμή εκείνη, είναι . . . . . . τζάουλ . Σε κάθε χρονική στιγμή, η βαρυτική δυναμική ενέργεια της πέτρας περιγράφει την . . . . . . . . ανάμεσα στην πέτρα και . . . . . . . . . .

Προτεινόμενα για τη συμπλήρωση:

ΑΥΞΑΝΕΤΑΙ 4 ΕΛΑΤΤΩΝΕΤΑΙ 5 7,2

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ -4 ΚΙΝΗΣΗ 40 ΣΤΟΝ ΠΛΑΝΗΤΗ ΓΗ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΗΣ 8 ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΤΗΣ 10 3, ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

Το παραπάνω σχέδιο μπορεί να εμπλουτιστεί με στοιχεία από την ενότητα Το φαινόμενο αλληλεπίδραση και η έννοια δυναμική ενέργεια στο βιβλίο Το μακρόν Φυσική προ του βραχέος διδάσκω, σελίδα 203.

ΣΧΕΔΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 5

Η ΑΡΧΗ ΤΟΥ ΑΡΧΙΜΗΔΗ

Διδακτικοί στόχοι

Με τη διδασκαλία μας επιδιώκουμε οι διδασκόμενοι

1. Να είναι σε θέση να διατυπώνουν και να χρησιμοποιούν την Αρχή του Αρχιμήδη

2.Να γνωρίζουν μπορούν να μετρούν την τιμή της Άνωσης

3. Να κατανοήσουν πως όταν ένα αντικείμενο βυθίζεται σε υγρό το βάρος του δεν μεταβάλλεται αλλά ασκείται από το υγρό στο αντικείμενο μία δύναμη κατακόρυφη με φορά προς τα άνω

Μέθοδος

Διδασκαλία με εργαστηριακή υποστήριξη και με στοιχεία κονστρουκτιβιστικής πρακτικής.

Εννοιολογικά εμπόδια

1. Τα στερεό σώμα, όταν βυθίζεται σε υγρό, χάνει το βάρος του.

2. Η άνωση σε βυθισμένο φελλό είναι μεγαλύτερη από την άνωση σε σιδερένιο αντικείμενο ίσου όγκου

Γνωσιακές προϋποθέσεις

Οι διδασκόμενοι οφείλουν να γνωρίζουν

Την έννοια βάρος

Το τι ακριβώς μετρά ένα δυναμόμετρο

Τη θεωρία περί πιεστικών δυνάμεων των υγρών

Απαραίτητα υλικά

Δοχείο με νερό , δυναμόμετρο, αντικείμενα βαρύτερα από το νερό, ζυγός, λεκάνη για τη συλλογή νερού

Διαδικασίες

1. Ο διδάσκων καλεί μ ία μαθήτρια να ζυγίσει με δυναμόμετρο ένα βαρύ αντικείμενο αρχικά στον αέρα και στη συνέχεια με το αντικείμενο βυθισμένο στο νερό και να ανακοινώσει τις δύο τιμές γράφοντας στον πίνακα.

2. Ο διδάσκων μοιράζει στη συνέχεια στους μαθητές ένα φύλλο εργασίας με πέντε θέματα και δυο στήλες για να δώσουν απάντηση. Στην πρώτη από τις στήλες υπάρχει ο προσδιορισμός ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΠΡΙΝ ΑΠΟ ΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ και στη δεύτερη ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΜΕΤΑ ΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ. Τους ζητεί να καταγράψουν τις απαντήσεις τους στην πρώτη στήλη. Τα πέντε θέματα είναι:

	Απάντηση ΠΡΙΝ	Απάντηση ΜΕΤΑ
α. Να σχεδιάσετε το αντικείμενο καθώς ζυγίζεται βυθισμένο στο νερό και να σημειώσετε τις δυνάμεις που ασκούνται σ’ αυτό
β. Όταν ένα αντικείμενο βυθίζεται στο νερό το βάρος του i. δεν μεταβάλλεται ii. ελαττώνεται iii. αυξάνεται . Με ποιο από αυτά συμφωνείτε;
γ. Να σχεδιάσετε ένα κομμάτι φελλού να επιπλέει στο νερό και να σημειώστε τις δυνάμεις που ασκούνται στον φελλό. Να προτείνετε μια θεωρητική ερμηνεία για το γεγονός ότι ο φελλός επιπλέει
δ. Να σχεδιάσετε ένα σιδερένιο αντικείμενο να βυθίζεται στο νερό και να σημειώσετε σε μια τυχαία στιγμή της κίνησης τις δυνάμεις που ασκούνται στο βυθιζόμενο αντικείμενο
ε. Με ποια από τα παρακάτω συμφωνείτε; Ο Αρχιμήδης γεννήθηκε i. Στη Σικελία ii. Στην Αλεξάνδρεια iii. Στη Σάμο Ο Αρχιμήδης σπούδασε i. Στις Συρακούσες ii. Στην Αθήνα iii. Στην Αλεξάνδρεια Μεταγενέστερος του Αρχιμήδη είναι i. Ο Σοφοκλής ii. Ο Αριστοτέλης iii. Ο Ευκλείδης iv. Κανένας από τους τρεις προαναφερθέντες

3. Για καθένα από τα τέσσερα πρώτα θέματα ο διδάσκων καλεί όποιον μαθητή το επιθυμεί να κοινοποιήσει την απάντησή του για να ακολουθήσει συζήτηση κατά την οποία «εκείνος» παρουσιάζει την ιδέα ότι κατά τη βύθιση οποιουδήποτε αντικειμένου σε οποιοδήποτε υγρό το βάρος του αντικειμένου δεν ελαττώνεται αλλά ασκείται στο αντικείμενο, εκτός από την βάρος και μία δύναμη κατακόρυφη με φορά προς τα άνω η οποία λέγεται άνωση. Καλεί τους μαθητές να υπολογίσουν την τιμή της άνωσης η οποία ασκήθηκε, κατά τη διάρκεια του πειράματος, στο βυθισμένο αντικείμενο βασιζόμενοι στις δύο τιμές της ένδειξης του δυναμομέτρου οι οποίες είναι γραμμένες στον πίνακα.

4. Αναφέρεται συνοπτικά στον Αρχιμήδη, στην εποχή του και στο έργο του

5. Θέτει το ρητορικό ερώτημα «από τι εξαρτάται η τιμή της άνωσης» για να παρουσιάσει την απάντηση του Αρχιμήδη. Αναλύει διεξοδικά το σημαινόμενο της έννοιας βάρος εκτοπιζόμενου υγρού

6. Ζητεί από τους μαθητές να επινοήσουν μία πειραματική μέθοδο με την οποίο να δείξουν ότι ο Αρχιμήδης δεν είχε άδικο. Για να καθοδηγήσει τη σκέψη τους ανακοινώνει ότι μπορεί να τους διαθέσει ένα αντικείμενο τον οποίο αν αφηνόταν θα βούλιαζε στο νερό, ένα δυναμόμετρο, ένα δοχείο, μία μεγάλη λεκάνη, νερό σε μεγάλη ποσότητα και ένα ζυγό.

7. Καλεί δύο μαθητές να συνεργαστούν και να μετρήσουν το βάρος ενός άλλου αντικειμένου στον αέρα, το βάρος του ίδιου αντικειμένου αφού βυθιστεί σε δοχείο γεμάτο με νερό κάτω από το οποίο έχει ο ίδιος τοποθετήσει μία λεκάνη έτσι ώστε να είναι δυνατόν να μαζέψουν το νερό που εκτοπίστηκε. Ζητεί στη συνέχεια από τους μαθητές να ζυγίσουν το νερό που έχουν περισυλλέξει.

8. Αναπτύσσει το ζήτημα ότι η Αρχή του Αρχιμήδη δεν αποτελεί έναν ανεξάρτητο νόμο της Φυσικής αλλά είναι μία λογική συνέπεια της θεωρίας για την ύπαρξη βαρύτητας της θεωρίας περί πιεστικών δυνάμεων των υγρών και των νόμων της ισορροπίας.

( βλέπε σχετικά ‘‘ Το μακρόν Φυσική προ του βραχέος διδάσκω’’ στη σελίδα 328)

Αξιολόγηση

1. Ο διδάσκων καλεί τους μαθητές να επιστρέψουν στο φύλλο εργασίας με τα πέντε θέματα και να συμπληρώσουν τη στήλη ΜΕΤΑ ΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ και να συγκρίνουν τις απαντήσεις τους πριν και μετά τη διδασκαλία.

2. Θέτει για εργασία στο σπίτι το παρακάτω ζήτημα:

Ένα αληθινό κάστανο και ένα και ένα χρυσό καστανό με το ίδιο ακριβώς σχήμα και μέγεθος βρίσκονται βυθισμένα στο νερό. Σας ζητούμε α. Να συγκρίνετε τις τιμές των δύο αντίστοιχων ανώσεων και β. Να ερμηνεύσετε το γεγονός ότι, εάν τα αφήσουμε, το ένα από αυτά θα βυθιστεί και το άλλο θα ανεβεί» .

Το παραπάνω σχέδιο μπορεί να εμπλουτιστεί με στοιχεία από το Αυτή η πάντοτε προς τα πανω δύναμη που ασκούν τα υγρά σε όλους τους επισκέπτες στο βιβλίο Το μακρόν Φυσική προ του βραχέος διδάσκω, σελίδα 321.