ΣΧΕΔΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ   

          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 17ου 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.