Von Geburt an erlebt der Mensch Bewegung und Bewegung. Willkürliche Bewegungen wie das Wackeln mit den Fingern oder das Öffnen und Schließen des Kiefers, um zu weinen, zu sprechen oder zu essen; unwillkürliche Bewegungen wie Atmung und Herzfunktion; und Naturkräfte wie Schwerkraft, Wind, Planetenbahnen und Gezeiten sind so alltäglich, dass sie als selbstverständlich angesehen werden. Die meisten kleinen Kinder haben noch nie über die Physik nachgedacht, die Bewegung ermöglicht, noch darüber nachgedacht, wie das Leben ohne Bewegung aussehen würde. Unterrichtspläne der ersten Klasse zu Kraft und Bewegung sollten einfache Demonstrationen der wissenschaftlichen Gesetze beinhalten, die Bewegung regeln und tägliche Aktivitäten ermöglichen.
Drücken und Ziehen
Eine einfache Definition von Kraft ist das Drücken oder Ziehen an einem Objekt, um eine Bewegung zu erzeugen. Bitten Sie die Kinder, Beispiele für alltägliche Dinge zu sammeln, die durch Drücken oder Ziehen bewegt werden, wie zum Beispiel ein Fahrradpedal, Wippen oder das Öffnen und Schließen einer Tür. Zeigen Sie Bilder von sich bewegenden Objekten wie einer abgeschossenen Rakete, einem geöffneten Fallschirm, einem Baseball, der die Hand eines Pitchers verlässt oder mit einem Schläger, einer Schubkarre oder einem Kinderwagen in Kontakt kommt. Bitten Sie sie, herauszufinden, welche Kräfte am Werk sind, um das Objekt dazu zu bringen, sich zu bewegen oder zu stoppen oder die Richtung oder Geschwindigkeit zu ändern: Drücken, Ziehen oder beides?
Schwerkraft und Normalkraft
Die Schwerkraft zieht Menschen und Gegenstände nach unten in Richtung Erde. Aber weder Menschen, Autos und Gebäude werden in den Boden gezogen, noch zeigt ein auf einem Tisch liegendes Objekt irgendeine Bewegung. Daher muss eine nach oben gerichtete Kraft vorhanden sein, die die Dinge an der Oberfläche und in Ruhe hält, wenn sie von äußeren Kräften nicht gestört werden. Diese Gegenkraft wird "Normalkraft" genannt. Legen Sie einen Maßstab über den Raum zwischen zwei Stühlen oder Schreibtischen. Balanciere ein schweres Buch in der Mitte und beobachte, wie sich das Holz biegt. Lassen Sie die Schüler versuchen, das Buch nach unten zu drücken, um den Widerstand der Normalkraft zu spüren, die versucht, den Maßstab zu begradigen. Geben Sie den Kindern ein einzelnes Blatt Papier und bitten Sie sie, zwischen zwei dicken Büchern eine Papierbrücke zu bauen, die eine Menge Pfennige enthält. Lassen Sie sie das Papier biegen, drehen, zerreißen und falten, um das Design zu finden, das die Normalkraft am besten mit der Schwerkraft ausgleicht, um die größte Anzahl von Pfennigen zu halten.
Widerstandskräfte
Ohne Widerstandskräfte würde nichts ein Objekt in Bewegung aufhalten. Lassen Sie die Kinder darüber nachdenken, welche Probleme dies verursachen könnte, z. B. wenn Sie ein Auto nicht anhalten oder Ihren Körper beim Sitzen oder Schlafen verlangsamen können. Die Gezeiten würden aufhören und möglicherweise das Land überfluten, während sich das Wasser in eine Richtung bewegte, ohne es abzulenken oder zu stoppen. Glücklicherweise üben Reibung und Luftdruck Kräfte aus, die es Objekten ermöglichen, abzubremsen, anzuhalten oder die Richtung zu ändern. Rollen Sie eine Murmel schräg über verschiedene Oberflächen wie Teppich, Linoleum oder Fliesenböden. Versuchen Sie es mit Schleifpapier, einer nassen, sandigen oder felsigen Oberfläche. Messen Sie, wie weit die Murmel über die verschiedenen Oberflächen rollt und vergleichen Sie, wie sich Reibung oder das Fehlen davon auf die Bewegung der Murmel auswirkt.
Trägheit
Das Trägheitsgesetz sagt Ihnen, dass ein Objekt, sobald Sie es in Bewegung setzen, dazu neigt, sich gleichzeitig zu bewegen Geschwindigkeit und Richtung, bis eine andere Kraft auf ihn einwirkt, um ihn zu beschleunigen, zu verlangsamen, zu stoppen oder zu ändern Richtung. Ebenso neigt ein Objekt, das sich nicht bewegt, dazu, so zu bleiben, bis eine andere Kraft es in Bewegung setzt. Zum Beispiel bleibt ein Stapel Nickel auf einem Tisch genau dort, wo Sie ihn hingelegt haben, solange er ungestört ist. Wenn Sie jedoch vorsichtig zielen und einen weiteren Nickel auf die untere Münze schießen, wird die Kraft der Münze in Bewegung gesetzt Münze, auf die es in Bewegung trifft, wodurch es von der Unterseite des Stapels herausschießt, während die oberen Schichten einfach herunterfallen ungestört. Ein Pendel ist auch eine gute Demonstration der Trägheit, die etwas auf unbestimmte Zeit in Bewegung hält, bis es durch Schwerkraft und Reibung verlangsamt wird.