Το 1666, ο Sir Isaac Newton δήλωσε τους τρεις νόμους κίνησης. Αυτοί οι νόμοι κίνησης μπορεί να είναι δύσκολο για τα παιδιά να κατανοήσουν. Ωστόσο, επιτρέποντας στους μαθητές να συμμετέχουν σε μαθήματα και δραστηριότητες που βασίζονται στην έρευνα, μπορούν να αρχίσουν να κατανοούν τους νόμους σχηματίζοντας νέες γνώσεις με βάση τις εξερευνήσεις τους. Με λίγη προετοιμασία, ένας εκπαιδευτικός μπορεί να μετατρέψει την τάξη σε εργαστήριο επιστήμης όπου πραγματοποιείται πραγματική μάθηση και γεννιούνται επιστήμονες.
Τρέχοντας στάση
Διδάξτε στους μαθητές ότι ο πρώτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα δηλώνει ότι ένα αντικείμενο σε κατάσταση ηρεμίας παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας και ένα το αντικείμενο σε κίνηση παραμένει σε κίνηση με σταθερή ταχύτητα και σε ευθεία γραμμή, έως ότου μια εξωτερική δύναμη το επηρεάζει. Αυτό είναι αλλιώς γνωστό ως αδράνεια. Για να βοηθήσετε τους μαθητές να κατανοήσουν την αδράνεια, ζητήστε τους να συμμετέχουν σε μια δραστηριότητα που ονομάζεται "Running Stop".
Σημειώστε μια περιοχή 25 ποδιών με κολλητική ταινία ή κιμωλία. Δημιουργήστε πόντους στη μέση στα δέκα και τα είκοσι πόδια. Αφού συζητήσετε την αδράνεια με τους μαθητές, αφήστε τους να τρέξουν τα είκοσι πέντε πόδια για να ζεσταθούν. Ξεκινήστε τη δραστηριότητα επιτρέποντας σε κάθε μαθητή να τρέξει τα είκοσι πέντε πόδια, αλλά ζητήστε του να σταματήσει τελείως και στα σημάδια των δέκα και είκοσι ποδιών.
Αφού ολοκληρωθεί η δραστηριότητα, συζητήστε με τους μαθητές για την αδράνεια και πώς παρουσιάστηκε κατά τη διάρκεια της δραστηριότητάς τους. Ακόμη και ο νεότερος μαθητής θα καταφέρει να καταλάβει ότι το άνω μέρος του σώματός τους προσπάθησε να συνεχίσει να κινείται ακόμα κι αν τα πόδια τους είχαν σταματήσει, κατανοώντας έτσι την έννοια της αδράνειας.
Τράβα το πάνω
Διδάξτε στους μαθητές ότι ο δεύτερος νόμος κίνησης του Νεύτωνα δηλώνει ότι όσο περισσότερη δύναμη ασκείται σε ένα αντικείμενο, όσο περισσότερο επιταχύνεται και όσο μεγαλύτερη μάζα έχει ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερο αντιστέκεται στην επιτάχυνση.
Τοποθετήστε τους μαθητές σε ομάδες των τριών ή τεσσάρων και δώστε σε κάθε ομάδα μια τροχαλία, ένα σχοινί, μια κανάτα γαλόνι νερού και μια κανάτα γαλόνι μισή γεμάτη νερό. Κρεμάστε την τροχαλία και περάστε το σχοινί μέσα από αυτό, αφήνοντας ίσα μήκη σε κάθε πλευρά. Ζητήστε από δύο μαθητές να δέσουν τις κανάτες νερού σε κάθε πλευρά, φροντίζοντας να τις κρατήσουν στο ίδιο ύψος. Για να ξεκινήσει το πείραμα, οι μαθητές θα πρέπει να αφήσουν τις κανάτες ταυτόχρονα και να παρατηρήσουν τι συμβαίνει με τις κανάτες του νερού. Η κανάτα πλήρους γαλονιού χρησιμοποίησε δύναμη για να τραβήξει το μισό γαλόνι νερού υψηλότερα στον αέρα.
Ζητήστε από τους μαθητές να αδειάσουν την κανάτα που περιέχει μισό γαλόνι νερού και δοκιμάστε ξανά το πείραμα. Συζητήστε με τους μαθητές για το πώς η κενή κανάτα περιείχε λιγότερη μάζα και τραβήχτηκε προς τα πάνω με ταχύτερο ρυθμό. Με αυτό το πείραμα είναι σαφές για τους μαθητές για το πώς η μάζα επηρεάζει τη δύναμη και την επιτάχυνση.
Ρουκέτες μπαλονιών
Διδάξτε τον τρίτο νόμο κίνησης του Νεύτωνα ο οποίος δηλώνει για κάθε δύναμη, υπάρχει μια ίση αλλά αντίθετη δύναμη. Για να βοηθήσετε τους μαθητές να κατανοήσουν αυτόν τον νόμο, επιτρέψτε τους να δημιουργήσουν και να εξερευνήσουν με ρουκέτες με μπαλόνια.
Τοποθετήστε τους μαθητές σε ζευγάρια και δώστε τα ακόλουθα υλικά: μια μακριά χορδή, ταινία, ένα άχυρο και ένα μπαλόνι. Οι μαθητές θα δέσουν τη συμβολοσειρά σε μια λαβή πόρτας, ένα πόδι τραπεζιού ή άλλο αντικείμενο χαρτικών στο δωμάτιο. Δώστε οδηγίες στους μαθητές να τραβήξουν το κορδόνι σφιχτά, προσέχοντας να μην το σπάσουν και περνάτε το χαλαρό άκρο μέσα από το άχυρο. Ένας μαθητής στο ζευγάρι πρέπει να κρατήσει το άχυρο και τη γραμμή, ενώ ο άλλος φυσάει ένα μπαλόνι και κρατά το στόμα κλειστό για να κρατήσει τον αέρα μέσα. Οι μαθητές θα πρέπει στη συνέχεια να κολλήσουν το φουσκωμένο μπαλόνι τους στο άχυρο και να το απελευθερώσουν.
Ζητήστε από τους μαθητές να δοκιμάσουν τη δραστηριότητα αρκετές φορές και, στη συνέχεια, να συζητήσουν πώς ο πύραυλος με μπαλόνι παρουσίασε τον τρίτο νόμο κίνησης του Νεύτωνα. Η δύναμη του αέρα που διαφεύγει από το μπαλόνι δημιούργησε τη δύναμη που χρειάστηκε για να κινήσει το άχυρο, παρόλο που ήταν σε ηρεμία.