Σχέδια μαθήματος πρώτου βαθμού για Δύναμη & Κίνηση

Από τη στιγμή της γέννησης, οι άνθρωποι βιώνουν κίνηση και κίνηση. Εθελοντικές κινήσεις, όπως κουνώντας τα δάχτυλα ή άνοιγμα και κλείσιμο της γνάθου για κλάμα, ομιλία ή φαγητό. ακούσιες κινήσεις όπως αναπνοή και καρδιακή λειτουργία. Και οι φυσικές δυνάμεις, όπως η βαρύτητα, ο άνεμος, οι πλανητικές τροχιές και οι παλίρροιες είναι τόσο συνηθισμένες, ώστε να θεωρούνται δεδομένες. Τα περισσότερα μικρά παιδιά δεν έχουν σκεφτεί ποτέ τη φυσική που επιτρέπει την κίνηση και δεν έχουν σκεφτεί πώς θα ήταν η ζωή χωρίς κίνηση. Τα σχέδια μαθήματος πρώτης τάξης για τη δύναμη και την κίνηση πρέπει να παρουσιάζουν απλές επιδείξεις των επιστημονικών νόμων που διέπουν την κίνηση και καθιστούν δυνατή την καθημερινή δραστηριότητα.

Ένας απλός ορισμός της δύναμης σπρώχνει ή τραβάει ένα αντικείμενο για να παράγει κίνηση. Ζητήστε από τα παιδιά να κάνουν καταιγισμό ιδεών για καθημερινά πράγματα που μετακινούνται πιέζοντας ή τραβώντας, όπως ποδήλατο ποδήλατο, teeter-totter ή άνοιγμα και κλείσιμο πόρτας. Δείξτε εικόνες αντικειμένων σε κίνηση, όπως εκτόξευση πυραύλων, άνοιγμα αλεξίπτωτου, μπέιζμπολ που αφήνει το χέρι μιας στάμνας ή επαφή με ρόπαλο, καροτσάκι ή παιδικό βαγόνι. Ζητήστε τους να προσδιορίσουν ποιες δυνάμεις εργάζονται για να προκαλέσουν το αντικείμενο να ξεκινήσει ή να σταματήσει να κινείται ή να αλλάξει κατεύθυνση ή ταχύτητα: ώθηση, έλξη ή και τα δύο;

Η βαρύτητα τραβά ανθρώπους και αντικείμενα προς τα κάτω προς τη Γη. Όμως οι άνθρωποι, τα αυτοκίνητα και τα κτίρια δεν τραβιούνται στο έδαφος ούτε ένα αντικείμενο που ακουμπά πάνω σε ένα τραπέζι δείχνει κανένα σημάδι κίνησης. Επομένως, πρέπει να υπάρχει μια ανοδική δύναμη που κρατά τα πράγματα στην επιφάνεια και σε ηρεμία όταν δεν διαταράσσεται από εξωτερικές δυνάμεις. Αυτή η αντίθετη δύναμη ονομάζεται «κανονική δύναμη». Τοποθετήστε ένα μέτρο σε απόσταση μεταξύ δύο καρεκλών ή γραφείων. Ισορροπήστε ένα βαρύ βιβλίο στο κέντρο και δείτε πώς λυγίζει το ξύλο. Αφήστε τους μαθητές να προσπαθήσουν να πιέσουν το βιβλίο για να αισθανθούν την αντίσταση της κανονικής δύναμης που προσπαθεί να ισιώσει το κριτήριο. Δώστε στα παιδιά ένα μόνο φύλλο χαρτιού και ζητήστε τους να χτίσουν μια χάρτινη γέφυρα μεταξύ δύο παχιών βιβλίων που θα κρατούν ένα σωρό πένες. Αφήστε τους να λυγίσουν, να στρίψουν, να σκίσουν και να διπλώσουν το χαρτί για να βρουν το σχέδιο που ισορροπεί καλύτερα την κανονική δύναμη με τη βαρύτητα για να κρατήσει τον μεγαλύτερο αριθμό πένας.

Χωρίς δυνάμεις αντίστασης, δεν θα υπήρχε τίποτα να σταματήσει ένα αντικείμενο σε κίνηση. Ζητήστε από τα παιδιά να προβληματιστούν σχετικά με τα προβλήματα που μπορεί να προκαλέσουν, όπως η αδυναμία να σταματήσετε ένα αυτοκίνητο ή να καθυστερήσετε το σώμα σας να καθίσει ή να κοιμηθεί. Οι παλίρροιες θα σταματούσαν και πιθανόν να ξεχειλίζουν από τη γη καθώς το νερό συνεχίζει να κινείται προς τη μία κατεύθυνση χωρίς τίποτα για να το εκτρέψει ή να το σταματήσει. Ευτυχώς, η τριβή και η πίεση του αέρα ασκούν δυνάμεις που επιτρέπουν στα αντικείμενα να επιβραδύνουν, να σταματήσουν ή να αλλάξουν κατεύθυνση. Περάστε ένα μάρμαρο κάτω από μια κλίση πάνω σε διαφορετικές επιφάνειες, όπως μοκέτα, λινέλαιο ή δάπεδα με πλακάκια. Δοκιμάστε γυαλόχαρτο, μια υγρή, αμμώδη ή βραχώδη επιφάνεια. Μετρήστε πόσο μακριά το μάρμαρο κυλάει στις διάφορες επιφάνειες και συγκρίνετε πώς η τριβή ή η έλλειψη επηρεάζει την κίνηση του μαρμάρου.

Ο νόμος της αδράνειας σας λέει ότι μόλις ενεργοποιήσετε ένα αντικείμενο, θα τείνει να συνεχίζει να κινείται στο ίδιο ταχύτητα και κατεύθυνση έως ότου ενεργήσει μια άλλη δύναμη για να την επιταχύνει, να την επιβραδύνει, να την σταματήσει ή να την αλλάξει κατεύθυνση. Ομοίως, ένα αντικείμενο που δεν κινείται τείνει να παραμείνει έτσι έως ότου μια άλλη δύναμη το θέσει σε κίνηση. Για παράδειγμα, μια στοίβα από νικέλια σε ένα τραπέζι θα παραμείνει ακριβώς εκεί που το βάζετε όσο είναι ανενόχλητο. Ωστόσο, εάν στοχεύσετε προσεκτικά και πυροβολήσετε άλλο νικέλιο στο κάτω κέρμα, η δύναμη του νομίσματος σε κίνηση θα θέσει το νομίσματα χτυπάει, αναγκάζοντάς το να βγαίνει από το κάτω μέρος της στοίβας, ενώ τα πάνω στρώματα απλώς πέφτουν ανενόχλητος. Ένα εκκρεμές είναι επίσης μια καλή επίδειξη αδράνειας που διατηρεί κάτι σε κίνηση αόριστα έως ότου η βαρύτητα και η τριβή το κάνουν να επιβραδύνεται.