Pirmās klases nodarbību plāni par spēku un kustību

Kopš dzimšanas brīža cilvēki piedzīvo kustību un kustību. Brīvprātīgas kustības, piemēram, pirkstu vicināšana vai žokļa atvēršana un aizvēršana raudāt, runāt vai ēst; piespiedu kustības, piemēram, elpošana un sirds darbība; un dabas spēki, piemēram, gravitācija, vējš, planētu orbītas un plūdmaiņas, ir tik ikdienišķi, ka tos var uzskatīt par pašsaprotamiem. Lielākā daļa mazo bērnu nekad nav domājuši par fiziku, kas ļauj kustēties, un nav apsvēruši, kāda būtu dzīve bez kustības. Pirmās klases nodarbību plānos par spēku un kustību jāievieš vienkārši zinātniski likumi, kas regulē kustību un ļauj veikt ikdienas aktivitātes.

Vienkārša spēka definīcija ir objekta stumšana vai vilkšana, lai radītu kustību. Palūdziet bērniem izdomāt piemērus par ikdienas lietām, kuras tiek pārvietotas, stumjot vai velkot, piemēram, velosipēda pedāli, zobratu vai durvju atvēršanu un aizvēršanu. Parādiet kustībā esošu objektu attēlus, piemēram, raķetes spridzināšanu, izpletņa atvērumu, beisbolu, kas atstāj krūka roku vai saskaras ar sikspārni, ķerru vai bērna vagonu. Palūdziet viņiem noteikt, kuri spēki darbojas, lai objekts sāktu vai apstātos, vai mainītu virzienu vai ātrumu: grūstot, velkot vai abus?

Gravitācija velk cilvēkus un priekšmetus lejup uz Zemi. Bet cilvēki, automašīnas un ēkas netiek ievilktas zemē, un arī uz galda balstīts objekts neliecina par kustību. Tāpēc jābūt augšupejošam spēkam, kas tur lietas uz virsmas un miera stāvoklī, kad to netraucē ārējie spēki. Šo pretējo spēku sauc par "parasto spēku". Novietojiet mērauklu pāri telpai starp diviem krēsliem vai galdiem. Balansējiet centrā smagu grāmatu un vērojiet, kā koks liecas. Ļaujiet studentiem mēģināt nospiest grāmatu uz leju, lai izjustu parastā spēka pretestību, kas cenšas iztaisnot mērauklu. Dodiet bērniem vienu papīra lapu un palūdziet viņiem uzcelt papīra tiltu starp divām biezām grāmatām, kurā atradīsies peniju krava. Ļaujiet viņiem saliekt, savīt, saplēst un salocīt papīru, lai atrastu dizainu, kas vislabāk līdzsvaro normālu spēku ar gravitāciju, lai turētu vislielāko santīmu skaitu.

Bez pretestības spēkiem nekas nevarētu apturēt kustībā esošu objektu. Lieciet bērniem domāt par iespējamām problēmām, piemēram, nespēju apturēt automašīnu vai palēnināt ķermeņa sēdēšanu vai gulēšanu. Plūdmaiņas apstāsies un, iespējams, pārplūdīs zemi, jo ūdens turpināja kustēties vienā virzienā, neko nenovirzot un neapturot. Par laimi, berze un gaisa spiediens rada spēkus, kas ļauj objektiem palēnināties, apstāties vai mainīt virzienu. Ritiniet marmoru pa slīpumu pa dažādām virsmām, piemēram, paklāju, linoleju vai flīžu grīdām. Izmēģiniet smilšpapīru, mitru, smilšainu vai akmeņainu virsmu. Izmēriet, cik tālu marmors ripo pa dažādām virsmām, un salīdziniet, kā berze vai tās trūkums ietekmē marmora kustību.

Inerces likums jums saka, ka tad, kad objekts tiek palaists kustībā, tas mēdz turpināt kustēties vienlaicīgi ātrumu un virzienu, līdz uz to iedarbojas cits spēks, lai to paātrinātu, palēninātu, apturētu vai mainītu virzienu. Tāpat objekts, kas nekustās, mēdz palikt tāds, kamēr cits spēks to neieslēdz. Piemēram, niķeļa kaudze uz galda paliks tieši tur, kur jūs to ievietojat, kamēr tas ir netraucēts. Tomēr, ja jūs uzmanīgi mērķējat un nošautu vēl vienu niķeli monētas apakšdaļā, kustības monētas spēks noteiks monēta, kuru tā sit kustībā, liekot tai izšaut no kaudzes apakšas, bet augšējie slāņi vienkārši nokrīt netraucēts. Svārsts ir arī labs inerces demonstrējums, kas kaut ko tur bezgalīgi, līdz smaguma un berzes dēļ tas palēninās.