Načrti prve stopnje lekcije o sili in gibanju

Od trenutka rojstva ljudje doživljajo gibanje in gibanje. Prostovoljni gibi, kot so premikanje prstov ali odpiranje in zapiranje čeljusti za jok, govor ali jedo; nehoteni gibi, kot so dihanje in delovanje srca; naravne sile, kot so gravitacija, veter, planetarne orbite in plime, pa so tako običajne, da jih jemljemo kot nekaj samoumevnega. Večina majhnih otrok nikoli ni razmišljala o fiziki, ki omogoča gibanje, niti razmišljala, kako bi bilo življenje brez gibanja. Načrti pouka o sili in gibanju v prvem razredu bi morali uvesti preproste prikaze znanstvenih zakonov, ki urejajo gibanje in omogočiti vsakodnevne dejavnosti.

Preprosta definicija sile je potiskanje ali vlečenje predmeta, da se sproži gibanje. Otroke prosite, naj razmislijo o vsakdanjih stvareh, ki jih premikate s potiskanjem ali vlečenjem, na primer pedala za kolesa, vrtljive vrtljaje ali odpiranje in zapiranje vrat. Pokažite slike premikajočih se predmetov, na primer razstreljevanje rakete, odprtje padala, baseball, ki pušča vrč ali stika z netopirjem, samokolnico ali otroškim vozom. Prosite jih, naj prepoznajo, katere sile delujejo, da se predmet začne premikati ali prenehati premikati ali spremeniti smer ali hitrost: potiskanje, vlečenje ali oboje?

Gravitacija ljudi in predmete vleče navzdol proti Zemlji. Toda ljudje, avtomobili in zgradbe se ne vlečejo v tla, niti predmet, ki leži na mizi, ne kaže nobenih znakov gibanja. Zato mora obstajati sila navzgor, ki drži stvari na površju in v mirovanju, kadar jih zunanje sile ne motijo. Ta nasprotna sila se imenuje "normalna sila". Postavite merilo čez prostor med dvema stoloma ali mizama. Težko knjigo poravnajte na sredini in opazujte, kako se les upogiba. Učenci naj poskušajo potisniti knjigo navzdol, da začutijo odpor običajne sile, ki poskuša poravnati merilo. Otrokom dajte en sam list papirja in jih prosite, naj med dvema debelima knjigama zgradijo papirnati most, ki bo vseboval veliko penijev. Naj se upognejo, zvijejo, strgajo in zložijo papir, da najdejo obliko, ki najbolje usklajuje normalno silo z gravitacijo in zadrži največje število penijev.

Brez sil upora ne bi nič ustavilo predmeta v gibanju. Otroci naj razmislijo o težavah, ki bi jih lahko povzročile, na primer zaradi tega, ker ne morejo ustaviti avtomobila ali upočasniti telesa, da sedi ali spi. Plima bi prenehala in morda preplavila kopno, saj se je voda nenehno premikala v eno smer in je ni bilo mogoče preusmeriti ali ustaviti. Na srečo trenje in zračni pritisk izvajata sile, ki omogočajo, da se predmeti upočasnijo, ustavijo ali spremenijo smer. Zavijte marmor po naklonu po različnih površinah, kot so preproge, linolej ali tla iz ploščic. Poskusite z brusnim papirjem, mokro, peščeno ali skalnato površino. Izmerite, kako daleč se marmor vrti po različnih površinah, in primerjajte, kako trenje ali pomanjkanje le-tega vpliva na gibanje marmorja.

Zakon vztrajnosti vam pravi, da ko boste predmet enkrat sprožili, se bo po navadi še naprej premikal hitrost in smer, dokler nanjo ne deluje druga sila, ki jo pospeši, upočasni, ustavi ali spremeni smer. Prav tako objekt, ki se ne premika, ponavadi ostane tak, dokler ga druga sila ne sproži. Na primer, kup nikljev na mizi ostane tam, kamor ga postavite, dokler ni moten. Če pa previdno namerite in na spodnji kovanec ustrelite še en nikelj, bo sila kovanca v gibanju nastavila kovanec zadene v gibanju, zaradi česar izstreli z dna sklada, medtem ko zgornje plasti preprosto padejo navzdol nemoteno. Nihalo je tudi dober prikaz vztrajnosti, ki nekaj nenehno premika, dokler gravitacija in trenje ne povzročita upočasnitve.