แผนบทเรียนชั้นประถมศึกษาปีแรกเกี่ยวกับแรงและการเคลื่อนไหว

ตั้งแต่เกิด มนุษย์สัมผัสได้ถึงการเคลื่อนไหวและการเคลื่อนไหว การเคลื่อนไหวโดยสมัครใจ เช่น การกระดิกนิ้วหรือการเปิดและปิดกรามเพื่อร้องไห้ พูดหรือกิน การเคลื่อนไหวโดยไม่ได้ตั้งใจเช่นการหายใจและการทำงานของหัวใจ และแรงธรรมชาติ เช่น แรงโน้มถ่วง ลม โคจรของดาวเคราะห์ และกระแสน้ำเป็นเรื่องธรรมดามาก เด็กเล็กๆ ส่วนใหญ่ไม่เคยคิดเกี่ยวกับฟิสิกส์ที่ยอมให้เคลื่อนไหวหรือคิดว่าชีวิตจะเป็นอย่างไรหากไม่มีการเคลื่อนไหว แผนการสอนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 เกี่ยวกับการบังคับและการเคลื่อนไหวควรแนะนำการสาธิตอย่างง่ายของกฎหมายทางวิทยาศาสตร์ที่ควบคุมการเคลื่อนไหวและทำให้กิจกรรมประจำวันเป็นไปได้

คำจำกัดความง่ายๆ ของแรงคือการผลักหรือดึงวัตถุเพื่อสร้างการเคลื่อนไหว ขอให้เด็กระดมสมองตัวอย่างสิ่งของในชีวิตประจำวันที่ขยับโดยการผลักหรือดึง เช่น เหยียบจักรยาน โยกเยก หรือการเปิดประตูและปิดประตู แสดงภาพวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เช่น จรวดที่ระเบิด การเปิดร่มชูชีพ ลูกเบสบอลออกจากมือเหยือก หรือสัมผัสกับไม้ตี รถเข็นล้อเดียว หรือเกวียนของเด็ก ขอให้พวกเขาระบุแรงที่ทำงานเพื่อทำให้วัตถุเริ่มหรือหยุดเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนทิศทางหรือความเร็ว: ผลัก ดึง หรือทั้งสองอย่าง?

แรงโน้มถ่วงดึงคนและวัตถุลงสู่พื้นโลก แต่ผู้คน รถ และอาคารต่างๆ จะไม่ถูกดึงลงมาที่พื้น และวัตถุที่วางอยู่บนโต๊ะก็ไม่แสดงสัญญาณการเคลื่อนไหวใดๆ ดังนั้นจึงต้องมีแรงยกขึ้นเพื่อให้สิ่งของอยู่บนพื้นผิวและอยู่นิ่งเมื่อไม่ถูกรบกวนจากแรงภายนอก พลังตรงข้ามนี้เรียกว่า "แรงปกติ" วางปทัฏฐานข้ามช่องว่างระหว่างเก้าอี้หรือโต๊ะสองตัว วางหนังสือหนักไว้ตรงกลางและดูว่าไม้โค้งอย่างไร ให้นักเรียนพยายามกดตัวหนังสือลงไปเพื่อสัมผัสถึงแรงต้านของแรงตั้งฉากที่พยายามยืดเส้นวัดให้ตรง แจกกระดาษแผ่นเดียวให้เด็ก ๆ และขอให้พวกเขาสร้างสะพานกระดาษระหว่างหนังสือหนาสองเล่มที่บรรจุเพนนีได้มาก ปล่อยให้พวกเขางอ บิด ฉีก และพับกระดาษเพื่อค้นหาการออกแบบที่สมดุลระหว่างแรงตั้งฉากกับแรงโน้มถ่วงได้ดีที่สุดเพื่อเก็บเพนนีให้ได้จำนวนมากที่สุด

หากไม่มีแรงต้านทาน ก็จะไม่มีอะไรหยุดวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ได้ ให้เด็กๆ ระดมสมองเกี่ยวกับปัญหาที่อาจจะเกิดขึ้น เช่น หยุดรถไม่ได้ หรือชะลอร่างกายให้นั่งหรือนอน กระแสน้ำจะหยุดและอาจล้นแผ่นดินเนื่องจากน้ำเคลื่อนตัวไปในทิศทางเดียวโดยไม่มีอะไรจะเบี่ยงเบนหรือหยุดมัน โชคดีที่ความเสียดทานและความกดอากาศทำให้เกิดแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ช้าลง หยุด หรือเปลี่ยนทิศทางได้ กลิ้งหินอ่อนบนพื้นลาดเอียงบนพื้นผิวต่างๆ เช่น พรม เสื่อน้ำมัน หรือพื้นกระเบื้อง ลองใช้กระดาษทราย พื้นผิวเปียก ทราย หรือหิน วัดระยะที่หินอ่อนกลิ้งไปตามพื้นผิวต่างๆ และเปรียบเทียบว่าการเสียดสีหรือการไม่มีหินอ่อนส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของหินอ่อนอย่างไร

กฎความเฉื่อยบอกคุณว่า เมื่อคุณทำให้วัตถุเคลื่อนที่ วัตถุนั้นมักจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน ความเร็วและทิศทางจนแรงอื่นมากระทำต่อมันให้เร็วขึ้น ช้าลง หยุดหรือเปลี่ยน ทิศทาง. ในทำนองเดียวกัน วัตถุที่ไม่เคลื่อนที่มีแนวโน้มที่จะคงอยู่อย่างนั้นจนกว่าแรงอื่นจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น กองนิกเกิลบนโต๊ะจะอยู่ตรงตำแหน่งที่คุณวางไว้ตราบเท่าที่ไม่ถูกรบกวน อย่างไรก็ตาม หากคุณเล็งและยิงนิกเกิลอีกตัวที่เหรียญด้านล่างอย่างระมัดระวัง แรงของเหรียญที่เคลื่อนที่จะตั้งค่า เหรียญที่มันกระทบกับการเคลื่อนไหวทำให้มันยิงออกมาจากด้านล่างของกองในขณะที่ชั้นบนเพียงแค่หล่นลงมา ไม่ถูกรบกวน ลูกตุ้มยังเป็นการสาธิตที่ดีของความเฉื่อยที่ทำให้บางสิ่งบางอย่างเคลื่อนที่ไปเรื่อย ๆ จนกว่าแรงโน้มถ่วงและแรงเสียดทานจะทำให้ช้าลง