© Projekt Odyssea, www.odyssea.cz
Příprava na vyučování s cíli osobnostní a sociální výchovy (typ B) Téma oborové
Mechanická práce
Vzdělávací obor
Fyzika
Ročník
9.ročník (1.ročník čtyřletého gymnázia)
Časový rozsah
1+1 vyučovací hodina
Hlavní oborové cíle (tj. cíle vázané na očekávaný výstup vzdělávacího oboru a na odborné učivo oboru)
Žák vypočte práci, je-li dána síla a dráha, po které síla působí Žák určí, kdy síla práci koná a kdy ji nekoná
Téma OSV
Jak si psát využitelné výpisky.
Tematický okruh OSV
Rozvoj schopnosti poznávání
Číslo blízké lekce OSV
1.3 Žák si uvědomí nutnost propojení nového učiva s již
Hlavní cíl/e OSV, které chceme během vyučování naplnit.
Stručný popis plánovaného vyučování (nejvýše třemi větami).
známými fakty. Žák si vyzkouší dělat výpisky ze studovaného textu
Nejdříve si žáci pomocí mapy mysli připomenou, co o daném tématu vědí. Pak ve dvojicích zpracují výpisky z neznámého odborného textu. Na závěr hodnotí výsledky jednotlivých skupin a zamyslí se nad tím, jak si nové informace zapsat, aby je co nejefektivněji mohli dále využívat Proč jsme vytvářeli přehled toho, co o tématu (práci) víme (mapu mysli)? K čemu to bylo dobré?
Základní otázky pro reflexi se žáky (pouze k cílům OSV).
Proč si myslíte, že nejvíc příznivců mají tyto výpisky?
Autor přípravy, škola
Stanislav Gottwald, Gymnázium, Špitálská 2, Praha 9
Mohli byste říci, co by měly obsahovat (jaké by měly být) výpisky, které by vám pomáhaly při učení?
Závěrečná reflexe uskutečněného vyučování
*
Co se mi osvědčilo během vyučování (co fungovalo, z čeho jsem měl/a radost).
Střídání aktivit, žáci byli neustále zapojeni do práce.
S jakými problémy (překvapeními, obtížemi) jsem se během vyučování setkal/a a jak jsem na ně reagoval/a.
Nerovnoměrnost práce skupin. Je vhodné klást dotazy jednotlivým skupinám (např. Jak by bylo dobré zpřehlednit zápis? Jak by to šlo udělat, aby na první pohled bylo jasné o čem text je,aby bylo možné podle těch zápisků si rychle látku připomenout?)
Co bych příště udělal/a jinak.
Zopakovat, co je to mapa mysli, např. ukázat na příkladu (stačí např. promítnout mapu mysli, kterou žáci již dělali a na tomto materiálu připomenout základní zásady)*
Pro potřeby další práce stačí i pouze „brainstorming“ na dané téma jako připomenutí bez hlubšího strukturování. Vzhledem k tomu, že je ale v 1. hodině více času, doporučuji zopakovat na daném tématu metodu „mapa mysli“. Protože jsem dané téma testoval první hodinu hned po čtyřdenním volnu, část hodiny jsem věnoval kolečku, v průběhu kterého se žáci stručně podělili o nejzajímavější zážitky z „prázdnin“. Toto zklidnění však bylo na úkor zkrácení mapy mysli a spíše se jednalo o zmíněný „brainstorming“
Podrobná příprava na vyučování Pomůcky •
Balicí papíry, fixy, malá lepítka (zvýrazňovaní), papíry A4, lepící páska
•
„losovadla“ pro gymnázia (jednoduchá, rychlá varianta)
•
„losovadla“ pro gymnázia (složitější varianta)
•
„losovadla“ pro základní školy (jednoduchá, rychlá varianta) (Příloha 2a)
•
„losovadla“ pro základní školy (složitější varianta)
•
Namnožený studijní text (do dvojice)
•
Obrázek, který demonstruje uvedený obecný vztah pro výpočet práce
•
Příklad zápisu žáka (s nalepenými zvýrazňovacími lepítky)
•
Příklad zápisu žáka (Příloha 5b)
(Příloha 1a)
(Příloha 1b)
(Příloha 2b)
(Příloha 3) (Příloha 4)
(Příloha 5a)
Doporučená literatura a další informační zdroje •
Bednařík, M a kol.: Fyzika pro gymnázia, Mechanika, Prometheus
První vyučovací hodina Oznámení tématu a cílů vyučovací hodiny (5 min) Učitel žákům sdělí oborové cíle a cíle OSV. Dnešní hodina má dva cíle. Cíl z fyziky a cíl z oblasti osobnostní a sociální výchovy, konkrétně se podíváme na to, jak začít studovat nové téma a jak si co nejlépe dělat výpisky. Materiálem, s jehož pomocí se budeme tyto cíle snažit naplnit, je téma z oblasti fyziky a to je „Práce“. Cílem bude si zopakovat a rozšířit poznatky o fyzikální veličině práce. Napsat na tabuli : Práce – Fy – zopakovat a rozšířit znalosti – OSV a) Jak začít? b) Jak zapsat nové? Zcitlivění Skupinová práce – mapa mysli
(15 min)
Žáci si ve skupinách vyrobí mapu mysli na téma práce. Než se začneme zabývat Prací jako tématem z fyziky, zkusíme si připomenout, co už o daném tématu známe a případně, co nám vše vytane na mysli, když se řekne slovo Práce. Nebudeme se tady překřikovat, ale rozdělím vás na menší skupiny a Vy se nad tím sami zamyslíte a vytvoříte si Mapu mysli na toto téma. Jak to uděláme?
Dostanete balicí papír, do středu si napíšete slovo Práce a kolem budete zapisovat vše, co vás k danému slovu napadne a pokusíte se ty nápady rozdělit do skupin, které mají spolu něco společného. Tak např. …… Na závěr si ukážeme výsledky naší činnosti v těchto skupinkách. Zároveň se pak budeme zamýšlet nad tím, k čemu nám to pro další práci je. Na celou aktivitu si nedáme příliš času. Na vyrobení Vaší mapy mysli by mělo stačit 10 minut. (Pokud by bylo až příliš málo času, můžeme ho sice přidat, ale předem na to nespoléhejte.) Žáky pak náhodně rozdělíme do skupin po max. 8 osobách např. pomocí rozpočítávání na rychlost, zrychlení, hmotnost, síla. Prezentace práce skupin (max. 10 min) Reflexe (10 min) Jednotlivé skupinky prezentují své mapy mysli. (Podrobně může prezentovat první skupina a další pak pouze doplňují to, co mají navíc.) Po té se s žáky zamyslíme nad tím, k čemu tato aktivita byla dobrá, proč jsme jí dělali. Proč si myslíte, že jsme vytvářeli přehled toho, co o tématu (práci) víme (mapu mysli)? K čemu to bylo dobré? Kdy je dobré si vzpomenout, co o daném tématu víme?
Druhá vyučovací hodina Připomenutí tématu a cílů , krátké zhodnocení práce v minulé hodině
(2 min)
Rozdělení do dvojic (5 min) Žáky rozdělíme do dvojic, které pak obdrží odborný text, z něhož udělají výpisky. Než budeme pokračovat dál, rozdám Vám lístečky se vzorci z fyziky a až Vám řeknu, najdete si do dvojice toho, kdo má stejný vzorec. Každá dvojice si nastěhuje zpět lavici a židle, prostě třídu dáme do původního stavu, pouze tam budou sedět jiné dvojice. Teď Vám rozdám papíry a text s novou látkou. Vašim úkolem bude si text prostudovat a udělat si z něho co nejlepší poznámky. Takové, které by Vám co nejlépe pomohly při další práci, tj. připomenutí textu například při opakování před zkoušením, písemkou… Budete mít na to 10 -15 minut. Pak si zase své výtvory ukážeme a zhodnotíme z pohledu využití k pozdějšímu zopakování látky. Práce ve dvojicích (10-15 min) Žáci studují odborný text (viz příloha) a ve vylosovaných dvojicích provedou „vzorové“ výpisky. Vyvěšení výsledků práce Žáci vylepí své výtvory po třídě tak, aby se na ně mohli ostatní podívat. Zhodnocení práce – diskuze o způsobu tvorby zápisu, reflexe (5+15min)
Učitel nechá žákům přibližně 5 minut na obhlídku improvizované vernisáže a vyzve je, aby si rozmysleli, která práce se jim nejvíce líbí. Poté žáci přilepí k vybrané práci zvýrazňovací lísteček. Pak se s žáky posadíme (nejlépe opět do kruhu) a popovídáme si nejen o obsahu přečteného textu, ale zamyslíme se i nad tím, která práce se nám nejvíc líbila a proč. Zkusíme vytvořit nějaká doporučení pro vhodný zápis. Nápady píšeme na tabuli. Co pro vás bylo v textu nového? Která část se Vám zdála obtížná? Jak jste postupovali při práci? Proč si myslíte, že nejvíc příznivců má tento zápis? Mohli byste říci, co by měly obsahovat (jaké by měly být) výpisky/zápis, které/ý by Vám pak pomáhaly při učení? => Psát nápady na tabuli. Evaluace
(5 min)
S žáky rozebereme, nakolik jsme splnili cíl oborový a nakolik cíl OSV. Nejdříve se obrátíme k tomu, zda jsme splnili cíl z fyziky. Zkusme si oznámkovat naše úsilí na poli zopakování si znalostí o práci známkou 1-5, jednička je nejlepší (zopakovali jsme si), 5 nejhorší (nezopakovali jsme si nic). Prostě jaký z toho máte pocit. Hlasujeme pomocí zdvižených prstů ruky - teď. Co nového jste se dozvěděli o práci? – Výsledky napsat na tabuli. Dále se podíváme na cíl OSV. Proč jsme dělali mapu mysli? Jak je tedy vhodné začít při studiu něčeho nového? Mělo by zaznít: Připomenout si, co už znám.
Jak zapsat nové máme napsáno zde => Učitel ve stručnosti zopakuje, jak co nejlépe psát výpisky.
Splnili jsme zadané cíle? Až řeknu teď, tak ti, co si myslí, že ne, zůstanou sedět, ti, co si myslí, že ano, vyskočí a co nejvíce zakřičí a to tím víc, čím více si myslí, že jsme cíle splnili. Nejde mi o to, abyste udělali velký hluk, ale o vyjádření vašeho názoru. Takže spouštím hlasování - TEĎ.
Závěr Poslední slovo učitele, zhodnocení a poděkování za odvedenou práci.
Příloha 1a – „losovadla“ pro gymnázia (jednoduchá, rychlá varianta) s=
1 2 gt 2
s=
1 2 gt 2
1 s = v0 t − at 2 2
1 s = v0 t − at 2 2
v = v0 + at
v = v0 + at
F = m.a
F = m.a
F=
∆p ∆t
F=
∆p ∆t
p = m.v
p = m.v
v = ω.r
v = ω.r
a=
ω=
v2 r
ϕ t
ω = 2.π . f
F = m.
v2 r
a=
ω=
v2 r
ϕ t
ω = 2.π . f
F = m.
v2 r
ω=
2.π T
Ft = f .N
Ft = ξ .
N r
v = 2.g.h
f =
1 T
ω=
2.π T
Ft = f .N
Ft = ξ .
N r
v = 2.g.h
f =
1 T
Příloha 1b – „losovadla“ pro gymnázia (složitější varianta)
s=
1 2 gt 2
1 s = v0 t − at 2 2
Dráha při zrychleném pohybu s nulovou počáteční rychlostí
Dráha při zpomaleném pohybu s nenulovou počáteční rychlostí
v = v0 + at
Rychlost při zrychleném pohybu s nenulovou počáteční rychlostí
F = m.a
II Newtonův pohybový zákon při konstantní hmotnosti
∆ p F= ∆t
(Impuls síly) II Newtonův pohybový zákon, hmotnost se v průběhu pohybu může měnit
p = m.v
Hybnost tělesa
ω = 2.π . f
Vztah mezi úhlovou rychlostí a frekvencí
a=
v2 r
Dostředivé zrychlení
ω=
s = v0 t +
ϕ t
Úhlová rychlost
1 2 at 2
Dráha při zrychleném pohybu s nenulovou počáteční rychlostí
v2 F = m. r
ω=
2.π T
Ft = f .N
Ft = ξ .
N r
v = 2.g.h
f =
1 T
Dostředivá síla
Vztah mezi úhlovou rychlostí a periodou
Třecí síla
Valivý odpor
Rychlost dopadu při volném pádu
Frekvence
Příloha 2a – „losovadla“ pro základní školy (jednoduchá, rychlá varianta)
s = v.t
p=
F S
p = h.ρ .g
c=
Q m. ( t2 − t1 )
ρ=
s = v.t
m V
p=
F S
p = h.ρ .g
c=
Q m. ( t2 − t1 )
ρ=
m V
F = m.g
F = m.g
E = m.g .h
E = m.g .h
η=
výkon příkon
Q = c.m. ( t2 − t1 )
η=
výkon příkon
Q = c.m. ( t2 − t1 )
P=
W t
P=
W t
v=
s t
v=
s t
R=
U I
R=
U I
W = U .I .t
W = U .I .t
P = U .I
P = U .I
R = R1 + R2
R = R1 + R2
1 1 1 = + R R1 R2
1 1 1 = + R R1 R2
Příloha 2b – „losovadla“ pro základní školy (složitější varianta)
s = v.t
p=
F S
p = h.ρ .g
c=
Dráha uražená při rovnoměrném pohybu Tlak, který je vyvolaný vnější silou na ploch Hydrostatický tlak
Q m. ( t2 − t1 )
Měrná tepelná kapacita
m V
Hustota tělesa
ρ=
F = m.g
Tíhová síla
E = m.g .h
Potenciální energie tíhová
η=
výkon příkon
Q = c.m. ( t2 − t1 )
Účinnost
Teplo přijaté tělesem při jeho ohřátí
P=
W t
Výkon (obecně)
v=
s t
Rychlost rovnoměrného pohybu
R=
U I
Elektrický odpor
W = U .I .t
Elektrická práce
P = U .I
Elektrický výkon
R = R1 + R2
1 1 1 = + R R1 R2
Výsledný odpor sériového spojení rezistorů (za sebou) Výsledný odpor paralelního spojení rezistorů (vedle sebe)
Příloha 3 – studijní text Mechanická práce. Konání mechanické práce je podmíněno silovým působením na těleso a pohybem tělesa. Mechanickou práci konáme, tlačíme-li po podlaze bednu nebo táhneme vozík, zvedáme-li těleso do výšky apod. Mechanickou práci koná také motor při jízdě, jeřáb při zvedání břemene. Mechanická práce W, kterou vykoná těleso při přemisťování jiného tělesa, závisí na velikosti síly F, která na těleso působí, na dráze s, o kterou se těleso přemístí, a také na úhlu α, který svírá síla s trajektorií tělesa. Nejsnadněji určíme práci, jestliže se těleso přemísťuje po přímce působením konstantní síly F rovnoběžné s trajektorií tělesa. Urazí-li těleso působením síly o velikosti F dráhu s, je práce dána . s ] = N .m . Tato jednotka se vztahem W = F .s . Z tohoto vztahu určíme i jednotku práce: [W ] = [F ][ nazývá joule (značíme J a čteme „džaul“). Práci jednoho joulu vykonáme při přemístění tělesa do vzdálenosti 1m silou o velikosti 1N, přičemž síla je rovnoběžná s trajektorií tělesa. Je zřejmé, že se práce nekoná, jestliže se těleso nepohybuje. Práci tedy nekonáme, držíme-li v rukou předmět v určité výšce nad zemským povrchem, opíráme-li se o nehybnou stěnu apod. Na předmět sice působíme silou, avšak předmět se nepohybuje, dráha je tedy nulová, a proto je i práce nulová. Práce se nekoná také v případě, že se těleso pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem bez působení síly, neboť je-li síla nulová, je také práce nulová. Působí-li na těleso více sil jejichž výslednice je nulová, má smysl určovat práci jednotlivých složek, i když práce jejich výslednice nulová je. Práce jednotlivých složek ale nulová být nemusí. Uvažujme nyní např. kuličku na hladké vodorovné desce, po níž se kulička může pohybovat bez tření. Na kuličku působí Země tíhovou silou ve svislém směru. Uvedeme-li kuličku na desce do pohybu, bude se dále pohybovat ve vodorovném směru stálou rychlostí. Tíhová síla je kolmá k vodorovné trajektorii kuličky, kulička se nepohybuje ve směru této síly. Proto ani v tomto případě síla práci nekoná. Říkáme, že práce vykonaná tíhovou silou je v tomto případě nulová. Podobně nekoná práci dostředivá síla při rovnoměrném pohybu tělesa po kružnici. Dostředivá síla je stále kolmá k okamžité rychlosti tělesa, a tedy i k jeho trajektorii v daném místě. Obecně platí: práce se nekoná, je-li síla působící na těleso kolmá k jeho trajektorii. Jestliže síla F působící na těleso svírá s jeho trajektorii (resp. se směrem jeho pohybu) stálý úhel α, můžeme sílu F rozložit na dvě navzájem kolmé složky F1 a F2, přičemž složka F1 působí ve směru (resp. proti směru) pohybu, tj. je rovnoběžná s trajektorii, a složka F2 je na trajektorii kolmá (resp. je kolmá ke směru pohybu). Práci koná jen složka F1, rovnoběžná s trajektorii. F Protože cos(α ) = 1 , pro složku, která koná práci, platí F1=F.cos(α). F Z daných úvah tedy plyne závěr. Jestliže těleso urazí působením konstantní síly F dráhu s, přičemž síla svírá s trajektorii tělesa stálý úhel o velikosti α, je mechanická práce dána vztahem: W= F.s.cos(α)
Příloha 4 - Obrázek, který demonstruje uvedený obecný vztah pro výpočet práce
Příloha 5a - Příklad zápisu žáka (s nalepenými zvýrazňovacími lepítky)
Příloha 5b - Příklad zápisu žáka
