Wyścig grawitacyjny

• Przejrzyj materiały dla uczniów online. Za pomocą projektora pokażesz je uczniom w czasie zajęć.
• Upewnij się, że zrównoważone i niezrównoważone siły zostały omówione podczas wcześniejszych zajęć.
• Weź pod uwagę umiejętności wszystkich swoich uczniów, a także środowisko, z jakiego się wywodzą. Dostosuj zajęcia tak, by były przystępne dla wszystkich. Podpowiedzi znajdziesz w sekcji Zróżnicowanie poniżej.

• Obejrzyjcie film dla uczniów (dostępny tutaj lub w materiałach dla uczniów online).

• Poprowadź krótką dyskusję o siłach, które występują podczas zjazdu gokartem w dół zbocza albo wyścigu mydelniczek.
• Możesz zadać na przykład takie pytania:
  • Co to jest wyścig mydelniczek? (To wyścig w dół zbocza, w którym startują pojazdy bez silników).
  • Widzieliście takie wyścigi w telewizji?
  • Jaka siła sprawia, że samochód zjeżdża w dół zbocza? (Siła ciężkości).
  • Jaka siła zmniejsza prędkość samochodu? (Siła tarcia).
  • Co Waszym zdaniem daje przewagę zwycięskim samochodom?
• Powiedz uczniom, że będą budować rampę i samochód napędzany siłą ciążenia, a następnie przeprowadzą doświadczenie, by wykryć zależności występujące w ruchu pojazdu.

• Uczniowie pracują w parach. Budują model „Wyścig grawitacyjny”. Budują na zmianę: jedna osoba szuka klocków, a druga je składa. Po zakończeniu każdego kroku zamieniają się rolami.
• Pomoc w budowaniu znajdziesz w sekcji Wskazówki poniżej.

Doświadczenie 1:

• Uczniowie ustawiają podwozie bez kół na szczycie rampy, puszczają je i sprawdzają, co się stanie. Możliwe, że podwozie trzeba będzie delikatnie popchnąć.

Doświadczenie 2:

• Poproś uczniów o zaprojektowanie i zbudowanie własnego prostego samochodu.
• Instrukcje są następujące:
  • Samochód musi mieć jakieś zabezpieczenia, które utrzymają minifigurkę na śliskim siedzeniu. Nie da się wygrać wyścigu, jeśli kierowca wypadnie z pojazdu przed metą!
  • Za pomocą klocka uczniowie oznaczają przewidywane miejsce, w którym zatrzyma się samochód po zjeździe ze szczytu rampy. Następnie mierzą przewidywaną odległość i zaznaczają ją w swoich arkuszach.
  • Mierzą również rzeczywistą odległość, a następnie zaznaczają ją w swoich arkuszach (Wsparcie dla nauczyciela - Dodatkowe zasoby).
• Zachęć uczniów do eksperymentowania z kołami w różnych rozmiarach, obciążonym klockiem i innymi zmiennymi, które przyjdą im do głowy. Celem jest odkrycie warunków, w jakich samochód pojedzie najdalej.

• Zbierz uczniów i przedyskutujcie to, czego się dowiedzieli.
• Możesz zadać na przykład takie pytania:
  • Jak zjeżdżał po rampie samochód, który nie miał kół? (Zsuwał się po rampie ze stałą prędkością określoną przez siłę tarcia między samochodem a rampą).
  • Czasem kierowca wypada z samochodu, który nagle się zatrzymał. Dlaczego kierowca nadal się porusza, skoro samochód już stoi? (Taka siła nazywana jest „bezwładnością”. Tłumaczy ją pierwsza zasada dynamiki Newtona: poruszające się ciało będzie się poruszać w tym samym kierunku i z taką samą prędkością, dopóki nie zadziała na nie zewnętrzna siła).
  • Jaką różnicę w ruchu zaobserwowaliście po doczepieniu do samochodu większych kół? (Mniejsze tarcie toczne, cięższy samochód/większa masa).

• Pozwól uczniom budować i eksperymentować przez kolejne 5 minut i sprawdzić, czyj samochód pojechał najdalej i dlaczego.
• Jeśli masz na to czas, poproś uczniów o dodanie do pojazdów obciążonego klocka. Poproś ich, by spróbowali przewidzieć, gdzie zatrzyma się samochód, oraz zapisali przewidywania i rzeczywiste wyniki w swoich arkuszach.
• Daj uczniom czas na rozebranie modeli, posortowanie klocków i włożenie ich z powrotem do tacek, a także posprzątanie stanowisk pracy.

• Zadawaj pytania pomocnicze, by zachęcić uczniów do „głośnego myślenia” i wyjaśniania swoich procesów myślowych oraz powodów decyzji, które podejmowali w trakcie budowania modeli.

Lista kontrolna obserwacji

• Zmierz biegłość uczniów w opisywaniu wpływu zrównoważonych oraz niezrównoważonych sił na ruch samochodu napędzanego siłą ciężkości.
• Przygotuj odpowiednią skalę. Na przykład:
  1. Wymaga pomocy
  2. Może pracować samodzielnie
  3. Może uczyć innych

Samoocena
Poproś uczniów o wybranie klocków, które ich zdaniem najlepiej reprezentują ich pracę.

• Zielony: Chyba rozumiem wpływ zrównoważonych i niezrównoważonych sił na ruch samochodu.
• Niebieski: Na pewno rozumiem wpływ zrównoważonych i niezrównoważonych sił na ruch samochodu.
• Fioletowy: Potrafię podać dowody na działanie zrównoważonych i niezrównoważonych sił oraz ich wpływ na ruch samochodu napędzanego siłą ciężkości.

Opinie o pracy koleżanek i kolegów

• W swoich zespołach uczniowie rozmawiają na temat tego, jak układała się ich wspólna praca.
• Zachęć ich do używania na przykład takich wyrażeń:
  • Podobało mi się, kiedy Ty…
  • Chcę dowiedzieć się więcej o tym, jak Ty…

Wskazówki dotyczące modeli

• Zwróć uwagę uczniów, że instrukcje budowania rampy rozpoczynają się od budowania z klocków ustawionych do góry nogami (strony od 88 do 96).
• Gdy uczniowie skończą budować według instrukcji, ich samochody nie będą miały kół. Powinni najpierw przetestować modele bez kół, by zaobserwować działanie siły tarcia — i ewentualnie bezwładności, jeśli minifigurka kierowcy wypadnie z samochodu.
• Dociskanie kół na osi bardzo mocno do podwozia zwiększy tarcie i spowolni samochód. Lepiej odsunąć je odrobinę od podwozia, by mogły toczyć się o wiele szybciej.

Przykładowe rozwiązanie

Jeśli chcesz, aby lekcja była łatwiejsza:

• Poproś uczniów o zbudowanie samochodu, który pojedzie jak najdalej bez minifigurki kierowcy. Zachęć ich do wypróbowania jak najprostszych rozwiązań.

Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:

• Poproś uczniów o zdjęcie małej rampy znajdującej się u podstawy dużej i sprawdzenie, co się stanie.
  • Jeśli masz czas, poproś ich o ponowne zamontowanie mniejszej rampy tak, by samochód mógł wykonać mały skok.
  • Jeśli to konieczne, pod spodem rampy mogą dodać kilka klocków, żeby ją ustabilizować.
  • Zachęć uczniów do przebudowania samochodu w taki sposób, by mógł bezpiecznie przeskoczyć rampę i nadal zajechać tak daleko, jak to możliwe.

(Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas).
Aby poszerzyć zajęcia o rozwój umiejętności językowych, poproś uczniów o napisanie raportu lub nakręcenie krótkiego filmu opisującego wpływ zrównoważonych i niezrównoważonych sił na ruch ich samochodów napędzanych siłą ciężkości.

I etap edukacyjny - VII. Edukacja informatyczna pkt. 3.1