A.Σ.ΠΑΙ.ΤΕ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ    ΜΑΘΗΜΑ: «ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΦΕΡΜΟΓΕΣ »  ΘΕΜΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: «ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΣΧΕΔΙΟΥ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ »   ΔΙΔΑΣΚΟΥΣΑ: ΚΟΥΛΙΑΝΟΥ ΜΑΡΙΑ ΦΟΙΤΗΤΗΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ : ΕΞΑΜΗΝΟ ΦΟΙΤΗΣΗΣ: Δ’   ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ : 2008-2009  ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ  ΑΘΗΝΑ

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ Φυσική, ΤΕΕ Α’ τάξη 1ου Κύκλου Κεφάλαιο 2ο : ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Ενότητα: 2.10 Δράση- Αντίδραση- 3ος Νόμος του Νεύτωνα Εκτιμώμενη διάρκεια: Μία διδακτική ώρα

ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΠΡΟΦΙΛ ΜΑΘΗΤΩΝ Το μάθημα απευθύνεται σε μαθητές της Α’ τάξης 1ου κύκλου, ΤΕΕ. Οι μαθητές εμφανίζουν δυσκολίες στην κατανόηση της έννοιας της δύναμης ενώ δείχνουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για δραστηριότητες που πραγματοποιούνται στο εργαστήριο της φυσικής με τη χρήση κατάλληλων οργάνων. Επίσης προτιμούν τις ομαδικές εργασίες και κυρίως εργασίες που σχετίζονται με παραδείγματα από την καθημερινή ζωή. ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΠΡΟΦΙΛ ΜΑΘΗΤΩΝ

ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ Σε επίπεδο γνώσεων Να διαπιστώσουν ότι μεταξύ δύο σωμάτων που αλληλεπιδρούν το ένα σώμα ασκεί στο άλλο σώμα όση δύναμη δέχεται από αυτό. Να διακρίνουν τα χαρακτηριστικά των δυνάμεων δράσης- αντίδρασης. Να μπορούν να αναφέρουν παραδείγματα που περιγράφουν το αξίωμα δράσης- αντίδρασης. Σε επίπεδο δεξιοτήτων Να ασκηθούν στη χρήση του δυναμόμετρου. Να αναπτύξουν δεξιότητες κριτικής σκέψης. Σε επίπεδο στάσεων Να εκτιμήσουν τη συμβολή του Νεύτωνα στην ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας. Να αποκτήσουν θετική στάση για την αναγκαιότητα της σχολικής γνώσης και τη σύνδεσή της με τη ζωή.

ΠΡΑΚΤΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Η μάθηση στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών δεν είναι απρόσκοπτη διαδικασία. Θα το κατανοήσουμε αν στοχαστούμε πόσοι αιώνες πέρασαν από το ψυχρό και το θερμό στοιχείο του Αριστοτέλη έως την καθιέρωση της κινητικής θεώρησης της θερμότητας στο τέλος του 19ου αιώνα, από το γεωκεντρικό στο ηλιοκεντρικό κλπ. Στο συγκεκριμένο μάθημα ως πρακτικοί περιορισμοί- εμπόδια μπορεί να θεωρηθούν: Η αρχική γνώση των παιδιών η οποία βιβλιογραφικά αναφέρεται ως «Ιδέες των παιδιών» και είναι μια εναλλακτική θεώρηση του φυσικού κόσμου, των οντοτήτων που τον αποτελούν, των νόμων που τον διέπουν, κλπ. Η έλλειψη εποπτείας ,όπως συμβαίνει για τον μικρόκοσμο (άτομα, μόρια) Η ανυπαρξία άμεσου αισθητηριακού ερεθίσματος, όπως πχ για το δυναμικό πεδίο. Για την υπέρβαση αυτών των εμποδίων χρειάζεται να επιλέξουμε μαθησιακά έργα διαφορετικά από την επίκληση της αυθεντίας μας, της αλήθειας της επιστήμης που διδάσκουμε και να αποφύγουμε την τιμωρία μέσω της αξιολόγησης.  

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Η ομαδοσυνεργατική μέθοδος διδασκαλίας που προτείνεται βασίζεται στη "θεωρεία κατασκευής της γνώσης " σύμφωνα με την οποία : Ενθαρρύνεται η συνεργατική, ενεργητική και βιωματική μάθηση (Οι μαθητές και μαθήτριες συνεργάζονται σε ομάδες 2-3 ατόμων, συζητούν, ανταλλάσσουν απόψεις, εξάγουν συμπεράσματα και θέτουν ερωτήματα.) 2) Ο ρόλος των εκπαιδευτικών αλλάζει από "πομπό" πληροφοριών και καθοδηγητή της σκέψης του παιδιού σε συνεργάτη και σύμβουλό του.

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ Σε αυτή τη διδασκαλία θα επεξεργαστούμε τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα: Δράση- Αντίδραση. Η αφόρμηση θα πραγματοποιηθεί με ένα βίντεο διάρκειας 4 s όπου οι μαθητές θα κληθούν να προβλέψουν την αιτία αυτού που παρακολούθησαν. Στη συνέχεια ακολουθεί μια σειρά διαφανειών, εμπλουτισμένων με παραδείγματα από την καθημερινότητα, που στόχο έχουν να γίνει κατανοητός ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα. Οι ερωτήσεις- ασκήσεις που ακολουθούν βοηθούν στην εμπέδωση του αντικειμένου της διδασκαλίας και στη συνεργασία των μαθητών. Η ανακεφαλαίωση συμβάλει στην κωδικοποίηση των βασικών σημείων της διδασκαλίας. Τέλος η αξιολόγηση του αποτελέσματος επιτυγχάνεται με ένα φύλλο αυτοαξιολόγησης, που περιέχει ερωτήσεις και προβλήματα κλιμακούμενης δυσκολίας.

ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ Έχετε σκεφτεί ποτέ για ποιό λόγο το κανόνι εκτινάσσεται προς τα πίσω μετά τη βολή;

Νόμος Δράσης – Αντίδρασης (Τρίτος νόμος Newton) Όποτε ένα αντικείμενο ασκεί μια δύναμη σε ένα δεύτερο αντικείμενο, το δεύτερο αντικείμενο ασκεί μια ίση και αντίθετη δύναμη στο πρώτο. ή Για κάθε δράση μιας δύναμης, υπάρχει μια ίση και αντίθετη δύναμη αντίδρασης.

Νόμος Δράσης – Αντίδρασης (Τρίτος νόμος Newton)

Δυνάμεις και Αλληλεπιδράσεις Μπορείτε να αισθανθείτε ότι τα δάχτυλά σας σπρώχνονται από τα δάχτυλα του φίλου σας. Αισθάνεστε επίσης την ίδια δύναμη όταν σπρώχνετε έναν τοίχο και ωθεί πίσω σε σας. Συνεπώς ο τοίχος σας ασκεί δύναμη όπως ακριβώς και ο φίλος σας!

Δυνάμεις και Αλληλεπιδράσεις Οι δυνάμεις είναι αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των σωμάτων. Παραδείγματα : Όταν σπρώχνω τον τοίχο τότε ο τοίχος με σπρώχνει πίσω (με στηρίζει). Το σφυρί ασκεί δύναμη στο καρφί και το καρφί με τη σειρά του ασκεί δύναμη πίσω στο σφυρί.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Δράση: Τα λάστιχα σπρώχνουν τον δρόμο Δράση: Τα λάστιχα σπρώχνουν τον δρόμο Αντίδραση: Ο δρόμος σπρώχνει τα λάστιχα Δράση: Ο πύραυλος εκτοξεύει αέρια Αντίδραση: Τα αέρια σπρώχνουν τον πύραυλο Δράση: Το παιδί τραβάει το ελατήριο Αντίδραση: Το ελατήριο τραβάει το παιδί Δράση: Η Γη έλκει τη μπάλα Αντίδραση: Η μπάλα έλκει τη Γη

Δράση και... ποιά Αντίδραση; Παράδειγμα: Το μήλο πέφτει στο έδαφος. Αν η Δράση είναι: Η Γη τραβά το μήλο, τότε Αντίδραση: Το μήλο πέφτει στο έδαφος; Αντίδραση: Το μήλο τραβά τη Γη; Η Δράση και η Αντίδραση είναι δυνάμεις.

Δράση και Αντίδραση - Μάζες Εάν η δύναμη στο μήλο και τη γη είναι ίση, γιατί το μήλο κινείται αλλά η γη δεν κινείται; Η κίνηση εξαρτάται από τη δύναμη και τη μάζα. Η δύναμη είναι η ίδια αλλά οι μάζες όχι. Η Γη έχει μια μεγάλη μάζα, άρα και μεγάλη αδράνεια. Το μήλο έχει μικρή μάζα, άρα και μικρή αδράνεια.

Δράση και Αντίδραση - Κίνηση Οι δυνάμεις που ασκούνται στα δύο οχήματα κατά τη σύγκρουση είναι δυνάμεις δράσης – αντίδρασης (ίσες και αντίθετες); Ναι. Γιατί το αυτοκίνητο παθαίνει μεγαλύτερη ζημιά από το φορτηγό; Γιατί το αυτοκίνητο έχει μικρότερη μάζα.

Δράση και Αντίδραση – Συνισταμένη Δύναμη Γιατί οι δυνάμεις δράσης-αντίδρασης αφού είναι ίσες και αντίθετες δεν αναιρούνται ώστε Fολ = 0; Γιατί δυνάμεις δράσης-αντίδρασης δρουν σε διαφορετικά αντικείμενα έτσι δεν αναιρούνται. Ισχύει στο μήλο Fολ = 0; Ναι, αφού είναι ακίνητο. Το βάρος του μήλου (W) και η αντίδραση του χεριού (N) είναι ζεύγος δράσης-αντίδρασης; Όχι.

Μήλο πάνω σε τραπέζι Δράση: Η γη ασκεί στο μήλο τη δύναμη του βάρους (W). Αντίδραση: Το μήλο ασκεί στη γη τη δύναμη (W'). Δράση: Το τραπέζι ασκεί στο μήλο τη δύναμη FN. Αντίδραση: Το μήλο ασκεί στο τραπέζι τη δύναμη FN'. 0ι δυνάμεις FN και FN' έχουν ίσα μέτρα και αντίθετες κατευθύνσεις.

Δράση και Αντίδραση - Σχεδίαση Στην εικόνα το παιδί τραβάει το κιβώτιο μέσω ενός σχοινιού. Το σύστημα παιδί-σχοινί-κιβώτιο κινούνται με σταθερή ταχύτητα (ή ακίνητα). Να σχεδιάσετε τα ζεύγη δράσης-αντίδρασης για τα σώματα: παιδί, σχοινί, κιβώτιο. Ζεύγος: παιδί-σχοινί Ζεύγος: σχοινί-κιβώτιο F1 F1  F2 F2  F1: Δύναμη από σχοινί στο παιδί F2: Δύναμη από κιβώτιο στο σχοινί F1 : Δύναμη από παιδί στο σχοινί F2 : Δύναμη από σχοινί στο κιβώτιο

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ Στις παρακάτω εικόνες, ο μαθητής τραβά... με περισσότερη δύναμη όταν το σχοινί είναι δεμένο με τον τοίχο. με περισσότερη δύναμη όταν το σχοινί κρατάει ο αθλητής. με την ίδια δύναμη και στις δύο περιπτώσεις.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ Όταν πυροβολούμε με ένα κανόνι, η δύναμη της σφαίρας και της ανάκρουσης του κανονιού είναι ζεύγος δράσης-αντίδρασης. Γιατί το κανόνι δεν φεύγει με την ίδια ταχύτητα όπως η σφαίρα;

ΑΝΑΘΕΣΗ ΕΡΓΑΣΙΩΝ Χωριστείτε σε ομάδες των δυο-τριών ατόμων. 3Ος Νόμος του Νεύτωνα Πείραμα 1 Χωριστείτε σε ομάδες των δυο-τριών ατόμων. Πάρτε δύο δυναμόμετρα. Τοποθετήστε τα όπως δείχνει η παραπάνω εικόνα. Ασκήστε μια δύναμη στο άκρο του δεύτερου δυναμόμετρου. Ποια είναι η ένδειξη του πρώτου δυναμόμετρου; Σχεδιάστε τις δυνάμεις στα δύο δυναμόμετρα. Σε ποιο συμπέρασμα καταλήγετε;

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Σε αυτό το σημείο επιχειρείται μια συνοπτική και περιεκτική παρουσίαση των σημαντικότερων σημείων του μαθήματος. Συγκεκριμένα παρουσιάζεται στους μαθητές ο ακόλουθος πίνακας προκειμένου να βοηθηθούν στην κωδικοποίηση των νέων γνώσεων. Οι δυνάμεις δράσης- αντίδρασης έχουν: Διαφορετικά σημεία εφαρμογής, αφού ασκούνται σε διαφορετικά σώματα Ίσα μέτρα Ίδια διεύθυνση Αντίθετη φορά

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΟΣ Οι μαθητές καλούνται να συμπληρώσουν ένα φύλλο αξιολόγησης που περιλαμβάνει ερωτήσεις ΣΩΣΤΟΥ-ΛΑΘΟΥΣ, πολλαπλής επιλογής, συμπλήρωσης κενού καθώς επίσης και κάποιων πιο σύνθετων προβλημάτων προκειμένου να διαπιστώσουμε κατά πόσο επετεύχθησαν οι αρχικοί διδακτικοί στόχοι που είχαν τεθεί. Επίσης στο φύλλο αυτοαξιολόγησης, περιλαμβάνεται και ένας πίνακας που στοχεύει στην ανάπτυξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων. Στο πίνακα αυτό περιέχονται σύντομες ερωτήσεις κλειστού και ανοικτού τύπου, με τη βοήθεια των οποίων ο μαθητής διευκολύνεται να αξιολογήσει τρεις τομείς: Την κατάκτηση νέας γνώσης Τη λειτουργικότητα της ομάδας του Τη στάση του για τη μαθησιακή διαδικασία, που ακολουθήθηκε.

ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΠΟΡΕΙΑΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ Τι μου άρεσε … Τι δεν μου άρεσε… Στη συνεργασία μου με τους συμμαθητές μου Ναι Όχι Άκουσα τους συμμαθητές μου προσεχτικά… Με βοήθησαν οι παρατηρήσεις των συμμαθητών μου… Βρήκα τις παρατηρήσεις τους δίκαιες... Στην κριτική μου ήμουν δίκαιος… Έμαθα… Μερικές από τις εφαρμογές του 3ου Νόμου του Νεύτωνα… Με ποιο όργανο μετριέται το μέτρο μια δύναμης…

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ(ΕΦΑΡΜΟΓΗ) Ένα σώμα μάζας 2kg κινείται κατακόρυφα προς τα πάνω με την επίδραση κατακόρυφης δύναμης F, η οποία του ασκείται μέσω νήματος. Στο διάγραμμα δίνεται η ταχύτητά του σε συνάρτηση με το χρόνο. Ποιες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος, για το χρονικό διάστημα 0-2s: i) Το σώμα παραμένει ακίνητο. ii) Το σώμα ισορροπεί. iii) Η δύναμη F είναι μεγαλύτερη του βάρους. iv) Το σώμα ασκεί δύναμη στο νήμα ίση με το βάρος του. v) Το σώμα ασκεί στο νήμα την αντίδραση του βάρους του.

Για το χρονικό διάστημα 2s-4s ισχύουν: i) Το σώμα έχει επιτάχυνση προς τα πάνω. ii) Η επιτάχυνση έχει μέτρο 0,5m/s2. iii) Η δύναμη F είναι σταθερή. iv) Το σώμα ασκεί στο νήμα την αντίδραση του βάρους του. v) Το σώμα ασκεί στο νήμα δύναμη μεγαλύτερη του βάρους του. Α) Το μέτρο της δύναμης F από 0-2s είναι .......Ν Β) Το μέτρο της δύναμης F από 2s-4s είναι .......Ν Γ) Η μετατόπιση του σώματος από 0-4s είναι .......m. Δίνεται g=10m/s2.

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ-ΧΡΟΝΟΥ t(s) u(m/s) 2 4 6 8 0-2s:ευθύγραμμη ομαλή κίνηση 2-4s:ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση 4-6s:ευθύγραμμη ομαλή κίνηση 6-8s:ευθύγραμμη ομαλά επιβραδυνόμενη κίνηση