3 ZMĚNU POHYBU TĚLESA ZPŮSOBUJE VÝSLEDNÁ SÍLA PŮSOBÍCÍ NA TĚLESO

Úkol 21

Pracovní list Workshop

Pomůcky pro dvojici/skupinu:

nakloněné roviny (např. desky 50 cm a 300 cm), 2 stejné nákladní auta, náklad

Postup:

Úkol je zaměřen na zjišťování toho, zda hmotnost auta ovlivní to, jak rychle sjede z kopce. Žáci tedy zjišťují, zda se těžší předměty posouvají po nakloněné rovině rychleji nebo pomaleji. Dílčím úkolem je zjistit, zda to platí pro jakékoliv dlouhé desky. V úkolu jsou navrženy délky půl metru a tři metry, aby učitel získal přibližnou představu o tom, jaký asi rozdíl by měl zajistit. Pokud bude rozdíl větší, úkolem také žáci zjistí to, co se očekává. Pokud však bude rozdíl menší, žáci nemusí zjistit to, co se očekává. Těžší auto se v  důsledku větší třecí síly rozbíhá obtížněji než lehčí auto. Stejně však platí, že těžší auto zrychluje více než lehčí auto. Proto při kratších délkách nakloněných desek obvykle předčí lehké auto to těžší. Když však totéž pozorování realizujeme s dlouhou (stejně nakloněnou) deskou, těžší auto předběhne lehčí a je první v „cíli“, t. j. na konci desky. Pokud pozorujeme auta i dál, tak těžší auto ujede větší vzdálenost, protože při pohybu dolů po desce získalo větší hybnost.

Po identifikaci výzkumné otázky (Ovlivní hmotnost předmětu rychlost jeho pohybu z kopce?) učitel vede žáky k tvorbě předpokladů, zatím jen s 50 cm dlouhou deskou. Žáci označí číslicemi 1 a 2 příslušné políčka u těch aut, o kterých si myslí, že sjedou jako první nebo jako druhé. Následně učitel se žáky diskutuje o praktickém provedení ověření. Aby nebylo nutné měřit čas, za který auta sjedou nakloněnou rovinou, vytvoří dvě stejné nakloněné roviny (vhodné je naklonit desky do méně než 45° úhlu, aby byl pohyb auta pomalejší, a tím bylo možné lépe zaregistrovat, které z nich bude na konci desky jako první), po kterých se budou obě auta spouštět najednou. Velmi důležité je používat stejná auta, přičemž jedno z nich žáci zatíží nákladem, čím větším, tím lépe, aby byl rozdíl v hmotnosti přesvědčivý. Na tento důležitý moment učitel upozorní, aby si ho v souvislosti s plánováním ověření žáci uvědomili.

Po zkonstruování nakloněných rovin si žáci ověřují své předpoklady. Velmi důležité je spouštět auta ve stejném momentě, proto je dobré, pokud auta spouští tatáž osoba, která dokáže lépe vystihnout stejný moment. Pozorování je třeba opakovat několikrát, konkrétně je třeba jej opakovat, dokud žáci nevnímají pozorovaný výsledek za průkazný, t. j. důvěřují mu. Výsledek pozorování si zaznamenají do ověření a vyhodnotí předpoklady.

Při snaze odpovědět na výzkumnou otázku se učitel zeptá, zda by se auta chovala stejně, kdyby se pohybovala po delší desce. Vede žáky k  tomu, aby vytvořili předpoklady k  pohybu aut po třímetrové desce. Po vytvoření předpokladů a  jejich zdůvodnění se učitel zaměřuje na návrh postupu ověření. I když je částečně dán zobrazením na obrázku v tabulce v Úkolu 21, je to jen schéma, ke kterému je třeba určit podmínky. Například učitel upozorní, že pokud chceme zjistit, zda délka desky ovlivní to, zda bude dole první těžké nebo lehké auto, měli by žáci vytvořit desku, která bude stejně nakloněna, jen bude delší. Navrhne proto, aby si „šikmost“ (úhel) desky z první části úkolu změřili jejich vlastním měřítkem, které si vytvořili v desátém úkolu a pomocí stejného měřidla upravili třímetrovou desku tak, aby byl úhel stejný. Měli by tak získat různě dlouhé, ale stejně šikmé desky. Postup ověření pak bude stejný jako v první části úkolu. Výsledek ověření si zaznamenají a vyhodnotí své předpoklady a následně se pokusí odpovědět na výzkumnou otázku. Odpověď na výzkumnou otázku a také to, co nového zjistili zaznamenají do závěru.

Místo desek je možné použít například i  kopec, který není moc strmý, aby bylo možné pozorovat pohyb aut i na kratší úseky. Na kopci si žáci zaznamenají start a dva cíle, jeden ve vzdálenosti půl metru a druhý ve vzdálenosti tři metry, případně i dále. Ověření první i druhé části úkolu je tak možné realizovat na téže nakloněné rovině.