Vzduch víc než nic Author: Christian Bertsch. Mat. years. Vzdělávací obsah: Člověk a příroda / Fyzika

Transkript

1 9-11 years Mat Vzdělávací obsah: Člověk a příroda / Fyzika Klíčové pojmy: Hustota pevných látek a kapalin Cílová věková skupina: 9-11 let Délka aktivity: 2 hodiny Shrnutí: Žáci si mají osvojit poznatek, že vzduch je látka (i když jí nemůžeme vidět) se specifickými fyzikálními vlastnostmi. Žáci zkoumají, že vzduch se při zahřívání roztahuje (expanduje).. Cíl: Žáci pochopí, že vzduch je látka. Žáci pochopí, že vzduch při zahřívání expanduje. Žáci umí vysvětlit, proč vzduch při zahřívání expanduje s použitím částicového modelu látky. Materiály a pomůcky (pro každou skupinu): Experiment 1: 1 miska naplněná vodou, 1 brčko, 1 sešit, 1 balónek, 1 malá láhev (bez víčka) Experiment 2: 1 miska vody, horní část 1 prázdné plastové láhve (rozstřihnete láhev nůžkami na dvě části), víčko od láhve, 2 fazole v loďce (čajová svíčka) Experiment 3: 1 prázdná plastová láhev (bez víčka), 1 malá koule z papíru Experiment 4: 1 balónek, 1 prázdná plastová láhev (bez víčka), 1 nůžky Experiment 5: 1 prázdná plastová láhev (bez víčka), voda, malý trychtýř, modelína Experiment 6: 1 balónek, fén, krejčovský metr Experiment 7: 1 prázdná plastová láhev (bez víčka), 1 balónek, 1 miska s horkou vodou, 1 miska se studenou vodou. Vzduch víc než nic Author: Christian Bertsch The content of the present document only reflects the author s views and the European Union is not liable for any use that may be made of the information therein.

2 VZDUCH VÍC NEŽ NIC Plán hodiny (spolu s poznámkami pro učitele) Popis aktivity (popište činnost žáků a způsob, jakým učitel řídí aktivitu) Experimenty 1 5 mohou být prováděny v jedné vyučovací hodině, protože se týkají stejného tématu: vzduch je látka. Experimenty 6 7 mohou být prováděny také v jedné vyučovací hodině, protože se týkají stejného tématu: vzduch při zahřívání expanduje. Učitel rozdělí žáky do skupin po čtyřech a rozdá každé skupině pomůcky a pracovní listy. Motivace (Formulace hypotézy) Všechny aktivity začínají otázkou; Žáci mohou o této otázce diskutovat za použití svých předchozích zkušeností. Žáci předvídají, co se během experimentu může stát, a zapíší své vlastní nápady. Poté co se žáci shodnou na možných výsledcích experimentu, začnou provádět různé experimenty za použití poskytnutých pomůcek. Pozorují, pracují, měří a kreslí svá pozorování. Bádání (Návrh a průběh experimentů, jejich pozorování) Vlastní provedení pokusů viz přílohy pracovní listy. Experiment 1: 1 miska naplněná vodou, 1 brčko, 1 sešit, 1 balónek, 1 malá láhev (bez víčka) Experiment 2: 1 miska vody, horní část 1 prázdné plastové láhve (rozstřihnete lahev nůžkami na dvě části), víčko od láhve, 2 fazole v loďce (čajová svíčka) Experiment 3: 1 prázdná plastová láhev (bez víčka), 1 malá koule z papíru Experiment 4: 1 balónek, 1 prázdná plastová láhev (bez víčka), 1 nůžky Experiment 5: 1 prázdná plastová láhev (bez víčka), voda, malý trychtýř, modelína Experiment 6: 1 balónek, fén, krejčovský metr Experiment 7: 1 prázdná plastová láhev (bez víčka), 1 balónek, 1 miska s horkou vodou, 1 miska se studenou vodou. Evaluace (záznam výsledků) Experiment 1-5: Studenti dojdou k závěru, že vzduch je látka, a proto potřebuje prostor. Po provedení pěti experimentů, žáci zapíší, co zjistili. Je velmi důležité, aby každý žák zvlášť zapsal svými vlastními slovy, na co přišel. Poté mohou být jednotlivé záznamy a poznámky porovnány. Experiment 6-7: Žáci dojdou k závěru, že vzduch při zahřívání expanduje a mohou vysvětlit tento fenomén s použitím modelu částic. Po provedení těchto dvou experimentů, každý student zapíše, co zjistil.

3 Přílohy: Základní informace: Vzduch není nic, i když ho nemůžeme vidět. Vzduch je neviditelná směs plynů, která nemá vůni ani chuť, ale je základní podmínkou pro život na Zemi. Dusík (N 2 ; 78 %) a kyslík (O 2; 21%) jsou dvě základní složky vzduchu. Zbytek (1 %) se skládá z argonu, oxidu uhličitého (CO 2, 0,03%), neonu a helia. Ačkoliv je vzduch neviditelný, potřebuje prostor. Skládá se z mnoha různých částic (atomů a molekul), které spolu nejsou spojeny, pohybují se velkou rychlostí (500 m/s při 20 C) a často se sráží. Tyto částice zcela vyplňují prostor, který mají. V uzavřeném prostředí se tyto částice sráží mezi sebou, ale také naráží například do stěn láhve nebo balónku, a proto působí tlak i na tyto stěny. Pokud se vzduch otepluje, částice se pohybují rychleji, a proto potřebují více prostoru. Když se vzduch zahřeje o 1 C, jeden litr vzduchu se zvětší o velikost náprstku. Částice vzduchu při 20 C Částice vzduchu při 90 C Jaká je představa vzduchu u žáků? V porovnání s pevnými látkami a tekutinami nejsou mladšími dětmi chápány plynné látky jako látky, protože se jich nemohou dotknout nebo je vidět. Slovo plyn je často spojováno s negativními vlastnostmi jako jedovatý, páchnoucí a hořlavý. Naopak vzduch je chápán jako něco čistého a zdravého. Ve věku pěti let už děti vědí o existenci vzduchu, ale většinou jen v souvislosti s pohybujícími se jevy jako je vítr. V těchto situacích totiž mohou vzduch cítit. Přítomnost vzduchu ve statických situacích je přijata kolem věku 8 let. Nicméně skutečnost, že vzduch není nic a má zvláštní hmotnost, je intuitivně těžko představitelná. Dokonce i některé děti ve věku 12 let mají představu, že vzduch nemá žádnou nebo zápornou hmotnost, protože plynné látky jsou chápány jako něco lehkého, co stoupá nahoru místo toho, aby prokazovalo nějakou hmotnost.

4 Vzduch víc než nic Experiment 1: Můžeš vidět, slyšet nebo cítit vzduch? Už jsi někdy viděl, slyšel nebo cítil vzduch? Napiš své zkušenosti:

5 Za použití těchto pomůcek zkus, jestli vzduch uvidíš, uslyšíš nebo ucítíš: 1 miska naplněná vodou, 1 brčko, 1 sešit, 1 balónek, 1 malá láhev Vyznač pokusy, u kterých jsi mohl vidět, cítit nebo slyšet vzduch: S těmito pomůckami můžeme vidět, cítit nebo slyšet vzduch.

6 Co se stane, pokud ponoříš malou láhev do vody? Nakresli, co vidíš:

7 Experiment 2: Potápějící se medvědi Pomůcky: 1 miska vody, horní část 1 prázdné plastové láhve (nůžkami rozstřihni láhev na dvě části), víčko od láhve, 2 medvědi v lodi (čajová svíčka) Výzkumná otázka: Jak se mohou medvědí průzkumníci potopit na dno misky, aniž by se namočili? Nakresli svůj nápad. Umíš vysvětlit, proč se medvědi nenamočili? Napiš to!

8 Jestli se ti povedlo, že se tvůj medvěd potopil, aniž by se namočil, odšroubuj víčko láhve a pozoruj, co se stane. Nakresli, co vidíš.

9 Experiment 3: Je prázdná láhev opravdu prázdná? Pomůcky: 1 prázdná plastová láhev, 1 malá koule z papíru Dej kouli z papíru do hrdla prázdné láhve. Výzkumná otázka: Jak dostaneš papírovou kouli dovnitř do láhve, aniž by ses dotkl láhve nebo papírové koule? Napiš svůj nápad předtím, než ho zkusíš. Teď to vyzkoušej! Co se stalo: Umíš vysvětlit, co se stalo?

10 Experiment 4: Jak těžké je nafouknout balónek? Pomůcky: 1 balónek, 1 prázdná plastová láhev, 1 nůžky Dej balónek do prázdné láhve. Dokážeš nafouknout balónek uvnitř láhve? Dohodněte se ve skupině, jestli ano nebo ne, předtím než to zkusíte! Ano, můžeme nafouknout balónek uvnitř láhve. Ne, nemůžeme nafouknout balónek uvnitř láhve. Zkus nafouknout balónek. Napiš, co můžeš pozorovat. Zkus vysvětlit své pozorování. Jakým způsobem by šlo nafouknout balónek uvnitř láhve? Zkus najít řešení a nakresli ho.

11 Experiment 5: Přetékající voda ne tak snadné! Pomůcky: 1 prázdná plastová láhev, voda, malý trychtýř, modelína Dej trychtýř do láhve a nalij do trychtýře vodu. Co se stane? Dej trychtýř do láhve a hrdlo láhve utěsni modelínou. Nalij vodu do trychtýře. Co můžeš pozorovat? Nakresli, co vidíš! Jak bys to vysvětlil? Co jsem se dnes naučil?

12 Experiment 6: Rozdíl mezi studeným a teplým vzduchem Pomůcky: balónek, fén, krejčovský metr Nafoukni balónek a krejčovským metrem změř jeho obvod. Zapiš si výsledek. Zahřej nafouklý balónek fénem a znovu změř jeho obvod. Zapiš si výsledek. Počkej pár minut a znovu změř obvod balónku. Zapiš si výsledek. Balónek s normálním vzduchem: Balónek s horkým vzduchem: Balónek se studenějším vzduchem: obvod cm obvod cm obvod cm Podívej se na výsledky svého měření. Je zde nějaký rozdíl mezi horkým a studeným vzduchem? Napiš, co pozoruješ. Vezmi si nafouklý balónek domů a dej ho do mrazáku. Po jedné hodině změř jeho obvod. Balónek s velmi studeným vzduchem Můj odhad: obvod cm Mé měření: obvod cm

13 Experiment 7: Džin v lahvi Pomůcky: 1 prázdná plastová láhev, 1 balónek, 1 miska s horkou vodou, 1 miska se studenou vodou Navlékni balónek na hrdlo láhve. Co si myslíš, že se stane, když dáš láhev do horké vody a poté do studené vody? Napiš, co si myslíš, že se stane: Teď to vyzkoušej a napiš, co vidíš: Můžeš vysvětlit, co se stalo? Co jsem dnes poznal-a a dozvěděl-a jsem se?