Fyzika pokus Zjištění těžiště tuhého tělesa 11.2 funkce těžiště na stabilitu tuhého tělesa

Transkript

1 Fyzika pokus Zjištění těžiště tuhého tělesa 11.2 funkce těžiště na stabilitu tuhého tělesa Projekt TROJLÍSTEK podpora výuky přírodopisu, biologie, fyziky a chemie žáků ve věku 11 až 15 let reg. č. CZ.1.07/1.1.00/

2 Pokus číslo 11.1 Zjištění těžiště tuhého tělesa 1. Vedoucí pokusu laborant seznámí ţáky s pravidly bezpečnosti práce v průběhu pokusu 2. Cílová skupina Metodika je určena pro ţáky 2. stupně základních škol a niţší ročníky osmiletých gymnázií 3. Předpokládané znalosti žáků Předpokládané znalosti načerpané v 1. a 2. stupni ZŠ v předmětech prvouka, vlastivěda, přírodopis, matematika a fyzika. 4. Dosažené cílové znalosti žáků Individuálním provedením pokusu ţáci ověří jakým způsobem lze zjišťovat těţiště tuhého tělesa na základě jednoduchého experimentu 5. Popis fyzikálního jevu těžiště Těţiště tělesa je bod, na který je působištěm tíhové síly na těleso v homogenním gravitačním poli. Tuhé těleso se totiţ skládá z velkého počtu hmotných částic, na kaţdou z nich působí tíhová síla. Výslednice těchto mnoha sil je právě výsledná tíhová síla působící na těleso v jeho těţišti. V případě nepravidelných těles můţeme polohu toho bodu určit experimentálně, a to tak, ţe těleso zavěšujeme postupně v různých místech. Tím zjišťujeme směr těţnic a tam, kde se tyto pomyslné čáry protínají, leţí těţiště tělesa. Pokud má těleso pravidelný geometrický tvar a látka v něm je rozloţená rovnoměrně, můţeme polohu těţiště zjistit výpočtem nebo pomocí geometrické konstrukce. Těţiště stejnorodých těles, která mají střed souměrnosti, leţí v tomto středu. Má-li stejnorodé těleso osu souměrnosti (symetrie), leţí těţiště na této ose. U stejnorodých těles, která mají rovinu souměrnosti (symetrie), leţí těţiště v této rovině. Těţiště můţe leţet i mimo látku tělesa. 6. Popis pomůcek a přístrojů - Karton, kartónové modely budov - Nůţky - Provázek - Závaţí - Tuţku a pravítko - Pracovní list 7. Organizace experimentu 2

3 - Demonstrace nevyţaduje specifickou organizaci 8. Podrobný popis experimentu - Ţák z tvrdého kartonu vystřihne těleso libovolně členitého tvaru - Po okraji tělesa vytvoří šest otvorů pro háček - Z provázku, háčku a závaţí vytvoří měřící zařízení - Postupným vkládáním háčku do jednotlivých otvorů zjišťuje pomocí provázku se závaţím průběh těţnice. Součastně zakresluje tento průběh přímo na kartón - Průsečíkem všech zjištěných těţnic určí těţiště tělesa. - Stejným způsobem postupujeme u jednotlivých kartónových modelů budov 9. Vyhodnocení naměřených hodnot - Demonstrace nevyţaduje vyhodnocení naměřených hodnot - Ţáci na základě předvedené demonstrace zpracují úvahu o vyuţití tohoto fyzikálního jevu v praxi 10. Prezentace pokusu žákovskou pracovní skupinou - Ţáci soustředí informace z pracovních listů a vlastních písemných poznámek z průběhu projektového dne - Ţáci zpracují osnovu své prezentace - V členění osnovy zpracují písemnou zprávu o pokusu a jeho praktickém vyuţití v podobě, ve které jí budou přednášet svým spoluţákům, kteří se zabývali jinými pokusy. Mohou zvolit mluvčího, který bude zprávu přednášet 11. Závěr projektového dne - Úvod vedoucího projektového dne - Jednotlivé ţákovské pracovní skupiny budou prezentovat své zprávy - Ke zprávám proběhne diskuse - Vedoucí projektového dne ukončí diskusí projektový den 3

4 Pokus číslo 11.2 Funkce těžiště na stabilitu tuhého tělesa 1. Vedoucí pokusu laborant seznámí ţáky s pravidly bezpečnosti práce v průběhu pokusu 2. Cílová skupina Metodika je určena pro ţáky 2. stupně základních škol a niţší ročníky osmiletých gymnázií 3. Předpokládané znalosti žáků Předpokládané znalosti načerpané v 1. a 2. stupni ZŠ v předmětech prvouka, vlastivěda, přírodopis, matematika a fyzika. 4. Dosažené cílové znalosti žáků Individuálním provedením pokusu ţáci ověří jakým způsobem lze zjišťovat těţiště tuhého tělesa na základě jednoduchého experimentu 5. Popis fyzikálního jevu těžiště Těţiště tělesa je bod, na který je působištěm tíhové síly na těleso v homogenním gravitačním poli. Tuhé těleso se totiţ skládá z velkého počtu hmotných částic, na kaţdou z nich působí tíhová síla. Výslednice těchto mnoha sil je právě výsledná tíhová síla působící na těleso v jeho těţišti. V případě nepravidelných těles můţeme polohu toho bodu určit experimentálně, a to tak, ţe těleso zavěšujeme postupně v různých místech. Tím zjišťujeme směr těţnic a tam, kde se tyto pomyslné čáry protínají, leţí těţiště tělesa. Pokud má těleso pravidelný geometrický tvar a látka v něm je rozloţená rovnoměrně, můţeme polohu těţiště zjistit výpočtem nebo pomocí geometrické konstrukce. Těţiště stejnorodých těles, která mají střed souměrnosti, leţí v tomto středu. Má-li stejnorodé těleso osu souměrnosti (symetrie), leţí těţiště na této ose. U stejnorodých těles, která mají rovinu souměrnosti (symetrie), leţí těţiště v této rovině. Těţiště můţe leţet i mimo látku tělesa. 6. Popis pomůcek a přístrojů - Dřevěná krychle o hraně 100 mm s umístěnou olovnicí v těţišti tělesa - Nakloněná rovina - Tuţka a pravítko - Pracovní list 4

5 7. Organizace experimentu - Demonstrace nevyţaduje specifickou organizaci 8. Podrobný popis experimentu - Krychle je umístěna na nakloněnou rovinu - Olovnice vyznačuje směr těţnice - Nakloněná rovina je měněna aţ do okamţiku sklouznutí krychle 9. Vyhodnocení naměřených hodnot - Demonstrace nevyţaduje vyhodnocení naměřených hodnot - Ţáci na základě předvedené demonstrace pochopí vztah těţnice k základně tělesa na nakloněné rovině. - Ţáci zjistí, ţe těleso opustí nakloněnou rovinu v okamţiku, kdy průběh těţnice je mimo základnu tělesa. 10. Prezentace pokusu žákovskou pracovní skupinou - Ţáci soustředí informace z pracovních listů a vlastních písemných poznámek z průběhu projektového dne - Ţáci zpracují osnovu své prezentace - V členění osnovy zpracují písemnou zprávu o pokusu a jeho praktickém vyuţití v podobě, ve které jí budou přednášet svým spoluţákům, kteří se zabývali jinými pokusy. Mohou zvolit mluvčího, který bude zprávu přednášet 11. Závěr projektového dne - Úvod vedoucího projektového dne - Jednotlivé ţákovské pracovní skupiny budou prezentovat své zprávy - Ke zprávám proběhne diskuse - Vedoucí projektového dne ukončí diskusí projektový den 5