Οι Φυσικές Επιστήμες στο σχολείο… και όχι μόνο

Η πειραματική καμπύλη

Σχέση Αντίστασης- Μήκους (Β2)

Αποτελέσματα Πειραμάτων (2017-2018)

Νόμος του Ohm – Β1 Νόμος του Ohm – Β2 Νόμος του Ohm (δοκιμή)

Στο άρθρο αυτό θα βρείτε όλες τις οδηγίες και τα υποδείγματα για τις δημιουργικές εργασίες των Λυκείων το 2017.

I ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ_ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ Ι_Σχέδιο ΔΕ Εκπαιδευτικών

II ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ_ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΙΙ_Σχέδιο ΔΕ Μαθητών

III ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ_Υπόδειγμα IΙI_

IV ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ_

Υπόδειγμα IV_Ενδεικτικά Θέματα

V ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ_Υπόδειγμα V_Διαδικασία

ΟΔΗΓΙΕΣ_ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΚΕΣ_ΕΡΓΑΣΙΕΣ_ΓΕΛ_23 12 2016

Το πείραμα του Ερατοσθένη μπορεί να διεξαχθεί ανάμεσα σε δυο οποιεσδήποτε περιοχές. Σε κάθε περίπτωση αυτό που χρειάζεται να γνωρίζουμε είναι η γωνιακή απόσταση μεταξύ των δυο περιοχών καθώς και η απόστασή τους μετρημένη στον ίδιο μεσημβρινό. Δεδομένου ότι καμία από τις δυο περιοχές που θα χρησιμοποιήσουμε για τη δική μας μέτρηση δεν είναι η Συήνη, η μέτρηση της σκιάς της ράβδου θα πρέπει να γίνει και στις δυο περιοχές.

Και για τις δυο περιοχές θα βρούμε τη γωνία όπως έκανε και ο Ερατοσθένης και στη συνέχεια θα αφαιρέσουμε τις δυο γωνίες για να βρούμε τη γωνιακή απόσταση μεταξύ των περιοχών. Οι δυο μετρήσεις για τον υπολογισμό της γωνιακής απόστασης πρέπει να γίνουν την ίδια μέρα και κάτω από τις ίδιες συνθήκες δηλαδή όταν ο ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ για κάθε περιοχή.  Ο υπολογισμός αυτός γίνετε όπως τον έκανε και ο Ερατοσθένης πριν περίπου 2000 χρόνια. Τοποθετούμε μια ράβδο κάθετα στο έδαφος. Βρίσκουμε την ώρα που ο ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ και εκείνη τη χρονική στιγμή μετράμε τη σκιά της. Όταν ο Ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ η σκιά της ράβδου είναι η μικρότερη δυνατή. Μετράμε επίσης και το μήκος της ράβδου. Η ράβδος, η σκιά της και οι ακτίνες του Ήλιου σχηματίζουν ένα ορθογώνιο τρίγωνο. Η γωνία θ μεταξύ των ηλιακών ακτινών και της ράβδου είναι η γωνιακή απόσταση του τόπου από τον Ισημερινό.

Η γωνία Δθ είναι η γωνιάκη απόσταση μεταξύ των δυο περιοχών.

Στη συνέχεια μετράμε την απόσταση των δυο περιοχών πάνω στον ίδιο μεσημβρινό. γνωρίζοντας την γωνιακή και τη πραγματική απόσταση των δυο περιοχών με απλή μέθοδο των τριών, όπως και ο Ερατοσθένης υπολογίζουμε την περιφέρεια της Γης.

Περισσότερα στο σύνδεσμο: http://eratosthenes.ea.gr

Αρχείο Πειραματικών Μετρήσεων:

Πείραμα Ερατοσθένη (21-03-2017)

Υλικά / Όργανα:

1. Ελατήρια
2. Σταθμά των 50 g
3. Νήμα (για την κατασκευή απλού εκκρεμούς)
4. Χρονόμετρο ή κινητό τηλέφωνο εφοδιασμένο με κατάλληλη μικροεφαρμογή (app)

Πείραμα:

1. Οι μαθητές χωρίζονται σε ανομοιογενείς ομάδες των πέντε ατόμων. Καθεμιά παραλαμβάνει τα απαραίτητα υλικά για την εκτέλεση του πειράματος.
2. Στο κάτω άκρο κατακόρυφου ελατηρίου στερεωμένου σε ακλόνητο σημείο στερεώνουμε ένα από τα σταθμά και το αφήνουμε να ισορροπίσει. Στη συνέχεια το εκτρέπουμε από τη θέση ισορροπίας του και το αφήνουμε ελεύθερο να κινηθεί.Οι ομάδες μετρούν το χρόνο που απαιτείται για τέσσερις πλήρεις ταλαντώσεις του σώματος. Κατόπιν υπολογίζουμε την περίοδο και τη συχνότητα της ταλάντωσης (πώς;).  Με στόχο την καλύτερη εκτίμηση του αποτελέσματος οι βρίσκουμε το μέσο όρο των τιμών που προέκυψαν και το αντίστοιχο σφάλμα (με τη βοήθεια συναρτήσεων προγραμμάτων λογιστικών φύλλων, MS Excel ή OpenOffice Calc).
3. Επαναλαμβάνουμε το ανωτέρω πείραμα για ακόμα δέκα φορές με διαφορετικό πλάτος ταλάντωσης κάθε φορά. Τι συμπεραίνουμε; Εξαρτώνται η περίοδος και η συχνότητα της ελεύθερης ταλάντωσης από το πλάτος;
4. Επαναλαμβάνουμε το ανωτέρω πείραμα με το ίδιο πλάτος άλλες δέκα φορές στερεώνοντας διαφορετικές μάζες στο άκρο του ελατηρίου. Τι συμπεραίνουμε; Εξαρτώνται η περίοδος και η συχνότητα από τη μάζα του σώματος; Παριστάνουμε γραφικά τις σχέσεις T = f(m) και T ² =  f(m). Πώς εξαρτώνται η περίοδος και η συχνότητα από τη μάζα του σώματος;
5. Επαναλαμβάνουμε το ανωτέρω πείραμα για ακόμα δέκα φορές με διαφορετικά ελατήρια. Τι συμπεραίνουμε; Εξαρτώνται η περίοδος και η συχνότητα από το ελατήριο; Προτείνετε μια πειραματική διαδικασία προκειμένου να διαπιστωθεί το πώς εξαρτώνται.

Επέκταση:

Επαναλαμβάνουμε παρόμοια διαδικασία για ταλαντώσεις σχετικά μικρού πλάτους στο απλό ή μαθηματικό εκκρεμές, προκειμένου να βρούμε από ποιους παράγοντες και πώς εξαρτώνται η περίοδος και η συχνότητα της ταλάντωσης.

Ερωτήσεις- συμπεράσματα:

1. Ποια σχέση δίνει τη συχνότητα του συστήματος “κατακόρυφο ελατήριο- σώμα”; Να τη διατυπώσετε με λόγια και με μαθηματικό τύπο.
2. Ποια σχέση δίνει τη συχνότητα του συστήματος  “απλό εκκρεμμές”; Να τη διατυπώσετε με λόγια και με τύπο.
3. Σε ποιες θέσεις η δυναμική ενέργεια του ταλαντούμενου συστήματος είναι μηδέν και σε ποιές μέγιστη;
4. Σε ποιες θέσεις η κινητική ενέργεια του ταλαντούμενου συστήματος είναι μηδέν και σε ποιές μέγιστη;
5. Τι συμβαίνει με την ολική ενέργεια του ταλαντούμενου συστήματος όταν υπάρχουν τριβές και αντιστάσεις; Τι θα συνέβαινε αν δεν υπήρχαν;

Αρχεία Πειραματικών Αποτελεσμάτων:

Περίοδος Ταλάντωσης (Φυσική Γ΄ Γυμνασίου)

Όργανα- Υλικά:

1. Δυναμόμετρα.
2. Σταθμά των 50 g
3. Πιατάκι ή αμαξίδο χωρίς τροχούς

Πειραματική διαδικασία:

1. Οι μαθητές χωρίζονται σε ανομοιογενείς ομάδες των τριων παιδιών.
2. Κάθε ομάδα παραλαμβάνει ένα δυναμόμετρο, έναν αριθμό από σταθμά και το αντίστοιχο πιατάκι. Στερεώνει το ελατήριο στο πιατάκι και τοποθετεί το σύστημα στο δάπεδο ή πάνω σε ένα θρανίο.
3. Στο δυναμόμετρο ασκούμε οριζόντια δύναμη μέχρι που το πιάτο με τα σταθμά μόλις να αρχίσει να κινείται (με ταχύτητα περίπου σταθερή). Καταγράφουμε την ένδειξη του δυναμόμετρου και τη συνολική μάζα των σταθμών που τοποθετήσαμε. Ποια δύναμη μας δίνει αυτή η ένδειξη;
4. Επαναλαμβάνουμε την παραπάνω διαδικασία για διαφορετικό πλήθος σταθμών. Σχεδιάζουμε το διάγραμμα της ένδειξης του δυναμόμετρου σε σχέση με το βάρος των σταθμών που χρησιμοποιήσαμε. Τι συμπεραίνουμε;
5. Επαναλαμβάνουμε την ανωτέρω διαδικασία για σταθερή πλάγια δύναμη και κατασκευάζουμε το αντίστοιχο διάγραμμα. Τι συμπεραίνουμε τώρα ;
6. Επαναλαμβάνουμε την ανωτέρω διαδικασία για άλλου τύπου οριζόντια επίπεδα. Τι συμπεραίνουμε για τη σχέση της τριβής με τη φύση των τριβόμενων επιφανειών;

Ερωτήσεις:

1. Να διατυπώσετε το Νόμο της Τριβής Ολίσθησης.
2. Ποια η σχέση της τριβής ολίσθησης με την ταχύτητα των τριβόμενων σωμάτων.

Αρχείο Πειραματικών Αποτελεσμάτων: Πείραμα Τριβής (Φυσική Β΄ Γυμνασίου)

Όργανα- Υλικά:

1. Ελατήριο
2. Πιατάκι ή γάντζος
3. Σταθμά των 50 g

Πειραματική Διαδικασία:

Με το δυναμόμετρο μπορούμε να μετρήσουμε και πάλι τη μάζα ενός σώματος, αν χρησιμοποιήσουμε την παρακάτω διαδικασία. Κατασκεύασε ένα αυτοσχέδιο δυναμόμετρο χρησιμοποιώντας ελατήριο ή λάστιχο. Στερέωσε το ένα άκρο του ελατηρίου σε ένα καρφί, δέσε στο άλλο άκρο του ελατηρίου ένα πιατάκι και στερέωσε στον τοίχο πίσω από το ελατήριο τη μετροταινία, προσέχοντας η αρχή της μετροταινίας (τιμή 0) να βρίσκεται στο ίδιο ύψος με το σημείο στο οποίο δένεται το πιατάκι με το ελατήριο.

Τοποθέτησε στο πιατάκι ένα από τα σταθμά, αυτό του οποίου η μάζα είναι 50 γραμμάρια. Γράψε στον παρακάτω πίνακα την επιμήκυνση του ελατηρίου διαβάζοντας στη μετροταινία τη θέση στην οποία αντιστοιχεί τώρα το σημείο που δένεται το πιατάκι στο ελατήριο.

Τοποθέτησε στο πιατάκι διαδοχικά τα σταθμά των οποίων οι μάζες αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα και τις αντίστοιχες επιμηκύνσεις του ελατηρίου.

Αφαίρεσε όλα τα σταθμά που έχεις τοποθετήσει στο πιατάκι του αυτοσχέδιου δυναμόμετρου και βεβαιώσου ότι το σημείο που δένεται το πιατάκι με το ελατήριο έχει επανέλθει στην αρχή (τιμή 0) της μετροταινίας.

Τι παρατηρείς σχετικά με τις μάζες των σταθμών και τις αντίστοιχες επιμηκύνσεις

του ελατηρίου;

……………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………

Σημείωσε, με τη βοήθεια του/της καθηγητή/τριάς σου, τις τιμές των μαζών των σταθμών και των επιμηκύνσεων του ελατηρίου στο διάγραμμα “επιμήκυνσης – μάζας” χρησιμοποιώντας το σύμβολο x για κάθε ζευγάρι τιμών. Σχεδίασε μια ευθεία η οποία να περνάει όσο το δυνατόν πιο κοντά από όλα τα σημεία στα οποία υπάρχει το σύμβολο x.

Με αυτή τη διαδικασία και το διάγραμμα που συμπλήρωσες έχεις κάνει τη βαθμονόμηση του αυτοσχέδιου δυναμόμετρού σου.

Παρατηρήσεις- Συμπεράσματα:

Σκέψου πώς θα μπορούσες να μετρήσεις τη μάζα ενός σώματος με τη βοήθεια του παραπάνω διαγράμματος.

Γράψε τα συμπεράσματά σου από τις παρατηρήσεις των παραπάνω πειραμάτων:

1) …………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………

2) …………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………

3) …………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………

Γιατί είναι χρήσιμη η σχεδίαση διαγραμμάτων;

……………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………

Αρχείο Πειραματικών Μετρήσεων:

Αποτελέσματα Πειράματος για το Νόμο Hooke (Α΄ Λυκείου)

Υλικά / Όργανα:
θερμόμετρο οινοπνεύματος (με περιοχή τιμών από -10 0C έως 110 0C), στενό και ψηλό πυρίμαχο δοχείο (πυρέξ), νερό της βρύσης, παγάκια, ηλεκτρικό μάτι θέρμανσης.

Πείραμα:

1. Ρίξε στο πυρίμαχο δοχείο μικρή ποσότητα νερού.
2. Πρόσθεσε πολλά παγάκια στο νερό.
3. Βύθισε πλάγια το θερμόμετρο στο νερό με τα παγάκια, έτσι ώστε το άκρο του να είναι κοντά στην επιφάνεια του νερού.
4. Άναψε το μάτι.
5. Τοποθέτησε το πυρίμαχο δοχείο με το νερό και τα παγάκια επάνω στο αναμμένο ηλεκτρικό μάτι.
6. Διάβασε τη θερμοκρασία και γράψε την στη δεύτερη στήλη του παρακάτω πίνακα, δίπλα στο
   χρόνο 0.
7. Συνέχισε να διαβάζεις και να γράφεις στη δεύτερη στήλη του πίνακα τη θερμοκρασία κάθε ένα λεπτό, φροντίζοντας να κρατάς πλάγια το θερμόμετρο ώστε το χέρι σου να μην είναι επάνω από το δοχείο.
8. Όταν αρχίσει να βράζει το νερό, συνέχισε να διαβάζεις και να γράφεις στον πίνακα τη
   θερμοκρασία για ακόμη 5 λεπτά, με ανοιχτό το μάτι.
9. Σημείωσε, με τη βοήθεια του/της καθηγητή/τριάς σου, τις τιμές των μετρήσεών
   σου στο διάγραμμα «θερμοκρασίας – χρόνου», χρησιμοποιώντας το σύμβολο x
   για κάθε ζευγάρι τιμών. Σχεδίασε μια γραμμή η οποία να περνάει ακριβώς επάνω
   ή ανάμεσα από τα σημεία στα οποία υπάρχει το σύμβολο x.

Εξαγωγή συμπερασμάτων:

1. Τι παρατηρείς στο διάγραμμα;
2. Συσχέτισε μερικές περιοχές του διαγράμματος με τα φαινόμενα που έχεις παρατηρήσει παραπάνω. Τι παρατηρείς σχετικά με τις τιμές της θερμοκρασίας στις περιοχές αυτές; Σε ποια κατάσταση βρίσκεται το νερό σε αυτές τις περιοχές; Γράψε τις παρατηρήσεις σου και τις συσχετίσεις σου.
3. Γράψε τα συμπεράσματά σου με βάση τις παρατηρήσεις σου στο διάγραμμα και τις
   συσχετίσεις σου.

Αρχεία Πειραματικών Αποτελεσμάτων:

Βρασμός (Φυσική Β΄Γυμνασίου)

Βρασμός(Φυσική Α΄ Γυμνασίου)

Υλικά / Όργανα: δύο θερμόμετρα οινοπνεύματος (με περιοχή τιμών από -10 0C έως 120 0C), πυρίμαχο δοχείο (πυρέξ), νερό, ηλεκτρικό μάτι θέρμανσης, λεκάνη (μεγαλύτερη από το δοχείο).
Πείραμα:

1. Τοποθέτησε το πυρίμαχο δοχείο το οποίο περιέχει μικρή ποσότητα νερού επάνω στο ηλεκτρικό μάτι.
2. Άναψε το μάτι, ώστε να αρχίσει να θερμαίνεται το νερό. Θέρμανε το νερό έως ότου η θερμοκρασία του φθάσει στους 70οC περίπου.
3. Στη συνέχεια, τοποθέτησε το δοχείο με το ζεστό νερό μέσα στη λεκάνη η οποία περιέχει νερό της βρύσης.
4. Άρχισε να μετράς συγχρόνως ανά ένα λεπτό τις τιμές της θερμοκρασίας του θερμότερου νερού του δοχείου και του ψυχρότερου νερού της λεκάνης.
5. Γράφε τις τιμές αυτές στις αντίστοιχες στήλες του παρακάτω πίνακα, ονομάζοντας θ1 τη θερμοκρασία του νερού του δοχείου και θ2 τη θερμοκρασία του νερού της
   λεκάνης.
6. Συνέχισε να μετράς και να γράφεις, έως ότου οι δυο θερμοκρασίες σταθεροποιηθούν.
   χρόνος.
7. Σημείωσε τις τιμές των μετρήσεών σου στο διάγραμμα «θερμοκρασίας – χρόνου»,
   χρησιμοποιώντας διαφορετικά σύμβολα, πχ. ο για τις τιμές των θερμοκρασιών του
   νερού του δοχείου και x για τις τιμές των θερμοκρασιών του νερού της λεκάνης.
8. Σχεδίασε με τη βοήθεια του/της καθηγητή/τριάς σου μια καμπύλη για το καθένα.

Εξαγωγή συμπερασμάτων:

1. Ποια είναι η εξέλιξη των θερμοκρασιών; Σύγκρινε μεταξύ τους τις δύο καμπύλες.
   Τι παρατηρείς;
2. Γράψε τα συμπεράσματά σου με βάση τις παρατηρήσεις σου. Τι ορίζεις ως
   “θερμική ισορροπία”;

Αρχείο Πειραματικών Αποτελεσμάτων:

Θερμική Ισορροπία (Φυσική Α΄ Γυμνασίου)

Θερμική Ισορροπία (Φυσική Β΄Γυμνασίου)