“За да обикнеш физиката, опознай физиците”: сър Исак Нютон вмъква игрови елементи в час

Исак Нютон е един от най-важните учени в света на физиката поради това, че именно при него понятията сила и гравитация за първи път добиват смисъла, с който ги познаваме днес. Учениците обаче често не могат да си представят как точно действат различните сили и закони, формулирани от Нютон – чертежите по дъската и видеоуроците понякога просто не са достатъчни.

Необходимо е най-напред да запалим интереса на децата към физиката. Да ги приближим до онзи свят, в който математическият анализ и физичните закони тепърва започвали да се пишат и набират популярност… Да ги накараме да опознаят физиците, за да обикнат физиката!

В книгата си “Нютон: Задникът, който преоткри Вселената” Флориан Фрайщетем увлекателно разказва за живота на учения натурфилософ с детайли, които не са описани в учебниците по физика. Провокира ни да се замислим за черти от характера му, без които неговите открития може би нямаше да бъдат такива. Айнщайн пък е  почитател на мисловни експерименти – обичал да си представя нещата и компанията на въображението му го довела към една от най-важните му теории – теорията за относителността.

Но как да използвате познанията си за физиците, за да внесете подобна посока на мисълта в час? В тази статия ще откриете няколко идеи, с които да грабнете вниманието на всички ученици.

Да поиграем на гравитация

Задайте на класа следните въпроси, за да започнете дискусия: “Някога бутали ли сте от бюрото едновременно учебника и молива си? Забелязахте ли кой от двата предмета падна първо?”. Накратко прегледайте определението за гравитационна сила и идеята, че гравитационната сила на Земята върху обектите е насочена надолу към нейния център. Ако времето позволява, изведете учениците на двора и проведете останалата част от часа на открито.

Обяснете на учениците, че предстои да проучите заедно ефекта от гравитационната сила на Земята върху ускорението, като пускате топки с различни маси и наблюдавате коя пада по-бързо.

Подходящо за: ученици в начален и прогимназиален етап

Време за провеждане на урока: 40 минути

Ключови понятия:

  • ускорение;
  • гравитационно привличане;
  • маса;

Необходими материали:

  • листове с формули и понятия (гравитация, ускорение, мерни единици), които да раздадете на учениците;
  • кантар/кухненска везна; 
  • хронометър;
  • топки с различни маси (две еднакви гумени топки, топка от пяна, топка за боулинг); 
  • “кули” за пускане на топките или други високи обекти.

Ето и описание на експеримента с топките:

Две еднакви гумени топки

  • Измерете и запишете масата на еднаквите гумени топки (например 3.0 кг).
  • Попитайте учениците: Какво мислите, че ще се случи, когато пуснем двете гумени топки от една и съща височина?
  • Поставете гумените топки върху кулите за пускане. Бутнете ги и след като топките достигнат земята, обсъдете с децата какво наблюдавате. Насърчете ги да споделят впечатленията си: Какво стана с гумените топки? Удариха ли земята по едно и също време? Защо мислите, че се случи така?

Извод: Топките удрят земята по същото време, защото гравитацията им влияе по един и същи начин – еднакво.

Гумена топка и топка за боулинг

  • Запишете масата на гумената топка и топката за боулинг, за да ги използвате за следващия си експеримент (боулинг топка 5.0 кг, гумена топка 3.0 кг)
  • Попитайте учениците: Ако пуснем топката за боулинг и гумената топка по едно и също време от една и съща височина, дали ще ударят земята едновременно?
  • Поставете гумената топка и топката за боулинг върху кулите за пускане. Направете експеримента и след като топките достигнат земята, обсъдете резултатите. Въпреки че топките са с различни маси, те удрят земята по едно и също време (хронометърът показва 2.36 секунди).

Извод: Двете топки докосват земята по едно и също време, защото всички свободно падащи обекти имат ускорение от 9,8 м/сек2.

Топка за боулинг и топка от пяна

  • Запишете масата на топката за боулинг и топката от пяна, за да ги използвате за следващия си експеримент (боулинг топка 5.0 кг, топка от пяна 1.0 кг).
  • Въз основа на предишните ви експерименти, обсъдете какво ще се случи, когато топката от пяна и топката за боулинг се пуснат от кулата?

Очакван отговор: Може да се предвиди, че двете топки ще ударят земята по едно и също време, защото всички свободно падащи обекти имат ускорение от 9,8 м/сек2.

  • Бутнете топката за боулинг и топката от пяна от кулите на пускане и обсъдете видяното.

След провеждане на трите експеримента направете извод за връзката между масата на дадените обекти, тяхната скорост на падане и гравитацията.

Извод: Установихме, че скоростта, с която пада обектът, не се повлиява от масата му, заради действието на гравитацията.

Игра на величие

След като сте провели експеримента с топките, идва време да влезете в роля на учени натурфилософи. Провокирайте учениците си със следния въпрос: Ако направите научно откритие, как бихте го популяризирали в днешни дни? А преди 300 години? 

Дайте идеи за научни открития – черна дупка, хелиоцентрична система и т.н. Разпределете учениците по групи и им възложете за задача да ги представят пред публика. Част от класа трябва да популяризира откритието си в днешни дни, а останалата част – да се върне назад във времето, когато е живял Исак Нютон. Може да ангажирате актовата зала или друго голямо помещение в училището, за да представите проекта пред по-широка аудитория.

По какъв начин могат да се представят идеите?

Вероятно според учениците както едно съвременно, така и едно ретро представяне най-лесно би се осъществи с помощта на постер, оформен с актуалните за периода техники и ресурси. Насърчете децата да използват различни “стари” шрифтове и хартия, която да напомня за епохата от времето на Нютон.

Нека се развихрят още – да направят кратко филмче, презентация или дори да издадат книга. Може да направите консултация с преподавателите по история и/или литература, за да насочите учениците към актуални в миналото тенденции. Например от книгата на Ф.Фрайщетер, която цитирахме в началото, става ясно, че преди 300 години изразът “малко пале” се е смятал за върховна обида в обществените среди. Подобни примери ще ангажират децата, ще ги мотивират за проучване и в крайна сметка ще им помогнат да опознаят по-добре физиците, в чиято роля влизат. 

В следващия час, докато емоциите са още пресни, направете дискусия. Обсъдете с учениците какво им е харесало, дали са се потопили в темата и дали биха работили по проекта отново.

Надяваме се нашите две креативни предложения да ви харесат –  вярваме, че с тяхна помощ учениците ще се приближат с още една крачка до учените, поставили основите на съвременната физика. Пожелаваме ви успех!

Източници:

  1. https://lms.interactivebg.com/ 
  2. Фрайщетер, Флориан, “Нютон: Задникът, който преоткри света”, издателство “Световна библиотека”, София, 2022 год.

Още полезни статии:

Ученическо самоуправление
Гражданска активност

Ученическо самоуправление

Цел Възрастова група Време за предварителна подготовка Време в час Учениците изпълняват правата и задълженията си. 12-18 години Около 1 астрономически час В зависимост от

Каталог на идеите
Креативност

Каталог на идеите

След като учениците са синтезирали информация от различни източници и имат отговори на най-важните въпроси по темата, е време да документират изводите от своето проучване.

Направи план за действие
Математическа грамотност

Направи план за действие

Тази стратегия е заимствана от втората стъпка от известния модел на Дьорд Пойа за решаване на проблеми в четири стъпки (Polya, 1973). Основната идея тук

Получите достъп до още повече ресурси и практични материали