Czesław Kizowski Joanna Lampart Uniwersytet Rzeszowski

Prezentacja na temat: "Czesław Kizowski Joanna Lampart Uniwersytet Rzeszowski"— Zapis prezentacji:

1 Czesław Kizowski Joanna Lampart Uniwersytet Rzeszowski
Kształcenie u uczniów umiejętności analizy i syntezy na lekcjach fizyki

2 Wstęp Uczeń nie tylko odbiera docierające do niego informacje różnego rodzaju, lecz przez operowanie nimi może również wytwarzać nowe dla niego wiadomości i umiejętności. Koncentrując się na myśleniu nie można pominąć roli, jaką odgrywają w nim świadome operacje myślowe, dzięki którym właśnie operujemy oraz dochodzimy do pośredniego i uogólnionego poznania świata. Do podstawowych operacji zaliczamy: analizę i syntezę, abstrahowanie, uogólnienie, porównywanie oraz klasyfikowanie, konkretyzację i systematyzację. Główną rolę w ukierunkowanym myśleniu na każdym etapie nauczania odgrywają dwie, spośród wymienionych wyżej: analiza i synteza.

3 Analiza i synteza polegają na wykorzystaniu w nauczaniu logicznych operacji, zgodnie, z którymi badane przedmioty lub zjawiska rozpatrywane są albo według osobnych cech (analiza) lub przeciwnie, wszechstronnie i jako całość (synteza). Mimo, że analiza na pozór jest przeciwna syntezie, są to dwie nie rozłączne strony jednolitego procesu myślenia, a połączenie analizy i syntezy jest treścią tego procesu.

4 Żeby wprowadzić pojęcie trzeba przede wszystkim odróżnić cechy dotyczące przedmiotu od innych przedmiotów, tj. odnaleźć cechy wspólne z pewnymi przedmiotami i cechy, które odróżniają go od innych. Żeby wyróżnić pewne właściwości, trzeba podzielić przedmiot na elementy, (analiza). Wyróżnione właściwości łatwiej poznać osobno, po czym przedmiot powstaje w procesie syntezy jako całość. Do rozwiązania tego zagadnienia są potrzebne ogólne zależności i pojęcia, które można określić przez słowa, wzory, znaki, rysunki techniczne, a także prawa.Jest to najwyższym poziomem analizy-syntezy, ponieważ analizie podlega coś, co trudno sobie wyobrazić. Różnorodność połączeń i zależności między zjawiskami lub pojęciami doprowadza stopniowo i konsekwentnie do poznania ich różnych stron. Tak, więc analiza dokonana przez syntezę jest wyróżnieniem w badanym obiekcie nowych właściwości i postrzeganie nowych połączeń.

5 Elementy treści przydatne do analizy i syntezy wybiera się z różnych źródeł. Jednym z nich może być podręcznik. Czy zawsze? Pokażemy poniżej, że błędne, lub niezbyt dokładne przedstawienie zjawiska, może uniemożliwić uczniom wyciągnięcie poprawnych wniosków. Przeanalizujemy kilka wybranych podręczników. (skupimy uwagę na jednym elemencie).

6 „Zależność ciśnienia cieczy na dno i ścianki naczynia w zależności od głębokości.”

7 G. Francuz-Ornat, T. Kulawik, M
G. Francuz-Ornat, T. Kulawik, M. Nowotny-Różańska „Fizyka i astronomia” dla gimnazjum w świecie Materii moduł1 str.93

8 M. Rozenbajgier, R. Rozenbajgier „Fizyka dla gimnazjum” Część 2 str

9 K. Foulds „Fizyka” podręcznik dla gimnazjum str.111

10 J. Poznańska, M. Rowińska, E
J. Poznańska, M. Rowińska, E. Zając „Ciekawa fizyka” podręcznik dla gimnazjalisty część 1 str.61-62

11 Foton 74 JESIEŃ 2001 r.

12 Zdjęcia i rysunki powyżej umieszczone, zdaniem autorów pozwalają ustalić zależność ciśnienia cieczy na dno i ścianki naczynia w zależności od głębokości zanurzenia. Uczniowie widzą, że strugi cieczy opisywane są różnymi torami. Nauczyciel interpretuje wynik: im niżej są położone otwory, tym bardziej ciecz naciska na ścianki naczynia. Nauczycielowi posiadającemu ukształtowane pojęcia, analizowane w zadaniu jest oczywisty, następujący logiczny łańcuch faktów: * liniowa zależność zasięgu strugi od prędkości jej wypływu z otworu, * proporcjonalność prędkości wyciekania cieczy od ciśnienia.

13 Na potwierdzenie tej tezy wykonano doświadczenie.
to jednak może być niezbyt jasne dla uczniów, takie stwierdzenie może doprowadzić do powierzchownego myślenia uczniów. Należy tu dodać, że zdjęcia i rysunki z podręczników nie pozwalają na wyciągnięcie wniosków, sugerowanych przez autorów . Na potwierdzenie tej tezy wykonano doświadczenie.

14 Do demonstracji zależności ciśnienia cieczy na dno i ścianki naczynia, w zależności od głębokości zanurzenia, użyto szklanego naczynia z czterema otworami, umieszczonymi jeden pod drugim, o takiej samej średnicy (2mm). Naczynie przymocowano do statywu. Po wlaniu do naczynia wody, której poziom nie ulegał zmianie, obserwowano wypływ strug cieczy.

15 Wypływ cieczy na poziomie I [kliknij tutaj, zobacz film]

16 Ustalmy ,prawa rządzące wypływem wody z otworów. [1]
Ten film przeczy doświadczeniom prezentowanym w podręcznikach, gdyż autorzy podręczników stwierdzają, że im z niższego otworu wypływa woda tym zasięg strugi jest większy. Ustalmy ,prawa rządzące wypływem wody z otworów. [1]

17 Jeżeli do wzoru na zasięg strugi:
gdzie: Jeżeli do wzoru na zasięg strugi: − odległość otworu, z którego wycieka woda od podstawy, na której stoi butelka ; H h − prędkość wypływu wody z otworu; Wstawimy wyrażenie gdzie: wysokość poziomu cieczy wynosi H, wysokość otworku, z którego ciecz wypływa wynosi h. − odległość górnego poziomu wody od podstawy, na której stoi butelka; Otrzymamy wzór na zasięg wypływającej wody :

18 Wyliczenie maksimum powyższej funkcji daje nam wysokość, dla której zasięg wypływającej wody jest największy: Ostatecznie:

19 Powyższy wynik można także uzyskać z wykresu zależności zasięgu od wysokości wypływu:
Widać, że dla h=0,5H zasięg jest największy i wynosi H

20 Wynika stąd, że gdy mamy żądać, aby wraz ze zmniejszaniem wysokości wypływu zwiększał się zasięg wypływu cieczy, butelkę należy postawić na podstawce, wysokość której powinna być równa co najmniej wysokości słupa cieczy. W związku z powyższym, naczynie podniesiono na wysokość równą wysokości słupa cieczy. Do naczynia stale dolewano wody, tak by jej poziom nie ulegał zmianie.

21 Wypływ cieczy na poziomie II [kliknij tutaj, zobacz film]

22 Pokazano, że im niżej znajduje się otwór, tym większy jest zasięg strugi. Aby to wyjaśnić przedstawiono kolejne doświadczenie. Doświadczenie to jest wskazówką metodyczną dla wyjaśnienia zależności zasięgu strugi cieczy od prędkości jej wyciekania z otworów umieszczonych na różnych wysokościach.

23 „Demonstracja staczania się jednakowych kulek z różnych wysokości”

24 Na równi pochyłej umieszczano kolejno metalowe kulki - przymocowany magnes uniemożliwiał ruch kulki. Każdą kulkę pomalowano czarnym tuszem. Po zabraniu magnesu: kulki toczyły się i znaczyły ślady.

25 Zależność zasięgu strugi cieczy od prędkości wycieku z otworów [kliknij tutaj, zobacz film]

26 Po prezentacji filmu zadajemy uczniom pytanie
o cel doświadczenia (Celem doświadczenia było wykazanie: większa prędkość kulki - dalej znaczy ślad -większy zasięg ruchu).

27 Pozwala natomiast na przeprowadzenie następujących rozważań:
Wnioski: Demonstracja ta, nie daje jednak możliwości uzyskania jednoznacznego wniosku, o zależności zasięgu strugi cieczy od prędkości jej wyciekania, z otworów na różnych wysokościach. Pozwala natomiast na przeprowadzenie następujących rozważań:

28 kształt toru pozwala porównywać prędkości początkowe kulek;
większy zasięg toru odpowiada większym prędkością kulek; wyciekająca ciecz z najwyższego otworu posiada mniejszą prędkość niż z otworu poniżej; zmiana prędkości jest wprost proporcjonalna do działającej na ciecz siły; ciśnienie wierzchnich warstw cieczy na dolne, jest przekazywane również ściankom naczynia bez zmiany wartości; siła, jaka działa na powierzchnię, równą powierzchni otworu w ściance naczynia na danej wysokości jest równa sile, która działa na ciecz w granicach otworu;

29 IM NIŻEJ ZNAJDUJE SIĘ OTWÓR, TYM WIĘKSZA PRĘDKOŚĆ WYCIEKANIA
Gdy powierzchnie otworów są jednakowe, a tylko znajdują się na różnych wysokościach to można wyciągnąć wniosek: IM NIŻEJ ZNAJDUJE SIĘ OTWÓR, TYM WIĘKSZA PRĘDKOŚĆ WYCIEKANIA CIECZY I ODPOWIEDNIO WIĘKSZA SIŁA DZIAŁAJĄCA NA CIECZ I ŚCIANKI NACZYNIA NA TEJ WYSOKOŚCI

30 Z tego wynika, że ciśnienie zależy od wysokości,
im głębiej tym większe jest ciśnienie.

31 Bibliografia: [1] Czesław Kizowski, Jak wypływa ciecz, Fizyka w Szkole nr 2, 2006 r.