Měření a analýza vlastností materiálů

Měření a analýza vlastností materiálů

Předmět
Fyzika
Časová dotace
100 minut
Cílová skupina
Střední škola a gymnázium
Rozvíjené digitální kompetence
pochopení jevů na základě 3D modelu, vysvětlení procesů s pomocí 3D modelu
1
Aktivita – Popište mě

Doba trvání: 20 minut

Nástroje: mísa s vodou, kus neopracovaného dřeva, kus ocelové trubky, tři flipcharty, fixa a stopky

Instrukce:

Rozdělte třídu do tří skupin. Každé skupině poskytněte jednu fixu, jeden flipchart a jeden předmět, který zůstane zahalený. Řekněte svým studentům, že jejich úkolem bude popsat vlastnosti a charakteristiky předmětu, který obdrželi. Pobídněte je, aby se nespoléhali pouze na fyzický vzhled a tvar, ale také na fyzikální vlastnosti (vodič/izolant, magnetický atd.).

Stanovte časový limit (3 až 5 minut) a sledujte čas stopkami.

Jakmile uplyne stanovený čas, nechte skupiny uložit fixu a zakrýt svůj materiál znovu. Poté ho předejte další skupině. Opakujte stejný proces s ostatními předměty. Každá skupina by měla napsat charakteristiky ke všem třem materiálům.

Porovnejte informace z flipchartů. Diskutujte s studenty, jak získali určité informace o svých materiálech (mohou to být pozorování, osobní zkušenosti, znalosti ze školy atd.). Pokud se objeví jakékoli protichůdné informace, ponoukejte své studenty, aby je vyřešili a našli správnou odpověď. Přeškrtněte jakékoli nevhodné nebo nesprávné informace.

Porovnejte informace každého materiálu a ukažte, které jsou nejzajímavější. Můžete ocenit nejlepší skupinu.

2
Diskuse – Jsme si všichni různí, ale přesto podobní

Doba trvání: 10 minut

Dotazováním se svých studentů na znalosti o materiálech, zjistěte, co o nich ví a jaké mají názory:

  • Proč je pro nás důležité charakterizovat materiály?
  • Jak můžeme pozorovat charakteristiky materiálů?
  • Mohou se charakteristiky materiálů změnit?

Upravte otázky podle svého uvážení nebo si vymyslete vlastní.

3
Úvod – Co definuje materiály

Trvání: 10 minut

Stručně hovořte o charakteristikách určitých materiálů a jak jsou od sebe odlišovány na základě těchto charakteristik:

"Částice jsou malé, velmi těžko viditelné kousky, které tvoří hmotu... Hmotnost hmoty se zachovává při jakékoliv změně z jedné formy do druhé, včetně přechodu, kdy se zdá, že zmizí (například cukr ve vodě, odpařování v uzavřené nádobě)."

Materiály mohou být charakterizovány svými vlastnostmi. Ty mohou být snadno pozorovatelné (barva, tvar), ale jiné vyžadují mnohem hlubší pozorování prostřednictvím experimentů nebo jiných metod (odrazivost, elektrická vodivost, tepelná vodivost, odezva na magnetické síly a rozpustnost).

4
Úvod – Elektrická vodivost

Otevřete model "Citronová baterie" v aplikaci Corinth, který se nachází v knihovně Fyziky.

Hovořte o tom, jak pozitivně nabité měď a zinek mohou generovat elektrický proud díky chemickému procesu, který probíhá v citronu:

Citronová baterie je jednoduchá baterie, často vyrobena pomocí kusu zinečnatého kovu (jako je pozinkovaný hřebík) a kusu mědi (jako je pětník)... Elektrony ztracené mědí jsou nahrazeny posunutím dvou elektronů ze zinku přes vnější kabel."

5
Aktivita – Já vytvářím elektřinu lépe než ty

Doba trvání: 20 minut

Nástroje: citron, brambora, slaná voda, elektrické vodiče, předmět ze zinku (ocelový hřebík), předmět z mědi (mince) a voltmetr

Instrukce:

  • Přimějte studenty, aby se pokusili vytvořit obvod z těchto materiálů. Mohou použít model "Citronová baterie" z Corinthu, aby jim pomohl sestavit obvod.
  • Namísto LED diody použijte voltmetr k zjištění množství energie procházející obvodem. Zapište si množství energie, kterou jste získali z obvodu.
  • Změňte zdroj energie a zjistěte, jak to ovlivní množství produkované energie. Zapište si výsledek a opakujte experiment s posledním zdrojem energie.
  • Zjistěte, který zdroj poskytl nejvíce energie.

Zeptejte se svých studentů na následující otázky:

  • Vytvořili bychom více energie, kdybychom zapojili dva nebo více citronů sériově do obvodu?
  • Jak bychom mohli podpořit více LED diod nebo dokonce menší žárovky?
6
Úvod – Síla magnetismu

Trvání: 10 minut

Představte třídě magnetismus a to, jak můžeme pomocí feromagnetismu pohybovat různými železnými předměty:

"Magnetismus je síla přitažlivosti nebo odpuzování v a kolem materiálu. Je zajímavé, že je přítomen ve všech materiálech, ale v tak nízkých úrovních, že jej nelze snadno detekovat. Určité materiály, jako je magnetit, železo, ocel, nikl a kobalt, projevují magnetismus na úrovních, které lze snadno zjistit. Tyto jsou známy jako feromagnetické vlastnosti, projevující dočasné magnetické charakteristiky."

Otevřete 3D modely "elektromagnet" a "konstrukce obyčejné žárovky" v knihovně Fyziky v Corinthu a požádejte studenty, aby identifikovali různé materiály, jako jsou plast, železo, sklo atd. Požádejte své studenty, aby hádali, který materiál lze dočasně namagnetizovat magnetem a který ne. Můžete zvýraznit různé části modelu a nechat studenty hledat informace o materiálu daných částí tak, aby měli lepší představu o tom, z čeho je díl vyroben.

7
Aktivita – Mám magnetické schopnosti!

Trvání: 10 minut

Nástroje: žárovka, lžíce, nůžky, nůž, jehla, kus gumy, sklo, kus textilu, kus plastového materiálu

Pokyny:

  • Rozdělte své studenty do skupin. Každé skupině dejte vzorek materiálů uvedených v nástrojích.
  • Studenti se pokusí použít magnet a namagnetizovat předměty.
  • Dejte jim následující otázky: Které materiály se staly magnetickými? Jak to můžete ověřit? Jak dlouho trvá, než předměty ztratí své magnetické vlastnosti?
8
Reflexe a závěr

Učitel s žáky diskutuje o tom, co nového se naučili a co je zaujalo. Může tvořit myšlenkovou mapu na tabuli ve třídě nebo zaznamenávat jiným způsobem postřehy žáků. Při diskusi shrne nové poznatky a doporučí žákům další vzdělávací zdroje, ke kterým se mohou vrátit nebo dále studovat a rozvíjet se v daném tématu.