Pomiary i analiza właściwości materiałów

1

Aktywność – Opisz mnie

Czas trwania: 20 minut

Narzędzia: miska z wodą, kawałek surowego drewna, kawałek stalowej rury, trzy flipcharty, marker i stoper

Instrukcje:

Podziel klasę na trzy grupy. Każdej grupie przekaż jeden marker, jeden flipchart i jeden przedmiot, który pozostaje zakryty. Powiedz uczniom, że ich zadaniem jest opisanie właściwości i cech otrzymanego przedmiotu. Zachęć ich, aby nie polegali wyłącznie na wyglądzie i kształcie, ale również na właściwościach fizycznych (przewodnik/izolator, magnetyczny itp.).

Ustal limit czasu (3–5 minut) i kontroluj go za pomocą stopera.

Po upływie wyznaczonego czasu każda grupa odkłada marker i ponownie zakrywa swój materiał. Następnie przekaż go kolejnej grupie. Powtórz ten sam proces dla pozostałych przedmiotów. Każda grupa powinna zapisać cechy wszystkich trzech materiałów.

Porównaj informacje z flipchartów. Omów z uczniami, jak zdobyli określone informacje o materiałach (mogły to być obserwacje, doświadczenia osobiste, wiedza szkolna itp.). Jeśli pojawią się sprzeczne informacje, zachęć uczniów do ich rozwiązania i znalezienia prawidłowej odpowiedzi. Przekreśl wszelkie niewłaściwe lub niepoprawne informacje.

Porównaj informacje każdego materiału i pokaż, które są najciekawsze. Możesz nagrodzić najlepszą grupę.

2

Dyskusja – Jesteśmy różni, ale jednak podobni

Czas trwania: 10 minut

Pytając uczniów o ich wiedzę na temat materiałów, dowiedz się, co o nich wiedzą i jakie mają opinie:

Dlaczego ważne jest dla nas charakteryzowanie materiałów?
Jak możemy obserwować cechy materiałów?
Czy właściwości materiałów mogą się zmienić?

Dostosuj pytania według własnego uznania lub wymyśl własne.

3

Wprowadzenie – Co definiuje materiały

Czas trwania: 10 minut

Krótko omów charakterystyki niektórych materiałów i jak są od siebie odróżniane na podstawie tych cech:

"Cząstki są małymi, bardzo trudno dostrzegalnymi kawałkami, które tworzą materię... Masa materii zachowuje się przy każdej zmianie z jednej formy w drugą, w tym przy przejściu, które wydaje się znikać (np. cukier w wodzie, odparowywanie w zamkniętym naczyniu)."

Materiały mogą być charakteryzowane poprzez swoje właściwości. Niektóre z nich są łatwe do obserwacji (kolor, kształt), ale inne wymagają głębszej obserwacji poprzez eksperymenty lub inne metody (odblask, przewodnictwo elektryczne, przewodnictwo cieplne, reakcja na siły magnetyczne i rozpuszczalność).

4

Wprowadzenie – Przewodnictwo elektryczne

Otwórz model "Bateria cytrynowa" w aplikacji Corinth, znajdujący się w bibliotece Fizyki.

Omów, jak dodatnio naładowana miedź i cynk mogą generować prąd elektryczny dzięki procesowi chemicznemu zachodzącemu w cytrynie:

Bateria cytrynowa to prosta bateria, często wykonana przy użyciu kawałka cynkowego metalu (np. ocynkowany gwóźdź) i kawałka miedzi (np. moneta)... Elektrony utracone przez miedź są zastępowane przez przesunięcie dwóch elektronów z cynku przez przewód zewnętrzny."

5

Aktywność – Tworzę prąd lepiej niż ty

Czas trwania: 20 minut

Narzędzia: cytryna, ziemniak, słona woda, przewody elektryczne, przedmiot z cynku (stalowy gwóźdź), przedmiot z miedzi (moneta) i woltomierz

Instrukcje:

Zachęć uczniów do spróbowania stworzenia obwodu z tych materiałów. Mogą użyć modelu "Bateria cytrynowa" z Corinth, aby pomógł im w montażu obwodu.
Zamiast diody LED użyj woltomierza, aby zmierzyć ilość energii przepływającej przez obwód. Zanotuj ilość energii uzyskanej z obwodu.
Zmień źródło energii i sprawdź, jak wpłynie to na ilość wytwarzanej energii. Zanotuj wynik i powtórz eksperyment z ostatnim źródłem energii.
Sprawdź, które źródło zapewniło najwięcej energii.

Zadaj uczniom następujące pytania:

Czy wytworzylibyśmy więcej energii, gdybyśmy połączyli dwa lub więcej cytryn szeregowo w obwodzie?
Jak moglibyśmy zasilić więcej diod LED lub nawet małe żarówki?

6

Wprowadzenie – Siła magnetyzmu

Czas trwania: 10 minut

Przedstaw klasie magnetyzm i to, jak za pomocą ferromagnetyzmu można poruszać różnymi żelaznymi przedmiotami:

"Magnetyzm to siła przyciągania lub odpychania w i wokół materiału. Ciekawe jest to, że występuje we wszystkich materiałach, ale na tak niskich poziomach, że trudno go wykryć. Niektóre materiały, takie jak magnetyt, żelazo, stal, nikiel i kobalt, wykazują magnetyzm na poziomach łatwo wykrywalnych. Są one znane jako właściwości ferromagnetyczne, wykazujące tymczasowe cechy magnetyczne."

Otwórz modele 3D "elektromagnes" i "budowa zwykłej żarówki" w bibliotece Fizyki w Corinth i poproś uczniów o zidentyfikowanie różnych materiałów, takich jak plastik, żelazo, szkło itp. Poproś uczniów, aby spróbowali odgadnąć, który materiał można tymczasowo namagnesować magnesem, a który nie. Możesz wyróżnić różne części modelu i pozwolić uczniom szukać informacji o materiałach użytych w tych częściach, aby lepiej zrozumieli, z czego dany element jest wykonany.

7

Aktywność – Mam zdolności magnetyczne!

Czas trwania: 10 minut

Narzędzia: żarówka, łyżka, nożyczki, nóż, igła, kawałek gumy, szkło, kawałek tkaniny, kawałek plastiku

Instrukcje:

Podziel uczniów na grupy. Każdej grupie przekaż próbki materiałów wymienionych w narzędziach.
Uczniowie próbują użyć magnesu, aby namagnesować przedmioty.
Zadaj im następujące pytania: Które materiały stały się magnetyczne? Jak to można sprawdzić? Jak długo przedmioty zachowują swoje właściwości magnetyczne?

8

Refleksja i zakończenie

Nauczyciel prowadzi dyskusję z uczniami o tym, czego nowego się nauczyli i co ich zainteresowało. Może tworzyć mapę myśli na tablicy w klasie lub w inny sposób zapisywać spostrzeżenia uczniów. Podczas dyskusji podsumowuje nowe informacje i poleca uczniom dodatkowe źródła edukacyjne, do których mogą wrócić lub kontynuować naukę i rozwijać się w danym temacie.