Experimentální soupravy s mnoha otázkami
Andrzej Trzebuniak
překlad: Růžena Kolářová
Nápad na soupravy s mnoha otázkami prezentovaný v tomto příspěvku může být velmi užitečný ve výuce fyziky. Využití takových souprav při opakovacích hodinách nebo fakultativních cvičeních velice zpestří práci s žáky, usnadní pochopení a trvalost osvojovaných poznatků. Nápad měl čistě praktický začátek. Už po mnoho let se při organizování finále Fyzikálního turnaje pro žáky středních škol v našem regionu staly tradicí otázky přímo související s demonstrovanými pokusy.Takové pokusy, připravované právě pro turnaj, získaly název „soubory experimentálních souprav s mnoha otázkami“. Idea souprav spočívá v tom, že k prezentovaným pokusům bylo možné zformulovat mnoho otázek týkajících se demostrovaných jevů nebo procesů. Pokusy v soupravě se vztahují buď k tomu samému jevu a ukazují jeho různé projevy, nebo k různým fyzikálním jevům, ale majícím podobné vnější projevy. Zvláště ty druhé soupravy mohou hrát velmi inspirující roli ve výuce tím, že ukazují podobnosti v procesech probíhajících v přírodě.
Pro ilustraci uvedené idey jsme vybrali dva příklady „experimentálních souprav s mnoha otázkami“. Ukážeme je tak, jako se používají na Fyzikálním turnaji, kde pravidla omezují počet otázek na čtyři. Také samotný způsob popisu pokusů je velmi stručný, aby se do poslední chvíle neprozradila podstata jevu. Úkolem účastníků turnaje je vyčerpávajícím způsobem odpovědět na otázky vztahující se k pozorovanému pokusu. Při použití níže uvedených „experimentálních souprav s mnoha otázkami“ ve výuce je možné formulovat otázky jinak, uvést jich více, popř. modifikovat experimentální soupravy. Je však třeba si uvědomit, že příliš velký počet otázek, nebo příliš detailní otázky mohou didaktický efekt zhoršit, zde navržený počet otázek se zdá optimální.
Souprava I
1. Do cesty svazku světla vycházejícího ze žárovky umístíme dvě průsvitné desky a za nimi stínítko.
Otáčíme deskou I a pozorujeme periodické znměny intenzity světla na stínítku.
Otázka 1 (vysvětlení):
Jak tento jev vysvětlíš?
2. Ponecháme jediný polarizátor, ale světlo po průchodu polarizátorem směřujeme na skleněnou desku upevněnou na Hartlově optické desce.
Otázka 2 (předpověď):
Bude se měnit intenzita světla odraženého od desky během otáčení polarizátorem?
3. Z předcházejícího pokusu odstraníme polarizátor. Při otočení desky pozorujeme změny intenzity světla odraženého od desky.
Otázka 3 (vysvětlení):
Vysvětli, proč se mění intenzita světla?
4. Experimentální uspořádání je stejné jako v bodě 1. Dva polarizátory umístíme tak, že stínítko je „vyhaslé“. Potom mezi polarizátory (1) i (2) vložíme další polarizátor (3).
Otázka 4 (předpověď):
Změní se obraz na stínítku? Odpověď zdůvodni.
Otázka 5 (předpověď):
Co způsobí výměna umístění polarizatorů (2) i (3)?
Souprava II
1. Na vodorovné ploše jsou tři stejné vozíky spojené siloměry jako na obrázku dole. Soustavu vozíků táhneme silou F.
Otázka 1 (předpověď):
Jaké budou vztahy mezi údaji siloměrů S1, S2, S3 ?
2. Tu samou soustavu vozíků (z bodu 1) umístíme na nakloněné rovině jako na obrázku.
Síla F udržuje soustavu v rovnováze.
Otázka 2 (předpověď):
Jaké v tom případě budou vztahy mezi údaji siloměrů S1, S2, S3?
3.Lanko spojené se stativy přes dva stejné siloměry S1 i S3 je tažené přes dvě kladky jako na obrázku. Ve středu lanka upevníme siloměr S2.
Siloměr S2 táhneme takovou silou, aby siloměr S3 ukazoval 50 dílků.
Otázka 3 (předpověď):
Po kolika dílcích budou ukazovat siloměry S1 a S2?
4. Experimentální uspořádání je podobné jako v bodě 3. Přes siloměr S2 táhneme za lanko v polovině jeho délky.
Otázka 4 (předpověď):
Jaké budou vtahy mezi údaji siloměrů S1, S2, S3?
Efekty pokusů v mnoha experimentálních soupravách jsou překvapivé, což zvětšuje jejich atraktivnost, budí zájem žáků a provokuje jejich otázky. Stimulování takového postoje žáků je mimořádně důležitým faktorem, který ve svém důsledku vede k úspěchu ve výuce fyziky.
