Využití lidského těla ve výuce fyziky
Miriam Brtníková
Každý učitel má jistě snahu, aby jeho práce měla dobré výsledky a aby výuka zanechala v žácích potřebné znalosti a dovednosti z příslušného oboru. Tato efektivita vyučování závisí mimo jiné i na aktivitě žáků, kterou můžeme stimulovat vhodnou motivací. Jedním z motivačních prvků mohou být i mezipředmětové vztahy. Zaměřila jsem se na propojení fyziky a tělesné výchovy. V posledních desetiletích se rozvíjí prožitková pedagogika, která se ve své čisté formě vztahuje právě k tělesné kultuře. Zákonitosti této pedagogiky jsem se však do určité míry pokusila přenést i do oblasti fyziky. Stavěla jsem tedy na tom, že co člověk prožije, co si sám vyzkouší, to v něm zanechá trvalejší stopy. V běžných laboratorních úlohách žák obvykle zapojuje pro vnímání pokusu zrak, mnohem méně sluch a téměř výjimečně jiný ze smyslů. Proto jsem vybrala experimenty, při nichž se zapojí také hmat, nebo i pohyb celého těla. Čím více smyslů bude žák pro vnímání používat, tím si v sobě zkušenost uchová hlouběji. Některé experimenty také podporují spolupráci a vzájemnou důvěru žáků. Aby přínos mé práce byl především praktický a pro učitele fyziky snadno realizovatelný, vytvořila jsem pracovní listy jak pro žáky, tak i příslušné metodické listy pro učitele. Pro ukázku přikládám pracovní i metodický list týkající se rozkladu sil. Pracovní list je zadán experimentem s využitím lidského těla. Za ním následují otázky, které žáky postupně vedou ke konečnému objasnění fyzikální podstaty provedeného experimentu. Součástí metodického listu je jak zadání, které mají žáci ve svých listech, tak i očekávané odpovědi žáků, případně podrobnější rozbor daného jevu. Je třeba zdůraznit, že některé experimenty, především ty, které provádíme v tělocvičně nebo ve vodě, vyžadují důsledné dodržování bezpečnostních předpisů.
Více pracovních listů bude v dohledné době zveřejněno na stránkách PdF MU.
JMÉNO:
TŘÍDA:
ROZKLAD SIL
POMŮCKY: kabela, dva medicinbaly, lavička
1.ÚKOL:
Když neseš těžkou kabelu, určitě jsi rád, když ti s ní někdo pomůže. Jak pro vás kabela bude těžká, závisí na způsobu, jakým ji nesete.
Dej do kabele dva medicinbaly. Potom s kamarádem vyzkoušej, jak daleko od sebe musíte jít, aby pro vás kabela byla co nejlehčí a co nejtěžší. Obě tyto situace nakresli.Do obrázků vyznač gravitační sílu působící na kabelu.
Znázorni, na jak velké síly působící na vás se gravitační síla kabele rozloží v prvním i ve druhém případě.
2. ÚKOL:
Sedněte si s kamarádem podle obrázků proti sobě, jednou blíž a jednou dál. Kamarád vám položí na nohy medicinbal. Zkuste s ním pokrčit a zpátky natáhnout nohy.
Kdy se vám zdá medicinbal těžší?
Nakresli do obou obrázků, jak se rozloží síla, kterou na vás medicinbal působí.
3. ÚKOL:
Vytvořte zhruba dvanáctičlennou skupinku. V ní máte za úkol v sedě nohama zvednout lavičku. Seďte tak, aby pro vás lavička byla co nejlehčí a mějte propnuté nohy. Teď někdo klidně může po lavičce přejít.
Vypočítej, kolik kilogramů by musely nést tvoje nohy a jak je to velká síla, svírají-li všechny nohy držící lavičku úhel 90°. Předpokládej, že hmotnost přecházejícího je 50 kg a že se rozloží rovnoměrně mezi všechny, kdo lavičku drží. Počítej, že hmotnost lavičky je 20 kg.
ROZKLAD SIL
POMŮCKY: kabela, dva medicinbaly, lavička
NÁROČNOST NA PŘÍPRAVU: ☻☻☺
NÁROČNOST NA PROVEDENÍ: ☻☻☻
1.ÚKOL:
Když neseš těžkou kabelu, určitě jsi rád, když ti s ní někdo pomůže. Jak pro vás bude těžká závisí na způsobu, jakým ji nesete.
Dej do kabele dva medicinbaly. Potom s kamarádem vyzkoušej, jak daleko od sebe musíte jít, aby pro vás kabela byla co nejlehčí a co nejtěžší.
Obě tyto situace nakresli.
Do obrázků vyznač gravitační sílu působící na kabelu.
Znázorni, na jak velké síly působící na vás se gravitační síla kabele rozloží v prvním i ve druhém případě.
2. ÚKOL:
Sedněte si s kamarádem podle obrázků proti sobě, jednou blíž a jednou dál. Kamarád vám položí na nohy medicinbal. Zkuste s ním pokrčit a zpátky natáhnout nohy.
Kdy se vám zdá medicinbal těžší?
Když sedíme dál od sebe.
Nakresli do obou obrázků, jak se rozloží síla, kterou na vás medicinbal působí.
3. ÚKOL:
Vytvořte zhruba dvanáctičlennou skupinku. V ní máte za úkol v sedě nohama zvednout lavičku. Seďte tak, aby pro vás lavička byla co nejlehčí a mějte propnuté nohy. Teď někdo klidně může po lavičce přejít.
Vypočítej, kolik kilogramů by musely nést tvoje nohy a jak je to velká síla, svírají-li všechny nohy držící lavičku úhel 90°. Předpokládej, že hmotnost přecházejícího je 50 kg a že se rozloží rovnoměrně mezi všechny, kdo lavičku drží. Počítej, že hmotnost lavičky je 20 kg.
Celková hmotnost m = 70 kg.
Této hmotnosti odpovídá gravitační síla Fg = mg = 700 N.
Nejprve počítejme, že se tato síla rozloží stejně na žáky držící lavičku z pravé strany i na žáky z levé strany. Protože rozložené síly svírají úhel 90° a mají být stejně velké, použijeme Pythagorovu větu: a2 + b2 = c2, kde a, b jsou velikosti sil působících na pravou a levou stranu a jsou si rovny, tedy a = b, c je velikost gravitační síly Fg.
Dostáváme a = b = 495 N.
Když známe sílu působící na řadu žáků sedících z jedné strany, vydělíme ji počtem žáků na této straně a dostaneme velikost síly působící na jednoho žáka.
Je-li na jedné straně šest žáků, výsledek je a/6 = 82,5 N. To znamená, že jeden žák nese 8,25 kg.
V příkladu zanedbáváme nerovnoměrné rozložení hmotnosti přecházejícího žáka na jednotlivé žáky držící lavičku.
Také se zanedbává, že všichni žáci nemají stejně dlouhé nohy, což způsobuje, že se síla nerozloží na stejně velké síly.
BEZPEČNOST:
Pro bezpečnost je důležité, aby ti krajní, co podpírají lavičku, byli úplně na jejím konci. Tak nedojde k jejímu otočení.
