ηλεκτροκινητήρας- φασματοσκόπιο

ΠΕΙΡΑΜΑΤΑΠΕΙΡΑΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗΣΦΥΣΙΚΗΣ

ΦασματοσκόπιοΦασματοσκόπιο

--

ΗλεκτροκινητήραςΗλεκτροκινητήρας

Γεώργιος

Λ. Κατσικογιώργος

Ένας ….ηλεκτροκινητήρας και ένα φασματοσκόπιο

Ένας ηλεκτροκινητήρας και ένα φασματοσκόπιο ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στη συγκεκριμένη εργασία θα περιγράψω την κατασκευή και τη λειτουργία ενός

απλού ηλεκτροκινητήρα και ενός φασματοσκοπίου. Και οι δυο συσκευές είναι για επίδειξη καθώς δεν έχουν τη δυνατότητα μετρήσεων αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανακάλυψη της γοητείας της φυσικής μέσα από φαινόμενα και πειράματα με καθημερινά μέσα.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ∆ΙΑΤΑΞΗ: ( Κατασκευή) Α) ηλεκτροκινητήρας Για τον κινητήρα χρειαζόμαστε: • Μια βάση μπαταρίας • Μια μπαταρία (9 V) • Ένα ισχυρό μαγνήτη • σύρμα Αρχίζουμε με το τύλιγμα του πηνίου, το μέρος της μηχανής που κινείται. Για να το

καταστήσουμε συμπαθητικό και στρογγυλό, το τυλίγουμε σε μια κυλινδρική μορφή σπειρών, με τη βοήθεια ενός στυλό ή μια μικρή μπαταρία ΑΑΑ. Η διάμετρος δεν είναι κρίσιμη, αλλά πρέπει να αφορά το μέγεθος καλωδίων. Το λεπτό καλώδιο απαιτεί μια μικρή διάμετρο, το παχύ καλώδιο απαιτεί μια μεγαλύτερη διάμετρο.

Αφήνοντας μερικά εκατοστά του καλωδίου ελεύθερα από τη μία πλευρά, τυλίγουμε 25 ή 30 φορές ώστε να δημιουργηθεί η μορφή των σπειρών. ∆εν είναι απαραίτητο να προσπαθήσουμε να είναι εντελώς τακτοποιημένες οι σπείρες. Λίγο τυχαίο σχήμα θα

βοηθήσει τη δέσμη να κρατήσει τη μορφή της καλύτερα. Η σπείρα θα καταλήξει όπως στη διπλανή φωτογραφία. (εικόνα 1

Γεώργιος Κατσικογιώργος

). Στη συνέχεια

τραβάμε προσεκτικά το πηνίο. Για να κάνουμε τη σπείρα να κρατήσει τη μορφή της μόνιμα, θα τυλίξουμε κάθε ελεύθερη άκρη του καλωδίου γύρω

από τη σπείρα μερικές φορές, σίγουροι ότι οι άκρες των καλωδίων είναι ακριβώς η μια απέναντι από την άλλη, έτσι ώστε η σπείρα να μπορεί να γυρίσει εύκολα στον άξονα που

Εικόνα 1

Εικόνα 2

Σελίδα- 1 -


διαμορφώνεται από τις δύο ελεύθερες άκρες του καλωδίου, όπως μια ρόδα. (εικόνα 2). Μια πιο ακριβής εικόνα για το δέσιμο στις άκρες προκύπτει από τη μεγέθυνση της

φωτογραφίας, όπως φαίνεται και στην εικόνα 3. Αν δεν μπορούμε να το δέσουμε, διότι είναι αρκετά δύσκολο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κάποια μονωτική ταινία.

Το σημαντικό πάντως είναι να κρατηθούν οι σπείρες μαζί, και να είναι οι δύο άκρες του καλωδίου δεμένες καλά, και ευθυγραμμισμένες σε μια ευθεία γραμμή, έτσι ώστε να διαμορφώνουν έναν καλό άξονα.

Κρατήσαμε λοιπόν, τη σπείρα στην άκρη ενός τραπεζιού, έτσι ώστε η σπείρα να είναι κατακόρυφη (πάνω-κάτω),(όχι οριζόντια στο τραπέζι), και μια από τις ελεύθερες άκρες καλωδίων να βρίσκεται οριζόντια στο τραπέζι. Με ένα αιχμηρό μαχαίρι, αφαιρέσαμε το μισό της μόνωσης από το ανώτερο μέρος των ελεύθερων άκρων των καλωδίων. Έπρεπε να είμαστε

προσεκτικοί ώστε να μείνει το κάτω μισό του καλωδίου με τη μόνωση σμάλτων άθικτη. Στο άνω μισό του καλωδίου θα φαίνεται γυμνός χαλκός, και στο κάτω μισό θα είναι το χρώμα της μόνωσης. Ένα πρόχειρο σχέδιο που μπορεί να βοηθήσει φαίνεται στην εικόνα 4. Η ιδέα πίσω από αυτό το τέχνασμα στηρίζεται στο γεγονός ότι, η ηλεκτρική ενέργεια θα ρέει στο σύρμα περιοδικά, μόνο όταν ο γυμνός χαλκός είναι σε επαφή με τα στηρίγματα. Όταν ακουμπά το μονωμένο μέρος τότε δε θα έχουμε ροή του ρεύματος.

Εικόνα 3


Το επόμενο βήμα είναι να γίνουν τα δύο στηρίγματα των αξόνων. Αυτοί είναι απλοί βρόχοι καλωδίου, που κρατούν ψηλά τη διάταξη και της επιτρέπουν να περιστρέφεται. Αποτελούνται από το γυμνό καλώδιο, δεδομένου ότι θα ενεργήσουν επίσης σαν ένα κομμάτι του κυκλώματος για να φτάσει η ηλεκτρική ενέργεια στο πηνίο.

Εικόνα 4

Πήραμε ένα δύσκαμπτο κομμάτι του γυμνού καλωδίου (ο χαλκός ή ο ορείχαλκος θα λειτουργήσει, όπως ένας ισιωμένος συνδετήρας εγγράφου) και το κάμψαμε γύρω από ένα μικρό καρφί για να κάνουμε έναν βρόχο στη μέση, όπως φαίνεται στην εικόνα 5 παρακάτω. Κάναμε το ίδιο πράγμα σε ένα άλλο καλώδιο, έτσι έχουμε τα δύο στηρίγματα.

Συνδέσαμε τα σύρματα – στηρίγματα με τους πόλους της μπαταρίας που την τοποθετήσαμε σε Εικόνα 5

Σελίδα- 2 -


μια βάση και πάνω στη βάση βάλαμε το μαγνήτη. Σιγουρευτήκαμε ότι η σπείρα μπορεί ακόμα να περιστρέψει ελεύθερα, και ότι

περνάει ακριβώς πάνω από το μαγνήτη. Τοποθετήσαμε ένα μικρό κομμάτι χαρτί μεταξύ της μπαταρίας και της ηλεκτρικής

επαφής στον κάτοχο. Αυτό το χαρτί λειτουργεί σαν διακόπτης ON/OFF. Αφαιρούμε το

χαρτί για να διαρρεύσει ρεύμα τη μηχανή και το ανατοποθετούμε όταν θέλουμε να σταματήσουμε τον κινητήρα. Η τελική μορφή του κινητήρα φαίνεται στην εικόνα 6.

Τελική μορφή του κινητήρα Εικόνα 6

Περιστρέφουμε ήπια την μηχανή αρχικά και στη συνέχεια ο κινητήρας θα στρέφεται σχετικά γρήγορα.

Σελίδα- 3 - Γεώργιος Κατσικογιώργος


B) φασματοσκόπιο Το φασματοσκόπιο είναι μια διάταξη, η οποία έχει την ικανότητα να αναλύει μια

λεπτή δέσμη φωτός στα συστατικά της χρώματα. Θα μπορούσαμε να δούμε το φάσμα στοιχείων πυρακτώνοντάς τα, πάνω από μια μικρή φλόγα ή διαπερνώντας τα με ηλεκτρισμό. Το φασματοσκόπιο αναλύει το φως που εκπέμπεται οπότε θα μπορούσαμε να δούμε από ποια στοιχεία αποτελείται.

Για τα φασματοσκόπιο χρειαζόμαστε τα υλικά που

φαίνονται και στην εικόνα 7: • Ένα CD ή ένα DVD που μπορούν να

θυσιαστούν σε αυτό το πείραμα • Ένα χάρτινο κιβώτιο που μπορεί να χωρέσει

έναν δίσκο CD ή DVD. • Ένας μικρός σωλήνας χαρτονιού • Κάποια ταινία αργιλίου (που βρίσκεται στα

καταστήματα υλικών), ή κάποια φύλλα αλουμινίου • δυο λεπίδες ξυραφιών Το φασματοσκόπιο αποτελείται από τρια μέρη. Είναι η

οπή, η οποία δημιουργείται από τα δυο ξυραφάκια, από το CD που προκαλεί τη διάθλαση και ένα μέρος που θα χρησιμοποιείται για την εξέταση –θέαση που μας το δίνει ο

Εικόνα 7

σωλή χ

χρησα βήματα κατασκευής με λίγα (και αρκετές εξής:

νας αρτονιού. Για να σιγουρευτούμε ότι και τα τρία μέρη παρατάσσοντ

φωτογραφίες) είναι τα

αι κατάλληλα, θα ιμοποιήσουμε το δίσκο του CD ως συσκευή μέτρησης. Τ

καταρχήν παίρνουμε το CD και το τοποθετούμε σε μια γωνία κάποιας πλευράς του κιβωτίου όπως στην εικόνα 8. Ζωγραφίζουμε το κέντρο από το CD και στη συνέχεια με τον σωλήνα χαρτονιού κάνουμε έναν ομόκεντρο κύκλο με τον προηγούμενο. Μετακινούμε τον σωλήνα και κάνουμε έναν εφαπτόμενο σ’ αυτόν, όπως στην εικόνα 9.


Εικόνα 8 Εικόνα 9 Σελίδα- 4 -


Αυτούς του κύκλους τους χρειαζόμαστε για να κόψουμε το κουτί.

Το επόμενο βήμα είναι να γίνει η σχισμή. Γυρνάμε το κιβώτιο στροφή ενός τετάρτου και η οβάλ οπή που κάναμε, είναι στη δεξιά πλευρά. Χρησιμοποιώντας το δίσκο του CD και πάλι, κάνουμε άλλον ένα μικρό κύκλο κοντά στην αριστερή πλευρά του

κιβωτίου. Η σχισμή θα πρέπει να είναι στην άκρη αριστερά του κιβωτίου. Κόβουμε ένα μικρό ορθογώνιο από το κιβώτιο στο ύψος που χαρακτηρίζεται από το μικρό κύκλο που κάναμε με το δίσκο του CD. Προσεκτικά παίρνουμε τις δυο λεπίδες ξυραφιών και τις τοποθετούμε στην μικρή ορθογώνια τρύπα που κόψαμε, κάνοντας τις αιχμηρές άκρες τους να αγγίξουν σχεδόν. ∆είτε εικόνα 10


.

Στη συνέχεια τοποθετούμε το CD απέναντι ακριβώς από την οπή των ξυραφιών και το κλείνουμε βάζοντας ταινία ή φύλλα αλουμινίου οπουδήποτε υπάρχει περίπτωση να εισέλθει φως. ( εικόνα 11) Το τελευταίο βήμα είναι να χρησιμοποιηθεί η ταινία για να κολλήσουμε το σωλήνα χαρτονιού. Σιγουρευόμαστε ότι η γωνία είναι σωστή ρίχνοντας μια ματιά αν το φάσμα του λευκού φωτός φαίνεται ολόκληρο.

Εικόνα 10

Εικόνα 11

Το … οικιακό φασματοσκόπιο είναι έτοιμο. Εικόνα 12 Φασματοσκόπιο Τελική μορφή

Σελίδα- 5 -


ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ:

∆υο λόγια για τa

φάσματα

Εννοιολογική οικοδόμηση και «μυστικά» της πειραματικής έρευνας

Η έννοια φάσμα - και ειδικότερα το λεγόμενο «οπτικό» φάσμα - οικοδομήθηκε πάνω στην αισθητηριακή εμπειρία μιας έγχρωμης ταινίας και αναφέρεται γενικώς σε μία συγκεκριμένη ακτινοβολία. Πρακτικά προκύπτει εάν η συγκεκριμένη ακτινοβολία προσπέσει στη σχισμή ( του κατευθυντήρα ) και στη συνέχεια στο πρίσμα του φασματοσκοπίου. Την έγχρωμη ταινία η οποία δημιουργείται την ονομάζουμε φάσμα της ακτινοβολίας.

Φάσμα εκπομπής ενός σώματος Το φάσμα εκπομπής ενός σώματος είναι μια έγχρωμη ταινία αναφερόμενη σε

συγκεκριμένο σώμα. ∆ημιουργείται εφόσον το σώμα είναι αυτόφωτο, εκπέμπει με άλλα λόγια το «δικό του φως». Εάν το σώμα δεν είναι αυτόφωτο χρειάζεται να φροντίσουμε να γίνει αυτόφωτο. Υπό αυτή την προϋπόθεση ως φάσμα εκπομπής του σώματος ορίζεται το φάσμα της ακτινοβολίας την οποία εκπέμπει. Πρακτικά το φάσμα αυτό προκύπτει εάν η ακτινοβολία προσπέσει στη σχισμή και στη συνέχεια στο πρίσμα του φασματοσκοπίου.

Το φως του στερεού Πρακτικά μπορούμε να μετατρέψουμε ένα ετερόφωτο στερεό σώμα – όπως λόγου

χάριν ένα σιδερένιο καρφί- σε αυτόφωτο με το να αυξήσουμε τη θερμοκρασία του, να δημιουργήσουμε δηλαδή ένα διάπυρο στερεό.

Εάν το εκπέμπον αυτόφωτο σώμα είναι ένα διάπυρο στερεό, το φάσμα του είναι μία συνεχής ταινία με τα χρώματα σε συνεχή σειρά ( από το ερυθρό προς το ιώδες), τότε το φάσμα του δεν παρουσιάζει ενδιαφέρον για τη Χημεία. ∆εν μας προσφέρει δηλαδή καμία πληροφορία για τη χημική σύσταση του σώματος που εκπέμπει. Μας προσφέρει ωστόσο πληροφορία για τη θερμοκρασία του εκπέμποντος.



Με τον τρόπο αυτό, «ανακρίνοντας» δηλαδή το φως τέτοιων αντικειμένων οι φυσικοί κατέληξαν σε συμπεράσματα για τη θερμοκρασία τους. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση που το εκπέμπον σώμα είναι ένα διάπυρο υγρό.

Το φως του αερίου Εάν το εκπέμπον σώμα είναι αέριο ή ατμός το φάσμα του θα είναι γραμμικό, μια

σειρά δηλαδή από λεπτές λωρίδες εφόσον βέβαια η σχισμή του φασματοσκοπίου είναι μια λεπτή σχισμή. Γιατί αν στη θέση της σχισμής υπάρχει μια τρύπα, αντί για λωρίδες, θα δημιουργούνται έγχρωμες κηλίδες.

Το γραμμικό φάσμα ενός αερίου είναι χαρακτηριστικό των ουσιών που εκπέμπουν. Είναι συνεπώς ιδιαίτερα πολύτιμο για τη Χημεία. Μπορούμε, βασιζόμενοι σε αυτό, να οδηγηθούμε σε εγγυημένα συμπεράσματα για τη χημική σύσταση των ουσιών που εκπέμπουν.

Ένα φάσμα από λαμπτήρα φθορισμού με το φασματοσκόπιο που κατασκευάσαμε

δείχνει και η εικόνα.13.

Εικόνα 13




Ηλεκτρικός κινητήρας

Ο ηλεκτρικός κινητήρας δεν είναι τίποτε άλλο παρά μια μηχανή που δημιουργεί κίνηση καταναλώνοντας

ηλεκτρισμό. Σ' έναν απλό ηλεκτροκινητήρα, το ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει μια συρμάτινη περιέλιξη (θηλειά), η οποία βρίσκεται ανάμεσα στους πόλους ενός ηλεκτρομαγνήτη. Όμως κάθε ρευματοφόρος αγωγός, που βρίσκεται μέσα σε μαγνητικό πεδίο, δέχεται κάποια δύναμη. Στην περίπτωση αυτή οι δυνάμεις που ασκούνται στην περιέλιξη, σπρώχνουν τη μια πλευρά της προς τα πάνω και την άλλη προς τα κάτω, με αποτέλεσμα αυτή να περιστρέφεται. Στην πραγματικότητα σ’ ένα ηλεκτροκινητήρα η φορά του ρεύματος αντιστρέφεται κάθε μισή περιστροφή με τη βοήθεια δυο ακίνητων επαφών που βρίσκονται πάνω στον άξονα. Οι ακροδέκτες του αγώγιμου πλαισίου που ακουμπούν σ’ αυτές τις επαφές ονομάζονται ψήκτρες. Με τον τρόπο αυτόν το ρεύμα στο πλαίσιο εναλλάσσεται, έτσι ώστε οι δυνάμεις στο πάνω και στο κάτω μέρος του να μην αντιστρέφονται κατά την περιστροφή. Όσο παρέχεται ρεύμα η περιστροφή είναι συνεχής. Στον ηλεκτροκινητήρα που κατασκευάσαμε για να πετύχουμε αυτή την εναλλαγή κόψαμε μόνο το πάνω μέρος απ’ τη μόνωση στα σύρματα που έρχονται σε επαφή. Έτσι με τη μικρή ώθηση που του δίνουμε αρχίζει να περιστρέφεται και δέχεται δύναμη μόνο όταν ακουμπά το αγώγιμο μέρος των συρμάτων με τις επαφές.

∆υο λόγια για τον ηλεκτροκινητήρα

∆Ι∆ΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

Το πείραμα επίδειξης στη διδασκαλία των Φ.Ε.

Το πείραμα επίδειξης ως μέσο για την επίτευξη των διδακτικών στόχων έχει συγκεκριμένα χαρακτηριστικά τα

οποία θα πρέπει να γίνουν σεβαστά προκειμένου να επιτευχθούν οι διδακτικοί στόχοι. Τα χαρακτηριστικά αναφέρονται στον διδάσκοντα, στους μαθητές και τη διδακτική στρατηγική.

∆υο λόγια για τα πειράματα επίδειξης

Τα χαρακτηριστικά αυτά σχετικά με τους διδάσκοντες είναι: 1. Γίνονται με πρωτοβουλία του διδάσκοντος 2. Γίνονται από το διδάσκοντα ή σε συνεργασία με ένα δύο μαθητές που τον

βοηθούν. 3. Απευθύνονται προς όλους τους μαθητές. 4. Χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς όπως: πρόκληση ενδιαφέροντος,

επικύρωση θεωρίας που έχει διδαχθεί ή παρουσίαση φαινομένου, κ.α.

Σελίδα- 8 -


5. Συχνά, δεν είναι εντεταγμένα αρμονικά σε μια ολοκληρωμένη διδακτική στρατηγική.

Σχετικά με τους μαθητές, τα πειράματα επίδειξης έχουν τα ακόλουθα

χαρακτηριστικά: 1. Το πείραμα επίδειξης και το τι αυτό θα "δείξει", δεν είναι αποτέλεσμα δικής

τους πρωτοβουλίας, προβληματισμού ή σκέψης σχετικά με κάποιο φαινόμενο. 2. Πάντοτε έχουν περιέργεια να "δουν" αλλά δύσκολα κερδίζουν σε γνώση από το

πείραμα επίδειξης. 3. Παρακολουθούν το πείραμα επίδειξης και συχνά δεν καταλαβαίνουν το

συμπέρασμα που προκύπτει από αυτό ή την σχέση του αντίστοιχη επιστημονική θεωρία. 4. ∆εν μπορούν να παρατηρήσουν το ίδιο το πείραμα λόγω της απόστασης από την

θέση που αυτό γίνεται ή λόγω της κλίμακας του φαινομένου. 5. ∆υσκολεύονται να συσχετίσουν το πείραμα επίδειξης με την αντίστοιχη ενότητα

του σχολικού βιβλίου που θα μελετήσουν μόνοι τους. Σχετικά με τη διδακτική στρατηγική, το πείραμα επίδειξης έχει τα ακόλουθα

χαρακτηριστικά: 1. Πρέπει να υπηρετεί την επίτευξη συγκεκριμένων διδακτικών στόχων 2. Όλοι οι διδακτικοί στόχοι δεν μπορεί να υπηρετηθούν με το πείραμα επίδειξης. 3. Με συγκεκριμένες τεχνικές είναι δυνατόν να αυξηθεί η συμμετοχή των μαθητών 4. ∆ύσκολα μπορεί να αυξηθεί η κατανόηση και η μάθηση με το πείραμα επίδειξης

για όλους τους μαθητές.

Προτάσεις για την αύξηση της συμμετοχής • Προσανατολισμός και πρόκληση του ενδιαφέροντος. Με ερωτήσεις επιχειρούμε

να προσανατολίσουμε τους μαθητές στο θέμα που θα διδαχθεί και να προκαλέσουμε το ενδιαφέρον τους. Όταν τα πειράματα επίδειξης γίνονται σπάνια, η παρουσία των συσκευών στη σχολική τάξη προκαλεί την περιέργεια και το ενδιαφέρον των μαθητών.

• Η θέση όπου θα συναρμολογηθεί και θα τοποθετηθεί η πειραματική διάταξη πρέπει να είναι ορατή από όλους τους μαθητές.

• Τοποθετούμε όλα τα απαραίτητα σε σημείο στο οποίο μπορεί όλοι τους να τα βλέπουν. Καλούμε τους μαθητές να αναγνωρίσουν ένα - ένα τα όργανα, τις συσκευές, και τα υπόλοιπα εξαρτήματα που συναρμολογούμε για το πείραμα επίδειξης και να περιγράψουν τη λειτουργία τους στη διάταξη.(∆ε θα ζητήσουμε τρόπους λειτουργίας πολύπλοκων συσκευών όπως πχ τροφοδοτικά, γεννήτριες συχνοτήτων, κλπ, αλλά το ρόλο τους στη διάταξη πχ παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, παραγωγή εναλλασσομένου



ρεύματος σε διάφορες συχνότητες, κλπ.) Σταδιακά και με τη συμβολή τους "χτίζουμε" την πειραματική διάταξη.

• Μπορούμε να προβάλουμε σε μια διαφάνεια την πειραματική διάταξη που υπάρχει στο βιβλίο τους και να τους καλέσουμε να μας βοηθήσουν να την πραγματοποιήσουμε μαζί. Ζητάμε εθελοντές και περιμένουμε έως ότου όλοι ή περισσότεροι από τους μαθητές σηκώσουν το χέρι τους - σήμα ότι προσφέρονται να λάβουν μέρος στη διαδικασία. Ανάλογα με τις δυνατότητές τους, τους ζητάμε να έλθουν να αναγνωρίσουν και να επιλέξουν κάποιο από αυτά που έχουμε φέρει στην τάξη, να μας πουν το όνομά του, το τι κάνει, το πώς συμβολίζεται, κλπ Κάθε μαθητής μπορεί να συμβάλει έστω και σε κάτι απλό. Όσο περισσότεροι λάβουν μέρος, τόσο η συμμετοχή τους, σε όσα ακολουθήσουν, θα είναι μεγαλύτερη.

• Αν η τάξη μας είναι οργανωμένη σε ομάδες μπορούμε για κάθε πείραμα επίδειξης να χρησιμοποιούμε και μια ομάδα για να συναρμολογεί υπό τη δική μας επίβλεψη και βοήθεια την πειραματική διάταξη. Κυκλικά, όλες οι ομάδες θα συναρμολογούν την πειραματική διάταξη. Στην περίπτωση αυτή οι υπόλοιποι μαθητές ζητούν πληροφορίες από την ομάδα που συναρμολογεί το πείραμα.

Προτάσεις για την αύξηση της κατανόησης και της μάθησης. Στη φάση αυτή η πειραματική διάταξη είναι συναρμολογημένη αλλά δεν έχουμε

ακόμα κάνει το πείραμα. • Ζητάμε από τους μαθητές να σχεδιάσουν τη διάταξη που έχει συναρμολογηθεί

σε ένα φύλλο του τετραδίου τους χρησιμοποιώντας τα σύμβολα που πρέπει και να τη συμπληρώσουν με όσα δεν βλέπουν, πχ τα πεδία, τις δυνάμεις, τα ρεύματα, την ακτίνα του φωτός κλπ.

• Καλούμε τους μαθητές να προβλέψουν τι θα συμβεί αν π.χ κλείσουμε ένα διακόπτη (χαρτί στον ηλεκτροκινητήρα), , αν αλλάξουμε την τιμή μιας παραμέτρου (την τιμή της τάσης, κλπ. ∆εχόμαστε απαντήσεις από όσο το δυνατόν περισσότερους μαθητές. Τις απαντήσεις τους τις συζητάμε (δεν τις κρίνουμε αν είναι σωστές ή όχι, αυτό θα το δείξει το πείραμα) πριν κάνουμε την ανάλογη ενέργεια στην πειραματική διάταξη. Στη συνέχεια προχωρούμε οι ίδιοι στην ενέργεια αυτή ή καλούμε κάποιον από τους μαθητές να το πράξει.

• Καλούμε τους μαθητές να παρατηρήσουν για να ελέγξουν τις προβλέψεις τους ή να ερμηνεύσουν το φαινόμενο που παρατηρούν. Αν πρόκειται για πείραμα που επαληθεύει μια θεωρητική πρόβλεψη συζητάμε το αν το πείραμα συμφωνεί ή όχι με τις προβλέψεις.

• Αν πρόκειται για πείραμα επαλήθευσης ποσοτικού νόμου μπορούμε να καλέσουμε έναν ή περισσότερους μαθητές να "διαβάσουν" τις ενδείξεις των οργάνων και να τις γράψουν στον πίνακα. Μετά ζητάμε από τους μαθητές (ατομικά ή σε ομάδες) να



επεξεργαστούν τα δεδομένα και να ελέγξουν την ισχύ του νόμου. Στην περίπτωση αυτή μας δίνεται και η ευκαιρία να συζητήσουμε και για τα σφάλματα των μετρήσεων.

• Ανάλογα εργαζόμαστε στην περίπτωση όπου γίνεται έλεγχος παραμέτρων σε ένα φαινόμενο, πχ αριθμός σπειρών στον μετασχηματιστή στην επαγωγή.

• Αν πρόκειται γα πείραμα εισαγωγής εννοιών πχ φάσματα, καλούμε τους μαθητές να προτείνουν εξηγήσεις για το φαινόμενο που παρατήρησαν. Τις απαντήσεις τους τις συζητάμε και σταδιακά εισάγουμε τους μαθητές στην έννοια ή τις έννοιες που έχουμε θέσει ως στόχο.

• Αν πρόκειται για την παρουσίαση ενός φαινομένου, πχ ηλεκτροκινητήρας μπορούμε να ζητήσουμε από τους μαθητές να μας πουν αν αυτό που παρατήρησαν τους θυμίζει κάποιο άλλο φαινόμενο.

Φάση της ανασκόπησης. Επειδή στο τέλός της διαδικασίας οι μαθητές μας μπορεί να έχουν ξεχάσει κάποια

από αυτά που έγιναν στη διάρκειά του ή να έχουν εστιάσει σε κάτι άλλο την προσοχή τους, κλπ, θα πρέπει να γίνει η ανασκόπηση της διαδικασίας. Με αυτήν έμμεσα αξιολογούμε το τι έμαθαν οι μαθητές από το πείραμα επίδειξης και προβαίνουμε στις κατάλληλες ενέργειες. Μπορούμε να το κάνουμε με απλές ερωτήσεις είτε στο τέλος των δύο προηγούμενων φάσεων είτε στο τέλος της διδακτικής περιόδου. Γίνεται με δύο απλές ερωτήσεις τις οποίες απευθύνουμε προς όλους: "Τι κάναμε; Τι μάθαμε; Με την πρώτη ζητάμε να ανακαλέσουν στη μνήμη τους τη διαδικασία. Για παράδειγμα να ανακαλέσουν τη συναρμολόγηση της διάταξης, το φαινόμενο που παρατήρησαν, κλπ. Με τη δεύτερη να διαπιστώσουμε το τι έμαθαν. Αν, δηλαδή, έμαθαν για τα φάσματα, αν κατάλαβαν το ορατό φάσμα του λευκού φωτός κ.λπ.

Σε κάθε περίπτωση πρέπει να ενεργοποιήσουμε τις αισθήσεις, την προσοχή και τη

σκέψη των μαθητών. Αυτό δεν μπορεί να εξασφαλιστεί παρά μόνον αν τους σχεδιάσουμε ένα ρόλο που να το πετυχαίνει. Ο Αριστοτέλης είπε το κλασικό για τη διδακτική μεθοδολογία: "ακούμε και βλέπουμε με το νου μας". Οι μαθητές μας θα "δουν", και θα "ακούσουν" με τις γνώσεις τους και με τη σκέψη τους. Πώς θα το επιτύχουμε αυτό; Θα πρέπει να τους σχεδιάσουμε ρόλους με τους οποίους θα ενεργοποιήσουμε την προσοχή τους, θα την κρατήσουμε σε εγρήγορση και θα τους προκαλούμε να σκεφθούν.

Σχεδιασμός της διδασκαλίας Θα πρέπει λοιπόν να σχεδιάσουμε εκ των προτέρων εκτός από το τι θα κάνουμε

εμείς οι ίδιοι, το τι θα κάνουν οι μαθητές μας όταν θα γίνεται το πείραμα επίδειξης. Αν θα σχεδιάσουν την πειραματική διάταξη, αν θα κάνουν υπολογισμούς, αν θα κάνουν προβλέψεις, κλπ, θα πρέπει να τα σκεφθούμε προκαταβολικά και να έχουμε στη διάθεσή



μας περισσότερες από μια προτάσεις. Για διευκολυνθούμε στο σχεδιασμό αυτών των ρόλων του μαθητή και του διδάσκοντος, είναι χρήσιμο να εργαστούμε με τους πίνακες που παρατίθεται στη συνέχεια. Ο πρώτος στοχεύει στην καταγραφή της "Ταυτότητας" της διδασκαλίας. ∆ηλαδή, το σχολείο, το τμήμα, την τάξη, το μάθημα, την ενότητα, το διδάσκοντα, κλπ. Με το δεύτερο πίνακα γίνεται ο προσδιορισμό των διδακτικών στόχων και ειδικότερα του στόχου ή των στόχων που θα επιδιώξουμε να επιτευχθούν με το πείραμα επίδειξης. Επίσης επιλέγουμε τον τρόπο που θα χρησιμοποιήσουμε το πείραμα επίδειξης. Με τον τρίτο πίνακα επιδιώκεται να προβλεφθούν οι ενέργειες που θα που θα κάνουμε εμείς και οι μαθητές μας όταν θα γίνεται το πείραμα επίδειξης. Ο πίνακας αυτός δεν πρέπει να θεωρείται ως ανελαστικός και δεσμευτικός αλλά αντίθετα ως μια καλά σχεδιασμένη στρατηγική για την επίτευξη συγκεκριμένων στόχων. Όσο καλά και να ξέρουμε τους μαθητές μας, πάντα υπάρχει η πρωτοτυπία της σκέψης τους η οποία όταν ενεργοποιηθεί μπορεί υπερκεράσει τις προβλέψεις μας. Όσο καλύτερα είμαστε προετοιμασμένοι τόσο καλύτερα θα ανταποκριθούμε. Ο τελευταίος πίνακας μας χρησιμεύει τόσο για την προετοιμασία, ώστε να μην ξεχάσουμε να πάρουμε όλα όσα πρέπει στην αίθουσα διδασκαλίας, όσο και να μην την επαναλάβουμε την επόμενη φορά που θα κάνουμε πάλι το ίδιο πείραμα. Σε αυτόν καταγράφουμε όλα όσα χρειάζονται για την πραγματοποίηση του πειράματος.



ΠΙΝΑΚΑΣ 1

Σχολείο Τάξη Κατεύθυνση Τμήμα Μάθημα Κεφάλαιο Ενότητα /

παράγραφος

Ημερομηνία διδασκαλίας

Ον/μο διδάσκοντος Ειδικότητα

∆ιδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι προκύπτουν από τους σκοπούς διδασκαλίας τους μαθήματος

και από τους ειδικούς σκοπούς του κάθε κεφαλαίου.

ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Να αναφέρετε τους διδακτικούς στόχους.

Να επιβεβαιώσετε πειραματικά ότι το φάσμα εκπομπής ενός διάπυρου στερεού είναι συνεχές.

Να παρατηρηθούν τα φάσματα διαφανών φίλτρων Να διαπιστωθεί πειραματικά ότι το φάσμα εκπομπής

ενός αερίου είναι γραμμικό. Ποιους στόχους στοχεύετε με το πείραμα επίδειξης;

Στο τέλος της διδασκαλίας της υποενότητας αυτής ο μαθητής θα πρέπει:

Να διαχωρίζει τα γραμμικά από τα συνεχή φάσματα Να αντιλαμβάνεται ότι το πρότυπο του Bohr

επιβεβαιώνεται πειραματικά από τα γραμμικά φάσματα εκπομπής των αερίων

Συνοπτική περιγραφή του πειράματος επίδειξης ή παραπομπή σε βιβλιογραφία

Έγινε πιο πάνω…



Σχέδιο για τη διδασκαλία με το πείραμα επίδειξης Αναπτύξτε το σχέδιο δράσης περιγράφοντας αναλυτικά τα στάδιά του.

ΠΙΝΑΚΑΣ 3 Φάσεις ∆ραστηριότητα

μαθητών ∆ραστηριότητα διδάσκοντος

Προσανατολισμός Συζήτηση για τα φάσματα (κυρίως του λευκού φωτός) με φαινόμενα της καθημερινότητας, π.χ ουράνιο τόξο.

Εξήγηση της θεωρίας και παρουσίαση και άλλων τέτοιων φαινομένων, π.χ ανάλυση φωτός από πρίσμα κ.λ.π.

Εμπλοκή Συμμετοχή

Κατασκευή του φασματοσκοπίου από ομάδες μαθητών.

Εξήγηση του τι κάνει το κάθε μέρος της συσκευής και γιατί είναι απαραίτητο κάθε βήμα.

∆ιεξαγωγή Κάθε ομάδα βλέπει το φάσμα του λευκού φωτός, το φάσμα μιας λυχνίας αερίου, και το φάσμα του λευκού φωτός με φίλτρο, με ένα LED.

Επισημαίνει τις διαφορές, εξηγεί το γιατί. Εισάγει τα διαφορετικά πρότυπα για το άτομο.

Συμπεράσματα Κάθε ομάδα γράφει τα συμπεράσματα και γίνεται συζήτηση.

Κατηγοριοποιεί τα συμπεράσματα

Ανασκόπηση Επαναλαμβάνουν Συνδέει τα συμπεράσματα



συνοπτικά τη διαδικασία και τα συμπεράσματα. Καταγράφουν τι τους έκανε εντύπωση και αν άλλαξε κάποια προϋπάρχουσα ιδέα τους.

των φασμάτων με τα πρότυπα.

Για την υλικοτεχνική υποδομή, όργανα, κλπ που θα χρησιμοποιήσουμε κρατάμε

σημειώσεις στον επόμενο πίνακα. ΠΙΝΑΚΑΣ 4

Ανακλαστικός προβολέας ∆ιαφάνειες που θα

προβληθούν:

Πείραμα: Αναλώσιμα Όργανα

Να μην ξεχάσω ότι:

ΕΠΙΛΟΓΟΣ Πρέπει να τονίσω ότι ο τρόπος επιλογής των συγκεκριμένων πειραμάτων επίδειξης

είχε να κάνει κυρίως με την προσωπική μου ανάγκη να δώσω απαντήσεις σε δυο βασικά ερωτήματα, που μου θέτουν οι μαθητές μου, κατά τη διδασκαλία του μαθήματος της Φυσικής:

α) αν η Φυσική είναι χρήσιμη και εξηγεί απλά καθημερινά φαινόμενα και όχι μόνο ‘υψηλή τεχνολογία’.

β) αν τελικά το μάθημα της Φυσικής μπορεί να γίνει πιο όμορφο και να πετάξει, την αποκρουστική πολλές φορές, μάσκα του φορμαλισμού που το διέπει.

Θεωρώ, το γεγονός, ότι με ένα χάρτινο κουτί μπορείς να κατασκευάσεις ένα πρόχειρο φασματοσκόπιο και να δούνε οι μαθητές διάφορα φάσματα έτσι ώστε να ξεκαθαρίσουν την έννοια που τους ταλαιπωρεί καθ’ όλη τη διάρκεια της διδασκαλίας, είναι σημαντικό, πέρα από το αυτονόητο ότι η φυσική εξηγεί φαινόμενα της καθημερινότητας και είναι άμεσα συνδεδεμένη με την τεχνολογία.




Βιβλιογραφία: 1. http://scitoys.com/ (22/08/2008) 2. http://users.sch.gr/kassetas/educ9b.htm (22/08/2008) 3. Βλάχος,Ι(2004).Εκπαίδευση στις Φυσικές Επιστήμες. Η πρόταση της

εποικοδόμησης. Αθήνα. Εκδόσεις Γρηγόρη.

4. Κατασκευή δραστηριότητας-οργάνωση/σχεδιασμός της διδασκαλίας. ∆ιαθέσιμο στη

δικτυακή διεύθυνση :

http://www.netschoolbook.gr/epimorfosi/stoxothesia.html (22/08/2008)

5. Φυσική Γ Λυκείου, Γενικής Παιδείας, ΟΕ∆Β ΑΘΗΝΑ

Σημείωση: Οι κατασκευές έχουν γίνει και έχουν παρουσιαστεί. Οι φωτογραφίες όμως είναι από το αντίστοιχο site (scitoys) και όχι από τις πραγματικές κατασκευές γιατί πολύ απλά δεν υπήρχε η δυνατότητα λήψης φωτογραφίας. Αξίζει να τις προσπαθήσετε και να τις δείξετε στους μαθητές.

http://scitoys.com/

http://users.sch.gr/kassetas/educ9b.htm

http://www.netschoolbook.gr/epimorfosi/stoxothesia.html

ηλεκτροκινητήρας- φασματοσκόπιο

Documents

Transcript of ηλεκτροκινητήρας- φασματοσκόπιο