• Szkoła Ucząca Się
    • Warsztaty Szkoły Uczącej Się dla rad pedagogicznych
    • Ocenianie Kształtujące - serwis edukacyjny
    • Nauczycielska Akademia Internetowa
    • Studia Podyplomowe Liderów Oświaty
    • Nauczyciel 1. klasa
    • Solidarna Szkoła
    • Kształcenie Obywatelskie w Szkole Samorządowej (KOSS)
    • Akademia uczniowska
    • Aktywna edukacja
    • Szkoła z klasą 2.0
    • WF z klasą
    • Szkoła tolerancji
    • Mistrzowie kodowania
    • Koduj z Klasą
    • Samorząd uczniowski
    • Młody Obywatel
    • Edukacja globalna
    • Zgodnie z naturą
    • Młodzi przedsiębiorczy
    • Kulthurra!
    • Filmoteka szkolna. Akcja!
    • Włącz się. Młodzi i media
      • Nienawiść - jestem przeciw!
      • Wrota Wiedzy
      • Młodzi głosują
      • Nagroda im. Ireny Sendler
      • Mamy prawo
      • Sejm Dzieci i Młodzieży
      • Rozwijanie uczenia się i nauczania
      • Ocenianie kształtujące w Szkole uczącej się
      • Gimnazjalny Projekt Edukacyjny
      • Opowiem ci o wolnej Polsce
      • W świat z klasą
      • Młodzi Aktywiści Prezydencji
      • Poczytaj mi przyjacielu
      • Ślady przeszłości - uczniowie adoptują zabytki
      • Centrum Edukacji Obywatelskiej
      Akademia uczniowska

      Dlaczego lód nie tonie?

      Autor/Autorka: Małgorzata Dziedzic, doświadczenie zaproponowane przez nauczycielkę

      Szkoła: Gimnazjum im. Gabrieli hr. Thun Hochenstein w Kończycach Wielkich 

      Ekspert CEO: Jerzy Kielech (eksperta wyróżniono kolorem)

       

       

      Temat:

      Dlaczego lód pływa po powierzchni wody?

      Dlaczego lód nie tonie?

      Komentarz eksperta: Pojęcie pływa po powierzchni wody jest odrobinę nieprecyzyjne. Oddaje ideę, która zwraca uwagę, że za pływanie uznać można każdą sytuację, gdy ciało pływające nie opada na dno – więc także pływanie może przebiegać w pełnym zanurzeniu – przy jednakowej gęstości cieczy i ciała pływającego.. Pojęcie powierzchni jest jednak dość ważne fizycznie ze względu na możliwe inne rodzaje sił, które mogą powodować utrzymywanie się ciał właśnie na powierzchni – bez częściowego zanurzenia.

      Podstawowe pojęcia:

      Ciężar to iloczyn masy ciała i siły grawitacji Fc = m• g
      Gęstość- iloraz masy i objętości danej substancji, wyrażana wzorem: m/V.
      Na każde ciało zanurzone w cieczy działa zwrócona do góry siła wyporu o wartości równej wartości ciężaru cieczy wypartej przez to ciało Fw =  gęstość • g •  V

      Źródło:  
      Możliwe hipotezy do zaproponowania przez uczniów
      • Lód pływa po powierzchni wody, ponieważ jest lżejszy niż woda.
      • Lód pływa, bo działa na niego siła wyporu, która jest większa niż ciężar lodu.
      • Lód pływa, ponieważ ma gęstość mniejszą niż woda.
      • Lód jest ciałem stałym, a więc ma większą gęstość niż woda, zatem jakiś inny czynnik musi decydować o tym, że lód pływa.
      Jakie zmienną/wielkość będziemy zmieniać? (zmienna niezależna)

      Masa lodu, objętość

      Jaką zmienną/wielkość będziemy mierzyć - obserwować? (zmienna zależna)

      Gęstość lodu, siła wyporu, ciężar

      Czego w naszym eksperymencie nie będziemy zmieniać? (zmienne kontrolne)

      Objętość wody w zlewce

      Przy założeniu, że doświadczenie zostanie powtórzone dla kilku kostek lodu można w sposób zaproponowany przez nauczycielkę uznać że masę i objętość lodu zmieniamy, a obliczamy zależną od tych wielkości gęstość, która decyduje o ciężarze każdej kostki i sile wyporu.. Oczywiście można założyć , że istotną zmienną kontrolną jest ilość wody w zlewce (choć tak do końca by nie byłoby w przypadku powtarzania ćwiczenia Gdyby uczniowie nie widzieli, że mają do czynienia z lodem (wcześniejsza wiedza i obserwacje) można jeszcze bardziej wyeksponować wątek pływalności ciał stałych w cieczach i przedmiotem obserwacji byłoby stwierdzenie, czy ciało stałe utonie, czy nie.
      Instrukcja do doświadczenia

      Celem doświadczenia jest sprawdzenie jakie czynniki mają wpływ na to, że lód pływa po powierzchni wody.

      Potrzebne przyrządy: zlewka z wodą, kostka lodu, waga elektroniczna, linijka

      Instrukcja.:

      1. Zadajemy uczniom pytanie: jakie siły działają na ciało zanurzone w cieczy? (dyskusja)
      2. Wyznaczamy doświadczalnie ciężar lodu (osuszamy kostkę ręcznikiem, a następnie kładziemy na wagę i wyznaczamy jej masę).
      3. Obliczamy siłę ciężkości ze wzoru Fc = m• g
      4. Mierzymy linijką boki kostki lodu i wyznaczamy jej objętość  ze wzoru V = a • b • c
      5. Odczytujemy gęstość wody z tablic.
      6. Obliczamy siłę wyporu jaka działa na kostkę lodu ze wzoru Fw =  gęstość • g •  V
      7. Porównujemy siłę ciężkości z siłą wyporu i formułujemy wniosek.
      8. Zadajemy pytanie- czy jest jakiś inny czynnik, który również powoduje, że lód pływa po powierzchni wody? (dyskusja)
      9. Obliczamy gęstość lodu ze wzoru: m/V
      10. Porównujemy gęstość lodu z gęstością wody, którą odczytaliśmy z tablic.
      11. Formułujemy wniosek dotyczący gęstości wody i lodu.
      12. Zadajemy uczniom pytanie - czy ciała stałe mają mniejszą gęstość niż ciecze? (dyskusja)
      13. Sprawdzamy w tablicach jakie gęstości maja ciała stałe, ciecze i gazy.
      14. Tłumaczymy anormalne właściwości wody i lodu.

      BHP: Lód należy osuszyć ręcznikiem i chwytać go szczypcami. Najpierw wykonujemy pomiary masy i boków kostki lodu, a dopiero później wkładamy ją do wody.

      Proponowany sposób dokumentacji uczniowskiej

      Tabela pomiarowa:

       

      nr kostki 1 2 3 4
      masa        
      ciężar        
      wymiary
      prostopadłościennej
      kostki
      a        
      b        
      c        
      objętość          
      gęstość          

       

      Miejsce na oliczenia: ________________________

       

      Dokumentacja fotograficzna:

       

      simplebooklet.co

      Propozycja modyfikacji eksperymentu

      Ciekawą uwagę zamieściła sama nauczycielka:

      „Myślę, że w doświadczeniu wystąpił efekt Eureki. Wprawdzie wszyscy uczniowie wiedzieli, że lód pływa po powierzchni wody, ale nie utożsamiali tego faktu z jego gęstością. Na lekcjach fizyki i chemii uczą się, że największą gęstość mają ciała stałe, następnie ciecze, a najmniejszą gazy. ale nie wiele wiedzą o odstępstwach od tej reguły.

      Dlatego można pokusić się o próbę nie ujawniania, że ciałem stałym którego „pływalność” badamy jest lód.  Wymagałoby to nieco kamuflażu już na etapie preparowania pytania badawczego. Można np. zapytać który z kryształów „niebieścianu”, „żółcianu” czy „purpuranu” nie zatonie? Otrzymanie takich „kryształ’ wymagałoby zabarwienia wody, z której powstaną prostopadłościenne kostki lodu (bez znaczącego zwiększenia gęstości) na odpowiednie kolory. Być może warto podać wówczas uczniom wymiary tych jednakowych kryształów (zmienna kontrolna), by ukryć temperaturę i odroczyć efekt eureki. Wówczas mogliby stawiać także hipotezy co do przyczyn pływalności tych kryształów i ich „pochodzenia” - w nawiązaniu do obserwacji z zachowaniem się lodu.

      Rekomendacje

      Doświadczenie jest autorskie. W bardzo prosty sposób można wyznaczyć gęstość lodu, która prowadzi do odkrycia, że nie stan skupienia ciał decyduje o ich pływalności. Nauczycielka dba o wieloaspektowe spojrzenie na zagadnienie pływalności z wykorzystaniem wielu pojęć fizycznych. Kluczowym wnioskiem jest dla uczniów nabranie przekonania, że nie stan skupienia decyduje o pływalności, bowiem decydująca  okazuje się relacja gęstości ciała zanurzanego i samej cieczy.  Zajęcia z pytaniem problemowym są tu dobrą propozycją pozwalającą na dostrzeżenie wielu możliwości kształtowania powiązanych wzajemnie zjawisk i pojęć fizycznych. W instrukcji zaplanowano ważne elementy dyskusji z uwzględnieniem (być może) konieczności wyjaśnienia pewnych treści przez samego nauczyciela. W ten sposób kolejne etapy badania są podsumowywane i sklaryfikowane. Doświadczenie może być modyfikowane np.. w sposób wskazany powyżej.

       
       
      Podstawa programowa:

      Uczeń:

      1.9 posługuje się pojęciem siły ciężkości.
      3.3 posługuje się pojęciem gęstości.
      3.4 stosuje do obliczeń związek między masą, gęstością i objętością ciał stałych i cieczy, na podstawie wyników pomiarów wyznacza gęstość cieczy i ciał stałych.
      3.9 wyjaśnia pływanie ciał na podstawie prawa Archimedesa.
      8.10 posługuje się pojęciem niepewności pomiarowej.
      9.1 wyznacza gęstość substancji, z jakiej wykonano przedmiot w kształcie prostopadłościanu, walca lub kuli za pomocą wagi i linijki.

       
       
      Dodatkowe informacje dla nauczycieli naśladowców:

      Prawidłowo wykonane doświadczanie powinno pozwolić uczniom:

      1. Wyznaczyć gęstość lodu z dokładnością wystarczającą do stwierdzenia, że jest mniejsza od gęstości wody (odczytanie z tablic).
      2. Obliczyć siłę wyporu i powiązać jej wartość z siłą ciężkości dla lodu..
      3. Uznać relację gęstości pomiędzy ciałami zanurzanymi, a cieczami za kluczową dla pływalności  ( a nie stan skupienia)

       

       

      simplebooklet.com