Metodický portál RVP.CZ prochází změnami. Více informací zde.
logo RVP.CZ
Přihlásit se
Titulka > Modul články > Základní vzdělávání

Zobrazit na úvodní stránce článků

Titulka > Modul články > Základní vzdělávání > První Newtonův zákon

První Newtonův zákon

Ukázka vyučovací hodiny, ve které se žáci seznamují s 1. Newtonovým zákonem (zákon setrvačnosti).
Úvod

Uvedený scénář výuky používáme při výuce vedené podle projektu Heuréka. Při tomto způsoby výuky nejsou poznatky žákům sdělovány, ale žáci jsou vedeni k tomu, aby k nim na základě experimentů či otázek došli sami.

Dle našich zkušeností trvá výuka podle níže uvedeného postupu jednu vyučovací hodinu, část následující hodiny je vhodné věnovat procvičení zákona setrvačnosti pomocí různých problémových úloh.

Správné osvojení zákona setrvačnosti bývá pro žáky dosti obtížné, neboť v praxi se málokdy setkávají s tím, že by výsledná síla působící na těleso byla nulová. Mnohem častěji pozorují, že když těleso nic nepohání, zastaví se. Díky tomu soudí, že aby se něco pohybovalo, musí ho něco pohánět či strkat. Vliv odporových sil si běžně neuvědomují ani dospělí lidé, přetrvávají v nich proto zažité intuitivní představy blízké "aristotelovskému" myšlení. Intuitivními představami žáků ve vztahu k Newtonovým zákonům se na tomto portálu podrobně zabývá Dana Mandíková.

Protože jsou tyto intuitivní představy velmi silné a praxí každodenně posilované, volili jsme při probírání zákona setrvačnosti takový způsob, aby důsledky působení odporových sil mohli žáci dobře rozpoznat.

Ukázka je psána formou rozhovoru učitele se žáky a je doplněná metodickými komentáři pro učitele (psány kurzívou).

Návrh scénáře vyučovací hodiny

U: Sledujte pokus, který vám předvedu.

Učitel podepře desku na jedné straně a kutálí po něm plechovku (míček, kuličku apod.). Plechovka se rozjede a dále se kutálí po stole.

U: Čím můžeme plechovku při pohybu na stole zastavit?
Ž: Rukou, foukáním, proudem vody, magnetem, tím, že na stůl rozložíme hadr nebo kožešinu apod.

Jednotlivé návrhy dětí učitel zapisuje na tabuli pod sebe, děti si je zapisují do sešitu.

U: Zkuste najít, co mají tyto způsoby zastavování tělesa společného.

Žáky většinou po chvíli diskuse napadne, že na těleso působí nějaká síla. Pokud by k tomu sami nedospěli, učitel jim to sám sdělí, a pak je nechá pojmenovat, o jakou sílu se v jednotlivých případech jedná - síla ruky, vzduchu, vody, magnetu, Země.

U: Působí nějaká síla proti pohybu i v případě zastavení plechovky na kožešině?

Žáci většinou popisují vliv chloupků a nerovnosti podložky.

U: Můžeme sílu působící proti pohybu ve všech předchozích případech zvětšovat? Jak?

Žáci si uvědomí, že ve všech uvedených případech lze zvětšovat velikost působící síly a popíší, jak by to konkrétně prováděli (např. by použili silnější proud vody nebo vzduchu, větší "protikopec"). Doporučuji dělat vedle jednotlivých způsobů napsaných na tabuli znaménko +.

U: Mohli bychom také působící sílu ve všech případech zmenšovat? Jak bychom to dělali?

Analogická situace: žáci odpovídají, učitel dělá u jednotlivých odpovědí znaménko -.

U: Šlo by to udělat tak, že by tyto síly proti pohybu vůbec nepůsobily?

Děti odpovídají, učitel dělá vedle jednotlivých odpovědí například znaménko 0. Děti asi nejdříve řeknou, že by šla odstranit síla vzduchu tak, že bychom přestali foukat proti pohybu. Na to pak může učitel reagovat otázkou, co by cítila blecha, kdyby seděla na pohybující se plechovce. Děti si, dle našich zkušeností, uvědomí, že i kdybychom nefoukali proti pohybu, blecha by cítila vítr. Podobně může učitel dovést děti k tomu, že by se špatně odstraňoval vliv podložky. V běžných podmínkách nám tedy vždy zůstávají dvě síly proti pohybu - odpor vzduchu a tření.

U: Co by se stalo, kdyby se nám nějakým způsobem podařilo odstranit skutečně všechny síly proti pohybu?
Ž: Plechovka by se kutálela pořád dál a dál.
U: O jaký pohyb by se v tomto případě jednalo?

V diskusi s učitelem žáci postupným zpřesňováním svých odpovědí dojdou k závěru, že když na těleso nepůsobí žádná síla, stojí nebo se pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem.

U: Zapište si tuto úvahu do sešitu a podívejte se na další pokus.

Z bublifuku učitel vyfoukne několik bublin. Děti sledují jejich pohyb. Učitel upozorní děti na některou vhodnou bublinu, která se pohybuje prakticky rovnoměrně.

U: Jak to, že se bublina pohybuje rovnoměrně? Vždyť na ni určitě působí síla Země a síla vzduchu. Neodporuje to tomu, co jsme si řekli před chvílí?

Opět postupným zpřesňováním odpovědí dojdou žáci k závěru, že v tomto případě je výslednice sil nulová.

U: Řekněte tedy přesnější formulaci toho, co jsme zjistili a napište ji na tabuli.

Žáci v tuto chvíli již prakticky dospějí ke správné formulaci 1. Newtonova zákona.

U: Tento zákon objevil Isaac Newton na konci 17. století. Porovnejte svoji formulaci s tím, jak je uvedena v učebnici. Říkají obě formulace totéž?

Ve zbytku hodiny (případně v další hodině) učitel řeší s žáky různé úlohy, ve kterých budou aplikovat právě zformulovaný zákon.

Například:

  • Ve vesmíru se přímočaře rovnoměrně pohybují dvě tělesa. Jedno z nich letí rychlostí 5 km/s, druhé 25 km/s. Na které z nich působí větší výsledná síla?
  • Auto o hmotnosti 2500 kg jede do kopce se sklonem 5 % rychlostí 60 km/h. Urči velikost a směr výsledné síly.
  • Parašutista o hmotnosti 70 kg má výstroj o hmotnosti 20 kg a od jistého okamžiku padá rovnoměrným přímočarým pohybem. Urči velikost a směr odporové síly vzduchu a velikost a směr výsledné síly, která na parašutistu působí.
Závěr

Podle našich zkušeností po výuce vedené tímto způsobem žáci lépe porozumí smyslu zákona setrvačnosti. Vzhledem k velmi hluboko zakořeněným nesprávným intuitivním představám žáků je však třeba se občas vracet k řešení úloh týkajících se tohoto tématu. Nově získané poznatky je třeba fixovat nejen v hodinách následujících přímo po probrání tohoto tematického celku, ale i v průběhu celé následující výuky fyziky.

V případě pochybností o aktuálnosti či funkčnosti příspěvku využijte tlačítko „Napište nám“.
Napište nám
Celkové hodnocení článku
Přidat komentář Citovat článek