Lärarhandledning
Utdrag ur förordet till lärarpärmen:
Lektionsplaneringen utgår från att man har 150 entimmeslektioner
till sitt förfogande för kursen. Vi utgår också från att man kan
laborera när det passar och inte på speciella laborationspass.
Vissa avsnitt som tidigare har behandlats i gymnasiefysiken ska
enligt de nya läroplanerna vara avklarade i grundskolan. För att
undvika de svårigheter som kan uppkomma i övergången till det nya
systemet under de första åren har vi valt att ha med t.ex. serie- och
parallellkoppling i avsnittet om elektrisk ström.
Vi har också inkluderat ett avsnitt om stråloptik som extramaterial
på nätet (om man vill repetera detta eller om undervisningen på
grundskolan inte tagit upp detta) samt ett kapitel om ”Kropp och
rörelse” som fördjupning till energikapitlet (även detta som
extramaterial på nätet).
Till de flesta lektioner föreslår vi olika laborationsmoment eller
demonstrationer. Till samtliga dessa finns länkar med instruktioner.
1
Kapitel 9 – Kraft och dynamik
Centrala begrepp
2
Newtons lagar. Många har svårt att förstå att föremål kan röra sig
om kraftresultanten är 0 N. (Aristoteles och ”rörelsekraft” sitter på
många elevers axlar). En annan stötesten är att många tror att
normalkraften är reaktionskraft till tyngdkraften. Det är därför
viktigt att poängtera att kraft och reaktionskraft inte kan verka på
samma objekt.
Rörelsens riktning. Att inte ta hänsyn till tecknet då föremålet rör
sig är det vanligaste misstaget vid beräkningar av impuls eller vid
stötförsök.
Impuls. Kraft och tid samverkar för att ändra ett föremåls rörelse
och det finns en mängd tillämpningar som detta ger upphov till (t.ex.
deformationszoner, krockkuddar och hjälmar).
Rörelsemängdens bevarande. Rörelsemängden bevaras alltid,
vilket kan tillämpas i en mängd olika situationer, t.ex. vid stöt och
explosion.
Stöt. Rörelsemängden bevaras alltid, men rörelseenergin bevaras
endast vid elastiska stötar. Att rörelseenergin bevaras innebär att
även den relativa hastigheten bevaras.
Krafter som vektorer. Kraft är en vektor och kan adderas krafter
för att få den resulterande kraften. En kraft kan även delas upp i sina
resultanter.
Förslag till lektionsplanering
Varje moment motsvarar ett lektionstillfälle:
1.
Mekanikens historia (238 – 239). Eftersom friktion och
luftmotstånd bromsar alla rörelser vi är vana vid, har många elever
svårt att förstå och acceptera att föremål som inte påverkas av någon
kraft eller som påverkas av krafter som tar ut varandra, kan röra sig.
Därför kan det vara en god idé att lägga lite tid på skillnaden mellan
Aristoteles (kraft – hastighet) och Newton (kraft – acceleration). En
bra introduktion är att kasta en boll snett uppåt, tvärs över klassrummet, och be eleverna att rita ut de krafter som verkar på bollen
Precis efter att man släppt den.
Halvvägs upp mot toppen på banan.
När den passerar högsta punkten.
Halvvägs ned.
Precis innan bollen fångas.
Många ”Aristoteler” kommer att avslöjas i klassen – de ritar in
”rörelsekrafter”.
2.
Laboration: Kraftlagen. För att experimentellt undersöka
sambandet mellan acceleration och resulterande kraft samt
acceleration och massa.
3.
Krafter (240 – 241). Sambandet mellan kraft och acceleration.
4.
Newtons lagar (241 – 243). Med speciellt tryck på att kraft och
reaktionskraft verkar på olika föremål. Ett bra exempel är att lägga
en stor bok på ett bord med en mindre bok ovanpå. Sen ber man
eleverna rita ut alla krafter på den större boken och att skriva ner
deras reaktionskrafter. Här blir det uppenbart att normalkraften inte
är reaktionskraft till tyngdkraften (eftersom de inte är lika stora).
5.
Impulslagen (244 - ). Demonstration av kollision. Sambandet
mellan kraft, tid och förändring av rörelse. Begreppet rörelsemängd
införs.
6.
Utvärdera kollisionsförsöket ( -247). Demonstrera betydelsen av
bilens deformationszon. Diskutera andra tillämpningar av
impulslagen (krockkuddar, hjälmar, säkerhetsbälte, moderna
lyktstolpar etc.)
3
7.
Laboration: Stöt. Låt eleverna undersöka hur rörelsemängd och
rörelseenergi förändras när två vagnar kolliderar. Många kommer att
göra teckenfel, men det är bättre att låta dem göra fel och sedan
diskutera varför de fick fel resultat än att trycka på detta före
försöket.
8.
Stöt (248 - ): Diskussion om rörelsemängden och rörelseenergin
före och efter stöt. Visa att den relativa hastigheten bevaras vid de
försök där rörelseenergin bevaras.
9.
Stöt ( - 251): Låt eleverna föreslå massor och hastigheter på två
bilar som krockar med varandra.
Vilken skillnad gör det om krocken är elastisk eller oelastisk? Hur
byggde man bilar i början av 1900-talet? Varför slutade man med
detta?
Diskutera gärna kraftsituationen under krocken. Vilken bil påverkas
av störst kraft? (Kraften är lika stor på båda eftersom det är kraft och
reaktionskraft.)Varför går det då mer illa för de dom åker i den
lättare bilen?
10. Laboration/Demonstration: Friktion och Hookes lag. Endera
eller båda kan göras som korta laborationer eller demonstrationer.
11. Friktion, Hookes lag. (252 – 256) Friktion och fjäderkraft är
exempel där kontaktkrafter (föremålen är i kontakt med varandra),
medan Coulumbs lag och gravitationslagen är exempel på
avståndskrafter (krafterna verkar på avstånd).
12. Laboration/demonstration. Kraftresultant (257). Att undersöka
och förstå hur krafter adderas som vektorer. Krafter i samma/motsatt
riktning, rät vinkel (Pythagoras sats), spetsig och trubbig vinkel
(grafisk lösning).
13. Vektoraddition (258 – 259).
14. Lutande planet (260 – 261). Att dela upp en kraft i komposanter.
Eventuellt repetera trigonometri.
15. Repetitionslaborationer.
16. Frågestund, genomgång av lab-uppgifter. Här kan man t.ex. dra
vagnen i försök 5 bland repetitionslaborationerna i en dynamometer
för att visa friktionskraften.
17. Test på kap 9.
4
Förslag på demonstrationer och
laborationer
Kraftlagen (boken s. 242)
Lagen om aktion och reaktion (boken s. 243)
Kollision
Kollision (deformationszon)
Stöt
Friktion
Hookes lag
Kraftresultant
Lutande planet
Repetitionslabbar (stationslaboration)
5
