Unitatea de învăţare: VI mecanica.doc · Web view- să rezolve probleme simple utilizând legea...

Unitatea de învăţare: IX.5Energia mecanică

„Cum funcţionează jucăriile mecanice cu arc?”„De ce trebuie să îți faci vânt când te dai în leagăn?”

Clasa: a IX-a.Numărul orelor/lecţiilor: 8+1.Conţinuturi repartizate: Energia mecanică: Teorema variaţiei energiei cinetice. Energie potenţială

gravitaţională, energie potenţială elastică*. Legea conservării energiei mecanice (Programa de fizică pentru clasa a IX-a/3458/9.03.2004).

Modelul de predare-învăţare asociat unității de învățare: Investigaţia ştiinţifică.Structura unităţii de învăţare:

Secvenţele unităţii de învăţare

Tipul lecţiei Competenţele vizate de model(etapele investigaţiei ştiinţifice)

I. Evocare–Anticipare

Lecţia 1. Evaluarea iniţială a situaţiei de învăţare, stabilirea obiectivelor / formarea unei prime reprezentări a situaţiei de rezolvat;

1. Formularea întrebării de investigat şi avansarea unor ipoteze (răspunsuri) alternative; proiectarea investigaţiei;

II. Explorare–Experimentare

Lecţiile 2, 3. Dezvoltarea strategiilor cognitive (de abordare a situaţiilor-problemă, a sarcinilor);

2. Colectarea probelor necesare testării explicaţiilor posibile, analizarea şi interpretarea informaţiilor, formularea unor concluzii preliminare (parţiale);

III. Reflecţie–Explicare

Lecţia 4. Elaborarea/enunţarea noilor cunoştinţe (definiţii, generalizări);

3. Sinteza datelor şi propunerea unei explicaţii (generalizări);

IV. Aplicare–Transfer

Lecţiile 5–8. Sistematizarea şi consolidarea noilor cunoştinţe;

4. Includerea altor informaţii, situaţii, cazuri particulare; comunicarea rezultatelor;

Dezvoltarea atitudinilor, a percepţiei valorilor. Evaluarea rezultatelor învăţării.

5. Impactul (importanţa, interesul) şi valorificarea noilor cunoştinţe (concepte, proceduri, procese şi strategii cognitive; valori şi limite; extinderea sferei noilor cunoştinţe).1

Mijloace didactice: flipchart, coli de hârtie pentru flipchart, fişe de lucru pentru elevi, manuale şi alte resurse cu informaţii vizând tema.

Materiale didactice (pentru grupe de elevi): jucării cu cheiţă / maşinuţe cu arc, pistol cu bile, pixuri, trusă pentru studiul energiei mecanice, pendul Mach, pendul gravitațional, jucărie yo-yo.

1 De-a lungul celor 4 secvenţe sunt implicate mai multe tipuri de raţionamente: anticipare (planificare); inducţie (generalizare); deducţie (particularizare); analogie cu anticiparea efectului, fără anticiparea mijloacelor; analogie cu anticiparea mijloacelor, fără anticiparea efectului.

O privire de ansamblu asupra strategiei de cunoaştere: Succesiunea lecţiilor corespunde etapelor investigaţiei ştiinţifice declanşate în clasă pentru a răspunde la întrebarea: „Cum funcţionează jucăriile mecanice cu arc?”.

Strategia abordării problemei este proactivă: elevii sunt stimulaţi să descopere relaţii între lucrul mecanic efectuat de diferite forţe şi variaţia energiei corpurilor asupra cărora acţionează aceste forţe, plecând de la observarea şi analiza unor situaţii practice. Pe parcursul lecţiilor, gândirea elevilor se dezvoltă către ideea: „Prin efectuarea de către copil a unui lucru mecanic asupra jucăriei, se deformează elastic arcul din interiorul acesteia. Jucăria va avea energie potenţială elastică. Când „deblocăm” jucăria, arcul se destinde. Energia potenţială a sistemului din interiorul jucăriei îi permite acesteia să efectueze lucru mecanic până când întreaga energie se consumă”.

Derivarea lecţiilor/activităţilor de învăţare din modelul de învăţare:

I. Evocare–AnticipareCe ştiu sau cred eu despre asta?

Lecţia 1. Confruntarea cu întrebarea de investigat.

„Cum funcţionează jucăriile mecanice cu arc?”

În această lecţie, procesul cognitiv (tipul de raţionament) ce trebuie activat la elevi, implicat în formarea competenţelor investigative este planificarea (sau anticiparea). Aceasta constă în: i) precizarea scopului urmărit (găsirea unor răspunsuri la întrebarea de investigat); ii) identificarea procedurilor care trebuie imaginate pentru acesta (controlul variabilelor); iii) proiectarea demersului de rezolvare (stabilirea etapelor, a mijloacelor, anticiparea riscurilor, integrarea constrângerilor care apar).

Elevii pot fi implicaţi în următoarele activităţi: Activitatea 1 (Hartă conceptuală/Ciorchine structurat – 15 min.)- să îşi reamintească / să definească noţiuni fizice studiate anterior precum energia mecanică, energia

cinetică, energia potenţială, tipuri de energie potențială, lucru mecanic; - să exemplifice, pe baza unor observaţii/întâmplări personale, schimbul de energie între un sistem fizic

şi mediul exterior sub formă de lucru mecanic;Activitatea 2 (Gândiți, lucrați în perechi, comunicați – 5 min.)- să se confrunte cu întrebarea de investigat şi să o analizeze: „Este interesantă/relevantă pentru

conceptul de studiat?”;Activitatea 3 (Experiment – 20 min.)- să observe / să studieze funcţionarea unor jucării mecanice cu arc (maşinuţe, pistol cu bile, altele);- să emită ipoteza că jucăriile pot efectua lucru mecanic deoarece posedă energie mecanică; - să identifice forţele ce acţionează asupra jucăriilor în timpul funcţionării lor şi tipurile de energie ale

jucăriilor în diferite momente de timp;- să măsoare distanţa până la oprire a maşinuţelor cărora elevii le conferă energie potențială diferită sau

asupra cărora se efectuează lucru mecanic diferit;- să emit ipoteze legate de funcționarea jucăriilor: pot efectua lucru mecanic deoarece posedă energie

mecanică, energia potențială se transformă în energie cinetică, se opresc datorită forței de frecare; - să formuleze concluzii parţiale cu privire la întrebarea de studiat: „distanţa până la oprire a

maşinuţelor creşte dacă acestea au fost trase înapoi pe o distanţă mai mare sau cheița a fost răsucită de mai multe ori”, „energia cinetică a maşinuţei la pornire este mai mare dacă maşinuţa este trasă înapoi pe o distanţă mai mare”, „dacă efectuăm lucru mecanic asupra maşinuţei, arcul din interior se deformează elastic şi maşinuţa acumulează energie potenţială” etc.;

- să comunice colegilor rezultatele obținute și opiniile lor.Pe parcursul lecţiei şi la finalul acesteia, elevii sunt implicaţi în realizarea unor momente de feedback

metacognitiv, necesare anticipării sarcinilor (competenţe de însuşit, procese cognitive / raţionamente dezvoltate) şi proiectării lecţiilor următoare:

- evaluarea nevoilor de învăţare ale elevilor (Ştiu, vreau să ştiu, am învăţat, Eseul de 5 min., Fişe de autoevaluare individuală şi de grup şi altele – 7 min.);

- dezbaterea (cu profesorul / cu membrii grupului) portofoliului individual, a temei pentru acasă (extinderea activităţii în afara orelor de clasă), a protocolului evaluării finale (Interviul în grup – 3 min.)2

II. Explorare–ExperimentareCum se potriveşte această informaţie cu ceea ce ştiu sau cred eu despre ea?

Explorarea soluţiilor posibile, colectarea/însuşirea informaţiilor necesare.


Lecția 2

În această lecţie, întrebarea rămâne aceeaşi: „Cum funcţionează jucăriile mecanice cu arc?” (conflict cognitiv). Procesul cognitiv ce trebuie activat la elevi, implicat în formarea competenţelor este analogia cu anticiparea efectului: elevii vor încerca să explice funcţionarea jucăriilor mecanice cu arc descoperind relaţii între lucrul mecanic efectuat de diferite forţe şi variaţia energiei corpurilor asupra cărora acţionează aceste forţe, atât prin intermediul experimentelor, cât şi prin deducţii şi calcule teoretice.

Profesorul le oferă materiale elevilor (pentru grupe de elevi): corp de pix transparent cu lungimea de 10 cm, 2-3 arcuri de pix, săgeată confecţionată dintr-o mină goală de pix cu lungimea de 15-20 cm, riglă (Activitatea 2).

Elevii sunt stimulați: Activitatea 1 (Gândiți, lucrați în perechi, comunicați – 5 min.)- să evoce aspecte relevante ale activităţilor/experienţelor anterioare (în clasă, în afara orelor de clasă,

teme efectuate acasă), respectiv constatări de genul: „lucrul mecanic efectuat de forţele de frecare ce acţionează asupra unui corp, pe distanţa de oprire a acestuia, este mai mare dacă maşina are iniţial o energie cinetică mai mare” etc.;

Activitatea 2 (Gândiți, lucrați în perechi, în patru, comunicați – 15 min.)- să deducă prin calcul (utilizând legea lui Galilei şi principiul fundamental al dinamicii) teorema

variaţiei energiei cinetice, studiind mişcarea pe plan orizontal a unui corp a cărui viteză creşte de la v 0 la v sub acţiunea unei forţe de tracţiune F orizontală, constantă (în absenţa frecărilor) – perechea 1;

- să deducă prin calcul (utilizând legea lui Galilei şi principiul fundamental al dinamicii) teorema variaţiei energiei cinetice, studiind mişcarea pe plan orizontal a unui corp a cărui viteză scade de la v la v’ sub acţiunea forţei de frecare (în absenţa forţei de tracțiune) – perechea 2;

- să enunţe teorema variaţiei energiei cinetice şi să scrie expresia matematică a acesteia (grup de 4);- să observe că forța de frecare și forța de tracțiune modifică energia totală a unui corp;- să comunice clasei concluziile echipei; Activitatea 3 (Investigaţie în grup – 20 min.)- să compare (utilizând materialele şi fişele de lucru puse la dispoziţie de profesor) înălţimile maxime la

care urcă săgeata după eliberare, pentru comprimări diferite ale arcurilor din interiorul corpului de pix;- să observe că înălţimea maximă la care urcă săgeata creşte dacă deformarea produsă asupra arcurilor

este mai mare;- să observe și să analizeze transformările energiei mecanice dintr-o formă în alta pe parcursul

experimentului;- să deducă, pe baza observaţiilor făcute, că variaţia energiei potenţiale elastice/gravitaţionale este

determinată de lucrul mecanic efectuat de forţa elastică/greutate pe durata modificării energiei potenţiale a sistemului;

- să anticipeze că forţa elastică şi greutatea sunt forţe ce nu pot modifica energia totală a corpului;- să comunice concluziile investigaţiei de grup.Pe parcursul lecţiei şi la finalul acesteia, elevii sunt implicaţi în realizarea unor momente de feedback



2 Cele două activităţi care se referă la evaluare se regăsesc la sfârşitul fiecărei lecţii şi sunt asemănătoare.

- dezbaterea (cu profesorul / cu membrii grupului) portofoliului individual, a temei pentru acasă (extinderea activităţii în afara orelor de clasă), a protocolului evaluării finale (Interviul în grup – 3 min.).

Lecţia 3

În această lecţie, întrebarea rămâne aceeaşi: „Cum funcţionează jucăriile mecanice cu arc?” (conflict cognitiv). Procesul cognitiv ce trebuie activat la elevi, implicat în formarea competenţelor este analogia cu anticiparea efectului: elevii vor încerca să explice funcţionarea jucăriilor mecanice cu arc descoperind relaţii între lucrul mecanic efectuat de diferite forţe şi variaţia energiei corpurilor asupra cărora acţionează aceste forţe, atât prin intermediul experimentelor, cât şi prin deducţii şi calcule teoretice.

Elevii sunt stimulaţi: Activitatea 1 (Gândiți, lucrați în perechi, comunicați – 5 min.)- să evoce aspecte relevante ale activităţilor/experienţelor anterioare (în clasă, în afara orelor de clasă,

teme efectuate acasă), respectiv constatări de genul: „când se schimbă înălţimea la care se află un corp, schimbarea energiei potenţiale gravitaţionale este determinată de lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului”; „energia potenţială gravitaţională în cazul unui corp care urcă creşte, și lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului este negativ”; „energia potenţială gravitaţională scade în timpul coborârii unui corp, și lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului este pozitiv”; prin comprimarea sau alungirea unui resort energia potențială elastică a acestuia crește, iar lucrul mecanic al forței elastice în aceste procese de deformare este negativ (analogie cu urcarea unui corp în câmp gravitațional), la revenirea resortului în poziția de echilibru energia potențială elastică scade iar lucrul mecanic al forței elastice este pozitiv (analogie cu coborârea unui corp în câmp gravitațional);

Activitatea 2 (Investigaţie în grup – 30 min.)- să anticipeze, pe baza observaţiilor făcute, relaţia dintre lucrul mecanic efectuat de greutate / forţa

elastică şi variaţia energiei potenţiale gravitaţionale/elastice; - să deducă prin calcul, pornind de la ipotezele emise, relaţiile utilizate pentru determinarea energiei

potențiale gravitaţionale/elastice;- să obțină analitic, pe baza teoremei variației energiei cinetice și a variației energiei potențiale, că în

câmp gravitațional energia mecanică se conservă; - să anticipeze/generalizeze că energia mecanică se conservă și în cazul sistemelor în care acționează

numai forțe elastice (sistem de tip resort elastic+punct material); - să clasifice forțele întâlnite în experiment în conservative (greutatea și forța elastică) și neconservative

(forța de frecare) în funcție de efectul lor asupra energiei mecanice totale;- să anticipeze/generalizeze că, în general, lucrul mecanic al forțelor conservative nu depinde decât de

poziția inițială și finală a corpului în câmpul forțelor conservative;Activitatea 3 (Gândiți, lucrați în perechi, comunicați – 5 min.)- să explice modul de funcţionare a unor jucării mecanice cu arc, prin transformarea energiei din energie

potențială elastică în energie cinetică.Pe parcursul lecţiei şi la finalul acesteia, elevii sunt implicaţi în realizarea unor momente de feedback




III. Reflecţie–ExplicareCum sunt afectate convingerile mele de aceste idei?

Lecţia 4. Sinteza datelor colectate şi propunerea unei explicaţii.


În această lecţie, procesul cognitiv ce trebuie activat la elevi, implicat în formarea competenţelor este inducţia (sau generalizarea), prin care elevii, plecând de la sinteza datelor colectate în etapa de Explorare, descoperă aspecte comune (sau „constante”) ale fenomenelor observate şi disting pattern-uri (relaţii existente) între datele colectate. Astfel, activitatea elevilor este îndrumată către sinteza datelor şi formularea unor generalizări.

Elevii sunt stimulaţi, în cadrul următoarelor activităţi: Activitatea 1 (Schemă neliniară – 10 min.)- să evoce experimentele din lecţiile anterioare și temele efectuate acasă; - să prezinte succint principalele concluzii ale activităţilor din lecţiile anterioare și să sintetizeze

noţiunile teoretice dobândite: „energia este o mărime fizică de stare deoarece caracterizează starea unui sistem fizic”, „energia totală a unui sistem fizic aflat într-o anumită stare este egală cu suma dintre energia cinetică şi energia potenţială corespunzătoare stării considerate”, „lucrul mecanic este o mărime fizică de proces deoarece caracterizează trecerea unui sistem fizic dintr-o stare în alta”, forțe conservative și neconservative, ce se întâmplă cu energia mecanică sub acțiunea acestora etc.;

Activitatea 2 (Mozaic – 30 min.)- să rezolve probleme simple utilizând legea conservării și teorema variației energiei mecanice și fișele

de lucru oferite de profesor (în grupele expert);Grupa expert 1: - determinarea vitezei cu care un corp atinge solul cunoscând înălțimea de la care cade (apa dintr-o cascadă);Grupa expert 2: - determinarea vitezei cu care un corp atinge baza unui plan înclinat cunoscând înălțimea planului înclinat – mișcare fără frecare (săniuță sau schior pe derdeluș);Grupa expert 3: - determinarea distanței de oprire a unui corp cunoscând viteza inițială și coeficientul de frecare la alunecare (săniuță sau schior pe plan orizontal);Grupa expert 4: - determinarea experimentală a coeficientului de frecare la alunecare, măsurând distanța de oprire a unui paralelipiped de lemn pus în mișcare de un resort și alungirea resortului;

- să prezinte și să compare rezolvările problemelor și să deducă algoritmul utilizat în rezolvarea unor astfel de probleme (în grupa casă);

- să propună o problemă care să aibă ca temă jucăria mecanică utilizată anterior;- să comunice concluziile investigaţiei.Pe parcursul lecţiei şi la finalul acesteia, elevii sunt implicaţi în realizarea unor momente de feedback




IV. Aplicare–TransferCe convingeri îmi oferă această informaţie?

Lecţia 5. Includerea altor informaţii, situaţii, cazuri particulare,extinderea sferei noilor cunoştinţe; comunicarea rezultatelor.

„Verificarea experimentală a legii conservării energiei mecanice”

În lecţia a cincea, atenţia elevilor se va concentra asupra consolidării conceptelor obţinute (legea conservării energiei mecanice) în lumina a noi probe, relativ similare celor deja experimentate. În etapa de Aplicare, procesul cognitiv ce trebuie activat la elevi, implicat în formarea competenţelor este deducţia sau particularizarea (inversul procesului inductiv): plecând de la enunţuri generale („Dacă…”), elevii trebuie să ajungă la exemple particulare ale acestora („Atunci…”).

Elevii vor fi stimulaţi: Activitatea 1 (Schemă neliniară – 5 min.)- să evoce algoritmul de rezolvare a unei probleme simple ce implică energia mecanică;

Activitatea 2 (Investigaţie în grup – 35 min.)- să verifice experimental legea conservării energiei mecanice utilizând trusa experimentală destinată

acestui scop (vezi Fișa de lucru, Anexa 2);- să calculeze constanta elastică a unui resort pe două căi: 1) utilizând formula forței de deformare și 2)

utilizând legea conservării energiei mecanice și algoritmul stabilit anterior;- să stabilească modul de lucru (opțional – el poate fi oferit de profesor) și să repartizeze sarcinile de

lucru între membrii echipei;- să determine experimental valoarea medie a constantei elastice a resortului utilizând formula obținută

din legea conservării energiei mecanice;- să compare constantele elastice obținute pe cele două căi și să formuleze o concluzie;- să evalueze activitatea echipei;- să comunice rezultatele investigației.Pe parcursul lecţiei şi la finalul acesteia, elevii sunt implicaţi în realizarea unor momente de feedback





„Verificarea experimentală a teoremei variației energiei mecanice”

În lecţia a șasea, atenţia elevilor se va concentra asupra consolidării conceptelor obţinute (teorema variației energiei mecanice) în lumina a noi probe, relativ similare celor deja experimentate. În etapa de Aplicare, procesul cognitiv ce trebuie activat la elevi, implicat în formarea competenţelor este deducţia sau particularizarea (inversul procesului inductiv): plecând de la enunţuri generale („Dacă…”), elevii trebuie să ajungă la exemple particulare ale acestora („Atunci…”).

Elevii vor fi stimulaţi: Activitatea 1 (Schemă neliniară – 5 min.)- să evoce algoritmul de rezolvare a unei probleme simple ce implică energia mecanică; Activitatea 2 (Investigaţie în grup – 35 min.)- să verifice experimental teorema variației energiei mecanice utilizând trusa experimentală destinată

acestui scop (vezi Fișa de lucru, Anexa 2);- să calculeze constanta elastică a unui resort pe două căi: 1) utilizând formula forței de deformare și 2)

utilizând teorema variației energiei și algoritmul stabilit anterior;- să stabilească modul de lucru (opțional – el poate fi oferit de profesor) și să repartizeze sarcinile de

lucru între membrii echipei;- să determine experimental valoarea medie a constantei elastice a resortului utilizând formula obținută

din teorema variației energiei mecanice;- să compare constantele elastice obținute pe cele două căi și să formuleze o concluzie;- să evalueze activitatea echipei;- să comunice rezultatele investigației.Pe parcursul lecţiei şi la finalul acesteia, elevii sunt implicaţi în realizarea unor momente de feedback





Impactul şi valorificarea noilor cunoştinţe.

„De ce trebuie să îți faci vânt când te dai în leagăn?”

În această lecţie, elevii sunt confruntaţi cu modele de cunoaştere (relaţii conceptuale, scheme procedurale) mai flexibile, mai eficiente, prin testarea, extinderea şi consolidarea explicaţiilor anterioare în situaţii noi. Procesul cognitiv implicat în etapa de Transfer este analogia cu anticiparea mijloacelor. Elevii fac încercări de aplicare a cunoştinţelor în situaţii inedite (conflicte cognitive), observând şi analizând reuşitele parţiale ca reprezentări succesive ale scopului vizat.

Se alcătuiesc două tipuri de grupe; grupele impare vor primi ca obiecte de studiu pendulul lui Mach 3 și jucăria yo-yo, cele pare pendulul gravitațional și leagănul.

Elevii vor fi stimulați:Activitatea 1 (Gândiți, lucrați în perechi, comunicați – 5 min.)- să se confrunte cu întrebarea de investigat „De ce trebuie să îți faci vânt când te dai în leagăn?” şi să

o analizeze: „Are legătură / este interesantă / este relevantă pentru conceptul de studiat?”;Activitatea 2 (Investigaţie în grup – 35 min.)- să analizeze pentru jumătate de oscilație ce se întâmplă cu energia potențială și cu cea cinetică în cazul

pendulului repartizat de profesor;- să măsoare înălțimea poziției de echilibru și înălțimea maximă pentru pendul;- să calculeze: energia potențială gravitațională pentru cele două poziții, variația energiei potențiale,

lucrul mecanic efectuat de greutate;- să calculeze viteza maximă atinsă de pendul utilizând legea conservării energiei mecanice;- să observe ce se întâmplă cu mișcarea pendulului după un timp și să justifice încetarea acesteia

utilizând cunoștințele pe care le au despre energia mecanică;- să găsească o soluție pentru întreținerea mișcării și să o justifice;- să compare mișcarea jucăriei primite cu cea a pendulului;- să alcătuiască cinci întrebări cu răspunsurile corespunzătoare din tema studiată pentru a le adresa

celorlalte echipe (se va scrie pe bilete, întrebarea pe o parte și răspunsul pe cealaltă).Pe parcursul lecţiei şi la finalul acesteia, elevii sunt implicaţi în realizarea unor momente de feedback



- dezbaterea (cu profesorul / cu membrii grupului) portofoliului individual, a temei pentru acasă4

(extinderea activităţii în afara orelor de clasă), a protocolului evaluării finale (Interviul în grup – 3 min.).

Lecţia 8. Impactul şi valorificarea noilor cunoştinţe.

„De ce trebuie să îți faci vânt când te dai în leagăn?”

În această lecţie, elevii sunt confruntaţi cu modele de cunoaştere (relaţii conceptuale, scheme procedurale) mai flexibile, mai eficiente, prin testarea, extinderea şi consolidarea explicaţiilor anterioare în situaţii noi. Procesul cognitiv implicat în etapa de Transfer este analogia cu anticiparea mijloacelor. Elevii fac încercări de aplicare a cunoştinţelor în situaţii inedite (conflicte cognitive), observând şi analizând reuşitele parţiale ca reprezentări succesive ale scopului vizat.

În acest scop, elevii sunt stimulați:Activitatea 1 (Turul galeriei – 25 min.)- să realizeze o prezentare succintă, pe foi de flipchart, a celor studiate în Activitatea 2 din ora

precedentă, având grijă să conțină informațiile necesare colegilor pentru a putea răspunde la întrebările propuse de ei;

3 Pot fi construite de către elevi ca temă anterioară lecției, la fel și leagăne în miniatură.4 Sintetizarea celor studiate în vederea pregătirii prezentării temei studiate pentru colegii lor (pentru Turul galeriei din lecția 8).

- să alcătuiască un barem de evaluare și să evalueze lucrările celorlalte echipe pe baza acestuia;Activitatea 2 (Concurs-fulger între grupe – 10 min.)- să formuleze răspunsuri la două întrebări propuse de colegii din celelalte echipe – una din tema

studiată de ei și una din tema alternativă;Activitatea 3 (Gândiți, lucrați în perechi, comunicați – 7 min.)- să răspundă la întrebarea „De ce trebuie să îți faci vânt când te dai în leagăn?”. (Răspuns: periodic, în

poziția de înălțime maximă, trebuie să ne îndreptăm genunchii – cheltuim energie; astfel ne modificăm (ridicăm) poziția centrului de greutate față de suprafața Pământului, deci ne mărim energia potențială gravitațională, compensând pierderea de energie prin frecare.)

Pe parcursul lecţiei şi la finalul acesteia, elevii sunt implicaţi în realizarea unor momente de feedback metacognitiv, necesare anticipării sarcinilor (competenţe de însuşit, procese cognitive / raţionamente dezvoltate) şi proiectării lecţiilor următoare:


- dezbaterea (cu profesorul / cu membrii grupului) portofoliului individual (Interviul în grup – 3 min.) pentru evaluarea finală din lecţia următoare, vizând competenţele specifice repartizate unităţii (metode: Test, Turul galeriei, Cubul, Unul stă, trei circulă şi altele – 1 oră).

Anexa 1Relaţia dintre competenţele vizate de modelul de învăţare şi competenţele specifice ale programei şcolare

pentru clasa a IX-a/3458/9.03.2004 repartizate pe secvenţele unităţii de învăţare

Competenţe vizate de modelul de învăţare

Competenţele specifice ale programei şcolare

Secvenţa I. Evocare–Anticipare 1. Formularea întrebării de investigat şi avansarea unor ipoteze (răspunsuri) alternative; proiectarea investigaţiei;

Explicarea relației dintre lucrul mecanic și variația energiei cinetice;

Identificarea condițiilor în care energia mecanică se conservă;

Secvenţa II. Explorare–Experimentare 2. Colectarea probelor necesare testării explicaţiilor posibile, analizarea şi interpretarea informaţiilor, formularea unor concluzii preliminare (parţiale);

Explicarea relației dintre lucrul mecanic și variația energiei cinetice;

Identificarea condițiilor în care energia mecanică se conservă;

Calcularea energiei cinetice și a celei potențiale gravitaționale și *potențiale elastice;

Secvenţa III. Reflecţie–Explicare 3. Sinteza datelor şi propunerea unei explicaţii (generalizări);


Rezolvarea unor probleme simple prin aplicarea în diferite situații a teoremei variației energiei cinetice și a legii conservării energiei mecanice;

Secvenţa IV. Aplicare–Transfer 4. Includerea altor informaţii, situaţii, cazuri particulare, extinderea sferei noilor cunoştinţe; comunicarea rezultatelor;5. Impactul (importanţa, interesul) şi valorificarea noilor cunoştinţe (concepte, proceduri, procese şi strategii cognitive; valori şi limite).


Rezolvarea unor probleme simple prin aplicarea în diferite situații a teoremei variației energiei cinetice și a legii conservării energiei mecanice.

Anexa 2

1. Fișă de lucru: energia mecanică – studiu calitativ ( pentru Activitatea 3, lecția 2)Materiale necesare: pix transparent, 2 arcuri de pix, mină de pix (Fig.1).

Fig.1. Fig.2.

1) Orientaţi vertical pixul. Exercitaţi asupra capătului liber al minei o forţă de apăsare astfel încât să deformaţi arcul din interior lent, până când deformarea devine aproximativ 1cm (Fig.2).a) Cum variază energia potenţială a sistemului mină-arc,în timpul deformării?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

b) Cum explicaţi variaţia energiei potenţiale pe durata deformării?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

c) Scrieţi expresia lucrului mecanic efectuat de forţa elastică în timpul deformării arcului: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2) Eliberaţi mina. Ce observaţi?………………………………………………………………………………………………………………3) Repetaţi experimentul pentru deformări diferite ale arcului de pix. Ce legătură există între deformarea

arcului şi înălţimea maximă la care urcă mina de pix?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4) Calculaţi, utilizând cunoştinţe din lecţiile anterioare, energia cinetică necesară unui corp de masă m,

aruncat vertical în sus, pentru a ajunge la înălţimea maximă H.……………………………………………………………………………………………….......................………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………................................................................................................5) Scrieţi expresia de calcul a variaţiei energiei potenţiale gravitaţionale a sistemului corp-pământ, dacă

corpul de masă m se află la înălţimea H.……………………………………………………………………………………………...........................6) Analizaţi rezultatele obţinute la punctele 4 şi 5. Ce observaţi? Ce concluzie trageţi?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………............................7) Scrieţi expresia lucrului mecanic efectuat de greutatea corpului aruncat vertical în sus pe durata

urcării acestuia la înălţimea H. Stabiliţi o relaţie între variaţia energiei potenţiale gravitaţionale şi lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………....................................8) Credeţi că puteţi extinde relaţia găsită la punctul 7) şi pentru variaţia energiei potenţiale elastice-lucrul

mecanic efectuat de forţa elastică?.Motivaţi.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………,.......................…………………………………………………………………………………………................................

9) Sintetizaţi concluziile activităţii:

2. Fișă de lucru pentru tema STUDIUL EXPERIMENTAL AL CONSERVĂRII ENERGIEI MECANICE (lecția 5)

Considerente teoreticeLegea conservării energiei se enunță astfel: Într-un câmp de forțe conservativ, energia mecanică a unui sistem izolat E = ................................ se conservă, adică este ......................................... .Pentru a utiliza această lege în rezolvarea problemelor se aleg punctele semnificative pentru mișcarea corpului, se notează pentru fiecare punct Ec și Ep și se determină energia mecanică totală.Pentru verificarea experimentală a acestei legi se va lucra cu tija cu corpuri montată în poziție verticală (fig. 1.1) a cărei schiță este prezentată în figura 1.3.

Fig. 1.1 Fig. 1.2Pentru această schiță descoperiți punctele semnificative. Pentru fiecare punct semnificativ scrieți în casuța alocată ce energie mecanică totală are corpul 1 în acel punct. În fiecare caz, calculați constanta elastică a resortului utilizând legea conservării energiei.În acest caz se poate neglija forța de frecare.

Fig. 1.3

EA =

EB =

EC =

Se cunosc h, x.

K =

DATE EXPERIMENTALEÎn poziție verticală, corpul 2 cu masa m2 = 47 g = ................. kg apasă asupra resortului producându-i o deformare x1 = 1,73 cm = ..................... m. Calculați constanta elastică a resortului: k = ......................

Determinarea constantei elastice a resortului cu dispozitivul în poziție verticalăSCOP: Verificarea legii conservării energiei mecanicem1 = 48 g = .............. kg h > 12 cm (x este deformația maximă)

Nr. crt.

h (m) x (m) m1 (kg) K (N/m) K mediu (N/m)

123456

Ținând cont de informațiile primite, hotărâți singuri modul de lucru. Finalizați cu o concluzie.

3. Fișă de lucru pentru tema STUDIUL EXPERIMENTAL AL TEOREMEI VARIAȚIEI ENERGIEI MECANICE

Considerente teoreticeLegea conservării energiei se enunță astfel: Într-un câmp de forțe conservativ, energia mecanică a unui sistem izolat E = ................................ se conservă, adică este ......................................... .În cazul în care intervine foța de frecare (forță neconservativă), legea care se utilizează este teorema variației energiei mecanice: ...................................................................................................Pentru verificarea experimentală a acestei legi se va lucra cu tija cu corpuri montată în poziție oblică (fig. 1.1) a cărei schiță este prezentată în figura 1.3.

Fig. 1.1 Fig. 1.2

Pentru această schiță descoperiți și marcați punctele semnificative. Pentru fiecare punct semnificativ

scrieți în căsuța alocată ce energie mecanică totală are corpul 1 în acel punct. În acest caz nu se mai

poate neglija forța de frecare, deci se ține cont de lucrul mecanic efectuat de această forță:

L = ..............................................................................

Fig. 1.3

DATE EXPERIMENTALEÎn poziție verticală, corpul 2 cu masa m2 = 47 g = ................. kg apasă asupra resortului producându-i o deformare x1 = 1,73 cm = ..................... m. Calculați constanta elastică a resortului: k = ......................Determinarea constantei elastice a resortului cu dispozitivul în poziție oblicăSCOP: Verificarea teoremei variației energiei mecanicem1 = 48 g = .............. kg µ = 0,25 α > 300

Nr. crt.

l (m) α h (m) x (m) m1 (kg) K (N/m) K mediu (N/m)

123456

Ținând cont de informațiile primite, hotărâți singuri modul de lucru. Finalizați cu o concluzie.

EA =

EB =

EC =

Se cunosc h, l, α, µ.K =

Unitatea de învăţare: VI mecanica.doc · Web view- să rezolve probleme simple utilizând legea...

Documents

Transcript of Unitatea de învăţare: VI mecanica.doc · Web view- să rezolve probleme simple utilizând legea...