Badatelské aktivity

Vloženo dne 13. 8. 2020, autor Fričová Viktorie.

Učivo

Kinetická teorie látek, termodynamika

Očekávaný výstup

Žák určí, jak daný parametr ovlivňuje zadaný experiment, a změří jej.

Popis

Potřebné znalosti

Základní znalosti kinematiky plynů, měření pomocí dataloggerů Vernier, analýza měření v LoggerPro, případně tabulkovém editoru

Úvodní aktivity - evokace:

Nejprve provedeme klasický experiment, kde vzduch vtáhne vodu. (Experiment lze nalézt např. na [1].) (2 min)
Bohužel na tomto odkazu je pokus vysvětlen “špatně” a obdobně si to myslí i řada chemiků, jelikož při hoření svíčky se opravdu přeměňuje kyslík na CO2, ale mnohem větší váhu má ohřev plynu v nádobě, který i přes malou změnu teploty se velmi roztáhne a po zhasnutí svíčky, zmenší. Obdobně “chybnou” mají tuto i představu i žáci. Tato aktivita nemá za cíl ukázat “správné” řešení pokusu, ale má za cíl ukázat žákům, že při experimentech může jev záviset na různých parametrech a věda se snaží tyto parametry určit.

Uvědomění - popis činností:

  • příprava pomůcek pro měření (25min)
  • Diskuze nad samotným pokusem a jak funguje (2-5 min)
  • Pojmenování parametrů, na kterých pokus závisí, a jak jej změřit (5-20 min)
  • Žáci si ve dvojicích rozdělí parametry a provedou měření. K dispozici mají veškeré pomůcky laboratoře, k samotnému měření mohou využít počítač a vyhledat si příslušné informace, případně se podívat i na měření, které již někdo prováděl. Během samotného měření slouží vyučující jako konzultant, než nositel správných řešení a odpovědí. (30-45 min)
    Tablet/mobilní telefon využijí při natáčení samotného pokusu

Možné parametry mohou být

  • Objem skleničky
  • Množství vody
  • Množství vtáhnuté vody
  • Výška knotu
  • Výška svíčky
  • Použitá kapalina
  • Šířka hrdla sklenice
  • Teplota vzduchu ve skleničce
  • Závislost teploty na poloze ve skleničce
  • Teplota skleničky
  • Teplota vody
  • Tlak ve skleničce
  • Koncentrace oxidu uhličitého
  • Koncentrace kyslíku
  • Závislost tlaku vzduchu na teplotě ve skleničce
  • Závislost koncentrace oxidu uhličitého poloze ve skleničce
  • Závislost výšky hladiny na čase
  • Závislost tlaku na výšce hladiny
  • Závislost výšky hladiny na teplotě
  • Závislost výšky hladiny na teplotě a tlaku

V rámci laboratorní práce jsme zkoumali

  • Množství vtáhnuté vody v závislosti na objemu skleničky
  • Množství vtáhnuté vody na velikosti knotu
  • Za jak dlouho svíčka zhasne v závislosti na jejím umístění ve skleničce
  • Závislost teploty ve skleničce na čase
  • Závislost tlaku ve skleničce na čase
  • Jak se mění výška hladiny v závislosti na čase

Diskuze nad získanými výsledky (20 min)
Je důležité ukázat žákům, že správné vysvětlení pokusu není otázka toho, kdo je větší autorita nebo, že to tvrdí slavný fyzik, případně vyučující, ale kritériem správnosti je sama příroda a procesy, které v ní probíhají. Vědci se snaží tyto děje poznávat a zdaleka ještě nejsou všechny jevy “správně” fyzikálně vysvětleny.

● Pojmenování jaké další parametry by se daly ještě měřit (5-10min)
● Zpětná vazba na laboratorní práci (5 min)
● Úklid pomůcek (25 min)

Reflexe

Laboratorní práce na téma Badalské aktivity, byla žáky hodnocena jako nejlepší laboratorní práce, kterou od počátku roku měli. Sami navrhovali jak daný problém měřit, a také si zjišťovali potřebné informace a diskutovali mezi sebou.

Poznámka

Tuto úlohu lze řešit opravdu velmi podrobně, ale časový rozsah laboratorních prací to neumožňuje. Zajímavostí je, že tato úloha je natolik zajímavá, že se stala součástí jednoho z ročníku Turnaje mladých fyziků.

Rizika

Je potřeba dát pozor, jelikož se manipuluje s ohněm. Pokud by svíčka byla příliš blízko skleničky, může sklenička prasknout.
Také se může objevit riziko, konfliktu mezi pedagogy, o “správném” vysvětlení pokusu.

Odkazy

[1] Experiment Hoření vzduchu, dostupný on-line na https://www.youtube.com/watch?v=sE2Nnd2Ea6c [cit. 2013-10-0]