Tervezett projektek fizikából a 7–9. osztályban

A Nap és Föld távolságának meghatározása Halley módszerével
(Kidolgozás alatt)

Egészen a 19. század végéig a Nap–Föld távolságának legpontosabb meghatározására a Vénusz Nap előtti elvonulásának megfigyelését tartották. Expedíciókat indítottak a gazdagabb államok egy-egy ilyen ritka csillagászati esemény megfigyelésére. Az 1761-es átvonulást viszonylag hamar követte az 1769-es. Volt olyan csillagász, ki miután kudarcot vallott a rossz idő miatt 1761-ben, a helyszínen várta ki az 1769-es átvonulást. Erre a rövid időre nem volt érdemes hazamenni (az akkori közlekedési viszonyok ismeretében.

Ezen expedíciók több magyar vonatkozással is szolgálnak. 1769-ben Vardö szigetén Hell Miksa és Sajnovics János végzett sikeres megfigyeléseket. Az út „melléktermékeként” Sajnovics felállította a finnugor magyar nyelvrokonság elméletét. Később Vardö szigetét Hermann Ottó is meglátogatta, jeles honfitársaink emléke után kutatva nem is eredménytelenül. A következő átvonulás 1874-ben volt, amit már több mint 200 csillagász figyelt meg, közöttük – egy német expedíció tagjaként – Weinek László, első magyar asztrofotósunk, aki fényképezőgéppel is rögzítette az eseményt. A megfigyelést a Déli-sark közelében elhelyezkedő Kerguelen-szigetek egyikén végezték. Mint látható, az eseménynek széles kultúrtörténeti vonatkozása van, rengeteg magyar érdekességgel.

Az 1874-es átvonulást idén 2004 júniusában követi egy újabb, amely Magyarországról is megfigyelhető. A mérés megismétlésének ma már „csak” kultúrtörténeti vonatkozása van, de az nem is akármilyen.

A jó időben bízva a következő tevékenységeket tervezzük:

• Összegyűjtjük a korábbi átvonulások adatait, különös tekintettel a magyar vonatkozásokra
• Reprodukáljuk Hellék mérését, s kiszámoljuk a Föld–Nap távolságot.
• Eredményeinket az Élet és Tudomány diákoldalain szeretnénk publikálni.

Egyéb projektlehetőségek fizikából a 7–9. osztályban

7. osztály

1. A hőmérséklet és mérése
2. Hűtőgépek és hőerőgépek modellezése
3. Légköri jelenségek termodinamikai modellezése
4. Kalorimetriai mérések (eszközök)

8. osztály

1. Hangforrások, hangszerek
2. Távcsövek világa; távcső és mikroszkóp
3. A látás fizikája
4. Légköri fényjelenségek fizikája

9. osztály

1. Stroboszkóp-készítés, stroboszkópos fényképezés
2. Kísérletek forgózsámolyon; a forgásállapot és változása
3. Kutatás a mesterséges égitestek világában
4. Tudománytörténeti kutatás

Részletezés

7. osztály – 1. A hőmérséklet és mérése

A hőmérsékletmérés tevékenysége megköveteli, hogy a tanuló ismerje a hőmérséklet fogalmát, tudja (tapasztalatból!), hogy a hőmérő közös hőmérsékletet mér!
A méréshez eszköz(ök) szükséges(ek).
A hőmérők készítése azon alapszik, hogy a termikus kölcsönhatásban az anyag valamely tulajdonsága megváltozik.
A mérési tapasztalatokat a résztvevők saját készítésű hőmérőkkel végzik, amelyeket hitelesíteni kell!
A tanulói sikerességet az elkészített eszköz(ök) minősége, használhatósága, ötletessége, esztétikuma „méri”.
Az eszközökkel mért adatokat táblázatba foglalva, a táblázatból/grafikonból „trendeket” kiolvasva kiselőadásban mutatják be tevékenységüket.
Költségigénye: minimális! (meglevő anyagokból megoldható).
Kritérium: hatodikos előismeretek és fegyelem.
Létszám: 4–12 tanuló, életkoruktól függetlenül.

7. osztály – 2. Hűtőgépek és hőerőgépek modellezése

A termikus kölcsönhatásokban a fázisátmenetek vizsgálata csak akkor eredményes, ha a tanulóknak van személyes, testközeli tapasztalatuk. A párolgás, forrás, lecsapódás jelenségei könnyen tanulóközelbe hozható, ha olyan „gépekben” tanulmányozzák, amelyek a háztartásban megtalálhatóak. A hűtőgép része minden háztartásnak. A melegítés, hűtés, a gépkocsi működése tanulóközeli.
A „játék-gőzmozdony” működése izgathatja a tizenéves fiatalt.
Elkészítése, működtetése, elemzése olyan hozadékokat indukálhat a tanulók tudatában, amelyek elméleti megtanulása megterhelő.
A projekt eszközigénye csoportonként néhány száz forint költséget jelent.
Kritérium: termodinamikai előismeretek.
Létszám: 6–8 tanuló (min. 7. osztályos).

7. osztály – 3. Légköri jelenségek termodinamikai modellezése

A csapadék és ködképződés, a páratartalom, áramlások modellezése megfigyelésekkel párhuzamosan fejlesztheti a tanulók lényeglátását, mérési technikákat, jegyzőkönyv készítési készségeiket.
Laboratóriumi körülmények között egyszerű (iskolai) eszközökkel a jelenségek „kicsiben” előállíthatók, tanulmányozhatók. Internetes támogatással, földrajzi ismeretek felhasználásával (a „savas eső” projekttel együttműködve!) a valódi és modelles tapasztalatokból a résztvevő tanulók posztereken, grafikonokon, fotókon mutatják be „terméküket”.
Költségigénye: kb. 3000 Ft.
Kritérium: fegyelem!
Létszám: 4–6 tanuló (6. osztályos is lehet).

7. osztály – 4. Kalorimetriai mérések

A (melegíthető) anyagok fajhője az anyagoknak épp úgy azonosító tulajdonsága, mint a sűrűség, a fajlagos ellenállás stb.
Ezek mérése egyszerű eszközökkel történhet – a hasznosítható tanulságok erősítik a megismerhetőségbe vetett hitet, meggyőződést.
Kaloriméterek készítése közben a tanulók a hőszigetelési problémák fontos tapasztalataival gazdagodhatnak. A mérések a pontosságigényt alakítják ki.
Költségigény: kb. 1000 Ft/ mérőpár.
Kritérium: elemi termodinamikai ismeretek, számolási készség.
Létszám: 6–8 tanuló.

8. osztály – 1. Hangforrások, hangszerek

(leírása a mellékletben szereplő 2003-as projekt-kínálatban szerepel részletesen!)

Költségigény: kb. 10 000 Ft.
Kritérium: rajzkészség, manuális készség.
Létszám: 6–8 fő.

8. osztály – 2. Távcsövek világa. Távcső és mikroszkóp

Azon tanulók számára, akik érdeklődnek a geometriai optika iránt és szeretnek egyszerű optikai segédeszközökkel kísérleteket végezni, mérni, szerelni.
Eszközként az optikai építőjátékok bármelyik változata felhasználható.
A megfigyelések földi megfigyelések elsősorban.
A mérésre/értékelésre alkalmas produktum, az az „eszközpark”, amelyet tevékenységük közben létrehoztak. Azok a rajzok, jegyzőkönyvek, amelyekkel a szereléseket és megfigyeléseket kísérték.
Költségigény: egy építődoboz/mérőpár.
Kritérium: készség az elemi optikai ismeretek befogadására; rajzkészség és kézügyesség.
Létszám: 6–8 tanuló.

8. osztály – 3. A látás fizikája

Biológiai projektekkel együttműködésben vizsgálható a szem szerkezete, képalkotása, a szemhibák és korrigálásuk.
A színlátás, a térlátás, az élesség és leképezési hibák ebben a tevékenységben játékosan elsajátíthatók. A látás fiziológiája és az idegi működés összekapcsolódása magyarázatot adhat az ún. optikai csalódásokra is.
Internetes támogatással, művészeti projektekkel együttműködve a produktum egy összefoglaló dolgozat, illusztrációkkal, modellekkel.
Költségigénye: minimális.
Kritérium: nincs kizáró ok.
Létszám: 6–8 fő.

8. osztály – 4. Légköri fényjelenségek fizikája

Az anyagszerkezeti ismeretek és optikai ismeretek mélyítésére, finomítására szolgál. Elsősorban önálló tanulmányokra, megbeszélésekre, megfigyelésekre épít.
A záró produktum: saját kiadvánnyal támogatott bemutató előadás.
Költségigény: –
Kritérium: kommunikációs készség.
Létszám: 4–8 fő.

9. osztály – 1. Stroboszkóp készítés, stroboszkópos fényképezés

A mozgási folyamatok elemzésében, törvények felismerésében sokat segíthet a sorozatfelvételek látványa. A stroboszkópos szemlélés szakaszokra/pillanatokra bontja a folyamatot; segítségével állapotok összehasonlítására vezet(het) a folyamatelemzés.
Mind a kinematikában, mind a dinamikában egyszerűsíti a törvények, szabályok felismerését. Egyszerű stroboszkóp készítése nem túlzottan költségigényes. A stoboszkopikus megvilágításban készített fotók, a fényképezés, a fotók elemzése az ok–okozati összefüggések felismerésében is jó szolgálatot tesz.
A produktum: maga a stroboszkóp-lámpa és a segítségével készített képek, azok elemzése.
Költségigény: kb. 20 000 Ft.
Kritérium: kézügyesség és fotózási alapismeretek.
Létszám: max. 6 fő.

9. osztály – 2. Kísérletek forgózsámolyon; a forgásállapot változása

Cél: egy jól csapágyazott forgózsámoly elkészítése, és használata.
(Alkalmas lehet erre egy nagyobb teljesítményű, leselejtezett ventillátor...)
A zsámolyon végzett kísérletek és azok leírása, dokumentálása a forgásállapot változások és a perdület megmaradása megértését teheti élményszerűvé.
Költségigény: kb. 10 000 Ft.
Kritérium: fegyelem, fizika iránti fogékonyság, kézügyesség.
Létszám: 4–6 fő.

9. osztály – 3. Kutatás a mesterséges égitestek világában

Elsőrendűen technikatörténeti projekt (szakirodalom és internetes támogatással).
A produktum: egy „szakdolgozat” illusztrációkkal, kiselőadás(ok)kal.
Költség: –
Kritérium: érdeklődés és nyelvismeret.
Létszám: 6–12 fő.

9. osztály – 4. Tudománytörténeti kutatás

Főleg magyar vonatkozásokra, kapcsolatokra koncentrálva.
Könyvtári és internetes elmélyülést igénylő feladatokat jelent. A végén tanulmányszerű összegezés és bemutatás az értékelésre módot adó produktum.
Kritérium: fokozott érdeklődés.