DERS PLÂNI BÖLÜM I Dersin adı FİZİK Sınıf 9
advertisement
Öğretme-Öğrenme Etkinlikleri DERS PLÂNI BÖLÜM I FİZİK Dersin adı 9 Sınıf Ünitenin Adı/No KUVVET VE HAREKET/4.ÜNĐTE SÜRTÜNME KUVVETİ Konu 2 DERS SAATİ Önerilen Süre BÖLÜM II 4. Sürtünme kuvveti ile ilgili olarak öğrenciler; Öğrenci Kazanımları /Hedef ve Davranışlar 4.1 Sürtünme kuvvetinin bağlı olduğu etmenleri deneyerek keşfeder (PÇB-1.b-g, 2.a-f, 3.a-h; BİB-3.a-c). 4.2 Statik ve kinetik sürtünme kuvvetleri arasındaki farkı deneyerek keşfeder (PÇB-1.b-g, 2.a-f, 3.a-h; BİB-3.a-c). Ünite Kavramları ve Sembolleri/Davranış Örüntüsü Sürtünme, kuvvet Güvenlik Önlemleri (Varsa): Öğretme-Öğrenme-Yöntem ve Teknikleri Soru-cevap, buluş, gösteri, inceleme, gözlem, sunu Kullanılan Eğitim Teknolojileri-Araç, Gereçler ve Kaynakça Bilgisayar, projektör, simülasyonlar * Öğretmen * Öğrenci Özet Sözel-Dilsel Konunun anlatılması, kavramların tanımlanması Doğacı Doğada hareket eden cisimlerin bir süre sonra durması Sosyal-Kişiler Arası Öğrenciler arasındaki bilgi alış-verişleri MantıksalMatematiksel Hareketi engelleyici kuvvetin ne yönde olduğu düşünme İçsel-Bireysel - Görsel-Uzaysal Gözlem deneylerinin yapılması Bilgisayarda sunum yapılması ve sümilasyonlar kullanılması Müziksel-Ritmik Bedensel-Kinestetik Sınıfta sürtünmeyle ilgili öğrenciler arasında fiziksel bir gösteri yapmak Belli bir yüzey üzerinde hareket eden cisme, hareketiyle zıt yönde etki eden kuvvete Sürtünme Kuvveti denir. fs = ϻ.N Burada ϻ sürtünme katsayısı, N harfi ise zeminle cisim arasındaki tepki kuvvetini gösterir. SORU: Düz yatay bir zemin üzerinde bulunan kütleye belirli bir kuvvet uygulandıktan sonra zeminin tepki kuvveti N, 10 Newton’dur. Cisimle yüzey arasındaki sürtünme katsayısı ϻ ise 0,5 dir. Bu durumda sürtünme kuvveti kaç newtondur? fs = ϻ.N formülünden fs = 0,5.10 fs = 5 N (Newton) bulunur. YANIT: 5 N *Cisimler pürüzsüz yüzeyde kolay hareket ederken, pürüzlü yüzeyde zor hareket ederler.Çünkü pürüzlü yüzeyler cisimlere daha fazla sürtünme kuvveti uygulayarak hareketi zorlaştırırlar. Etkinlik - Sürtünme Kuvvetinin Bağlı Olduğu Etmenler Sürtünme kuvveti : 1- Sürtünen yüzeylerin cinsine bağlıdır. 2- Sürtünen yüzeylerin alanına, büyüklüğüne bağlı değildir. 3- Daima hareketin yönüne zıt yöndedir. 4- Cismin kütlesine, yer çekimine ve eğim açısına bağlıdır. 5- Hareket eden cismin hızına bağlı değildir ve hareket bitinceye kadar devam eder. Etkinlik- Statik ve Kinetik sürtünme kuvveti arasındaki fark Statik sürtünme; cisim durgun haldeyken harekete başlama eylemine karşı gösterilen dirençtir. Kinetik sürtünme ise hareketli bir cismin hareketine etkiyen dirençtir. Statik sürtünme kuvveti her zaman uygulanan kuvveti sıfırlayacak şekilde yani net kuvveti sıfır yapacak şekilde zemin tarafından cisme uygulanır. Statik sürtünme kuvvetinin dayanabileceği maksimum bir sınır vardır. Bu sınır aşılırsa, statik sürtünme kuvveti net kuvveti sıfırlayamaz ve hareket başlar. Hareket başladıktan sonra cisme kinetik sürtünme kuvveti etki eder. Kinetik sürtünme kuvveti Bizim uyguladığımız kuvvetten bağımsız olarak belirli bir değere sahiptir. Sürtünme kuvvetleri aşağıdaki gibi hesaplanır. “mü” harfleri sırasıyla statik ve kinetik sürtünme katsayılarını göstermektedir. N harfi ise zeminle cisim arasındaki tepki kuvvetini (normal kuvvet) gösterir. Statik sürtünme kuvvetinin (fs) alacağı değer her zaman uygulanan kuvvete zıt yönlü ve eşit büyüklüktedir. Bu kuvvetin maksimum değeri aşılırsa hareket başlar ve kinetik sürtünme kuvveti (fk) devreye girer. SORU: Düz yatay bir zemin üzerinde kütlesi 20 kg olan bir cisim durmaktadır. cisimle yüzey arasındaki statik ve kinetik sütünme katsayıları sırasıyla 0,7 ve 0,6 dır. (g=10 N/kg alınız.) a) Cisim bu şekilde durmaktayken cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç newtondur? b) Cismi hareket ettirebilmek için kaç N kuvvet uygulamak gerekir? c) Cisme 120 N kuvvet uygulandığında, cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç newtondur? d) Cisme 160 N kuvvet uygulandığında, cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç newtondur? e) Cisme 180 N kuvvet uygulandığında, cismin ivmesini bulunuz. ÇÖZÜM: a) Cisim duruyor. Demekki net kuvvet sıfır. Dışarıdan kimse kuvvet uygulamamış. O halde sürtünme de sıfır olmalı. YANIT: sıfır b) Cismi harekete geçirebilmek için statik sürtünme kuvvetini yenmek gerekri. Yani en az kadar kuvvet uygulmalıyız. cisme etki eden normal kuvvet cismin ağırlığı kadardır. G=m.g=20 x 10 = 200 N. Yani cisim zemine 200 N kuvvetle sıkışıyor. N=200 newton. Fs,max = 0,7 . 200 = 140 N YANIT: Cismi hareket ettirebilmek için en az 140 newton kuvvetle itmeliyiz. c) Cismi hareket etirebilmek için 140 N gerekiyordu. Biz 120 N uygulamışsak, hareket edemeyecek demektir. Hareket edememesi demek, net kuvvetin sıfır olması demektir. Net kuvveti sıfır yapabailmek için sürtünme uyguladığımız kuvvete zıt yönde 120 N kuvvet etki ettirmeli. YANIT: 120 N d) Cisme 160 N kuvvet uygularsak, hareket ettirebiliriz. Çünkü 140 dan büyük. Hareket halinde olan cisme etki eden sürtünme kuvveti yukarıdaki 2. formülden bulunur. (kinetik sürtünme kuvveti deverede.) Fs= 0,6 . 200 = 120 N YANIT: 120 N e) Cisme 180 N kuvvet uygulanIrsa hareket eder. Onun için kinetik sürtünme kuvveti olan 120 N deverede. Cisme biz 180 N uygularken kinetik sürtünme zıt yöne 120 N uyguluyor. Net kuvvet 180 - 120 =60 N F=m.a ise 60 = 20 . a a=3 m/s2 YANIT: 3 m/s2 DERSTE VERDİĞİMİZ ÖRNEKLER DIŞINDA GÜNLÜK YAŞAMDA SÜRTÜNME KUVVETİ İLE NERELERDE KARŞILAŞIYORUZ ? KARŞILAŞTIĞIMIZ BU SÜRTÜNME KUVVETLERİNDEN STATİK VE KİNETİK SÜRTÜNME KUVVETLERİNE GÜNLÜK YAŞAMDAN NE GİBİ ÖRNEKLER VEREBİLİRİZ ? BÖLÜM III Ölçme-Değerlendirme • Bireysel öğrenme etkinliklerine yönelik Ölçme Değerlendirme • Grupla öğrenme etkinliklerine yönelik Ölçme Değerlendirme • Öğrenme güçlüğü olan öğrenciler ve ileri düzeyde öğrenme hızında olan öğrenciler için ek ÖlçmeDeğerlendirme etkinlikleri Dersin Diğer Derslerle İlişkisi BÖLÜM IV Planın Uygulanmasına İlişkin Açıklamalar Ders/Sınıf Öğretmeni Uygundur .../.../... Adı Soyadı Okul Müdürü DERS Öğretim Teknolojileri ve Materyal Tasarımı ÖDEV I: Fizik Dersi Öğretiminde Kullanılabilecek Yazılımlardan Seçmek ve Etkinlik Tasarlamak Ünite 4 : 9. Sınıf Kuvvet ve Hareket Konu: SÜRTÜNME KUVVETİ Kullanılan öğrenme modeli: 5E 212677 ABDULKADİR YILMAZ KAZANIMLAR 4.1- Sürtünme kuvvetinin bağlı olduğu etmenleri deneyerek keşfeder. (PÇB-1.bg, 2.a-f, 3.a-h; BİB-3.a-c ) 4.2- Statik ve kinetik sürtünme kuvveti arasındaki farkı deneyerek keşfeder. (PÇB1.b-g, 2.a-f, 3.a-h; BİB-3.a-c ) • Sınırlamalar: 4.1 ve 4.2. Sürtünme kuvveti için verilecekler sadece yatay düzlemde ve katı cisimler için kullanılacaktır. Problem Çözme Becerileri (1.b-g, 2.a-f, 3.a-h) 1. Araştırılacak bir problem belirler ve bu problemi çözmek için plan yapar. b. Ön bilgi ve deneyimlerini de kullanarak araştırmaya başlamak için çeşitli kaynaklardan bilgi toplar. c. Bilimsel bilgi ile görüş ve değerleri birbirinden ayırt eder. d. Belirlediği problem için test edilebilir bir hipotez kurar. e. Söz konusu problem veya araştırmadaki bağımlı, bağımsız ve kontrol edilen değişkenleri belirler. f. Değişkenlerin ölçüleceği uygun ölçüm aracını belirler. g. Problem için uygun bir çözüm tasarlar. 2. Belirlediği problemin çözümü için deney yapar ve veri toplar. a. Uygun deney malzemelerini veya araç-gereçlerini tanır ve güvenli bir şekilde kullanır. b. Gerektiğinde amacını gerçekleştirecek araçlar tasarlar. c. Kurduğu hipotezi sınamaya yönelik düzenekler kurar. d. Hipotez test etme sürecinde kontrol edilen değişkenleri sabit tutarken, bağımsız değişkenin bağımlı değişken üzerindeki etkisini ölçer. e. Ölçümlerindeki hata oranını azaltmak için yeterli sayıda ölçüm yapar. f. Gözlem ve ölçümleri sonucunda elde edilen verileri düzenli bir biçimde birimleriyle kaydeder. 3. Problemin çözümü için elde ettiği verileri işler ve yorumlar. a. Deney ve gözlemlerden toplanan verileri tablo, grafik, istatistiksel yöntemler veya matematiksel işlemler kullanarak analiz eder. b. Analiz ve modelleme sürecinde sayısal işlem yaparken hesap makinesi, hesap çizelgesi,grafik programı vb. araçları kullanır. c. Verilerin analizi sonucunda ulaştığı bulguları matematiksel eşitlikler gibi modellerle ifade eder. d. Bulguları veya oluşturulan modeli yorumlar. e. Oluşturulan modeli değişik problemlerin çözümüne uyarlar. f. Problem çözümü esnasında yapılabilecek olası hata kaynaklarının farkına varır. g. Problem çözümlerinde matematiksel işlemleri kullanmayı yaşam tarzı hâline getirir. h. Araştırmanın sınırlılıklarını sonucu yorumlamada kullanır. Bilişim ve İletişim Becerileri (3.a-c) 3. Bilgiyi en etkin şekilde sunar. a. Çıktıların doğru olduğu ve amaca uygun sunumlar hazırlar. b. Sunum hazırlarken metin, sayı, resim, grafik, şema veya tablo gibi mümkün olduğunca farklı formatlar kullanır. c. Uygun teknolojik ortam ve ürünleri (İnternet, bilgisayar, projeksiyon, tepegöz, slayt,hologram, video vb.) kullanarak etkili bir sunum yapar. ÖĞRETMENİN ROLÜ Derse başlamadan önce öğrenciye ilgi çekici merak uyandırıcı sorular sorarak bu konuyla ilgili neler bildiklerini öğrenmeye çalışır. Simülasyonların kullanımında öğrencileri birbirleri ile etkileşimli biçimde çalışmaya teşvik eder,çalışma süresince duruma doğrudan müdahale etmez ve her zaman rehber olarak davranır. Gerekli yerlerde konu ile ilgili açıklamalar yapar ve kavramlar verir. Öğrencileri konuyla ilgili alternatif durumlara yönlendirir ve bu durumlarla ilgili sorular yöneltir. Öğrencilere kendi düşüncelerini, kendi davranışlarını değiştirip-değiştirmediklerine dair gözlem yapar. Açık uçlu sorular yönelterek öğrencilerin kendi öğrenmelerini değerlendirmelerini sağlar. İNCELENİLEN YAZILIMLAR 1- http://phet.colorado.edu/tr/simulations/category/physics 2- http://www.yenka.com/en/Free_Yenka_home_licences/ 3- http://www.goldenkstar.com/ SEÇİLEN YAZILIMLAR -http://phet.colorado.edu/en/simulation/the-ramp -Yenka- Static and Dynamic friction • Rampa üzerinde cisim hareket ederken sürtünme kuvvetine etki eden etmenleri daha açık bir şekilde gözlemleyebildiğimiz ve bu etmenleri deneyerek keşfedebildiğimiz için “ phet.colorado – rampa ” simülasyonu seçilmiştir. • Aynı şekilde statik ve kinetik sürtünme kuvvetleri arasındaki farkı açık bir şekilde gözlemleyebildiğimiz ve bu etmenleri deneyerek keşfedebildiğimiz için “ Yenka - static and dynamic friction ” simülasyonu seçilmiştir. Bu iki yazılımda da öğrenci, kazanımlarımızda yer alan kavramları deneyerek, keşfederek ve aktif olarak gözlemlediğinden bu iki simülasyon tercih edilmiştir. SÜRTÜNME KUVVETi HAREKETLi BiLARDO VEYA FUTBOL TOPLARININ BİR SÜRE SONRA DURMASININ SEBEBİ NEDİR ? Tüm bunların sebebi “ Sürtünme Kuvveti ” dir. Belli bir yüzey üzerinde hareket eden cisme, hareketiyle zıt yönde etki eden kuvvete Sürtünme Kuvveti denir. fs = ϻ.N Burada ϻ sürtünme katsayısı, N harfi ise zeminle cisim arasındaki tepki kuvvetini gösterir. SORU: Düz yatay bir zemin üzerinde bulunan kütleye belirli bir kuvvet uygulandıktan sonra zeminin tepki kuvveti N, 10 Newton’dur. Cisimle yüzey arasındaki sürtünme katsayısı ϻ ise 0,5 dir. Bu durumda sürtünme kuvveti kaç newtondur? fs = ϻ.N formülünden fs = 0,5.10 fs = 5 N (Newton) bulunur. YANIT: 5 N Arabalar asfalt yolda hızlı giderken, toprak yolda neden yavaş giderler? Cisimler pürüzsüz yüzeyde kolay hareket ederken, pürüzlü yüzeyde zor hareket ederler.Çünkü pürüzlü yüzeyler cisimlere daha fazla sürtünme kuvveti uygulayarak hareketi zorlaştırırlar. Etkinlik - Sürtünme Kuvvetinin Bağlı Olduğu Etmenler Kazanım 4.1- Sürtünme kuvvetinin bağlı olduğu etmenleri deneyerek keşfeder. (PÇB-1.b-g, 2.a-f, 3.a-h; BİB-3.a-c ) Materyaller: http://phet.colorado.edu/en/simulation/the-ramp Nasıl Bir Yol izleyelim? 1- Rampa simülasyonunda sisteme buzdolabını yerleştirelim. 2- Rampaya buzdolabını harekete geçirecek kadar bir açı verelim. 3- Buzdolabı harekete geçtikten sonra sürtünme katsayısını artıralım ve daha sonra aynı işlemi sürtünme katsayısını azaltarak tekrar edelim. 4- Rampadaki buzdolabının kütlesini arttıralım ve daha sonra kütleyi azaltarak aynı işlemi tekrar edelim. Sonuca varalım: 1- Rampaya belli bir açı verdikten sonra sürtünme kuvvetinin nasıl bir değişim gösterdiğini gözlemleyiniz. 2- Buzdolabının harekete geçmesinin ardından sürtünme katsayısının arttırılması veya azaltılması ile sürtünme kuvvetinde ne gibi bir değişim gözlemlediniz? Bu değişimin sürtünme kuvveti üzerindeki etkileri nelerdir? 3- Buzdolabının kütlesinin arttırılması ve azaltılmasıyla sürtünme kuvvetinin üzerinde ne gibi bir değişim olmuştur? Gözlemleyiniz. 4- Tüm bu gözlemlerinizi sınıf içerisinde tartışınız. Sürtünme kuvveti : 1- Sürtünen yüzeylerin cinsine bağlıdır. 2- Sürtünen yüzeylerin alanına, büyüklüğüne bağlı değildir. 3- Daima hareketin yönüne zıt yöndedir. 4- Cismin kütlesine, yer çekimine ve eğim açısına bağlıdır. 5- Hareket eden cismin hızına bağlı değildir ve hareket bitinceye kadar devam eder. Etkinlik - Statik ve Kinetik sürtünme kuvveti arasındaki fark Kazanım 4.2- Statik ve kinetik sürtünme kuvveti arasındaki farkı deneyerek keşfeder. (PÇB-1.b-g, 2.a-f, 3.a-h; BİB-3.a-c ) Materyaller: Yenka- Static and Dynamic friction Nasıl Bir Yol İzleyelim? 1- Yatay düzlemde duran cismin hareketsiz olduğundan emin olalım. 2- Yatay düzlemde duran cismimize kuvvet uygulayalım ve bu kuvveti cisim hareket edene kadar ardışık olarak artıralım. 3- Cismimize uyguladığımız kuvvetle birlikte sürtünme kuvvetinin değerini gözleyelim. 4- Cismin harekete başladıktan sonra sürtünme değerini gözleyelim. Sonuca varalım: 1- Cisme uyguladığımız kuvvet ile sürtünme kuvveti arasında nasıl bir ilişki vardır? 2- Sürtünme kuvveti hangi durumda maksimum değerini alır? 3- Cisim harekete başladıktan sonra, sürtünme kuvvetinde bir değişiklik gözlediniz mi? Şayet gözlediyseniz sürtünme kuvvetinde ne gibi bir değişiklik meydana gelmiştir? 4- Tüm bu gözlemlerinizi sınıf içerisinde tartışınız. Statik ve Kinetik Sürtünme Statik sürtünme; cisim durgun haldeyken harekete başlama eylemine karşı gösterilen dirençtir. Kinetik sürtünme ise hareketli bir cismin hareketine etkiyen dirençtir. Statik sürtünme kuvveti her zaman uygulanan kuvveti sıfırlayacak şekilde yani net kuvveti sıfır yapacak şekilde zemin tarafından cisme uygulanır. Statik sürtünme kuvvetinin dayanabileceği maksimum bir sınır vardır. Bu sınır aşılırsa, statik sürtünme kuvveti net kuvveti sıfırlayamaz ve hareket başlar. Hareket başladıktan sonra cisme kinetik sürtünme kuvveti etki eder. Kinetik sürtünme kuvveti Bizim uyguladığımız kuvvetten bağımsız olarak belirli bir değere sahiptir. Sürtünme kuvvetleri aşağıdaki gibi hesaplanır. “mü” harfleri sırasıyla statik ve kinetik sürtünme katsayılarını göstermektedir. N harfi ise zeminle cisim arasındaki tepki kuvvetini (normal kuvvet) gösterir. Statik sürtünme kuvvetinin (fs) alacağı değer her zaman uygulanan kuvvete zıt yönlü ve eşit büyüklüktedir. Bu kuvvetin maksimum değeri aşılırsa hareket başlar ve kinetik sürtünme kuvveti (fk) devreye girer. SORU: Düz yatay bir zemin üzerinde kütlesi 20 kg olan bir cisim durmaktadır. cisimle yüzey arasındaki statik ve kinetik sütünme katsayıları sırasıyla 0,7 ve 0,6 dır. (g=10 N/kg alınız.) a) Cisim bu şekilde durmaktayken cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç newtondur? b) Cismi hareket ettirebilmek için kaç N kuvvet uygulamak gerekir? c) Cisme 120 N kuvvet uygulandığında, cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç newtondur? d) Cisme 160 N kuvvet uygulandığında, cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç newtondur? e) Cisme 180 N kuvvet uygulandığında, cismin ivmesini bulunuz. ÇÖZÜM: a) Cisim duruyor. Demekki net kuvvet sıfır. Dışarıdan kimse kuvvet uygulamamış. O halde sürtünme de sıfır olmalı. YANIT: sıfır b) Cismi harekete geçirebilmek için statik sürtünme kuvvetini yenmek gerekri. Yani en az kadar kuvvet uygulmalıyız. cisme etki eden normal kuvvet cismin ağırlığı kadardır. G=m.g=20 x 10 = 200 N. Yani cisim zemine 200 N kuvvetle sıkışıyor. N=200 newton. Fs,max = 0,7 . 200 = 140 N YANIT: Cismi hareket ettirebilmek için en az 140 newton kuvvetle itmeliyiz. c) Cismi hareket etirebilmek için 140 N gerekiyordu. Biz 120 N uygulamışsak, hareket edemeyecek demektir. Hareket edememesi demek, net kuvvetin sıfır olması demektir. Net kuvveti sıfır yapabailmek için sürtünme uyguladığımız kuvvete zıt yönde 120 N kuvvet etki ettirmeli. YANIT: 120 N d) Cisme 160 N kuvvet uygularsak, hareket ettirebiliriz. Çünkü 140 dan büyük. Hareket halinde olan cisme etki eden sürtünme kuvveti yukarıdaki 2. formülden bulunur. (kinetik sürtünme kuvveti deverede.) Fs= 0,6 . 200 = 120 N YANIT: 120 N e) Cisme 180 N kuvvet uygulanIrsa hareket eder. Onun için kinetik sürtünme kuvveti olan 120 N deverede. Cisme biz 180 N uygularken kinetik sürtünme zıt yöne 120 N uyguluyor. Net kuvvet 180 - 120 =60 N F=m.a ise 60 = 20 . a a=3 m/s2 YANIT: 3 m/s2 DERSTE VERDİĞİMİZ ÖRNEKLER DIŞINDA GÜNLÜK YAŞAMDA SÜRTÜNME KUVVETİ İLE NERELERDE KARŞILAŞIYORUZ ? KARŞILAŞTIĞIMIZ BU SÜRTÜNME KUVVETLERİNDEN STATİK VE KİNETİK SÜRTÜNME KUVVETLERİNE GÜNLÜK YAŞAMDAN NE GİBİ ÖRNEKLER VEREBİLİRİZ ?
