Pokus je primárně určen pro žáky netechnických učebních oborů, může být i využit při výuce fyziky na základní škole.
Fyziku se žáci na naší škole učí v druhém ročníku. Podle mých zkušeností téměř vše ze základní školy zapomněli. Pokus je tedy určen pro všechny bez ohledu na úroveň fyzikálních dovedností.
Budou-li si žáci chtít vytvářet vlastní modely, tak již musí umět základy práce v TinkeCAD. Výhodou pak je, mají-li prostorovou představivost.
Hlavní cíl
3D model autíčka spolu s krátkou autodráhou slouží k pokusu při hodině fyziky.
Pokus by měl žákům objasnit, co je to rychlost, jaké veličiny a jednotky s rychlostí souvisí, jak se měří
a počítá průměrná rychlost a jak se převádí jednotky rychlosti. Žáci si procvičí práci s tabulkou
a přehledné zapisování hodnot.
Vedlejší cíl
Pro zvídavější studenty bude pokus sloužit jako ukázka využití 3D tiskárny. Na škole plánujeme od
podzimu 2021 kroužek 3D tisku (doufám, že to epidemiologická situace dovolí). Na kroužku si pak žáci
budou moci navrhnout vylepšenou dráhu a další modely aut.
Před hodinou je vhodné žákům vytisknout pracovní listy (oboustranně), žáci dále budou potřebovat stopky, kalkulačku a pravítko, psací potřeby, případně pastelky.
• autíčko s dráhou.3mf (k úpravě modelu)
• autíčko s drahou_0.3mm_PLA_MK3S_2h57m.gcode (k tisku modelu)
• pracovní list.pdf (vytisknout žákům oboustranně)
Je nutné si předem vyhradit dostatečný čas na tisk modelů. Žáci mohou pracovat ve skupinách ideálně ve trojicích, proto je vhodné mít připraveno minimálně deset modelů.
Tisk jednoho kompletního modelu při 100% rozměrech, výplní 5 % a s 0,3mm výškou vrstvy zabere téměř 3 hodiny.
Příprava na pokus (cca 5 – 10 min)
1. Rozdělte žáky do skupin (nejlépe do trojic). Ať si určí, kdo bude jezdit s autíčkem, kdo stopovat čas a kdo zapisovat údaje.
2. Každá skupina obdrží model autíčka a dráhy a pracovní list.
3. Nechte žáky sestavit autodráhu a vyzkoušet si, jak se s autíčkem jezdí, kolik síly je potřeba, aby autíčko dojelo na konec dráhy.
Pokus (cca 20 min)
4. Jak dlouhá je dráha? Nechte žáky změřit dráhu (cca 30,5 cm). Opravdu autíčko ujede celou dráhu? Měli by přijít na to, že je potřeba odečíst délku autíčka (cca 5,5cm). Zde je vhodná krátká diskuse o přesnosti měření, kdy je vhodné měřit na setiny milimetru a kdy stačí zaokrouhlený výsledek. Závěr by měl znít, že dráha je dlouhá přibližně 25 cm, po převodu 0,25 m. Zkontrolujte, že si žáci zapsali délku dráhy do tabulky do všech deseti řádků.
5. Za jak dlouho autíčko tento krátký úsek ujede? S jakou rychlostí? Měření času a výpočet rychlosti by měli žáci zopakovat 10x. Obcházejte třídu a pomáhejte s výpočty, kontrolujte, do kterých buněk si žáci hodnoty zapisují.
6. Výpočet průměru žáci většinou ovládají. Ujistěte se, že žáci ví, z kterých hodnot mají průměrnou
rychlost vypočítat a kam mají výsledek zapsat.
Diskuse a porovnání výsledků (cca 10 – 15 min)
7. Porovnejte průměrné rychlosti jednotlivých skupin a srovnejte s rychlostí chodce nebo rychlostí auta v obci. Žáci by měli přijít na to, že k porovnání potřebují stejné jednotky. Převeďte průměrnou rychlost na km/h. Opět se ujistěte, že žáci ví, kam hodnotu zapsat.
8. Žáci vyberou maximální a minimální hodnoty, také je převedou na km/h a zapíší do tabulky.
9. Na závěr diskutujte, co všechno ovlivňuje rychlost autíčka.
• Jaký vliv má na rychlost povrch dráhy?
• Jak by mohl vypadat model rychlejšího autíčka?
• Jaký vliv na rychlost autíčka by měla zatáčka? Dal by se na 3D tiskárně vytisknout i díl se
zatáčkou?
Nechte žáky své postřehy zapsat do pracovního listu.
Tip: mají-li žáci problémy s orientací v tabulce a s tím, kam které údaje zapsat, osvědčila se mi práce s barvami. Např. sloupeček, do kterého se zapisuje délka dráhy, si žáci vybarví zeleně, sloupeček s časem žlutě… A pak už je navádím i pomocí barevného kódu.
The author hasn't provided the model origin yet.