Gdy uczniowie opanują proste wektory przyspieszenia i prędkości (gdy poruszają się w tym samym kierunku), rzuć im wyzwanie w sytuacjach, w których wektory nie są w tym samym kierunku. Studenci często uważają tę koncepcję za trudną, ale nie musi tak być. W tym ćwiczeniu uczniowie będą tworzyć diagramy wektorowe ilustrujące przyspieszenie i prędkość w różnych sytuacjach. Sugerowane poniżej scenariusze znajdują się w instrukcjach aktywności, ale możesz przedstawić uczniom kilka dodatkowych scenariuszy do zilustrowania, takich jak samochód jadący za rogiem lub wystrzelona kula armatnia z armaty.
Sonda porusza się po Ziemi po okrągłej ścieżce. Wektor jego prędkości ciągle się zmienia, nawet jeśli jego prędkość jest stała. Strzałka wektora przyspieszenia wskazuje na środek Ziemi, w taki sam sposób, jak działałaby siła grawitacji.
Strzałka prędkości zmienia się, gdy samochód zwalnia. Kierunek strzałki pozostaje stały, w kierunku jazdy samochodu. Rozmiar strzałki prędkości zmniejsza się, gdy samochód staje się wolniejszy. Strzałka przyspieszenia działa w kierunku przeciwnym do strzałki prędkości. Jest to znane jako ujemne przyspieszenie lub opóźnienie.
Wektor prędkości wskazuje kierunek ruchu i zmienia się, gdy piłka podąża swoją ścieżką. Strzałka wektora przyspieszenia pozostaje stała, gdy piłka znajduje się w powietrzu. Strzałka wskazuje bezpośrednio w dół w kierunku Ziemi.
(Te instrukcje są w pełni konfigurowalne. Po kliknięciu „Kopiuj działanie”, zaktualizuj instrukcje na karcie Edytuj zadania.)
Twórz diagramy wektorów przyspieszenia i prędkości dla różnych sytuacji.
Zachęć uczniów do pokazywania ruchu w rzeczywistym świecie za pomocą prostych materiałów, takich jak samochodziki, piłki lub kule. Widzienie wektorów w działaniu pomaga uczniom powiązać diagramy z ruchem fizycznym.
Wybierz płaską powierzchnię i oznacz punkty startu i końca taśmą. Posiadanie zdefiniowanych granic sprawia, że aktywność jest bardziej zorganizowana i skupiona.
Przyczep okręgi (z kolorowego papieru lub karteczek samoprzylepnych) do poruszającego się obiektu dla prędkości oraz umieść osobną strzałkę dla przyspieszenia. Kodowanie kolorami pomaga uczniom szybko rozróżnić oba wektory.
Ruszaj obiektem po prostej linii, zwolnij go lub obróć, aby naśladować scenariusze, takie jak hamowanie samochodu lub rzucanie piłki. Zatrzymaj się co jakiś czas, aby omówić, jak i dlaczego zmieniają się strzałki.
Wyzwanie dla uczniów, aby naszkicowali to, co widzą, oznaczając wektory prędkości i przyspieszenia. Aktywny udział wzmacnia zrozumienie i buduje pewność siebie.
Wektory prędkości pokazują kierunek i szybkość ruchu obiektu, podczas gdy wektory przyspieszenia wskazują, jak zmienia się prędkość. Przyspieszenie może zmieniać szybkość, kierunek lub oba te elementy.
Narysuj wektor prędkości w kierunku, w którym jedzie samochód, i skróć go, gdy samochód zwalnia. Wektor przyspieszenia wskazuje w przeciwnym kierunku, pokazując ujemne przyspieszenie lub hamowanie.
Wektory przyspieszenia i prędkości nie zawsze są zgodne, ponieważ przyspieszenie może zmieniać kierunek prędkości, nie tylko jej wartość. Na przykład, w ruchu po okręgu prędkość jest styczna do ścieżki, ale przyspieszenie skierowane jest w stronę centrum.
Na orbicie, wektor prędkości jest styczny do toru, a wektor przyspieszenia zawsze wskazuje w stronę centrum Ziemi, utrzymując statek na orbicie nawet jeśli jego prędkość pozostaje stała.
Najlepszym sposobem jest korzystanie z realnych scenariuszy (np. samochody, piłki, statki kosmiczne), rysowanie diagramów wektorowych i zachęcanie uczniów do tworzenia wizualizacji. Pomaga to uczniom zobaczyć, jak przyspieszenie i prędkość współdziałają w różnych sytuacjach.