Experiment Ve vodě je všechno lehčí

Část fyziky věnovaná kapalinám patří k pravděpodobně nejobtížnější části fyziky na ZŠ. Jako jeden z hlavních problémů vidím nedostatečné zvnitřnění řady pro žáky nových pojmů. Žáci například těžko chápou rozdíl mezi pojmy tlaková a vztlaková síla vody nebo nerozumí správně pojmům nadnášet a nadlehčovat (a ačkoliv se jedná o slova stejného významu, žáci jsou často názoru, že voda nadnáší jen ty předměty, které plavou na hladině). Druhému z uvedených příkladů se věnuje i tento experiment.

Definovat a fixovat správný význam pojmu „nadnášet” (neboli „nadlehčovat”).

Demonstrovat, že voda nadlehčuje (neboli nadnáší) všechna tělesa, která do ní ponoříme.

Experiment je vhodné provést před lekcí Proč voda nadnáší.

Vzhledem k tomu, že mají žáci problém s pochopením pojmu „nadnáší”, je možné tento experiment zařadit až po seznámení s tímto pojmem v lekci Proč voda nadnáší. Experiment v tomto případě jednak ověřuje pochopení tohoto pojmu a zároveň ho fixuje.

Hodinu otevřeme úvahou. Všichni asi ví, že po vodě můžeme plout, protože voda nadnáší. Otázkou ale je, jestli nadnáší (neboli nadlehčuje – je velmi vhodné si s žáky ujasnit, že obě slova mají pro naše účely shodný význam) všechny předměty nebo jen některé.

Vyzveme žáky, aby stanovili svou hypotézu a vybrané hypotézy zapíšeme. Můžeme je doplnit o konkrétní příklady předem připravených předmětů (nadnáší voda železné závaží?).

Poté vyzveme žáky k ověření své hypotézy.

Žáci pracují v malých skupinách, mají zavařovací sklenice s vodou, různé předměty a siloměry. Mají za úkol ověřit svou hypotézu (nebo třeba vybrat dva předměty, které voda nadlehčuje a dva, které ne). Předměty můžeme dát třeba do velké společné krabice, ze které si žáci mohou vybírat. Krabice bude obsahovat předměty s větší i menší hustotou, než je hustota vody a o dostatečném objemu, aby byl patrný rozdíl hodnoty na siloměru po ponoření předmětu do vody.

U každého předmětu tedy pozorujeme, že síla, kterou působí předmět na siloměr ve vodě, je menší než síla, kterou působil na siloměr na vzduchu. Můžeme tedy říct, že voda nadnáší všechny zkoumané předměty (a velmi pravděpodobně všechny předměty).

zavařovací sklenice s vodou, siloměry, různé předměty

Probíhá podobně jako žákovská varianta s rozdílem, že žáci pouze dávají instrukce vyučujícímu, který experiment sám provádí.

Na závěr experimentu můžeme definovat, že sílu, kterou voda nadlehčuje, nazýváme vztlaková síla a můžeme také určit v několika konkrétních příkladech její velikost.

nádoba s vodou, siloměry, různé předměty