روش اموزشی برای درس «فشار

معلم ، دانش آموزان را به حیاط مدرسه برد. از یکی ،یکی آنها خواست با انگشت دستشان دهانه شیر باز لوله دستگاه آب رسانی را ببندند. دانش آموزان همگی این عمل را انجام دادند و بار دیگر معلم از آنها خواست با کف دست خود اینکار را انجام دهند. سپس معلم از بچه ها پرسید: « چه احساس کردید؟ و در این آزمایش چه یافتید؟» یکی از بچه ها گفت:« آب بر دست من فشاری را وارد می کرد.» معلم ادامه داد و گفت:« در کدام حالت فشار آب بر دست شما بیشتر وارد می شد؟ وقتی انگشتتان استفاده می کردید و یا وقتی کف دستتان » دانش آموز کمی مکث کرد و گفت: « وقتی از انگشت خودم استفاده کردم احساس فشار بیشتر بود. » معلم همه بچه ها را به سمت آزمایشگاه مدرسه هدایت کرد و همه وارد آزمایشگاه شدندو هر کسی سعی می کرد جای مناسبی برای ایستادن و یا نشستن روی صندلی پیدا کنند. و بسیار اشتیاق داشتند ببینند آزمایش و یا فعالیت بعدی چیست؟ معلم از قبل یک تشک کوچکی را در گوشه ء از آزمایشگاه پهن کرده بود و یکی از بچه ها را صدا کرد و از او خواست یکبار روی سطح تشک بخوابد و بار دیکر روی سطح تشک با یستد . دانش آموز هر چه معلمش گفت انجام داد. بعد معلم از او پرسید: « چه احساس می کنید ؟ و از این فعالیت به چه نتیجه ای می رسید؟ » دانش آموز جواب داد:« وقتی روی تشک می ایستیم پایم در تشک بیشتر فرو می رود تا وقتی که روی سطح تشک می خوابم. » معلم گفت: « آفرین به نکته خوبی اشاره کردید. و ادامه داد و گفت: « بچه ها هنگامی که نیروی وزن بدن شما بر روی سطح بزرگ پخش می شود فشار کمتری به آن سطح وارد می شود ولی در حالی که اگر نیروی وزن بدن بر سطح کوچک تر ی وارد شود مقدار فشار بر آن سطح بیش تر می شود. به همین دلیل است که وقتی روی تشک می ایستیم ، بیشتر در آن فرو می رویم. آیا تا به حال روی ماسه های شنی کنار ساحل دریای مانند دریای خلیج همیشه فارس خودمان راه رفته اید؟ همگی گفتند: بله ، و یکی گفت: پا های ما بیشتر در شن ها فشار وارد می کند. ولی اگر روی آن شنها دراز بکشیم فشار کمتری به آن سطح شنی وارد می شود. معلم گفت: بچه ها واژه فشار را در زندگی روز مره زیاد توسط همه ما استفاده می شود. لطفأ چند عبارت بگوید تا روی تخته بنویسیم. دانش آموزان یکی یکی عبارتهای را گفتند مانند: فشار باد لاستیکهای ماشین ، فشار کار ، فشار هوا ، فشار آب ، فشار امتحان ، فشار روانی و اجتماعی ، فشار بخار آب درون دیگهای بخار مانند دیگ زودپز در آشپز خانه، فشار سنج و.... معلم گفت: خیلی خوبه ، آفرین بچه ها در علم فیزیک فشار به معنایی خاص و با تعریفهای متفاوتی از مفهوم روزانه ای آن مطرح است. شما در این عبارتها به برخی از عبارتهای اشاره کردید که مد نظر علم فیزیک است. و توسط دانشمندان فیزیک در باره آنها آزمایشها و بررسی زیادی انجام شده است مثلا همین فشار بخار آب در درون دیگها ، بچه ها بخار آب درون این نوع دیگها دارای فشار است و با فشار سنج ، فشار را اندازه می گیرند و نشان می دهند. بعد معلم از بچه هاپرسید:« چه کسی در مناطق سردسیر و برفی روی برفها راه رفته است؟» تعدادی از بچه ها دستهایشان را بالا بردند. و بعد معلم عکس یک اسکیمو که کفش مخصوص به پا داشت به بچه ها نشان داد. و گفت:« چرا این اسکیمو از این نوع کفش ها استفاده می کند؟ » همه بچه ها برای پاسخ دادن عجله می کردند؟ معلم آنها را به آرامش و سکوت تشویق کردو گفت کمی فکر کنید و بعد پاسخ دهید؟ بعد همه بچه ها به فکر فرورفتند و مرتب به عکس نگاه می کردند. یکی از بچه ها گفت: «هر گاه روی برف راه برویم پای ما در برف فرو می رود.» معلم گفت: آفرین، درسته بچه ها « هر گاه ما روی زمینی که تازه برف جمع شده است راه برویم پای ما در برف فرو می رود. خوب حالا کی می تواند توضیح دهد که این کفش چه کمکی به این مرد اسکیمو می کند؟ و این کفش ، شما را به یاد کدام وسیله ورزشی می اندازد؟» یکی از بچه ها گفت: « مثل راکت تنیس است. و این نوع کفش ها به دو صفحه بزرگ می بندند. من فکر می کنم این کفشها به این مرد اسکیمو کمک می کند تا پا هایش در درون برف زیاد فرو نرود و بتواند آسانتر راه برود. » معلم گفت: «خیلی خوبه ، بچه ها هر گاه روی برفی تازه باریده است راه برویم پا های ما در برف فرو می رود ولی اگر کفش اسکی و یا مثل کفش این اسکیمو به پای خود ببندیم مانع از این می شود که پا های ما در برف فرو رود. درصورتی که همان نیرورا که وزن بدن ما است بر روی برف وارد می سازیم. » خوب علت چیست؟ همه به معلم و به یکدیگر نگاه می کردند. ناگهان از میان یکی از دانش آموزان کنجکاو گفت:« من فکر می کنم به بزرگی سطح این نوع کفشها در مقایسه با سطح کفشهای دیگر ارتباط داشته باشد. » معلم گفت: درست است ، بچه ها توجه کنید علت این است که در این حالت نیرو بر روی سطح بزرگتری پخش می شود. معلم تا اینجا توانسته بود بچه ها را به رابطه بین فشار و سطح نزدیک کند. معلم یک کارد تیزی به بچه ها نشان داد و گفت: «بچه ها وقتی که ما کارد تیزی را به کار می بریم آیا نیروی بزرگی برای بریدن لازم است؟ »پاسخها متفاوت بود . معلم گفت: «و قتی که کارد تیزی را به کار میبریم به نیروی بزرگی برای بریدن لازم نیست. زیرا لبه برنده کارد سطح آن ببینید کوچک است و با نیروی کم فشار زیادی به میوه وارد می کنیم. خوب چه تد بیری باید به کار برد تا با وجود بزرگی نیرو میزان فشار کم شود؟ » یکی از میان دانش آموزان گفت: «اگر می خواهیم فشار کمتر شود باید سطحی که قرار است بر آن نیرو وارد شود بزرگتر در نظر گرفت.» معلم پرسید تا اینجا چه چیزی را درباره فشار از همدیگر یاد گرفتیم؟ یکی از بچه ها گفت: « من یاد گرفتم که فشار با سطح جسم رابطه عکس دارد زیرا وقتی سطح بزرگ باشد مقدار فشار بر آن سطح کمتر می شود و برعکس وقتی سطح کوچتر باشد مقدار فشار زیادتر می شود. پس بین فشار و سطح رابطه عکس وجود دارد. »
معلم روی تخته تعریفی برای فشار نوشت: « اندازه نیرویی که به طور عمودی بر واحد سطح وارد می گردد. فشار نامیده می شود. و نوشت: اگر نیرو ثابت بماند ، هر چه مساحت سطحی که نیرو بر آن وارد می شود کوچک تر و کم تر باشد ، میزان فشار وارد بر آن سطح بیشتر است. » دانش آموزان نکته های مهم درس را در دفتر خود یاداشت می کردند. در این موقع معلم گفت: بچه ها بنا براین اگر اندازه نیروی وارد بر واحدسطح یعنی فشاربرابر است بانسبت نیرو به مساحت سطح ( A)به طور عمودی بر سطحی به F نیروی

نیرو (نیوتن(F)
___________ = فشار
مساحت سطح واحد متر مربع ( A )
واحد فشار نیوتن بر متر مربع همان پاسکال است P= F/A

بچه ها به این فرمول که روی تخته نوشته ام ،توجه کنید واحدفشار در دستگاه بین المللی واحد ها «نیوتن بر متر مربع » است که پاسکال نیز نامیده می شود. سپس معلم صورت یک مسئله را روی تخته نوشت:« اگر وزن بدن پسری 500 نیوتن و سطح کف پایش 250 سانتیمتر مربع باشد هر سانتیمتر مربع از کف پا های این پسر به طور متوسط چه اندازه از وزن بدن او را تحمل می کند و اگر یک جفت کفش اسکی که هر یک 150 سانتیمتر طول و 10 سانتیمتر عرض دارد به پا های خود ببندد در این حالت بر هر سانتیمتر مربع از کف این کفشها به طور متوسط چه نیرویی وارد می شود؟» بچه ها در دفتر شان صورت مسئله را نوشتند و معلم گفت : کمی روی این مسئله فکر کنید آیا می توانید حل کنید. به گروههای چهار نفره تشکیل دهید و با هم در باره این مسئله مشورت کنید. و آ نرا با استفاده از فرمول فشار حل کنید. بعد مدتی یکی از گروه ها راه حل مسئله خود را به معلم نشان داد و از آن گروه خواست یکی داوطلب شود و مسئله راروی تخته حل کند. دانش آموز با استفاده از فرمول فشار مسئله را حل کرد و توضیح داد

مساحت سطح را مطابق زیر حساب می کنیم و نیرو هم برابر 500 نیوتن است این 500 نیوتن را بر 500 سانتیمتر مربع مساحت سطح تقسیم می کنیم تا مقدار فشار که 1 نیوتن بر سانتیمتر مربع را بدست آوریم

A= 2× 10 × 150=3000cm2 در حالتی که کفش اسکی به پا دارد A=2×250cm2=500cm2

بعد مجدد فرمول فشار را می نویسیم و نیرو 500 نیوتن را بر 3000سانتیمتر مربع مساحت سطح تقسیم می کنیم و این بار فشار یک ششم ، نیوتن بر سانتیمتر مربع بدست می آید.در این موقع که زمانی کمی به پایان کلاس مانده بود معلم خواست کتاب علوم خود را باز کنند و آزمایش کنید و محاسبه کنید صفحه 78 و 79 کتاب (سوم راهنمایی) فصل 7 را در گروه های خود با کمک یکدیگر حل کنند. بعد از انجام این دو فعالیت معلم یک بار نکات مهم درس را تکرار کرد . و گفت:« بچه ها در جلسه بعد درباره فشار مایعات بحث خواهیم کرد و فعالیتهای مربوط به آن را انجام خواهیم داد. در ضمن تفسیر کنید و بحث کنید صفحه 80 را برای جلسه آینده پاسخ دهید