Proiect de lecţie

Propunător: Stan DeliaŞcoala: Şcoala cu clasele I –VIII nr. 10 Satu MareClasa: a IV-a AAria curriculară: Matematică şi ŞtiinţeObiectul de învăţământ: Ştiinţe ale naturiiSubiectul: MagneţiTipul lecţiei: Transmitere şi însuşire de noi cunoştinţeScopul lecţiei: Să înţeleagă modul în care funcţionează magneţii şi influenţa lor asupra altor materiale. Să manifeste interes faţă de curiozităţile şi experimentele expuse pe parcursul lecţiei.

Obiective cadru:1. Înţelegerea şi utilizarea în comunicare a unor termeni şi concepte specifice ştiinţelor naturii.2. Folosirea şi dezvoltarea capacităţilor şi abilităţilor de experimentare şi explorare / investigare a

realităţii, folosind instumente şi procedee specifice.3. Dezvoltarea interesului şi responsabilităţii pentru menţinerea unui mediu natural echilibrat, propice

vieţii.

Obiective de referinţă: 1.3. Să comunice în maniere diverse observaţii privind relaţiile dintre părţile componente ale unui sistem şi / sau dintre sistemele studiate.2.1. Să interpreteze succesiunea unor fenomene din natură.2.3. Să realizeze experimente simple pe baza unor ipoteze date.

Obiective operaţionale: O1: - Să afle modul de obţinere a magneţilor;O2: - Să recunoască polul nord şi sud magnetic,folosindu-se de busolă;O3: - Să urmeze instrucţiunile primite pentru a realiza experimentele propuse;O4: - Să demonstreze prin experimente proprietăţile magneţilor şi modul lor de acţiune asupra altor materiale;O5: -Să-şi stabilească rolurile şi sarcinile în echipă pentru a colabora în scopul realizării experimentelor;O6: - Să urmărească cu interes experimentele celorlate echipe, desfăşurate în timpul orei;O7: - Să deducă proprietăţile magneţilor şi modul lor de acţiune asupra altor materiale ,din experimentele realizate;O8: - Să înţeleagă utilitatea magneţilor.

Metode şi procedee didactice: Conversaţia euristică Exerciţiul Observaţia Explicaţia Experimentul Problematizarea

Materiale şi mijloace didactice: Prezentări PowerPoint Magneţi de diverse forme,dimensiuni Pilitură de fier Busole Obiecte din fier şi din alte metale Obiecte din plastic,ţesături,cauciuc Hârtie,carton Fişe de observare a experimentelor Fişe cu descrierea experimentelor Fişă cu schiţa lacunară a lecţiei

Forma de organizare: individuală, frontală,pe echipe

Efectivul de elevi: 27 elevi

Modalităţi de evaluare:Ef – formativă:

analiza răspunsurilor copiilor; analiza modului în care copiii respectă indicaţiile primite pentru a realiza

experimentul; observarea sistematică a comportamentului copiilor; fişa de lucru.

Bibliografie: ,,Programa şcolară pentru cunoaşterea mediului” clasa a IV-a, 2003 Tudora Piţilă, Cleopatra Mihăilescu, Ioana Ghimbaş – Manual pentru clasa a IV –a ,,Ştiinţe ale

naturii” Editura Aramis Print, 2006 Diferite site-uri: www.didactic.ro ,www.wikipedia.ro , www.referat.ro , www.google.ro ,,Marea carte a experimentelor ’’ Dumitru D. Pârâială,Viorica Pârâială,Cristian-George Pârâială-Ştiinţe ale naturii”-auxiliar al

manualelor alternative-clasa a IV-aEtapele lecţiei Activitatea propunătoarei Activitatea elevilor Ob

op.Metode Materiale

didacticeEva-luare

1. Momentul organizatoric

Asigur condiţiile optime pentru buna desfăşurare a lecţiei: aerisirea sălii de clasă, pregătirea materialului didactic pentru prezentarea softului educaţional şi a experimentelor.

Se pregătesc pentru începerea orei de ştiinţe ale naturii.

2. Captarea atenţiei

În antichitate grecii au descoperit aproape de oraşul Magnesia,din Turcia,o piatră care are proprietatea de a atrage bucăţele de fier. Minereul s-a numit magnetită,după locul descoperirii sale. Orice bucată din acest minereu este magnet natural.Pe lângă magneţii naturali mai există şi magneţii artificiali obţinuţi din fier,oţel şi alte materiale speciale.

Ascultă O1 Conversaţia

PovestireaImagine

Prezentare Power Point.

Desfăşurarea lecţiei4. Anunţarea temei şi a obiectivelor

Astăzi la oră vom învăţa lecţia: „Magneţi”. La sfârşitul orei veţi şti ce este un magnet ,care sunt proprietăţile sale,cum interacţionează cu alte materiale şi ,nu în ultimul rând ,la ce folosesc.

Ascultă O1

5. Dirijarea învăţării

Magneţii au doi poli.Pentru a determina care sunt aceştia, legăm un magnet în formă de bară la mijloc cu o sfoară

Elevii ascultă indicaţiile,îşi împart rolurile în echipă şi se

Conversaţia euristicăExerciţiulObservaţia

Prezentări PowerPointMagneţi de diverse forme,

Ef

şi îl ţinem suspendat până când se opreşte din balans.Comparăm apoi poziţia lui cu aceea a acului de la busolă.Partea care se aliniază ca nordul va fi colorată cu roşu,iar cea care se aliniază cu sudul se va colora cu albastru.Ce e foarte important de ştiut e faptul că nu e bine să apropiem magneţii de aparatele electronice,de ceasuri,de busole etc. pentru că le pot deregla. Azi voi avea nevoie de voi pentru a înţelege mai bine câteva lucruri esenţiale despre magneţi.Vom lucra în echipe de câte 4 membri:un laborant care va conduce experimentul,un asistent care îl va ajuta şi un purtător de cuvânt care ne va explica ce se întâmplă în timpul experimentului. Aveţi la dispoziţie 5 minute pentru a vă organiza şi pentru a vă

pregătesc de prezentare (studiază fişa experimentului cu etapele pe care trebuie să le respecte). În timpul prezentărilor fiecare elev îşi va nota propriile observaţii în fişa corespunzătoare.

O2O3O4O5O6O7

ExplicaţiaExperimentulProblematizarea

dimensiuniPilitură de fierObiecte din fier şi din alte metaleObiecte din plastic,ţesături,cauciucHârtie,cartonFişe de observare a experimentelorFişe cu descrierea experimentelor

Ef

pregăti pentru prezentare,iar apoi,pe rând,fiecare echipă va veni în faţa clasei şi va prezenta experimentul pe care îl arede făcut. Voi împărţi materialele necesare fiecărei echipe,fişele cu descrierea experimentului pentru fiecare echipă în parte,fişele pentru observarea experimentelor,fişa lacunară cu schiţa lecţiei.În paralel cu prezentările susţinute de elevi ,voi derula prezentările Power Point ale experimentelor cu ajutorul videoproiectorului.

6. Fixarea cunoştinţelor

Ce materiale sunt atrase de magneţi?Câţi poli are un magnet?Cum stabilim polii magnetului?Ce se întâmplă dacă se apropie doi magneţi?Ce se întâmplă cu un obiect de fier care a fost frecat de un magnet?În ce condiţii se poate micşora forţa unui magnet?

Elevii răspund la întrebări.

O7

ConversaţiaExplicaţia

Ef

7. Asigurarea feed-back - ului

După completarea fişei,voi prezenta câteva curiozităţi.

Primii care au întrebuinţat magneul natural au fost navigatorii chinezi.

Ei îl foloseau pentru a se orienta pe mare,fie suspendându-l,fie aşezându-l pe o bucată de lemn care plutea pe apă.

Magneţii au

Vor completa individual fişa cu schiţa lacunară a lecţiei.

O8 Ef

multe utilizări ca de exemplu în funcţionarea unor motoare,dispozitive,la confecţionarea unor obiecte mobilier(pentru închiderea uşilor),la şcoală pentru fixarea unor materiale didactice pe tabla magnetică etc.

Pământul se comportă ca un magnet uriaş;el produce un câmp magnetic care provoacă orientarea acelor de la busolă şi a magneţilor în sensul polilor săi magnetici.O dată la câteva milioane de ani, însă,polii magnetici îşi schimbă poziţia, inversându-se.

Primele busole din Europa au apărut în secolul XIII aduse de arabi.

Pentru a separa din deşeurile provenite

de la demolări bucăţile de fier sau de oţel de alte metale ,sunt folosiţi magneţi artificiali acţionaţi electric care ridică din mormanele depozitate fierul sau oţelul pentru a fi reciclate.

8. Încheierea activităţii

- Pentru ora viitoare să vă învăţaţi lecţia de pe schiţă şi să citiţi şi din manual lecţia, de la pagina 53, să căutaţi şi alte curiozităţi legate de magneţi.

Magneţii sunt corpuri care........................... fierul şi corpurile care conţin fier.

Minereul din care se obţine magnetul natural se numeşte........................... .

Orice magnet are .......... poli : polul ............... şi polul .............. .

Când 2 magneţi se apropie cu poli diferiţi ,ei se ........................ ,iar când se apropie cu poli identici ,ei se ..................... .

Un corp care conţine fier atunci când este în contact cu un magnet devine şi el ,pentru scurt timp, ........................ . Utilizări:

Materiale: -obiecte din metale diferite:sticlă,lemn,plastic,textile,metale diferite -suprafeţe din materiale diferite:perete,geam dulap -un magnet prins de un fir

Etape: 1. Împărţiţi obiectele în 2 grupe:cele ce conţin şi cele ce nu conţin fier. 2. Ţineţi magnetul atârnat de fir şi apropiaţi-l de primul grup de obiecte. 3. Repetaţi operaţiunea cu obiectele din al doilea grup. 4.Apropiaţi magnetul de perete,de geam,de dulap.

Concluzii : Magnetul va atrage doar unele obiecte.

De ce: Magneţii atrag obiecte din fier,oţel,nichel,cobalt,crom sau pe cele care conţin aceste metale într-o oarecare măsură.

Materiale: -un magnet -o cană transparentă -o agrafă de hârtie -apă

Etape: 1. Turnaţi apă în cană 2. Lipiţi magnetul de peretele cănii 3. Când agrafa se apropie de marginea cănii,ridicaţi magnetul pe peretele cănii până la gura ei. Concluzii : Magnetul va atrage agrafa şi astfel e posibil să scoatem agrafa din apă fără să ne udăm pe mâini.

De ce: Forţa magnetică acţionează chiar şi prin apă sau sticlă.

Materiale: -o maşinuţă de jucărie -bandă adezivă -2 magneţi bară Etape: 1. Lipiţi un magnet de maşinuţă,cu bandă adezivă 2. Foloseşte celălalt magnet pentru a mişca maşinuţa.

Concluzii : Când apropiaţi magnetul cu acelaşi pol ca şi cel de pe maşinuţă,maşinuţa va fi împinsă,iar când apropiaţi magnetul cu polul opus,atunci atrageţi maşinuţa.

De ce: Mişcarea e determinată de forţa magnetică ce acţionează în 2 sensuri: spre magnetul pe care îl ţineţi în mână şi în sens contrar.

Materiale: -3 magneţi de diferite dimensiuni

-3 monede -o riglă

Etape: 1. Aşezaţi magneţii pe masă la o distanţă de 10 cm. 2. Aşezaţi cele 3 monede aliniate în faţa magneţilor departe de aceştia. 3. Împingeţi cele 3 monede cu rigla,succesiv,câte puţin. Concluzii : Unele monede vor fi atrase mai repede,de la o distanţă mai mare decât altele.

De ce: Magneţii îşi exercită forţa de la distanţă şi cu cât magnetul e mai mare cu atât distanţa de la care acţionează e mai mare.

Materiale: -pagini de ziar -folie de aluminiu

-stofă -un magnet mare -o lingură

Etape: 1. Înfăşuraţi magnetul în foaia de ziar şi verificaţi dacă mai atrage lingura. 2. Înfăşuraţi magnetul în foaia aluminiu şi verificaţi dacă mai atrage lingura. 3. Înfăşuraţi magnetul în mai multe straturi până când forţa magnetului se micşorează şi apoi dispare.

Concluzii : Magnetul va atrage obiectul printr-un strat subţire de material,dar nu îl va mai atrage când stratul depăşeşte o anume grosime.

De ce: Forţa magnetică are o anumită intensitate şi nu acţionează prin straturi mai groase.Deci,la nevoie,poate fi izolat.

Materiale: -obiecte din metale diferite - magneţi de diferite forme şi dimensiuni

Etape: 1. Împărţiţi obiectele în grupe. 2. Apropiaţi pe rând magneţii de fiecare grupă de obiecte. 3. Număraţi câte obiecte de acelaţi fel poate atrage fiecare magnet.

Concluzii : Anumiţi magneţi vor atrage mai multe obiecte decât alţii.

De ce: Forma şi dimensiunea unui magnet influenţează puterea sa .

Materiale: -pilitură de fier -un magnet în formă de bară -un magnet în formă de potcoavă

-2 bucăţi de carton

Etape: 1. Aşezaţi un carton pe magnetul în formă de bară. 2. Aşezaţi un carton pe magnetul în formă de potcoavă. 3. Presăraţi treptat pilitură de fier pe carton şi loviţi uşor cartonul cu degetele.

Concluzii : Cea mai mare cantitate de pilitură se va concentra la cele două capete ale magneţilor.

De ce: Forţa magnetică este concentrată la poli; în celelalte părţi, magnetismul scade.

Materiale: -2 creioane -bandă adezivă -2 cutii

-2 magneţi în formă de bară

Etape: 1. Introduceţi magneţii în cutii,notând pe fiecare cutie care e un pol şi care celălalt. 2. Puneţi cele două creioane între cele două cutii care sunt aşezate una peste alta cu polii de acelaşi fel în contact. 3. Lipiţi cutiile cu bandă adezivă. 4.Scoateţi creioanele şi apăsaţi pe cutia aflată deasupra.

Concluzii : Cutia de deasupra pare că pluteşte.

De ce: Cele două cutii se resping pentru că magneţii din ele stau faţă în faţă cu polii de acelaşi nume.

Materiale: -2 ace mari -un magnet în formă de bară

Etape: 1. Frecaţi fiecare ac ,pe toată lungimea sa ,cu un capăt al magnetului,mereu în acelaşi sens,de vreo 40 de ori. 2. Apropiaţi vârful unuia dintre ace cu urechea celuilalt.

3. Apropiaţi vârfurile celor două ace.

Concluzii : Acele se atrag sau se resping în funcţie de care capete sunt mai apropiate.

De ce: frecarea magnetului pe suprafaţa acelor a produs o magnetizare:acestea se comportă ca doi magneţi care se atrag sau se resping în funcţie de care capete sunt apropiate.

CÂMPUL MAGNETIC AL PĂMÂNTULUIÎn natură există o varietate de oxid salin de fier (Fe3O4), numit magnetită care atrage bucăţi de metal din familia fierului: Fe, Cr, Ni, Co. Magnetita se găseşte în munţii Norvegiei, Suediei, pe insula Elba, precum şi în alte zone ale scoarţei terestre.

Nu orice oxid salin de fier are proprietatea de a atrage anumite metale şi nici nu orice metal menţionat poate fi atras de magnetită. De exemplu, cobaltul, Co, este atras de oxidul de fier doar dacă este răcit pînă la temperatura de -20ºC.

Corpurile care, în anumite condiţii, atrag metalele din familia fierului se numesc magneţi, iar proprietatea acestora – proprietate magnetică. Apropiind o bucată de fier de un magnet, fără a-l atinge, observăm că fierul este acţionat de orice capăt al magnetului. Interesant este faptul că de această bucată de fier se prind ace, cuie, unele monede etc. Cu alte cuvinte, bucata de fier capătă proprietăţi magnetice. Aceste experienţe demonsterază că în jurul magneţilor există un câmp, ale cărui proprietăţi şi materialitate sînt scoase în evidenţă prin atragerea obiectelor din fier şi prin orientarea piliturii de fier în apropierea magneţilor. Acest câmp a fost numit câmp magnetic.

Din antichitate se cunoştea faptul că la suprafaţa Pământului acul magnetic se orientează strict într-o anumită direcţie. Folosind această proprietate a fost construită busola ca instrument de orientare pe teren.

Experimental s-a stabilit că orientarea acului magnetic al busolei strict pe o anumită direcţie şi intr-un anumit sens se datorează câmpului magnetic al Pamîntului, numit şi câmp geomagnetic [1]. La început se credea că acul magnetic se orientează spre polii geografici ai Pământului. Mai târziu s-a constatat că, de fapt, acul magnetic e orientat spre polii magnetici ai Pământului care nu coincid cu cei geografici [2].

Reprezentările despre magnetism sunt legate de numele savantului William Gilbert (1540-1603). Anume Gilbert a clasificat mulţimea efectelor magnetice cunoscute astăzi, utilizând şi unele concluzii formulate de Peregrin care în 1269 a publicat manuscrisul său despre polii magnetului şi interacţiunea acestora. În lucrarea „Despre magnet” Gilbert a descris experienţele efectuate asupra magneţilor, inclusiv renumitul său experiment de determinare a câmpului magnetic terestru. Gilbert a confecţionat o sferă din minereu magnetic şi a cercetat acţiunea acesteia asupra unui ac din fier. El a stabilit că acul de fier are acelaşi comportament ca şi acul magnetic al busolei la suprafaţa Pământului. Astfel, a fost formulată concluzia că Pământul este un magnet gigantic.

Studiul câmpului geomagnetic are o mare însemnătate ştiinţifică şi practică. Călătorii care se orientează cu ajutorul busolei sunt nevoiţi să ţină seama de „variaţia magnetică” şi să determine declinaţia magnetică adică distanţa unghiulară dintre direcţiile spre „punctele” geografice şi cele magnetice. Unghiul de corecţie este de circa 10 grade, ceea ce nu este puţin la scară geografică.

Pentru a identifica poziţia polilor magnetici ai Pământului şi a înţelege mai lesne orientarea acului magnetic în orice punct de pe suprafaţa Pământului vom reproduce definiţiile unor noţiuni bine cunoscute în domeniu.

Meridianul magnetic este linia obţinută prin intersecţia suprafeţei Pământului cu planul vertical în care se află acul magnetic. În emisfera de nord, meridianele magnetice se întretaie într-un punct, numit polul Sud magnetic al Pământului. Acest punct se află pe insula Melvill dintre Groenlanda şi golful Hudson (America de Nord). În emisfera de sud, punctul respectiv se numeşte polul Nord magnetic al Pământului şi se află pe insula Victoria, în sud-estul Australiei. Meridianele magnetice nu sunt atât de periodice şi uniforme („drepte”), precum cele geografice. Ele sunt reprezentate pe hărţi speciale prin linii numite izogone.

Ecuatorul magnetic este linia ce uneşte punctele de pe suprafaţa Pământului în care acele magnetice se află în planul orizontal.

Declinaţia magnetică este unghiul diedru orizontal format de meridianul magnetic al punctului dat de pe suprafaţa terestră cu meridianul geografic al acestui punct. Pentru prima dată, declinaţia magnetică a fost observată în anul 1492 de Cristofor Columb în timpul navigaţiei spre America. Declinaţia magnetică a unui punct dat de pe suprafaţa Pământului se modifică pe parcursul anilor.

Înclinaţia magnetică este unghiul ascuţit format de acul magnetic cu planul orizontal în locul dat. Dacă acul magnetic este lăsat să se rotească liber în jurul centrului său de greutate, atunci se observă că acul nu rămâne în plan orizontal, ci se înclină spre suprafaţa Pământului

Axa magnetică este dreapta ce trece prin polii magnetici ai Pământului.

Menţionăm că punctele de convergenţă a liniilor câmpului magnetic terestru nu se află la suprafaţa Pământului, ci în interiorul acestuia. Polii magnetici ai Pământului nu coincid cu polii geografici, iar axa magnetică nu trece prin centrul Pământului. Ca urmare, axa magnetică nu coincide cu diametrul Pământului, ci trece la o distanţă de circa 430 km de centrul Terrei, în emisfera de est. Această situaţie poate fi lesne

înţeleasă, dacă urmărim modelul idealizat al câmpului geomagnetic din fig. 1 [3]. Dacă ne imaginăm că în interiorul scoarţei terestre se află un magnet, atunci dimensiunile lui sunt mai mici decât diametrul Pământului. Liniile câmpului magnetic nu se întâlnesc la suprafaţa Pământului, ci în interiorul scoarţei terestre.

Este cunoscut faptul că polul magnetic Sud (în manualele franceze acest pol se numeşte polul magnetic Nord) se află la distanţa de circa 2100 km de polul Nord geografic al Pământului. Centrul magnetic al Pământului este deplasat faţă de centrul propriu-zis al acestuia cu circa 430 km.

În fig. 1 liniile câmpului magnetic terestru sunt prezentate în mod idealizat, acestea fiind în realitate neregulate şi de diferită densitate, iar drept poli magnetici pe suprafaţa Pământului se consideră punctele de intersecţie a scoarţei terestre cu axa magnetică, în care se întretaie şi meridianele magnetice. Poziţia polilor magnetici ai Pământului variază cu timpul. De asemenea variază mărimile fizice ce caracterizează câmpul magnetic terestru în fiecare punct al globului. Unele centre europene de observaţie au întocmit hărţi ce reflectă observaţiile asupra variaţiilor seculare ale câmpului geomagnetic [4], efectuate timp de circa 400 de ani. S-au întregistrat însă şi modificări anuale, precum şi zilnice ale mărimilor ce descriu acest câmp. Asemenea variaţii destul de mici se numesc variaţii anuale şi variaţii zilnice ale câmpului geomagnetic.

Aceste variaţii periodice au loc destul de lent. Totuşi, în anumite perioade, în timp de numai câteva ore parametrii câmpului geomagnetic se modifică brusc şi suficient de puternic. Asemenea fenomene sunt numite perturbaţii (furtuni) magnetice. Aceste furtuni durează în medie 6-12 ore, apoi elementele magnetismului terestru revin la valorile obişnuite. Numărul furtunilor magnetice diferă de la an la an, însă numărul lor maxim se repetă odată la 11-12 ani.

Fig. 2. Migraţia polului Sud magnetic în ultimii 400 de ani.

Conform celor mai recente date [5], viteza deplasării polilor magnetici creşte. Astfel, dacă în anii ’70 ai secolului al XX-lea viteza polului Sud magnetic era de 10 km/an, în 2002 această viteză era de 40 km/an. Savanţii presupun că aproximativ peste 40 de ani polul Sud magnetic se va afla în Siberia (fig. 2).

MATERIALE ETAPE CONCLUZII DE CE