Moduł „Siły i oddziaływania” ma na celu ukazanie uczniom, że wszystkie obiekty w naszym otoczeniu są poddawane działaniu różnych sił. Na tym etapie uczniowie zazwyczaj wiedzą, że poprzez pchanie lub ciągnięcie można wprawić ciało w ruch. Jednak ich wiedza na temat bardziej abstrakcyjnych oddziaływań, takich jak magnetyzm czy grawitacja, jest często ograniczona. W module omawiane są trzy zasady dynamiki Newtona, które pomagają w zrozumieniu sił i oddziaływań. Proponowane aktywności badawcze umożliwiają uczniom pogłębienie tej wiedzy.

Moduł umożliwia uczniom naukę poprzez różne metody badawcze: zadawanie pytań, badanie i eksperymentowanie. Dzięki temu uczniowie zdobywają dogłębną wiedzę na temat sił i oddziaływań wpływających na ruch ciał.

Moduł oferuje pięć serii działań badawczych. W trakcie realizacji tych działań uczniowie poznają zasady równowagi i nierównowagi sił, badają takie pojęcia jak grawitacja, magnetyzm, tarcie, masa i odległość. Uczniowie angażują się w różnorodne badania i projekty praktyczne, które pokazują, jak zasady naukowe znajdują swoje zastosowanie w codziennym życiu.

Zawartość modułu „Siły i oddziaływania”:

• Przewodnik metodyczny dla nauczyciela (drukowany i cyfrowy) – 1
• Scenariusze lekcji z dokładnymi opisami eksperymentów i projektów edukacyjnych – 1
• Drukowane materiały dla uczniów na różnych poziomach – 1
• Dostęp do materiałów cyfrowych (symulacje, ćwiczenia, testy, podręczniki multimedialne) – 1
• Waga elektroniczna (zakres 2 kg / 0,1 g) – 2
• Sprężyna „slinky” – 10
• Siłomierz (dynamometr) 250 g – 8
• Model samochodu (metalowy) – 8
• Stoper/minutnik – 12
• Poziomica (dł. 15 cm) – 8
• Drewniane punkty podparcia – 15
• Równoważnia – 8
• Opiłki żelaza (625 g) – 1
• Szalka Petriego z pokrywką – 10
• Pary magnesów z oznaczonymi biegunami (1×5 cm) – 16
• Magnes pierścień (gr. 8 mm, śr. 36 mm, śr. otworu 18 mm) – 16
• Podkładki płaskie ocynkowane (śr. 7/8″) – 16
• Podkładki płaskie stalowe (małe) – 220
• Elementy konstrukcyjne K’NEX – drążki (dł. 13 cm) – 24
• Kule styropianowe (śr. 3,5 cm) – 24
• Kule styropianowe (śr. 7,5 cm) – 8
• Małe drewniane szpulki – 10
• Papier ścierny drobnoziarnisty (arkusz 14×27 cm) – 5
• Filc zielony (arkusz 20×30 cm) – 5
• Folia bąbelkowa (arkusz) – 12
• Taśma miernicza (dł. 150 cm) – 8
• Odważniki plastikowe (11 krążków x 10 g) – 8
• Cienki mocny sznurek (dł. 60 m) – 1
• Woreczki foliowe „strunowe” (roz. 30×45 cm) – 25
• Plansza dydaktyczna 70×100 cm „Metoda badawcza” – 1
• Duża wytrzymała skrzynia (tworzywo sztuczne, 50x60x30 cm) – 1

Zadania badawcze w module „Siły i oddziaływania”:

1. Równowaga (3 jednostki lekcyjne)

   • Masa i jednostki masy, pomiar masy ciał
   • Siła jako miara oddziaływań
   • Równoważenie sił
   • Dźwignia dwustronna

   Tematy badań:

   1. Kiedy ciało jest w równowadze?
   2. Jak dźwignia dwustronna może pomóc w określeniu masy ciał?
   3. Jak zrównoważyć siłę grawitacji?

2. Bezwładność (3 jednostki lekcyjne)

   • Bezwładność ciał
   • I zasada dynamiki Newtona
   • Tarcie

   Tematy badań:

   1. Co to jest bezwładność?
   2. Jak bezwładność wpływa na ruch ciała?
   3. Jakie efekty wywołuje siła tarcia?

3. Zmiany w ruchu (3 jednostki lekcyjne)

   • Ruch ciał pod wpływem niezrównoważonej siły
   • II zasada dynamiki Newtona
   • Oddziaływania na odległość – siły magnetyczne

   Tematy badań:

   1. Jak wartość siły działającej na ciało wpływa na jego ruch?
   2. Jak masa ciała wpływa na jego ruch?
   3. Jakie są efekty działania magnesów?

4. Elektryczność i magnetyzm (5 jednostek lekcyjnych)

   • Oddziaływania na odległość: magnetyczne i elektrostatyczne
   • Wzajemne oddziaływanie magnesów trwałych
   • Pole magnetyczne i jego wizualizacja

   Tematy badań:

   1. Czy wszystkie metale reagują na magnesy?
   2. Co to jest pole magnetyczne i jak można je zobaczyć?
   3. Od czego zależy kształt linii pola magnetycznego?
   4. Jakie są podobieństwa i różnice między oddziaływaniami elektrostatycznymi i magnetycznymi?

5. Konstrukcje magnetyczne (3 jednostki lekcyjne)

   • Podsumowanie i utrwalenie wiedzy o siłach i oddziaływaniach
   • Projektowanie i budowanie modeli wykorzystujących siły magnetyczne w kontekście cyklu inżynieryjnego

   Tematy badań:

   1. Jak można zilustrować zasady dynamiki Newtona?
   2. Jak zaprojektować model wykorzystujący siły magnetyczne do rozwiązania określonego problemu?