Pr. 1: Buďte minútu úplne ticho, zatvorte oči a pozorne načúvajte. Čo sa Vám podarilo započuť? Prečo si mal zavrieť oči?
Pr. 2: Pozorne sleduj jednotlivé vystúpenia Medzinárodného festivalu Třeboňskej zvučanie 2012. Aké vlastnosti môžeme u zvukov rozlišovať? Akým spôsobom zvuky vznikajú?
Pr. 3: Napíš do zošita vlastnosti, ktoré môžeme pozorovať u zvuku. Pri každej vlastnosti vypiše dva zvuky, ktoré sa práve v tejto vlastnosti líšia (najlepšie také, ktoré je možné predviesť). Akým spôsobom zvuky vznikajú?
Pr. 4: Opakuj pokus s pravítkom a zisti, aká vlastnosť chvenie pravítka ovplyvňuje hlasitosť zvuku. Vymysli, ako by sa Tvoj záver dal overiť pomocou pokusov sa zvuky z predchádzajúcej časti hodiny.
Pr. 5: Hľadaj ďalšie zdroje zvuku vo svojom okolí. Premýšľaj, či pre tieto zvuky platí závery, ktoré sme túto hodinu objavili.

Domáce bádania: Opakuj pokus s pravítkom a Vyskúmajte, na čom závisí výška zvuku, ktoré chvejúce sa pravítko vydáva. Hľadaj takú príčinu, ktorá sa prejavuje aj u ďalších zdrojov zvuku. U správne nájdené príčiny platí, že vždy, keď sa zmení, zmení sa aj výška zvuku.

Pomôcky: ladička, miska s vodou, bubienok, ryža, gulička na niti, gitara (alebo iný strunový nástroj), pravítko 30 cm,
Za chvíľu budeme svedkami 1. ročníka Medzinárodného festivalu Třeboňskej zvučanie. Aby sme si festival mohli užiť, musíme získať predstavu o tom, aké to je, keď žiadne zvuky nepočujeme.
Pr. 1: Buďte minútu úplne ticho, zatvorte oči a pozorne načúvajte. Čo sa Vám podarilo započuť? Prečo si mal zavrieť oči?
Nikdy nie je úplné ticho, aj vo chvíli, keď vôbec nehlučíme, počujeme veľa zvukov:
• učitelia vo vedľajšej miestnosti,
• auta pred školou,
• krik detí vonku,
• škrabania kamarátov,
• bzukot muchy,
• vtáky ….
Keď zatvoríme oči, mozog prestane spracovávať informácie z očí a môžeme sa lepšie sústrediť na zvuky.
Pedagogická poznámka: Jednou z najťažších vecí vo fyzike je nácvik nutné experimentálne disciplíny. Otvorene o tom s žiakmi rozprávam a celkom na rovinu upozorňujem, že ak chcú sami vykonať experimenty, musí byť na ne spoľahnutie. Ak sklamú,
experimentovanie rušíme a vraciame sa zapisovanie poznámok (snažím sa urobiť hodinu čo najnudnejší).
Vo všetkých hodinách vyznávam základné pravidlo: „Žiaci môžu byť hluční do miery, ktorá neobmedzuje ostatní.“ To znamená, že pri samostatnej práci môžu normálne komunikovať,
zatiaľ čo ak niekto hovorí na celú triedu, musí byť ticho.
Každé pozorovanie vyžaduje zodpovedajúce vonkajšie podmienky. Základnou podmienkou sledovanie festivalu je ticho pri jednotlivých predstaveniach.
Pr. 2: Pozorne sleduj jednotlivé vystúpenia Medzinárodného festivalu Třeboňskej zvučanie 2012. Aké vlastnosti môžeme u zvukov rozlišovať? Akým spôsobom zvuky vznikajú?
Pedagogická poznámka: Festival je nutné organizovať tak, aby jednotlivé vystúpenie nasledovala čo najrýchlejšie za sebou (aj pri pol minúte na vystúpenie to robí štvrť hodiny na triedu).
Ak sa žiaci ešte nepoznajú (pravdepodobné u novo zostavených tried, ktoré sa nezúčastnili zoznamovacieho sústredenie), mal by sa každý vystupujúci predstaviť (alebo ho predstaviť moderátor – učiteľ). Nedá sa očakávať príliš veľká kvalita zvukov (polovica vystúpenia sú väčšinou rôzne druhy mručení a kňučanie), preto je treba pochváliť každého, kto sa naozaj snažil a vystúpil so zaujímavým zvukom.
Príklad nie je pre učiteľov zaujímavý len z fyzikálneho hľadiska. Z typu zvuku, ktorý si žiaci pripravia, je možné usudzovať na základný prístup žiaka k škole. Niektorí si prinesú z domu pomôcku (u tých sa dá predpokladať dobrá spolupráca), iní skončia pri prdenie pusou
(Tam to asi bude horšie a bude lepšie počítať s ich potrebou sa predvádzať).
Ďalšie zvuky:
• rozezvučíme ladičku úderom o lavicu a ponoríme ju do misky s vodou: voda sa rozvlnia a začnú vystrekovať malé kvapôčky (ešte výraznejší efekt dosiahneme, keď necháme žiakov na ladičku siahnuť – ide o obľúbenú zábavu po hodine),
• na blanu bubienka nasypeme ryžu a udrieme do neho: (i cez to, že sme do blany udreli zhora) ryža vyskočí do veľkej výšky (variant pokusu s vodou je použitá v niektorých rockových klipoch, napríklad v piesni Show Must Go On skupiny Queen) ,
• pomaly približujeme k rozozvučanie gitarové strune ľahký korálku zavesený na niti: korálku sa nite dotkne a rýchlo odletí na druhú stranu,
• ruku položíme na hrdlo (ohryzok): keď hovoríme alebo spievame, šitie jemné chvenie, ktoré prestane, keď prestaneme vydávať zvuk,
• jeden koniec pravítka pritlačíme k lavici, druhý necháme voľne přečuhovat, brnkne o voľný koniec pravítka: pravítko sa rozochveje a začne vydávať zvuk.

Pedagogická poznámka: Pokus s pravítkom nechám opakovať celú triedu.
Pr. 3: Napíš do zošita vlastnosti, ktoré môžeme pozorovať u zvuku. Pri každej vlastnosti vypiše dva zvuky, ktoré sa práve v tejto vlastnosti líšia (najlepšie také, ktoré je možné predviesť). Akým spôsobom zvuky vznikajú?
U zvuku môžeme pozorovať hlasitosť (hlas učiteľa vo vedľajšej triede, hlasný výkrik v tejto triede), výšku (pišťanie, veľký bubon), typ (zvuk flauty, zvuk gitary), dĺžku (siréna, buchnutie do stola).
Zvuky vznikajú chvením predmetov.
Pedagogická poznámka: Predchádzajúci úlohu si najskôr splní každý sám, potom si navzájom zjednotia riešenie spolusediacich v lavici a nakoniec žiaci v dvoch laviciach za sebou (ďalej používam termín dvojlavica). Postupné (alebo okamžité) zjednocovanie názorov do dvojlavica používame z dvoch dôvodov: žiakmi to núti k vzájomnej diskusii medzi sebou (a tým k vyjasňovanie názorov i rozvíjanie argumentácie), zmenší sa spektrum názorov a je väčšia šanca pri celotřídní diskusiu nechať aspoň sprostredkovane názory každého. Snažím sa diskusiu v dvojlavica sledovať a prípadne usmerňovať.
U zvukov môžeme rozlišovať tieto vlastnosti:
• hlasitosť (šepot x krik),
• dĺžku (buchnutie x dlhý tón),
• farbu (hlas učiteľa x hlas žiaka),
• výšku (pískanie x hlboké bručania).

Pedagogická poznámka: Vlastnosti zvukov píšem na tabuľu a deťom hovorím, aby si tiež písali poznámky. V tomto okamihu však nechodím po triede a nekontroluji, či to tak naozaj
robia. Viac budúci hodinu.

Pedagogická poznámka: Väčšina žiakov demonštruje hlasitosť zvukov hlasom. Šepkajú väčšinou celkom obstojne, ale pokus o hlasný krik je väčšinou dosť rozpačitý. V takom prípade využijem situácie a zareve na triedu sám.
Zvuk vytvárajú chvejúce sa predmety.
Pedagogická poznámka: V učebnici je vznik zvuku popísaný jednou vetou.

Pri diskusii v triede navrhne svoju vetu (zakaždým trochu inú) každá dvojlavica. V diskusii dôjdeme k tomu, že väčšina z nich je správna a neexistuje teda jedna správna veta popisujúce vznik
zvuku. Táto diskusia je zásadný, pretože odporuje väčšinovej žiacke skúseností (väčšina z nich bola vedená k memorovanie správnych viet z učebníc a zošitov). Aj pri písomkách hodnotím lepšie vlastné vyjadrenie než citovania vety zo zošita. Samozrejme však neplatí, že každá veta je správna (keby náhodou nebol zlý záver žiadne dvojlavica, môžete nechať napísať vetu každého zvlášť alebo sami navrhnúť nejakú zlú).
Pr. 4: Opakuj pokus s pravítkom a zisti, aká vlastnosť chvenie pravítka ovplyvňuje hlasitosť zvuku. Vymysli, ako by sa Tvoj záver dal overiť pomocou pokusov sa zvuky z predchádzajúcej časti hodiny.
Čím viac pravítko kmitá (s väčším rozkmitom, po rozkmitanie väčšou silou), tým hlasnejší je zvuk ⇒ čím silnejší je kmitanie, tým hlasnejší zvuk vzniká.
Overenie záveru pomocou ďalších pokusov:
• ladička: keď ladička znie hlasnejšie, voda bude viac striekať,
• bubienok: pri hlasnejším úderu, bude ryža viac vyskakovať,
• struna: pri hlasnejším zvuku, korálik ďalej odskočí,
• hlas: pri silnejšom spevu, sa krk viac chveje.
Pedagogická poznámka: Pokusy nevykonám, kým žiaci nerozhodnú, čo by sa malo stať.
Pedagogická poznámka: Nasledujúci úloha o hodine nestíhame, zostáva na doma.
Pr. 5: Hľadaj ďalšie zdroje zvuku vo svojom okolí. Premýšľaj, či pre tieto zvuky platí závery, ktoré sme túto hodinu objavili.
Žiaci prinesú nabudúce: pravítko (najlepšie 30 cm)
Domáce bádania: Opakuj pokus s pravítkom a Vyskúmajte, na čom závisí výška zvuku, ktoré chvejúce sa pravítko vydáva. Hľadaj takú príčinu, ktorá sa prejavuje aj u ďalších zdrojov zvuku. U správne nájdené príčiny platí, že vždy, keď sa zmení príčina, zmení sa aj výška zvuku.
Zhrnutie: Chvenie predmetov vytvára zvuky.

Pedagogická poznámka: Vyrobenú skrinku asi neprenesie úplne každý, všetci výrobcovia skriniek zaslúži oceniť. Väčšina detí skrinku naspäť nechce, nechávam si ich a potom ich používam pri písomke.
Skúmanie zákonitostí si môžeme overiť na skrinkách, ktoré priniesli spolužiaci. stačí vymeniť svoju skrinku s niekým iným.
Pedagogická poznámka: Autor skrinky by mal vždy skontrolovať, či je výsledok správne. Žiaci by sa mali snažiť (a oni sa v prevažnej väčšine snaží) preskúmať, čo najviac rôznych skriniek. Na túto aktivitu nechávam 20, maximálne 25 minút, žiaci stihnú
preskúmať tak tri, štyri skrinky.
Pedagogická poznámka: Keď ukončíme skúmanie skriniek, vytiahnem black box druhého typu (Vo vnútri je na konci gumička, ak zatiahneme veľa, povrázok sa posunie a zase sa vráti, čo skôr žiadny nerobil).
Najskôr sa žiakov spýtam, ako sa im odhaľovalo vnútorné usporiadanie skriniek. Väčšinou sa zhodnú, že čím viac skriniek vyskúšali, tým jednoduchšie bolo odhaliť ďalšie.
Potom vytiahnem skrinku so schovanú gumičkou a začneme ju skúmať. vracajúci povrázok žiakov zaujme a pomerne rýchlo sa nájde niekto, koho napadne, že je pripevnený na gumičku. Určite sa ale ozvú hlasy, že gumička tam predsa nikdy nebola a preto ani byť nemôže (čo celkom dobre zodpovedá tomu, ako ťažko niektorí
fyzici prijímali myšlienky kvantovej fyziky a teórie relativity).
Rozvoj fyziky umožnil veľký rozvoj techniky ⇒ vedci mali možnosť používať stéle dokonalejšie prístroje, ktoré umožňovali skúmať veci, ktoré nie je možné pozorovať ľudskými zmyli (malé predmety, meranie krátkych časov, …).
Koniec 19 storočia
Niektorí vedci začali považovať fyziku za hotovú vedu (stačí zmerať niekoľko konštánt, vysvetliť posledných pár pokusov a budeme vedieť všetko).
Pedagogická poznámka: Traduje sa historka o tom, že Maxa Plancka, jedného z najväčších fyzikov 20. storočia a spoluzakladateľa kvantovej teórie, presviedčal jeho profesor
na vysokej škole, aby fyziku neštudoval, pretože je príliš šikovný a jeho intelekt by sa viac uplatnil v iných odboroch.
V rovnakej dobe sa však objavilo niekoľko pokusov, ktorých výsledky sa vtedajší fyzike nikdy nepodarilo vysvetliť ⇒ začiatok 20. storočia – dve nové fyzikálne teórie s dovtedy nepredstaviteľnými dôsledkami:
• teória relativity (keď idete vlakom, ľudia, ktorí na vás pozerajú zo stanice Vás vidia ťažšie),
• kvantová mechanika (ak sa na elektrón nepozeráme, môže byť na dvoch miestach naraz) ⇒ predchádzajúce fyzika nebola úplne správna, dobre popisovala správanie prírody v bežných
situáciách, ale zlyhala v extrémnych situáciách (veľké rýchlosti, malé rozmery).
Fyzika, ktorou sa budeme učiť je teda principiálne zle (nie je úplne správna), ale napriek tomu má obrovský význam, pretože veľmi presne popisuje prírodu v normálnych situáciách.

Pedagogická poznámka: Zvyšok hodiny riešime „číselnú čiernu skrinku“. Ide v podstate o hádanie vzorca, ktorý si učiteľ myslí. Začíname vzorcom, ktorý z dvoch hodnôt vypočíta jednu výslednú. Vysvetlím žiakom, že majú uhádnuť, akým spôsobom
z dvoch čísiel, ktoré mi povedia, počítam výsledok. Nasledujúci postup odporúčam
(Má didaktický cieľ).
Na začiatku ma žiaci zasypú dvojicami čísel, ale pretože nikto nepíše, vzorec sa im uhádne nepodarí. Po niekoľkých minútach márneho snaženia je zastavím a spýtam sa, či majú pocit, že sa blížime k cieľu. Rýchlo prevládne pocit, že je potreba zmeniť stratégiu a niekto rýchlo navrhne, že si budeme výsledky
jednotlivých pokusov zapisovať. Zapisovanie riešenie problému výrazne urýchli.
Číselnú čiernu skrinku je možné používať ako dlhodobejší hru. V základnej verzii ide o súťaž štvorčlenných skupín (dve lavice za sebou). Každá skupina má svoj papier a rozhoduje o tom, ktoré čísla do skrinky vloží. Ja obieham skupiny.
Skupina mne povie svoje čísla, ja im poviem výsledok a idem k ďalšej skupine. skupiny súťaží v tom, ktorá uhádne algoritmus na menší počet dotazov. Skupiny tak môžu dlhodobo pilovať stratégie (napríklad zadávanie núl alebo zachovávanie hodnoty jedného zo zadávaných čísel, čo sú typické fyzikálne postupy pri hľadaní
funkčných závislostí).
Čo všetko sa musíme naučiť, aby z nás boli správnou fyzici?
• Pozorovať (aby sme si všimli, čo zaujímavého sa deje).
• Popisovať a zapisovať (aby sme to dokázali vysvetliť a uchovať).
• Merať (aby sme to dokázali objektívne oznámiť ostatným).
• Premýšľať (aby sme si dokázali vysvetliť, čo sme videli).
• Pamätať si (aby sme nemuseli všetko objavovať zakaždým od začiatku).
Budúci hodinu nás čaká Medzinárodný festival Třeboňskej zvučanie 2012. Na tomto festivale vystúpi všetci žiaci triedy aj učiteľ fyziky s vopred pripraveným zaujímavým a originálnym
zvukom. Cieľom festivalu je objaviť, aké vlastnosti môžeme u zvukov pozorovať a ako zvuky vznikajú. Každý vystupujúci by si preto mal pripraviť na svoje vystúpenie zvuk, ktorý čo najviac
prispeje k vyriešeniu týchto problémov. Pomôcky na nabudúce: propriety na predvádzanie zvuku pri festivalu Třeboňskej zvučanie, pravítko (Najlepšie 30 cm).
Zhrnutie: Fyzika ako veda stojí a padá s overovaním pomocou experimentov.

Fyzika a čierna skrinka matky prírody

Predpoklady: Pomôcky: čierna skrinka (2 kusy)

Fyzika z gréckeho fysis (príroda) ⇒ pôvodne označenie univerzálny prírodovedy, postupne sa z
nej vyčleňujú prírodné (chémia, biológia) i technické vedy (staviteľstvo, strojárstvo, elektrotechnika, …).
Fyzika môže za náš súčasný životný štýl. Postupne vymyslela:
• jednoduché stroje (kladka, páka, ozubené súkolia, …),
• parný stroj a ďalšie druhy motorov (spaľovací, prúdový, raketový, …),
• klasickú techniku a elektrotechniku (auto, vlak, žiarovka, televízia, rozhlas, …),
• modernú techniku (počítače, lasery, nanotechnológie, …),
• ale aj mnoho druhov zbraní (pušky, samopaly, delá, atómové bomby, …).
Pedagogická poznámka: V hodine sa pýtam detí, ako by vyzeral ich dnešný deň.
Aký by bol život bez fyziky?
V šesť by sme vstali v našom zrubové dome so slamenou strechou, nakŕmili by sme sliepky, žiaci by išli pásť dobytok a učiteľ by pracoval niekde na poli.
Ako to fyzika dokázala?
Fyzika nás učí chápať prírodné zákony (pravidlá, podľa ktorých hrá príroda svojej hry). keď pravidlám rozumieme, môžeme pripraviť také zariadenie, ktoré podľa nich funguje a robí to, čo potrebujeme.
Základný rozdiel medzi prírodnými a ľudskými zákonmi: Prírodné zákony nejde porušiť.
Čo by sa stalo, keby „Nezabiješ!“ Bol prírodný zákon?
Nikto by nešiel zabiť. Aj keby sme niekomu odsekli hlavu, zase by mu prirástla k telu a on by žil ďalej.
Občas to vyzerá, že sa nám darí niektoré zákony porušovať. Napríklad predmety padajú k
krajinu, ale napriek tomu dokážeme stavať lietadla alebo rakety. Ani lietadlo ani raketa nie sú porušením
prírodných zákonov, len využívajú iný prírodný zákon proti gravitácii.
Pokus s balónikom:
• Prázdny balónik padá, kvôli priťahovanie Zemou (gravitačný zákon).
• Z nafúknutého nezavázaného balónika uniká vzduch a tlačí balónik dopredu (zákon akcie a reakcie).
• Ak balónik nafúkneme a pustíme z ruky, balónik chvíľu poletuje po triede (vyzerá to, ako by pre neho neplatil gravitačný zákon).
Ako fyzici objavujú prírodné zákony?

Ukážeme si to na modeli čiernej skrinky. Čierna skrinka je zatvorená krabica, do ktorej nevidíme a pozerajú z nej povrázky. Za povrázky môžeme ťahať. Ako zistíme usporiadanie povrázkov vnútri krabice?

Pedagogická poznámka: Výroba čierne skrinky z krabice od topánok trvá štvrťhodiny. každý povrázok by mal byť iný, kvôli ľahšiu identifikáciu.
Fyziku založili v staroveku pred 2 a pol tisíci rokmi Gréci. Zo starovekej fyziky dodnes pretrvali len útržky, väčšina vtedajších teórií sa ukázala nepravdivých.
Prečo sa vtedajší učenci mýlili?
Väčšina vtedajší vedcov by pozerala na našu čiernu skrinku a premýšľala by, ako by to mohlo vnútri vyzerať. Postupne sa objavovali rôzne názory, ako sú povrázky zapojené, ale pretože
nie je možné krabicu otvoriť a pozrieť sa dovnútra, nešlo by rozhodnúť, kto má pravdu.
Preto vznikali rôzne školy, ktoré spolu navzájom súperili, ale nikdy sa nepodarilo (na rozdiel od matematiky) vytvoriť všeobecne prijatú teóriu.
Dodatok: Nejaké experimenty Gréci samozrejme vykonávali (napríklad Archimedes, ktorého pristup bol moderný, ale skôr ojedinelý), ale experiment ako taký sa nikdy nestal tým rozhodcom medzi rôznymi názormi, akým je dnes. Rovnako tak staroveká
fyzika neviedla k rozvija techniky.
Zmena prišla okolo roku 1600 zásluhou Galilea Galileiho. Začal skúmať voľný pád rôznych predmetov tým, že je púšťal z rôznych výšok a meral čas pádu. Podľa týchto výsledkov zostavil
vzorec, ktorý potom spätne overoval ďalším meraním.
Ako by Galileo preskúmal našu skrinku?
Skúsil by za povrázky zaťahať a podľa toho by poznal, ako sú vo vnútri prepojené.
Pedagogická poznámka: Pri hodine na tomto mieste rýchlo zatiahne za všetky povrázky, aby niečo bolo vidieť, ale nebola príliš veľká pravdepodobnosť, že niekto stihne naozaj dobre
premyslieť, ako vnútro krabice vyzerá. Potom nechám žiakov, aby nakreslili svoju predstavu vnútra krabice.

Vyberiem niekoho, aby svoj obrázok nakreslil na tabuľu (čím horšie obrázok, tým je to lepšie) a nechám triedu nápad na tabuli skontrolovať. Určite sa objaví nesúhlasné názory a tak začneme znovu ťahať. Každý žiak môže navrhnúť špagát, za ktorý potom
zatiahne, ale chcem, aby dopredu povedal, aký výsledok a prečo očakáva.

Žiaci sa tak začínajú učiť vykonávať experiment s nejakým očakávaním, ktoré sa buď potvrdí alebo bude vyvrátené.
Postupne upravujeme obrázok na tabuľu a vo chvíli, keď trieda súhlasí, krabicu otvoríme a skontrolujeme výsledok.
Rovnako ako pri odhaľovaní vnútra našej krabice i vo fyzike pri skúmaní prírody rozhodujú o tom, čo je správne, pokusy.
O tom, čo je vo fyzike správne nerozhodujú ľudia, ale príroda, ktorou sa na to pýtame vykonávaním pokusov.
Galileiho prístup spoluspustil vedeckú revolúciu.
1687 Isaac Newton: Pohybové zákony a teórie gravitácie – prvý pokus o celkovej vysvetlenie sveta (dodnes základ fyziky).
Od tohto okamihu sa fyzika aj technika rýchlo rozvíja.
Pedagogická poznámka: Ak ešte zostáva trochu času, odhalíme s žiakmi ďalšie čiernou skrinku.
Domáce bádania: Vyrob doma čiernu skrinku (nemusí byť z krabice od topánok, stačí malá krabička), z ktorej vyčnievajú aspoň štyri povrázky a prines ju na budúci hodinu.
Zhrnutie: Fyzika ako veda stojí a padá s overovaním pomocou experimentov.