| Andrzej Kajetan Wróblewski Włodzimierz Natorf |
| |
| Gwiazdy podwójne – przykład wykorzystania zjawiska Dopplera |
| III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony; rozszerzenie zapisów podstawy programowej |
| Cele kształcenia - wymagania ogólne:
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji oraz doświadczeń i wnioskowanie na podstawie ich wyników.
IV. Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy materiałów źródłowych, w tym tekstów popularnonaukowych. Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
17) przedstawia wybrane informacje z historii odkryć kluczowych dla rozwoju fizyki;
18) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
II. Mechanika. Uczeń:
8) opisuje ruch jednostajny po okręgu, posługując się pojęciami: okresu, częstotliwości, prędkości liniowej oraz przemieszczenia kątowego, prędkości kątowej i przyspieszenia dośrodkowego wraz z ich jednostkami.
III. Mechanika bryły sztywnej. Uczeń:
1) wyznacza położenie środka masy układu ciał.
X. Fale i optyka. Uczeń:
4) opisuje widmo światła białego jako mieszaniny fal elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach;
13) analizuje efekt Dopplera dla fal w przypadku, gdy źródło lub obserwator poruszają się znacznie wolniej niż fala; podaje przykłady występowania tego zjawiska.
XI. Fizyka atomowa. Uczeń:
4) rozróżnia widma emisyjne i absorpcyjne gazów; interpretuje linie widmowe jako skutek przejść między poziomami energetycznymi w atomach z emisją lub absorpcją kwantu światła; rozróżnia stan podstawowy i stany wzbudzone atomu. |
Kształtowane kompetencje kluczowe: | Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.
kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji, kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii, kompetencje cyfrowe, kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się. |
| Uczeń:
określa udział Christiana Dopplera w odkryciu gwiazd podwójnych, dokonuje klasyfikacji układów podwójnych gwiazd, określa parametry ruchu gwiazd w układzie podwójnym, w którym składniki poruszają się po orbitach kołowych, opisuje podstawy działania spektrometru, interpretuje okresowe przesunięcie dopplerowskie wybranej linii widmowej gwiazdy z układu podwójnego i oblicza jej prędkość orbitalną, przewiduje analogiczne przesunięcie innej linii widmowej. |
| nauczanie hybrydowe połączone z ocenianiem kształtującym |
| rozwiązywanie zadań z kształtującą informacją zwrotną
Uwaga: podczas rozwiązywania zadań uczniowie powinni mieć możliwość korzystania z zasobów internetu i być zachęcani do tego. |
| wspólna praca całego zespołu klasowego |
| szkolna tablica, komputer z rzutnikiem, dostęp do internetu dla uczniowskich tabletów albo telefonów |
| niniejszy e‑materiał; e‑materiały:”Na czym polega efekt Dopplera?”, „Zastosowanie efektu Dopplera w astronomii”, „Jak opisać ruch jednostajny po okręgu?”, „Jak wyznaczyć położenie środka masy układu ciał?”, „Powstawanie widm emisyjnych na przykładzie atomu wodoru” |
|
|
Uczniowie na poprzedniej lekcji (poprzednich lekcjach) zapoznają się ze zjawiskiem Dopplera i z podstawowymi jego zastosowaniami w astronomii. Może temu posłużyć samodzielna praca z e‑materiałami „Na czym polega efekt Dopplera?” oraz „Zastosowanie efektu Dopplera w astronomii”.
Nauczyciel zapowiada temat lekcji i prosi uczniów o samodzielne wykonanie ćwiczeń 2. i 3. Uczniowie wyszukują w internecie niezbędne informacje o odkryciu i klasyfikacji gwiazd podwójnych i prezentują efekty swych poszukiwań. |
|
Etap I.
Uczniowie rozwiązują zadania 4. i 5., posiłkując się w razie potrzeby odpowiednimi e‑materiałami. Na podstawie proponowanych rozwiązań i komentarzy uczniów, nauczyciel spisuje na tablicy podstawowe fizyczne właściwości układu podwójnego gwiazd, w przybliżeniu orbit kołowych. Zwraca uwagę uczniów na położenie gwiazd względem środka masy, na jednakowy okres obiegu, na różne promienie orbit i prędkości liniowe.
Przejście do etapu II lekcji następuje poprzez pytanie nauczyciela o wizualne skutki takiego obiegowego ruchu z punktu widzenia astronoma obserwującego układ. Etap II.
Uczniowie rozwiązują zadania 6.–8. Nauczyciel, w razie potrzeby, udziela uczniom niezbędnych informacji o działaniu spektrometru, o emisji światła przez atomy, oraz o liniach widmowych. Uzyskiwane wyniki nauczyciel zapisuje na tablicy. |
|
Nauczyciel zwraca uwagę uczniów, że analogiczne obserwacje pozwalają na wyznaczenie prędkości liniowej drugiego składnika układu. Zapowiada uczniom, że jedynie na podstawie znajomości prędkości liniowych obu składników oraz okresu ich obiegu można wyznaczyć masę każdego ze składników w przypadku orbit kołowych.
Zachęca uczniów w ostatnich minutach lekcji do poszukiwania drogi dojścia do tego wyniku. |
|
Nauczyciel zaleca uczniom rozwiązanie zad. 9., co służy utrwaleniu umiejętności analizy zmian położenia linii widmowej wskutek ruchu obiegowego źródła.
Uczniowie zapoznają się życiem i dokonaniami Christiana Dopplera, opisanymi w e‑materiale.
Nieobowiązkowo uczniowie rozwiązują zadanie 10. w celu przekonania się, że można wyznaczyć masy gwiazd w układzie podwójnym jedynie na podstawie okresu i prędkości obiegu. |
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium | Notkę biograficzną i/lub audiobook wraz z poleceniami można wykorzystać jako kilkuminutowy wstęp (zainteresowanie tematem) do lekcji o zjawisku Dopplera. |