Imię i nazwisko autora:

Martyna Jakubowska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Układ linii pola elektrycznego wokół przewodnika

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
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.
VI. Elektrostatyka. Uczeń:
6) doświadczalnie:
a) ilustruje pole elektryczne oraz układ linii pola wokół przewodnika.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
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.
VII. Elektrostatyka. Uczeń:
13) doświadczalnie:
a) ilustruje pole elektryczne oraz układ linii pola wokół przewodnika.

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.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. określa czym są linie sił pola elektrycznego,

2. omawia, jak układają się linie sił pola wokół naładowanego przewodnika,

3. tłumaczy, czym różnią się linie sił pola wokół przewodnik naładowanego dodatnio i wokół przewodnika naładowanego ujemnie.

Strategie nauczania:

blended‑learning

Metody nauczania:

nauczanie hybrydowe

Formy zajęć:

symulacja/model 3D, praca w grupach

Środki dydaktyczne:

komputer dla każdego ucznia, długopis

Materiały pomocnicze

-

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

W ramach pogadanki wstępnej, uczniowie przypominają, co to jest pole elektrostatyczne, przewodnik i elektroda. 
Przeczytanie i omówienie pkt I „Czy to nie ciekawe?”.

Faza realizacyjna:

Uczniowie samodzielnie czytają tekst „Warto przeczytać”.
Uczniowie wykorzystując zdobytą wiedzę rozwiązują zadania z punktu „Sprawdź się”.
Nauczyciel pyta uczniów, gdzie według nich linie pola elektrycznego mają początek. Uzgadniają, że mają one swój początek w ładunkach dodatnich lub biegną z nieskończoności, kończąc się na ładunkach ujemnych lub biegną do nieskończoności. Następnie nauczyciel pyta, czy linie sił pola przecinają się. Oczywiście nigdy się nie przecinają. Ponieważ linie pola elektrycznego pokazują kierunek pola w danym punkcie, to gdyby dwie linie przecinały się w tym punkcie, oznaczałoby to, że mamy do czynienia z polem elektrycznym skierowanym w dwie różne strony w jednym punkcie. To z kolei oznaczałoby, że (wypadkowa) siła działająca na ładunek próbny umieszczony w tym punkcie jest skierowana w różne strony. Ponieważ jest to z oczywistych powodów niemożliwe, to linie pola elektrycznego nie mogą się przecinać.

Teraz nauczyciel może zainteresować uczniów praktycznymi zastosowaniami elektrostatyki. Tłumaczy, jak działa kserokopiarka, jak na aluminiowy bęben kopiarki, pokryty warstwą selenu, rozpylany jest ładunek dodatni. Selen ma bardzo interesujące własności – jest fotoprzewodnikiem, co oznacza, że w ciemności ma właściwości izolatora, natomiast pod wpływem ekspozycji na światło staje się przewodnikiem. W pierwszym etapie kopiowania bęben jest uziemiony, dlatego w obecności dodatnio naładowanej warstwy selenu cały ujemny ładunek odpływa z bębna do ziemi. Następnie obraz kopiowanego kształtu jest nanoszony na bęben. W obszarach, w których obraz jest jasny, selen staje się przewodzący i dodatni ładunek na bębnie zostaje zneutralizowany. W obszarach ciemnych nadmiarowy ładunek dodatni pozostaje, w ten sposób mamy utrwalony obraz kopiowanego kształtu.

W trzecim etapie czarny (lub kolorowy) proszek obdarzony ładunkiem ujemnym, nazywany tonerem, jest rozpylany na powierzchnię bębna i przyciągany do dodatnio naładowanych obszarów na selenowej powierzchni bębna. Następnie kartka papieru, na której zgromadzono ładunek dodatni większy niż ten na bębnie kopiarki, jest przykładana do bębna za pomocą odpowiedniego zestawu rolek. Cząsteczki tonera są odrywane od bębna i przenoszone na papier.

Teraz czas na uczniów, jakie jeszcze znają zastosowania elektrostatyki. Okazuje się, że zjawiska elektrostatyczne są powszechnie wykorzystywane w wielu praktycznych urządzeniach, nie tylko kserokopiarkach, ale też drukarkach laserowych i atramentowych oraz filtrach elektrostatycznych (np. w oczyszczaczach powietrza).

Faza podsumowująca:

Uczniowie dzielą się na 4 grupy.
Uczniowie w grupach omawiają rozwiązania zadań z rozdziału „Sprawdź się”, wspólnie zastanawiając się nad zadaniami, które sprawiły im trudność. Każda z grup omawia dwa zadania „na forum klasy”.
Nauczyciel sprawdza, które zadania sprawiły uczniom kłopot i dlaczego.
Poprzez analizę wypowiedzi uczniów nauczyciel określa, w jakim stopniu osiągnięte zostały wyznaczone cele.

Praca domowa:

Nauczyciel wcześniej przygotuje pulę zadań podobnych do zadań z części „Sprawdź się” o zróżnicowanym stopniu trudności. Po przeanalizowaniu wyników testu „Sprawdź się” i uwag uczniów odnośnie zadań, które sprawiły im największą trudność, nauczyciel wybiera trzy analogiczne do zadań, z którymi uczniowie mieli problemy.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Multimedium może być wykorzystane po lekcji do powtórzenia i utrwalenia wiadomości.