Imię i nazwisko autora:

Tomasz Gradowski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jak obliczyć zmianę energii ładunku w polu centralnym i jednorodnym?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

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

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
VII. Elektrostatyka. Uczeń:
8) analizuje pracę jako zmianę energii potencjalnej podczas przemieszczenia ładunku w polu elektrycznym; posługuje się pojęciem potencjału pola i jego jednostką;
9) oblicza zmianę energii ładunku w polu centralnym i jednorodnym.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. wymienia własności pola elektrostatycznego,

2. objaśnia związek między pracą i energią,

3. wyznacza zmianę energii ładunku w polu elektrostatycznym jednorodnym i centralnym,

4. oblicza różnicę potencjału elektrycznego pola,

5. wykorzystuje w obliczeniach definicję pracy przeniesienia ładunku.

Strategie nauczania:

IBSE

Metody nauczania:

wykład informacyjny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w parach, praca zbiorowa

Środki dydaktyczne:

tablica

Materiały pomocnicze:

-

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel prosi uczniów o przypomnienie definicji pracy oraz związku między pracą a energią.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel omawia, na czym polega zachowawczość pola grawitacyjnego i pyta uczniów o to, czy dostrzegają jakieś podobieństwa między polem elektrostatycznym i polem grawitacyjnym. Uczniowie dyskutują na ten temat na forum klasy. Jeżeli mają problem z dojściem do właściwych wniosków, wówczas nauczyciel pomaga im pytając o to, czy widzą podobieństwo między spadkiem swobodnym i polem elektrycznym rozpędzającym dodatni ładunek poruszający się zgodnie z liniami pola. Druga analogia, którą nauczyciel podpowiada uczniom, to rzut w górę w jednorodnym polu grawitacyjnym i ruch cząstki naładowanej w polu elektrycznym, gdy jest ona hamowana. Na końcu nauczyciel przypomina uczniom wzory na siłę Coulomba i siłę grawitacyjną zapisując je na tablicy. Prosi uczniów by przedyskutowali podobieństwa i różnice między tymi siłami na forum klasy i w przypadku, gdy nie są w stanie dojść do właściwych odpowiedzi (siły mają ten sam charakter i różnią się stałymi, siła grawitacyjna jest tylko przyciągająca), naprowadza ich na właściwy trop.

Nauczyciel wyjaśnia różnicę między przesuwaniem ładunku równolegle i prostopadle do linii pola, przypominając, że praca jest równa zeru, gdy przesunięcie jest prostopadłe do działającej siły. Następnie prosi uczniów o to, aby podali jakieś przykłady takich przypadków ruchu w polu grawitacyjnym. Na forum klasy uczniowie dyskutują o tym, czy przykłady podawane przez kolegów są poprawne.

W drugiej części lekcji nauczyciel wprowadza wzór opisujący pracę w polu centralnym. Nauczyciel prosi uczniów o podanie przykładów ruchu po krzywej zamkniętej w polu grawitacyjnym i elektrostatycznym (np. ruch elektronu wokół jądra i ruch satelity).

Uczniowie w parach wyznaczają pracę przeniesienia ładunku w polu jednorodnym (korzystając z definicji pracy). Wybrana przez nauczyciela para ochotników przedstawia swoje rozwiązanie na tablicy i na forum klasy prowadzona jest dyskusja na temat poprawności tego rozwiązania.

Faza podsumowująca:

Uczniowie, wykorzystując zdobytą wiedzę, rozwiązują, w parach, zadania 1‑4 z zestawu ćwiczeń. Odnoszą się do postawionych sobie celów lekcji - ustalają, które osiągnęli, a które wymagają jeszcze pracy (jakiej i kiedy). W razie potrzeby nauczyciel dostarcza im informację zwrotną kształtującą.

Praca domowa:

W ramach powtórzenia i utrwalenia wiadomości uczniowie rozwiązują zadania 5‑8 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Multimedium może być wykorzystane przez uczniów jako praca domowa przed lekcją i być wprowadzeniem do tematu.