Imię i nazwisko autora:

Jarosław Krakowski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Energia termojądrowa

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, rozszerzenie zapisu podstawy programowej dla zakresu rozszerzonego.

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:
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;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń:
17) opisuje reakcję termojądrową przemiany wodoru w hel zachodzącą w gwiazdach.

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. wyjaśnia, na czym polega reakcja syntezy jądrowej i w jakich warunkach zachodzi,

2. wymienia metody kontrolowania syntezy jądrowej,

3. analizuje schemat budowy reaktorów termojądrowych,

4. stosuje zdobytą wiedzę do rozwiązywania problemów i zadań.

Strategie nauczania:

IBSE (Inquiry‑Based Science Education - nauczanie/uczenie się przedmiotów przyrodniczych przez odkrywanie/dociekanie naukowe)

Metody nauczania:

wykład problemowy

Formy zajęć:

praca zespołowa, praca w grupach

Środki dydaktyczne:

komputer z dostępem do Internetu, rzutnik

Materiały pomocnicze:

grafiki ilustrujące budowę reaktorów termojądrowych, filmy ilustrujące działanie reaktorów, zestawy zadań

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel zadaje pytaniea:

• Na czym polega reakcja syntezy jądrowej, dla jakich jąder może zachodzić?
  Uczniowie formułują odpowiedź: synteza jądrowa to samorzutne łączenie jąder lżejszych od jąder żelazowców.

• Nauczyciel zadaje pytanie: Jakie warunki i dlaczego są niezbędne dla zajścia reakcji syntezy?
  Uczniowie formułują odpowiedź: musi być dostatecznie duża koncentracja jąder i jądra muszą znajdować się w wysokiej temperaturze, aby energia kinetyczna jąder była na tyle duża, żeby dzięki dużej prędkości jądra mogły pokonać barierę odpychania elektrycznego i wejść w zasięg oddziaływań jądrowych.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel krótko omawia syntezę jądrową zachodzącą w gwiazdach.
Uczniowie analizują schemat budowy i działania bomby wodorowej.
Uczniowie zastanawiają się, jakie warunki muszą być spełnione, aby reakcję syntezy można było wykorzystać do wytwarzania użytecznej energii, a następnie z pomocą nauczyciela formułują te warunki.
Uczniowie z pomocą nauczyciela analizują schemat działania reaktora typu TOKAMAK.
Uczniowie z pomocą nauczyciela analizują schemat działania reaktora z inercyjnym uwięzieniem plazmy.
Nauczyciel krótko omawia inne, wybrane metody kontrolowania reakcji syntezy (polywell - https://pl.wikipedia.org/wiki/Polywell), piroelektryczną, soniczną i elektrolityczną – nazywaną też zimną fuzją).

Faza podsumowująca:

Uczniowie, wykorzystując zdobytą wiedzę, rozwiązują, w grupach, zadania: 1, 2, 5, 6 z zestawu ćwiczeń.

Praca domowa:

W ramach powtórzenia i utrwalenia wiadomości uczniowie rozwiązują zadania: 3, 4, 7, 8, 9 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Multimedium można wykorzystać przy powtarzaniu wiadomości i innych lekcjach na temat przemian jądrowych.