Imię i nazwisko autora:

Józef Ginter

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Na czym polega zasada superpozycji fal?

Grupa docelowa:

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

Podstawa programowa:

Cele kształcenia - wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.
Zakres podstawowy
Treści nauczania - wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
10) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów i uwzględnia ich rozdzielczość;
IX. Fale i optyka. Uczeń:
3) stosuje zasadę superpozycji fal; podaje warunki wzmocnienia oraz wygaszenia się fal; opisuje zjawisko interferencji fal i przestrzenny obraz interferencji;
Zakres rozszerzony
Treści nauczania - wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
10) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów; planuje i modyfikuje ich przebieg; formułuje hipotezę i prezentuje kroki niezbędne do jej weryfikacji;
X. Fale i optyka. Uczeń:
10) stosuje zasadę superpozycji fal; wyjaśnia zjawisko interferencji fal; podaje warunki wzmocnienia oraz wygaszenia się fal.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie 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:

• formułuje zasadę superpozycji fal;

• objaśnia, jak zachowują się spotykające się ze sobą dwie fale, rozchodzące się w jednym ośrodku;

• wykonuje, analizuje i interpretuje doświadczenia, w których zachodzi zjawisko superpozycji fal w przypadku jedno- oraz dwuwymiarowym,

• wypowiada i ocenia argumenty przemawiające za stwierdzeniem, że nałożenie dwóch fal może prowadzić do ich wygaszenia.

Strategie nauczania:

• IBSE (Inquiry‑Based Science Education);

• metoda projektu (Project‑Based Education).

Metody nauczania:

pogadanka, pokaz multimedialny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w grupach

Środki dydaktyczne:

Wąż (lub węże) gumowe długości kilku metrów, lub kawałki grubej liny, np. taterniczej. Naczynia z wodą, o średnicy nie mniejszej niż 20 cm. Kamery (mogą być w smartfonach). Komputer z zainstalowanym programem do odtwarzania filmów - np. VLC, projektor multimedialny.

Materiały pomocnicze:

e‑materiały: „Fale na powierzchni wody” , „Fale podłużne”, „Fale poprzeczne.”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel przykrywa obrusem (najlepiej podłużną, ciężką serwetą) stół i wywołuje na nim gwałtownym ruchem przemieszczający się impuls falowy. Uczniowie odpowiadają na pytanie czy była to fala i uzasadniają odpowiedź.
Uczniowie wymieniają przykłady różnych fal, z jakich rozchodzeniem się spotkali, uwzględniając sposób ich obserwacji oraz ośrodek, w którym się rozchodzą i charakterystyczną w nim prędkość fazową fali.
Uczniowie odpowiadają na pytanie: co wydarzy się, gdy dwie fale się spotkają? Czy jedna zaburzy jakoś ruch drugiej? Jeśli tak, to w jaki sposób?

Faza realizacyjna:

Część teoretyczna:

• Z pomocą kredy i tablicy nauczyciel tłumaczy, jakie jest oczekiwanie co do zachowania spotykających się ze sobą dwóch fal rozchodzących się z różnych źródeł.

• Nauczyciel formułuje zasadę superpozycji.

• W celi zilustrowania opisanej koncepcji uczniowie zapoznają się z symulacją.

  Część eksperymentalna.

• Uczniowie dzielą się na grupy (3‑5 osobowe). Każda z nich otrzymuje jako zadanie sfilmowanie jednego z dwóch doświadczeń opisanych w animacji.

• Najlepsze filmy nauczyciel z pomocą sprawnego ucznia przegrywa na komputer i wyświetla w zwolnionym tempie lub pauzując w odpowiednim momencie wykorzystując możliwości standardowych darmowych programów do prezentacji filmów, takich jak VLC.

• Uczniowie analizują obrazy i charakteryzują kształty obserwowanych fal oraz zachowanie spotykających się fal rozchodzących się z dwóch źródeł.

• Uczniowie formułują wnioski z doświadczeń i powtarzają własnymi słowami zasadę

Faza podsumowująca:

Jako sprawdzenie zrozumienia tematu uczniowie rozwiązują zadanie 6.

Praca domowa:

Wykonanie zadań 1‑5, 7‑8.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium może być wykorzystane na lekcji lub do powtórzenia materiału w domu.