Imię i nazwisko autora:

Nina Tomaszewska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jak działa cyklotron?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzający zapis podstawy programowej dla kształcenia 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:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.

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. wyjaśni, czym jest CERN i jakie jest jego podstawowe zadanie,

2. wytłumaczy do czego służy pole elektryczne i magnetyczne w akceleratorze cyklicznym,

3. opisze budowę i działanie cyklotronu,

4. wykorzysta zdobytą wiedzę do rozwiązywania zadań obliczeniowych związanych z funkcjonowaniem cyklotronu.

Strategie nauczania:

blended learning

Metody nauczania:

wykład informacyjny wspomagany pokazem multimedialnym

Formy zajęć:

praca w zespole klasowym

Środki dydaktyczne:

niniejszy e‑materiał + komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel opowiada uczniom o CERN jako największym wspólnym laboratorium europejskim. Działa tam najpotężniejszy akcelerator na świecie LHC, przyspieszający protony do ogromnych energii. Prototypem tego urządzenia jest omawiany w tym e‑materiale cyklotron. Pierwszy cyklotron wynaleziony przez Lawrence’a mieścił się w dłoni. W cyklotronie do przyspieszania naładowanych cząstek stosuje się zarówno pole elektryczne jak i magnetyczne. Nauczyciel stawia pytanie: czy pole magnetyczne przyspiesza cząstki?

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wspólnie z uczniami omawia zagadnienie przyspieszania cząstki przez pole elektryczne. Uczniowie na prośbę nauczyciela przypominają podstawowe wiadomości o sile magnetycznej działającej na naładowana cząstkę. Wspólnie analizują wpływ tej siły na prędkość cząstki. Nauczyciel omawia budowę i zasadę działania cyklotronu. Wskazuje na niezależność częstotliwości ruchu po quasi okręgu od prędkości (promienia toru) cząstki i wyjaśnia, jak ważne jest to dla prostoty działania cyklotronu – stałość częstotliwości zmian napięcia przyspieszającego. Nauczyciel wspólnie z uczniami wyprowadza zależność dla maksymalnej energii kinetycznej cząstki. Teraz uczniowie zajmują się symulacją, wykonując polecenia z nią związane.

Faza podsumowująca:

W fazie podsumowującej nauczyciel wraz z uczniami rozwiązują następujące zadania: 4 i 8 z zestawu ćwiczeń.

Praca domowa:

Zadania: 1, 2, 3, 5, 6, 7 z zestawu ćwiczeń w celu powtórzenia i utrwalenia wiadomości.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Uczeń może samodzielnie w ramach alternatywnej pracy domowej zapoznać się z symulacją w domu, tym bardziej, że polecenia dotyczą pewnych ważnych rachunków. Wtedy podczas lekcji uczniowie powinni rozwiązać więcej zadań.