Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Zastosowanie zasad zachowania energii i pędu oraz zasady zachowania ładunku do analizy kreacji lub anihilacji pary elektron‑pozyton

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne:
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
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.
XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń:
19) opisuje kreację lub anihilację par cząstka‑antycząstka; stosuje zasady zachowania energii i pędu oraz zasadę zachowania ładunku do analizy kreacji lub anihilacji pary elektron‑pozyton.

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. tłumaczy czym jest antymateria,

2. wymienia właściwości pozytonu,

3. wyjaśnia, na czym polega proces kreacji/anihilacji par elektron – pozyton,

4. analizuje zachowanie energii, pędu i ładunku w procesach kreacji par i anihilacji.

Strategie nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów)

Metody nauczania:

wykład informacyjny, pokaz multimedialny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w grupach, praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

e‑materiał: „Kreacja par cząstka‑antycząstka”, „Anihilacja par cząstka‑antycząstka

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Wprowadzenie zgodnie z treścią w części pierwszej „Czy to nie ciekawe?”.
Odwołanie do wiedzy uczniów o promieniowaniu gamma.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wyjaśnia, czym jest antymateria, a następnie omawia proces kreacji pary elektron–pozyton, podkreślając, że w tym procesie muszą być zachowane całkowita energia, pęd i ładunek. Uczniowie w grupach obliczają progową energię fotonu, który może spowodować kreację pary i rozwiązują zadanie 7 z zestawu ćwiczeń, aby przekonać się, że kreacja par może zachodzić tylko w materii. Następnie nauczyciel wyjaśnia, na czym polega anihilacja pary elektron–pozyton. Zadaje pytanie, czy w wyniku anihilacji może powstać jeden foton gamma. Uczniowie w dyskusji ustalają, jaki stan końcowy procesu anihilacji zapewni, że spełniona będzie zasada zachowania pędu. Uczniowie w grupach obliczają energie fotonów powstałych podczas anihilacji, przy założeniu, że całkowity pęd elektronu i pozytonu równy jest zeru. Uczniowie oglądają film samouczek, rozwiązują zadanie z samouczka i następnie dyskutują wyniki na forum klasy.

Faza podsumowująca:

Uczniowie przypominają zasady zachowania, które muszą być spełnione podczas kreacji i anihilacji pary elektron–pozyton. Uczniowie 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:

Uczniowie utrwalają wiedzę i zdobyte umiejętności przez rozwiązanie w domu zadań z zestawu ćwiczeń: 1‑3 obowiązkowo, do wyboru jedno z pozostałych zadań.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Zadania z zestawu ćwiczeń można potraktować jako zadania domowe lub niektóre z nich rozwiązać na lekcji.