Imię i nazwisko autora:

Elżbieta Kawecka

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Badanie ruchu harmonicznego

Grupa docelowa:

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

Podstawa programowa:

Cele kształcenia - wymagania ogólne
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;
IV. Drgania. Uczeń:
1) opisuje proporcjonalność siły sprężystości do wydłużenia; posługuje się pojęciem współczynnika sprężystości i jego jednostką;
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;
V. Drgania. Uczeń:
2) analizuje ruch pod wpływem siły sprężystości; posługuje się pojęciem ruchu harmonicznego; podaje przykłady takich ruchów.

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:

1. definiuje ruch harmoniczny.

2. rysuje wykresy zależności wychylenia od czasu w ruchu harmonicznym.

3. stosuje interaktywną symulację do badania ruchu klocka zawieszonego na sprężynie.

4. analizuje i interpretuje wykresy wychylenia od czasu klocka zawieszonego na sprężynie przy zmianie różnych parametrów (amplitudy drgań, masy ciężarka oraz rodzaju sprężyny).

5. analizuje wpływ amplitudy drgań, masy ciężarka oraz rodzaju sprężyny na okres drgań.

6. stosuje wyrażenie opisujące okres drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie.

Strategie nauczania:

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

Metody nauczania:

- rozwiązywanie problemów,
- dyskusja.

Formy zajęć:

- praca w parach,
- dyskusja.

Środki dydaktyczne:

- interaktywna symulacja,
- zestaw zadań.

Materiały pomocnicze:

- ciężarek zawieszony na sprężynie,
- obciążniki.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Zaciekawienie:
Nawiązanie do wiedzy uczniów na temat interaktywnych symulacji, opartych na modelach oraz metod badania ruchu za pomocą symulacji (według wstępu).
Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów w kontekście realizowanego tematu oraz nawiązanie do tej wiedzy:
Pytania skierowane do uczniów:
- Jakie uproszczenia stosuje się w symulacjach dotyczących badania ruchu?
- W jaki sposób bada się wpływ różnych parametrów na przebieg zjawiska fizycznego?

Faza realizacyjna:

Nauczyciel dzieli klasę na grupy 2‑osobowe (np. metodą losowania) i omawia zadania.
Uczniowie pracują w parach. Uruchamiają symulację, badają i dyskutują wpływ różnych parametrów (amplitudy drgań, masy ciężarka oraz rodzaju sprężyny) na przebieg wykresów wychylenia od czasu, a w szczególności na okres drgań układu.
Uczniowie z poszczególnych grup przedstawiają wnioski z przeprowadzonych badań.
Nauczyciel kieruje dyskusją dotyczącą wpływu rodzaju sprężyny na okres drgań. Zwraca uwagę, że sprężyna o większym współczynniku sprężystości jest bardziej sztywna.
Praca w parach. Uczniowie rozwiązują zadania: 4, 5 i 6 z zestawu ćwiczeń.

Faza podsumowująca:

Uczniowie przeprowadzają dyskusję podsumowującą w oparciu o rozwiązanie zadań: 7 i 8 z zestawu ćwiczeń.

Praca domowa:

Uczniowie utrwalają wiedzę i umiejętności zdobyte w czasie lekcji przez rozwiązanie w domu zadań nr 1, 2, 3 i zad 9 (dodatkowe dla chętnych) z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Interaktywną symulację „Badanie ruchu harmonicznego na przykładzie drgań klocka na sprężynie” można wykorzystać podczas lekcji tak jak opisano w scenariuszu. Może być też samodzielnie wykorzystana przez uczniów przed lekcją oraz po lekcji do przypomnienia, powtórzenia.
Symulacja ta może być także stosowana jako instruktaż do przeprowadzenia doświadczenia dotyczącego badania ruchu drgającego ciężarka zawieszonego na sprężynie.