Imię i nazwisko autora:

Tomasz Sobiepan

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Badanie zależności oporu przewodnika od jego wymiarów

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres 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 rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
8) rozpoznaje zależność rosnącą bądź malejącą na podstawie danych z tabeli lub na podstawie wykresu; rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie wykresu;
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.

VIII. Prąd elektryczny. Uczeń:
3) analizuje zależność oporu od wymiarów przewodnika, posługuje się pojęciem oporu właściwego materiału i jego jednostką.

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. zbada doświadczalnie zależność oporu od wymiarów przewodnika, wykorzystując cyfrowe metody pomiarowe.

2. pozna mikroskopowy mechanizm występowania oporu elektrycznego przewodnika.

3. zrozumie relacje, jakie łączą opór przewodnika z jego długością i polem przekroju.

4. zastosuje zdobytą wiedzę do rozwiązania problemów pojęciowych i rachunkowych.

Strategie nauczania:

Strategia eksperymentalno‑obserwacyjna

Metody nauczania:

- poszukująca,
- laboratoryjna.

Formy zajęć:

- praca w parach,
- praca w grupach,
- praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

Tablety do dyspozycji każdego ucznia, symulacja interaktywna, zestaw zadań, zestaw doświadczalny (oporniki o różnych długościach i polach przekroju, źródło napięcia, przewody połączeniowe), cyfrowe czujniki pomiarowe (woltomierz i amperomierz) z oprogramowaniem dydaktycznym pozwalającym na wyświetlanie wielkości przekształconych matematycznie (np. PASCO).

Materiały pomocnicze:

e‑materiał: Badanie zależności oporu od wymiarów przewodnika.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

- Zaciekawienie uczniów (wg „Czy to nie ciekawe” e‑materiału).
- Uzgodnienie z uczniami celów do osiągniecia na lekcji.
- Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów i nawiązanie do tej wiedzy: (opór elektryczny, jako współczynnik proporcjonalności pomiędzy natężeniem prądu a przyłożonym napięciem, źródła błędów i niepewności pomiarowych).

Faza realizacyjna:

- Uczniowie pracują indywidualnie lub w parach nad symulacją interaktywną – badają, jakie zależności należy mierzyć, by zbadać pożądane relacje. Nauczyciel pełni rolę doradcy, obserwuje pracę uczniów i w razie potrzeby udziela wskazówek i podpowiedzi.
- Uczniowie otrzymują zestawy doświadczalne i zadanie, by zbadać zależność opornika od jego długości (połowa grup) i pola przekroju (druga połowa grup). W odróżnieniu od symulacji, uczniowie badają kilka różnych oporników, otrzymując wobec tego tylko kilka punktów pomiarowych. Ważne, by wybrali (lub wpisali odpowiednią operację matematyczną) właściwą wielkość na poziomej osi wykresu i włączyli tryb ręcznego, a nie automatycznego odczytu danych. Po zapisaniu danych powinni dopasować funkcje do otrzymanych wyników i wyciągnąć wnioski.
- Nauczyciel podsumowuje pracę grup prosząc o krótkie relacje, by wszyscy uczniowie poznali obie zależności.
- W celu sprawdzenia nabytej wiedzy, uczniowie rozwiązują w parach zadania nr: 1, 2, 3, 5, 8.

Faza podsumowująca:

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 poszerzają rozumienie czytając tekst „Warto przeczytać” e‑materiału oraz rozwiązując w domu zadania nr: 4, 6, 7.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Symulacja może zostać użyta zarówno do przygotowania się uczniów do nadchodzącej lekcji jak i do podsumowania przerobionych tematów. Będzie również pomocna przy omawianiu sposobów prowadzenia doświadczeń oraz szacowania niepewności pomiarowych.