Imię i nazwisko autora:

Tomasz Cap

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Przekrój czynny

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

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. uczeń wie, jak definiuje się przekrój czynny;

2. stosuje jednostkę barn;

3. potrafi obliczyć przekrój czynny na podstawie podanych informacji;

4. rozumie pojęcie przekroju czynnego dla zderzeń obiektów makroskopowych, np. kul bilardowych.

Strategie nauczania:

IBSE

Metody nauczania:

wykład informacyjny, rozwiązywanie zadań problemowych i rachunkowych

Formy zajęć:

praca indywidualna, praca w parach

Środki dydaktyczne:

rzutnik lub ekran do wyświetlania multimedium

Materiały pomocnicze:

-

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel organizuje krótki quiz w parach, dzięki któremu uczniowie przypominają sobie zapis reakcji jądrowej, X + a → Y + b, oraz jej definicję (reakcja zachodzi, gdy dojdzie do oddziaływania jądrowego pomiędzy pojedynczymi jądrami atomowymi lub cząstkami, w wyniku którego nastąpi przemiana tych obiektów w inne) a także wzór na promień jądra atomowego i jednostkę fm.
Nauczyciel organizuje burzę mózgów: „Jak możemy zdefiniować pojęcie „reakcji” dla nieoddziałujących obiektów, np. kul bilardowych”. Uczniowie powinni dojść do wniosku, że warunkiem koniecznym jest kontakt (zderzenie) dwóch obiektów. Nauczyciel wprowadza pojęcie geometrycznego przekroju czynnego i prosi uczniów, by w parach wyprowadzili odpowiedni wzór dla zderzenia dwóch kul bilardowych.
Następnie przed uczniami staje problem: „Jak zastosować podobne rozumowanie w opisie reakcji jądrowych?” Szukając odpowiedzi, uczniowie powinni wykonać następujące polecenia pomocnicze:

• Jakich rozmiarów jest „tarcza” widziana przez nadlatujący proton, który ma uderzyć w jądro atomowe?

• Obliczcie pole przekroju poprzecznego dla wybranych jąder atomowych, np. Indeks górny 16¹⁶O, Indeks górny 27²⁷Al, Indeks górny 64⁶⁴Ni, Indeks górny 208²⁰⁸Pb.

• Co to jest barn (b)? – uczniowie mogą znaleźć odpowiedź w Internecie lub e‑podręczniku

• Rozwiążcie zadanie 8 z zestawu ćwiczeń dotyczące zderzenia dwóch ciężkich jonów, stosując analogię do kul bilardowych.

• Czy w mikroświecie pojęcie toru cząstki nie jest dobrze określone? (nie, musimy posługiwać się opisem statystycznym).

Faza realizacyjna:

Nauczyciel opisuje typowy eksperyment z fizyki reakcji jądrowych, w którym wiązka cząstek, np. protonów, bombarduje cienką tarczę, a następnie wprowadza pojęcie strumienia lub natężenia cząstek padających (IIndeks dolny 0₀) oraz wyjaśnia, w jaki sposób można określić prawdopodobieństwo zajścia reakcji badając, jaka część strumienia padającego nie przechodzi przez tarczę (ΔdeltaI).
Uczniowie pracują indywidualnie z symulacją interaktywną i wykonują umieszczone pod nią polecenia. 
Nauczyciel prosi, by uczniowie w parach poszukali związku pomiędzy prawdopodobieństwem zajścia reakcji ($\frac{\Delta I}{I_0}$), przekrojem czynnym (σsigma) i koncentracją jąder atomów tarczy (n).
Uczniowie rozwiązują w parach zadania 5, 7, 2 i 4 z zestawu ćwiczeń, a następnie wybrane pary prezentują rozwiązania na forum klasy.

Faza podsumowująca:

Nauczyciel prosi, by uczniowie wyszukali typowe wartości przekrojów czynnych na różne procesy, np. rozpraszanie, fuzję, fuzję‑ewaporację i porównali je ze sobą.
Na koniec uczniowie dokonują podsumowania tego, czego nauczyli się na lekcji i co zaciekawiło ich w niej najbardziej.

Praca domowa:

Zadania 1, 3 i 6 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Multimedium bazowe może być użyte jako materiał wprowadzający, gdy nauczyciel chciałby zastosować strategię odwróconej klasy.