Imię i nazwisko autora:

Jarosław Krakowski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Względność równoczesności

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:
1) wskazuje niezależność prędkości światła w próżni od prędkości źródła i prędkości obserwatora, opisuje względność równoczesności.

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. poda podstawowe założenia mechaniki Newtona i Szczególnej Teorii Względności (STW) Einsteina;

2. omówi różne koncepcje równoczesności;

3. wyjaśni, na czym polega równoczesność zdarzeń zgodnie z założeniami mechaniki Newtona i w Szczególnej Teorii Względności Einsteina;

4. zastosuje zdobytą wiedzę w analizie zjawisk;

5. przeanalizuje i zinterpretuje względność równoczesności na przykładzie „Pociągu Einsteina”.

Strategie nauczania:

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

Metody nauczania:

wykład problemowy, burza mózgów

Formy zajęć:

praca zespołowa, praca w grupach

Środki dydaktyczne:

grafika i filmy ilustrujące różne koncepcje równoczesności (np. https://youtu.be/C2VMO7pcWhg), zestaw zadań

Materiały pomocnicze:

rzutnik, ekran

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Pytanie nauczyciela:

1. Jakie zdarzenia uważacie za równoczesne?
   Oczekiwana odpowiedź: Te, o których jednocześnie uzyskujemy informację; te, które zachodzą w tej samej chwili czasu.

2. Jakie są założenia o właściwości czasu według mechaniki Newtona i Einsteina?
   Oczekiwana odpowiedź: Wg. Newtona czas jest absolutny, wg. Einsteina prędkość światła jest absolutna.

Faza realizacyjna:

1. Analiza równoczesności zdarzeń zgodnie z założeniami absolutnego czasu. Wniosek: Ponieważ czas jest absolutny, to zdarzenia są równoczesne, jeżeli zachodzą w tej samej chwili czasu absolutnego.

2. Analiza założeń Szczególnej Teorii Względności.

3. Ilustracja konsekwencji założeń niezależności prędkości światła od układu odniesienia.

4. Analiza równoczesności zdarzeń w różnych układach odniesienia zgodnie z założeniami STW, na przykładzie „Pociągu Einsteina”.

Faza podsumowująca:

W celu zweryfikowania osiągniętych celów, uczniowie rozwiązują zadania 1, 3, 6, 8 z zestawu ćwiczeń. Nauczyciel pełni rolę doradcy, obserwuje i kontroluje pracę uczniów.

Praca domowa:

W celu powtórzenia i utrwalenia wiadomości o względności równoczesności uczniowie rozwiązują zadania: 2, 4, 5, 7 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Film może być wykorzystany przy powtarzaniu wiadomości i na innych lekcjach na temat Szczególnej Teorii Względności.