Imię i nazwisko autora:

Józef Ginter

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Interferencja fal rozchodzących się wzdłuż jednego kierunku

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;
IX. Fale i optyka. Uczeń:
3) stosuje zasadę superpozycji fal; podaje warunki wzmocnienia oraz wygaszenia się fal; opisuje zjawisko interferencji fal i przestrzenny obraz interferencji;
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;
X. Fale i optyka. Uczeń:
10) stosuje zasadę superpozycji fal; wyjaśnia zjawisko interferencji fal; podaje warunki wzmocnienia oraz wygaszenia się fal.

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. opisuje zjawiska wzmacniania i wygaszania się fal w wyniku interferencji i obserwuje je w doświadczeniu.

2. objaśnia, w jaki sposób dodają się fale rozchodzące się wzdłuż jednego kierunku i pod kierunkiem nauczyciela sformułuje warunek, jaki powinna spełniać odległość między źródłami w zależności od długości fali, aby fale się wzmacniały albo wygaszały.

3. przytacza i ocenia argumenty przemawiające za poglądem, że dźwięk ma naturę falową.

Strategie nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna

Metody nauczania:

burza mózgów, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w grupach

Środki dydaktyczne:

komputer (najlepiej laptop) z dwoma głośnikami komputerowymi, rzutnik multimedialny

Materiały pomocnicze:

e‑materiał: „Na czym polega zasada superpozycji fal?”,
Materiały internetowe: generator akustyczny (do uzyskania np. poprzez wpisanie w wyszukiwarce „generator akustyczny online” lub dołączone pliki mp3)

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel podaje kilka różnych wielkości fizycznych, takich jak: masa, temperatura, prędkość, siła i prosi uczniów o przypomnienie jak się dodają do siebie. Czy dwie masy na wadze dadzą większą masę? Czy zmieszanie dwóch szklanek wody o określonej temperaturze da w rezultacie wodę o tej samej, czy o wyższej temperaturze? Jaka jest wypadkowa prędkość w zależności od kierunków sumowanych prędkości? Jak dodają się siły? Na końcu nauczyciel przypomina, czym jest amplituda fali i prosi uczniów o przewidzenie, jak dodadzą się amplitudy dwóch fal rozchodzących się w jednym ośrodku.

Faza realizacyjna:

- Nauczyciel przygotowuje doświadczenie, które uczniowie wykonują zgodnie z dołączoną animacją, podzieleni na trzy grupy. Każda z grup wykorzystuje dźwięk o innej częstotliwości: 1000 Hz, 1500 Hz, 2000 Hz. W miarę możliwości oprócz ucha jako detektor wykorzystuje się smartfon, nagrywając jednocześnie dźwięk i obraz, aby ułatwić rekapitulację przebiegu doświadczenia. Grupy dostają za zadanie zmierzyć miarką centymetrową odległości między głośnikami, kiedy na ich linii następuje wyciszenie dźwięku.
- Interpretacji zaobserwowanego zjawiska zgłaśniania i wyciszania się fal uczniowie dokonują w oparciu o swoją wiedzę na temat własności falowych dźwięku. Następnie nauczyciel prezentuje animację.
- Na prośbę nauczyciela uczniowie formułują matematycznie warunki wzmocnienia i wygaszenia się fal rozchodzących się wzdłuż jednego kierunku.

Faza podsumowująca:

Uczniowie sprawdzają zrozumienie tematu wykonując zadania 2 i 5.

Praca domowa:

W domu uczniowie mają wykonać zadania 1, 3‑4, 6‑8.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Symulacja może być wykorzystana na lekcji lub może służyć do powtórzenia wiadomości w domu.