Imię i nazwisko autora:

Józef Ginter

Przedmiot:

fizyka

Temat zajęć:

Fale podłużne

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i 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.
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:
6) rozróżnia fale poprzeczne i podłużne; opisuje światło jako falę elektromagnetyczną; opisuje polaryzację światła wynikającą z poprzecznego charakteru fali.

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;
11) opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów i uwzględnia ich rozdzielczość.
X. Fale i optyka. Uczeń:
14) rozróżnia fale poprzeczne i podłużne; opisuje światło jako falę elektromagnetyczną poprzeczną; rozróżnia światło spolaryzowane i niespolaryzowane.

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. pozna i zrozumie definicję fali podłużnej, i jej różnicę od fali poprzecznej;

2. nauczy się znajdować przykłady fal podłużnych wytwarzanych w laboratorium i w naturze;

3. nauczy się stosować podstawowe pojęcia charakteryzujące fale na drodze analizy konkretnych fal podłużnych;

4. wykona eksperyment, w którym zaobserwuje i dokona analizy fal podłużnych o różnym kształcie;

5. uzasadni pogląd, że fala dźwiękowa jest falą podłużną.

Strategie nauczania

IBSE (Inquiry‑Based Science Education - nauczanie/uczenie się przedmiotów przyrodniczych przez odkrywanie/dociekanie naukowe);
strategia eksperymentalno‑obserwacyjna - polega na dostrzeganiu i definiowaniu problemów oraz odkrywaniu rzeczywistości poprzez eksperymenty

Metody nauczania

pogadanka, burza mózgów, pokaz multimedialny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

klasowo‑lekcyjna, eksperymentalna – w parach lub grupach

Środki dydaktyczne:

odpowiednie sprężyny (mogą być typu slinky) na śliskim podkładzie, rzutnik multimedialny

Materiały pomocnicze:

e‑materiały o tytułach „Fale poprzeczne”, „Na czym polega rozchodzenie się fal?”, „Klasyfikacja fal”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel z pomocą uczniów (burza mózgów) poda szereg przykładów fal, opowiadając w miarę możliwości obrazowo, jak w praktyce mogą one powstawać, aby oddziaływały na wyobraźnię. Wybrany uczeń zapisuje te przykłady na osobnych kartkach, które z pomocą magnesów umieści na tablicy. Wspólnie znajdują różne kryteria, które pozwoliłyby sklasyfikować te fale w różne grupy.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel podsumowuje uczniowskie próby klasyfikacji fal, wprowadzając definicję fali podłużnej.
Uczniowie oglądają symulację z tego e‑materiału. Odpowiadają na pytanie: w jaki sposób można by wytworzyć fale o takim charakterze, jak przedstawione w symulacji.
Eksperyment. Dwóch uczniów na oczach klasy konkuruje, który wytworzy na dużej sprężynie typu slinky falę o zadanych parametrach: harmoniczna o określonej częstotliwości, impuls falowy zawierający zgęszczenia i rozrzedzenia, impuls falowy zawierający tylko zgęszczenie. Uczeń, któremu lepiej wychodzi wytwarzanie ręką fali harmonicznej, dostaje zadanie, aby wytworzyć ją, a drugi uczeń określa jej długość.
Nauczyciel przedstawia zagadnienie podobieństwa między falą akustyczną w gazie a falą na sprężynie. Uczniowie znajdują argumenty za tym, że obie są falami podłużnymi. Ważną częścią analizy jest odkrycie, co może być traktowane jako przemieszczenie w gazie (obraz nie może być zbyt makroskopowy, ani zbyt mikroskopowy).
Nauczyciel przedstawia zagadnienie sił działających w fali w gazie i na sprężynie. Uczniowie analizują kierunki i zwroty sił na przykładzie zadania 4 z zestawu ćwiczeń interaktywnych.

Faza podsumowująca:

Uczniowie sami rozwiązują zadania 3 i 5 z zestawu ćwiczeń interaktywnych.

Praca domowa:

Zadania 1, 2, 6, 7, 8 z zestawu ćwiczeń interaktywnych.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Multimedium może być wykorzystane do lekcji powtórzeniowej o falach.