Dla nauczyciela
Scenariusz lekcji
Imię i nazwisko autora: | Agata Fronczak |
Przedmiot: | Fizyka |
Temat zajęć: | Niepewności pomiarów pośrednich |
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. III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników. Zakres rozszerzony I. Wymagania przekrojowe. Uczeń: |
Kształtowane kompetencje kluczowe: | Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:
|
Cele operacyjne: | Uczeń:
|
Strategie nauczania: | nauczanie przez dociekanie IBSE |
Metody nauczania: | - dyskusja, |
Formy zajęć: | najpierw praca całego zespołu klasowego, potem praca w małych grupach |
Środki dydaktyczne: | „z życia wzięte” – przykłady pomiarów pośrednich |
Materiały pomocnicze: | E‑materiał: „Niepewność całkowita” |
PRZEBIEG LEKCJI | |
Faza wprowadzająca: | |
Wprowadzenie według treści zawartej w „Warto przeczytać”. Nauczyciel przypomina uczniom, w oparciu o przykłady, czym są pomiary bezpośrednie i w jaki sposób wyznacza się niepewność pomiarową (standardową) w takich pomiarach. Następnie wprowadzone zostaje pojęcie pomiaru pośredniego. Nauczyciel prosi uczniów o podanie przykładów pomiarów pośrednich, ale może też sam wymienić kilka przykładów. Nauczyciel zwraca uwagę na to, że pomiary pośrednie mogą zależeć od jednego lub kilku pomiarów bezpośrednich. Propozycje pomiarów pośrednich, w postaci wzorów fizycznych, są zapisywane na tablicy. Wśród przykładów powinny się znaleźć wzory na: pole koła, objętość walca, drogę w ruchu jednostajnie przyspieszonym, prawo Ohma, okres wahadła matematycznego. | |
Faza realizacyjna: | |
1. Nauczyciel zapoznaje uczniów z metodą (algorytmem) postępowania podczas wyznaczania niepewności w pomiarach pośrednich zależnych od jednego pomiaru bezpośredniego. 2. Uczniowie, w grupach 3‑4 osobowych, stosują omówiony algorytm do wyznaczenia niepewności pomiaru pola przekroju poprzecznego pręta o kształcie walca (Przykład 1. z części „Przeczytaj”). Nauczyciel sugeruje uczniom, by do obliczeń wybrali wartość stałej = 3,1416. W celach porównawczych, uczniowie, którzy wcześniej zakończą obliczenia, powinni je powtórzyć z wartością = 3,14. Po zakończeniu rachunków uczniowie porównują wyniki. Każda z grup wypisuje na tablicy wyniki kolejnych etapów obliczeń. Jeśli wyniki się różnią, uczniowie zastanawiają się na tym, skąd wzięły się te różnice. Omawiana jest rola dokładności przybliżenia liczby . 3. Nauczyciel zapoznaje uczniów z metodą (algorytmem) postępowania podczas wyznaczania niepewności w pomiarach pośrednich zależnych od wielu zmiennych. Uczniowie porównują wzory pojawiające się w obydwu algorytmach. Nauczyciel kieruje dyskusją w taki sposób, by uczniowie zauważyli, że te wzory stają się identyczne, gdy we wzorach z drugiego algorytmu, podczas wyznaczania udziału niepewności od ustalonych wielkości wejściowych, pozostałe wielkości wejściowe traktuje się tak, jakby były stałe i równe ich zmierzonym wartościom. 4. Nauczyciel zapisuje na tablicy wzory na niepewności pomiarowe wielkości fizycznych będących funkcjami jednej zmiennej wejściowej, dla y = ax, y = xIndeks górny 22, y = xIndeks górny nn. Uczniowie, pracując w grupach, starają się opracować wzory na niepewności pomiarowe funkcji dwóch zmiennych wejściowych: y = f(xIndeks dolny 11, xIndeks dolny 22). Każda z grup dostaje inną zależność: y = xIndeks dolny 11 + xIndeks dolny 22, y = xIndeks dolny 11 - xIndeks dolny 22, y = xIndeks dolny 11 xIndeks dolny 22, y = xIndeks dolny 11/xIndeks dolny 22. Gdy uczniowie zakończą pracę, wypisują uzyskane wzory na tablicy. 5. Nauczycie prosi uczniów o przyjrzenie się wcześniej zapisanym wzorom na wielkości fizyczne, które można zmierzyć w wyniku pomiarów pośrednich. Wzory te są wspólnie dyskutowane. Na wybranym przykładzie nauczyciel pokazuje, jak w prosty sposób, zgodnie z podejściem omówionym w pkt. 3, można łatwo wyznaczyć niepewność pomiarową. | |
Faza podsumowująca: | |
Na zakończenie lekcji wszyscy oglądają film samouczek, w którym wyznaczana jest niepewność pomiaru objętości stalowego pręta. | |
Praca domowa: | |
Nauczyciel prosi uczniów, by zastanowili się nad poleceniami umieszczonymi pod filmem samouczkiem, a także, by rozwiązali ćwiczenia 1 i 2 oraz 4 i 5 z części „Sprawdź się”. | |
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium: | Multimedium bazowe, w formie filmu samouczka, może być wykorzystane w fazie podsumowującej lekcji, tak jak to opisano w tym scenariuszu. Może też być wykorzystane przez uczniów w domu, w celu powtórzenia i utrwalenia wiadomości dotyczących metod liczenia niepewności w pomiarach pośrednich. |