Imię i nazwisko autora:

Dariusz Aksamit

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jak zademonstrować zasadę zachowania momentu pędu

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
11) opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów i uwzględnia ich rozdzielczość.

III. Mechaniki bryły sztywne. Uczeń:
8) doświadczalnie:
a) demonstruje zasadę zachowania momentu pędu.

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. dowiaduje się, jak zademonstrować zasadę zachowania momentu pędu.

2. przeprowadza symulację doświadczenia

3. wykonuje obliczenia rachunkowe wykorzystując zasadę zachowania momentu pędu.

Strategie i metody nauczania:

eksperymentalno‑obserwacyjna

Formy zajęć:

praca grupowa

Środki dydaktyczne:

komputer z dostępem do Internetu i projektorem multimedialnym, lejek i kulki, oprogramowanie typu tracker, telefon komórkowy

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel prezentuje uczniom duży lejek i zestaw kulek. Nauczyciel prosi wybranego ucznia, by ten wprawił kulkę w ruch obrotowy wewnątrz lejka. Nauczyciel zauważa, że kulka nie opada na dno, ale pozostaje w tym ruchu przez pewien czas (ograniczony tarciem i oporem powietrza). Nauczyciel zwraca uwagę, że gdy kulka zaczyna opadać, krążąc po ciaśniejszej orbicie, jej prędkość kątowa wzrasta. Uczeń, który się zgłosi na ochotnika, nagrywa to zjawisko np. za pomocą kamery w telefonie komórkowym. Nauczyciel zgrywa film i wgrywa go do programu typu tracker (np. https://physlets.org/tracker/).

Faza realizacyjna:

Jeśli istnieje możliwość pracy w pracowni komputerowej, uczniowie wykonują następujące czynności w parach lub grupowo. W przeciwnym wypadku obserwują prezentację na projektorze. Po wgraniu filmu do programu następuje jego analiza – oznacza się śledzony punkt, wprowadza skalę i włącza się tryb śledzenia tego punktu. Program analizuje położenie oznaczonej kulki w lejku, jednocześnie rysując na wykresach jej prędkość liniową i kątową. Nauczyciel zwraca uwagę na kształt krzywych opisujących dane eksperymentalne – tłumaczy uczniom, że jest to efekt spełniania, w każdej chwili, zasady zachowania momentu pędu z uwzględnieniem obecności sił oporu. Nauczyciel prosi ochotnika o objaśnienie zmiany prędkości kątowej obracającej się kulki we wspomnianym wypadku.

Faza podsumowująca:

Nauczyciel krótko demonstruje uczniom wahadło stożkowe wraz z możliwością jego skracania. Wyjaśnia - w świetle pracy domowej - ewentualne wątpliwości uczniów związane z obsługą takiego zestawu.

Nauczyciel prosi uczniów o rozwiązanie zadań: 1, 2, 3 i 7 z zestawu ćwiczeń. Uczniowie w parach przeprowadzają dyskusję podsumowującą w oparciu o rozwiązanie zadań. Nauczyciel obserwuje pracę uczniów, wspiera w realizacji zadania. W razie potrzeby nauczyciel dostarcza im informację zwrotną kształtującą.

Praca domowa:

Uczniowie wykonują wahadło stożkowe, obserwują jego ruch, w tym podczas powolnego skracania oraz wykonują krótką notatkę ze spostrzeżeniami i wnioskami.
Uczniowie utrwalają wiedzę i zdobyte umiejętności przez rozwiązanie w domu zadań: 4, 5 i 8 z zestawu ćwiczeń. Dla osób chętnych również zadanie 6.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Symulacja może być wykorzystana po lekcji w celu powtórzenia i utrwalenia wiadomości dotyczących zasady zachowania momentu pędu.
Film edukacyjny jest punktem wyjścia do samodzielnej pracy uczniów szczególnie zainteresowanych zagadnieniem precesji, np. w astronomii.