Imię i nazwisko autora:

Przemysław Michalski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Dlaczego na drogach wprowadza się ograniczenia prędkości?

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.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
14) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych.

II. Mechanika.
Uczeń:
10) posługuje się pojęciami pracy mechanicznej, mocy, energii kinetycznej, energii potencjalnej wraz z ich jednostkami; stosuje zasadę zachowania energii mechanicznej do obliczeń.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe.
Uczeń:
16) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych.

III. Mechanika.
Uczeń:
20) posługuje się pojęciami pracy mechanicznej, mocy, energii kinetycznej, energii potencjalnej wraz z ich jednostkami; stosuje zasadę zachowania energii mechanicznej do obliczeń.

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 obywatelskie,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. definiuje energię kinetyczną ciała,

2. oblicza energię kinetyczną samochodu,

3. analizuje zmianę energii kinetycznej pod wpływem sił niszczących samochód,

4. uzasadnia, dlaczego zmniejszenie prędkości samochodu poprawia bezpieczeństwo jazdy.

Strategie nauczania:

strategia kształcenia wyprzedzającego

Metody nauczania:

- pokaz multimedialny,
- wykład informacyjny,
- rozwiązywanie zadań.

Formy zajęć:

praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

- komputer,
- projektor,
- tablica.

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel pyta uczniów o rodzaje ograniczeń prędkości na drogach i powody ich wprowadzania (widoczność, jakość drogi, oblodzenie, różne kategorie dróg etc.). Następnie proponuje wyjaśnienie wprowadzania tych ograniczeń w nawiązaniu do praw fizyki. Nauczyciel, wraz z uczniami, przypomina pojęcie energii kinetycznej.

Faza realizacyjna:

Zajęcia w głównej mierze opierają się na rozwiązywaniu zadań opisujących zmianę energii kinetycznej samochodu w pracę sił, które prowadzą do jego uszkodzenia podczas kolizji.

Nauczyciel przedstawia zadania i prosi uczniów o rozwiązanie ich przy tablicy. Po każdym zadaniu następuje jego podsumowanie, wyjaśnienie i przedstawienie wniosków przez uczniów i nauczyciela.

Przykładowa tematyka zadań:

• wyznaczanie energii kinetycznej samochodu jadącego ze stałą prędkością,

• zmiana energii kinetycznej pod wpływem siły hamującej,

• wyznaczanie siły działającej na samochód podczas zderzenia z przeszkodą drogową - na podstawie prędkości początkowej pojazdu i odkształcenia samochodu,

• wyznaczanie średniej wartości siły działającej na samochód przy zderzeniu, jeśli znany jest czas zderzenia z przeszkodą,

• wyznaczanie siły działającej przy zderzeniu, jeśli samochód hamował na danej drodze od ustalonej prędkości,

• wyznaczanie siły działającej na pieszego przy potrąceniu, jeśli znana jest zmiana prędkości samochodu w takim przypadku,

• porównanie wyznaczonych sił z siłami dobrze znanymi uczniom, np. porównanie siły zgniatającej do masy ciała, którego ciężar spowodowałby ten sam efekt.

Podczas realizacji ćwiczeń należy wykorzystać materiały multimedialne dostępne w Internecie, np. nagrania z crash testów (przykład: https://www.youtube.com/watch?v=uicYbBF-oHQ). Znając początkową prędkość samochodu, uczniowie mogą przeprowadzić „doświadczenie”, wyznaczyć na podstawie filmu czas zderzenia z barierą i na tej podstawie określić siłę zgniatającą pojazd (i kierowcę/pasażerów).

Faza podsumowująca:

Podkreślenie olbrzymich wartości sił występujących podczas zderzenia szybko jadącego samochodu z przeszkodą. Wskazanie przez nauczyciela (np. na podstawie wyprowadzenia z uczniami odpowiedniej zależności), że siła ta rośnie proporcjonalnie do kwadratu prędkości pojazdu. Wykazanie na tej podstawie konieczności przestrzegania ograniczeń prędkości na drodze.

Praca domowa:

Analiza Przykładu 3 przedstawionego w e‑materiale. Rozwiązanie zadań dołączonych do e‑materiału.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium może być wykorzystane w czasie lekcji lub do samodzielnej pracy uczniów.