Dla nauczyciela
Scenariusz lekcji:
Imię i nazwisko autora: | Tomasz Cap |
Przedmiot: | Fizyka |
Temat zajęć: | Zasada zachowania energii w reakcjach jądrowych i ciepło reakcji |
Grupa docelowa: | III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony |
Podstawa programowa: | Cele kształcenia – wymagania ogólne Zakres rozszerzony |
Kształtowane kompetencje kluczowe: | Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.
|
Cele operacyjne: | Uczeń:
|
Strategie nauczania: | blended ‑ learning |
Metody nauczania: | wykład informacyjny, rozwiązywanie zadań rachunkowych |
Formy zajęć: | praca indywidualna, praca w parach |
Środki dydaktyczne: | rzutnik lub ekran do wyświetlania multimedium |
Materiały pomocnicze: | - |
PRZEBIEG LEKCJI | |
Faza wprowadzająca: | |
Nauczyciel przypomina definicję reakcji jądrowej i wykorzystując przykładowy schemat reakcji wprowadza pojęcia substratów, produktów, kanału wejściowego, kanału wyjściowego itd. Wygodnie jest się posłużyć w tym miejscu konkretną reakcją, np. reakcją przeprowadzoną przez Rutherforda omówioną w zadaniu 5 z zestawu ćwiczeń. Nauczyciel następnie omawia zasadę zachowania ładunku elektrycznego i całkowitej liczby nukleonów w reakcjach jądrowych i zapisuje zasadę zachowania energii. Przy omawianiu zasady zachowania energii nauczyciel pokazuje, że energia całkowita danej cząstki składa się z dwóch komponentów: energii kinetycznej oraz energii spoczynkowej, zależnej od masy cząstki. Następnie zostaje wprowadzone pojęcie energii wzbudzenia i zostają omówione konsekwencje posiadania przez cząstkę pewnej nadwyżki energii ponad energię jej stanu podstawowego (takie jak np. zwiększenie masy cząstki). Nauczyciel wyprowadza wzór na ciepło reakcji i go omawia. | |
Faza realizacyjna: | |
Nauczyciel prosi uczniów o wyznaczenie ciepła reakcji dla reakcji przeprowadzonej przez Rutherforda (zadanie 5 z zestawu ćwiczeń), a następnie prosi uczniów o policzenie ciepła reakcji dla fuzji dwóch jąder deuteru (zadanie 4 z zestawu ćwiczeń). Ciepło reakcji w zadaniu 5 wychodzi ujemne, a w zadaniu 4 dodatnie. Nauczyciel aktywizuje uczniów do dyskusji dotyczącej interpretacji tych wyników. Nauczyciel nawiązuje do faktu, że ciepło reakcji można również wyznaczyć jako różnicę pomiędzy sumą energii kinetycznych produktów i sumą energii kinetycznych substratów reakcji. W rezultacie dyskusji wprowadzone i omówione zostają pojęcia reakcji egzoenergetycznej i reakcji endoenergetycznej. Nauczyciel podkreśla, że dodatnie ciepło reakcji nie gwarantuje zajścia procesu, tak samo, jak dostarczenie energii powyżej niezbędnej ilości w przypadku reakcji endoenergetycznych. Nauczyciel mówi uczniom, że większość reakcji posiada pewien próg energetyczny, dopiero po przekroczeniu którego proces ma realne szanse zajść. Nauczyciel podaje jako przykład bombardowanie cząstkami alfa cienkiej folii złota i wyjaśnia, że do kontaktu jąder pocisku i tarczy może dojść tylko, gdy energia padającej cząstki przezwycięży barierę energetyczną będącą wynikiem odpychania kulombowskiego pomiędzy dodatnio naładowanymi jądrami atomowymi (nauczyciel może posłużyć się obliczeniami i wynikami z rozwiązania zadania 8 z zestawu ćwiczeń). | |
Faza podsumowująca: | |
Nauczyciel zapisuje trzy metody wyznaczania ciepła reakcji. Następnie omawia na przykładzie zadania 7 z zestawu ćwiczeń (rozpad swobodnego neutronu), w jaki sposób wyznacza się ciepło reakcji dla spontanicznych przemian jądrowych. | |
Praca domowa: | |
Zadania 1, 2 i 3 z zestawu ćwiczeń. | |
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium | Multimedium może być wykorzystane przez uczniów po lekcji do powtórzenia i utrwalenia wiadomości. |