Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Anihilacja par cząstka - antycząstka

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.
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.
XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń:
19) opisuje kreację lub anihilację par cząstka‑antycząstka; stosuje zasady zachowania energii i pędu oraz zasadę zachowania ładunku do analizy kreacji lub anihilacji pary elektron‑pozyton.

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. opisuje, czym jest antymateria;

2. wymienia właściwości pozytonu;

3. wyjaśnia, na czym polega proces anihilacji par elektron – pozyton;

4. analizuje zachowanie energii, pędu i ładunku w procesie anihilacji.

Strategie nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów)

Metody nauczania:

wykład informacyjny, pokaz multimedialny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w grupach, praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

e‑materiał: „Kreacja par cząstka‑antycząstka”, „Zastosowanie zasad zachowania energii i pędu oraz zasady zachowania ładunku do analizy kreacji lub anihilacji pary elektron‑pozyton”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Wprowadzenie zgodnie z treścią w części pierwszej „Czy to nie ciekawe?”.
Odwołanie do wiedzy uczniów o równoważności masy i energii.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wyjaśnia, czym jest antymateria i omawia właściwości pozytonu – antycząstki elektronu. Tłumaczy, że anihilacja polega na przemianie cząstki i antycząstki na promieniowanie gamma. Uczniowie uzasadniają, że zachowany jest ładunek elektryczny w tym procesie. Następnie uczniowie w dyskusji analizują zasadę zachowania pędu podczas anihilacji elektronu i pozytonu, pozostających w spoczynku i dochodzą do wniosku, że po anihilacji pojawiają się dwa fotony gamma lecące w przeciwne strony z jednakowymi co do wartości pędami.
Uczniowie oglądają animację, a następnie w grupach z pomocą nauczyciela wyznaczają wartość energii fotonów powstałych podczas anihilacji elektronu i pozytonu.

Faza podsumowująca:

Uczniowie w grupach rozwiązują zadanie 8 z zestawu ćwiczeń i następnie dyskutują wyniki na forum klasy.
Uczniowie odnoszą się do postawionych sobie celów lekcji, ustalają które osiągnęli a które wymagają jeszcze pracy, jakiej i kiedy. W razie potrzeby nauczyciel dostarcza im informację zwrotną kształtującą.

Praca domowa:

Uczniowie utrwalają wiedzę i zdobyte umiejętności przez rozwiązanie w domu zadań: 1 - 4 obowiązkowo i do wyboru jedno z pozostałych zadań z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium bazowe może też być wykorzystane przez uczniów po lekcji do powtórzenia i utrwalenia materiału.
Zadania z zestawu ćwiczeń można potraktować jako zadania domowe lub niektóre z nich rozwiązać na lekcji.