Imię i nazwisko autora:

Nina Tomaszewska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Badanie wpływu przewodników z prądem na zachowanie igły magnetycznej

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;
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;
10) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów; planuje i modyfikuje ich przebieg; formułuje hipotezę i prezentuje kroki niezbędne do jej weryfikacji;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
IX. Magnetyzm. Uczeń:
2) posługuje się pojęciem wektora indukcji magnetycznej wraz z jego jednostką, analizuje oddziaływanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem oraz na poruszającą się cząstkę naładowaną (siła Lorentza, siła elektrodynamiczna); opisuje rolę pola magnetycznego Ziemi jako osłony przed wiatrem słonecznym.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

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

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. wyjaśnia zasadę superpozycji pól magnetycznych,

2. stosuje zasadę superpozycji do znalezienia pola będącego złożeniem dwóch pól magnetycznych (od prądu prostego i prądu kołowego lub pola magnetycznego Ziemi)

3. wyjaśnia metodę wyznaczania za pomocą igły magnetycznej wartości indukcji magnetycznej pola, którego źródłem jest przewodnik z prądem,

4. opisuje zasadę działania przyrządu zwanego busolą stycznych,

5. przeprowadza doświadczenie w wirtualnym laboratorium, w którym korzysta z busoli stycznych w celu wyznaczenia wartości wektora indukcji dla pola magnetycznego Ziemi.

Strategie nauczania

blended‑learning

Metody nauczania

wykład informacyjny wspomagany pokazem multimedialnym

Formy zajęć:

praca w zespole klasowym

Środki dydaktyczne:

niniejszy e‑materiał + komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

e‑materiały pt.: „Pole magnetyczne wytworzone przez prąd płynący w przewodniku prostoliniowym, kołowym i zwojnicy”, „Niepewność wielkości mierzonej pośrednio”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel pyta uczniów, czy wiedzą, czym jest igła magnetyczna. Zapewne część z uczniów widziała igłę magnetyczną w kompasie. Nauczyciel pokazuje uczniom przyrząd i demonstruje ustawianie się igły zgodnie z liniami ziemskiego pola magnetycznego. Przypomina działanie kompasu. Po czym przysuwa w pobliże igły (nie za blisko) magnes ustawiony w kierunku prostopadłym do pierwotnego położenia igły, a następnie powoli zmniejsza odległość od igły. Widoczne będzie, że igła zmienia swoją orientację w przestrzeni. (Wykonuje też drgania wokół położenia równowagi.) Nauczyciel pyta uczniów dlaczego tak się dzieje. Odpowiadają, że igła będzie ustawiała się wzdłuż linii pola wypadkowego – ziemskiego i magnesu.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel rysuje na tablicy wektor $\overrightarrow{B_z}$ indukcji pola magnetycznego Ziemi i prostopadły do niego wektor $\overrightarrow{B}$ indukcji pola od magnesu. Postępując zgodnie z tekstem w części „Warto przeczytać” materiału wyznacza tangens kąta odchylenia igły od kierunku ziemskiego pola magnetycznego. Następnie nauczyciel omawia przyrząd fizyczny – busolę stycznych i mówi o zastosowaniu busoli do wyznaczania wartości $B_z$ wektora indukcji ziemskiego pola magnetycznego. Następnie uczniowie wykonują doświadczenie w wirtualnym laboratorium. Po zakończeniu pracy w laboratorium porównują ze sobą wyniki i wyciągają wnioski. W szczególności dyskutują sposób wyznaczenia niepewności $u(B_z)$.

Faza podsumowująca:

W fazie podsumowującej nauczyciel powinien wraz z uczniami rozwiązać zadania: 5, 6 i 8 z zestawu ćwiczeń. Poprzez analizę wypowiedzi uczniów nauczyciel określa, w jakim stopniu uczniowie przyswoili omawiane na lekcji zagadnienia.

Praca domowa:

W celu powtórzenia i utrwalenia wiadomości o wpływie przewodników z prądem na zachowanie igły magnetycznej uczniowie rozwiązują zadania: 1, 2, 3, 4 i 7 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Jeśli nauczyciel nie skorzystał z wirtualnego laboratorium podczas lekcji, wtedy powinien z uczniami omówić zadanie 4. Natomiast pracę z wirtualnym laboratorium można potraktować jako pracę domową.