| Andrzej Kajetan Wróblewski Włodzimierz Natorf |
| |
| Zasada korespondencji, czyli jak Niels Bohr patrzy na kolejkę elektryczną? |
| III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy, zakres rozszerzony; rozszerzenie zapisów podstawy programowej. |
| Cele kształcenia - wymagania ogólne:
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
IV. Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy materiałów źródłowych, w tym tekstów popularnonaukowych. Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
3) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
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;
14) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;
15) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
16) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
17) przedstawia wybrane informacje z historii odkryć kluczowych dla rozwoju fizyki.
X. Fizyka atomowa. Uczeń:
4) interpretuje linie widmowe jako skutek przejść między poziomami energetycznymi w atomach z emisją lub absorpcją kwantu światła; rozróżnia stan podstawowy i stany wzbudzone atomu. Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
3) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
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;
16) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;
17) przedstawia wybrane informacje z historii odkryć kluczowych dla rozwoju fizyki;
18) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
XI. Fizyka atomowa. Uczeń:
4) rozróżnia widma emisyjne i absorpcyjne gazów; interpretuje linie widmowe jako skutek przejść między poziomami energetycznymi w atomach z emisją lub absorpcją kwantu światła; rozróżnia stan podstawowy i stany wzbudzone atomu. |
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. |
| Uczeń:
przedstawi wybrane osiągnięcia Nielsa Bohra, ze szczególnym uwzględnieniem zasady korespondencji; przeanalizuje model kwantowego opisu ruchu układu makroskopowego; przedstawi argumenty na poparcie tezy, że przedstawiony model ilustruje zasadę korespondencji. |
| strategia odwróconej klasy z elementami nauczania problemowego |
| wystąpienia uczniów, dyskusja kierowana przez nauczyciela |
| wspólna praca całego zespołu klasowego |
| szkolna tablica, komputer z rzutnikiem, dostęp do internetu |
| niniejszy e‑materiał; e‑materiały „Na czym polega stan podstawowy atomu?”, „Na czym polega stan wzbudzony atomu?”, „Emisja i absorpcja promieniowania przez swobodne atomy.” |
|
|
Na poprzedniej lekcji nauczyciel zlecił uczniom zapoznanie się z e‑materiałem, oraz specyficznie zalecił wykonanie, na piśmie, poleceń 2‑6 po audiobooku. Zlecił także zapoznanie się z trzema pozostałymi e‑materiałami (lub ich przypomnienie sobie) pod kątem podstawowych pojęć związanych z budową atomu i emisją przezeń energii.
Lekcja rozpoczyna się od sprawdzenia, czy i jakie problemy mieli uczniowie z poleceniami 2‑5 i ewentualnego rozstrzygnięcia tych problemów. Nauczyciel zapisuje na tablicy wyniki liczbowe oraz wyprowadzane kluczowe zależności energii oraz zmiany energii od liczby kwantowej n.
Uczniowie przypominają pojęcia „stan podstawowy” i „stan wzbudzony” atomu oraz podstawowe prawidłowości w procesach emisji i absorpcji promieniowania przez atomy. [Opcjonalnie, dla klasy kształconej w zakresie rozszerzonym: nauczyciel wskazuje związek postulatu nr 2. z problematyką fali stojącej w ośrodku o długości L = 2πpir, gdy długość tej fali dana jest związkiem oraz z problematyką momentu pędu wagonika.] Nauczyciel zapowiada temat lekcji (o zasadzie korespondencji i zaprasza uczniów do dyskusji na temat czterech tez w poleceniu 6. |
|
Uczniowie przedstawiają argumenty za poszczególnymi tezami. Mogą też przedstawiać argumenty przeciw którejkolwiek z nich. Nauczyciel porządkuje i systematyzuje dyskusję, dbając o jej poziom merytoryczny. Zapisuje ważkie (rozstrzygające) argumenty dla każdej z tez, w razie potrzeby uzupełniając czy korygując wypowiedzi uczniów. Odnosi się także do ewentualnych argumentów przeciwko każdej z tez. |
|
Nauczyciel podsumowuje dyskusję za pomocą stwierdzenia, że kwantowy opis makroskopowego układu pozwala wyróżnić co najmniej dwa zakresy wartości liczby kwantowej:
- taki, w którym odnosimy (makroskopowo) wrażenie, że z układem „nic się nie dzieje”, że wagonik spoczywa;
- taki, w którym zmiany prędkości i energii układu mają – z makroskopowego punktu widzenia – charakter ciągły. Fakt ten stanowi ilustrację zasady komplementarności Bohra. [Opcjonalnie, dla klasy kształconej w zakresie rozszerzonym: nauczyciel wskazuje istnienie górnego ograniczenia dla wartości liczby kwantowej związanego ze zbliżaniem się prędkości do c lub ze zbliżaniem się energii do mcIndeks górny 22 i z koniecznością takiej modyfikacji modelu, by uwzględniał on efekty relatywistyczne.] |
|
Uczniowie mają za zadanie opracować model zjawiska „jonizacji” dla wagonika na kołowym torowisku. Model może być czysto jakościowy lub częściowo ilościowy.
Powinni przy tym rozstrzygnąć, czy zaproponowana „jonizacja” następuje w granicy nieskończenie dużych wartości liczby kwantowej n, czy wyznacza górną granicę dla dopuszczalnych wartości liczby n. |
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium | Notkę biograficzną oraz zadania można wykorzystać jako kilkuminutowy wstęp (zainteresowanie tematem) do lekcji o budowie atomów i jej związku z widmami. |