Imię i nazwisko autora:

Krzysztof Lorek

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Konstruowanie obwodów elektrycznych

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa

Cele kształcenia – wymagania ogólne
III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
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.
VIII. Prąd elektryczny. Uczeń:
11) opisuje sieć domową jako przykład obwodu rozgałęzionego; wyjaśnia funkcję bezpieczników różnicowych i przewodu uziemiającego.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie 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. wyjaśni konstrukcję kilku podstawowych obwodów elektrycznych;

2. przeanalizuje przykładowy problem, dotyczący projektowania obwodów elektrycznych;

3. rozwiąże zadania związane z projektowaniem obwodów elektrycznych.

Strategie i metody nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna

Formy zajęć:

wykład, pogadanka, doświadczenie

Środki dydaktyczne:

• źródło napięcia (dowolna bateria lub zasilacz laboratoryjny)

• źródło fali sinusoidalnej

• termistor (np. 10 kΩomega, 0,5 W)

• opornik do dzielnika z termistorem (np. 1 kΩomega)

• źródło ciepła, np. wrzątek

• potencjometr (np. 1 kΩomega, np. obrotowy, nie montażowy)

• głośnik bez obudowy (np. 4 Ωomega , 12 W, „głośnik montażowy”)

• kable, „krokodylki”

• miernik uniwersalny

Uwaga: elementy obwodu elektrycznego (za wyjątkiem głośnika) można kupić w sklepie elektronicznym za kilka złotych. Podane wartości są przykładowe. O takie można poprosić ekspedienta. Można również zastosować inne.

Materiały pomocnicze:

„Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki” T.Dryński

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Przed lekcją należy zmontować dwa układy przedstawione w części „Warto przeczytać” tego e‑materiału: układ z termistorem oraz z głośnikiem z regulacją głośności (bez włącznika). Do układu z termistorem wystarczy niskie napięcie z zasilacza laboratoryjnego, np. 2 V, lub dowolna bateria. Jako woltomierz posłuży miernik uniwersalny. W układzie z głośnikiem najprościej jako źródło wykorzystać źródło fali sinusoidalnej (lub innej). Niestety, ten sposób regulacji głośności nie jest optymalny i najprawdopodobniej minimalny ruch potencjometrem całkowicie ściszy głośnik.
Nauczyciel poprzez pogadankę dokonuje wprowadzenia do lekcji podobnego do części „Czy to nie ciekawe?” tego e‑materiału.

Faza realizacyjna:

Podążając za częścią „Warto przeczytać” tego e‑materiału, nauczyciel w formie wykładu opowiada o dzielniku napięcia i jego zastosowaniu do pomiaru temperatury.
W zależności od liczebności klasy, nauczyciel zaprasza uczniów, żeby stanęli wokół biurka, lub używając kamery i rzutnika pokazuje uczniom układ z termistorem. Woltomierz można podłączyć do termistora na stałe. Początkowo termistor znajduje się w temperaturze pokojowej. Nauczyciel przygotowuje kubek wrzątku i wkłada do niego termistor (tylko w wodzie nie powinna znaleźć się izolacja krokodylków, bo może się stopić). Uczniowie obserwują zmianę wskazania woltomierza.
Zanim uczniowie wrócą na miejsca, lub w dalszym ciągu na rzutniku nauczyciel pokazuje uczniom działanie potencjometru. Pozwala ochotnikowi zmierzyć miernikiem uniwersalnym opory między parami wyprowadzeń potencjometru przy różnych ustawieniach pokrętła (potencjometr musi być odłączony od reszty obwodu). Pozwala klasie wywnioskować, jak działa potencjometr.
Uczniowie wracają na miejsca i nauczyciel ostatecznie podaje zasadę działania potencjometru na tablicy. Później w formie wykładu nauczyciel tłumaczy działanie układu do regulacji głośności głośnika.
W zależności od liczebności klasy nauczyciel znów zaprasza uczniów, żeby stanęli wokół biurka, lub używając kamery i rzutnika pokazuje uczniom układ z głośnikiem. Uczniowie mogą obracać pokrętłem i obserwować zmianę głośności.

Faza podsumowująca:

Nauczyciel przypomina najważniejsze wiadomości: zasadę działania termistora, dzielnika napięcia oraz potencjometru.
Uczniowie rozwiązują zadanie 7 z zestawu ćwiczeń. Nauczyciel pełni rolę doradcy, wspiera uczniów w realizacji zadania.

Praca domowa:

Uczniowie mają za zadanie obejrzeć film samouczek z tego e‑materiału oraz wykonać powiązane z nim polecenia.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Film samouczek może zostać zadany zarówno jako praca domowa przed lekcją lub praca samodzielna na lekcji.