Imię i nazwisko autora:

Tomasz Gradowski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Zmiany energii potencjalnej podczas przemieszczania ładunku w polu elektrycznym

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:
11) opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów i uwzględnia ich rozdzielczość;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
VII. Elektrostatyka. Uczeń:
8) analizuje pracę jako zmianę energii potencjalnej podczas przemieszczenia ładunku w polu elektrycznym; posługuje się pojęciem potencjału pola i jego jednostką.

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. stosuje związek między natężeniem pola elektrycznego, a potencjałem elektrycznym,

2. tłumaczy, jak zmienia się energia potencjalna ładunku podczas przesuwania,

3. opisuje analogię między oddziaływaniami elektrostatycznymi i grawitacyjnymi,

4. bada przy pomocy symulacji interaktywnej zależność energii potencjalnej ładunku od położenia.

Strategie nauczania

IBSE

Metody nauczania

wykład informacyjny, eksperyment naukowy

Formy zajęć:

praca w parach, praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

Generator Van de Graaffa (ew. maszyna elektrostatyczna), podłużna świetlówka neonowa

Materiały pomocnicze:

-

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel przypomina różnicę pomiędzy energią potencjalną i kinetyczną, np. na przykładzie pola grawitacyjnego.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel przeprowadza eksperyment: podłużna świetlówka zbliżana jest do naładowanej czaszy generatora. Zapala się przy ustawieniu prostopadłym do powierzchni, gaśnie, gdy ustawiona stycznie (inny wariant przy niewielkiej świetlówce: zawieszamy świetlówkę na nitce tak, by mogła się swobodnie obracać wokół środka. Trzymając na „wędce”, zbliżamy do naładowanej czaszy. Obracająca się świetlówka zapala się i gaśnie.)
Uczniowie próbują wyjaśnić zaobserwowane zjawisko. Rozpoczyna się dyskusja, każdy zespół szuka wyjaśnienia tego zjawiska rodem z „Gwiezdnych Wojen”. Ponieważ potencjał Ziemi wynosi zero, linie pola elektrycznego w jej pobliżu biegną prostopadle do jej powierzchni. Jeśli w polu elektrycznym umieścimy świetlówkę (najlepiej wzdłuż linii pola elektrycznego, tzn. prostopadle do powierzchni ziemi) możemy pobudzić ją do świecenia. Zachodzą wówczas zjawiska takie jak po podłączeniu lampy do prądu – naładowane cząstki będą poruszały się w polu elektrycznym, zderzając się z atomami rtęci i wzbudzając je.
Nauczyciel wyjaśnia związek pomiędzy kierunkiem linii pola elektrycznego, a różnicą potencjałów elektrycznych.
Posługując się przykładami rachunkowymi, nauczyciel demonstruje wyznaczanie zmiany energii potencjalnej przy przesuwaniu ładunku w polu jednorodnym i centralnym.

Faza podsumowująca:

Uczniowie w parach rozwiązują zadania 1‑4.

Praca domowa:

Uczniowie samodzielnie próbują rozwiązać zagadnienia 5‑8.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Multimedium może być wykorzystane jako wspomaganie rozwiązywania zadań rachunkowych. Może służyć uczniom nieobecnym na lekcji do samodzielnego zapoznania się z tematem.