Imię i nazwisko autora:

Krzysztof Lorek

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Czy okres drgań ciężarka na sprężynie jest zależny od amplitudy?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy

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 podstawowy

Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:

10) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów i uwzględnia ich rozdzielczość;

13) posługuje się pojęciem niepewności pomiaru wielkości prostych; zapisuje wynik pomiaru wraz z jego jednostką oraz z uwzględnieniem informacji o niepewności.

IV. Drgania. Uczeń:

5) doświadczalnie: a) demonstruje niezależność okresu drgań ciężarka na sprężynie od amplitudy.

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. wyjaśnia, od czego zależy okres drgań wahadła na sprężynie,

2. wykonuje doświadczenie w wirtualnym laboratorium, na podstawie którego weryfikuje doświadczalnie tezę, że okres drgań ciężarka na sprężynie nie zależy od amplitudy,

3. rozwiązuje zadania dotyczące ciężarka znajdującego się na sprężynie.

Strategie i metody

nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna

Formy zajęć:

wykład, doświadczenie w wirtualnym laboratorium, doświadczenie

Środki dydaktyczne:

WL_I, ciężarki szkolne (np. 50g), sprężyny, statywy, stopery lub telefony komórkowe ze stoperami, centymetry lub miarki zwijane, papier milimetrowy

Materiały pomocnicze:

„Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki” T.Dryński

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Na poprzedniej lekcji nauczyciel prosi uczniów, by w ramach pracy domowej zapoznali się z wirtualnym laboratorium dołączonym do tego e‑materiału oraz przypomnieli sobie wiadomości z analizy niepewności pomiarowych, potrzebne do wykonania tego eksperymentu w klasie. Na lekcję uczniowie mają przynieść po jednym arkuszu A4 papieru milimetrowego.

Faza realizacyjna:

• Nauczyciel zwraca uwagę uczniów na to, że okres drgań ciężarka na sprężynie nie zależy od amplitudy drgań, a zatem wykres okresu od amplitudy T(A) powinien być prostą poziomą. Nauczyciel tłumaczy sposób ścisłej weryfikacji tej tezy, z uwzględnieniem niepewności pomiarowych.

• Nauczyciel dzieli klasę na grupy 4‑osobowe. Każda grupa otrzymuje statyw, ciężarek, sprężynę, miarkę i stoper (zamiast stopera można polecić uczniom, żeby korzystali ze stoperów w swoich telefonach komórkowych). Każda grupa ma przymocować sprężynę do statywu i ma za zadanie zmierzyć stoperem okres drgań ciężarka dla trzech różnych wychyleń początkowych, mierzonych miarkami. Następnie każdy uczeń ma za zadanie nanieść punkty pomiarowe na swój wykres, wraz z odcinkami oznaczającymi niepewności pomiaru okresu i zweryfikować tezę, że okres drgań ciężarka na sprężynie nie zależy od amplitudy. Nauczyciel komentuje i zapisuje na tablicy, jak zmierzyć okres oraz jakie niepewności pomiarowe okresu przyjąć.

• Uczniowie wykonują eksperyment, a nauczyciel chodzi po klasie i w razie potrzeby pomaga w wykonywaniu doświadczenia lub nanoszeniu punktów pomiarowych na wykres.

Faza podsumowująca:

• Nauczyciel przedstawia całej klasie pracę ucznia, na której najlepiej widać że hipoteza badawcza została potwierdzona.

Praca domowa:

Zadania 6, 7, 8 z zestawu ćwiczeń w celu utrwalenia wiadomości.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Doświadczenie w wirtualnym laboratorium uczniowie mogą wykonać po lekcji w celu utrwalenia zdobytych wiadomości.