Imię i nazwisko autora:

Jarosław Krakowski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Prędkość światła w różnych układach odniesienia

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
II. Mechanika. Uczeń:
19) stosuje zasadę równoważności układów inercjalnych (zasadę względności Galileusza).
XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń: 1) wskazuje niezależność prędkości światła w próżni od prędkości źródła i prędkości obserwatora, opisuje względność równoczesności.

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. omówi, dlaczego i jak powstała Szczególna Teoria Względności (STW) Einsteina;

2. wymieni różnice w założeniach mechaniki Newtona i Szczególnej Teorii Względności;

3. wyjaśni, dlaczego prędkość światła, zgodnie z dzisiejszym stanem wiedzy, nie zależy od prędkości źródła i obserwatora;

4. zastosuje zdobytą wiedzę w analizie zjawisk.

Strategie nauczania

IBSE (Inquiry‑Based Science Education - nauczanie/uczenie się przedmiotów przyrodniczych przez odkrywanie/dociekanie naukowe)

Metody nauczania

wykład problemowy, burza mózgów

Formy zajęć:

praca zespołowa, praca w grupach

Środki dydaktyczne:

rzutnik, ekran, Internet, zestawy zadań

Materiały pomocnicze:

aplikacje ilustrujące konsekwencje niezależności prędkości światła od układu odniesienia i transformacji Lorenza np.: [https://www.edukator.pl/site/applet/?id=1004](https://www.edukator.pl/site/applet/?id=1004); https://www.edukator.pl/site/applet/?id=253

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel zadaje pytanie

• Jakie są założenia mechaniki Newtona?
  Oczekiwana odpowiedź: czas i przestrzeń są absolutne, spełnione są zasady dynamiki.

• Co to jest inercjalny układ odniesienia?
  Oczekiwana odpowiedź: Układ, względem którego ciała nie zmieniają prędkości bez działania siły lub spełniona jest I zasada dynamiki Newtona.

Faza realizacyjna:

Uczniowie z pomocą nauczyciela analizują zasadę względności Galileusza i transformację Galileusza.
Nauczyciel podaje przypadki, w których transformacja Galileusza „nie działa” - na przykład: istnienie pola magnetycznego zależy od układu odniesienia, różne sposoby wyjaśnienia zjawiska indukcji w zależności od wyboru układu odniesienia.
Nauczyciel omawia doświadczenia Michelsona- Morleya.
Nauczyciel przestawia transformację Lorentza i przyczynę jej powstania.
Nauczyciel przedstawia, jak doszło do sformułowania STW i jej podstawowe założenia.
Uczniowie analizują przykładowe wnioski wynikające z transformacji Lorenza.

Faza podsumowująca:

Uczniowie, w grupach, rozwiązują zadania 3, 4, 5, 9 z zestawu ćwiczeń.
Nauczyciel pełni rolę doradcy, obserwuje i kontroluje pracę uczniów. Poprzez analizę wypowiedzi uczniów nauczyciel określa, w jakim stopniu osiągnięte zostały wyznaczone cele.

Praca domowa:

Uczniowie rozwiązują zadania 1, 2, 6, 7, 8 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Film może być wykorzystany przy powtarzaniu wiadomości i na innych lekcjach na temat Szczególnej Teorii Względności.