Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Kreacja par cząstka - antycząstka

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne:
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
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;
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.
XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń:
19) opisuje kreację lub anihilację par cząstka‑antycząstka; stosuje zasady zachowania energii i pędu oraz zasadę zachowania ładunku do analizy kreacji lub anihilacji pary elektron‑pozyton.

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. wyjaśni, czym jest antymateria,

2. omówi właściwości pozytonu,

3. wyjaśni, na czym polega proces kreacji par elektron – pozyton,

4. przeanalizuje zachowanie energii, pędu i ładunku w procesie kreacji par.

Strategie nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów)

Metody nauczania:

wykład informacyjny, pokaz multimedialny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w grupach, praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

e‑materiał: „Anihilacja par cząstka - antycząstka”, „Zastosowanie zasad zachowania energii i pędu oraz zasady zachowania ładunku do analizy kreacji lub anihilacji pary elektron - pozyton”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Wprowadzenie zgodnie z treścią w części pierwszej „Czy to nie ciekawe?”.
Odwołanie do wiedzy uczniów o promieniowaniu gamma.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wprowadza pojęcie antymaterii, na przykładzie elektronu i pozytonu omawiając właściwości cząstki i jej antycząstki. Tłumaczy na czym polega kreacja pary elektron – pozyton, podkreślając, że muszą być przy tym spełnione podstawowe zasady zachowania. Uczniowie w grupach analizują zastosowanie zasady zachowania ładunku do procesu kreacji par. Następnie z pomocą nauczyciela konstruują równanie wyrażające zasadę zachowania energii, uwzględniając, że energia przekazana jądru jest pomijalnie mała. Uczniowie w grupach obliczają graniczną energię fotonu, który może spowodować kreacje par. Nauczyciel tłumaczy, że spełnienie zasady zachowania energii i pędu wymaga, aby w procesie kreacji brało udział trzecie ciało (jądro atomowe), które odbiera część pędu.
Uczniowie oglądają animację i rozwiązują w grupach połączone z nią polecenia.

Faza podsumowująca:

Uczniowie w grupach rozwiązują zadanie 6 i 8 z zestawu ćwiczeń i następnie dyskutują wyniki na forum klasy. Poprzez analizę wypowiedzi uczniów nauczyciel określa w jakim stopniu osiągnięte zostały wyznaczone cele.

Praca domowa:

W celu powtórzenia i utrwalenia wiadomości o kreacji par cząstka‑antycząstka uczniowie rozwiązują zadania: 1- 3 obowiązkowo i do wyboru jedno z pozostałych zadań z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Animacja może też być wykorzystana przez uczniów po lekcji do powtórzenia i utrwalenia materiału.