Imię i nazwisko autora:

Dariusz Aksamit

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Warunki równowagi bryły sztywnej

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.

III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.

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;

III. Mechaniki bryły sztywnej. Uczeń:
3) stosuje warunki statyki bryły sztywnej; posługuje się pojęciem momentu sił wraz z jednostką.

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, jakie warunki muszą być spełnione, aby bryła sztywna pozostawała w równowadze – z punktu widzenia sił i momentów sił oraz z punktu widzenia energii potencjalnej.

2. rozróżnia różne rodzaje równowagi.

3. stosuje warunki statyki bryły sztywnej do rozwiązywania zadań.

Strategie i metody nauczania:

eksperymentalno‑obserwacyjna

Formy zajęć:

- dyskusja grupowa,
- praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

komputer z dostępem do Internetu i projektorem multimedialnym, podłużny przedmiot (np. długopis, kij, deska)

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel prosi ochotnika o przeprowadzenie prostego doświadczenia: nauczyciel wręcza uczniowi kij i prosi o przytrzymanie go jednym palcem tak, aby spoczywał bez ruchu poziomo.
Po wykonaniu zadania nauczyciel prosi o to samo, ale teraz kij ma być zorientowany pionowo.
Po kilku próbach nauczyciel dziękuje uczniowi i pyta klasy, dlaczego ten sam przedmiot tak łatwo utrzymać bez ruchu w jednym położeniu, a tak trudno w drugim.

Nauczyciel moderuje dyskusję grupową, przechodząc do fazy realizacji.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel dzieli tablicę na dwie części, na jednej zapisując „równowaga momentów sił”, a na drugiej „położenie środka masy”. Nauczyciel prosi dwóch ochotników o wykonanie rysunków do każdego z terminów, prezentujących zagadnienie z kijem z tych dwóch perspektyw. Nauczyciel prosi uczniów o samodzielne rozwiązanie zadania 1 i 2 z zestawu ćwiczeń, aby sprawdzić przyswojenie przez uczniów omawianych pojęć. Następnie nauczyciel prosi ochotnika o rozwiązanie z jego wsparciem zadania 5 na tablicy.

Faza podsumowująca:

Nauczyciel odpowiada na pytania i rozwiewa wątpliwości. Na zakończenie nauczyciel prezentuje symulację z niniejszego e‑materiału, pokazującą zmiany położenia środka ciężkości prostopadłościanu. Nauczyciel kontrolnie pyta (na podstawie wykresu), w którym wypadku obiekt znajduje się w położeniu równowagi trwałej, a w którym w metatrwalej.

Praca domowa:

Zadania: 3, 4, 6 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Można również rozpocząć od samodzielnego eksperymentowania z parametrami symulacji przez uczniów i w ten sposób naprowadzić ich na intuicyjne rozumienie związku między równowagą, a położeniem środka masy bryły sztywnej.