Imię i nazwisko autora:

Tomasz Sobiepan

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Zależność oporu elektrycznego metali od temperatury

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:
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;
10) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów; planuje i modyfikuje ich przebieg; formułuje hipotezę i prezentuje kroki niezbędne do jej weryfikacji.

VIII. Prąd elektryczny. Uczeń:
4) opisuje wpływ temperatury na opór metali i półprzewodników.

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, jak zmienia się opór elektryczny metalowego przewodnika w zależności od jego temperatury,

2. zbada charakter tej zależności, dzięki przeprowadzeniu symulacji i doświadczenia fizycznego,

3. przeanalizuje mikroskopowy mechanizm przepływu prądu przez przewodnik pod kątem wyjaśnienia przyczyn tego zjawiska,

4. zastosuje zdobytą wiedzę do rozwiązania zadań rachunkowych i problemowych.

Strategie nauczania:

ISBE

Metody nauczania:

doświadczalna

Formy zajęć:

- praca w grupach,
- praca w parach,
- praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

Symulacja interaktywna, zestaw zadań, zestaw doświadczalny (uczniowie powinni dysponować cyfrowymi czujnikami pomiarowymi, by przeprowadzenie doświadczenia na lekcji było możliwe ze względów czasowych).

Materiały pomocnicze:

e‑materiał: Badania, jak zmienia się opór elektryczny przewodu wykonanego z metalu w zależności od temperatury.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

- Zaciekawienie uczniów: wg części „Czy to nie ciekawe?” oraz zachęcenie do wykonania samodzielnie doświadczenia - zbadania, jak zmienia się opór elektryczny metalowego przewodnika przy zmianie temperatury.
- Uzgodnienie z uczniami celów do osiągniecia na lekcji.
- Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów i nawiązanie do tej wiedzy: mikroskopowy mechanizm przepływu prądu w przewodnikach.
- Przykładowe pytania i przewidywane odpowiedzi uczniów: 
1. Jak są zbudowane metale? Metale złożone są z jonów tworzących sieć krystaliczną oraz swobodnych elektronów, które poruszają się chaotycznie między węzłami sieci.
2. Na czym polega przepływ prądu przez metale? Po przyłożeniu napięcia między końcami przewodnika na elektrony działa stała siła - elektrony dryfują w kierunku zgodnym z tą siłą.

Faza realizacyjna:

Każdy z uczniów indywidualnie stawia hipotezę i zapisuje ją:
- Jak zmienia się opór metalowego przewodnika w zależności od temperatury (rośnie, maleje, nie zmienia się)?
- Jeżeli ta zmiana następuje, to jaki ma charakter (liniowy, kwadratowy, wykładniczy itp.)?

Uczniowie przystępują do doświadczalnego zweryfikowania swoich hipotez. Pracują w grupach budując układ doświadczalny (taki, jak w symulacji). Uczniowie dysponują programem do zbierania i analizowania danych z gotowym wykresem lub muszą go przygotować samodzielnie. Nauczyciel obserwuje pracę uczniów, doradza i zatwierdza, czy układ jest gotowy do włączenia.

Wykonanie doświadczenia polega na włączeniu grzałki i uruchomieniu programu pomiarowego. Uczniowie obserwują wykres i potwierdzają swoją hipotezę.

Pracując nadal w grupach, uczniowie uruchamiają symulację interaktywną, by przekonać się, jak badany efekt zależy od rodzaju substancji.

Uczniowie przystępują do wyciągania wniosków i odpowiedzi na pytania, dlaczego opór metalowego przewodnika rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Po zakończeniu dociekań weryfikują je czytając tekst e‑materiału.

Dla utrwalenia zdobytej wiedzy uczniowie rozwiązują w parach zadania nr 2, 3, 5 z zestawu ćwiczeń.

Podczas lekcji nauczyciel pełni rolę doradcy, obserwuje pracę uczniów i w razie potrzeby udziela wskazówek i informacji zwrotnej kształtującej.

Faza podsumowująca:

Uczniowie odnoszą się do postawionych sobie celów lekcji, ustalają, które osiągnęli, a które wymagają jeszcze pracy, jakiej i kiedy. W razie potrzeby nauczyciel dostarcza im informację zwrotną kształtującą.

Praca domowa:

Uczniowie utrwalają wiedzę i umiejętności zdobyte w czasie lekcji przez rozwiązanie w domu zadań nr: 1, 4, 6, 7, 8.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Symulacja może zostać wykorzystana także przy przygotowaniu się uczniów do lekcji prowadzonej wg strategii odwróconej klasy lub przy omawianiu doświadczalnych metod badania praw fizyki i analizy niepewności pomiarowych.