Dla nauczyciela
Imię i nazwisko autora: | Nina Tomaszewska |
Przedmiot: | Fizyka |
Temat zajęć: | Przyspieszamy cząstki |
Grupa docelowa: | III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzający zapis podstawy programowej dla kształcenia rozszerzonego |
Podstawa programowa: | Cele kształcenia – wymagania ogólne II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych. Zakres rozszerzony I. Wymagania przekrojowe. Uczeń: VII. Elektrostatyka. Uczeń: XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń: |
Kształtowane kompetencje kluczowe: | Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:
|
Cele operacyjne: | Uczeń:
|
Strategie nauczania: | blended learning |
Metody nauczania: | wykład informacyjny wspomagany pokazem multimedialnym |
Formy zajęć: | praca w zespole klasowym |
Środki dydaktyczne: | Niniejszy e‑materiał + komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia. |
Materiały pomocnicze: | brak |
PRZEBIEG LEKCJI | |
Faza wprowadzająca: | |
Nauczyciel pyta uczniów, z czym kojarzy im się przyspieszanie cząstek i w jaki sposób można przyspieszać naładowane cząstki. Uczniowie odpowiadają, że odpowiednie jest tu użycie pola elektrycznego. Nauczyciel następnie opowiada o pożytkach z wysokoenergetycznej cząstki używanej jako pocisku w zderzeniach. Może wspomnieć o pierwszym eksperymencie zderzeniowym, czyli doświadczeniu Rutherforda. | |
Faza realizacyjna: | |
Nauczyciel wraz z uczniami rozważa zmianę energii kinetycznej naładowanej cząstki, która przebędzie różnicę potencjałów U. A jeśli ustawić jeden za drugim moduły przyspieszające? Nauczyciel opowiada o akceleratorze liniowym cząstek; podaje przykład akceleratora LINIAC w Stanford. Uczniowie łatwo dochodzą do wniosku, że energia kinetyczna cząstki jest wprost proporcjonalna do liczby modułów. Nauczyciel zadaje pytanie: A czy wobec tego prędkość też będzie rosła wraz z energią nieograniczenie? Wynikałoby to z klasycznego związku energii kinetycznej z prędkością. Może któryś z uczniów zauważy, że prowadziłoby to do przekroczenia prędkości światła, która jest prędkością nieprzekraczalną w przyrodzie. Nauczyciel wyjaśnia, że rzeczywiście eksperymenty z przyspieszaniem cząstek (np. w CERNie) pokazują, że mimo ogromnych energii cząstek, ich prędkość jest zawsze mniejsza niż c. Nauczyciel zapisuje na tablicy relatywistyczny wzór na energię kinetyczną i pokazuje, że wynika z niego wspomniane zachowanie graniczne. Gdy →∞, to →c. Uczniowie mogą przekonać się o tym wykonując symulowane doświadczenia. Stosują coraz większą liczbę modułów w akceleratorze liniowym i otrzymują prędkości cząstek obliczone metoda klasyczną i relatywistyczną. Na ich oczach powstają dwa wykresy zależności prędkości protonu od liczby modułów (energii). Łatwo zobaczyć, który jest słuszny. | |
Faza podsumowująca: | |
W fazie podsumowującej uczniowie pod kierunkiem nauczyciela rozwiązują zadania: 4, 5 i 8 z zestawu ćwiczeń. | |
Praca domowa: | |
Zadania: 1, 2, 3, 6 i 7 z zestawu ćwiczeń. | |
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium: | Symulacja może być użyta jako praca domowa na zasadzie podsumowania tematu. |