|
| |
| |
| Czy okres drgań wahadła matematycznego jest zależny od długości wahadła? |
| III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony |
| Cele kształcenia – wymagania ogólne III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników. Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe I. Wymagania przekrojowe. Uczeń: 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; 11) opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów i uwzględnia ich rozdzielczość; 15) posługuje się pojęciem niepewności pomiaru wielkości prostych i złożonych; zapisuje wynik pomiaru wraz z jego jednostką oraz z uwzględnieniem informacji o niepewności; uwzględnia niepewności przy sporządzaniu wykresów; 16) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych V. Drgania. Uczeń: 5) stosuje do obliczeń zależność okresu małych drgań wahadła matematycznego i ciężarka na sprężynie od ich parametrów; 8) doświadczalnie: b) bada zależność okresu drgań od długości wahadła. |
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. |
| Uczeń:
wyjaśnia zależność okresu drgań wahadła matematycznego od jego długości, przeprowadza doświadczenie, na podstawie którego doświadczalnie weryfikuje przewidywaną teoretycznie zależność okresu drgań wahadła od jego długości, analizuje wyniki wykonanych pomiarów, stosując metody prezentacji graficznej, stosuje elementarny rachunek niepewności pomiarowych i uwzględnia niepewności przy sporządzaniu wykresów, rozwiązuje problemy rachunkowe dotyczące wahadła matematycznego. |
Strategie i metody nauczania: | strategia eksperymentalno‑obserwacyjna |
| wykład, doświadczenie w wirtualnym laboratorium, doświadczenie |
| WL_I, ciężarki szkolne (np. 50g), sznurek , nożyczki, statywy, stopery lub telefony komórkowe ze stoperami, centymetry lub miarki zwijane, papier milimetrowy, |
| „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, T. Dryński; e‑materiały pt.: Jak prawidłowo konstruować wykresy?, Niepewność całkowita. |
|
|
Na wcześniejszej lekcji nauczyciel prosi uczniów, by w ramach pracy domowej zapoznali się wirtualnym laboratorium dołączonym do tego e‑materiału oraz przypomnieli sobie wiadomości nt. niepewności pomiarowych, potrzebne do wykonania tego eksperymentu w klasie. Przed rozpoczęciem lekcji należy wydrukować dla każdego ucznia wykres zależności okresu wahadła matematycznego od jego długości. Najlepiej by było, gdyby wykres był wydrukowany na papierze milimetrowym. Nauczyciel rozpoczyna lekcję od krótkiego przypomnienia, czym jest wahadło matematyczne i jak oblicza się okres jego drgań. |
|
Nauczyciel zwraca uwagę na fakt, że w granicy niewielkich odchyleń wahadła matematycznego od pionu jego okres zależy tylko od długości wahadła. Zapisuje tę zależność na tablicy i prosi chętnego ucznia, by narysował na tablicy wykres . Jeśli uczniowie nie radzą sobie z tym zadaniem, nauczyciel ukierunkowuje ich, posługując się metodą konstrukcji tego wykresu, która została przedstawiona w części „Warto przeczytać” tego e‑materiału. Nauczyciel dzieli klasę na grupy 4‑osobowe. Każda grupa otrzymuje statyw, ciężarek, sznurek, miarkę i stoper (zamiast stopera można polecić uczniom, żeby korzystali ze stoperów w swoich telefonach komórkowych). Oprócz tego każdy uczeń otrzymuje wydrukowany wykres . Każda grupa ma za zadanie skonstruować wahadło i zmierzyć stoperem okres wahadła dla trzech długości sznurka, znajdujących się w obrębie wydrukowanego wykresu. Długości sznurka mają być mierzone miarkami. Następnie każdy uczeń ma za zadanie nanieść punkty pomiarowe na swój wykres, wraz z odcinkami niepewności. Nauczyciel komentuje i zapisuje na tablicy, jakie niepewności pomiarowe przyjąć, oraz jak zmierzyć okres wahadła. Uczniowie wykonują eksperyment, a nauczyciel w razie potrzeby pomaga w pracy doświadczalnej lub nanoszeniu punktów pomiarowych na wykres. |
|
Nauczyciel przedstawia całej klasie pracę ucznia, na której najlepiej widać, że wykres przechodzi przez odcinki niepewności wszystkich punktów pomiarowych. Praca powinna wyglądać podobnie do rysunku zamieszczonego w rozwiązaniu ćwiczenia 4 z dołączonego do e‑materiału zestawu zadań. Uczniowie komentują wyniki przeprowadzonych pomiarów. Nauczyciel kierunkuje dyskusję w taki sposób, by uczniowie samodzielnie odpowiedzieli na pytanie, czy udało im się zweryfikować znany wzór , a jeśli nie, to dlaczego. |
|
Zadania 5, 6 i 7 z zestawu ćwiczeń. |
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium: | Doświadczenie w wirtualnym laboratorium uczniowie mogą wykonać samodzielnie w domu, jako przygotowanie do lekcji. |