Imię i nazwisko autora:

Dariusz Aksamit

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Badanie energii ruchu bryły sztywnej

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:
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.

III. Mechanika bryły sztywnej.
Uczeń:
5) oblicza energię ruchu bryły sztywnej jako sumę energii kinetycznej ruchu postępowego środka masy i ruchu obrotowego wokół osi przechodzącej przez środek masy.

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. określa jakie przemiany energii zachodzą w trakcie ruchu bryły sztywnej,

2. omawia działanie koła Maxwella i zabawki jojo,

3. umiejętnie wykorzystuje zdobytą wiedzę do rozwiązywania zadań oraz zagadnień z zakresu badania energii ruchu bryły sztywnej.

Strategie i metody nauczania:

eksperymentalno‑obserwacyjna

Formy zajęć:

praca grupowa

Środki dydaktyczne:

komputer z dostępem do Internetu i projektorem multimedialnym, koło Maxwella

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel prezentuje koło Maxwella – przeprowadza pokaz, w którym nawija nić na oś i puszcza koło, które następnie okresowo porusza się w dół, rozkręcając się, po czym po osiągnięciu minimum porusza się do góry, a nić nawija się na jego oś. Nauczyciel wyświetla następnie wykres z zadania 6 i poleca w podgrupach przeanalizowanie go.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel pyta przedstawiciela kolejnych grup o zidentyfikowanie kolejnych prostych (grupa pierwsza – linia A, etc). Po prawidłowym opisaniu wszystkich funkcji nauczyciel wyjaśnia ewentualne uwagi, podsumowując temat przemian energii mechanicznej w ruchu obrotowym – ze szczególnym uwzględnieniem, że na energię kinetyczną ruchu bryły sztywnej składa się zarówno energia ruchu postępowego, jak i obrotowego. Następnie nauczyciel zwraca uwagę, że na dynamikę ruchu (np. osiąganą prędkość podczas staczania się bryły z równi) istotnie wpływa moment bezwładności tej bryły – nauczyciel prezentuje symulację, w której pokazuje, jak zmienia się moment bezwładności oraz energia bryły w zależności od jej rozmiarów.

Faza podsumowująca:

Nauczyciel prosi ochotnika o wyprowadzenie wzoru, który umożliwi obliczenie wysokości walca, który ma taki sam moment bezwładności, jak kula o tym samym promieniu (przy tej samej masie). Nauczyciel zadaje pracę domową – po pierwsze skorzystanie z powyższego wzoru i przeprowadzenie własnych symulacji z tym medium, wraz z wykonaniem polecenia aktywizującego.

Praca domowa:

Jak w fazie podsumowującej plus zadania 1,2,3 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Jeśli na wyposażeniu pracowni brak jest koła Maxwella, scenariusz można przeprowadzić w formie projektu – uczniowie dostają za zadanie skonstruowanie własnego modelu koła.