Imię i nazwisko autora:

Przemysław Michalski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Zasada względności Galileusza

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia - wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
Zakres podstawowy
Treści nauczania - wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
5) rozróżnia wielkości wektorowe i skalarne;
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
II. Mechanika. Uczeń:
9) rozróżnia układy inercjalne i nieinercjalne; posługuje się pojęciem siły bezwładności;
Zakres rozszerzony
Treści nauczania - wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
5) rozróżnia wielkości wektorowe i skalarne, wykonuje graficznie działania na wektorach (dodawanie, odejmowanie, rozkładanie na składowe);
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
II. Mechanika. Uczeń:
18) rozróżnia układy inercjalne i nieinercjalne; omawia różnice między opisem ruchu ciał w układach inercjalnych i nieinercjalnych; posługuje się pojęciem siły bezwładności.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie 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. wymienia przykładowe efekty związane z działaniem sił bezwładności w odniesieniu do przestrzeni kosmicznej.

2. zapisuje bilans sił działających na ciała w układach inercjalnych oraz nieinercjalnych.

3. stosuje pojęcie sił bezwładności w rozwiązywaniu zadań rachunkowych.

4. wyprowadza abstrakcyjne relacje w przykładowych zjawiskach związanych z działaniem sił bezwładności.

Strategie nauczania:

blended learning

Metody nauczania:

- pogadanka,
- ćwiczenia rachunkowe.

Formy zajęć:

- praca indywidualna,
- rozwiązywanie zadań przy tablicy.

Środki dydaktyczne:

-

Materiały pomocnicze:

-

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Przed zajęciami: nauczyciel prosi uczniów o przyswojenie treści samouczka (zarówno filmowego jak i tekstowego) oraz o rozwiązanie zadań 1‑4.

Zaciekawienie:
Nauczyciel przytacza sytuację związaną z dwoma pociągami stojącymi przy peronie. Czy, gdy jeden pociąg ruszy ze stałą prędkością, da się jednoznacznie, jedynie za pomocą wzroku określić, który z pojazdów jest w ruchu? Czy istnieje tylko jeden sposób opisu takiej sytuacji (nie - gdyż można opisać jeden pociąg jako jadący z prędkością v, lub drugi, jadący z prędkością -v, w zależności od wyboru układu odniesienia).

Faza realizacyjna:

Lekcja ma charakter ćwiczeniowy. Konstruowanie i rekonstruowanie wiedzy uczniów polega na rozwiązywaniu zadań rachunkowych. Nauczyciel zwraca uwagę, że wybór układu odniesienia powinien zależeć od rodzaju problemu, który chcemy rozwiązać oraz od możliwego uproszczenia danego zagadnienia.

Nauczyciel rozpoczyna od zadania 5. Przed jego rozwiązaniem zachęca uczniów do odpowiedzi na pytania: jaki układ odniesienia należy wybrać? Jaka jest intuicja uczniów co do kierunku, w jakim wioślarz musi ustawić łódkę? Po krótkiej dyskusji nauczyciel prosi jednego z uczniów o rozwiązanie zadania przy tablicy i objaśnienie krok po kroku swoich działań.

Następnie, nauczyciel przechodzi do zadania 6. Jest to bardzo dobre zadanie do pokazania, jak istotny jest wybór odpowiedniego układu odniesienia. W tym celu można rozwiązać je zarówno w układzie odniesienia związanym z brzegiem rzeki (nie jest to możliwe, brakuje informacji o czasie płynięcia z prądem), jak i z rzeką. Każdy wariant zadania nauczyciel zleca do rozwiązania chętnemu uczniowi.

W zależności od ilości czasu dostępnego na lekcji nauczyciel może rozwiązać następnie zadanie 9 i 10, lub tylko 9. Pożądanym wariantem byłoby rozwiązanie dwóch zadań ze względu na możliwość porównania trudności opisu przy wyborze różnych układów odniesienia. Każdy wariant nauczyciel zleca do rozwiązania chętnemu uczniowi.

Faza podsumowująca:

W ramach podsumowania nauczyciel podkreśla jeszcze raz wygodę i potęgę zasady równoważności układów inercjalnych, odwołując się zwłaszcza do zadań 6 oraz 9/10; zachęca uczniów do zadawania pytań i wyjaśnia ewentualne wątpliwości.

Praca domowa:

Jako pracę domową nauczyciel proponuje zadania 7‑9 (9 - jeśli nie starczyło czasu na lekcji).

Zadanie 8 można zweryfikować eksperymentalnie - jeśli w pracowni fizycznej jest dostęp do urządzenia, w którym na wspólnym trzpieniu mogą obracać się dwa dyski; dysk o mniejszym promieniu musi obracać się szybciej. Na jednym dysku ustawić telefon (jako układ odniesienia związany z Ziemią, a na dysku wolniej obracającym się - np. czerwoną piłkę, kulkę czerwonej plasteliny, itp., symbolizującą Marsa. Wprawiając dyski w ruch w tę samą stronę można nagrać, jak będzie wyglądał tor Marsa względem Ziemi i pokazać, że opis w takim układzie odniesienia byłby bardzo skomplikowany.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium bazowe można polecić jako pomoc w rozwiązywaniu zadań domowych.