Imię i nazwisko autora:

Jarosław Krakowski

Przedmiot:

fizyka

Temat zajęć:

Badanie zależności oporu od temperatury dla półprzewodników

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.
III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
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; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów i uwzględnia ich rozdzielczość;
11) przestrzega zasad bezpieczeństwa podczas wykonywania obserwacji, pomiarów i doświadczeń.
VII. Prąd elektryczny. Uczeń:
2) rozróżnia metale i półprzewodniki: omawia zależność oporu od temperatury dla metali i półprzewodników.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
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;
12) przestrzega zasad bezpieczeństwa podczas wykonywania obserwacji, pomiarów i doświadczeń.
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. wyjaśnia, jakie czynniki wpływają na opór elektryczny przewodników, a jakie na rezystywność półprzewodników,

2. opisuje metodę badania zależności oporu materiałów od temperatury,

3. przeprowadza doświadczenie w wirtualnym laboratorium, w którym bada zależność oporu półprzewodników od temperatury,

4. analizuje i interpretuje wyniki pomiarów wykonanych w wirtualnym laboratorium.

Strategie nauczania:

IBSE (Inquiry‑Based Science Education - nauczanie/uczenie się przedmiotów przyrodniczych przez odkrywanie/dociekanie naukowe)

Metody nauczania:

ćwiczenia laboratoryjne

Formy zajęć:

praca w grupach

Środki dydaktyczne:

miernik uniwersalny lub omomierz, termostat, termometr, próbki półprzewodników, przewody łączące lub dostęp do wirtualnego laboratorium

Materiały pomocnicze:

e‑materiały pt.: „Co to są półprzewodniki?”, „Jak definiuje się opór właściwy materiału i jaka jest jego jednostka?”, „Badanie jak zmienia się opór elektryczny przewodu wykonanego z metalu w zależności od temperatury”.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel zadaje pytania: Co to jest opór elektryczny właściwy? Z czego wynika opór elektryczny materiałów? Oczekiwana odpowiedź – opór zależy od ilości nośników i od tego, jak często tracą one energię uzyskiwaną od zewnętrznego pola. Nauczyciel omawia metodę wyznaczenia zależności oporu elektrycznego od temperatury.

Faza realizacyjna:

Uczniowie dzielą się na grupy.
Nauczyciel przypomina zasady BHP w pracowni fizycznej.
Uczniowie budują układ do badania zależności oporu od temperatury, nauczyciel sprawdza poprawność połączeń elektrycznych.
Uczniowie wykonują pomiary zależności oporu od temperatury dla próbek krzemu i germanu. Następnie, na podstawie wykonanych pomiarów sporządzają wykresy zależności oporu od temperatury dla zbadanych próbek.

Faza podsumowująca:

Uczniowie formułują wniosek na temat zależności oporu od temperatury dla półprzewodników. Uczniowie rozwiązują zadania 5, 6, 7, 8.
Nauczyciel pełni rolę doradcy, obserwuje i kontroluje pracę uczniów.

Praca domowa:

Uczniowie utrwalają wiedzę i zdobyte umiejętności przez rozwiązanie w domu zadań:1, 2, 3, 4, 9 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Wirtualne Laboratorium może być wykorzystywane przy powtarzaniu wiadomości i na lekcjach, na których są omawiane zależności oporu od temperatury dla półprzewodników i metali.