Imię i nazwisko autora:

Przemysław Michalski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jakie siły wpływają na ruch na równi pochyłej?

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:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
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;
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.

II. Mechanika. Uczeń:
23) opisuje ruch ciał na równi pochyłej.

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 siły działają na ciało na równi pochyłej, rozkłada je składowe równoległe i prostopadłe do równi.

2. podaje związek między siłą nacisku a siłą tarcia oraz związek siły nacisku z kątem nachylenia równi.

3. opisuje ruch ciała na równi pochyłej.

4. przeprowadza doświadczenia weryfikujące uzyskany opis teoretyczny.

5. porównuje otrzymane wyniki doświadczalne z teorią i wskazuje przyczyny potencjalnych rozbieżności.

Strategie nauczania:

flipped classroom

Metody nauczania:

- wykład informacyjny,
- eksperymenty.

Formy zajęć:

Praca indywidualna oraz zespołowa (przy eksperymentach).

Środki dydaktyczne:

Tor powietrzny oraz równia pochyła o zmiennym kącie nachylenia, kątomierz lub linijka, klocki do równi i toru (do równi – kilka klocków z różnych materiałów, o różnych współczynnikach tarcia statycznego).

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel, na poprzedniej lekcji, zleca uczniom zapoznanie się z tekstem z części „Przeczytaj” niniejszego e‑materiału. 
Wprowadzenie tematyki zajęć – równia pochyła jako przybliżenie górskiego zbocza, stoku, skoczni narciarskiej, dzięki czemu można opisać ruch sanek, skoczka narciarskiego, narciarza, itd. 
Wspólne przypomnienie z uczniami opisu ruchu na równi bez tarcia i z tarciem.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel dzieli uczniów na dwie grupy, wykonujące równolegle różne doświadczenia, a następnie zamieniające się.

Doświadczenie 1 – sprawdzanie zależności przyspieszenia ciała na równi od kąta nachylenia (bez tarcia).

Nauczyciel prosi uczniów o przygotowanie toru powietrznego – ustawienie go pod kątem do poziomu. Uczniowie umieszczają na górze toru klocek i mierzą czas jego zsuwania się do dołu toru dla kątów nachylenia równi zmieniających się np. co 10°. Pomiar czasu dla każdego kąta nachylenia uczniowie przeprowadzają kilka (np. 5) razy. Na podstawie zmierzonej dodatkowo długości toru wyznaczają przyspieszenie klocka oraz rysują zależność przyspieszenia klocka od kąta nachylenia. Nauczyciel prosi dodatkowo uczniów o analizę niepewności.

Doświadczenie 2 – ruch na równi z tarciem.

Nauczyciel prosi uczniów o przygotowanie równi. Uczniowie wyznaczają dla jakiego kąta nachylenia klocek zaczyna się poruszać. Pomiar ten powtarzają kilka (np. 10) razy. Na tej podstawie wyznaczają współczynnik tarcia statycznego klocka o równię. Uczniowie następnie powtarzają doświadczenie dla klocków z innego materiału.

Faza podsumowująca:

Sprawdzenie (np. przez wykreślenie w arkuszu kalkulacyjnym zależności teoretycznej i doświadczalnej, z niepewnościami), czy otrzymany w doświadczeniu 1 wykres pokrywa się z teoretyczną zależnością a = g sin α. Wskazanie przyczyn potencjalnych rozbieżności. Omówienie wyników doświadczenia 2 – jaki współczynnik tarcia został wyznaczony w doświadczeniu (współczynnik tarcia statycznego)? Porównanie otrzymanych wyników z teoretyczną zależnością a=g (sin α‑f cos α), gdy a = 0. Wskazanie potencjalnych przyczyn rozbieżności.

Praca domowa:

Rozwiązanie zadań z części „Sprawdź się” tego e‑materiału.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Film samouczek można wykorzystać jako dodatkowe zadanie do rozwiązania (np. jako praca domowa), a następnie porównać otrzymany wynik z przedstawionym poprawnym rozwiązaniem.