Imię i nazwisko autora:

Jerzy Ginter i Michał Kurek

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Przykłady występowania efektu Dopplera

Grupa docelowa:

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

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

IV. Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy materiałów źródłowych, w tym tekstów popularnonaukowych.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
15) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
16) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii.

IX. Fale i optyka. Uczeń:
4) analizuje efekt Dopplera dla fal w przypadku, gdy źródło lub obserwator poruszają się znacznie wolniej niż fala; podaje przykłady występowania tego zjawiska.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
18) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.

IX. Fale i optyka. Uczeń:
13) analizuje efekt Dopplera dla fal w przypadku, gdy źródło lub obserwator poruszają się znacznie wolniej niż fala; podaje przykłady występowania tego zjawiska.

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. omówi, na czym polega efekt Dopplera;

2. wyjaśni, dlaczego linie widmowe atomów nie są nieskończenie cienkie;

3. przeanalizuje i zinterpretuje sposób działania radaru drogowego;

4. zastosuje poznane zależności do rozwiązywania zadań.

Strategie nauczania:

Metoda projektu (Project‑Based Education) - efektem końcowym powinien być produkt. Według założeń tej metody chęć realizacji projektu oraz jego tematyka powinna pochodzić od ucznia, a formy pracy oraz harmonogram działań w projekcie powinny zostać wypracowane w ramach dyskusji uczniowie‑nauczyciel. Podczas realizacji projektu uczniowie samodzielnie zdobywają wiedzę - poszukują, analizują, rozwiązują problemy, uczą się przez działanie, dążąc do osiągnięcia końcowego efektu - produktu. Rola nauczyciela powinna się ograniczać do konsultacji i wsparcia, ewentualnie nadzorowania pracy ucznia.

Metody nauczania:

- pokaz multimedialny,
- pogadanka.

Formy zajęć:

- praca w grupach,
- praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

projektor multimedialny

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Na poprzedniej lekcji nauczyciel prosi o przygotowanie prezentacji na temat ziemskich zastosowań efektu Dopplera przez ochotników.

Nauczyciel zadaje proste pytania dotyczące efektu Dopplera, a zadaniem uczniów jest na nie odpowiadać. Wraz z kolejnymi odpowiedziami poziom trudności pytań powinien rosnąć.

Przykładowe pytania i oczekiwane odpowiedzi:

• Na czym polega efekt Dopplera? Odp. Efekt Dopplera polega na zmniejszeniu lub zwiększeniu częstotliwości odbieranej fali przez obserwatora wynikające z ruchu źródła fali lub/i obserwatora.

• Jak zmienia się częstotliwość dźwięku odbieranego przez obserwatora, gdy źródło dźwięku zbliża się do niego z prędkością mniejszą od prędkości dźwięku? Odp. Obserwator słyszy dźwięk wyższy od dźwięku wysyłanego przez źródło.

• Co to jest grom dźwiękowy? Odp. Jest to efekt dźwiękowy polegający na skumulowaniu się fal dźwiękowych wytwarzanych za obiektem poruszającym się z prędkością większą od prędkości dźwięku.

Nauczyciel pokazuje animację efektu Dopplera w przypadku, gdy źródło dźwięku porusza się ruchem jednostajnym z prędkością mniejszą oraz większą niż prędkość dźwięku.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel pokazuje animację efektu Dopplera w przypadku, gdy źródło dźwięku porusza się ruchem jednostajnym z prędkością mniejszą oraz większą niż prędkość dźwięku. Zachęca uczniów do obejrzenia w domu animacji w przypadku, gdy źródło porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym.

Grupa uczniów/jeden uczeń przedstawia wcześniej przygotowaną 15‑minutową prezentację multimedialną (z wykorzystaniem dowolnego programu do prezentacji np. PowerPoint, OpenOffice Impress) na temat występowania efektu Dopplera w otaczającym świecie i jego wykorzystywaniu przez człowieka.

Faza podsumowująca:

Nauczyciel na tablicy zapisuje przykłady, które zostały podane na lekcji. Uczniowie krótko przypominają, na czym polegało wykorzystanie efektu Dopplera w nich. W ramach utrwalenia zdobytych wiadomości i zrozumienia efektu Dopplera uczniowie rozwiązują zadania: 1, 3, 4 i 5 z zestawu ćwiczeń e‑materiału. Nauczyciel pełni rolę doradcy, obserwuje i kontroluje pracę uczniów. Poprzez analizę wypowiedzi uczniów, podczas rozwiązywania zadań, nauczyciel określa, w jakim stopniu osiągnięte zostały wyznaczone cele.

Praca domowa:

W ramach pracy domowej uczniowie rozwiązują zadania: 2, 6, 7 i 8 z zestawu ćwiczeń e‑materiału.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium można wykorzystać jako materiał objaśniający efekt Dopplera.