Imię i nazwisko autora:

Jan Kamiński

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Przekształcanie wzorów na przykładzie prawa Coulomba

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:
2) posługuje się materiałami pomocniczymi, w tym tablicami fizycznymi i chemicznymi oraz kartą wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych;

14) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;

VI. Elektrostatyka.

Uczeń:
2) oblicza wartość siły wzajemnego odziaływania ładunków, stosując prawo Coulomba;

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe.

Uczeń:
2) posługuje się materiałami pomocniczymi, w tym tablicami fizycznymi i chemicznymi oraz kartą wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych;

16) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;

VII. Elektrostatyka.

Uczeń:
2) oblicza wartość siły wzajemnego odziaływania ładunków stosując prawo Coulomba.

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. podaje prawo Coulomba i objaśnia jego znaczenie.

2. wykorzystuje prawo Coulomba do obliczania odległości między ładunkami i wartości ładunków.

3. przekształca wzory fizyczne i stosuje tę umiejętność w praktyce na przykładzie prawa Coulomba.

4. analizuje, w jaki sposób są ze sobą powiązane wielkości, o których mówi prawo Coulomba.

Strategie nauczania:

odwrócona klasa

Metody nauczania:

oglądanie filmu‑samouczka, samodzielne rozwiązywanie przykładowego problemu, burza mózgów, wspólne omawianie rozwiązania, argumentowanie

Formy zajęć:

praca samodzielna w domu, praca samodzielna na lekcji, dyskusja na forum klasy

Środki dydaktyczne:

przygotowane kserokopie przykładu (bez rozwiązania) z części tekstowej e‑materiału

Materiały pomocnicze:

brak

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Jako zadanie przed lekcją uczniowie mają za zadanie obejrzeć film‑samouczek. Na początku lekcji nauczyciel przypomina pojęcie wzoru fizycznego. Ważne by położyć nacisk na dwie sprawy:

1) Wzór opisuje współzależności między różnymi wielkościami fizycznymi; trzeba odwrócić uwagę od „operacyjnego” aspektu wzoru („wzór na coś”, wzór jako przepis na obliczenie czegoś), a zwrócić uwagę na jego aspekt „relacyjny” (wzór wiąże wielkości, wielkości we wzorze nawzajem zależą od siebie, a wzór tę zależność ujmuje).

2) Wzór jest niczym innym jak równaniem matematycznym; trudnością dla uczniów jest zrozumienie, że symbole literowe mogą oznaczać zarówno wielkości niewiadome (jak „x” na lekcji matematyki), jak i wiadome (które na lekcjach matematyki są zazwyczaj explicite dane, stąd trudności uczniów, gdy przechodzą do rozwiązywania równań fizycznych).

Faza realizacyjna:

Nauczyciel przypomina prawo Coulomba, zapisując na tablicy wzór $F=k\frac{\left|q_1\right|\left|q_2\right|}{r^2}$. Potem podaje uczniom jako zadanie przykład (bez rozwiązania) z części tekstowej e‑materiału do rozwiązania. Uczniowie pracują kilka minut samodzielnie a następnie, na polecenie nauczyciela, porównują wyniki, które otrzymali. Następnie nauczyciel rozwiązuje przykład na tablicy, tak jak jest on rozwiązany w e‑materiale. Uczniowie porównują otrzymane sposoby z rozwiązaniem wzorcowym. Nauczyciel zadaje pytanie: „Kto otrzymał prawidłowy wynik?”. Do kilku osób, którym nie udało się rozwiązać zadania, nauczyciel podchodzi i sprawdza, gdzie popełnili błąd. Wykorzystuje błędy uczniów, żeby pokazać, jak ich unikać (nie stygmatyzuje uczniów, którzy popełnili błąd, lecz przeciwnie: pokazuje, że taki błąd może zdarzyć się każdemu i na co zwracać uwagę, aby go uniknąć).

Faza podsumowująca:

Po omówieniu przykładu i najczęstszych błędów, uczniom jest prezentowane zadanie 5 z zestawu ćwiczeń. Uczniowie mają chwilę na zastanowienie, po czym prawdziwość kolejnych wzorów jest oceniana przez głosowanie. Jeżeli nauczyciel widzi trudność (niepewność uczniów w ocenie, wynik głosowania 50:50), poddaje temat pod dyskusję a następnie poświęca więcej czasu na omówienie wzoru, przy którym trudność się pojawiła, by bezsprzecznie wykazać uczniom jego prawdziwość bądź fałszywość (najlepiej, jeśli uczniowie w toku dyskusji sami dojdą do rozwiązania).

Praca domowa:

Jako pracę domową uczniowie mają wykonać zadanie 1 i 2 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Film‑samouczek, poza przedstawioną propozycją, można wykorzystać:

• Jako pracę domową – podsumowującą lekcję na temat przekształcania wzorów na przykładzie prawa Coulomba.

• Jako materiał oglądany w czasie lekcji w fazie wprowadzającej.