Imię i nazwisko autora:

Przemysław Michalski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Zapnij pasy, czyli jak poczuć przyspieszenie?

Grupa docelowa:

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

Podstawa programowa:

Cele kształcenia - wymagania ogólne
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
Zakres podstawowy
Treści nauczania - wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
15) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
II. Mechanika. Uczeń:
9) rozróżnia układy inercjalne i nieinercjalne; posługuje się pojęciem siły bezwładności;
Zakres rozszerzony
Treści nauczania - wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
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:

• 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. stosuje definicje układu inercjalnego i nieinercjalnego w różnych sytuacjach,

2. odróżnia układ inercjalny od nieinercjalnego w konkretnych sytuacjach i przykładach,

3. wykonuje eksperyment pozwalający określić typ układu odniesienia, z którym jest związany.

Strategie nauczania:

IBSE

Metody nauczania:

- dyskusja,
- eksperyment.

Formy zajęć:

- praca zespołowa,
- wykorzystanie multimedium bazowego.

Środki dydaktyczne:

- komputer,
- projektor,
- niezbędna jest sala sporej wielkości oraz krzesła obrotowe,
- przepaski na oczy,
- zatyczki do uszu.

Materiały pomocnicze:

Nagranie z jazdy w tzw. diabelskiej pętli.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel prezentuje nagranie z „diabelskiej pętli” w wesołym miasteczku. Prosi przy tym uczniów o zwrócenie uwagi na specyficzne zachowania pasażerów. Czy uczniowie zauważają podobieństwa do zachowań ludzi w samochodzie, na rowerze? W jakich sytuacjach?

Nauczyciel prosi uczniów o przypomnienie definicji przyspieszenia, układu inercjalnego, nieinercjalnego (na zasadzie podania jej przez uczniów w dyskusji). Jeśli uczniowie nie znają całych definicji, nauczyciel zachęca ich, by samodzielnie spróbowali sformułować chociażby ich fragmenty; prosi innych uczniów o pomoc w pełnym sformułowaniu; podsuwa wskazówki, jeśli uczniowie idą w kierunku błędnej definicji, chwali za poprawne fragmenty.

Faza realizacyjna:

1. Eksperyment: nauczyciel wybiera chętnego ucznia, który siada na krześle obrotowym, zasłania oczy opaską i zatyka uszy. Drugi ochotnik pcha krzesło, następnie je obraca. Zadaniem ucznia na krześle jest zasygnalizowanie (np. przez wyciągnięcie ręki) kiedy, jego zdaniem, jego układ odniesienia staje się nieinercjalny. Ma to miejsce, gdy krzesło zaczyna być przyspieszane, hamowane lub obracane. Po zakończonym doświadczeniu osoba siedząca na krześle musi określić, na podstawie własnych doznań, jaki był kierunek i zwrot przyspieszenia. W innym wariancie tego doświadczenia potrzebujemy dwóch krzeseł obrotowych i dwóch osób na nich siedzących. Obserwują się one wzajemnie. Jedna osoba na krześle powinna znajdować się stale w układzie inercjalnym – czyli krzesło nie powinno być przesuwane ani obracane, a druga osoba winna poruszać się z przyspieszeniem. Osoba w układzie nieinercjalnym czuje działanie dodatkowych sił związanych z bezwładnością. Osoba w układzie inercjalnym widzi, że druga osoba została „wytrącona z równowagi”, a więc jej układ odniesienia stał się nieinercjalny. Względny ruch krzeseł powinien zachodzić wzdłuż linii je łączącej, tak, by nie było bezpośrednio dobrze widoczne, czy prędkość któregoś krzesła się zmienia.
2. Nauczyciel prosi uczniów o skomentowanie wyników eksperymentu. Rozpoczyna dyskusję z uczniami: czy jesteśmy w stanie określić, na podstawie tego, co zobaczyliśmy, że znajdujemy się w układzie inercjalnym albo nie, lub, czy jesteśmy w stanie określić, czy układ, który obserwujemy, jest inercjalny, czy nie?
3. Nauczyciel prosi uczniów o podanie odniesień do codziennego życia – uczniowie mogą wymienić sytuacje, w których są w stanie określić, czy znajdują się w układzie inercjalnym bądź nieinercjalnym.
4. Nauczyciel odtwarza film samouczek i dodaje stosowny komentarz.

Faza podsumowująca:

1. Uczniowie podają warunki, jakie muszą być spełnione, by dany układ był inercjalny/nieinercjalny.
2. Uczniowie podają, jak odróżnia się jedne układy od drugich.
3. Nauczyciel nawiązuje do tematu zajęć; wyjaśnia, skąd bierze się „wciskanie w oparcie krzesła” lub „spadanie z niego” podczas ruchu krzesła w układzie nieinercjalnym. Wyjaśnia, jak ma się to do tematu zajęć (zapnij pasy...).
4. Nauczyciel prosi uczniów, by wspólnie poszukali sytuacji, w których widoczne są dodatkowe siły w układzie nieinercjalnym.
5. Uczniowie zadają pytania, by wyjaśniać ewentualne wątpliwości.

Praca domowa:

Uczniowie rozwiązują zadania z zestawu ćwiczeń. Pozwala to sprawdzić stopień osiągnięcia poszczególnych celów lekcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Film można wykorzystać we wstępnym etapie lekcji, jako wprowadzenie do zagadnienia.