Imię i nazwisko autora:

Jarosław Krakowski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

W jaki sposób metale przewodzą prąd elektryczny

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:
3) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
15) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
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:
3) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
VIII. Prąd elektryczny. Uczeń:
1)opisuje przewodnictwo w metalach, elektrolitach i gazach; wyjaśnia procesy jonizacji w gazach, wskazuje rolę promieniowania, wysokiej temperatury i dużego natężenia pola elektrycznego.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. wyjaśnia budowę wewnętrzną metali,

2. wylicza i porównuje wielkości mogące wpływać na przewodzenie prądu,

3. streszcza klasyczny model przewodnictwa,

4. stosuje zdobyta wiedzę w rozwiązywaniu zadań,

5. analizuje animację 3D poświęconą przewodnictwu prądu przez metale.

Strategie nauczania

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

Metody nauczania

wykład informacyjny, burza mózgów, pokaz multimedialny

Formy zajęć:

praca zespołowa, praca w parach

Środki dydaktyczne:

symulacja interaktywna, rzutnik

Materiały pomocnicze:

e‑materiał: „Zależność oporu właściwego od ruchliwości nośników ładunku”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel stawia pytanie: Jaki jest związek między budową mikroskopową metali i przewodzeniem prądu, w szczególności z oporem elektrycznym?
Nauczyciel razem z uczniami przypomina podstawowe wiadomości o prądzie elektrycznym i podstawowych wielkościach opisujących prąd oraz wiadomości o budowie metali.

Faza realizacyjna:

Pytanie nauczyciela: jakie elementy budowy wewnętrznej mogą wpływać na przepływ prądu?
Efektem dyskusji powinno być stwierdzenie, że tymi elementami są: ilość nośników prądu i opory, jakie napotykają w trakcie ruchu.
Nauczyciel zapoznaje uczniów z klasycznym modelem ruchu elektronów w metalu na bazie animacji. Zwraca uwagę na różnice w wartościach prędkości termicznej i prędkości dryfu.
Na podstawie modelu klasycznego uczniowie, korzystając ze wskazówek nauczyciela, wyprowadzają zależność między prędkością dryfu i natężeniem zewnętrznego pola elektrycznego.
Na podstawie symulacji multimedialnej uczniowie powinni zauważyć wpływ wzrostu temperatury na prędkość dryfu elektronów, a zatem i na opór właściwy.
Nauczyciel informuje o ograniczeniach modelu klasycznego.

Faza podsumowująca:

Uczniowie rozwiązują zadania z zestawu ćwiczeń: 1‑4. Nauczyciel wspiera uczniów w realizacji zadania.

Praca domowa:

Rozwiązanie zadań z zestawu ćwiczeń: 5‑8 w celu utrwalenia wiadomości zdobytych na lekcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Animacja może być wykorzystywana na zajęciach, na których omawiany będzie związek między szybkością nośników a natężeniem prądu i związku oporu elektrycznego właściwego z ruchliwością nośników.