Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 2h
- Określenie wiedzy i umiejętności wymaganej u uczniów przed przystąpieniem do realizacji zajęć:
Uczeń:
- wie co to jest elektryzowanie ciał,
- wie co to znaczy, że ciało jest naelektryzowane dodatnio lub ujemnie,
- wie, że ciała elektryzują się przez potarcie,
- zna rodzaje ładunków elektrycznych,
- wie jak zachowują się względem siebie ładunki jednoimienne i różnoimienne,
- wie, że nośnikiem ładunku jest elektron.
- Pojęcia kluczowe:
- ładunki elektryczne,
- sposoby elektryzowania ciał,
- elektron jako nośnik ładunku,
- indukcja elektrostatyczna.
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Podczas elektryzowania ciał następuje przepływ ładunków elektrycznych.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- laska ebonitowa,
- laska szklana,
- sukno,
- 2 elektroskopy,
- metalowy pręt z izolowanym uchwytem.
- Uwagi dotyczące BHP:
Doświadczenie jest proste i bezpieczne, ale pamiętaj: w przypadku niespodziewanych trudności lub kłopotów należy przerwać doświadczenie i niezwłocznie zwrócić się do nauczyciela/ki.
Ważne: Podczas wykonywania doświadczeń przestrzegaj zasad BHP oraz stosuj się do regulaminu pracowni fizycznej.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna – sposoby elektryzowania ciał poprzez pocieranie, indukcję elektrostatyczną, dotyk,
- zmienna zależna – zachowanie ciał w zależności od sposobu elektryzowania,
- zmienne kontrolne –laska szklana i laska ebonitowa, elektroskopy.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Pocieramy laskę ebonitową suknem. Dotykamy naelektryzowaną laską elektroskopu i obserwujemy zachowanie się listków.
Wniosek: Listki elektroskopu wychylają się.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
Zadanie B:
Pocieramy szklaną laskę papierem. Dotykamy naelektryzowaną laską elektroskopu i obserwujemy zachowanie się listków.
Wniosek: Listki elektroskopu wychylają się.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
Zadanie C:
Pocieramy ebonitową laskę suknem. Dotykamy naelektryzowaną laską elektroskopu i obserwujemy zachowanie się listków. Pocieramy laskę szklaną papierem i zbliżamy do naelektryzowanego elektroskopu.
Wniosek: Listki elektroskopu wychylają się, a po zbliżeniu laski szklanej wracają do położenia pierwotnego.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
Zadanie D:
Łączymy 2 elektroskopy metalowym prętem. Pocieramy laskę ebonitową suknem i zbliżamy do elektroskopu.
Ważne: Zbliż laskę ebonitową tak, aby między ciałem a elektroskopem nie przeskoczyła iskra elektryczna tzn. żeby nie nastąpiło przejście ładunków między ciałem a elektroskopem.
Rozłączamy elektroskopy i zbliżamy naelektryzowaną laskę ebonitową.
Obserwujemy zachowanie się listków elektroskopu. Wskazówki pozostaną odchylone, co świadczy o naelektryzowaniu elektroskopów.
Wniosek: Jeden elektroskop elektryzuje się ładunkiem dodatnim, a drugi ładunkiem ujemnym, równym co do wartości. Elektryzowanie przez indukcję elektrostatyczną jest nietrwałe.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
- Wynik doświadczeń:
- Rozróżniamy dwa ładunki: ładunek dodatni i ładunek ujemny. Laska szklana elektryzuje się ładunkiem dodatnim, laska ebonitowa ładunkiem ujemnym.
- Ciała można elektryzować przez indukcję elektrostatyczną, przez dotyk, przez pocieranie.
- Podsumowania doświadczenia:
- Nauczyłem się elektryzować ciała przez dotyk i indukcję elektrostatyczną.
- Potrafię określić znak ładunku elektrycznego.
- Chciałbym dowiedzieć się jak można wytwarzać i gromadzić większe ładunki elektryczne.
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne – cele
- I Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
- II Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników.
- III Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności.
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania
- 4.1 opisuje sposoby elektryzowania ciał przez potarcie i dotyk; wyjaśnia, że zjawisko to polega na przepływie elektronów, analizuje kierunek przepływu elektronów;
- 4.2 opisuje jakościowo oddziaływanie ładunków jednoimiennych i różnoimiennych;
- 8.1 opisuje przebieg i wynik przeprowadzanego doświadczenia, wyjaśnia rolę użytych przyrządów wykonuje schematyczny rysunek obrazujący układ doświadczalny;
- 8.3 szacuje rząd wielkości spodziewanego wyniku i ocenia na tej podstawie wartości obliczanych wielkości fizycznych;
- 8.11 zapisuje wynik pomiaru lub obliczenia fizycznego jako przybliżony (z dokładnością do 2-3 cyfr znaczących);
- 9.6 demonstruje zjawisko elektryzowania przez tarcie oraz wzajemnego oddziaływania ciał naładowanych.
Materiały do pobrania
Słowniczek
EKSPERYMENT, prowadzony zgodnie z metodą naukową, rozumiany jest jako proces, w trakcie którego badacz, uczeń, wprowadza zaplanowaną zmianę jednego czynnika i bada, jakie ta zmiana przynosi rezultaty, uważając przy tym, by pozostałe czynniki pozostały niezmienne.
OBSERWACJA rozumiana jako zaplanowane gromadzenie faktów, bez wprowadzania jakichkolwiek ingerencji w badane zjawisko. W trakcie obserwacji nie występuje zmienna niezależna, ponieważ nie ingerujemy w badany proces.
Eksperyment i obserwacja są realizowane zgodnie z metodą naukową, a to oznacza:
Postawienie PYTANIA BADAWCZEGO - Pytanie może być zadane przez uczniów lub zaproponowane przez nauczyciela. Pozwala to ukierunkować myśli i skoncentrować się na badanym problemie, uświadamia, że badania naukowe są wynikiem zaplanowanego działania.Dobrze skonstruowane pytanie badawcze jest pytaniem otwartym - uczeń sam chce znaleźć na nie odpowiedź.
Kolejnym krokiem jest postawienie HIPOTEZY, czyli prawdopodobnej, przewidywanej i wymyślonej przez uczniów odpowiedź na pytanie badawcze. Pamiętajmy, że przed wykonaniem eksperymentu nie ma złych lub dobrych hipotez, każda, nawet najbardziej śmiała jest dopuszczalna.
Kolejny etap to określenie ZMIENNYCH:
- ZMIENNA NIEZALEŻNA czyli to, co zmieniamy.
- ZMIENNA ZALEŻNA czyli wielkość, którą będziemy mierzyć, obserwować.
- ZMIENNE KONTROLNE czyli wszystko to, co musi zostać niezmienne.
ZMIENNA ZALEŻNA to parametr mierzony podczas doświadczenia, zmieniający się w zależności od zmian ZMIENNEJ NIEZALEŻNEJ.
W doświadczeniu naukowym pojawiają się również PRÓBY KONTROLNE. Bez kontroli nie można jednoznacznie stwierdzić, czy wyniki doświadczenia są wiarygodne. Kontrola pozytywna to dodatkowa próba, którą przeprowadzamy identycznie, jak próbę badawczą, ale z użyciem takiego czynnika (jeśli jest znany), który na pewno wywołuje pożądany efekt. Z kolei kontrola negatywna to dodatkowa próba, ale bez użycia czynnika, o którym wiemy, że wywołuje badane zjawisko. Z założenia, wynikiem tej próby będzie brak zmiany mierzonego parametru. Nie w każdym układzie doświadczalnym da się zaplanować obie próby kontrolne.
Zajęcia z pytaniem problemowym zakładają dyskusję między uczniami na podstawie dodatkowych pytań lub przykładów dostarczonych przez nauczyciela. Zajęcia te kształcą umiejętność doboru i formułowania argumentów, słuchania osób o innym stanowisku oraz wyciągania wniosków. W wyniku dyskusji cenne byłoby wypracowanie stanowiska, by uczniowie przekonali się, że każda konstruktywna rozmowa powinna zakończyć się rzetelnym podsumowaniem.
Gry dydaktyczne wykorzystują czynnik zabawy, co wspomaga przyswajanie wiedzy przez uczniów. Gry rozwijają pomysłowość, aktywność, samodzielność, umiejętność pracy w grupie oraz uczą radzenia sobie z emocjami. Grając uczymy się przez działanie i przeżywanie. Sukcesem jest osiągnięcie celu, a nie wygrana z innymi, czy zajęcie pierwszego miejsca. Najważniejsza w grze jest dydaktyka. Wygrywać mają wszyscy.
Bibliografia
- Grażyna Francuz – Ornat, Teresa Kulawik, Maria Nowotny – Różańska; Spotkania z fizyką podręcznik dla gimnazjum, część 3, Nowa Era Sp. z. o.o. Warszawa 2011.
- Świat fizyki podręcznik dla uczniów gimnazjum, pod redakcją Barbary Sagnowskiej, ZamKor, Kraków 2011.
- http://dydaktyka.fizyka.umk.pl/Elektrostatyka/Elektrostatyka.html
