Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 1h
- Określenie wiedzy i umiejętności wymaganej u uczniów przed przystąpieniem do realizacji zajęć:
Uczeń:
- zna symbol i jednostkę natężenia,
- zna symbol i jednostkę napięcia,
- wie co to jest opór i zna jego jednostkę,
- wie do czego służy amperomierz i woltomierz,
- wie jak podłączyć do obwodu amperomierz i woltomierz,
- formułuje prawo Ohma i zapisuje je w postaci wzoru,
- zna zastosowanie prawa Ohma do rozwiązywania prostych zadań rachunkowych,
- sporządza wykres zależności natężenia od napięcia na podstawie pomiarów,
- rozpoznaje zależności natężenia od napięcia na podstawie pomiarów.
- Pojęcia kluczowe:
- zależność napięcia od natężenia,
- prawo Ohma,
- rezystancja.
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Zmieniając napięcie przyłożone do końców obwodu, zmianie ulegnie natężenie prądu płynącego przez obwód.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- 4 identyczne baterie: każda o napięciu 1,5V,
- przewody,
- żaróweczka na podstawce 12V,
- woltomierz,
- amperomierz.
- Uwagi dotyczące BHP:
Doświadczenie jest proste, ale montując obwód elektryczny i dokonując w nim pomiarów zachowaj szczególną ostrożność. Pamiętaj: w przypadku niespodziewanych trudności lub kłopotów należy przerwać doświadczenie i niezwłocznie zwrócić się do nauczyciela/ki. Pamiętaj o bezpiecznym obchodzeniu się z prądem elektrycznym.
Ważne: Podczas wykonywania doświadczeń przestrzegaj zasad BHP oraz stosuj się do regulaminu pracowni fizycznej.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienne niezależne – wartość napięcia źródła (ilość baterii),
- zmienne zależne – napięcie, natężenie na rezystorze i na żaróweczce,
- zmienne kontrolne – rezystancja elementów obwodu.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Na schemacie obwodu elektrycznego umieść woltomierz i amperomierz. Zmontuj obwód według schematu:
Użyj najpierw jednej baterii, następnie dwóch, a potem trzech i czterech połączonych szeregowo. Za każdym razem odczytaj wartość natężenia i napięcia na rezystorze i żaróweczce.
Wyniki umieść w tabeli:
| 1. | 1,5 | 0,023 | 65,22 | 1,5 | 0,043 | 34,88 |
| 2. | 3 | 0,045 |
66,67 |
3 | 0,086 | 34,88 |
| 3. | 4,5 | 0,068 | 66,18 | 4,5 | 0,129 | 34,88 |
| 4. | 6 | 0,091 | 65,93 | 6 | 0,171 | 35,09 |
| Pomiar | U [V] | I [mA] |  |
U [V] | I [mA] | |
| Dla rezystora | Dla żaróweczki | |||||
Wyznacz opór na podstawie danych umieszczonych w tabeli dla każdej z baterii. Przeanalizuj wyniki pomiarów i zapisz wniosek. Sporządź wykres zależności natężenia od napięcia, korzystając z danych w tabeli.
Jak wyjaśnić wynik doświadczenia?
- Podsumowania doświadczenia:
- Jaka jest zależność napięcia od natężenia prądu?
- Jak brzmi prawo Ohma?
- Jaką wartością jest opór dla danego elementu obwodu?
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne – cele
- II Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników.
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania
- 4.9 posługuje się pojęciem oporu elektrycznego, stosuje prawo Ohma w prostych obwodach elektrycznych;
- 4.12) buduje proste obwody elektryczne i rysuje ich schematy;
- 8.1) opisuje przebieg i wynik przeprowadzanego doświadczenia, wyjaśnia rolę użytych przyrządów, wykonuje schematyczny rysunek obrazujący układ doświadczalny;
- 8.4) przelicza wielokrotności i podwielokrotności (przedrostki mikro-, mili-, centy-, hekto-, kilo-, mega-); przelicza jednostki czasu (sekunda, minuta, godzina, doba);
- 8.7) rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie danych liczbowych lub na podstawie wykresu oraz posługuje się proporcjonalnością prostą;
- 8.8) sporządza wykres na podstawie danych z tabeli (oznaczenie wielkości i skali na osiach), a także odczytuje dane z wykresu;
- 8.12) planuje doświadczenie lub pomiar, wybiera właściwe narzędzia pomiaru; mierzy: czas, długość, masę, temperaturę, napięcie elektryczne, natężenie prądu;
- 9.7) buduje prosty obwód elektryczny według zadanego schematu (wymagana jest znajomość symboli elementów: ogniwo, opornik, żarówka, wyłącznik, woltomierz, amperomierz);
- 9.8) wyznacza opór elektryczny opornika lub żarówki za pomocą woltomierza i amperomierza.
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 2010.
- Świat fizyki podręcznik dla uczniów gimnazjum, pod redakcją Barbary Sagnowskiej, ZamKor, Kraków 2011.
- http://scholaris.pl/resources/run/id/49121
