48. Problem badawczy do rozwiązania: Luneta Galileusza, astronomiczna a może celownicza? ja też potrafię je zrobić 1. Realizowane treści podstawy programowej Przedmiot Fizyka Światło. Uczeń: Realizowana treść podstawy programowej opisuje bieg promieni przechodzących przez soczewkę skupiającą i rozpraszającą (biegnących równolegle do osi optycznej) posługując się pojęciami ogniska i ogniskowej rysuje konstrukcyjnie obrazy wytworzone przez soczewki, rozróżnia obrazy rzeczywiste, pozorne, proste, odwrócone, powiększone i pomniejszone Technika Zajęcia modelarskie Uczeń: rozpoznaje i rozumie potrzebę budowania różnych typów modeli zna możliwości wykorzystania modeli do przedstawiania wielkości, kształtu i rozwiązań konstrukcyjnych rzeczywistych urządzeń technicznych bezpiecznie posługuje się narzędziami i przyrządami modelarskimi 2. Kształcone kompetencje kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo-techniczne, kompetencje społeczne i obywatelskie, inicjatywność i przedsiębiorczość. 3. Cele zajęć blokowych zbadanie właściwości układów optycznych dwu lub trój soczewkowych.
4. Oczekiwane osiągnięcia ucznia Uczeń: opisuje przebieg i wynik przeprowadzanego doświadczenia, wyjaśnia rolę użytych przyrządów, wykonuje schematyczny rysunek obrazujący układ doświadczalny lub dokumentuje wyniki za pomocą fotografii lub filmów, wyodrębnia zjawisko z kontekstu, wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla wyniku doświadczenia, pracuje samodzielnie i w zespole, bezpiecznie obserwuje nawet bardzo jasne obiekty, formułuje wnioski w oparciu o wyniki własnych obserwacji, wskazuje możliwe zastosowania obserwowanych efektów. 5. Przykładowe rozwiązanie nr 1 Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Ilość sztuk 1. soczewka okularowa skupiająca (najlepiej surowa 1 nieoszlifowana do kształtu okularów) o ogniskowej ok. 1m 2. soczewka okularowa skupiająca ( najlepiej surowa nieoszlifowana do kształtu okularów ) o ogniskowej ok. 0,2m 3. soczewka okularowa rozpraszająca ( najlepiej surowa nieoszlifowana do kształtu okularów ) o ogniskowej ok. 0,2m może być soczewka wziernika ( judasza do drzwi ) 2 1 4. ciemne szkiełko filtra maski spawalniczej 1 5. listwa o wym. ok. 1,5mx2,5cmx0,5cm 1 6. plastelina(paczka) 1 7. szpilka 1 8. spinacze do bielizny 2 Proponowany przebieg zajęć z rozliczeniem czasowym Lp. Opis kolejnych działań Uwagi do realizacji dla nauczyciela (rysunki, schematy, fotografie, linki do WWW itp.) 1 Wprowadzenie do zagadnienia opisu biegu promieni przechodzących przez soczewkę skupiającą i rozpraszającą. Pojęcia ogniska i ogniskowej. Konstrukcji obrazów wytworzonych przez soczewki, rozróżnia Doświadczenie wyznaczenie ogniskowej soczewek. Doświadczenie- otrzymywanie obrazów za pomocą soczewek- opisywanie cech obrazów, pomiary odległości przedmiotu i obrazu od soczewki. Czas trwania w minutach 15
obrazów rzeczywistych, pozornych, prostych, odwróconych, powiększonych i pomniejszonych. 2 Omówienie zasad bezpiecznego posługiwania się materiałami używanymi w czasie zajęć i ich właściwego zastosowania. 3 Wykonanie ławy optycznej przy użyciu listewki i spinaczy. zał. fot. 1 5 5 4 Przymocowanie - za pomocą plasteliny - soczewki rozpraszającej w odległości ok. 8cm od jednego z końców listewki. zał. fot. 2 /lunetka Galileusza 2
5 Przymocowanie - za pomocą plasteliny - soczewki skupiającej o długiej ogniskowej w takiej odległości, aby obserwując obraz odległego przedmiotu uzyskać powiększenie ok. 3 krotne. zał. fot. 3 /lunetka Galileusza 3 6 Przymocowanie - za pomocą plasteliny - soczewki skupiającej o krótkiej ogniskowej w odległości ok. 8cm od jednego z końców listewki. zał. fot. 4 /luneta astronomiczna 2 7 Przymocowanie - za pomocą plasteliny - soczewki skupiającej o długiej ogniskowej w takiej odległości, aby obserwując odległy zał. fot. 5 /luneta astronomiczna 3
przedmiot uzyskać jego powiększony, odwrócony obraz. 8 Wykonanie czynności jak przy konstruowaniu lunety astronomicznej z dodatkową soczewką o krótkiej ogniskowej zamocowaną tak, aby uzyskać prosty, powiększony obraz odległego przedmiotu. zał. fot. 6 /luneta ziemska 15 9 Wykonanie czynności jak przy konstruowaniu lunety ziemskiej (lub wykorzystanie skonstruowanej wcześniej lunety ziemskiej) i zamocowanie przed soczewką okularem szpilki tak, aby na tle obserwowanego odległego przedmiotu widoczny był ostry, prosty, powiększony obraz grota szpilki. 10 Wykonanie lunety astronomicznej z zamocowanym filtrem spawalniczym tak, aby można było przy zachowaniu szczególnej ostrożności uzyskać zał. fot. 8 /luneta astronomiczna z filtrem spawalniczym Uwaga! Jeśli warunki pogodowe nie pozwolą na obserwację Słońca proponuję wykonanie prostego układu mikroskopu z dwóch soczewek skupiających i krótkich ogniskowych. 10 15
obraz plam słonecznych np. na jasnej kartce papieru pełniącej rolę ekranu. 11 Wykonanie 5 dokumentacji zdjęciowej. 12 Wypełnienie i zebranie 10 dokumentacji uczniowskiej. Całkowity czas trwania jednostki 90 6. Obudowa do lekcji: Przed próbą konstrukcji lunet konieczna jest seria doświadczeń, pokazująca zjawiska powstawania obrazów, uzyskiwanych za pomocą pojedynczych soczewek, użytych w doświadczeniu. Uczeń powinien zakończyć zajęcia, w pełni rozumiejąc wykonane doświadczenia kluczowe, zawarte w tematyce zajęć. Ważne jest też przekonanie ucznia po takich zajęciach, że wszechobecne w życiu codziennym zjawiska fizyczne można w łatwy sposób powtórzyć i wyjaśnić, budując własne modele. Pełne wyjaśnienie zjawisk budzi ciekawość i zachęca do eksperymentowania, a o to chodzi w popularyzacji nauk przyrodniczych. Wykonywanie doświadczeń ma być dla nas pretekstem do uczenia myślenia logicznego, wnioskowania, podejmowania prób algorytmizacji. Podsumowując prowadzone zajęcia, można uczniom zadać pytania: W jaki sposób można wykorzystać wyniki obserwacji w życiu codziennym np. przy konstrukcji odpowiednich urządzeń? Czy po zapisaniu położeń soczewek na listwie mógłbyś wykonać lunetę formując odpowiednie cylindry z papieru i mocując w ich wnętrzu soczewki za pomocą papierowych pierścieni i kleju? Czy wyniki obserwacji pomogły Ci zrozumieć zasadę działania znanych Ci urządzeń; lunet, lornetek itp. Dodatkowe wyjaśnienia; praca w zespołach kilkuosobowych. Część uczniów zapisuje wyniki obserwacji, ewentualnie wykonuje fotografie lub krótkie filmy wideo lub udziela doraźnej pomocy w przeprowadzeniu doświadczenia.
6. Karta pracy ucznia Wypełnijcie tabelę dotyczącą kosztów pomocy dydaktycznych: Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Ilość sztuk Cena jednostkowa Cena łączna Suma kosztów: Oszacujcie koszty pracy: lp Zadanie Czas wykonania (h) Liczba osób Łącznie osobogod zin pracy Cena osobogodziny pracy (zł) Koszt Suma:
7. Ankieta ewaluacyjna zajęć oraz karta samooceny ucznia Imię i nazwisko ucznia: Lp. Pytanie do ucznia Tak Raczej tak 1 Czy dzisiejsze zajęcia były dla ciebie interesujące? 2 Czy dowiedziałeś się czegoś nowego? Trudno powiedz ieć Nie Zdecydo - wanie nie Co zmieniłbyś w dzisiejszych zajęciach: Wypisz działania, w których Twój wkład pracy był największy oraz te, w których uczestniczyłeś w mniejszym stopniu, uzasadnij dlaczego: Mój szczególny wkład pracy to: W tych działaniach uczestniczyłem mniej: ponieważ: 8. Uwagi o realizacji Uwaga! bardzo ważne dla powodzenia eksperymentu jest staranne mocowanie soczewek tak, aby ich osie optyczne (w miarę możliwości) pokrywały się. Można także - w miarę możliwości wykorzystując dwie soczewki o krótkich ogniskowych, wykonać konstrukcję mikroskopu.
9. Literatura uzupełniająca, zalecane podręczniki i artykuły 1. Riley Peter, Galileusz, eksperymenty, obserwacje, wynalazki,, Wyd. Debit, 2009 2. Marek Substyk, Poradnik miłośnika astronomii, Wyd. "AstroCD", 2010, 3. W.Celnik, H.Hahn, Astronomia dla początkujących, Wyd. "Delta W-Z", 2010 4. Novelli L.,Galileusz i pierwsza wojna gwiezdna, Wyd. Zielona Sowa, 2009 5. Od lunety Galileusza do teleskopów kosmicznych - katalog wystawy w Muzeum Uniwersytetu Jagiellońskiego, Collegium Maius, Kraków 2009 6. Evelyn Gates, Teleskop Einsteina w poszukiwaniu ciemnej materii i ciemnej energii we Wszechświecie, Wyd. Prószyński Media, 2010