SCENARIUSZ LEKCJI. Streszczenie. Czas realizacji. Podstawa programowa. Cele kształcenia wymagania ogólne:

Podobne dokumenty
INFORMATYKA MÓJ SPOSÓB NA POZNANIE I OPISANIE ŚWIATA.

SCENARIUSZ LEKCJI. Miejsca zerowe funkcji kwadratowej i ich graficzna prezentacja

SCENARIUSZ LEKCJI. Jedno z doświadczeń obowiązkowych ujętych w podstawie programowej fizyki - Badanie ruchu prostoliniowego jednostajnie zmiennego.

SCENARIUSZ LEKCJI. Autorzy scenariusza: Krzysztof Sauter (informatyka), Marzena Wierzchowska (matematyka)

SCENARIUSZ LEKCJI. Dzielenie wielomianów z wykorzystaniem schematu Hornera

Matura 2015 z fizyki pod lupą od idei zmian do zadań egzaminacyjnych. Jolanta Kozielewska OKE Wrocław

SCENARIUSZ LEKCJI. TEMAT LEKCJI: O czym mówią współczynniki funkcji liniowej? - wykorzystanie arkusza kalkulacyjnego na lekcjach matematyki

SCENARIUSZ LEKCJI. Wielomiany komputerowe wykresy funkcji wielomianowych

SCENARIUSZ LEKCJI Przesuwanie paraboli - wykorzystanie arkusza kalkulacyjnego na lekcjach matematyki

SCENARIUSZ TEMATYCZNY. Prawa Keplera (fizyka, informatyka poziom rozszerzony)

WFiIS. Wstęp teoretyczny:

Efekt fotoelektryczny

SCENARIUSZ LEKCJI. TEMAT LEKCJI: Budowa atomu. Układ okresowy pierwiastków chemicznych. Promieniotwórczość naturalna i promieniotwórczość sztuczna

SCENARIUSZ LEKCJI: TEMAT LEKCJI: Postać kanoniczna funkcji kwadratowej. Interpretacja danych w arkuszu kalkulacyjnym

SCENARIUSZ LEKCJI. Czas realizacji. Podstawa programowa

SCENARIUSZ LEKCJI. Streszczenie. Czas realizacji. Podstawa programowa

39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY.

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny

BADANIE ZEWNĘTRZNEGO ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNEGO

Rozładowanie promieniowaniem nadfioletowym elektroskopu naładowanego ujemnie, do którego przymocowana jest płytka cynkowa

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI

SCENARIUSZ LEKCJI. TEMAT LEKCJI: Zastosowanie średnich w statystyce i matematyce. Podstawowe pojęcia statystyczne. Streszczenie.

Światło fala, czy strumień cząstek?

SCENARIUSZ LEKCJI. Streszczenie. Czas realizacji. Podstawa programowa

ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE. Edyta Karpicka WPPT/FT/Optometria

BADANIE EFEKTU FOTOELEKTRYCZNEGO ZEWNĘTRZNEGO

SCENARIUSZ LEKCJI. Fale akustyczne oraz obróbka dźwięku (Fizyka poziom rozszerzony, Informatyka poziom rozszerzony)

FIZYKA I ASTRONOMIA. Matura z Kwazarem. Życzymy powodzenia!

SCENARIUSZ LEKCJI. Temat może zostać zrealizowany jako wprowadzający do zagadnień opracowywania i prezentowania informacji.

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Informatyka klasa III Gimnazjum wymagania na poszczególne oceny

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z INFORMATYKI dla klasy III gimnazjalnej, Szkoły Podstawowej w Rychtalu

Wykład 7 Kwantowe własności promieniowania

Badanie żarówki. Sprawdzenie słuszności prawa Ohma, zdejmowanie charakterystyki prądowo-napięciowej.

Fizyka współczesna. Pracownia dydaktyki fizyki. Instrukcja dla studentów. Tematy ćwiczeń

WYMAGANIA EDUKACYJNE

Z nowym bitem. Informatyka dla gimnazjum. Część II

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne i stała Plancka - Dobór długości fali spektrometrem siatkowym

Sprawdzanie prawa Ohma i wyznaczanie wykładnika w prawie Stefana-Boltzmanna

WYKRESY FUNKCJI LINIOWEJ

SCENARIUSZ LEKCJI. Autorzy scenariusza: Krzysztof Sauter (informatyka), Marzena Wierzchowska (matematyka)

Matura z fizyki i astronomii 2012

INFORMATYKA POZIOM ROZSZERZONY

Mierzymy opór elektryczny rezystora i żaróweczki. czy prawo Ohma jest zawsze spełnione?

ZAKRES MATERIAŁU DO MATURY PRÓBNEJ KL III

BADANIE CHARAKTERYSTYK FOTOELEMENTU

Ciąg Fibonacciego jako szczególny przykład ciągu określonego rekurencyjnie. Przykłady rekurencji w informatyce

KARTA MONITOROWANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ KSZTAŁCENIA OGÓLNEGO

EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

Wybrane wymagania dla informatyki w gimnazjum i liceum z podstawy programowej

EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

Wymagania - informatyka

1. Właściwości obwodu elektrycznego z elementami połączonymi szeregowo

Proporcje podziału godzin na poszczególne bloki. Tematyka lekcji. Rok I. Liczba godzin. Blok

PROGRAM NAUCZANIA DLA I I II KLASY GIMNAZJUM

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny z informatyki w gimnazjum klasa III Rok szkolny 2015/16

Kwantowa natura promieniowania

Grażyna Koba, Poradnik metodyczny. Informatyka dla gimnazjum Program nauczania wymagania na oceny PRZEDMIOTOWY SYSTEM OCENIANIA KLASA II

Temat: Podsumowanie wiadomości z działu: Nie tylko kalkulator ćwiczenia z wykorzystaniem monitora interaktywnego. Zajęcia komputerowe klasa VI a

Rozkład materiału informatyki w gimnazjum w Kielnie dla klasy I i II z podziałem na jednostki lekcyjne.

ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE

Uczeń otrzymuje ocenę z przedmiotu uzależnioną od opanowania przez niego wymagań edukacyjnych na określonym poziomie.

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA

FOTOKOMÓRKA. CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE FOTOKOMÓRKI PRÓŻNIOWEJ

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska

I. Poziom: poziom rozszerzony (nowa formuła)

Wymagania edukacyjne z informatyki w klasie VIII

Scenariusz lekcji fizyki w klasie drugiej gimnazjum

1 Źródła i detektory. I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego

E12. Wyznaczanie parametrów użytkowych fotoogniwa

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach

Wymagania na poszczególne oceny w klasach 3 gimnazjum

Wymagania edukacyjne z informatyki dla uczniów klas VI SP nr 53 w Krakowie w roku szkolnym 2019/2020

SZKIC ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ROZWIĄZAŃ ZADAŃ W ARKUSZU II. Zadanie 28. Kołowrót

ZAŁOŻENIA OGÓLNE. Cele konkursu

Wykład 18: Elementy fizyki współczesnej -2

Projekt interdyscyplinarny chemia-informatyka KIERUNEK PRZEBIEGU REAKCJI I JEJ KINETYKA A ZNAK EFEKTU ENERGETYCZNEGO

INFORMATYKA MÓJ SPOSÓB NA POZNANIE I OPISANIE ŚWIATA.

Przedmiotowy System Oceniania z informatyki Oddziały gimnazjalne SP 3 w Gryfinie, klasy II.

1. Wymagania ogólne i szczegółowe cele edukacyjne kształcenia i wychowania

i działanie urządzeń związanych równieŝ budowę i funkcje urządzeń

Zastosowanie arkusza kalkulacyjnego na lekcjach mechaniki technicznej

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA STOSOWANA II Liceum Ogólnokształcące im. Adama Asnyka w Bielsku-Białej

LVII Olimpiada Fizyczna (2007/2008)

zadania zamknięte W zadaniach od 1. do 10. wybierz i zaznacz jedną poprawną odpowiedź.

Temat: Co to jest modelowanie? Modelowanie przebiegu procesu zapominania za pomocą arkusza kalkulacyjnego.

Ćwiczenie 375. Badanie zależności mocy promieniowania cieplnego od temperatury. U [V] I [ma] R [ ] R/R 0 T [K] P [W] ln(t) ln(p)

Przedmiotowy system oceniania w Zespole Szkół Ogólnokształcących nr 3 we Wrocławiu

Autorski program nauczania

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Zestaw 1cR. Dane: t = 6 s czas spadania ciała, g = 10 m/s 2 przyspieszenie ziemskie. Szukane: H wysokość, z której rzucono ciało poziomo, Rozwiązanie

WYMAGANIA EDUKACYJNE. Informatyka Szkoła Podstawowa Klasa 4 NA ŚRÓDROCZNĄ I ROCZNĄ OCENĘ KLASYFIKACYJNĄ

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

Część II Uwaga: wszystkie wyniki muszą być odzwierciedleniem dołączonej komputerowej realizacji obliczeń.

Transkrypt:

SCENARIUSZ LEKCJI OPRACOWANY W RAMACH PROJEKTU: INFORMATYKA MÓJ SPOSÓB NA POZNANIE I OPISANIE ŚWIATA. PROGRAM NAUCZANIA INFORMATYKI Z ELEMENTAMI PRZEDMIOTÓW MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZYCH Autorzy scenariusza: Marek Gałaszewski, Mirosław Bogdan TEMAT LEKCJI: Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, wyznaczanie stałej Plancka. Arkusz kalkulacyjny jako narzędzie do rozwiązywania problemów fizycznych. Streszczenie Zagadnienia do omówienia w trakcie lekcji: - Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne - Własności fotonów (prędkość, energia, masa, pęd) - Własności fotokomórki, charakterystyka prądowo-napięciowa, napięcie hamowania - Prawo Einsteina, stała Plancka, praca wyjścia - Analiza równania Prawa Einsteina pod kątem współczynnika kierunkowego (h) i wyrazu wolnego (W) - Adresowanie względne i bezwzględne w arkuszu kalkulacyjnym - Reprezentacja danych na wykresie Czas realizacji 2 x 45 minut Podstawa programowa Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne i pojęcie stałej Plancka znajdują się w podstawie programowej fizyki na poziomie rozszerzonym. Stosowanie podejścia algorytmicznego do modelowania i rozwiązywania sytuacji problemowych oraz wykorzystywanie arkusza do zapisywania algorytmów występuje w podstawie programowej informatyki głównie na poziomie rozszerzonym. Cele kształcenia wymagania ogólne: Etap edukacyjny: IV, przedmiot: informatyka (poziom rozszerzony)

III. Rozwiązywanie problemów i podejmowanie decyzji z wykorzystaniem komputera, z zastosowaniem podejścia algorytmicznego. Etap edukacyjny: IV, przedmiot: fizyka (poziom rozszerzony) I. Znajomość i umiejętność wykorzystania pojęć i praw fizyki do wyjaśniania procesów i zjawisk w przyrodzie. III. Wykorzystanie i przetwarzanie informacji zapisanych w postaci tekstu, tabel, wykresów, schematów i rysunków. IV. Budowa prostych modeli fizycznych i matematycznych do opisu zjawisk. V. Planowanie i wykonywanie prostych doświadczeń i analiza ich wyników. Treści nauczania wymagania szczegółowe: Etap edukacyjny: IV, przedmiot: informatyka (poziom podstawowy) 4. Opracowywanie informacji za pomocą komputera, w tym: rysunków, tekstów, danych liczbowych, animacji, prezentacji multimedialnych i filmów. Uczeń: 4) wykorzystuje arkusz kalkulacyjny do obrazowania zależności funkcyjnych i do zapisywania algorytmów. Etap edukacyjny: IV, przedmiot: fizyka (poziom rozszerzony) Cel 11. Fizyka atomowa i kwanty promieniowania elektromagnetycznego. Uczeń: 1) opisuje założenia kwantowego modelu światła; 2) stosuje zależność między energią fotonu a częstotliwością i długością fali do opisu zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego, wyjaśnia zasadę działania fotokomórki. Poznanie istoty i własności zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego. Stosowanie zdobytej wiedzy w rozwiązywaniu zadań teoretycznych i praktycznych. Wykorzystywanie własności funkcji liniowej w fizyce i informatyce interpretacja współczynników tej funkcji. Stosowanie różnych sposobów adresowania komórek w arkuszu. Dobór odpowiedniego typu wykresu i przedstawianie danych na wykresie. Słowa kluczowe formuła, adres względny, bezwzględny i mieszany, wykres punktowy, linia trendu, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, fotokomórka, foton, kwant energii, stała Plancka, praca wyjścia, napięcie hamowania, charakterystyka prądowo napięciowa

Co przygotować? - płytka cynkowa na izolowanej podstawce, elektroskop, laska ebonitowa, sukno do pocierania laski, lampa kwarcowa, fotokomórka - dane pomiarowe zaczerpnięte z Internetu (np. www.sprawko.pl) - plik z arkuszem do rozwiązania (stala_plancka_dane.xlsx) - wydrukowane zadania (karta_pracy_stala_plancka.doc) - komputery z arkuszem kalkulacyjnym (np. MS Excel) Przebieg zajęć: 1. Wprowadzenie (10 minut) Nauczyciel zapoznaje z tematem zajęć. Następnie wykorzystując płytkę cynkową na izolowanej podstawce, elektroskop, laskę ebonitową, sukno do pocierania laski, lampę kwarcową oraz fotokomórkę demonstruje zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne oraz działanie fotokomórki. Rozładowywanie układu płytka cynkowa elektroskop poprzez padające promieniowanie UV pochodzące z lampy kwarcowej:

Padające światło z lampki emituje elektrony w fotokomórce przez co fotokomórka posiada znikomy opór elektryczny, brak takiego światła skutkuje bardzo dużym oporem fotokomórki:

2. Rozwinięcie tematu (35 minut) Nauczyciel wskazuje potrzebę wprowadzenia korpuskularnego podejścia do światła. Omawia: - własności fotonów: - prędkość fotonu - energia fotonu - masa fotonu - pęd fotonu - własności fotokomórki: - schemat: - charakterystyka prądowo - napięciowa: - sposób w jaki zjawisko to wyjaśnił Albert Einstein prawo Einsteina: - E k =hν-w

- napięcie hamowania wielkość pozwalająca wyznaczyć energię kinetyczną fotoelektronu E k =eu h oraz zależność E k (ν) - analizę równania E k =hν-w oraz E k =eu h, - zadania do samodzielnego wykonania. 3. Praca indywidualna lub w zespołach (45 minut) Uczniowie kopiują plik arkusza z danymi z zasobów serwera (stala_plancka_dane.xlsx) oraz otrzymują wydrukowaną kartę pracy (karta_pracy_stala_plancka.docx). Zawartość pliku stala_plancka_dane.xlsx : Rozwiązują zadania: długość fali promieniowania λ [m] napięcie hamowania U [V] 4,34E-07 0,55 4,05E-07 0,73 3,65E-07 1,09 3,13E-07 1,67 2,54E-07 2,57 Zadanie 1. Na podstawie wartości zmierzonych dla zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego dla litu wyznacz stałą Plancka i pracę wyjścia dla tego pierwiastka. Otrzymane wartości porównaj z wartościami z tablic. Do tego celu wykorzystaj arkusz kalkulacyjny.

a) Na podstawie wartości długości fal λ oblicz ich częstotliwości ν. b) Na podstawie napięć hamowana U h oblicz energie kinetyczne fotoelektronów E k w dżulach. c) Sporządź wykres punktowy E k (ν). d) Do wykresu dodaj linię trendu wraz z równaniem. e) Na podstawie równania dołączonego do linii trendu odczytaj wartość stałej Plancka oraz wartość pracy wyjścia. f) Porównaj odczytane wartości z ww. równania z wartościami zamieszczonym w tablicach fizycznych. g) Określ błędy względne procentowe tych wielkości. Uczniowie wykorzystują w rozwiązaniu wiedzę dotyczącą różnych sposobów adresowania komórek w arkuszu (względne, bezwzględne) oraz umiejętność tworzenia wykresów (tu: punktowy) z linią trendu. Wstawiamy kolumnę częstotliwość pomiędzy kolumnami długość fali oraz napięcie hamowania a po tej ostatniej kolumnę energia fotoelektryczna. Wprowadzamy wartości dla ładunku elementarnego oraz prędkości światła. Wprowadzamy formułę do kolumny B dla częstotliwości: ν = c / λ (=$F$3/A2). Kopiujemy formułę do 6 wiersza włącznie. Następnie wprowadzamy formułę do kolumny D dla energii fotoelektrycznej: E = U * e (=C2*$F$2). Kopiujemy formułę.

Ostateczne rozwiązanie: długość fali promieniowania λ [m] częstotliwość ν[hz] napięcie hamowania U [V] energia fotoelektryczna E[J] 4,34E-07 6,91E+14 0,55 8,80E-20 ładunek elementarny 1,60E-19 4,05E-07 7,41E+14 0,73 1,17E-19 prędkość światła 3,00E+08 3,65E-07 8,22E+14 1,09 1,74E-19 3,13E-07 9,60E+14 1,67 2,67E-19 2,54E-07 1,18E+15 2,57 4,11E-19 Na podstawie kolumn B i D (częstotliwość oraz energia fotoelektryczna) tworzymy wykres punktowy. Dodajemy linię trendu (typ liniowy, prognoza do tyłu: 7,0E14). Zaznaczamy opcję Wyświetl równanie na wykresie.

Efekt końcowy: Zadanie 2. Katoda fotokomórki oświetlana jest wiązką światła laserowego o długości fali 330 nm. Charakterystykę prądowo-napięciową tej fotokomórki przedstawiono poniżej na wykresie.

Korzystając z wykresu oblicz (w dżulach) pracę wyjścia elektronów z katody fotokomórki. Rozwiązanie: Dane: λ=330nm U h =1V (odczytane z wykresu) h=6,63. 10-34 Js c=3. 10 8 m/s Szukane: W Wychodząc z prawa Einsteina: Stąd:, E k =1eV=1,6. 10-19 J E f =6,03. 10-19 J Ostatecznie: W=4,43. 10-19 J Odp: Praca wyjścia wynosi W=4,43. 10-19 J. Zadanie 3. Fotokomórkę włączono w przedstawiony na rysunku obwód prądu elektrycznego. Woltomierz, mierzący napięcie na zaciskach opornika, wskazał wartość 4V, a amperomierz 2µA. Oba przyrządy są idealne (tzn. opór woltomierza jest nieskończenie duży, a opór amperomierza zerowy). Oblicz opór opornika oraz siłę elektromotoryczną źródła prądu. Opór wewnętrzny źródła prądu jest mały więc go pomiń.

Rozwiązanie: Dane: U=4V I=2µA U 1 =2V (U 1 na fotokomórce dla I=2µA) Szukane: R E Z prawa Ohma mamy: R=2MΩ Natomiast z II prawa Kirchhoffa: E-U 1 -U=0V Stąd: E=U 1 +U czyli E=6V Odp: Siła elektromotoryczna źródła prądu wynosi 6V, opór opornika 2MΩ. Sprawdzenie wiedzy Zadanie 4. Katoda fotokomórki oświetlona jest światłem monochromatycznym o długości fali λ 0. Jeżeli napięcie między anodą i katodą osiągnie U 0 = - 4 V, to zanika prąd w obwodzie. Jeżeli zmienimy długość fali światła padającego na fotoelement na λ=1,5λ 0, to prąd zanika przy napięciu U 1 = -2 V. Oblicz pracę wyjścia elektronów z katody. Zadanie 5. Na powierzchnię metalu, dla którego praca wyjścia wynosi W=1,8eV, pada: - 500 fotonów o energii 2eV każdy, - 1000 identycznych fotonów o energii 1,7eV każdy. Oblicz, ile elektronów zostanie wybitych w każdym z podanych przypadków oraz jaka będzie energia kinetyczna każdego z nich. Odpowiedź krótko uzasadnij. Ocenianie - ocena arkusza utworzonego przez uczniów w trakcie lekcji; należy zwrócić uwagę na poprawność obliczeń (70%), umiejętne sformatowanie tabeli i wykresu (30%)

- poprawność wykonania zadań 2 i 3 - poprawność wykonania zadań 4 i 5 (praca domowa) Dostępne pliki 1. stala_plancka_dane.xlsx 2. karta_pracy_stala_plancka.docx (do wydruku po 1 egzemplarzu dla każdego z uczniów) 3. stala_plancka.pptx