Do celu
Badanie energii kinetycznej na podstawie ruchu o zmiennej prędkości.
![Aim for it - Lesson Header](https://assets.education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/bltdf44c628e055f5c5/611214a6fef0ad1b8c9c0178/App-Thumb.png?locale=pl-pl&auto=webp&format=jpeg&width=500&quality=90&fit=bounds)
Włącz się
(Przed zajęciami (20 min))
– Te zajęcia dotyczą sposobu, w jaki energia kinetyczna związana jest z prędkością i masą. Uczniowie przeprowadzą doświadczenie dotyczące mierzenia odległości przebytej w czasie. Danymi wejściowymi będzie liczba obrotów koła. Na podstawie wykresu przedstawiającego liczbę obrotów koła w czasie przygotują wykres prezentujący odległość przebytą w czasie, a następnie spróbują przedstawić również zmiany prędkości w czasie. Na koniec obliczą energię kinetyczną, podstawiając maksymalną prędkość do poniższego wzoru: Ek = ½mv2 m = 305 g
– Wykorzystaj różne materiały, by zaangażować uczniów w rozmowę na temat energii kinetycznej.
Dyskusja
Rozpocznij dyskusję, zadając pytania związane z zajęciami. Oto kilka propozycji:
– Jak wygląda wykres przedstawiający odległość przebytą w czasie?
– Jak wygląda wykres przedstawiający zmiany prędkości w czasie?
– Jak wygląda wykres przedstawiający zmiany energii kinetycznej w czasie?
Poproś uczniów o zapisanie ich przemyśleń w formie hipotezy.
Wymyśl
(Podczas zajęć (30 min))
– Poproś uczniów o zbudowanie pojazdu ze swobodnie poruszającymi się kołami, który będzie zliczał obroty kół. Uczniowie mogą zbudować własny model lub model Kamień curlingowy według instrukcji budowania w aplikacji.
– Poproś uczniów o przetestowanie modeli za pomocą sugerowanego programu.
– Poproś uczniów o narysowanie wykresu przedstawiającego odległość przebytą w czasie i opisanie go:
– Co oznaczają gwałtowne wzrosty i spadki na wykresie?
– Dlaczego z czasem odległość między nimi się zwiększa?
Wytłumacz
(Podczas zajęć (15 min))
– Poproś uczniów o kontynuowanie doświadczenia poprzez:
– przekształcenie liczby obrotów na sekundę na odległość,
– przekształcenie odległości przebytej w czasie na prędkość.
– Daj uczniom czas na dostosowanie programów i ulepszenie ich wydajności.
– Zachęć ich do rejestrowania jak największej liczby danych podczas przeprowadzania doświadczeń.
– Poproś uczniów o wyeksportowanie danych w pliku CSV, który można w razie potrzeby edytować w innych programach.
Weryfikuj
(Po zajęciach (20 min))
– Jeśli uczniowie nadal mają dostęp do zestawów SPIKE Prime, poproś ich o wykonanie zadań z aplikacji SPIKE, które rozwiną ich wiedzę praktyczną, na przykład:
– Uczniowie mogą zagrać w grę i zapisać swoje wyniki. Poproś uczniów o popychanie kamieni curlingowych w taki sposób, aby przód modelu zatrzymał się jak najbliżej środka celu. Wyjaśnij, że każdy uczeń może spróbować trzy razy i po każdej próbie powinien zmierzyć odległość od środka celu do przodu modelu. Grę wygrywa uczeń lub zespół z najmniejszą łączną odległością po trzech próbach.
– Jeśli uczniowie nie mają dostępu do zestawów, poproś ich o uzupełnienie Notatnika wynalazcy lub zadaj im do wykonania jedno z zaproponowanych niżej ćwiczeń rozwijających umiejętności. Większość z ćwiczeń rozwijających umiejętności można wykonać za pomocą danych zgromadzonych podczas sesji zajęć praktycznych.
– Poprowadź sesję, podczas której uczniowie będą wymieniać informacje miedzy sobą. Sesję można przeprowadzić za pomocą dowolnych, najskuteczniejszych metod lub narzędzi (np. w klasie lub online).
Ocena
– Przekaż każdemu uczniowi opinię na temat jego pracy.
– Aby uprościć ten proces, możesz skorzystać z podanych kryteriów oceny.
Możliwości oceny
Lista kontrolna obserwacji nauczyciela
Przygotuj odpowiednią skalę, na przykład:
– Częściowo zrealizowane
– Całkowicie zrealizowane
– Powyżej oczekiwań
Aby ocenić postępy uczniów, wykorzystaj następujące kryteria:
– Uczniowie potrafią zaprogramować urządzenie do zapisywania danych na wykresie liniowym.
– Uczniowie potrafią interpretować wartości przedstawione na wykresie liniowym.
– Uczniowie potrafią wyjaśnić energię kinetyczną w odniesieniu do prędkości.
Samoocena
Poproś uczniów o wybranie klocków, które ich zdaniem najlepiej reprezentują ich pracę.
– Niebieski: potrafię narysować wykres z danymi za pomocą programu podanego w aplikacji.
– Żółty: potrafię narysować własny wykres liniowy i wyjaśnić swoje wyniki.
– Fioletowy: potrafię samodzielnie przygotować nowe doświadczenie.
Opinie o pracy koleżanek i kolegów
Zachęć uczniów, aby dzielili się opiniami na temat innych w następujący sposób:
– Niech wzajemnie oceniają swoją pracę na powyższej kolorowej skali z klocków.
– Niech wyrażają konstruktywne opinie o pracy innych, tak aby podczas kolejnej lekcji osiągnęli lepsze wyniki. To dobra okazja do wykorzystania narzędzi do wideokonferencji lub postów na blogu w scenariuszu nauczania mieszanego.
![assessment-general.png](https://assets.education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt032b33c478512aaa/5f33cb41d9a24d7c67e50c7e/assessment-general.png?locale=pl-pl&auto=webp&format=jpeg&width=1800&quality=90&fit=bounds)
Zróżnicowanie
Jeśli chcesz, aby lekcja była łatwiejsza:
– Ogranicz zajęcia w taki sposób, by uczniowie skupili się tylko na zmianach odległości przebytej w czasie.
Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:
– Poproś uczniów, aby zaprojektowali i zbudowali własne pojazdy bez silnika oraz kamienie curlingowe, powtórzyli doświadczenie i porównali dane z wynikami innych modeli (np. z danymi uzyskanymi przez innego ucznia).
– Poproś uczniów, aby zaprojektowali i zbudowali własne urządzenia do pchania, które umożliwią popychanie w bardziej regularny sposób, oraz aby udokumentowali proces projektowy.
![DIFF.png](https://assets.education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt09dab5b68e6427be/5f3edb44ecd7dd17da9be78e/DIFF.png?locale=pl-pl&auto=webp&format=jpeg&width=1800&quality=90&fit=bounds)
Wskazówki
Wskazówki dotyczące budowania
![45678_Science_36.png](https://assets.education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/bltad3cac787054a2a5/5f3e7bb3e65e3223c604226d/45678_Science_36.png?locale=pl-pl&auto=webp&format=jpeg&width=1800&quality=90&fit=bounds)
Wskazówki dotyczące programowania
Ta lekcja jest przeznaczona do odtworzenia, gdy Hub jest podłączony przez USB lub Bluetooth. Po połączeniu dane gromadzone przez Hub są przesyłane bezpośrednio na urządzenie i umieszczane na wykresie liniowym w czasie rzeczywistym.
Program główny
Program rozwiązań
Wskazówki dotyczące danych
Oto przykładowe dane, jakie uczniowie mogą uzyskać podczas tego doświadczenia.
![DATA-Sample.png](https://assets.education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt5f66030e7ba396cf/5f3fad78eb93e224977c1d54/DATA-Sample.png?locale=pl-pl&auto=webp&format=jpeg&width=1800&quality=90&fit=bounds)
Rozwój umiejętności
Rozwój umiejętności matematycznych
Aby dodatkowo rozwijać umiejętności matematyczne:
– Poproś uczniów o sprawdzenie, co się stanie, gdy zmienią masę kamienia curlingowego poprzez dodanie innych elementów LEGO (np. silników) albo ciężkich przedmiotów (np. butelki z wodą). Poproś ich o zaktualizowanie modeli, ponowne przeprowadzenie doświadczenia i porównanie wykresów przedstawiających prędkość w czasie dla różnych mas.
Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas.
![MATH.png](https://assets.education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt7082f1b37494303d/5f3edb45bb85e316ed92ac90/MATH.png?locale=pl-pl&auto=webp&format=jpeg&width=1800&quality=90&fit=bounds)
Rozwój umiejętności językowych
Aby dodatkowo rozwijać umiejętności językowe:
– Poproś uczniów o przygotowanie kampanii marketingowej reklamującej główne cechy ich modelu. Kampania powinna zawierać dane techniczne modelu i przedstawiać fakty naukowe związane z prędkością i energią, które podkreślą zalety modelu.
Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas.
![LA.png](https://assets.education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/bltf9389d4effbb99a2/5f3edb455e0cc01e7b878dc0/LA.png?locale=pl-pl&auto=webp&format=jpeg&width=1800&quality=90&fit=bounds)
Powiązanie z przyszłym zawodem
Uczniowie, którym podobała się ta lekcja, mogą być zainteresowani pracą zawodową w następujących dziedzinach:
– Edukacja i szkolenia
– Nauki medyczne
Wsparcie dla nauczyciela
Uczniowie:
– Obliczą początkową prędkość zwalniającego ruchu na podstawie wykresu liniowego przedstawiającego odległość przebytą w czasie.
– Na podstawie tej przybliżonej prędkości obliczą średnią energię kinetyczną.
Zestaw LEGO® Education SPIKE™ Prime
Urządzenie z zainstalowaną aplikacją LEGO Education SPIKE
Fizyka
Uczeń:
• 1.1 wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; ilustruje je w różnych postaciach;
• 1.2 wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
• 1.3 rozróżnia pojęcia: obserwacja, pomiar, doświadczenie; przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów;
• 1.4 opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów;
• 1.6 przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;
• 1.8 rozpoznaje zależność rosnącą bądź malejącą na podstawie danych z tabeli lub na podstawie wykresu; rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie wykresu;
• 2.1 opisuje i wskazuje przykłady względności ruchu;
• 2.2 wyróżnia pojęcia tor i droga;
• 2.3 przelicza jednostki czasu (sekunda, minuta, godzina);
• 2.4 posługuje się pojęciem prędkości do opisu ruchu prostoliniowego; oblicza jej wartość i przelicza jej jednostki; stosuje do obliczeń związek prędkości z drogą i czasem, w którym została przebyta;
• 2.5 nazywa ruchem jednostajnym ruch, w którym droga przebyta w jednostkowych przedziałach czasu jest stała;
• 2.6 wyznacza wartość prędkości i drogę z wykresów zależności prędkości i drogi od czasu dla ruchu prostoliniowego odcinkami jednostajnego oraz rysuje te wykresy na podstawie podanych informacji;
• 2.7 nazywa ruchem jednostajnie przyspieszonym ruch, w którym wartość prędkości rośnie w jednostkowych przedziałach czasu o tę samą wartość, a ruchem jednostajnie opóźnionym – ruch, w którym wartość prędkości maleje w jednostkowych przedziałach czasu o tę samą wartość;
• 2.8 posługuje się pojęciem przyspieszenia do opisu ruchu prostoliniowego jednostajnie przyspieszonego i jednostajnie opóźnionego; wyznacza wartość przyspieszenia wraz z jednostką; stosuje do obliczeń związek przyspieszenia ze zmianą prędkości i czasem, w którym ta zmiana nastąpiła (Δv = a·Δt);
• 2.9 wyznacza zmianę prędkości i przyspieszenie z wykresów zależności prędkości od czasu dla ruchu prostoliniowego jednostajnie zmiennego (przyspieszonego lub opóźnionego);
• 3.3 posługuje się pojęciem energii kinetycznej, potencjalnej grawitacji i potencjalnej sprężystości; opisuje wykonaną pracę jako zmianę energii;
• 3.4 wyznacza zmianę energii potencjalnej grawitacji oraz energii kinetycznej;
• 3.5 wykorzystuje zasadę zachowania energii do opisu zjawisk oraz zasadę zachowania energii mechanicznej do obliczeń.
Matematyka
Uczeń:
• 3.1 zapisuje wyniki podanych działań w postaci wyrażeń algebraicznych jednej lub kilku zmiennych;
• 3.2 oblicza wartości liczbowe wyrażeń algebraicznych;
• 3.3 zapisuje zależności przedstawione w zadaniach w postaci wyrażeń algebraicznych jednej lub kilku zmiennych;
• 4.1 porządkuje jednomiany i dodaje jednomiany podobne (tzn. różniące się jedynie współczynnikiem liczbowym);
• 4.2 dodaje i odejmuje sumy algebraiczne, dokonując przy tym redukcji wyrazów podobnych;
• 6.2 rozwiązuje równania pierwszego stopnia z jedną niewiadomą metodą równań równoważnych;
• 6.5 przekształca proste wzory, aby wyznaczyć zadaną wielkość we wzorach geometrycznych (np. pól figur) i fizycznych (np. dotyczących prędkości, drogi i czasu).
• 10.2 znajduje współrzędne danych (na rysunku) punktów kratowych w układzie współrzędnych na płaszczyźnie;
• 10.3 rysuje w układzie współrzędnych na płaszczyźnie punkty kratowe o danych współrzędnych całkowitych (dowolnego znaku);
• 13.1 interpretuje dane przedstawione za pomocą tabel, diagramów słupkowych i kołowych, wykresów, w tym także wykresów w układzie współrzędnych;
• 13.2 tworzy diagramy słupkowe i kołowe oraz wykresy liniowe na podstawie zebranych przez siebie danych lub danych pochodzących z różnych źródeł;14.1
Język polski
Uczeń:
• 3.1.2 gromadzi i porządkuje materiał rzeczowy potrzebny do tworzenia wypowiedzi; redaguje plan kompozycyjny własnej wypowiedzi;
• 3.1.3 tworzy wypowiedź, stosując odpowiednią dla danej formy gatunkowej kompozycję oraz zasady spójności językowej między akapitami; rozumie rolę akapitów jako spójnych całości myślowych w tworzeniu wypowiedzi pisemnych oraz stosuje rytm akapitowy (przeplatanie akapitów dłuższych i krótszych);
• 3.1.4 wykorzystuje znajomość zasad tworzenia tezy i hipotezy oraz argumentów przy tworzeniu rozprawki oraz innych tekstów argumentacyjnych;
• 3.1.6 przeprowadza wnioskowanie jako element wywodu argumentacyjnego;
• 4.1 rzetelnie, z poszanowaniem praw autorskich, korzysta z informacji;
• 4.4 uczestniczy w projektach edukacyjnych (np. tworzy różnorodne prezentacje, projekty wystaw, realizuje krótkie filmy z wykorzystaniem technologii multimedialnych);
• 4.6 rozwija umiejętności samodzielnej prezentacji wyników swojej pracy;
• 4.8 rozwija umiejętność krytycznego myślenia i formułowania opinii.
Materiały dla uczniów
Arkusz dla ucznia
Download, view or share the student worksheet, either as an online HTML page or a printable PDF