John Trawoltaż

Zagadnienia

• Elektrostatyka

Opis

Porusz stopą Johna, a przejmie on ładunki z dywanu. Przenieś jego rękę w pobliże gałki drzwi aby pozbyć się nadmiaru ładunku. Iskrzy?

PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu Na licencji CC BY 4.0

W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały PhET: Strona źródłowa symulacji, Teacher Tips (Rouinfar, Paul i Fiedler, sierpień 2023)

W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.

Poziom

Szkoła podstawowa

Przykładowe cele nauczania

• Opisz i narysuj modele typowych koncepcji elektryczności statycznej (przenoszenie ładunku, przyciąganie, odpychanie i uziemienie).

Przykładowe materiały teoretyczne

• Elektryzowanie ciał przez tarcie, dotyk i indukcję (ZPE)
• Podsumowanie wiadomości z elektrostatyki (ZPE)
• Zasada zachowania ładunku elektrycznego (ZPE)
• Elektryzowanie ciał i zasada zachowania ładunku w zadaniach (ZPE)
• Ładunek elektryczny i siła elektrostatyczna (Khan Academy)

Sterowanie symulacją

Ekran symulacji

Poruszaj stopą i ramieniem Johna, aby zbadać, kiedy kopnie go prąd!

Opcje dostosowywania

Poniższe parametry query umożliwiają dostosowanie symulacji i można je dodać, dołączając znak '?' do adresu URL symulacji i oddzielając każdy parametr query znakiem '&'. Ogólny wzorzec adresu URL to: …html?queryParameter1&queryParameter2&queryParameter3

Na przykład, jeśli w symulacji John Trawoltaż chcesz wyciszyć dźwięk (audio=muted) i wyłączyć przesuwanie i powiększanie (supportsPanAndZoom=false), użyj: https://www.edukator.pl/tik_edukator/john-travoltage_all.html?audio=muted&supportsPanAndZoom=false

Aby uruchomić to w języku polskim (locale=pl), adres URL będzie wyglądał następująco: https://www.edukator.pl/tik_edukator/john-travoltage_all.html?locale=pl&audio=muted&supportsPanAndZoom=false

Wskazuje, że dostęp do tego dostosowania można uzyskać też z menu Preferencje lub Opcje... w symulacji.

Parametr query i opis	Przykładowe linki
locale - określa język symulacji przy użyciu kodów ISO 639-1. Dostępne wersje językowe można znaleźć na stronie symulacji w zakładce Tłumaczenia. Uwaga: działa to tylko wtedy, gdy adres URL symulacji kończy się na “_all.html”.	locale=pl (polski) locale=fr (francuski)
audio - jeśli muted, dźwięk jest domyślnie wyciszony. Jeśli disabled, cały dźwięk jest trwale wyłączony.	audio=muted audio=disabled
allowLinks - jeśli false, wyłącza linki, które prowadzą uczniów do zewnętrznego adresu URL. Domyślnie jest true.	allowLinks=false
supportsPanAndZoom - gdy false, uniemożliwia przesuwanie i powiększanie symulacji za pomocą pinch-to-zoom lub elementów sterujących zoomem przeglądarki. Domyślnie jest true.	supportsPanAndZoom=false

Menu Preferencje

Po kliknięciu ikony menu Preferencje otworzy się okno, w którym w sekcji Wizualne możemy dodać wizualne wyróżnienia podczas interakcji:

W sekcji Audio możemy dodać sonifikację i efekty dźwiękowe:

Gdy adres URL symulacji kończy się na "_all.html", w sekcji Audio dodatkowo pojawia się możliwość włączenia udźwiękowienia (bliższe informacje na ten temat patrz niżej):

Ułatwienia dostępu

Sterowanie za pomocą klawiatury - skróty klawiszowe

Generalnie sterujemy symulacją za pomocą myszy lub dotyku. Alternatywnie uczniowie mogą też nawigować i sterować elementami interaktywnymi za pomocą klawiatury. Po kliknięciu otworzy się okno z listą obsługiwanych skrótów.

Tryb pełnoekranowy

Po kliknięciu logo PhET (na dole po prawej) pojawia się okno zawierające informacje dotyczące symulacji. Możemy tu zmienić sposób jej wyświetlania.

Klikając Pełny ekran przechodzimy do trybu pełnoekranowego (powrót - klawisz escape).

Wersje offline, niewymagające połączenia z internetem

Dostępne są również wersje symulacji niewymagające połączenia z internetem.

Aplikacja PhET Desktop zawiera wszystkie symulacje HTML5 i Java, w tym ich tłumaczenia, do użytku offline w systemach Windows i macOS (dostępne po zalogowaniu tu). Symulacje HTML5 nie wymagają dodatkowego oprogramowania, natomiast do uruchamiania dowolnych symulacji Java w aplikacji komputerowej jest wymagany Java SE Development Kit 8.

Za symboliczną opłatą możemy pobrać w postaci jednej aplikacji wszystkie materiały PhET, które zostały opublikowane w html5. Telefony, tablety i Chromebooki (z systemem Android): Google Play. iPhone'y i iPady (aplikacja na iOS): App Store

Darmową wersję desktopową tej aplikacji pobierzemy bezpośrednio klikając tu - wersja _pl zawiera polską (domyślną) i angielską wersję językową i tu - wersja _all zawiera angielską (domyślną) i wszystkie inne dostępne wersje językowe lub ze strony PhET (klikając przycisk ze strzałką przy wybranej wersji językowej):

Dźwięk i sonifikacja

• Dodatkową uwagę można zwrócić na etap przenoszenia ładunku, włączając Dodatkowe dźwięki w zakładce Audio w menu Preferencje. Elektrony pojawiają się w stopie Johna z rosnącą wysokością dźwięku, gdy ładunek gromadzi się w jego ciele i opuszcza je przez palec podczas rozładowywania.
• Elektrony brzęczą z rosnącą głośnością, w miarę jak ładunek gromadzi się w ciele Johna.
• Więcej przydatnych wskazówek na temat tego, jak koncepcje i dźwięk są zintegrowane w tej symulacji, można znaleźć w filmie Funkcje dźwiękowe. Więcej szczegółów na temat wszystkich dźwięków w tej symulacji można znaleźć w opublikowanej dokumentacji Sound Design.

Interaktywny opis

• Ta symulacja (wyłącznie język angielski) zawiera interaktywny opis umożliwiający dostęp niewizualny, dostarczany wyłącznie podczas korzystania z oprogramowania czytnika ekranu. Więcej informacji na temat korzystania z tej funkcji można znaleźć w filmie Introduction to Interactive Description.
• Nauczyciele mogą uzyskać dostęp do A11y View tutaj, aby zdecydować, czy interaktywny opis tej symulacji spełnia ich potrzeby instruktażowe. Przypomnienie: A11y View nie jest przeznaczony do użytku przez uczniów i nie zapewni dobrego doświadczenia uczniom korzystającym z oprogramowania do odczytu ekranu.

Uproszczenia / założenia modelu

• Elektrony są przedstawione w widoku makroskopowym, a każdy przedstawiony elektron reprezentuje miliardy ładunków ujemnych w podstawowym modelu.
• John może doznać kopnięcia od gałki drzwi z odległości znacznie większej niż jest to zazwyczaj możliwe. Oznacza to, że potrzebny jest większy ładunek, aby spowodować przebicie dielektryczne powietrza w większej odległości od gałki drzwi.
• Dla celów wizualizacyjnych czas rozładowania został wydłużony w stosunku do rzeczywistego.
• Ze względu na długi czas wyładowania przedstawiony w symulacji, możliwe jest ciągłe wyładowanie, jeśli stopa Johna będzie stale pocierana o dywan. Ta funkcja jest przydatna do objaśniania urządzeń takich jak generator Van de Graaffa.

Sugestie dotyczące wykorzystania

Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.

Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.

Przykładowe polecenia

• Przewiduj, co stanie się z Johnem, jeśli przesunie stopę po dywanie. Co się stanie, gdy jego palec zbliży się do gałki drzwi?
• Obserwuj wyładowania z ręki Johna w kilku różnych pozycjach. Wyjaśnij, w jaki sposób położenie ramienia i akumulacja ładunku wpływają na rozładowanie.
• Jak wygląda porównanie ładowania i rozładowania? W jaki sposób ładowanie może pozostać niezauważone, a rozładowaniu często towarzyszy wstrząs? Wyjaśnij.
• Spróbuj gromadzić ładunki, gdy palec Johna dotyka gałki drzwi. Wyjaśnij swoje obserwacje.
• Porównaj tę symulację z symulacją Balony i elektryczność statyczna. W jaki sposób zbliżenie naładowanego balonu do ściany można porównać do pocierania stopy Johna o dywan i zbliżenia jego palca do klamki? Czym różnią się te sytuacje?

Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla John Trawoltaż tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).