Magnes i kompas


Instrukcje dla nauczyciela do symulacji PhET - Magnes i kompas



Link bezpośredni do symulacji



magnet-and-compass

Zagadnienia

  • Pole magnetyczne
  • Magnetyzm
  • Magnesy

Opis

Symulacja Magnes i kompas pozwala uczniom badać interakcje między kompasem a magnesem sztabkowym. Zmieniaj siłę magnesu i zobacz, jak zmienia się sytuacja wewnątrz i na zewnątrz, a także użyj miernika pola, aby zmierzyć, jak zmienia się pole magnetyczne.

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, lipiec 2024)

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

Poziom

Szkoła podstawowa, szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

  • Przewiduj kierunek pola magnetycznego w różnych miejscach wokół magnesu sztabkowego i elektromagnesu.
  • Ilościowo i jakościowo powiąż wielkość pola magnetycznego z odległością.
  • Opisz, w jaki sposób ziemskie pole magnetyczne odnosi się do magnesu sztabkowego.

Przykładowe materiały teoretyczne

  • Co to jest magnes? (ZPE)
  • Oddziaływania magnetyczne (ZPE)
  • Jak działa kompas? (ZPE)
  • Cechy linii pola magnetycznego (ZPE)
  • Podsumowanie wiadomości o magnetyzmie i elektromagnetyzmie (ZPE)
  • Czym jest pole magnetyczne? (OpenStax)
  • Magnetyzm, pole magnetyczne i prawo Faradaya (Khan Academy)

Sterowanie symulacją

Ekran symulacji

Poznaj wzajemne oddziaływanie kompasu i magnesu sztabkowego. Powiąż pole magnetyczne Ziemi z magnesem sztabkowym. Zmieniaj siłę magnesu i zobacz, jak zmienia się sytuacja wewnątrz i na zewnątrz. Zmierz kierunek i wielkość pola magnetycznego.


magnet-and-compass3

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 Magnes i kompas chcesz wyświetlić wartości indukcji magnetycznej tylko w teslach (magneticUnits=T) i domyślnie wyciszyć dźwięk (audio=muted), użyj: https://www.edukator.pl/simulations/magnet-and-compass_all.html?magneticUnits=T&audio=muted

Aby uruchomić to w języku polskim (locale=pl), adres URL będzie wyglądał następująco: https://www.edukator.pl/simulations/magnet-and-compass_all.html?locale=pl&magneticUnits=T&audio=muted

preferencje

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


preferencjemagneticUnits - określa jednostki indukcji magnetycznej, T dla Tesli lub G dla gausów (domyślnie).magneticUnits=T
preferencjeaddEarthCheckbox - gdy true, dodaje pole wyboru do ekranu magnesu sztabkowego, aby wyświetlić Ziemię nad magnesem. Wartość domyślna to false.addEarthCheckbox=true
preferencjeearthHemisphere - gdy zaznaczona jest opcja Ziemia, wyświetla półkulę wschodnią eastern lub zachodnią western (domyślnie).addEarthCheckbox=true&earthHemisphere=eastern
preferencjelocale - 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
preferencjecolorProfile - zmienia kolory symulacji dla łatwiejszej projekcji. Pole wyboru dostępne także w menu PhET w obszarze Preferencje > Tryb projektora.colorProfile=projector
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 gas-properties15 otworzy się okno, w którym w odpowiednich sekcjach możemy zaznaczyć żądane opcje:

W sekcji Symulacja możemy dokonać wyboru jednostek indukcji magnetycznej i dodać opcję wyboru Ziemi.


magnet-and-compass2

gas-properties17

Jeżeli zaznaczymy Tryb projektora, ułatwiający projekcję, nastąpi wtedy odwrócenie kolorów, tak jak na zrzucie ekranu poniżej


magnet-and-compass4

gas-properties18

Gdy adres URL symulacji kończy się na "_all.html", dodatkowo pojawia się sekcja Lokalizacja, w której możemy dokonać wyboru języka:

faradays-electromagnetic-lab4

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 coulombs-law_pl3 otworzy się okno z listą obsługiwanych skrótów.


faradays-electromagnetic-lab5

gas-properties14

Tryb pełnego ekranu

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):

magnet-and-compass1

Uproszczenia / założenia modelu

  • Miernik pola wydaje się znajdować przed magnesem i cewkami, ale mierzy wewnątrz nich. Jest on umieszczony na wierzchu, aby zapewnić, że odczyty są zawsze widoczne.
  • Gdy Ziemia jest wyświetlana nad magnesem sztabkowym, magnetyczny biegun południowy pokrywa się z geograficznym biegunem północnym. Jednakże bieguny geograficzne i magnetyczne nie pokrywają się idealnie.
  • Igła kompasu wyświetla kierunek pola magnetycznego i zachowuje się jak prawdziwy kompas - igła ustawia się zgodnie z polem w czasie i wykazuje bezwładność, prędkość kątową, przyspieszenie kątowe i chybotanie. Jednak podczas pomiaru na szczycie magnesu sztabkowego kompas natychmiast ustawia się w linii z polem.
  • Więcej informacji dotyczących założeń modelu można uzyskać tu (en)

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 kierunek pola magnetycznego w różnych miejscach wokół magnesu sztabkowego i elektromagnesu.
  • Opisz, co dzieje się z polem magnetycznym, gdy oddalasz się od magnesu.
  • Porównaj pole magnetyczne Ziemi z polem magnesu sztabkowego.

Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla Magnes i kompas tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).