Fizyka eksperymentalna

Prowadzący

Czas Trwania Warsztatów

25 godzin lekcyjnych (5 dni po 5 godzin lekcyjnych)

Fizyka eksperymentalna

Doświadczalne poznawanie praw fizyki

Warsztat będzie skupiał się na eksperymentalnej stronie fizyki oraz powiązaniu teorii z doświadczeniem, co pomoże uczestnikom lepiej zrozumieć fundamentalne prawa fizyki. W trakcie zajęć omówione zostaną różne działy fizyki i ich wzajemne powiązania. Dzięki zadaniom praktycznym uczniowie będą mogli poszerzyć swoją wiedzę w zakresie projektowania i przeprowadzania eksperymentów z optyki, pola elektrycznego, pola magnetycznego, cieczy i gazów, fizyki relatywistycznej oraz kwantowej. 

Do kogo kierowany jest ten warsztat?

Warsztat skierowany jest do osób zainteresowanych zagadnieniami z dziedziny nauk fizycznych, matematyki, szeroko pojętych praw rządzących  technologią oraz ciekawych otaczającego nas świata. Warsztat skierowany jest również do osób, które szukają odpowiedzi na pytania, jak teorię przełożyć na praktykę i odwrotnie.

Uczestnicy, którzy chcą wziąć udział w warsztacie powinni posiadać podstawową wiedzę z zakresu:

  • matematyki, a w szczególności pierwiastkowanie, potęgi i wyrażenia algebraiczne i proste równania,
  • kinematyki, hydrostatyki, termodynamiki, gazów, cieczy, pola elektrycznego i magnetycznego, fal mechanicznych, optyki, modelu budowy atomu.

Dlaczego warto wziąć udział w tym warsztacie?

Uczestnicy warsztatu będą mogli poszerzyć swoją wiedzę w zakresie nauk fizycznych w bardzo kreatywny i praktyczny sposób. Warsztat zdecydowanie wykroczy poza program szkolny, szczególnie pod kątem eksperymentalnym. Nauka poprzez eksperymenty pomoże uczestnikom na własne oczy przekonać się, jak działają podstawowe prawa fizyki. 

Podczas warsztatu uczestnicy poszerzą  swoją wiedzę w zakresie:

  • podstaw przeprowadzania pomiarów oraz tworzenia eksperymentów;
  • budowy materii, właściwości gazów i cieczy;
  • elektryczności i magnetyzmu oraz powiązania pomiędzy tymi dwoma działami;
  • teorii fal elektromagnetycznych z przykładami eksperymentalnymi w zakresie światła widzialnego;
  • przeprowadzania eksperymentów myślowych w zakresie mechaniki kwantowej oraz fizyki relatywistycznej;
  • wykorzystania praw fizyki w celach twórczych i kreatywnych;
  • poprawnego zapisywania obserwacji  z eksperymentów i wyciągania trafnych wniosków;
  • poprawnego powiązania eksperymentu z teorią.

Program warsztatu

Dzień pierwszy

Podstawowe zasady młodego naukowca - jak to robimy naprawdę?

Podczas zajęć, uczestnicy poznają podstawowe zasady przeprowadzania eksperymentów fizycznych, zapisu obserwacji oraz wyciągania wniosków. Dodatkowo wykonają kilka serii prostych pomiarów i eksperymentów, które przygotują odpowiednio do kolejnych dni warsztatu. W celu rozbudzenia fizycznej kreatywności młodych naukowców, poruszone zostanie też zagadnienie projektowania eksperymentów, którą wykorzystają do przeprowadzania swoich własnych doświadczeń.

Plan zajęć:

  • teoretyczne wprowadzenie do zasad pomiarów i eksperymentu oraz zapisu wyników. Przedstawienie niezbędnej wiedzy i praw fizycznych;
  • przeprowadzenie kilku eksperymentów, nauka wyciągania wniosków oraz łączenia eksperymentu z teorią;
  • wprowadzenie teoretyczne z zakresu termodynamiki i hydrostatyki, wprowadzenie niezbędnych pojęć i praw potrzebnych do przeprowadzenia eksperymentów.

Dzień drugi

Fizyka na kolorowo

Drugiego dnia warsztatów uczestnicy poznają podstawowe prawa z zakresu termodynamiki i hydrostatyki. Będzie to dzień, podczas którego poruszymy tematy związane z gazami i cieczami, z nastawieniem na praktyczne zastosowanie w eksperymencie fizycznym. Co ma wspólnego fizyka z kolorami? Baaardzo dużo 😊. A wszystko to oparte będzie na podstawowych prawach fizyki!

Plan zajęć:

  • powtórzenie teorii z zakresu termodynamiki i hydrostatyki;
  • wykonywanie eksperymentów, wyciąganie wniosków i korelacja wyników z teorią;
  • projektowanie własnego eksperymentu.

Dzień trzeci

Elektryczność i magnetyzm, a może elektromagnetyzm?

Podczas trzeciego dnia warsztatu poznamy podstawowe prawa rządzące polem elektrycznym i magnetycznym oraz porównamy eksperyment z teorią. Co łączy elektryczność z magnetyzmem? Jak każdy z nas wykorzystuje związane z tym zjawiska na co dzień? Jak skonstruować eksperyment oparty na tej wiedzy? Co to jest fala elektromagnetyczna i czym różni się od fali mechanicznej? To tylko niektóre pytania, na które odpowiemy podczas trzeciego dnia warsztatów.

Plan zajęć:

  • podstawy teoretyczne dotyczące pól elektrycznego i magnetycznego;
  • eksperymenty związane z magnetyzmem. Zapis obserwacji, wyciągnięcie wniosków;
  • eksperymenty związane z elektrycznością. Zapis obserwacji, wyciągnięcie wniosków;
  • wstęp do oddziaływań elektromagnetycznych;
  • eksperymenty wiążące magnetyzm z elektrycznością. Zapis obserwacji, wyciągnięcie wniosków;
  • projektowanie własnego eksperymentu, konstruowanie wniosków.

Dzień czwarty

Niezwykła natura światła

Czwarty dzień warsztatu poświęcimy na odkrywanie niezwykłej natury światła. Poznamy zależności pomiędzy długością fali świetlnej, jej energią i kolorem 😊. Zbadamy zgodność teorii i eksperymentu związanych z dyfrakcją i interferencją światła oraz innymi zjawiskami optycznymi. Zaprojektujemy własny eksperyment związany ze światłem.

Plan zajęć:

  • teoria dotycząca fali elektromagnetycznej, powtórzenie najważniejszych informacji. Podstawy optyki;
  • eksperymenty potwierdzające własności fali elektromagnetycznej w zakresie widzialnym. Obserwacje i wnioski;
  • inne eksperymenty optyczne. Obserwacje i wnioski;
  • projektowanie własnego eksperymentu optycznego;
  • podsumowanie zajęć i całego warsztatu.

Dzień piąty

Mechanika kwantowa i szczególna teoria względności

Ostatni dzień warsztatu poświęcimy na odkrywanie tego, co w fizyce najbardziej zaskakujące. Poznamy podstawowe założenia mechaniki kwantowej oraz szczególnej teorii względności. Podyskutujemy o największych eksperymentach w tych dziedzinach fizyki oraz nauczymy się przeprowadzać eksperymenty myślowe.

Plan zajęć:

  • wprowadzenie teoretyczne z zakresu mechaniki kwantowej oraz szczególnej teorii względności;
  • omówienie oraz dyskusja na temat największych eksperymentów ostatnich czasów z tych dziedzin fizyki;
  • przeprowadzenie eksperymentów myślowych;
  • wnioski z omówionych zagadnień;
  • podsumowanie zajęć i całego warsztatu.

Prawdziwe powołanie naukowe jest czymś niezwykle cennym i kruchym; głupotą i zbrodnią jest pozwolić się marnować tym rzadkim skarbom.

Maria Skłodowska-Curie