Fizyka

Wiązka zadań

Kolejka górska

Drukuj

Sugerowane przeznaczenie Praca na lekcji, Praca domowa

Zadanie

Ania wybrała się z rodzicami do wesołego miasteczka. Jego największą atrakcją był niewątpliwie roller coaster, czyli kolejka górska. Na poniższym rysunku zaznaczono symbolicznie dwa położenia wagonika poruszającego się po torze.

Położenie I

Położenie II

 

Które ze strzałek naszkicowanych na rysunku reprezentują wektory siły grawitacji działającej na wagonik? 

(1)   W położeniu I

     `square`  A. wektor A.

     `square`  B. wektor B.

     `square`  C. wektor C. 

(2)   W położeniu II 

     `square`  A. wektor A.

     `square`  B. wektor B.

     `square`  C. wektor C.

     `square`  D. wektor D.

Odpowiedź, podstawa programowa i omówienie zadania

Poprawna odpowiedź

1. A., 2. A.

Wymaganie ogólne

1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.

Wymaganie szczegółowe

1.3. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń podaje przykłady sił i rozpoznaje je w różnych sytuacjach praktycznych
1.9. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń posługuje się pojęciem siły ciężkości

Komentarz

Zadanie sprawdza rozumienie pojęcia „siła ciężkości” i zostało wykorzystane w badaniu, w którym wzięli udział uczniowie klas trzecich gimnazjum. Aby je rozwiązać, uczeń powinien zastanowić się nad kierunkiem działania ziemskiej grawitacji (ciążenia). W tym celu można zaproponować uczniom wykonanie prostego doświadczenia, polegającego na upuszczeniu przedmiotu trzymanego w ręku. Nietrudno zauważyć, że przedmiot ten spadnie na podłogę po trajektorii prostopadłej do jej powierzchni. Dzieje się tak dlatego, że grawitacja działa w kierunku środka naszej planety, który z punktu widzenia obserwatora na jej powierzchni, jest odbierany jako kierunek góra-dół. 

W zadaniu przedstawiono nieco bardziej skomplikowany problem: wagonik porusza się po torze krzywoliniowym, imitującym góry, a kąt, jaki tworzy jego podłoga z kierunkiem pionowym zmienia się w zależności od aktualnego położenia wagonika. Nie należy jednak zapominać, że kierunek działania siły grawitacji jest prostopadły do powierzchni Ziemi, a nie do podłogi wagonika. W obu położeniach ciążenie działać będzie pionowo w dół, co reprezentują strzałki oznaczone literą A. Niestety nie było to aż tak oczywiste dla osób biorących udział w badaniu i zadanie zostało prawidłowo rozwiązane przez 37,7% uczniów. 

W przypadku pierwszego z przedstawionych położeń, prawidłowej odpowiedzi udzieliło 61,2% uczniów, natomiast w przypadku położenia drugiego – już tylko 45,9%. Uzyskane wyniki wskazują na fakt, iż uczniowie nie do końca rozumieją, czym jest siła grawitacji i jakie są konsekwencje jej istnienia. Na przykład, w drugiej części zadania wybór odpowiedzi B (18,2%) może się wiązać z błędnym przekonaniem, że ciążenie działa prostopadle do kierunku podłogi (a nie do powierzchni Ziemi). Trudno jednak wytłumaczyć, dlaczego spory odsetek uczniów wskazywał w tej części wektor D (24,1%). W zależności od tego, w którą stronę jedzie kolejka, można go interpretować jako siłę napędu lub jako tarcie. Tymczasem w pierwszej części zadania wektor C (ta sama siła) był wybierany przez znikomy odsetek uczniów (2,9%), a najczęściej wskazywaną odpowiedzią niepoprawną okazała się odpowiedź B (34,1%). 

Tego typu niekonsekwencje pozwalają przypuszczać, że uczniowie mieli spory problem ze zrozumieniem, jakie oddziaływania fizyczne można przypisać poszczególnym siłom zaznaczonym przy pomocy wektorów. Warto mieć to na uwadze przy wprowadzaniu i omawianiu poszczególnych sił na lekcjach w gimnazjum. Ze względu na brak obowiązku posługiwania się pojęciem wektora na tym etapie edukacyjnym, możliwe jest, że niektórzy uczniowie kojarzą daną siłę ze wzorem na jej wartość, a nie z realnym oddziaływaniem fizycznym, które działa w określonym kierunku i wywołuje konkretne skutki.

 

Słowa kluczowe

grawitacja | siła

Utwór jest chroniony prawem autorskim. Zasady i warunki korzystania z niego określa Regulamin Serwisu Bazy Dobrych Praktyk.

"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl

* Chcesz otrzymywać informacje o nowych zadaniach?

Zaprenumeruj newsletter na pierwszej stronie "Entuzjaści Edukacji"

* Słowa kluczowe

absorpcja światła   Akomodacja oka   amperomierz   amplituda   amplituda drgań   analiza tekstu   analiza wykresów   atom wodoru   barwy   bateria   biomasa   bryła sztywna   ciepło   ciepło topnienia   ciepło właściwe   ciężar   ciśnienie   cyfry znaczące   czas   częstotliwość drgań    
.