Ruch klocka - wykresy

Poprawna odpowiedź

D.

Wymaganie ogólne

1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
4 Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy przeczytanych tekstów (w tym popularno-naukowych).

Wymaganie szczegółowe

1.1. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń posługuje się pojęciem prędkości do opisu ruchu/ przelicza jednostki prędkości
1.2. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń odczytuje prędkość i przebytą odległość z wykresów zależności drogi i prędkości od czasu, oraz rysuje te wykresy na podstawie opisu słownego
1.7. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń opisuje zachowanie się ciał na podstawie drugiej zasady dynamiki Newtona
8.7. Wymagania przekrojowe. Uczeń rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie danych liczbowych lub na podstawie wykresu oraz posługuje się proporcjonalnością prostą
8.8. Wymagania przekrojowe. Uczeń sporządza wykres na podstawie danych z tabeli (oznaczenie wielkości i skali na osiach) a także odczytuje dane z wykresu
8.9. Wymagania przekrojowe. Uczeń rozpoznaje zależność rosnącą i malejącą na podstawie danych z tabeli lub na podstawie wykresu oraz wskazuje wielkość maksymalną i minimalną

Komentarz

Prezentowane zadanie pochodzi z zestawu zadań pilotażowych Pracowni Przedmiotów Przyrodniczych, które było rozwiązywane przez uczniów III klas gimnazjum.

Zadanie łączy ze sobą dwa bardzo ważne działy fizyki – kinematykę z dynamiką. Aby rozwiązać zadanie, uczeń powinien:

• posłużyć się występującą w treści zadania informacją, że podczas ruchu jednostajnego klocka siłomierz wskazywał 0,5 N (II etap ruchu),
• rozpoznać z wykresu zależności wartości prędkości od czasu poszczególne rodzaje ruchów klocka w trzech przedziałach czasu,
• przypomnieć sobie, że z drugiej zasady dynamiki Newtona wynika, że klocek porusza się ruchem jednostajnie zmiennym (I i III etap ruchu), gdy działa na niego stała, niezrównoważona siła wypadkowa (siła, której wartość podczas ruchu klocka nie zmienia się).

Zatem, po pierwsze, skoro podczas II etapu ruch klocka był jednostajny i siłomierz wskazywał wartość 0,5 N, proponowane odpowiedzi A i C należy odrzucić, bo wskazują one wartość siły 0 N. Po drugie, proponowana odpowiedź B pokazuje, że podczas I i III etapu ruchu klocka działa siła, której wartość zmienia się podczas trwania ruchu jednostajnie zmiennego, co przeczy drugiej zasadzie dynamiki Newtona – odpowiedź tę należy więc odrzucić. Wynika stąd, że poprawną odpowiedzią jest odpowiedź D – podczas ruchu jednostajnego klocka (II etap) siła, zgodnie z treścią zadania, ma wartość 0,5 N oraz podczas ruchu jednostajnie zmiennego klocka (I i III etap) siła ma stałą wartość.

Wydawać by się mogło, że zadanie to nie powinno sprawić problemu, zwłaszcza że podczas nauki bardzo dużo czasu poświęca się na kinematykę i dynamikę. Podczas pilotażu wypadło ono jednak bardzo słabo – zaledwie 9% uczniów udzieliło poprawnej odpowiedzi. 18% uczniów nie udzieliło żadnej odpowiedzi, być może zniechęcając się dużą liczbą ,,skomplikowanych’’ wykresów. Większość uczniów oceniła to zadanie jako niezbyt czasochłonne i średnio trudne, czemu jednak nie odpowiadają wyniki. 

Słowa kluczowe