Wyskakująca piłeczka

Poprawna odpowiedź

(1) A

(2) C

Wymaganie ogólne

1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.

Wymaganie szczegółowe

1.3. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń podaje przykłady sił i rozpoznaje je w różnych sytuacjach praktycznych
3.8. Właściwości materii. Uczeń analizuje i porównuje wartości sił wyporu dla ciał zanurzonych w cieczy lub gazie

Komentarz

Celem zadania było sprawdzenie umiejętności przewidywania wyniku eksperymentu i wyjaśniania jego przebiegu. Eksperyment polegał na zanurzeniu w wodzie piłeczki na dwie różne głębokości i zbadaniu, czy w obu przypadkach siła wyporu wyrzuci je na jednakową wysokość. Zadanie wydaje się o tyle banalne, że nawet małe dzieci wykonują spontanicznie tego typu „doświadczenia” w trakcie zabawy nad wodą lub kąpieli w wannie.

O ile uczniowie nie mieli większych trudności ze znalezieniem prawidłowej odpowiedzi na pytanie pierwsze (73% wskazało właściwą opcję), o tyle wskazanie wyjaśnienia tego zjawiska przysporzyło im niemało kłopotów. 

W przypadku drugiego pytania aż 51% uczniów uznało, że przy zanurzeniu piłki głębiej, będzie działać na nią większa siła wyporu (odpowiedź B) i dlatego piłka wyskoczy wyżej. Wydaje się, że taka błędna, choć intuicyjna interpretacja zjawiska, odwołująca się do prostego wnioskowania: większa prędkość → większa siła, była bardzo atrakcyjna dla uczniów. Jednak z rysunków łatwo wywnioskować, że siła wyporu w obu przypadkach będzie taka sama, ponieważ piłeczka jest całkowicie zanurzona w wodzie, a głębokość zanurzenia nie ma wpływu na wartość tej siły.

Prawdopodobnie sugerując się tym ostatnim faktem, mniej liczna grupa uczniów (21% biorących udział w badaniu) wybierała odpowiedź A na to pytanie. Były to głównie osoby, które na pytanie pierwsze udzieliły odpowiedzi B. Ta część uczniów zapewne doszła do błędnego wniosku, iż głębokość zanurzenia piłki nie będzie miała żadnego wpływu na przebieg doświadczenia ze względu na identyczną wartość siły wyporu.  

Poprawna odpowiedź C znalazła się dopiero na trzecim miejscu pod względem popularności wśród uczniów (zaledwie 12% wybrało tę opcję). Aby zdecydować się na tę odpowiedź, należało wcześniej przeanalizować wszystkie możliwości i wykluczyć odpowiedzi nie wyjaśniające zjawiska oraz odpowiedź B, która co prawda pozwalałaby na uzasadnienie tego, że piłka wyskoczy wyżej, jednak nie jest zgodna z prawami fizyki. Wyniki zadania wskazują na to, że uczniowie bez głębszego zastanowienia wybierali odpowiedź, która wydawała im się prawidłowa. Całość zadania poprawnie rozwiązało zaledwie 10% uczniów.