Wiązka zadań
Siła wyporu
Zadanie
Maciek kupił w sklepie dwie butelki tego samego napoju, jedną w wersji niegazowanej, drugą - w gazowanej. W domu wykonał doświadczenie: do jednej szklanki nalał napój niegazowany, do drugiej gazowany. Następnie do obu szklanek wrzucił po ziarenku ryżu. Ziarenko ryżu w szklance z napojem niegazowanym opadło na dno.
W szklance z napojem gazowanym ziarenko też opadło na dno, jednak po chwili wypłynęło na powierzchnię, po czym znów opadło. Cykl ten powtarzał się wielokrotnie. Gdy Maciek przyjrzał się ziarenku, zauważył, że kiedy znajduje się ono w pobliżu dna, przyczepia się do niego pęcherzyk gazu. Pęcherzyk ten odrywa się od ziarenka w górnej części naczynia.
Rozstrzygnij, które z podanych stwierdzeń są prawdziwe, a które fałszywe.
| Stwierdzenie | Prawda czy fałsz? | |
| 1. | Ziarenko wypływa na powierzchnię, ponieważ obecność gazu zmniejsza gęstość napoju. | `square` Prawda / `square` Fałsz |
| 2. | Ziarenko opada na dno, ponieważ ma gęstość większą od gęstości napoju. | `square` Prawda / `square` Fałsz |
| 3. | Ziarenko z przylegającym do niego pęcherzykiem gazu ma średnią gęstość mniejszą od gęstości otaczającego napoju. | `square` Prawda / `square` Fałsz |
Poprawna odpowiedź
1 - Fałsz
2 - Prawda
3 - Prawda
Wymaganie ogólne
2 Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników.
3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.
Wymaganie szczegółowe
3.3. Właściwości materii. Uczeń posługuje się pojęciem gęstości
3.8. Właściwości materii. Uczeń analizuje i porównuje wartości sił wyporu dla ciał zanurzonych w cieczy lub gazie
3.9. Właściwości materii. Uczeń wyjaśnia pływanie ciał na podstawie prawa Archimedesa.
8.2. Wymagania przekrojowe. Uczeń wyodrębnia zjawisko z kontekstu, wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla wyniku doświadczenia
Komentarz
Zadanie sprawdza umiejętność wyciągania wniosków z przeprowadzanych doświadczeń w oparciu o znane prawa fizyki. Dotyczy działania siły wyporu i prawa Archimedesa. Wiemy z codziennego doświadczenia, że ciała ważą mniej w wodzie. My sami, będąc w wodzie (np. na basenie), czujemy że coś nas unosi, ‘popycha’ do góry, jesteśmy lżejsi. To jest właśnie siła wyporu. Już w III w.p.n.e., wielki uczony grecki Archimedes odkrył i sformułował prawo, mówiące, że na ciało zanurzone w cieczy (lub gazie) działa siła wyporu skierowana do góry i równa ciężarowi wypartej cieczy (gazu). Gdy gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość cieczy, siła wyporu jest większa od ciężaru ciała i ciało wypływa na powierzchnię. Jeśli gęstość ciała jest większa od gęstości cieczy, siła wyporu jest mniejsza od ciężaru ciała i ciało tonie.
W przedstawionym zadaniu Maciek obserwował co się dzieje z ziarenkiem ryżu w wodzie. W niegazowanej wodzie, ziarenko opadło na dno. Wynika z tego, że gęstość ryżu jest większa od gęstości wody. Czyli stwierdzenie 2 jest prawdziwe.
To prawda, że obecność gazu zmniejsza średnią gęstość napoju. Jednak fakt ten nie powoduje wypłynięcia ziarenka na powierzchnię. Wręcz przeciwnie, zmniejszenie gęstości napoju skutkowałoby większą różnicą między gęstością ryżu i napoju. Tym trudniej a wręcz niemożliwe byłoby dla ziarenka unosić się w tymże napoju. Stąd wniosek, że stwierdzenie 1 jest fałszywe.
Jednak po jakimś czasie ziarenko znajdujące się w wodzie z gazem zaczyna wypływać ku powierzchni, natomiast w niegazowanej osiada na dnie i tam pozostaje. Dlaczego ziarenko inaczej się zachowuje w wodzie gazowanej, a inaczej w niegazowanej? Jak zaobserwował Maciek, do ziarenka przyczepił się pęcherzyk gazu i to on unosi je do góry. Jeśli potraktujemy ziarenko wraz z przyczepionym do niego pęcherzykiem gazu jako jedną całość, to ma ona mniejszą gęstość niż woda i dlatego unosi się ku powierzchni wody. Stąd prawdziwość stwierdzenia 3.
Spośród wszystkich uczniów pierwszych klas liceów ogólnokształcących biorących udział w badaniu pilotażowym ponad 43% rozwiązało całe zadanie prawidłowo. Zdecydowanie najlepiej uczniowie poradzili sobie z punktem 2. Nieco powyżej 78% badanych prawidłowo stwierdziło, że ziarenko opada na dno, ponieważ ma większą gęstość niż ciecz do której zostało wrzucone. Prawie równie często uczniowie wskazywali poprawną odpowiedź w punkcie 3 (ok. 75%), potwierdzając, że ziarenko z doczepionym do niego pęcherzykiem gazu ma średnią gęstość mniejszą od gęstości otaczającego napoju. Stosunkowo najsłabiej wypadło stwierdzenie 1. Jedynie niecałe 56% odrzuciło sugestię jakoby ziarenko wypływało na powierzchnię z powodu zmniejszenia gęstość napoju spowodowanej obecnością gazu. Wskazywałoby to na losowe zaznaczanie odpowiedzi, jednak dokładna analiza wyników temu zaprzecza.
Na etapie analizy udzielanych przez uczniów odpowiedzi jest możliwe sprawdzenie korelacji pomiędzy wynikiem ucznia z całego testu przyrodniczego a wynikiem konkretnego zadania, czyli określenie, czy w jednakowy sposób odpowiadali uczniowie uzyskujący różną liczbę punktów z całego testu. Dla stwierdzenia 1 zauważono ciekawą zależność. Słabsi uczniowie znacznie częściej wybierali nieprawidłową odpowiedź a zdolniejsi znacznie częściej prawidłową. Jednak całościowo dla wszystkich badanych uczniów wynik (mniej niż 56 %) może błędnie sugerować wybór losowy.
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
