Zjazd z górskiej przełęczy

Poprawna odpowiedź

1. Nie
2. Tak
3. Nie

Wymaganie ogólne

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

Wymaganie szczegółowe

2.1. Energia. Uczeń wykorzystuje pojęcie energii mechanicznej i wymienia różne jej formy
2.3. Energia. Uczeń opisuje wpływ wykonanej pracy na zmianę energii
2.4. Energia. Uczeń posługuje się pojęciem energii mechanicznej jako sumy energii kinetycznej i potencjalnej
2.6. Energia. Uczeń analizuje jakościowo zmiany energii wewnętrznej spowodowane wykonaniem pracy i przepływem ciepła

Komentarz

Zadanie w nietypowy sposób sprawdza wiedzę ucznia na temat przekształcania różnych form energii. Opisana w nim sytuacja jest odmienna od tych spotykanych w ogromnej większości szkolnych zadań, w których mówi się o przekształcaniu energii potencjalnej w kinetyczną podczas spadku swobodnego bądź zsuwania się po równi pochyłej. Można podejrzewać, a wyniki badania (przeprowadzone na próbie 602 uczniów) potwierdzają te podejrzenia, że uczniom pozostaje w pamięci niejasne przekonanie, że zawsze podczas ruchu w dół energia potencjalna zamienia się w kinetyczną. Tymczasem w opisanej w zadaniu sytuacji energia kinetyczna się nie zmienia.

Aby poprawnie rozwiązać zadanie, uczeń powinien:

1. zauważyć, że jazda w dół oznacza jednoznaczny spadek energii potencjalnej,
2. stwierdzić, że stała prędkość oznacza stałą wartość energii kinetycznej,
3. wywnioskować (lub wiedzieć), że hamowanie będzie powodowało wydzielanie się ciepła, co spowoduje rozgrzanie się niektórych elementów samochodu – czyli wzrost energii wewnętrznej.

Zadanie w całości poprawnie rozwiązało 13% uczniów, przy czym prawdopodobieństwo przypadkowego trafienia wynosiło 12,5%.

Świadome zaznaczenie stwierdzenia „1” jako poprawnego oznacza zupełny brak wiadomości o przemianach energii,  gdyż są w nim aż dwa kardynalne błędy. Stwierdzenie to mówi, że energia potencjalna rośnie (a w opisanej sytuacji przecież maleje), natomiast kinetyczna maleje (a w tej sytuacji jest stała). Tymczasem aż 61% uczniów uznało to stwierdzenie za poprawne. Stwierdzenie drugie za prawdziwe uznało tylko 37% uczniów – choć to właśnie zdanie poprawnie opisuje przemiany energetyczne. Stwierdzenie trzecie za poprawne uznało 51% uczniów. Wydawałoby się, że to stwierdzenie powinno być zdecydowanie częściej oceniane jako poprawne niż pierwsze – tu bowiem energia potencjalna faktycznie maleje, błąd tkwi tylko w stwierdzeniu, że zwiększa się przy tym energia kinetyczna. Wynika z tego, że wiedza uczniów gimnazjum na temat przemian energii jest niezbyt dobrze ugruntowana.

Słowa kluczowe