Wiązka zadań
Gotowanie
Zadanie
Podczas wyjazdu klasy na wycieczkę, Asia z Tomkiem zaoferowali, się że przygotują dla wszystkich pierogi na obiad. W kuchni do dyspozycji mieli dwie dwupalnikowe kuchenki elektryczne. W pierwszej każdy uruchomiony palnik dostarcza ciepło ze stałą mocą 1500 W, w drugiej zaś 3000 W. Tomek napełnił wodą cztery garnki. Do pierwszego garnka wlał 1,5 litra wody, do dwóch kolejnych po dwa litry, a do największego 2,5 litra. Napełnione garnki postawili na kuchenkach, tak ja na rysunku niżej, przykryli pokrywkami i jednocześnie włączyli wszystkie cztery palniki. W jakiej kolejności zawrze woda w garnkach przy założeniu, że w każdym przypadku sprawność procesu gotowania jest taka sama?
Kolejno będą to:
`square` A. C, D, A, B
`square` B. A, B, C, D
`square` C. A, C, B, D
`square` D. C, A, D, B
`square` E. C, B, D, A
`square` F. A, D, B, C
Poprawna odpowiedź
A.
Wymaganie ogólne
1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
Wymaganie szczegółowe
2.2. Energia. Uczeń posługuje się pojęciem pracy i mocy
2.9. Energia. Uczeń opisuje zjawiska topnienia, krzepnięcia, parowania, skraplania, sublimacji i resublimacji
2.10. Energia. Uczeń posługuje się pojęciem ciepła właściwego, ciepła topnienia i ciepła parowania
Komentarz
Zadanie sprawdza umiejętność wnioskowania na podstawie posiadanej wiedzy z fizyki oraz przedstawionych w treści zadania informacji. Dotyczy przemiany energii elektrycznej w cieplną.
Energia elektryczna w palniku jest zamieniana na energię cieplną i przekazywana wodzie. Na skutek otrzymania energii woda w garnkach ogrzewa się i jej temperatura wzrasta do 100°C, w której to temperaturze zaczyna wrzeć.
Do poprawnego rozwiązania można dojść na 2 sposoby:
1. Porównując palniki widzimy, że drugi ma 2 razy większą moc od pierwszego, czyli w jednostce czasu dostarcza dwa razy więcej energii niż pierwszy. Zatem w tym samym czasie drugi palnik zagotuje dwa razy więcej wody niż pierwszy. Przykładowo 2 litry wody na drugim palniku zagotują się w tym samym czasie, co 1 litr wody na pierwszym. Analogicznie 2,5 litra na drugim w tym samym czasie co 1,25 na pierwszym. Stąd wniosek, że kolejność będzie wyglądała następująco: 2 i 2,5 litra na palniku o większej mocy i 1,5 i 2 litry na palniku o mniejszej mocy, czyli C D A B (odpowiedź A)
2. Czas potrzebny na zagotowanie wody jest proporcjonalny do masy wody (im większa masa tym dłuższy czas gotowania) i odwrotnie proporcjonalny do mocy palnika (im większa moc, tym szybciej woda się zagotuje). Zatem o szybkości gotowania będzie decydować współczynnik: (masa wody/moc palnika). Czas gotowania jest mniejszy dla mniejszej wartości tego współczynnika. Prześledźmy wartości tych współczynników dla wszystkich czterech garnków: A (=); B (=); C; D . Ustawiając je od najmniejszego do największego (w kolejności wzrastającej) otrzymujemy: C D A B co daje odpowiedź A.
Zadanie wykorzystano w badaniu pilotażowym wśród absolwentów gimnazjum. Prawidłowa odpowiedź A była najczęściej wybierana, 38% uczestników dokonywała poprawnego wyboru. Analizując inne wybory badanych uczniów widać, że zdecydowanie najrzadziej były wybierane odpowiedzi wskazująca na szybsze gotowanie na palniku o mniejszej mocy. Kiedy prześledzimy dwa takie same pojemniki B i C na dwóch różnych palnikach to kolejność gotowania dla tych dwóch garnków będzie: najpierw B a potem C i odpowiedzi z odwrotną kolejnością (odpowiedzi B oraz F) można od razu odrzucić. I tak właśnie zrobiła większość uczniów. Jedynie odpowiednio 1% i 9% uczestników badania wybrało odpowiedzi B i F. Można optymistycznie przypuszczać, że logiczne myślenie nie zawodzi absolwentów gimnazjum.
Utwór powstał w ramach projektu "Badanie jakości i efektywności oraz instytucjonalizacja zaplecza badawczego” współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl
