Wiązka zadań
Oddziaływanie jądrowe
Zadanie
Zapoznaj się z poniższym tekstem:
Jądra atomowe składają się z dodatnio naładowanych protonów i elektrycznie obojętnych neutronów. Uwzględnienie dwóch znanych sił: oddziaływania grawitacyjnego (Fg, przyciągające) oraz elektrostatycznego (Fe, odpychające ładunki o tym samym znaku), nie pozwala wyjaśnić trwałości materii. Stosunek tych dwóch sił wynosi Fg/Fe ~ 10-36.
Mała wartość tej liczby pozwala zaniedbać oddziaływanie grawitacyjne w porównaniu z oddziaływaniem elektrostatycznym. Można wywnioskować, że nukleony w jądrach atomowych są utrzymywane przez dodatkową siłę – oddziaływanie jądrowe.
Na podstawie powyższego tekstu uzupełnij odpowiedzi tak, by otrzymać zdanie prawdziwe.
(1) Siła oddziaływania jądrowego pomiędzy dwoma protonami w jądrze ma charakter
A. przyciągający,
B. odpychający,
(2) a jej wartość jest porównywalna z wartością siły
A. oddziaływania grawitacyjnego.
B. oddziaływania elektrostatycznego.
Poprawna odpowiedź
1. A., 2. B.,
Wymaganie ogólne
4 Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy przeczytanych tekstów (w tym popularno-naukowych).
Wymaganie szczegółowe
3.1 Fizyka jądrowa. Uczeń posługuje się pojęciami pierwiastek, jądro atomowe, izotop, proton, neutron, elektron podaje skład jądra atomowego na podstawie liczby masowej i atomowej
3.10 Fizyka jądrowa. Uczeń opisuje działanie elektrowni atomowej oraz wymienia korzyści i zagrożenia płynące z energetyki jądrowej
Komentarz
Zrozumienie zagadnienie trwałości jąder atomowych wymaga umiejętności zastosowania elementarnych umiejętności ze wcześniejszych etapów edukacyjnych. Jądra składają się z neutronów i protonów. Cząstki te posiadają masę, więc przyciągają się grawitacyjnie. Protony posiadają również dodatni ładunek elektryczny, zatem odpychają się elektrostatycznie. Jednak oddziaływanie grawitacyjne nie jest w stanie zrównoważyć elektrostatycznego odpychania protonów i zapewnić stabilności jądra. Dlatego musi istnieć dodatkowa siła, utrzymująca jądro w równowadze. Siłę tę nazywamy oddziaływaniem jądrowym.
Zadanie było rozwiązywane przez uczniów drugich klas liceów ogólnokształcących. Poprawnie rozwiązało je 35% badanych osób, wybierając kombinację 1.A. 2.B.: siła oddziaływania jądrowego pomiędzy dwoma protonami w jądrze ma charakter przyciągający, a jej wartość jest porównywalna z wartością siły oddziaływania elektrostatycznego. Na podstawie tekstu uczeń powinien zauważyć, że siła oddziaływania jądrowego jest porównywalna z siłą oddziaływania elektrostatycznego, skoro oddziaływanie grawitacyjne jest zaniedbywalne w stosunku do oddziaływania elektrostatycznego.
Ponieważ siła elektrostatyczna odpycha protony, zatem zgodnie z pierwszą zasadą dynamiki Newtona, oddziaływanie jądrowe musi mieć charakter przyciągający, aby zrównoważyło odpychanie elektrostatyczne. Tylko w takiej sytuacji jądro może być trwałe, co uczeń powinien wydedukować samodzielnie, na podstawie informacji zawartych w tekście. Jakkolwiek druga część zadania nie sprawiła uczniom większych problemów (poprawnej odpowiedzi udzieliło 73% badanych), część pierwsza okazała się kłopotliwa. Prawidłowej odpowiedzi udzieliło w tym przypadku już tylko 50% uczniów. W badaniu część ta bardzo słabo różnicowała, co sugeruje, że większość uczniów wybierała odpowiedź losowo.
Zadanie mierzy umiejętność rozumienia tekstu popularnonaukowego oraz wyciągania wniosków na jego podstawie. Uzyskane wyniki wskazują na fakt, że uczniowie nie najlepiej radzą sobie z wnioskowaniem na podstawie tekstu. Połączenie informacji znalezionej w tekście z wiadomościami ze wcześniejszych działów fizyki i gruntowne przeanalizowanie opisywanego zjawiska najwyraźniej jest umiejętnością która nie została w pełni opanowana przez uczniów biorących udział w badaniu.
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
