Wiązka zadań
Spadające jabłko
Zadanie
Chłopcy zauważyli, że jabłka, które spadły z drzewa, są bardzo mocno poobijane. Zaczęli się zastanawiać, jak wyznaczyć prędkość z jaką owoce uderzają o ziemię. Przyszły im do głowy trzy pomysły.
Który z pomysłów nadaje się do wyznaczenia prędkości jabłka uderzającego o ziemię?
| Pomysł | Czy nadaje się do wyznaczenia prędkości jabłka? |
| 1. Należy zmierzyć czas spadania jabłka oraz posłużyć się wartością przyspieszenia ziemskiego, zamieszczoną w tablicach. | |
| 2. Należy zmierzyć wysokość z jakiej spadło jabłko oraz czas jego spadania. | |
| 3. Należy zmierzyć wysokość z jakiej spadło jabłko oraz posłużyć się wartością przyspieszenia ziemskiego, zamieszczoną w tablicach. |
Poprawna odpowiedź
1.Tak., 2.Tak., 3.Tak.
Wymaganie ogólne
R1 (Rozszerzenie) Znajomość i umiejętność wykorzystania pojęć i praw fizyki do wyjaśniania procesów i zjawisk w przyrodzie.
Wymaganie szczegółowe
101.6 (Rozszerzenie) Ruch punktu materialnego. Uczeń oblicza parametry ruchu podczas swobodnego spadku i rzutu pionowego
Komentarz
Prezentowane zadanie było rozwiązywane przez uczniów drugich klas liceum ogólnokształcącego. Zadanie sprawdza umiejętność planowania doświadczeń. W tym przypadku uczeń powinien ocenić, który z pomysłów zestawionych w tabeli nadaje się do wyznaczenia prędkości jabłka uderzającego o ziemię. Ponieważ w każdym wierszu tabeli zaproponowano metodę która prowadzi do wyznaczenia dwóch z czterech zmiennych układu równań opisujących ruch jabłka, każda z przedstawionych metod nadaje się do wyznaczenia prędkości spadającego przedmiotu.
Jabłko spadające z drzewa to klasyczny przykład ruchu jednostajnie przyspieszonego, odbywającego się pod wpływem siły grawitacji (tak zwany spadek swobodny). W tym przypadku ruch jabłka można opisać przy pomocy dwóch równań, z których jedno opisuje zależność drogi przebytej przez jabłko od czasu, a drugie – zależność prędkości chwilowej jabłka od czasu:. Ze względu na to, że mamy dwa równania w których występują w sumie cztery zmienne (przebyta droga, czas spadku, prędkość chwilowa oraz przyspieszenie jabłka), musimy znać wartości dowolnych dwóch zmiennych, aby rozwiązać ten układ równań.
Aby rozwiązać to zadanie nie były konieczne żadne przekształcenia podanych wzorów (pod warunkiem opanowania pewnego aparatu matematycznego i dobrego zrozumienia sensu wzorów opisujących ruch jednostajnie zmienny). Jeśli chodzi o pierwszą część zadania to należało zauważyć, że zmierzony czas spadania jabłka oraz odczytana z tablic wartość przyspieszenia ziemskiego wystarczą do wyznaczenia prędkości jabłka w chwili jego upadku – obie te wielkości powinniśmy podstawić bezpośrednio do wzoru opisującego zależność prędkości chwilowej od czasu. Ten etap zadania rozwiązało prawidłowo 50,8% uczniów.
W kolejnej części zadania mierzymy wysokość z której spadło jabłko, co jest tożsame z pomiarem przebytej przez nie drogi, oraz czas spadania jabłka. Wobec tego z pierwszego z powyższych równań możemy wyznaczyć wartość przyspieszenia ziemskiego, a następnie podstawić ją do równania drugiego. Również ta metoda prowadzi do wyznaczenia prędkości jabłka uderzającego o ziemię. Takiej odpowiedzi udzieliło 51,5% uczestników badania.
Najmniej kłopotliwa okazała się dla uczniów trzecia część zadania. W tym przypadku również mierzymy wysokość z której spadło jabłko oraz odczytujemy wartość przyspieszenia ziemskiego z tablic. Jeśli podstawimy te wielkości do pierwszego równania to wyznaczymy z niego czas spadania jabłka, który z kolei możemy podstawić do drugiego równania. Zatem także ten pomysł pozwoli wyznaczyć końcową prędkość jabłka, co zauważyło 66,2% uczniów.
Prawidłowej odpowiedzi we wszystkich trzech częściach zadania udzieliło zaledwie 7,2% uczniów. Uzyskane wyniki jasno wskazują, że uczniowie mają problemy z zastosowaniem nabytej w szkole wiedzy, gubiąc się w sytuacjach praktycznych. Wpływ na rozwiązywalność zadania mogła mieć również jego konstrukcja - we wszystkich trzech wierszach należało udzielić takiej samej odpowiedzi. Z badań prowadzonych w Pracowni Przedmiotów Przyrodniczych wynika bowiem, że rozwiązywalność tego typu zadań jest stosunkowo niska.
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
