Imię i nazwisko autora:

Jan Pluta

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jaka jest różnica między błędem a niepewnością pomiarową?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
13) rozróżnia błędy przypadkowe i systematyczne;
14) wyznacza średnią z kilku pomiarów jako końcowy wynik pomiaru powtarzanego;
15) posługuje się pojęciem niepewności pomiaru wielkości prostych i złożonych; zapisuje wynik pomiaru wraz z jego jednostką oraz z uwzględnieniem informacji o niepewności; uwzględnia niepewności przy sporządzaniu wykresów;

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. definiuje pojęcie błędy pomiarowego,

2. wyjaśnia różnice między błędami przypadkowymi i systematycznymi,

3. identyfikuje źródła błędów w różnych pomiarach wielkości fizycznych,

4. wyjaśnia, na czym polega błąd paralaksy i jaki może być jego wpływ na wynik pomiaru,

5. wyjaśnia różnicę miedzy błędami, jakimi jest obarczony pomiar, a niepewnością pomiarową,

6. tłumaczy wpływ błędów na wielkość niepewności,

7. wyznacza niepewność pomiarową charakteryzującą wynik pomiarów powtarzalnych obarczonych błędami przypadkowymi.

Strategie nauczania:

strategia nauczania: nauczanie przez dociekanie IBSE

Metody nauczania:

- pokaz multimedialny,
- wykonanie doświadczenia podobnego do tego przedstawionego na dołączonym filmie (MB),
- dyskusja.

Formy zajęć:

- praca całego zespołu klasowego,
- praca w małych grupach,
- wspólna dyskusja.

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem

Materiały pomocnicze:

Aplikacje pomiaru czasu w urządzeniach mobilnych typu tablet lub smartfon.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Wprowadzenie przez nauczyciela według treści z rozdziału „Czy to nie ciekawe” oraz początkowej części rozdziału „Warto przeczytać”. Wprowadzenie pojęcia błędu pomiaru jako pojęcia jakościowego i skontrastowanie tego pojęcia z pojęciem niepewności pomiaru. Dyskusja, na przykładzie zegarów, możliwych rodzajów błędów: przypadkowych i systematycznych.

Faza realizacyjna:

Cała klasa ogląda film dołączony do tego materiału, w którym omówiono różne typy błędów. Po zakończeniu emisji filmu uczniowie wykonują wspólnie eksperyment, korzystając z załączonej do materiału symulacji (pozwalającej na określenie czasów reakcji). Eksperyment może być powiązany z konkursem na najlepsze czasy reakcji.

Nauczyciel dyskutuje z uczniami wyniki eksperymentu i płynące z nich wnioski. Na forum klasy prowadzona jest dyskusja na temat tego, czy z postaci histogramu czasów reakcji można wnioskować o istnieniu w pomiarach błędów systematycznych i przypadkowych.

Faza podsumowująca:

Wspólne omówienie wyników pomiarów. Zwrócenie uwagi na charakterystyczne cechy błędów przypadkowych widocznych jako różnice w wynikach pomiarów tej samej osoby. Pokazanie, jak przejawia się składowa systematyczna czasu reakcji. Dyskusja na temat różnych możliwości eliminacji błędów systematycznych i szacowania przypadkowych.

Praca domowa:

Pisemna praca domowa: Przy pomocy stopera w telefonie komórkowym wykonaj serię pomiarów czasu reakcji swoich bliskich. Przygotuj rozkłady tych czasów dla każdej ze zbadanych osób oddzielnie i dla wszystkich osób razem. Wykonaj odpowiednie wykresy - histogramy tych czasów i przeprowadź ich dyskusję.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium może być wykorzystane podczas lekcji, na których pojawia się potrzeba dyskusji na temat błędów przypadkowych i systematycznych.