Imię i nazwisko autora:

Jan Pluta

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Przedstawianie niepewności pomiarowych w formie graficznej - przykład wykorzystania

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:
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
8) rozpoznaje zależność rosnącą bądź malejącą na podstawie danych z tabeli lub na podstawie wykresu; rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie wykresu;
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;
V. Drgania. Uczeń:
3) opisuje ruch harmoniczny, posługując się pojęciami wychylenia, amplitudy, częstości kołowej i przesunięcia fazowego; rozróżnia drgania o fazach zgodnych lub przeciwnych;

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie 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. objaśnia konieczność umieszczania niepewności pomiarowych przy graficznej prezentacji wyników pomiarów,

2. zaznacza na wykresach wielkości niepewności pomiarowych obu zmiennych, 
   uwzględnia ograniczenia w operowaniu graficzną reprezentacją niepewności pomiarowej,

3. bada izochronizm drgań masy na sprężynie,

4. wykorzystuje informacje o niepewnościach pomiarowych przy rozstrzyganiu hipotezy badawczej.

Strategie nauczania:

eksperymentalno‑obserwacyjna

Metody nauczania:

wykład wstępny, praca doświadczalna.

Formy zajęć:

praca w zespole klasowym; pomiary w grupach

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem, kilka zestawów doświadczalnych: sprężyna zawieszona na statywie, ciężarek, linijka, stopery (w telefonach komórkowych uczniów lub dostarczone przez nauczyciela).

Materiały pomocnicze:

Instrukcja przeprowadzenia pomiarów (sporządzona przez nauczyciela na podstawie szkicu podanego na końcu konspektu).
Niniejszy e‑materiał, materiały „Czy okres drgań ciężarka na sprężynie jest zależny od amplitudy?”, „Czy okres drgań wahadła matematycznego jest zależny od amplitudy?”.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel przedstawia problematykę graficznego ujmowania niepewności pomiarowej, korzystając z e‑materiału, części: „Wprowadzenie”, „Czy to nie ciekawe?” (przykład 1.) oraz samouczka.

Faza realizacyjna:

Uczniowie w grupach od trzech do sześciu osób przeprowadzają pomiar zależności okresu drgań ciężarka na sprężynie od amplitudy drgań, zgodnie z instrukcją.

Faza podsumowująca:

Nauczyciel prezentuje drugi przykład z części „Przeczytaj” oraz zadania 4‑8 jako wzorzec do wykonania pracy domowej. Zwraca uwagę uczniom, że w przeprowadzonym przez nich eksperymencie nie ma odpowiednika „okresu drgań izochronicznych” - wielkości TIndeks dolny 0₀.
Nauczyciel zachęca także uczniów do skorzystania z dwóch e‑materiałów, wzmiankowanych wyżej wśród „Materiałów pomocniczych”.

Uczniowie z poszczególnych grup opisują swoje spostrzeżenia, na podstawie nieopracowanych jeszcze wyników, na temat tego, czy drganie masy na sprężynie można uznać za izochroniczne.
Nauczyciel zwraca uwagę, że takie wstępne spostrzeżenia są cenne. Jednak bez analizy niepewności pomiarowej nie mogą służyć do rozstrzygnięcia hipotezy badawczej. Zwraca też uwagę, że każdy z zespołów miał nieco inne warunki pracy (inne sprężyny, z inną dokładnością mierzył okresy drgań dla różnych amplitud), więc nie można wykluczyć, że rozstrzygnięcie hipotezy też będzie różne.

Praca domowa:

Uczniowie w tych samych grupach opracowują wyniki swoich pomiarów, adaptując wzorzec postępowania zaprezentowany w podsumowaniu lekcji do przeprowadzonego przez siebie eksperymentu i sformułowanej hipotezy badawczej.
Rozstrzygają ją, powołując się na swoje wyniki i na dokonaną ich analizę.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium ma uniwersalne zastosowanie wszędzie tam, gdzie trzeba pokazać niepewności pomiarowe w postaci graficznej.