Skolēns sporta zālē gribēja izpētīt, kas ietekmē trieciena atdeves koeficientu, ja bumbai ļauj brīvi nokrist no augstuma \(H\) un pēc atsitiena pret sporta zāles grīdu tā paceļas kādā citā augstumā \(h\). Sporta zālē ir pieejama basketbola bumba, volejbola bumba un futbola bumba, kā arī mērlente.
Trieciena atdeves koeficients \(R=\frac{h}{H}\).
1. Kādas pētāmās problēmas par trieciena atdeves koeficientu skolēns varētu pētīt? Uzraksti vismaz divas!
2. Izvēlies vienu no pētāmajām problēmām un uzraksti tai atbilstošo neatkarīgo, atkarīgo lielumu un fiksētos lielumus pētījumā!
3. Plāno pētījumam atbilstošo eksperimenta darba gaitu!
4. Izveido mērījumu un aprēķinu tabulu!
1. punkts
Pētāmo problēmu izvirza no situācijas apraksta. Pētāmo problēmu parasti formulē jautājuma veidā.
Atbilstoši situācijas aprakstam, ir pieejamas – volejbola, basketbola un futbola bumbas, kā arī mērlente, kas nepieciešama, lai izmērītu trieciena atdeves koeficienta aprēķināšanai nepieciešamos lielumus \(h\) un \(H\).
Acīmredzot jāpieņem, ka skolēni sporta stundās vai citās nodarbībās šīs bumbas ir redzējuši un zina, ka, atbilstoši minēto sporta spēļu noteikumiem, atšķiras gan bumbu masa, gan izmēri. Atšķiras arī bumbu virsmas materiāls un spiediens bumbās (attēls: https://oyeball.com/what-is-the-difference-between-volleyball-and-basketball/).
Katram gadījumam, lūk mazliet informācijas par bumbām.
Volejbola bumbas masa ir robežās 250 g – 280 g, apkārtmērs 65 – 68 cm, tai jābūt apaļai, ārējai virsmai jābūt izgatavotai no ādas vai sintētiska materiāla, ar noteiktu spiedienu: 29 kPa – 32 kPa .
Basketbola bumbai jābūt apaļai, sfēriskai, apstiprinātā oranžā nokrāsā, tradicionāli sadalītai astoņos laukumos ar melnām šuvēm. Ārējai virsmai jābūt izgatavotai no ādas, gumijas vai sintētiska materiāla. Bumbai jābūt piepumpētai tā, lai krītot uz laukuma virsmas apmēram no 1,80 m augstuma, mērot no bumbas apakšmalas, tā atlektu no 1,20 m līdz 1,40 m augstumā mērot no bumbas augšējās malas (spiediens robežās 51 kPa – 58 kPa). Šuvju platums nedrīkst pārsniegt 0,635 cm. Bumbas apkārtmērs, atkarībā no tā, vai bumba paredzēta bērnu, sieviešu vai vīriešu spēlei, jābūt ne mazākam par 56 cm un ne lielākam par 78 cm. Tai jāsver ne mazāk kā 280 g un ne vairāk kā 650 g.
Futbola bumbai jābūt apaļai ar ādas vai cita materiāla apvalku, kas neapdraud spēlētājus. Bumbas apkārtmērs ir 68 - 71 cm. Spēles sākumā bumbas masai jābūt 396 - 453 g. Gaisa spiedienam bumbas iekšpusē jābūt 60 kPa – 110 kPa lielam.
Ievērojot uzdevuma nosacījumus, acīmredzamas ir divas pētāmās problēmas:
1. kā trieciena atdeves koeficients atkarīgs no bumbas tipa?
2. kā trieciena atdeves koeficients atkarīgs no bumbas palaišanas augstuma virs grīdas?
2. punkts
Eksperimentā pētnieks vienlaikus var mainīt tikai vienu lielumu – neatkarīgo mainīgo, kamēr pārējos lielumus (apstākļus), kas varētu ietekmēt pētāmo (atkarīgo) mainīgo, uztur nemainīgus.
• neatkarīgais mainīgais ir lielums, ko eksperimenta veicējs maina, radot cita vai citu lielumu izmaiņas;
• atkarīgais mainīgais ir lielums, kas mainās līdz ar neatkarīgā lieluma izmaiņām – tie var būt vairāki;
• fiksētie (konstantie) ir lielumi, kurus uztur nemainīgus.
ATBILDE
Problēmai "kā trieciena atdeves koeficients atkarīgs no bumbas tipa?":
• neatkarīgais – bumbas tips,
• atkarīgais – trieciena atdeves koeficients \(R\) (vai pacelšanas augstums \(h\)),
• fiksētie – palaišanas augstums \(H\), grīdas segums.
Problēmai "kā trieciena atdeves koeficients atkarīgs no bumbas palaišanas augstumam virs grīdas?":
• neatkarīgais – palaišanas augstums \(H\),
• atkarīgais – trieciena atdeves koeficients \(R\) (vai pacelšanas augstums \(h\)),
• fiksētie – bumbas tips, grīdas segums.
Problēmai "kā trieciena atdeves koeficients atkarīgs no spiediena bumbā?":
• neatkarīgais – spiediens bumbā,
• atkarīgais – trieciena atdeves koeficients \(R\) (vai pacelšanas augstums \(h\)),
• fiksētie – bumbas tips, grīdas segums, palaišanas augstums \(H\).
3. punkts
Darba gaita ir eksperimenta plāns, kurā jāparāda visus soļus un to, kas ir nepieciešams, lai veiktu eksperimentu, pārbaudītu izvirzīto hipotēzi. Darba gaitā jāparāda, kā eksperimentā mainīs neatkarīgo lielumu un kā to mērīs, kā mērīs atkarīgā lieluma (vai lielumu) izmaiņas, kā nodrošinās nemainīgo jeb fiksēto lielumu nemainību, kā arī – cik reizes atkārtos eksperimentu, lai iegūtu ticamus rezultātus. Labs darba gaitas apraksts ir tāds, pēc kura cits pētnieks varēs veikt eksperimentu bez papildus paskaidrojumiem.
ATBILDE
Darba gaita pētāmai problēmai par trieciena koeficienta atkarību no palaišanas augstuma \(H\):
1. Pacel bumbu 1.6 m augstumā virs grīdas. Izmēri palaišanas augstumu \(H\), ieraksti to mērījumu un aprēķinu tabulā.
2. Atbrīvo bumbu, izmēri atsitiena augstumu \(h\), ieraksti to mērījumu un aprēķinu tabulā.
3. Atkārto mērījumus vēl 5 reizes, katru reizi samazinot palaišanas augstumu par 10 cm.
4. Aprēķina atsitiena koeficientu \(R\) katram mērījumam! (t.k. uzdevumā tiek prasīts plānot eksperimenta darba gaitu, šis solis var arī nebūt).
Darba gaita pētāmai problēmai par trieciena koeficienta atkarību no bumbas tipa:
1. Pacel bumbu 1.6 m augstumā virs grīdas. Izmēri palaišanas augstumu \(H\), ieraksti to mērījumu un aprēķinu tabulā.
2. Atbrīvo bumbu, izmēri atsitiena augstumu \(h\), ieraksti to mērījumu un aprēķinu tabulā.
3. Atkārto mērījumus vēl 2 reizes, katru reizi izmantojot citu bumbu.
4. Aprēķina atsitiena koeficientu \(R\) katram mērījumam! (t.k. uzdevumā tiek prasīts plānot eksperimenta darba gaitu, šis solis var arī nebūt).
4. punkts
Tabulā jānorāda mērāmo un aprēķināmo fizikālo lielumu nosaukumi vai apzīmējumi un mērvienības (ja tādas ir), kā arī citu pētījuma lielumu nosaukumi. Tabulā noteikti jāparādās neatkarīgajam lielumam, atkarīgajam lielumam (ja to nemēra tieši – arī lielumiem, kas nepieciešami, lai to aprēķinātu). Fiksētie lielumi var tabulā nebūt iekļauti.
Tabulas piemērs:
Šis uzdevums ir komplekss un, vērtējot katru atsevišķo soli, jāņem vērā visu apakšuzdevumu atbildes – atkarībā no tur rakstītā (vai neuzrakstītā), par konkrētu soli iespējams atšķirīgs vērtējums.
1. punkts
Uzdevuma izpilde eksāmenā – 80%.
Vērtēšanas kritēriji
Uzrakstītas divas pētāmās problēmas, kuras ir iespējams pētīt dotajā situācijā – 1 punkts par katru korekti uzrakstītu pētāmo problēmu.
Papildus atrisinājumā minētajiem, ir pieņemami arī citi varianti, piemēram:
1. "kā atdeves koeficients atkarīgs no spiediena bumbā?", ja pieminēta iespēja to mainīt, tas ir neatkarīgais lielums un iekļauts tabulā, turklāt fiksētais lielums ir bumbas tips.
2. "kā atdeves koeficients atkarīgs no bumbas/grīdas/telpas temperatūras?", ja pieminēta iespēja to mērīt, tā ir nosaukta kā neatkarīgais lielums un iekļauta tabulā.
3. "kā atdeves koeficients atkarīgs no grīdas seguma?", ja pieminēta iespēja to mainīt, tas ir neatkarīgais lielums un iekļauts tabulā.
Pie nemainīga palaišanas augstuma \(H\) atdeves koeficienta vietā var būt pacelšanas augstums h.
Nav pieņemamas atbildes, kurās kā neatkarīgais lielums minēta bumbas masa, materiāls vai izmēri – nav iespējams fiksēt pārējos bumbas raksturlielumus, jo bumbām atšķiras arī tie.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: "kā mainās trieciena atsitiena koeficients atšķirīga tipa bumbām ļaujot krist no viena un tā paša augstuma?" - 1 punkts
2. piemērs: "kā mainās atlēkšanas augstums, mainoties bumbas palaišanas augstumam virs grīdas?" - 1 punkts
3. piemērs: "kā trieciena atdeves koeficients atkarīgs no atsitienu skaita?" – 1 punkts
4. piemērs: "kura veida bumbai ir lielāks atdeves koeficients?" – 1 punkts
5. piemērs: "kā mainās trieciena atsitiena koeficients atšķirīgām bumbām?" – 1 punkts
6. piemērs: "kā bumbas kritienu ietekmē palaišanas augstums?" …. 0 punktu
7. piemērs: "kā mainās atsitiena koeficients atšķirīga materiāla bumbām?" – 0 punktu
8. piemērs: "kā mainās atsitiena koeficients atkarībā no bumbas atlēkšanas augstuma?" – 0 punktu.
2. punkts
Uzdevuma izpilde eksāmenā – 63%.
Vērtēšanas kritēriji
Atbildi uz šo jautājumu iespējams vērtēt tikai tad, ja ir norādīts, kuru problēmu skolēns izvēlējies. Ja nav norādīts – 0 punktu.
Pareizi nosaukti neatkarīgais un atkarīgais lielums atbilstoši pētāmajai problēmai – 1 punkts.
Nosaukti vairāki fiksētie lielumi. Ja nosaukts viens, tad – "pats būtiskākais" fiksētais lielums atbilstoši pētāmajai problēmai (ja ir runa par spiedienu bumbā vai kā neatkarīgo lielumu, tad bumbas tipam jābūt fiksētiem) – 1 punkts.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.
2. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.
3. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem. Tikai viens, bet būtisks fiksētais lielums.
4. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu. Nepareizi norādīts fiksētais lielums.
5. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu. Nekorekri norādīts neatkarīgais lielums.
6. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktu. Nav norādīts neatkarīgais lielums. Nekorekri norādīts fiksētais lielums (kāds augstums?). Nav norādīts, kuru problēmu skolēns izvēlējies.
3. punkts
Uzdevuma izpilde eksāmenā – 77%.
Vērtēšanas kritēriji
Šajā uzdevumā visus punktus ieskaita arī tad, ja nav uzrakstīts, kura pētāmā problēma izraudzīta, atbilstoši norādītajiem pētījuma lielumiem! Tā kā par darba gaitas plānošanu piešķirami tikai divi punkti, šoreiz nianses neprasa (piemēram to, no kuras bumbas vietas mēra augstumu, arī mērījumu atkārtošanu utt).
Vērtē līmeņos
Uzrakstīta darba gaita, kuru realizējot, var iegūt nepieciešamos datus (redzams, ko un kā mērīs, ko fiksēs) – 2 punkti.
Nepilnīgi uzrakstīta darba gaita, kuru realizējot var iegūt vienu korektu mērījuma rezultātu – 1 punkts.
Nav uzrakstīta darba gaita jeb nepilnīgi uzrakstīta darba gaita, kurai sekojot nevar iegūt mērījumu rezultātus – 0 punktu.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.
2. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.
3. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.
4. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu. Ļoti formāla atbilde, nepasakot, ko maina, ko mēra.
5. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktu. Nav saprotams, ko mēra, ko maina.
4. punkts
Uzdevuma izpilde eksāmenā – 79%.
Vērtēšanas kritēriji
Tabulā parādās palaišanas augstums \(H\) un pacelšanas augstums \(h\) ar mērvienībām, trieciena atdeves koeficients \(R\), ja tas ir atkarīgais lielums, un bumbas tips (ja tas ir fiksētais lielums, var nebūt). Papildus var būt iespēja norādīt mērlentes kļūdu un vieta atkārtotiem mērījumiem pie vienas neatkarīgā lieluma vērtības, bet to neprasa – 1 punkts.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu.
2. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu.
3. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu.
4. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktu. Nav norādītas mērvienības.
