Tehtäväkokonaisuudessa oppilaille näytetään videot erilaisten tankojen liikkeestä. Oppilaiden tehtävänä on päätellä, millaisessa liikkeessä tangot ovat. Lisäksi heitä pyydetään tarkastelemaan tankojen kulkemia matkoja ja nopeuksien sekä kiihtyvyyksien suuruuksia. Apuna on niin videoita liikkeestä kuin videoanalyysejä sekä niiden mukaisia kuvaajia.
Tehtävien tausta
Tehtävät perustuvat tutkimusartikkeliin Investigation of student understanding of the concept of acceleration in one dimension (Trowbridge & McDermott, 1981). Tämän tyyppisten tehtävien on havaittu auttavan oppilaita syventämään heidän ymmärrystään kinematiikan peruskäsitteistä tasaisesti kiihtyvän liikkeen tapauksessa. Tehtäviä tarkastellessa voidaan käsitellä myös videokuva-analyysiä ja sen hyödyntämistä erilaisten kappaleiden liiketilaa tutkittaessa.
Lisäksi tehtäväkokonaisuudessa oppilaita ohjataan luomaan yhteyksiä heidän (intuitiivisen) ennakkotiedon, kokeellisten mittaustulosten ja fysiikan sisältötiedon välille. Tämä havainnollistaa luonnontieteilijöille ominaista tapaa argumentoida ja muodostaa väittämiä, jotka ovat yhdenmukaisia kokeellisten havaintojen kanssa. Tälläisen taidon kehittyminen luo taas hyvän lähtökohdan fysiikan ja muiden luonnontieteiden oppimiselle.
Vierivä tanko
Katso, kuinka tanko liikkuu alla olevassa videossa.
Millaista tangon like on? Tangon liike on
- tasaista.
- tasaisesti kiihtyvää.
- tasaisesti hidastuvaa.
- jotain muuta, mitä?
Videoanalyysilla liikkeen kuvaajat
Tangon vierimisestä voidaan muodostaa liikkeen kuvaajat videoanalyysiohjelman avulla. Videoanalyysissä tangon paikka merkitään videoon yhtä pitkien aikajaksojen jälkeen, kuten esitelty alla olevassa videossa. Siniset pisteet kuvaavat tangon paikkaa peräkkäisten, yhtä pitkien aikajaksojen jälkeen.
Videoanalyysiohjelma muodostaa tangon aika-matka- ja aika-nopeus-kuvaajat, jotka on esitetty alla.
Aika-matka-kuvaaja
Aika-nopeus-kuvaaja
Miten kuvaajat tukevat vastaustasi tangon liikkeestä? Kerro millaista liikettä tangolla on ja miten se näkyy liikkeen kuvaajissa.
Vierivät tangot I
Katso alla olevassa videossa alumiini- ja terästangon liike.
Alla on tankojen aika-matka- ja aika-nopeus-kuvaajat.
Aika-matka-kuvaaja
Aika-nopeus-kuvaaja
Kumpi on kumman?
Aika-matka-kuvaajassa alumiinitangon liikettä kuvaavat mittapisteet ovat väriltään
- vihreät
- punaiset.
Aika-nopeus-kuvaajassa terästangon liikettä kuvaavat mittapisteet ovat väriltään
- vihreät
- punaiset.
Miten tunnistit tankojen liikettä kuvaavat mittapisteet?
Valitse väittämiin oikea sana:
Alumiinitangon kulkema matka on
- pidempi
- lyhyempi
- yhtä pitkä
kuin terästangon kulkema matka.
Alumiinitangon vierimisaika on
- pidempi
- lyhyempi
- yhtä pitkä
kuin terästangon vierimisaika.
Alumiinitangon keskinopeus on
- suurempi
- pienempi
- yhtä suuri
kuin terästangon keskinopeus.
Liikkuvan kappaleen keskinopeus = (kappaleen kulkema matka) / (matkaan käytetty aika)
Millaiset havainnot tankojen liikkeestä tai niiden liikkeiden kuvaajista tukevat valintojasi?
Keskinopeuksien laskeminen
Laske tankojen keskinopeudet alla olevan kuvan avulla.
Kirjaa keskinopeudet muistiin ja tarkasta ovatko ne yhdenmukaisia edellisen tehtävän vastauksen kanssa.
Tankojen kiihtyvyydet
Kappaleen kiihtyvyys = (nopeuden muutos) / (muutokseen kulunut aika)
Alumiinitangon kiihtyvyys on
- suurempi
- pienempi
- yhtä suuri
kuin terästangon kiihtyvyys.
Miten vastauksesi näkyy tankojen liikkeessä tai niiden kuvaajissa?
Kiihtyvyyksien laskeminen
Laske tankojen kiihtyvyydet alla olevan kuvan avulla
Kirjoita kiihtyvyydet muistiin ja tarkastele, ovatko ne yhdenmukaisia edellisen tehtävän vastauksesi kanssa.
Vierivät tangot II
Katso video keltaisen messinkitangon ja tumman muovitangon liikkeestä
Lue alla oleva sarjakuva
Kuka sarjakuvahahmoista on sinusta eniten oikeassa?
- Pate
- Vilma
- Hertta
Perustele vastauksesi.
Liikkeen kuvaajat
Alla on messinki- ja muovitangon liikkeen kuvaajat.
Miten kuvaajat tukevat sarjakuvahahmon valintaa?
Etsi, missä väärässä olevien sarjakuvahahmojen päättely menee pieleen. Perustele, miksi muut kuin valitsemasi sarjakuvahahmo eivät voi olla oikeassa.
Kiihtyvyyksien laskeminen
Laske tankojen kiihtyvyydet. Voit hyödyntää alla olevaa kuvaa.
Tukevatko lasketut kiihtyvyyden arvot sarjakuvahahmosi valintaa?
Työohje (pdf-tiedosto) | (docx-tiedosto)