Siirry sisältöön

Liikkeen tutkiminen – vierivät tangot

Tehtäväkokonaisuudessa oppilaille näytetään video 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

  1. tasaista.
  2. tasaisesti kiihtyvää.
  3. tasaisesti hidastuvaa.
  4. 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?

  1. Pate
  2. Vilma
  3. 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) | Työohje (Word-tiedosto)