Rozumíme silám tření? aneb Prezentace třecích sil… … v učebnicích, … ve škole, … v didaktických časopisech …?

Co najdeme v učebnici? Samostatná informativní kapitola: bez návaznosti na Newtonovy zákony bez důkladného procvičení Důsledek: povrchní, málo ucelené, … znalosti (studentů)

Test A (30 minut, 111 studentů) (zadáno: první až třetí ročník gymnázia, konec druhého pololetí)

Znění testových úloh (zkráceno) v jednotlivých etapách určit velikosti působících sil: …totéž ve zrychleném výtahu: určit okamžik, kdy se hranol pohne: 18 %, pouze kvalitativně správně jediný student pouze neúplné kvalitativní odpovědi

Test B (30 minut, 114 studentů) Úlohy: v analogii s Testem A, řešení požadováno v IVS

Hodnocení výsledků testů Obecný přístup studentů: Testování konkrétních znalostí: neúplné a rozporuplné odpovědi bez požadovaného zdůvodnění nedůsledné rozlišování mezi vektory a jejich složkami vysoké procento chybějících odpovědí (až 47%) neznalost pojmu SILOVÝ ZÁKON neznalost pojmu SILOVÝ ZÁKON neznalost pojmu VAZEBNÍ PODMÍNKA neznalost pojmu VAZEBNÍ PODMÍNKA

Silový zákon & Vazební podmínka Silový zákon: “kvantitativní (matematické) vyjádření velikosti konkrétní síly” Příklad: vztah pro dynamickou třecí sílu: T d =fN (studenti: T d =fmg) Vazební podmínka: “geometrická omezení pohybu” Příklad: určení tlakové síly (jakékoli) podložky určení okamžité velikosti statické třecí síly statická třecí síla: T s ≤ f 0 N … ! DEFINICE f 0 !

Shrnutí aneb Jak postupovat? 1. Výčet působících sil (včetně nákresu) 2. Formulace druhého Newtonova zákona (2. NZ) + silové zákony + vazební podmínky 3. Přepis 2. NZ do skalárního tvaru 4. Řešení rovnic úvahy typu “F=0 právě když a=0”

Konkrétní ukázka: Řešení testu A

Kde všude může být problém… středoškolští studenti recenzenti didaktických časopisů Physics Education: Školská fyzika: nová koncepce časopisu výsledek: …článek je “příliš matematický”… - nepochopení pojmu “vazební podmínka” - problémy s “neinerciálností” vztažné soustavy - zafixované “učebnicové myšlení” … PROČ JINAK??? - napadání způsobu testování … atd … … a jak jej odstranit?

Pokud se podaří… aneb Úlohy z běžného života směr statické třecí síly při chůzi: - opravdu působí třecí síla “proti pohybu”? - co by bylo, kdyby “nebylo tření”…? analogicky: rozjezd/brzdění auta či jízdního kola vliv vzorku na letní a zimní pneumatice … atd …