Digitala exempelsvar på provfråga i fysik

Digitala exempelsvar på provfråga i fysik

Studerande och lärare har funderat över hur nämnden förhåller sig till användningen av nya digitala hjälpmedel som en del av provsvaren i fysik. För att klargöra situationen bad vi ett par lärare skapa olika svar på en gammal provfråga som sedan kommenterats av representanter från Studentexamensnämndens ämnessektion för fysik. Svaren strävar inte efter att vara modellsvar på frågorna, utan de svaren försöker innehålla sådana svarsmetoder som framkommer i studerandes svar. Lärarna har själv valt de hjälpmedel som de utnyttjar i svaren.

När du läser svaren bör du komma ihåg ett par saker som gäller hur studentexamensproven poängsätts. Innan provet gör respektive ämnessektion upp beskrivningar av goda svar som publiceras efter provet. Varje ämnessektion håller ett sensormöte efter provdagen där man detaljerat kommer överens om hur provets uppgifter ska bedömas. Vid varje examenstillfälle, för varje prov och varje uppgift bestäms poängsättningen alltid separat. Poängsättningen baserar sig på vad man vill mäta med uppgiften i fråga, och kan inte generaliseras för att gälla alla provets uppgifter.

Fysik, våren 2014, uppgift 5


Beskrivningen av goda svar för fysikprovet våren 2014 finns här.

Svar 1

punkt a

 

Lärarnas kommentarer:

I kraftdiagrammet skiljer sig komponenterna inte från kraftvektorerna och vektorbeteckningarna saknas. Friktionskraften har ritats på fel ställe och vinkeln har inte angivits.  Ekvationssystemet har avgjorts med CAS-programmet vilket har gjort storhetsbeteckningarna små.

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: En tydlig bild av lämplig storlek. Alla de krafter som behövs har ritats ut och namngivits. För att namnge krafterna kan antingen vektor- eller skalärnotation användas. Axelvalet har presenterats bra. Det krävs inte att kraftens komponenter ritas ut i kraftdiagrammet, men om komponenterna ritas ut ska de skilja sig från de egentliga kraftvektorerna t.ex. med bruten linje eller med olika färger. Normalkraftens angreppspunkt är inte rätt vilket gör att balansvillkoret mellan krafternas moment inte verkställs. Friktionsmomentets vektor borde ritas i riktning med gränssnittets yta. Friktionsmomentets vektor skiljer sig bättre från den övriga ritningen om kraftvektorn ritas med ett tjockare streck eller en annan färg. Det vore bra om det framgår av bilden att den vinkel som granskas är 25 grader.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Svaret baserar sig på Newtons andra lag som även presenteras i vektorformat och krafternas balansvillkor granskas skilt i relation till x-axeln och y-axeln.  I ekvationerna skiljer sig vektorerna från de skalära symbolerna tack vare den feta stilen. Nedsänkta tecken har använts konsekvent i krafternas namn. Utgångsekvationerna formuleras tydligt i svaret. Att lösa vilofriktionstalets ekvation som en storhetsekvation hade kunnat vara tydligare uttryckt på fysikens typiska sätt och med standardenliga notationer (nedre index) till exempel genom att skriva om det med svarsredigeraren innan talvärdena placeras ut. Slutresultatet borde presenteras tydligare i slutet av svaret och borde avrundas enligt utgångsvärdena. Vi rekommenderar att ett separat slutresultat skrivs i slutet av svaret.

Svar 2

punkt a och b

 

 

Lärarnas kommentarer:

På bilden har vinkeln inte angivits, friktionskraften är sned och har ritats på fel ställe. Tyngdens komponenter har angivits med rött.

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: En tydlig bild av lämplig storlek. Kraftens komponenter skiljer sig från de egentliga kraftvektorerna tack vare färgkodningen. Det andra kraftdiagrammet är överlopps för svaret. Krafternas riktningar och angreppspunkter är inte rätt på bilden vilket leder till att krafternas balansvillkor och balansvillkoret för krafternas moment inte verkställs. Normalkraftens moment bör påverka i motsatt riktning mot vilofriktionens moment.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Svaret baserar sig på Newtons andra lag som även presenteras i vektorformat och krafternas balansvillkor granskas skilt i relation till x-axeln och y-axeln.  I ekvationerna skiljer sig vektorerna från de skalära symbolerna tack vare sträcket ovan på. Alla storhetssymboler har angivits i kursiv stil. Nedsänkta tecken har använts konsekvent i krafternas namn. Utgångsekvationerna har tydligt formulerats. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen angivits. Det finns lagom med skriftliga förklaringar. Lösningsekvationen visas tydligt som en storhetsekvation i relation till den efterfrågade storleken. Slutresultatet presenteras tydligt och har givits med korrekt noggrannhet. Det nationella sättet är att använda kommatecken för decimaler, så slutresultatet hade kunnat anges i formatet 0,47.

 

 

Lärarnas kommentarer: 

Enheterna har skrivits med kalkylatorprogrammets notationer och då räknar programmet även ut storheternas värden och enheter. 

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: En tydlig bild av lämplig storlek. Alla krafter som behövs har ritats in i kraftdiagrammet och accelerationens riktning har visats på bilden. Stödkraften har inte angivits men de övriga kraftvektorerna har namngetts väl. Axelvalet har presenterats. Vektorernas riktningar och angreppspunkter är rätt. Kraftens komponenter skiljer sig från de egentliga kraftvektorerna tack vare färgkodningen, även om rörelsefriktionskraften har presenterats med samma färger som komponenterna. På bilden anges den vinkel på 25 grader som nu granskas.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Svaret baserar sig på Newtons andra lag rörelseekvationerna granskas skilt i relation till x-axeln och y-axeln.  I ekvationerna skiljer sig vektorerna från de skalära symbolerna tack vare sträcket ovan på. Alla storhetssymboler har angivits i kursiv stil. Nedsänkta tecken har använts konsekvent i krafternas namn. Utgångsekvationerna har tydligt formulerats. Lösningens mellansteg presenteras och antalet skriftliga förklaringar är tillräckligt. De ekvationer som använts för att räkna ut acceleration, tid och sluthastighet har tydligt visats som lösta storhetsekvationer i relation till storheten i frågan. Talvärdena med enheter har placerats ut. Slutresultatet har givits med rätt noggrannhet, men det separata slutresultatet kunde skrivas i slutet av lösningen på det framställningssätt som är typiskt för fysiken.

Svar 3

punkt a och b

 

Lärarnas kommentarer:

Friktionskraften har ritats på fel ställe och snett och vinkeln har inte angivits. Vinkeln har satts på minnet med hjälp av kalkylatorns program vilket gör att programmet ger det avgjorda vilofriktionstalet utan särskild placering. 
 
Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: Kraftdiagrammet är samma som i svar 2. Se kommentarer i samband med svar 2.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Svaret baserar sig på Newtons andra lag krafternas balansvillkor granskas skilt i relation till x-axeln och y-axeln. Alla storhetssymboler har angivits i kursiv stil. Nedsänkta tecken har använts konsekvent i krafternas namn. Det är dock svårt att iaktta skillnaden mellan vektor- och skalärstorheterna i svaret, eftersom en del av skalärstorlekarnas symboler finns i fet stil. Utgångsekvationerna har tydligt formulerats. Utgångsvärdets enhet har inte angivits i svaret. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen angivits. Lösningsekvationen visas tydligt som en storhetsekvation avgjord i relation till den efterfrågade storleken. Slutresultatet presenteras tydligt har givits med korrekt noggrannhet.

 

Lärarnas kommentarer:

Elevens svar innehåller delar där kalkylatorns solve-funktion har använts så att kalkylatorn  (enligt värdena på storheterna som eleven fastställt i kalkylatorns minne) kan avgöra värdet och enheten på den storhet som efterfrågas i storhetsekvationen.  I elevens prestation finns dock delar där användningen av solve i storhetsekvationen inte har lyckats (eftersom det saknats multiplikationstecken mellan storheternas bokstavsbeteckningar) så eleven hyfsar upp svaret även utan solve-funktionen.  På flera ställen har storheternas beteckningar blivit små på grund av en egenskap i programvaran, vilket gör att t.ex. G_x och g lätt blandas ihop. Mellanstegen visar inga lösta storhetsekvationer utan programmet har löst de efterfrågade storlekarna och enheterna direkt. Eleven tänker att då storlekarnas värden har matats in i kalkylatorns minne (t.ex. s := 4_m) så räcker detta som presentation av storleken, vilket gör att storhetsekvationerna kan avgöras utan att placera storlekens talvärde och enhet i ekvationen.

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: Samma kraftdiagram som i svar 2. Se kommentarer i samband med svar 2. 

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Svaret baserar sig på Newtons andra lag rörelseekvationerna granskas skilt i relation till x-axeln och y-axeln. I utgångsekvationen Gx och Gy skrivits ut med hjälp av vinkeln. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen angivits. Storhetsekvationen för acceleration och sluthastighet har presenterats tydligt som en lösning på storhetens relation, men uttrycket för den tid glidningen tar har inte avgjorts som en storhetsekvation i relation till storheten i fråga.  De talvärden jämte enheter som motsvarar olika storlekar framgår av svaret, även om de kunnat vara mer tydligt sammanställda till exempel i början av lösningen på det presentationssätt som är typiskt för fysiken. Slutresultatet är korrekt och det presenteras tydligt separat och har givits med korrekt noggrannhet.

Svar 4

punkt a

Lärarnas kommentarer:

Friktionskraften är på fel ställe, kraftens komponenter skiljer sig inte från krafterna. Det har varit utmanande för eleven att rita kraftdiagrammet med datorn, eleven i fråga kan rita diagrammet korrekt ”med penna och klottpapper”.  Vinkeln och vektorbeteckningarna har inte markerats ut. Under bilden har krafterna dock separat angivits som vektorer genom att skriva beteckningarna i fet stil. Det har varit utmanande eller jobbigt för eleven att ange vinkeln med symbol-fonten, så i samma uträkning markeras samma vinkel ibland med a eller alfa.

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: En tydlig bild av lämplig storlek. Alla de krafter som behövs har ritats ut på kraftdiagrammet. Krafterna har namngivits. Axelvalet har angivits. Krafternas riktningar, längder och angreppspunkter är inte rätt vilket leder till att krafternas balansvillkor och balansvillkoret för krafternas moment inte verkställs. Särskilt stödkraftens angreppspunkt och längd samt Gy:s utgångspunkt presenteras inte tydligt på bilden. Kraftens komponenter går inte att skilja från de egentliga krafterna.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Svaret baserar sig på Newtons andra lag krafternas balansvillkor granskas skilt i relation till x-axeln och y-axeln. Utgångsekvationerna har tydligt formulerats. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen angivits. Lösningen presenteras tydligt som en storleksekvation. Storlekssymbolernas variationer kunde ha undvikits genom att använda den latinska bokstaven som symbol för vinkeln i stället för den grekiska bokstaven. Utgångsvärdet anges tydligt i början av uppgiften.  Det mer exakta värde som fås som slutresultat hade kunnat anges som en del av lösningen. Slutresultatet presenteras tydligt och har givits med korrekt noggrannhet.

Svar 5

Lärarnas kommentarer:

I punkten a har eleven definierat vektorstorlekarna och enheterna som koefficienter i kalkylatorprogrammets minne, deras värden är  radvektorer, t.ex. n:=[0, nx]. Kalkylatorprogrammet ändrar de stora bokstäver eleven matat in till små, presenterar de fastställda koefficienterna som vektorer med fet stil  och ger dem två komponenter. Elevens mål är att lösa rörelsekvationen direkt med kalkylatorn som en tvådimensionerad vektorekvation g + f + n =ma som innehåller x- och y-komponenterna.   Eftersom kalkylatorprogrammet inte har kunnat avgöra vektorekvationen med de angivna storlekarna har eleven mitt i uppgiften bytt taktik och öppnat upp vektorkomponenterna som ekvationspar som avgjorts med solvern. Eleven använder värdena på de konstanter som finns i kalkylatorns minne (t.ex. _g ) utan att skriva fram konstantens talvärde.

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: Kraftdiagrammet är samma som i svar 1. Se kommentarer i samband med svar 1.

Uppgiftens lösning: I svaret anges inga lagar eller principer som svaret baserar sig på och inga motiveringar anges. I utgångsekvationen är storlekssymbolerna inte samma som i kraftdiagrammet. Rörelseekvationen presenteras korrekt i vektorformat. Lösningens steg framgår av svaret, men det är svårt att följa lösningen. Lösningsprincipen har ändrats mitt i svaret. Det vore bättre att endast visa den lösning som leder till rätt svar. Den storhetsekvation som leder till lösningen har inte löts i förhållande till den efterfrågade storleken. Utgångsvärdena har presenterats otydligt och utan enheter i kalkylatordelen. Inget tydligt slutresultat presenteras. Av de två sifferresultaten framgår inte vilket som är provdeltagarens slutresultat. Ingen avrundning har heller gjorts.

 

Lärarnas kommentarer:

I punkt b fastställer eleven värdena och enheterna på storlekarna som bokstavskoefficienter i kalkylatorns minne. Eleven hittar inte  koefficienten  för formeln för friktion, men ersätter den med koefficienten k, och visar formeln i formatet F =kN. Storlekarnas värden finns som variablernas värden i kalkylatorns minne, så eleven kan avgöra den ekvation som fås från arbetsprincipen med solvern genom att mata in talvärdena i storleksekvationen. Eleven kan använda extra gränsvillkor (t.ex. v > 0) i samband med användningen av kalkylatorns solver för att begränsa icke-behövda lösningar.

Ämnessektionens kommentar:

Uppgiftens lösning: I svaret presenteras de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Utgångsekvationerna presenteras. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen angivits. En del av de talvärden som placeras visas med enheter, men inte på det presentationssätt som är typiskt för fysiken. En del av de talvärden som placeras har inte angetts. Den ekvation som leder till lösningen visas som en storleksekvation, men har inte avgjorts i förhållande till den efterfrågade storleken. Ett separat slutsvar hade kunnat ges med det presentationssätt som är typiskt för fysiken.

Svar 6

 

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: Samma kraftdiagram som i svar 3. Se kommentarer i samband med svar 3.

Uppgiftens lösning: I lösningen anges den lag som lösningen baserar sig på. Rörelsekevationerna presenteras separat i x- och y-riktningen. Lösningens mellansteg framgår av svaret. Den storhetsekvation som leder till svaret presenteras i förhållande till den efterfrågade storleken. Talvärdena har placerats i storlekekvationen. Slutresultatet presenteras tydligt och har avrundats till korrekt noggrannhet.

 

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: Kraftdiagrammet är samma som i svar 3. Se kommentarer i samband med svar 3.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Svaret baserar sig på Newtons andra lag rörelseekvationerna granskas skilt i relation till x-axeln och y-axeln. Vektorformatet har inte presenterats. Utgångsekvationerna har presenterats i svaret. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen angivits. Ekvationerna för acceleration, tid och sluthastighet visas som storhetsekvationer i relation till storheten i frågan. Talvärdena som motsvarar de olika storlekarna och deras enheter framgår av talvärdesplaceringen som gjorts med enheter. Slutresultatet är rätt och har givits med korrekt noggrannhet. Slutresultatet hade ännu kunnat ges med det presentationssätt som är typiskt för fysiken.

Svar 7

punkt a

Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: Alla de krafter som behövs har ritats ut på kraftdiagrammet. Kraftvektorernas längder har ritats rätt. Krafternas angreppspunkter är inte rätt vilket gör att balansvillkoret mellan krafternas moment inte verkställs. Axelvalet har presenterats i texten. Kraftens komponenter skiljer sig från de egentliga kraftvektorerna. En tydlig bild av lämplig storlek.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Svaret baserar sig på Newtons andra lag rörelseekvationerna granskas skilt i relation till x-axeln och y-axeln. Utgångsekvationerna har tydligt formulerats. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen angivits. Storleksekvationens lösning i förhållande till den efterfrågade storleken hade kunnat presenteras i allmänt format med standardenliga notationer innan placering av vinkelns värde. Slutresultatet är korrekt och det har presenterats tydligt och har givits med korrekt noggrannhet.

Svar 8

punkt a

Lärarnas kommentarer:

En lösning som så noga som möjligt efterföljer den lösning som skapas med traditionellt papper och penna. Vinkeln har angivits men inte namngetts.


Ämnessektionens kommentar:

Kraftdiagrammet: Alla de krafter som behövs har ritats ut på kraftdiagrammet. Krafternas längder har ritats rätt. Stödkraftens angreppspunkt är inte rätt på bilden, vilket leder till att momenteffekten inte förverkligas. Axelvalet har presenterats i bilden. Kraftens komponenter skiljer sig från de egentliga kraftvektorerna. På bilden har ritats en 25 gradig vinkel, men vinkeln kunde även namnges eller givas sifferfärde. En tydlig bild av lämplig storlek.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de den princip som lösningen baserar sig på. Newtons andra lag nämns dock inte i motiveringarna. Newtons andra lag finns heller inte i vektorformat i svaret. Som utgångspunkt för svaret har rörelseekvationerna granskats separat i relation till x-axeln och y-axeln. Utgångsekvationerna har tydligt formulerats. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen angivits. Lösningen är tydlig och lätt att läsa. Storleksekvationens lösning i förhållande till den efterfrågade storleken hade kunnat presenteras i allmänt format innan placering av vinkelns värde. En del av lösningen har skurits bort då skärmbilden tagits. Skriftsättet följer den notation som är typisk för fysiken genom hela svaret. Det finns lagom med förklarande text. Slutresultatet är korrekt och det har presenterats tydligt och har givits med korrekt noggrannhet.

Svar 9

 

 

Lärarnas kommentarer:

Kalkylatorns program har utnyttjats för att avgöra storhetsekvationerna. Friktionskraften har ritats på fel ställe och komponenterna har ritats med rött. Vektormarkeringarna saknas.

Ämnessektionens kommentar:

punkt a:

Kraftdiagrammet: Alla de krafter som behövs har ritats ut på kraftdiagrammet. Krafternas längder har ritats rätt. Angreppspunkterna har inte ritats korrekt på bilden, vilket leder till att momenteffekten inte förverkligas. Kraftens komponenter skiljer sig från de egentliga kraftvektorerna. Massans båda komponenter har namngivits Gy. På bilden har ritats en 25 gradig vinkel, men vinkeln kunde även namnges eller givas sifferfärde. En tydlig bild av lämplig storlek.

Uppgiftens lösning: Av svaret framgår de den princip och lag som lösningen baserar sig på. Rörelseekvationen presenteras i vektorformat. Som utgångspunkt för svaret har rörelseekvationerna granskats separat i relation till x-axeln och y-axeln. Utgångsekvationerna har tydligt formulerats. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen utförda med kalkylator angivits. Det går lätt att följa lösningen. Storhetsekvationen har avgjorts för den efterfrågade storheten med kalkylator (detta är ok), men kalkylatorn ger inte det tillhyfsade resultatet. Symbolen x för vilofaktorn är ett dåligt val, eftersom x även har andra betydelser i svaret.  Talvärdesplaceringen syns i svaret. Slutresultatet är korrekt och det har presenterats tydligt och med den givna korrekta noggrannheten.

punkt b:

Av svaret framgår de principer och lagar som lösningen baserar sig på. Utgångsekvationerna har tydligt formulerats. Från principerna för lösningen saknas definitionerna av den potentiella och den kinetiska energin. I lösningen av storhetsekvationen har mellanstegen utförda med kalkylator angivits och svaret är lätt att följa. Storhetsekvationen har lösts i relation till den  efterfrågade storheten. De placerade talvärdena syns i svaret med sina enheter. Slutresultatet är korrekt och det har presenterats tydligt och givits med korrekt noggrannhet.