Ένας επιστήμονας εκτελεί ένα πείραμα για να δει αν δύο διαφορετικές μπάλες θα κυλήσουν στην ίδια ταχύτητα;
1. Υπόθεση
* μηδενική υπόθεση: Οι δύο μπάλες θα κυλήσουν κάτω από την κλίση με την ίδια ταχύτητα.
* Εναλλακτική υπόθεση: Οι δύο μπάλες θα κυλήσουν κάτω από την κλίση με διαφορετικές ταχύτητες.
2. Υλικά
* Δύο μπάλες διαφορετικών υλικών: Για παράδειγμα, μια χαλύβδινη μπάλα και μια καουτσούκ.
* κεκλιμένο επίπεδο: Μια ράμπα ή σανίδα που μπορεί να κλίνει σε ελεγχόμενη γωνία.
* Ταινία μέτρησης ή κυβερνήτης: Για να μετρήσετε την απόσταση που ταξιδεύει οι μπάλες.
* stupwatch: Για να μετρήσετε το χρόνο που χρειάζεται για κάθε μπάλα να κυλήσει κάτω από την κλίση.
* Επίπεδο: Για να διασφαλιστεί ότι η κλίση βρίσκεται σε συνεπή γωνία.
3. Διαδικασία
1. Ρυθμίστε την κλίση: Τοποθετήστε το κεκλιμένο επίπεδο σε μια επιφάνεια επιπέδου και ρυθμίστε τη γωνία για να δημιουργήσετε μια σταθερή κλίση.
2. Σημειώστε τα σημεία εκκίνησης και τελικής: Χρησιμοποιήστε την ταινία μέτρησης για να επισημάνετε μια καθορισμένη απόσταση που οι μπάλες θα ταξιδέψουν στην κλίση.
3. Απελευθερώστε τις μπάλες: Τοποθετήστε κάθε μπάλα στο σημείο εκκίνησης και απελευθερώστε ταυτόχρονα.
4. Μετρήστε το χρόνο: Χρησιμοποιήστε το χρονόμετρο για να μετρήσετε πόσο καιρό χρειάζεται κάθε μπάλα για να φτάσετε στη γραμμή τερματισμού.
5. Επαναλάβετε: Επαναλάβετε το πείραμα αρκετές φορές (τουλάχιστον 5-10 δοκιμές) για κάθε μπάλα για να αποκτήσετε αξιόπιστα δεδομένα.
4. Ανάλυση δεδομένων
1. Καταγράψτε τους χρόνους: Δημιουργήστε έναν πίνακα για να καταγράψετε το χρόνο που χρειάστηκε κάθε μπάλα για να ολοκληρώσει την απόσταση σε κάθε δοκιμή.
2. Υπολογίστε τη μέση ώρα: Για κάθε μπάλα, προσθέστε τις ώρες για όλες τις δοκιμές και διαιρέστε με τον αριθμό των δοκιμών.
3. Συγκρίνετε τους μέσους χρόνους: Προσδιορίστε εάν οι μέσοι χρόνοι για τις δύο μπάλες είναι στατιστικά παρόμοιες ή σημαντικά διαφορετικές.
5. Συμπέρασμα
* Εάν οι μέσοι χρόνοι είναι στατιστικά παρόμοιοι: Αυτό υποστηρίζει την μηδενική υπόθεση, υποδηλώνοντας ότι οι δύο μπάλες κυλούν σε περίπου την ίδια ταχύτητα.
* Εάν οι μέσοι χρόνοι είναι σημαντικά διαφορετικοί: Αυτό υποστηρίζει την εναλλακτική υπόθεση, υποδεικνύοντας ότι οι μπάλες κυλούν σε διαφορετικές ταχύτητες.
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* μέγεθος και σχήμα μπάλας: Βεβαιωθείτε ότι οι μπάλες έχουν παρόμοιο μέγεθος και σχήμα για να ελαχιστοποιήσουν την επίδραση της αντίστασης του αέρα.
* Τριβή επιφάνειας: Εξετάστε την τριβή μεταξύ των μπάλων και της κλίσης. Μια ομαλότερη επιφάνεια πιθανότατα θα οδηγήσει σε ταχύτερες ταχύτητες.
* γωνία της κλίσης: Μια πιο απότομη κλίση θα οδηγήσει σε ταχύτερες ταχύτητες. Διατηρήστε τη γωνία συνεπής σε όλο το πείραμα.
* Μεταβλητές ελέγχου: Κρατήστε όλους τους άλλους παράγοντες σταθερές (π.χ., το ύψος εκκίνησης, τη μέθοδο απελευθέρωσης) εκτός από τον τύπο της μπάλας.
* Στατιστική ανάλυση: Χρησιμοποιήστε τις κατάλληλες στατιστικές μεθόδους (t-test ή ANOVA) για να διαπιστώσετε εάν οι διαφορές στους μέσους χρόνους είναι στατιστικά σημαντικές.
Πρόσθετες σημειώσεις:
* Αυτό το πείραμα είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να εισαγάγετε τους μαθητές στις έννοιες των δοκιμών υποθέσεων, του πειραματικού σχεδιασμού και της ανάλυσης δεδομένων.
* Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να διερευνήσει τη σχέση μεταξύ της τριβής, της μάζας και της ταχύτητας κύλισης.
