Zadanie 1. (0–1)
Matura 2027 · fizyka, poziom rozszerzony
Niepewność pomiaru, cyfry znaczące i jednostki SI: wykresy, dopasowanie prostej i wektory
Podstawa programowa wymaga, żebyś przeliczał jednostki wielkości fizycznych, prowadził obliczenia szacunkowe, rozróżniał wielkości wektorowe i skalarne, odczytywał i rysował wykresy, dopasowywał do danych prostą, zapisywał wynik pomiaru razem z jego niepewnością i zaokrąglał obliczenia do zadanej liczby cyfr znaczących. Te umiejętności przydają się w każdym dziale, więc strona przygotowuje cię do całej matury z fizyki na poziomie rozszerzonym.
Na maturze: w latach 2023–2026 bez osobnego zadania.
W skrócie
najważniejsze w kilku zdaniach- Przed obliczeniami zamień dane na jednostki SI; wynik zapisz z jednostką, a wartość oszacuj w pamięci, żeby wychwycić pomyłkę o rząd wielkości.
- Wielkość wektorowa ma wartość, kierunek i zwrot; wektory dodajesz „początkiem do końca”, a siłę rozkładasz na składowe: , .
- Do wykresu o punktach rozrzuconych wokół linii dopasuj prostą; jej współczynnik kierunkowy i punkt przecięcia z osią mają sens fizyczny.
- Wynik pomiaru powtarzanego to średnia z odczytów, a niepewność zapisujesz w górę zaokrągloną, np.
. - Zaokrąglaj dopiero wynik końcowy i do tylu cyfr znaczących, ile żąda polecenie.
Egzamin maturalny z fizyki na poziomie rozszerzonym trwa 180 minut; za cały arkusz można uzyskać 60 punktów. Zadania zamknięte dają około 20% punktów, otwarte — około 80%; za zadanie otwarte można otrzymać od 1 do 4 punktów. Podczas egzaminu korzystasz z linijki, kalkulatora naukowego i „Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych”.
Jednostki SI, przeliczanie i oszacowanie wyniku
Wielkość fizyczną zapisujesz jako liczbę z jednostką. Siedem jednostek podstawowych układu SI to metr, kilogram, sekunda, amper, kelwin, mol i kandela; pozostałe wyrażasz przez nie, na przykład
Obliczenie szacunkowe wykonaj, zanim sięgniesz po kalkulator: zaokrąglij dane i sprawdź rząd wielkości. Rowerzysta jadący z prędkością pokona w około , czyli w . Gdybyś po przeliczeniu na sekundy dostał wynik tysiąc razy mniejszy, wiesz od razu, że pomyliłeś przedrostek albo potęgę dziesięciu.
| Wielkość | Jednostka SI | Przykład przeliczenia |
|---|---|---|
| długość | metr, m | |
| masa | kilogram, kg | |
| czas | sekunda, s | |
| prędkość | metr na sekundę, m/s | |
| pole powierzchni | metr kwadratowy, m² | |
| gęstość | kilogram na metr sześcienny, kg/m³ |
Wielkości wektorowe: dodawanie i rozkład na składowe
Wielkość wektorowa ma wartość, kierunek i zwrot: takie są przemieszczenie, prędkość, przyśpieszenie i siła. Wielkość skalarna ma tylko wartość: czas, masa, droga, energia. Dwa wektory dodajesz graficznie, przesuwając drugi tak, by jego początek leżał na końcu pierwszego; suma biegnie od początku pierwszego do końca drugiego. Dla wektorów prostopadłych wartość sumy wynika z twierdzenia Pitagorasa: siły i dają
Odejmowanie to dodanie wektora przeciwnego,
Wykresy, proporcjonalność i dopasowanie prostej
Rysując wykres, wybierz zakres i podziałkę osi tak, by punkty zajęły większość pola, opisz osie wielkością i jednostką i zaznacz niepewności pomiaru odcinkami. Punktów nie łączysz łamaną: dopasowujesz jedną prostą tak, by punkty leżały po obu jej stronach, a odcinki niepewności ją przecinały. Zależność jest wprost proporcjonalna, gdy linia dopasowana do danych wychodzi z początku układu współrzędnych.
Współczynnik kierunkowy liczysz z dwóch punktów prostej, a nie z dwóch punktów pomiarowych. Jeśli prosta prędkości od czasu przechodzi przez punkty i , to jej nachylenie wynosi
| Wykres | Nachylenie prostej | Punkt przecięcia z osią pionową |
|---|---|---|
| w ruchu jednostajnie zmiennym | przyśpieszenie | prędkość początkowa |
| w ruchu jednostajnym | wartość prędkości | położenie początkowe |
| w ruchu bez prędkości początkowej | zero | |
| dla sprężyny | współczynnik sprężystości | zero |
| dla wahadła matematycznego | zero |
Cyfry znaczące, średnia i niepewność pomiaru
Cyfry znaczące to wszystkie cyfry liczby oprócz zer stojących na początku: liczba ma trzy cyfry znaczące. Gdy polecenie każe zaokrąglić wynik do dwóch cyfr znaczących, ułamek
Rozdzielczość przyrządu to najmniejsza różnica, którą on rozróżnia, i jest najmniejszą niepewnością odczytu. Gdy odczyty się różnią, wynikiem pomiaru powtarzanego jest ich średnia, a niepewnością połowa rozrzutu, zaokrąglona w górę. Napięcia , i dają średnią i niepewność , więc wynik zapisujesz jako
Doświadczenie, model i tekst o fizyce
Opisując doświadczenie, wskaż mierzoną wielkość, przyrządy z ich rozdzielczością, kluczowe kroki i sposób opracowania wyników. Hipotezę formułujesz tak, by dało się ją sprawdzić pomiarem: „droga wózka rośnie proporcjonalnie do kwadratu czasu” jest hipotezą, a „wózek jedzie szybciej” jeszcze nie. Zmieniasz jedną wielkość naraz i mierzysz skutek, a wnioski opierasz tylko na zebranych danych.
Model fizyczny to uproszczenie zjawiska z jawnie wypisanymi założeniami: ciało jest punktem materialnym, opory ruchu pomijasz, pole grawitacyjne jest jednorodne. Wyodrębniając zjawisko z kontekstu, nazwij je i oddziel czynniki istotne od nieistotnych: czas spadania kamienia w próżni zależy od wysokości, a nie od jego masy. W tekście popularnonaukowym szukaj tez i dowodów, a potem streść je własnymi słowami, bez przepisywania zdań.
Doświadczenie
pomiar i wniosek- Cel doświadczenia
- Wyznaczasz przyśpieszenie wózka zsuwającego się z równi z wykresu zależności drogi od kwadratu czasu i zapisujesz wynik pomiaru czasu razem z niepewnością.
- Przyrządy
- Tor nachylony pod niewielkim kątem, wózek, taśma miernicza (rozdzielczość 1 mm), stoper (rozdzielczość 0,01 s).
- Przebieg
- Zaznaczasz na torze punkt startu i pięć punktów mety w odległościach od 0,20 m do 1,00 m. Dla każdej odległości puszczasz wózek bez prędkości początkowej i mierzysz czas jazdy pięć razy; wynikiem pomiaru jest średnia z pięciu odczytów. Dla zapisujesz wszystkie odczyty, żeby ocenić ich rozrzut. Na koniec obliczasz i nanosisz na wykres punkty .
Wyniki pomiarów
| , m | , s | , |
|---|---|---|
| 0,20 | 0,89 | 0,79 |
| 0,40 | 1,28 | 1,64 |
| 0,60 | 1,55 | 2,40 |
| 0,80 | 1,77 | 3,13 |
| 1,00 | 2,01 | 4,04 |
- Opracowanie wyników
- Dla ruchu bez prędkości początkowej , więc punkty powinny leżeć na prostej o współczynniku kierunkowym , która przechodzi przez początek układu. Prosta, którą dopasowujesz do punktów, ma współczynnik kierunkowy i przecina oś pionową w punkcie , czyli praktycznie w początku układu: to dużo mniej niż rozrzut punktów wokół prostej (do ). Stąd
. - Niepewność pomiaru
- Pięć odczytów czasu dla to 2,03 s, 1,98 s, 2,01 s, 2,05 s i 1,97 s. Średnia wynosi 2,008 s, czyli po zaokrągleniu 2,01 s, a połowa rozrzutu odczytów 0,04 s. Ten rozrzut jest większy od rozdzielczości stopera, więc on wyznacza niepewność:
. - Wniosek
- Punkty leżą w granicach niepewności na prostej wychodzącej z początku układu, co zgadza się z zależnością ; przyśpieszenie wózka wynosi około .
- Uwaga
- Wszystkie wyniki pomiarów w tabeli i na wykresie to dane umowne. Przyjmujesz, że przyśpieszenie wózka na całym torze jest stałe.
Pojęcia
- niepewność pomiaru
- Liczba, która mówi, jak bardzo wynik pomiaru wielkości prostej może różnić się od wartości rzeczywistej; zapisujesz ją po wyniku, np. .
- rozdzielczość przyrządu
- Najmniejsza różnica wielkości mierzonej, którą przyrząd potrafi rozróżnić, np. dla stopera.
- średnia z pomiarów
- Suma odczytów podzielona przez ich liczbę; jest końcowym wynikiem pomiaru powtarzanego.
- cyfry znaczące
- Cyfry liczby bez zer stojących na jej początku; wynik zaokrąglasz do zadanej ich liczby.
- wielkość wektorowa
- Wielkość opisana wartością, kierunkiem i zwrotem, np. siła, prędkość, przemieszczenie.
- wielkość skalarna
- Wielkość opisana samą wartością, np. czas, masa, droga, energia.
- nachylenie prostej
- Stosunek przyrostu wielkości na osi pionowej do przyrostu na osi poziomej, czyli współczynnik kierunkowy prostej; jego jednostka to iloraz jednostek obu osi.
- model fizyczny
- Uproszczony opis zjawiska z jawnie przyjętymi założeniami, np. ciało jako punkt materialny i brak oporów ruchu.
Sprawdź się
sprawdzisz od razuZadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
Zadanie 2. (0–1)
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
Zadanie 3. (0–1)
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
Zadanie 4. (0–1)
Wielkość
- Aopór elektryczny.
- Bmoc.
- Cwartość siły wypadkowej.
- Dgęstość.
- Emasa.
Wykres
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
Częste pomyłki
tu najłatwiej stracić punkt- Zaokrąglanie wyników pośrednich. Zaokrąglenie w połowie obliczeń przenosi się na wynik końcowy, więc zaokrąglasz dopiero ostatnią liczbę.
- Wynik zapisany z większą liczbą cyfr, niż pozwala niepewność. Zapis udaje dokładność, której pomiar nie ma; ostatnia cyfra stoi na miejscu niepewności.
- Łączenie punktów pomiarowych łamaną zamiast dopasowania prostej. Punkty rozrzucone wokół prostej to normalny rozrzut pomiarów, nie zygzak zjawiska.
- Dodawanie wartości sił jak liczb. Siły dodajesz jak wektory, więc przy różnych kierunkach wartość sumy jest inna niż suma wartości.
- Podstawianie do wzoru centymetrów, gramów albo godzin. Zamień dane na jednostki SI przed obliczeniami, bo wynik w niutonach wymaga mas w kilogramach i długości w metrach.
Zapamiętaj
- Dane na jednostki SI przed obliczeniami; wynik z jednostką.
- Wektory dodajesz „początkiem do końca”; dla kąta prostego
. - Wynik pomiaru powtarzanego to średnia, niepewność to połowa rozrzutu zaokrąglona w górę.
- Ostatnia cyfra wyniku stoi na miejscu niepewności.
- Prosta przez początek układu oznacza proporcjonalność; nachylenie ma jednostkę ilorazu osi.
- Zaokrąglaj tylko wynik końcowy, do podanej liczby cyfr znaczących.
Pytania i odpowiedzi
1.Czym różni się niepewność pomiaru od rozdzielczości przyrządu?+
Odp.:Rozdzielczość to najmniejsza różnica, jaką przyrząd rozróżnia, na przykład dla stopera. Niepewność pomiaru opisuje, jak bardzo wynik może się różnić od wartości rzeczywistej; przy pojedynczym odczycie nie jest mniejsza od rozdzielczości, a przy powtarzanych pomiarach rozrzut odczytów często ją przewyższa.2.Ile cyfr znaczących ma liczba 0,0420?+
Odp.:Liczba ma trzy cyfry znaczące: 4, 2 i końcowe zero. Zera na początku tylko ustawiają przecinek i nie liczą się, a zero na końcu po przecinku mówi, że wynik podano z dokładnością do tysięcznych.3.Jak odczytać współczynnik kierunkowy prostej z wykresu?+
Odp.:Wybierz na dopasowanej prostej dwa punkty daleko od siebie, odczytaj ich współrzędne i oblicz iloraz wraz z jednostką. Nie bierz do tego punktów pomiarowych, bo leżą one obok prostej. Punkt przecięcia z osią pionową to wartość dla .4.Jak zaokrąglić niepewność pomiaru?+
Odp.:Niepewność zapisujesz z jedną lub dwiema cyframi znaczącymi i zaokrąglasz w górę, żeby jej nie zaniżyć. Wynik zaokrąglasz do tego samego miejsca dziesiętnego: z odczytów, których średnia to , a połowa rozrzutu , powstaje .5.Jak dodać dwa wektory graficznie?+
Odp.:Narysuj pierwszy wektor, a drugi przesuń równolegle tak, żeby jego początek leżał na końcu pierwszego. Suma to wektor od początku pierwszego do końca drugiego. Odejmując, dodaj wektor przeciwny, czyli o tej samej długości i odwróconym zwrocie.6.Dlaczego przed obliczeniami trzeba zamienić jednostki na SI?+
Odp.:Wzory fizyczne, jak , dają wynik w niutonach tylko wtedy, gdy masa jest w kilogramach, a przyśpieszenie w metrach na sekundę kwadrat. Mieszanie centymetrów, gramów i godzin daje liczby, które mają zupełnie inny rząd wielkości, niż sądzisz, dlatego przeliczasz najpierw, a potem podstawiasz.
Źródła
Serwis nie jest związany z Centralną Komisją Egzaminacyjną. Zadania oznaczone „CKE” pochodzą z arkuszy CKE; objaśnienia do nich i pozostałe zadania na stronie napisaliśmy sami.
- Podstawa programowa kształcenia ogólnego, fizyka, zakres rozszerzony (Dz.U. 2024 poz. 1019), dział I „Wymagania przekrojowe”, pkt 1–15 i 17–19
- CKE. Informator o egzaminie maturalnym z fizyki od roku szkolnego 2024/2025
- CKE. Wybrane wzory i stałe fizykochemiczne na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki
- BIPM. Układ SI: jednostki podstawowe (The International System of Units, SI Brochure)
Zadanie ostatnie.
Rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z matury z fizyki (poziom rozszerzony) z maja 2026 roku – 180 minut, jak na egzaminie. Po oddaniu zobaczysz wynik i to, w którym dziale tracisz punkty.