Frit fald

1. Forbered dig

• Læs elevmaterialet igennem i EV3 Classroom-appen.
• Find oplysninger om faldloven.
• Hvis du ikke har eleverne i en dobbeltlektion, bør du planlægge at køre denne lektion over flere undervisningsgange.

Del A

2. Inddrag eleverne (10 min.)

• Brug idéerne i afsnittet Start en samtale nedenfor til at inddrage eleverne i en samtale om emnerne i denne lektion.
• Sæt eleverne sammen to og to.

3. Undersøg (35 min.)

• Få hvert elevpar til at bygge modellen Faldtårn.
• Giv dem tid til at udføre en testkørsel for at sikre, at modellen er bygget korrekt og fungerer som forventet.

Del B

4. Forklar (15 min.)

• Få hvert hold til at udføre eksperimentet mindst tre gange, og bed dem om at registrere deres resultater.
• Sørg for, at de kan udarbejde deres egne testskemaer.

5. Udbyg (30 min.)

• Få eleverne til at bruge deres registrerede data til at beregne den gennemsnitlige hastighed og gravitationskonstanten ved hjælp af faldloven.
• Bed hvert hold om kort at opsummere resultaterne af deres eksperimenter.
• Husk at sætte tid af til oprydning.

6. Evaluer

• Giv feedback om hver elevs præstation.
• For at forenkle processen kan du bruge det medfølgende evalueringsskema.

Frit fald betegner en genstands acceleration udelukkende forårsaget af tyngdekraften. Personer, som springer ud af et fly, bremses af aerodynamisk modstand på vej ned. Et ægte frit fald er kun muligt i et vakuum, hvor ingen andre kræfter ud over tyngdekraften kan påvirke det faldende legeme. Sådan et testmiljø finder man i NASAs Glenn Research Center i Cleveland, Ohio.

Start en samtale om frit fald ved at stille relevante spørgsmål som:

• Hvad betyder udtrykket frit fald?
• Hvad er forholdet mellem acceleration og hastighed?
• Falder en flodhest med nøjagtig samme hastighed som en regnorm, hvis de er i et vakuum?
• Hvornår kan det være nyttigt at have viden om begrebet frit fald?

Byggevejledning

• Faldtårn

Brug af modellen
Placer modellen på et stabilt og jævnt underlag. Kør programmet, og vent, indtil tryksensoren vises på displayet. Placer kuglen i kugleholderen, og tryk på tryksensoren på bagsiden af faldtårnet for at starte et faldeksperiment. Hvis eksperimentet var vellykket, vises et stort smil efterfulgt af faldtiden på displayet. Hvis ikke, vises et trist ansigt. Kugleholderen lukker automatisk, så den er klar til næste forsøg.

Kørsel af eksperimentet
Mind eleverne om følgende, når de kører deres eksperimenter:

• Hvis eksperimentet var vellykket, vises faldtiden på displayet.
• Registrer eksperimentnummeret og faldtiden i et testskema. Sørg for, at der er plads nok til flere kolonner til yderligere beregninger.
• Udfør eksperimentet mindst tre gange, og brug gennemsnitsværdien til at sikre de mest pålidelige resultater.

Program

Du kan gøre denne lektion enklere ved at:

• arbejde sammen med eleverne om at løse nogle af beregningerne

Du kan gøre denne lektion mere udfordrende ved at:

• tilskynde eleverne til at udføre yderligere beregninger ved hjælp af målte værdier
• forklare betydningen af gennemsnitsværdier (f.eks. aritmetisk gennemsnit kontra median, følsomhed over for ekstreme observationer), som kan bruges til at korrigere målefejl på tværs af en eksperimentrække
• udfordre eleverne til at finde på måder, de kan forbedre nøjagtigheden af deres eksperimenter på

Underviserens observationstjekliste
Lav en skala, der passer til dine behov, f.eks.:

1. Delvist gennemført
2. Gennemført
3. Gennemført over forventning

Brug de følgende succeskriterier til at evaluere elevernes fremskridt:

• Eleverne anvendte matematiske begreber og/eller processer til at bestemme gravitationskonstanten.
• Eleverne forklarede, at kuglen accelererer med en konstant hastighed.
• Eleverne identificerede de uafhængige og kontrollerede variabler i deres eksperimenter.

Selvevaluering
Få hver elev til at vælge det niveau, de føler bedst repræsenterer deres præstation.

• Bronze: Jeg har udført eksperimenterne, men ikke beregnet gennemsnitshastigheden eller gravitationskonstanten.
• Sølv: Med lidt hjælp har jeg beregnet gennemsnitshastigheden og gravitationskonstanten.
• Guld: Jeg har beregnet gennemsnitshastigheden og gravitationskonstanten.
• Platin: Jeg har ikke bare beregnet gennemsnitshastigheden og gravitationskonstanten, men også udført yderligere beregninger ved hjælp af de målte værdier.

For at styrke elevernes færdigheder i faglig kommunikation kan du få dem til at:

• udarbejde en kort rapport med fokus på resultatet af deres eksperiment, og hvordan det kan sammenlignes med den accepterede værdi for g, tyngdeaccelerationen tæt på Jordens overflade
• lave en præsentation, hvor de forklarer resultaterne af deres eksperiment, og hvad de har lært

Bemærk: Dette vil forlænge lektionen.

Hvis eleverne kunne lide denne lektion, ville de måske være interesserede i at undersøge karrieremuligheder inden for:

• Fremstilling og teknik (teknisk planlægning)
• Naturvidenskab, teknologi, ingeniørvidenskab og matematik (naturvidenskab og matematik)