Purjeauto

• Tutustu verkossa oleviin oppilaan materiaaleihin. Heijasta nämä materiaalit projektorilla oppilaille oppitunnin aikana.
• Varmista, että olet käsitellyt Newtonin kolme liikelakia aiemmalla oppitunnilla.
• Huomioi kaikkien oppilaiden erityistarpeet ja osaamistaso. Tarvittaessa eriytä oppituntia siten, että kaikki oppilaat voivat osallistua. Katso ideoita Eriyttäminen-osiosta, joka löytyy alempaa.
• Aseta tuulettimet lattialle niin, että niiden edessä on noin 3 metriä vapaata tilaa, jotta purjeautot mahtuvat liikkumaan. Merkitse lähtöviiva teipillä kohtisuoraan jokaisen tuulettimen eteen.

• Katso oppilaan video tässä tai verkossa olevien oppilaan materiaalien kautta.

• Keskustelkaa lyhyesti siitä, mitkä voimat saavat purjeauton liikkumaan.
• Esitä esim. seuraavanlaisia kysymyksiä:
  • Mitä voimia havaitsit purjevenettä ja leijaa esittävässä videossa? (Veto/työntö)
  • Mikä voima sai purjeveneen liikkumaan? (Tuulen työntövoima.)
• Missä tilanteissa purjevene ei ole hyvä vaihtoehto? (Jos tuuli puhaltaa suoraan purjevenettä kohti, koska purjevene ei pysty purjehtimaan suoraan vastatuuleen.)
• Kerro oppilaille, että heidän tehtävänään on rakentaa purjeauto ja tutkia sitä, miten tuulivoima muuttaa sen liikettä.

• Ohjaa oppilaat työskentelemään pareittain ja rakentamaan purjeautoa esittävä malli. Muistuta oppilaita rakentamaan vuorotellen: yksi voi etsiä palikoita ja toinen rakentaa. Vuoroa vaihdetaan aina, kun yksi vaihe on valmis.
• Tutustu alla olevaan Vinkit-osioon, josta saat vinkkejä ja neuvoja rakenteluun.
• Jaa tehtävämonisteet ja ohjaa heidät suorittamaan oppilaan materiaaleista löytyvät 3 testiä (Opettajan tuki – Lisäresurssit).

Testi 1: Myötätuuli

• Ohjaa oppilaita asettamaan purjeautot lähtöviivalle keulat tuulettimista poispäin.
• Pyydä oppilaita laittamaan tuulettimet päälle ja antamaan purjeautojen liikkua myötätuuleen (suoraan tuulettimista poispäin) ja havainnoimaan purjeautojen liikettä. Purjeauton liikkeen voi optimoida säätämällä purjeen kulmaa pienellä hammaspyörällä. Purjeen muotoa voi muuttaa siirtämällä punaisia holkkeja.
• Ohjaa oppilaita selvittämään, millainen purjeen kulma ja muoto saa purjeauton liikkumaan pisimmälle. - Ohjaa oppilaita merkitsemään paras kulma ja muoto oppilaan monisteeseen.

Testi 2: Sivutuuli

• Ohjaa oppilaita asettamaan purjeauto lähtöviivalle 90 asteen kulmaan tuulettimeen nähden.
• Pyydä heitä laittamaan tuulettimet päälle ja havainnoimaan, liikkuvatko purjeautot sivusuuntaan. (Oppilaiden on säädettävä purjeen kulmaa uudelleen optimoidakseen purjeauton liikkeen.)
• Pyydä oppilaita selvittämään paras purjeen kulma ja merkitsemään se monisteeseen.

Testi 3: Vastatuuli

• Ohjaa oppilaita kääntämään purjeautojen keulat tuuletinta kohti hieman lähtöviivasta poispäin ja selvittämään, missä purjeen kulmassa purjeauto pystyy liikkumaan vastatuuleen eli siihen suuntaan, josta tuuli puhaltaa. Oppilaat voivat käyttää apunaan setteihin sisältyvää kulmanmittaustyökalua. Sillä mitataan, mikä on suurin kulma, jossa purjeauto voi liikkua vastatuuleen. Oikeilla säädöillä oppilaat saavat purjeauton liikkumaan vastatuuleen mutta eivät suoraan tuulta päin.

• Keskustelkaa yhdessä oppilaiden tekemistä testeistä.
• Esitä esim. seuraavanlaisia kysymyksiä:
  • Mikä kulma toimi parhaiten eri testeissä?
  • Havaitsitko mitään rajoitteita? (Jos tuuli puhaltaa liian kovaa väärästä kulmasta, purjeauto saattaa kaatua. Siksi purjeveneet reivaavat purjeet vähentääkseen purjepintaa, ettei tuuli kaada venettä nurin.)
  • Miksi purjeauto ei voi liikkua yli 45 asteen kulmassa vastatuuleen (tuuletinta kohti)? (Kulkuvälineeseen vaikuttava voimavektoreiden summa työntää sitä myötätuuleen.)

• Jos aikaa riittää, kuvaile tässä toimivia voimia yksityiskohtaisesti (voimavektorit).
• Varaa aikaa siihen, että oppilaat purkavat mallit, järjestävät palikat lajittelulokerikkoihin ja siistivät työpisteensä.

• Anna jokaiselle oppilaalle henkilökohtaista palautetta työskentelystä.
• Ohjaa oppilaita arvioimaan omaa toimintaansa.
• Voit helpottaa arviointia käyttämällä mukana tulevia arviointiohjeita.

Opettajan havainnot

• Arvioi kuinka tarkkaan oppilaat osaavat kuvailla, miten erilaiset voimat muuttavat esineen liikettä.
• Laadi tarpeisiisi sopiva arviointiasteikko. Esimerkiksi:
  1. Tarvitsee lisätukea
  2. Osaa työskennellä itsenäisesti
  3. Pystyy opettamaan muita

Itsearviointi

• Pyydä oppilasta valitsemaan palikka, joka kuvaa parhaiten hänen suoriutumistaan:
  • Vihreä: Jos saan hieman apua, osaan kuvailla, miten näkymätön voima muuttaa esineen liikettä.
  • Sininen: Osaan kuvailla, miten näkymätön voima muuttaa esineen liikettä.
  • Violetti: Osaan kuvailla ja selittää, miten näkymätön voima muuttaa esineen liikettä.

Vertaispalaute

• Kannusta oppilaita antamaan palautetta toisilleen seuraavasti:
  • Oppilaat voivat arvioida toistensa suoriutumista käyttämällä yllä olevaa väripalikka-asteikkoa.
  • Oppilaat voivat antaa toisilleen ideoita ja rakentavaa palautetta.

Mallivinkit

• Ohjaa oppilaita aloittamaan mallien testaus heti rakentelun jälkeen. Ohjaa oppilaita säätämään purjeita vuorotellen, että kaikki saavat mahdollisuuden kokeilla malleja.
• Valitse YKSI tuulettimen asetus, jota käytetään kaikissa testeissä. Voit valita haluamasi nopeuden.
• Jos tuuletin on liian suuri tai tehokas, kokeile siirtää siitä kauemmaksi lähtöviivan taakse. Voit käyttää apuna myös huonekalua, joka estää osan tuulettimen ilmavirrasta.
• Jos tuuletin on liian pieni, siirrä sitä lähemmäksi malleja tai siirrä sitä käsin mallien perässä.

Tee oppitunnista yksinkertaisempi:

• Pyydä oppilaita säätämään purje 90 asteen kulmaan kaikissa testeissä.

Nosta vaikeustasoa:

• Kannusta oppilaita säätämään kolmionmuotoista purjetta.
• Pyydä oppilaita selvittämään, miten purjeauton saisi liikkumaan vastatuuleen.

(Huomautus: Tämä vaatii lisäaikaa.)
Voit lisätä matemaattisten taitojen kehittymistä tukevan lisätehtävän. Pyydä oppilaita lähettämään purjeautot matkaan 60 asteen kulmassa lähtöviivaan nähden ja mittaamaan purjeautojen kulkema matka laskemalla, kuinka monta kierrosta takapyörät pyörivät ennen kuin ne pysähtyvät. Oppilaat voivat käyttää apunaan kulmaa ja kuljettua matkaa määrittääkseen muodostuneen kolmion alan.

Takapyörän halkaisija = 43,2 mm
Pyörän ympärysmitta = (π x D = C)

UCCSS.MATH.CONTENT.6.G.A.1