Veicolo a vela

• Esamina il materiale online per gli alunni. Usa un proiettore per condividere questo materiale con i tuoi alunni durante la lezione.
• Verifica di aver già trattato le tre leggi della dinamica di Newton in una lezione precedente.
• Tieni in considerazione le capacità e il background di tutti i tuoi alunni. Differenzia la lezione per renderla accessibile a tutti. Nella sezione Differenziazione riportata di seguito potrai trovare utili suggerimenti.
• Posiziona i ventilatori sul pavimento, lasciando almeno 2,5 metri di spazio libero di fronte a ognuno di essi, in modo che i veicoli a vela possano muoversi senza ostacoli. Per contrassegnare una linea di partenza, applica una striscia di nastro adesivo in posizione perpendicolare davanti a ciascun ventilatore.

• Guarda il video per gli alunni qui o accedi tramite il materiale per l'alunno online.

• Avvia un breve dibattito su quale forza è in grado di far muovere un veicolo a vela.
• Poni domande quali:
  • Quali forze hai visto in azione mentre guardavi la barca a vela e l'aquilone nel video? (spinta/trazione)
  • Quale forza ha fatto muovere la barca a vela? (È stata la forza di spinta del vento).
• In quali situazioni una barca a vela non si muove? (Se il vento soffia dritto verso la barca a vela, questa non può navigare direttamente in avanti controvento).
• Spiega agli alunni che avranno il compito di costruire un veicolo a vela e di scoprire come la forza del vento possa cambiarne il movimento.

• Invita gli alunni a lavorare a coppie per costruire il modello Veicolo a vela. Chiedi loro di alternarsi (mentre uno cerca i mattoncini, l'altro costruisce) e di scambiarsi i ruoli al termine di ogni passaggio.
• La sezione Suggerimenti riportata di seguito fornisce assistenza per il montaggio.
• Segnala alla classe i tre esperimenti indicati nel materiale per alunni e distribuisci i fogli di lavoro per l'alunno (Supporto per insegnante - Risorse aggiuntive).

Esperimento 1: sottovento

• Chiedi agli alunni di posizionare i veicoli a vela sulla linea di partenza, rivolti in senso contrario ai ventilatori.
• Invitali ad accendere i ventilatori e a lasciare che i veicoli procedano sottovento (allontanandosi dai ventilatori in linea retta), osservandone il movimento. Per ottimizzare il movimento dei veicoli, l'angolazione della vela può essere regolata ruotando il piccolo ingranaggio disponibile. Le boccole rosse consentono invece di cambiare la forma della vela.
• Sfida gli alunni a trovare l'angolazione e la forma della vela che consentono al veicolo di arrivare più lontano.
• Chiedi loro di annotare l'angolazione e la forma più efficaci sui fogli di lavoro per l'alunno.

Esperimento 2: vento trasversale

• Chiedi agli alunni di posizionare i loro veicoli sulla linea di partenza ad angolo retto, 90 gradi, perpendicolarmente al ventilatore.
• Invitali ad accendere i ventilatori per verificare se i veicoli a vela si muovono lateralmente rispetto alla direzione dell'aria. (Per ottimizzare il movimento dei veicoli, dovranno regolare nuovamente l'angolazione della vela).
• Incoraggia gli alunni a trovare la migliore angolazione della vela e ad annotarla sui loro fogli di lavoro.

Esperimento 3: controvento

• Invita gli alunni a girare i veicoli e a posizionarli poco oltre la linea di partenza rivolti verso i ventilatori, per scoprire quale angolazione della vela consente loro di procedere verso la direzione da cui proviene il vento. Per verificare con quale angolazione il veicolo a vela procede rispetto alla linea di avanzamento, possono utilizzare l'apposito strumento di misurazione fornito nei set. Con le giuste regolazioni, gli alunni saranno in grado di far muovere i veicoli a vela anche sopravento, ma non direttamente controvento.

• Riunisci gli alunni affinché verifichino e discutano i loro esperimenti.
• Poni domande quali:
  • Qual era l'angolazione ottimale per ogni esperimento?
  • Quali erano i limiti? (Troppo vento con l'angolazione sbagliata può causare il capovolgimento del veicolo. Proprio per evitare questo problema, le barche riducono la velatura in modo da diminuire la superficie di vela esposta al vento).
  • Perché il veicolo non può procedere sopravento (verso il ventilatore) con un'angolazione superiore a 45 gradi? (La somma dei vettori di forza che agiscono sul veicolo lo spinge sottovento).

(tutta la classe, 5 minuti)

• Se il tempo lo consente, spiega nei dettagli le forze (vettori di forza) che agiscono in queste situazioni.
• Concedi qualche minuto agli alunni per smontare i loro modelli, riporre in modo ordinato i mattoncini nei vassoi e sistemare le postazioni di lavoro.

• Fornisci un riscontro su ciò che ogni alunno ha realizzato.
• Incoraggia l'autovalutazione.
• Per semplificare la procedura, puoi utilizzare le sezioni di valutazione fornite.

Checklist di osservazione

• Valuta la competenza degli alunni nel descrivere come forze diverse possono cambiare il movimento di un oggetto.
• Crea una scala adeguata alle tue esigenze. Ad esempio:
  1. Necessita di maggiore supporto.
  2. È in grado di lavorare in modo indipendente.
  3. È in grado di insegnare agli altri.

Auto-valutazione

• Invita ogni alunno a scegliere il mattoncino che ritiene rappresenti la qualità del suo lavoro.
  • Verde: con un po' di aiuto, sono in grado di descrivere come una forza invisibile possa cambiare il movimento di un oggetto.
  • Blu: sono in grado di descrivere come una forza invisibile possa cambiare il movimento di un oggetto.
  • Viola: sono in grado di descrivere e spiegare come una forza invisibile possa cambiare il movimento di un oggetto.

Feedback tra compagni

• Incoraggia gli alunni a valutare i propri compagni:
  • Utilizzando la scala di mattoncini sopra indicata per una classificazione reciproca del lavoro svolto.
  • Presentando le proprie idee e fornendo un feedback costruttivo.

Suggerimenti per il modello

• Chiedi ai gruppi di iniziare i test non appena completano la costruzione. A turno devono regolare le vele per garantire che tutti abbiano la possibilità di provare i modelli.
• Scegli UNA SOLA impostazione di velocità dei ventilatori per tutti i test. Può essere utilizzata una velocità qualsiasi.
• Se il ventilatore è troppo grande o troppo potente, prova a spostarlo più indietro rispetto alla linea di partenza. Per bloccare parte del flusso d'aria dei ventilatori, è possibile utilizzare anche un mobile.
• Se il ventilatore è troppo piccolo, avvicinalo ai modelli o prova a spostarlo manualmente, seguendo il movimento dei modelli.

Per semplificare la lezione:

• Chiedi agli alunni di regolare la vela a 90 gradi in tutti i test.

Per aumentare il livello di difficoltà:

• Invita gli alunni a scegliere una vela di forma triangolare.
• Sfida gli alunni a comprendere come far muovere il veicolo a vela anche sopravento.

(Nota: richiede una maggiore quantità di tempo)
Per promuovere lo sviluppo delle capacità matematiche, chiedi agli alunni di lasciare che i veicoli a vela procedano a un angolo di 60 gradi rispetto alla linea di partenza e di misurare la distanza che percorrono contando le rotazioni compiute dalle ruote posteriori prima che si fermino. Possono utilizzare l'angolo seguito e la distanza percorsa per calcolare l'area del triangolo che si è venuto a creare.

Diametro della ruota posteriore = 43,2 mm
Circonferenza della ruota = (π x D = C)

Riferimento alle Indicazioni nazionali per i piani di studio nella scuola secondaria di primo grado - 1°, 2° e 3° anno - Matematica - Geometria, Misura, Le relazioni, Dati e previsioni, Introduzione al pensiero razionale
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