Auto a elica

• 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 le auto a elica 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'auto a elica.
• Poni domande quali:
  • Cosa fa muovere una turbina eolica? (Il vento, che è generato dalle differenze di pressione atmosferica).
  • Quali forze fanno muovere una turbina eolica? (La forma delle lame influisce sui vettori di forza del vento e questo si traduce in un movimento rotatorio).
• Spiega agli alunni che avranno il compito di costruire un'auto a elica e di scoprire come la forza del vento possa cambiarne il movimento.

• Invita gli alunni a lavorare a coppie per costruire il modello Auto a elica. 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: controvento

• Chiedi agli alunni di posizionare le auto a elica sulla linea di partenza, rivolti verso i ventilatori.
• Invitali ad accendere i ventilatori e a osservare come si muovono le auto.
• Chiedi loro di annotare queste osservazioni sul foglio di lavoro per l'alunno.

Esperimento 2: sottovento

• Chiedi agli alunni di cambiare la posizione dell'elica in modo che sia rivolta all'indietro o di capovolgere il gruppo di ingranaggio, in modo che l'ingranaggio grigio si trovi in alto.
• Invitali ad accendere i ventilatori per osservare ciò che accade alle auto quando sono rivolte prima in avanti e poi all'indietro.
• Chiedi loro di annotare queste osservazioni sul foglio di lavoro per l'alunno.

Esperimento 3: aumento del numero di pale

• Chiedi agli alunni di aggiungere all'elica un'altra pala e di ripetere l'esperimento. Se il tempo lo consente, chiedi loro di provare queste varianti:
  • Modulo degli ingranaggi dell'elica rivolto verso l'alto
  • Modulo degli ingranaggi dell'elica rivolto verso il basso
  • Modulo degli ingranaggi dell'elica rivolto all'indietro
  • Elica con 4 pale
  • Elica con 6 pale (fai riferimento alla pagina 3 del libretto delle istruzioni di montaggio)

• Riunisci gli alunni affinché verifichino e discutano i loro esperimenti.
• Poni domande quali:
  • Cosa potresti cambiare per modificare la direzione del tuo veicolo da sopravento (verso il vento) a sottovento (opposta al vento)? (L'ingranaggio o la direzione dell'elica).
  • Che cosa permette al veicolo a vela di muoversi sopravento (verso il ventilatore)? (La somma dei vettori di forza che agiscono sul veicolo lo spinge sopravento).
  • Può un'auto alimentata a energia eolica viaggiare a una velocità superiore a quella del vento? (Sì. Alcune delle auto nel video che abbiamo visto all'inizio della lezione si muovevano molto più velocemente di quanto soffiasse il vento).

• 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 e meccanismi diversi 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 combinata con un gruppo di ingranaggi possa cambiare il movimento di un oggetto.
  • Blu: sono in grado di descrivere come una forza invisibile combinata con un gruppo di ingranaggi possa cambiare il movimento di un oggetto.
  • Viola: sono in grado di descrivere e spiegare come una forza invisibile combinata con un gruppo di ingranaggi 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 eseguire le regolazioni 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 provare a far muovere sopravento solo la variabile modello di base.

Per aumentare il livello di difficoltà:

• Incoraggia gli alunni a trovare un modo che faccia procedere le auto sopravento con maggiore efficienza.
• Chiedi agli alunni di immaginare come far muovere le auto con un volano anziché con il ventilatore.

(Nota: richiede una maggiore quantità di tempo)
Per promuovere lo sviluppo delle capacità matematiche, chiedi agli alunni di analizzare il concetto di rapporto e di descrivere con un linguaggio appropriato la relazione del rapporto di trasmissione tra la velocità di rotazione delle pale dell'elica e quella delle ruote.

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