BricQ Motion Prime

Auto a elica

Anche se per una barca o un veicolo a vela navigare sopravento è difficile, possono comunque riuscirci adottando misure tecniche intelligenti. Scopri come le forze meccaniche possono cambiare il movimento di un oggetto e agire anche a distanza.

30-45 min.
Avanzato
Dagli 11 ai 14 anni
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Preparazione

  • 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.

Coinvolgimento

(tutta la classe, 5 minuti)

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

Esplorazione

(piccoli gruppi, 30 minuti)

  • 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.

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.
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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)
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Spiegazione

(tutta la classe, 5 minuti)

  • 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).

Elaborazione

(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.

Valutazione

(Per tutta la durata della lezione)

  • 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
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Suggerimenti

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.

Differenziazione

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

Extensions

(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
Riferimento alle Indicazioni nazionali e ai nuovi scenari - Il pensiero matematico

Supporto per insegnante

Gli alunni saranno in grado di:

  • Comprendere come le forze possano modificare il movimento di un oggetto.
  • Capire come le forze possano agire anche da lontano.
  • Esaminare il rapporto tra energia e forze
  • Set LEGO® Education BricQ Motion Prime (uno ogni due alunni)
  • Nastro adesivo
  • Ventilatori elettrici da tavolo di medie dimensioni (se possibile, 1 ogni 10 alunni)

1° e 2° anno
ITALIANO
• Interagire con flessibilità in una gamma ampia di situazioni comunicative orali formali e informali con chiarezza e proprietà lessicale, attenendosi al tema, ai tempi e alle modalità richieste dalla situazione.
• Sostenere, attraverso il parlato parzialmente pianificato, interazioni e semplici dialoghi programmati.

MATEMATICA

Geometria
• Misurazione degli angoli.

Misura
• Effettuare e stimare misure in modo diretto e indiretto.
• Valutare la significatività delle cifre del risultato di una data misura.

Dati e previsioni
• Rappresentare graficamente e analizzare gli indici adeguati alle caratteristiche: la moda, se qualitativamente sconnessi; la mediana, se ordinabili; la media aritmetica e il campo di variazione, se quantitativi.

Pensiero razionale
• Individuare regolarità in contesti e fenomeni osservati.
• Produrre congetture relative all’ interpretazione e spiegazione di osservazioni effettuate in diversi contesti.
• Analizzare criticamente le proprie congetture, comprendendo la necessità di verificarle in casi particolari e di argomentarle in modo adeguato.
• Esprimere verbalmente in modo corretto i ragionamenti e le argomentazioni.
• Riconoscere gli errori e la necessità di superarli positivamente.
• Riconoscere situazioni problematiche, individuando i dati da cui partire e l’obiettivo da conseguire.
• Esporre chiaramente un procedimento risolutivo, evidenziando le azioni da compiere e il loro collegamento.
• Confrontare criticamente eventuali diversi procedimenti di soluzione.

SCIENZE
• Come si muovono i corpi: velocità e traiettoria, accelerazione.
• Le forze in situazioni statiche e come cause del moto.

TECNOLOGIA E INFORMATICA

• Realizzare il modello di un oggetto.
• Esperienze di gruppo e di lavoro di gruppo.

3° anno

ITALIANO

• Intervenire nelle discussioni usando argomentazioni per formulare e validare ipotesi, per sostenere tesi o confutare tesi opposte a quella sostenuta; per giustificare, persuadere, convincere, per esprimere accordo e disaccordo, per fare proposte.

MATEMATICA

Le relazioni
• In contesti vari, individuare, descrivere e costruire relazioni significative: riconoscere analogie e differenze.
• Riconoscere in fatti e fenomeni relazioni tra grandezze.

Introduzione al pensiero razionale
• Giustificare in modo adeguato enunciazioni, distinguendo tra affermazioni indotte dall’osservazione, intuite ed ipotizzate, argomentate e dimostrate.
• Documentare i procedimenti scelti e applicati nella risoluzione dei problemi.
• Valutare criticamente le diverse strategie risolutive di un problema.

SCIENZE
• Principi della meccanica

TECNOLOGIA E INFORMATICA
• Le modalità di produzione e le trasformazioni che avvengono tra i differenti tipi d’energia.
• Progettazione e la realizzazione di modelli.

Materiale per studenti

Foglio di lavoro per lo studente

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