Set di base MINDSTORMS EV3

Caduta libera

Costruire una torre di caduta per determinare in modo sperimentale la costante gravitazionale.

90-120 min.
Intermedio
Dagli 11 ai 14 anni
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Piano della lezione

1. Preparazione

  • Leggi il materiale per gli studenti disponibile nell'app EV3 Classroom.
  • Raccogli alcune informazioni sulla legge di caduta dei corpi.
  • Se il tempo a disposizione non è sufficiente, suddividi la lezione in più sessioni.

Parte A.

2. Coinvolgimento (10 min.)

  • Utilizza le idee suggerite nella sezione Avvia una discussione riportata più avanti per coinvolgere gli studenti in una discussione incentrata sulla lezione.
  • Organizza gli studenti in gruppi di due.

3. Esplorazione (35 min.)

  • Chiedi a ogni coppia di studenti di costruire la torre di caduta.
  • Concedi loro il tempo necessario per eseguire alcuni test e verificare che il modello sia stato costruito correttamente e funzioni come previsto.

Parte B.

4. Spiegazione (15 min.)

  • Chiedi a ogni team di eseguire l'esperimento almeno tre volte e di registrare i risultati.
  • Accertati che siano in grado di creare le proprie tabelle di test.

5. Elaborazione (30 min.)

  • Chiedi agli studenti di utilizzare i dati registrati per calcolare la velocità media e la costante gravitazionale utilizzando la legge della caduta dei corpi.
  • Invita ogni team a riepilogare brevemente i risultati degli esperimenti.
  • Non dimenticare di lasciare un po' di tempo per riordinare.

6. Valutazione

  • Fornisci un riscontro su ciò che ogni studente ha realizzato.
  • Per semplificare la procedura, puoi utilizzare le sezioni di valutazione fornite.

Avvia una discussione

Caduta libera descrive l'accelerazione di un oggetto dovuta esclusivamente alla gravità. Le persone che saltano da un aereo, durante la caduta sono rallentate dalla resistenza aerodinamica. Una vera caduta libera sarebbe possibile solo in un vuoto in cui nessuna forza diversa dalla gravità è in grado di agire. Un ambiente di test per esperimenti di questo tipo si trova al Glenn Research Center della NASA a Cleveland, Ohio.

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Avvia una discussione sulla caduta libera ponendo domande pertinenti, quali:

  • A cosa si riferisce il termine caduta libera?
  • Qual è la relazione tra accelerazione e velocità?
  • Nel vuoto, un ippopotamo cade esattamente alla stessa velocità di un lombrico?
  • Quando può essere utile conoscere il concetto di caduta libera?

Suggerimenti per la costruzione

Istruzioni di montaggio

Uso del modello
Posiziona il modello su una superficie solida e livellata. Esegui il programma e attendi che il sensore di contatto venga visualizzato sul display. Posiziona la palla sull'apposito braccio e premi il sensore di contatto sul retro della torre di caduta per avviare l'esperimento. Se l'esperimento ha successo, sul display viene visualizzato un grande sorriso seguito dall'indicazione del tempo di caduta. In caso contrario, comparirà una faccina triste. Il braccio si chiude automaticamente preparandosi per l'esperimento successivo.

Esecuzione dell'esperimento
Mentre gli studenti eseguono gli esperimenti, ricorda loro quanto segue:

  • Se l'esperimento ha avuto esito positivo, il tempo di caduta verrà visualizzato sul display.
  • Dati quali il numero dell'esperimento e il tempo di caduta devono essere registrati in una tabella di test. Assicurati di lasciare spazio sufficiente per colonne aggiuntive al fine di effettuare ulteriori calcoli.
  • Esegui l'esperimento almeno tre volte e utilizza il valore medio per ottenere risultati più affidabili.

Suggerimenti per la programmazione

Programma

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Differenziazione

Per semplificare la lezione:

  • Collabora con gli studenti per risolvere alcuni dei calcoli

Per portare la lezione a un livello superiore:

  • Invita gli studenti a eseguire calcoli aggiuntivi utilizzando i valori misurati
  • Spiega il significato dei valori medi (ad esempio, media aritmetica rispetto a mediana, suscettibilità ai valori anomali) che possono essere utilizzati per equiparare gli errori di misurazione in una serie di esperimenti
  • Incoraggia gli studenti a individuare metodi che potrebbero migliorare l'accuratezza degli esperimenti

Opportunità di valutazione

Checklist di osservazione per l'insegnante
Crea una scala adeguata alle tue esigenze, ad esempio:

  1. Obiettivo parzialmente raggiunto
  2. Obiettivo completamente raggiunto
  3. Obiettivo superato

Per valutare i progressi compiuti dagli studenti, utilizza i seguenti criteri:

  • Gli studenti hanno applicato processi e/o concetti matematici per determinare la costante gravitazionale.
  • Gli studenti hanno spiegato che la palla accelera a una velocità costante.
  • Gli studenti hanno identificato le variabili indipendenti e controllate dei loro esperimenti.

Auto-valutazione
Invita ogni studente a scegliere il livello che ritiene rappresenti la qualità del suo lavoro.

  • Bronzo: ho eseguito gli esperimenti, ma non ho calcolato la velocità media o la costante gravitazionale.
  • Argento: con un po' di aiuto, ho calcolato la velocità media e la costante gravitazionale.
  • Oro: ho calcolato la velocità media e la costante gravitazionale.
  • Platino: non solo ho calcolato la velocità media e la costante gravitazionale, ma ho anche eseguito calcoli aggiuntivi utilizzando i valori misurati.
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Miglioramento delle capacità linguistiche

Per promuovere lo sviluppo delle capacità linguistiche, invita gli studenti a:

  • Elaborare un breve report che contenga i risultati degli esperimenti e spieghi come si relazionano al valore accettato di g, l'accelerazione di gravità in prossimità della superficie terrestre
  • Creare una presentazione spiegando i risultati degli esperimenti svolti e ciò che hanno appreso

Nota: questo allungherà i tempi della lezione.

Gli studenti che hanno apprezzato questa lezione potrebbero essere interessati ai seguenti percorsi di studio:

  • Produzione e valutazione dei progetti
  • Scienze, tecnologia, ingegneria e matematica

Supporto per insegnante

Gli studenti saranno in grado di:

  • Determinare la costante gravitazionale
  • Comprendere che esistono leggi di gravità che si applicano a tutti gli oggetti

Matematica
Spazio e figure

  • Visualizzare oggetti tridimensionali a partire da rappresentazioni bidimensionali

Numeri

  • Utilizzare il concetto di rapporto fra numeri o misure
  • Utilizzare scale graduate in contesti significativi per le scienze e per la tecnica

Dati e previsioni

  • Rappresentare insiemi di dati, anche facendo uso di un foglio elettronico. In situazioni significative, confrontare dati al fine di prendere decisioni utilizzando le distribuzioni delle frequenze e le frequenze relative. Scegliere di utilizzare valori medi (moda, mediana, media aritmetica) adeguati alla tipologia ed alle caratteristiche dei dati a disposizione

Relazione e funzioni

  • Interpretare, costruire e trasformare formule per esprimere in forma generale relazioni e proprietà

Tecnologia
Vedere, osservare, sperimentare

  • Accostarsi a nuove applicazioni informatiche esplorandone le funzioni e le potenzialità
  • Eseguire misurazioni

Prevedere, immaginare, progettare

  • Pianificare la realizzazione di un oggetto
  • Immaginare modifiche di oggetti e prodotti di uso quotidiano in relazione a nuovi bisogni o necessità

Intervenire, trasformare e produrre

  • Smontare e rimontare semplici oggetti
  • Utilizzare semplici procedure per eseguire prove sperimentali nei vari settori della tecnologia
  • Programmare ambienti informatici ed elaborare semplici istruzioni per controllare il comportamento di un robot
  • Valutare le conseguenze di scelte e decisioni relative a situazioni problematiche

Fisica

  • Utilizzare i concetti fisici fondamentali (ad es. la velocità, etc.), in varie situazioni di esperienza. In alcuni casi raccogliere dati su variabili rilevanti di differenti fenomeni, trovarne relazioni quantitative ed esprimerle con rappresentazioni formali di tipo diverso

Italiano
Ascolto e parlato

  • Intervenire in una conversazione o in una discussione, di classe o di gruppo, con pertinenza e coerenza, rispettando tempi e turni di parola e fornendo un positivo contributo personale
  • Riferire sugli argomenti in modo chiaro

Scrittura

  • Scrivere testi digitali anche come supporto all’esposizione orale

Materiale per studenti

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