Skipiste

• Bekijk het online materiaal voor leerlingen. Gebruik een scherm of digibord om dit materiaal tijdens de les aan je leerlingen te laten zien.
• Zorg ervoor dat je in een eerdere les de tweede wet van Newton hebt behandeld.
• Houd rekening met de vaardigheden en achtergrond van je leerlingen. Pas de les aan om ervoor te zorgen dat iedereen eraan mee kan doen. Raadpleeg het gedeelte Differentiatie hieronder voor suggesties.

• Bekijk de leerlingenvideo hier of via het online materiaal voor leerlingen.

• Breng een kort gesprek op gang over de krachten die worden uitgeoefend op een skiër op een skipiste.
• Stel vragen als:
  • Welke kracht*(en)* zorgt/zorgen ervoor dat een skiër van een helling afgaat? (Zwaartekracht)
  • Welke invloed heeft gewicht op de beweging van de skiër? (Meer gewicht zorgt voor een grotere impuls.)
• Vertel de leerlingen dat ze een skipiste gaan bouwen.
• Geef iedere groep een set.

• Laat de leerlingen in tweetallen het skipistemodel bouwen. Vertel je leerlingen dat ze om de beurt de stenen kunnen zoeken en kunnen bouwen, waarbij ze na iedere stap wisselen.
• In het gedeelte Tips hieronder vind je extra ondersteuning voor tijdens het bouwen.
• Laat iedereen na 20 minuten stoppen met bouwen. De leerlingen zouden nu in ieder geval de skiërs en de helling met de schaal voor het meten van de hoeken moeten hebben gebouwd (tot en met stap 23 op pagina 45). Als er later nog tijd over is, kunnen ze het persluchtsysteem toevoegen.

• Laat de leerlingen een vlakke ondergrond van minstens 1 meter lang zoeken en hun modellen aan één kant plaatsen.
• Laat zien hoe ze ervoor kunnen zorgen dat de test voor alle skiërs gelijk verloopt. Je kunt hierbij verwijzen naar het inertiale referentiekader.
• Stel de volgende vraag: Zou dit experiment hetzelfde zijn als je het zou uitvoeren op een vliegtuig dat 800 km/u vliegt? (Ja. In een klaslokaal voelt het misschien alsof we stilstaan, maar eigenlijk draait de aarde rond met een snelheid van 1.600 km/u. Als je inertiale referentiekader dit lokaal is, beweegt het model langzaam, maar als het inertiale referentiekader de zon is, beweegt het model juist supersnel).

Experiment 1:

• Laat de leerlingen de skipiste in een hoek van 20 graden zetten en laat ze de skiërs een voor een naar beneden skiën.
• Laat ze meten welke afstand iedere skiër heeft afgelegd en laat ze de afstanden op hun leerlingenwerkblad of in hun schrift noteren. Ze kunnen iedere skiër het best minstens drie keer naar beneden laten skiën en de gemiddelde afstand per skiër berekenen.

• Laat de leerlingen hun modellen aan klasgenoten presenteren.
• Stel vragen als:
  • Waarom kwam de zwaardere skiër het verst? (De zwaardere skiër heeft een grotere massa, waardoor hij een grotere impuls heeft en dus langer doorglijdt.)
  • Wat zou er gebeuren als je de zwaardere skiër zonder ski’s van de helling af zou laten glijden?
• Roep de leerlingen bij elkaar en probeer het met een van de zwaardere modellen. Ze zullen zien dat de skiër een kleinere afstand aflegt. (De gebogen ski’s en de scherpe rechthoekige hoek hebben beide invloed op de afstand die de skiër aflegt, aangezien ze ervoor zorgen dat de wrijving vermindert wanneer de skiër van de helling afglijdt.)

Experiment 2:

• Laat je leerlingen de skipiste nu in een hoek van 30 graden zetten en voorspellen waar de skiër volgens hen zal eindigen. Ze kunnen dit doen door gekleurde stenen langs de meetlat te leggen.
• Laat ze iedere skiër van de helling afglijden om erachter te komen of hun voorspellingen juist waren. Laat ze per skiër een gemiddelde afstand berekenen (net als in het vorige experiment). Herinner ze eraan dat ze de afstanden op het leerlingenwerkblad (Ondersteuning voor de leraar - Bijkomende hulpmiddelen) of in hun schrift kunnen noteren.

• Laat de leerlingen de resultaten van hun experimenten aan klasgenoten presenteren en met elkaar bespreken.
• Stel vragen als:
  • Welke patronen zag je in de beweging van de skiër toen je de hoogte van de helling veranderde (Hoe hoger de hoek van de helling, hoe groter de afstand die de skiërs aflegden.)
  • Heb je weten te voorspellen wat er daarna ging gebeuren?
• Als er voldoende tijd is, stimuleer je leerlingen dan om het verschijnsel in eigen woorden in hun schrift te noteren.
• Geef de leerlingen voldoende tijd om hun modellen uit elkaar te halen, de stenen in de juiste bakken op te bergen en het lokaal op te ruimen.

• Stimuleer je leerlingen om tijdens het bouwen de beweging van hun modellen te onderzoeken.
• Kunnen ze met de persluchtpomp, die door de handkruk wordt bediend, de helling op en neer bewegen?
• Geef elke leerling feedback over zijn of haar prestaties.
• Zorg ervoor dat ze zichzelf evalueren.
• Gebruik de meegeleverde evaluatierubrieken om dit eenvoudiger te maken.

Observatiechecklist

• Beoordeel hoe goed de leerlingen kunnen beschrijven dat grotere krachten meer invloed op bewegingen hebben dan kleinere krachten.
• Maak naar eigen inzicht een schaalverdeling. Voorbeeld:
  1. Heeft extra ondersteuning nodig
  2. Kan zelfstandig werken
  3. Kan het aan anderen uitleggen

Zelfevaluatie

• Laat alle leerlingen een steen kiezen die volgens hen het best hun prestatie weergeeft:
  • Groen: Met een beetje hulp kan ik beschrijven hoe een grotere impuls tot een grotere verandering in een beweging leidt.
  • Blauw: Ik kan beschrijven hoe een grotere impuls tot een grotere verandering in een beweging leidt.
  • Paars: Ik kan uitleggen hoe en waarom een grotere impuls tot een grotere verandering in een beweging leidt.

Feedback met klasgenoten

• Stimuleer je leerlingen om hun klasgenoten te evalueren door:
  • Aan de hand van bovenstaande schaal de prestaties van anderen te beoordelen
  • Hun ideeën te presenteren en constructieve feedback te geven

Modeltips

• De leerlingen moeten met een stuk tape een startlijn maken. Ze kunnen hun modellen ook op een bepaalde plek op de tafel of op de vloer naast elkaar zetten en er zo voor zorgen dat de skipiste tijdens het testen steeds op dezelfde positie staat.
• De leerlingen moeten de skiërs bovenaan de skipiste zetten en vervolgens loslaten. De modellen hebben verschillende lengtes, dus moeten de leerlingen de afstand meten vanaf de bovenkant van de helling tot aan de plek waar de skiër is gestopt.

Vereenvoudig deze les door:

• De leerlingen de beweging van slechts één skiër bij twee verschillende hoeken te laten onderzoeken

Verhoog de moeilijkheidsgraad door:

• De leerlingen het experiment opnieuw uit te laten voeren, maar dan op een andere ondergrond (bijvoorbeeld door een groot vel papier voor de skipiste te leggen)
• Laat ze als extra uitdaging de zwaardere skiër zonder ski’s afdalen om te zien wat er gebeurt
• De leerlingen uit te dagen hun eigen skiërs te bouwen, voorspellingen te doen en hun modellen te testen om te zien of ze een nog grotere afstand kunnen afleggen

(Let op: dit neemt extra tijd in beslag.)
Laat de leerlingen voor de ontwikkeling van hun rekenvaardigheid de impuls van iedere skiër berekenen en vergelijken:

• P (impuls), M (massa), V (snelheid)
• P = M x V
  • (Kleine skiër) P1 = 5 g x ? m/s
  • (Grote skiër) P2 = 62 g x ? m/s
• V = V (de acceleratie als gevolg van de zwaartekracht is voor beide hetzelfde, met kleine verschillen in de glijweerstand, maar we kunnen aannemen dat de snelheid van beide vergelijkbaar is)
• P2 > P1