Gewichtheffer

• Bekijk het online materiaal voor leerlingen. Gebruik een scherm of digibord om dit materiaal tijdens de les aan je leerlingen te laten zien. Bouw het gewichtheffermodel eventueel van tevoren al, zodat het tijdens de les als voorbeeld kan dienen voor de leerlingen.
• Zorg ervoor dat je in een eerdere les de relevante concepten (d.w.z. zwaartekracht, versnellende en vertragende overbrenging) 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 de leerlingen hebben waargenomen bij de verschillende soorten gewichtheffen in de video.
• Stel vragen als:
  • Welke krachten zorgen ervoor dat een gewichtheffer gewichten kan optillen? (Spieren zorgen ervoor dat ons lichaam kan bewegen en oefenen duw- of trekkracht uit om gewichten op te tillen en te laten zakken.)
  • Welke kracht zorgt ervoor dat de gewichten weer naar beneden komen? (Zwaartekracht)
  • Wat is een katrol en wat is een takelblok? Hoe helpen deze een gewichtheffer tijdens het trainen? (Katrollen zijn wielen waarover een touw of kabel rolt. Een takelblok is een systeem van twee of meer katrollen met een touw of kabel ertussen dat voor een mechanisch voordeel zorgt bij het optrekken van een lading.)
• Vertel de leerlingen dat ze een gewichtheffermodel gaan bouwen en vervolgens experimenten gaan uitvoeren om krachten die wel (of niet) in balans zijn te onderzoeken.

• Laat de leerlingen in tweetallen het gewichtheffermodel bouwen. Vertel je leerlingen dat ze om de beurt de stenen kunnen zoeken en kunnen bouwen, waarbij ze na iedere stap wisselen.
• Bouwstappen 21 t/m 29 kunnen lastig zijn voor de leerlingen. Ze gaan hier namelijk meer LEGO^® Technic onderdelen aan hun bouwwerk toevoegen en moeten hun observatievaardigheden gebruiken om de kabel goed te leggen. Laat leerlingen aan de hand van het referentiemodel dat je vooraf hebt gebouwd, zelf uitvogelen waar ze bij hun eigen bouwwerk de fout in zijn gegaan.
• In het gedeelte Tips hieronder vind je extra ondersteuning voor tijdens het bouwen.

Experiment 1:

• Laat de leerlingen het model testen en de halter optillen door de katrolpositie op 1 te zetten.
• Laat ze hun bevindingen op hun leerlingenwerkblad noteren (Ondersteuning voor de leraar - Bijkomende hulpmiddelen). (Dit model heeft geen mechanisch voordeel omdat het niet leidt tot een toename of afname van de hoeveelheid kracht of snelheid die nodig is. Het beïnvloedt alleen de richting van de beweging.)
  • Het model is niet ‘sterk genoeg’ om de halter met de vier gewichten (wielen) op te tillen. Het kan de halter alleen optillen wanneer er minder wielen aan zijn bevestigd.
• Laat de leerlingen het experiment opnieuw uitvoeren en ze iedere keer één wiel van de halter afhalen. Laat ze noteren wat er gebeurt.

• Laat de leerlingen hun opgedane kennis aan klasgenoten presenteren.
• Stel de volgende vraag: Was de kracht die op de gewichtheffer werd uitgeoefend, wel of niet in balans? (De kracht was in balans, omdat het model pas bewoog toen er handmatig tegenaan werd geduwd/aan werd getrokken.)

Experiment 2:

• Laat de leerlingen zien hoe ze het model in katrolpositie 2 kunnen zetten.
• Laat ze het model in deze positie testen en hun bevindingen op het leerlingenwerkblad noteren.

• Laat de leerlingen hun experimenten aan klasgenoten presenteren en met elkaar bespreken.
• Stel vragen als:
  • Wat viel je op aan de beweging van de gewichtheffer toen je de kabelpositie veranderde? (Het was makkelijker om het gewicht te verplaatsen, het gewicht bewoog vanzelf en het gewicht kwam minder hoog.)
  • Hoe kan het dat de gewichtheffer de gewichten kan optillen? (Het gewicht [d.w.z. zwaartekracht] trekt aan de verzwaarde stenen en de katrollen zetten die neerwaartse beweging om in een opwaartse trekkracht.)
  • Waarom verschilt het resultaat bij katrolpositie 2 van dat bij katrolpositie 1? (Positie 2 zorgt voor een mechanisch voordeel van 2 op 1. Dit betekent dat er half zoveel kracht nodig is om de lading op te tillen, maar dat de lading ook maar half zo hoog kan worden opgetild. Je zou de kabel dus twee keer zo ver moeten uittrekken om de lading naar dezelfde hoogte te tillen als bij katrolpositie 1.)
• 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.

-Stel ondersteunende vragen om ze aan te moedigen ‘hardop te denken’. Laat ze uitleggen welke redeneringen ze gevolgd hebben om keuzes te maken tijdens het bouwen van hun modellen.

Observatiechecklist

• Beoordeel hoe goed de leerlingen de krachten die wel (of niet) in balans zijn en op het model worden uitgeoefend, kunnen beschrijven.
• 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 krachten beschrijven die wel (of niet) in balans zijn.
  • Blauw: Ik kan krachten beschrijven die wel (of niet) in balans zijn.
  • Paars: Ik kan krachten beschrijven die wel (of niet) in balans zijn en die ook aan een klasgenoot uitleggen.

Feedback met klasgenoten

• Laat de leerlingen met hun team bespreken hoe ze de samenwerking hebben ervaren.
• Stimuleer ze om hun ervaringen als volgt te verwoorden:
  • Ik vond het leuk toen je...
  • Ik zou graag willen weten hoe je ...

Modeltips

• De katrollen kunnen als volgt worden gepositioneerd:
  • Positie 1

• Positie 2

Vereenvoudig deze les door:

• De leerlingen het model eerst zonder ‘gewichten’ te laten uitproberen door de gele as handmatig naar beneden te duwen en de andere hand boven op de verzwaarde stenen te laten rusten
• De leerlingen te laten beschrijven wat ze zien en voelen wanneer ze de gele as naar beneden duwen

Verhoog de moeilijkheidsgraad door:

• De leerlingen de halter en de gewichten aan de achterkant te laten verzwaren met stenen of andere wielen uit de set. Vervolgens kunnen ze een wedstrijdje doen wie het model het eerst weer in balans weet te brengen
• De leerlingen hun modellen meer karakter te geven met stenen uit de set

(Let op: dit neemt extra tijd in beslag.)
Laat de leerlingen voor de ontwikkeling van hun rekenvaardigheid het gewichtheffermodel zo opzetten dat het in katrolpositie 1 staat en de gewichtmodule zo hoog mogelijk is opgetrokken. Het model blijft in balans. Laat de leerlingen berekenen hoeveel wielen ze moeten weghalen om de gewichtheffer omhoog te laten komen en het gewicht te laten vallen (d.w.z. kracht die niet in balans is).

Het gewicht van de verschillende onderdelen van het gewichtheffermodel:

• Gewichtmodule: 121 g
• Gewichtheffer: 40 g
• Wielen: 23 g per stuk

De manier waarop de katrollen zijn opgesteld en de wrijvingskracht die op de katrollen wordt uitgeoefend, hebben een lichte invloed op de gewichten. Het gewicht aan beide kanten zal dan ook variëren.