Vrije val

1. Voorbereiding

• Lees het materiaal voor de leerlingen in de EV3 Classroom-app goed door.
• Verzamel informatie over de wet van vallende lichamen.
• Als je geen blokuur hebt, kun je deze les over meerdere sessies verspreiden.

Deel A

2. Activeren (10 min.)

• Maak gebruik van de ideeën in het deel Start een gesprek hieronder om je leerlingen te betrekken bij een gesprek over deze les.
• Verdeel je leerlingen in tweetallen.

3. Onderzoeken (35 min.)

• Laat ieder tweetal de valtoren bouwen.
• Geef ze de tijd om het model te testen, zodat ze zeker weten dat het correct is gebouwd en werkt zoals verwacht.

Deel B

4. Uitleggen (15 min.)

• Laat ieder team het experiment minstens drie keer uitvoeren en laat ze hun resultaten noteren.
• Zorg ervoor dat ze hun eigen tabellen kunnen maken.

5. Uitbreiden (30 min.)

• Laat je leerlingen aan de hand van de door hen genoteerde gegevens de gemiddelde snelheid en zwaartekrachtconstante berekenen en laat ze hierbij gebruikmaken van de wet van vallende lichamen.
• Laat ieder team de resultaten van hun experimenten kort samenvatten.
• Zorg dat er ook nog tijd overblijft voor het opruimen.

6. Evalueren

• Geef elke leerling feedback over zijn of haar prestaties.
• Je kunt gebruikmaken van de evaluatierubrieken om dit proces te vereenvoudigen.

Vrije val beschrijft de versnelling van een object die uitsluitend wordt veroorzaakt door de zwaartekracht. Mensen die uit een vliegtuig springen, worden tijdens het vallen afgeremd door de aerodynamische weerstand. Een echte vrije val zou alleen mogelijk zijn in het luchtledige waarbij de zwaartekracht de enige aanwezige kracht is. Het Glenn Research Center van de NASA in Cleveland (Ohio) is een testomgeving voor dit soort experimenten.

Begin een gesprek over de vrije val door relevante vragen te stellen, zoals:

• Wat wordt er precies bedoeld met vrije val?
• Wat is het verband tussen versnelling en snelheid?
• Valt een nijlpaard in een vacuüm net zo snel als een regenworm?
• Wanneer kan kennis over het concept de vrije val van pas komen?

Bouwinstructies

• Valtoren

Het model gebruiken
Plaats het model op een stabiele en vlakke ondergrond. Voer het programma uit en wacht totdat de tastsensor op het beeldscherm wordt weergegeven. Plaats de bal in de balarm en druk op de tastsensor aan de achterkant van de valtoren om het valexperiment uit te voeren. Als het experiment is gelukt, verschijnt er op het beeldscherm een blij gezichtje en wordt de valtijd weergegeven. Als het experiment niet is gelukt, verschijnt er een droevig gezichtje. De balarm sluit automatisch voor het volgende experiment.

Het experiment uitvoeren
Herinner je leerlingen tijdens het uitvoeren van de experimenten aan het volgende:

• Als het experiment is gelukt, wordt de valtijd op het beeldscherm weergegeven.
• Noteer in een tabel het experimentnummer en de valtijd. Zorg ervoor dat er voldoende ruimte overblijft voor extra kolommen om berekeningen in te noteren.
• Voer het experiment minstens drie keer uit en gebruik de gemiddelde waarde om tot het meest betrouwbare resultaat te komen.

Programma

Vereenvoudig deze les door:

• Je leerlingen te helpen bij het maken van de berekeningen

Maak deze les wat moeilijker door:

• Je leerlingen aan te moedigen om aan de hand van de gemeten waardes extra berekeningen te maken
• Uit te leggen wat het belang is van gemiddelde waardes (zoals het verschil tussen het rekenkundig gemiddelde en de mediaan, gevoeligheid voor uitschieters) die kunnen worden gebruikt om meetfouten in een aantal experimenten gelijk te trekken
• Je leerlingen uit te dagen om manieren te bedenken waarop ze de nauwkeurigheid van hun experimenten kunnen verbeteren.

Observatiechecklist docent
Maak naar eigen inzicht een schaalverdeling, bijvoorbeeld:

1. Gedeeltelijk uitgevoerd
2. Volledig uitgevoerd
3. Boven verwachting uitgevoerd

Gebruik de volgende criteria om de voortgang van je leerlingen te beoordelen:

• Leerlingen hebben wiskundige concepten en/of processen gebruikt om de zwaartekrachtconstante te bepalen.
• Leerlingen hebben uitgelegd dat de bal met een constante snelheid versnelt.
• Leerlingen hebben de onafhankelijke en gecontroleerde variabelen in hun experimenten weten te identificeren.

Zelfevaluatie
Laat alle leerlingen het niveau kiezen dat volgens hen het best hun prestatie weergeeft.

• Brons: Ik heb de experimenten uitgevoerd, maar ik heb de gemiddelde snelheid en zwaartekrachtconstante niet berekend.
• Zilver: Met een beetje hulp heb ik de gemiddelde snelheid en zwaartekrachtconstante berekend.
• Goud: Ik heb de gemiddelde snelheid en zwaartekrachtconstante berekend.
• Platina: Ik heb niet alleen de gemiddelde snelheid en zwaartekrachtconstante berekend, maar ook aan de hand van de gemeten waardes extra berekeningen gemaakt.

Laat de leerlingen voor de ontwikkeling van hun taalvaardigheid:

• Een kort verslag schrijven over de resultaten van hun experimenten en welke gelijkenissen er zijn met de geaccepteerde waarde voor g, de zwaartekrachtversnelling nabij het aardoppervlak
• Een presentatie maken over de resultaten van hun experimenten en wat ze hebben geleerd

Opmerking: Hiermee wordt de les langer.

Leerlingen die deze les leuk vonden, zijn misschien geïnteresseerd in een van de studierichtingen:

• Productie en techniek (pre-engineering)
• Wetenschap, technologie, techniek en wiskunde (wetenschap en wiskunde)