Tyngdlyftare

• Gå igenom elevmaterialet online. Använd en projektor för att visa och beskriva materialet under lektionen. Överväg att bygga tyngdlyftarmodellen i förväg, så att du kan använda den för att hjälpa elever som får problem med byggandet under lektionen.
• Se till att ni har gått igenom relevanta begrepp (dvs. tyngdkraft, växla upp, växla ned) i en tidigare lektion.
• Ta hänsyn till elevernas olika förutsättningar och förmågor. Variera lektionen för att göra den tillgänglig för alla. Förslag finns i avsnittet Differentiering nedan.

• Titta på elevfilmen här, eller starta den via elevmaterialet online.

• Ha en kort diskussion om vilka krafter eleverna har lagt märke till i de olika tyngdlyftningsmomenten i filmen.
• Ställ frågor som:
  • Vilka krafter hjälper en tyngdlyftare att lyfta vikterna? (Musklerna drar för att flytta våra kroppar, och de trycker eller drar för att lyfta och sänka vikter.)
  • Vilken kraft får vikterna att komma tillbaka till golvet? (Tyngdkraften)
  • Vad är en remskiva, och vad är block och talja? Hur kan detta hjälpa en tyngdlyftare att träna? (En remskiva är ett hjul där ett rep eller en vajer löper längs kanten. Ett remskivesystem innehåller två eller flera remskivor med en gemensam vajer. Systemet används för att förstärka kraften när man lyfter en last.)
• Förklara för eleverna att de ska bygga en modell av en tyngdlyftare och sedan göra experiment för att undersöka balanserade och obalanserade krafter.

• Låt eleverna arbeta i par för att bygga tyngdlyftarmodellen. Säg åt dem att turas om. Den ena personen letar fram rätt delar medan den andra bygger och sedan byter de roller efter varje steg.
• Steg 21–29 i bygginstruktionerna kan vara svåra för eleverna. I steg 21–29 börjar de använda fler LEGO^® Technic delar och får visa prov på sin observationsförmåga, då de måste leda linan rätt runt remskivorna. Använd referensmodellen, som du har byggt i förväg, för att hjälpa eleverna att identifiera eventuella byggfel i de egna modellerna.
• Information som kan vara till hjälp vid byggandet finns i avsnittet Tips nedan.

Experiment 1

• Låt eleverna testa modellen genom att använda remskiveposition 1 (i bygginstruktionerna) för att höja skivstången.
• Säg åt dem att anteckna sina observationer på sina elevblad (Stöd för lärare - Ytterligare hjälpmaterial). (Modellen har ingen utväxlingsmekanism, dvs. det sker ingen ökning eller minskning av den ansträngning eller hastighet som krävs. Endast rörelsens riktning ändras.)
  • I den här konfigurationen är modellen inte ”tillräckligt stark” för att kunna lyfta skivstången med alla 4 vikter (hjul) på. Den kan bara lyfta med färre hjul.
• Be eleverna att ta bort ett hjul i taget och upprepa experimentet med allt färre hjul. Påminn dem om att anteckna vad som händer.

• Samla eleverna och låt dem presentera vad de har lärt sig.
• Fråga: Var den verkande kraften på tyngdlyftaren balanserad eller obalanserad? (Kraften var balanserad eftersom modellen inte rörde sig förrän den trycktes/drogs uppåt och nedåt för hand.)

Experiment 2:

• Visa eleverna hur man ändrar modellen till remskiveposition 2.
• Låt dem testa modellen i remskiveposition 2 och se till att de antecknar sina observationer i elevbladen.

• Samla eleverna för att gå igenom och diskutera experimenten.
• Ställ frågor som:
  • Vad lade du märke till beträffande tyngdlyftarens rörelse när du ändrade positionen på linan? (Det blev lättare att flytta vikten, den flyttades av sig själv men den flyttades inte så högt upp.)
  • Vad får tyngdlyftaren att höja vikterna? (Vikten [dvs. tyngdkraften] drar viktklossarna nedåt och remskivorna omvandlar den nedåtgående rörelsen till en uppåtgående dragkraft.)
  • Varför ger remskiveposition 2 ett annat resultat än remskiveposition 1? (Position 2 ger ett utväxlingsförhållande på 2:1. Det innebär att den ansträngning som krävs för att lyfta lasten halveras, men också att lasten endast lyfts till halva höjden. För att lyfta lasten lika högt som med remskiveposition 1, skulle det behövas en dubbelt så lång lina.)
• Avsätt tid för att låta eleverna plocka isär modellerna, sortera klossarna till rätt fack och städa undan vid sina arbetsplatser.

• Fråga ”hur” och ”varför” fortlöpande under lektionen, för att få eleverna att fundera kring relevanta begrepp.
• Ställ vägledande frågor, för att uppmuntra eleverna att ”tänka högt” och förklara sina tankar och resonemang när de fattar beslut om hur modellerna ska byggas.

Observationschecklista

• Undersök elevernas förmåga att beskriva de balanserade och obalanserade krafter som verkar i modellen.
• Använd en lämplig skala för att registrera elevernas behov. Till exempel:
  1. Behöver mer stöd
  2. Kan arbeta självständigt
  3. Kan lära andra

Självutvärdering

• Låt varje elev välja en kloss som enligt egen uppfattning bäst motsvarar den egna prestationen:
  • Grön: Jag tror att jag kan beskriva balanserade och obalanserade krafter.
  • Blå: Jag vet att jag kan beskriva balanserade och obalanserade krafter.
  • Lila: Jag kan beskriva balanserade och obalanserade krafter, och jag kan hjälpa kamrater att förstå.

Gemensam återkoppling

• Låt eleverna inom varje grupp diskutera sina upplevelser av grupparbetet.
• Uppmuntra dem att använda uttryck som:
  • Jag gillade när du....
  • Jag skulle vilja höra mer om hur du....

Modelltips

• Remskivorna kan ställas in så här:
  • Position 1

• Position 2

Förenkla lektionen genom att:

• Låta eleverna först prova modellen utan ”vikter”, genom att använda den ena handen för att trycka den gula axeln nedåt och låta den andra handen vila på viktklossarna.
• Be dem att beskriva vad de ser och känner när de trycker ner den gula axeln

Öka svårighetsgraden genom att:

• Låta eleverna använda klossar eller några av de återstående hjulen i setet för att lägga på extra vikt på både skivstången och baktill, så att de sedan kan utmana varandra att balansera om modellen.
• Be eleverna använda setets klossar för att förstärka modellernas utseende och karaktär

(OBS! Ytterligare tid krävs.)
För att främja utveckling inom matematik kan du ställa tyngdlyftarmodellen i remskiveposition 1 och med viktmodulen så högt upp som möjligt. Modellen hålls balanserad. Låt eleverna beräkna hur många hjul som måste tas bort för att tyngdlyftaren ska kunna höjas och vikten falla ned (dvs. obalanserad kraft).

De olika delarna av modellen väger:

• Viktmodul 121 g
• Tyngdlyftare 40 g
• Hjul 23 g (vardera)

Remskivornas placering och friktionskraften på remskivorna har en viss effekt, så tyngden på varje sida varierar.

Utdrag från centrala innehållet i Lgr11, Matematik, åk 4-6: - Jämförelse, uppskattning och mätning av längd, area, volym, massa, tid och vinkel med vanliga måttenheter. Mätningar med användning av nutida och äldre metoder.