Tyngdkraft

(OBS! Den här lektionen innehåller en A- och en B-del. Båda är viktiga för att få ut så mycket som möjligt av undervisningsmomentet. Om du har begränsat med tid ska du gå igenom båda delarna och välja ut delarna som bäst möter elevernas behov.)

I den här lektionen ska eleverna bygga en fågel som kan balansera med hjälp av exempelbilderna som inspirationskälla. Uppmuntra dem att utforma och bygga en fågel som balanserar utifrån deras egna idéer.

• Vetenskaplig bakgrund – Tyngdkraft:
  • Ett föremåls tyngdpunkt är den punkt som man tänka sig att hela föremålets massa är samlad i. En låg tyngdpunkt gör det lättare för ett föremål att hålla sig stabilt.
  • När eleverna lutar fågelmodellen flyttas dess genomsnittliga vikt högre upp och blir därför mindre stabil.
  • Den nedåtriktade tyngdkraften kommer alltid att dra fågeln bakåt så att dess tyngdpunkt blir så låg som möjligt.
  • Oavsett hur fågeln lutar kommer tyngdkraften som verkar på den att dra den rakt ner mot jordens centrum.
• Bygg upp förkunskaper – Tyngdkraft: Använd ditt grundläggande naturkunskapsmaterial och den tillhandahållna bakgrunden för att dela information, bilder och definitioner.
  • Krafter är något som knuffar eller drar i en viss riktning.
  • Tyngdkraften är en kraft som kommer från jorden och som drar ner föremål mot planetens mittpunkt.
  • Ett argument stöder ett påstående om något som händer i naturen (t.ex. att föremål som utsätts för jordens tyngdkraft dras nedåt). Det bör innehålla bevis som skäl, data såsom fakta och/eller en modell som kan demonstrera observationer.
  • Nyckelord: kraft, tyngdkraft eller gravitation
• Bygg- och programmeringserfarenhet: Granska förslagen i enhetsplaneringen. I den här lektionen kan det också vara bra att:
  • gå igenom instruktionerna för gyrosensorn på startmenyn i SPIKE appen.
  • använda avsnitten Händelse- och Ljudblock i menyn Hjälp>Ordblock i SPIKE appen om ytterligare stöd behövs. Se avsnittet Sensorblocket>Är lutad? för information om sensorn i fråga, vilket kräver att hubben är nivellerad när grundmodellen är i viloläge.
  • Använd lektionen Högteknologisk lekplats för att bygga erfarenhet med Händelseblocket.

DEL A (45 minuter)

• Presentera berättelsens huvudperson(er) och den första utmaningen: Hjälp Daniel att bygga en modell av en fågel som balanserar.

• TÄNK – Ha en kort diskussion om lektionens ämnesområde:

  • Vad händer när du håller upp ett föremål i luften och släpper det? Varför? (Föremålet faller till marken eftersom tyngdkraften drar det nedåt.)
  • Vad händer när du drar tillbaka en gunga eller en pendel och släpper den? Varför? (Gungan återgår till sitt lägsta viloläge eftersom tyngdkraften drar den nedåt.)

• Dela ut ett SPIKE Essential Set och en enhet med appen installerad till varje grupp.

• Under tiden som eleverna arbetar kan du berätta om exemplen nedan för att underlätta byggandet och programmeringen. Förtydliga att bilderna visar ett exempel och att eleverna ska utforma och bygga en fågel som balanserar utifrån deras egna idéer.

• Eleverna ska:

  • använda grundmodellen för att BYGGA en fågelmodell som balanserar åt Daniel, som visar att den nedåtriktade tyngdkraften kommer att hålla fågeln i dess ursprungliga upprätta läge när den lutas
  • använda den inbyggda gyrosensorn med händelse- och ljudblock för att PROGRAMMERA modellen att göra olika fågelljud när den lutas åt höger eller vänster och när den står upprätt.

• Dra igång en brainstormingsession om olika sätt att använda LEGO delar för att skapa en fågelmodell som återgår till sitt ursprungliga upprätta läge när den lutas. Visa vid behov hur grundmodellens hubb hänger från en vridningspunkt (t.ex. ett kontaktdon eller en axel), vilket gör att det kan röra sig och återgå till sitt ursprungliga upprätta läge när det lutas och frigörs. Eleverna kan variera sin grundmodell så länge hubben hänger från en enda vridningspunkt.

• Efter halva byggtiden kan du låta eleverna prata med varandra om deras olika idéer för att sedan uppdatera modellerna utifrån vad de pratat om.

Exempel på idéer

• Samla eleverna så att de kan visa upp vad de åstadkommit. 

• Låt varje grupp använda sin modell för att demonstrera och förklara:

  • Riktningen som tyngdkraften drar fågeln i ("mot marken")
  • Hur tyngdkraften återställer deras modell till dess ursprungliga position när den lutas.
  • Hur deras program använder ljud för att visa fågelns olika positioner.

• Om du vill gå vidare till del B – Förklara ska du låta eleverna behålla sina modeller så som de är nu eller ge dem tid att bygga om dem.

DEL B (45 minuter)

• Upprepa stegen från del A – Förklara så att fler grupper kan demonstrera och förklara vad de lärt sig.

• (5 minuter) Berätta om och ge bakgrund för att hjälpa eleverna att utveckla sina resonemang.
• Låt eleverna vända sina fåglar 160 grader (nästan upp och ner) och sedan släppa taget.
• Upprepa vid behov vad de kommer att upptäcka:
  • Hubben måste vara ovanför vridningspunkten för att fågelmodellen ska fungera eftersom den naturligt återgår till sin mest stabila position, vilket är att hänga under vridningspunkten. Den tunga vikten ovanför vridningspunkten är inte stabil eftersom tyngdkraften drar ner hubben igen.
• (10 minuter) Se till att eleverna upprepar och testar sina modeller för att utföra nästa utmaning i appen:
  • Bygg en modell av en fågel som balanserar där hubben inte ingår men som håller sig upprätt även när den lutas. (Tips: I modellerna bör fågeldelen som är under vridningspunkten väga mer än delen ovanför.)
  • Visa att den nedre delen av deras fågel är tyngre än den övre och förklara varför det måste vara fallet när det gäller tyngdkraften. (Om den övre delen av fågeln var tyngre än den nedre delen skulle tyngdkraften dra ner den tyngre övre delen och vända på fågeln.)
• (15 minuter) Be eleverna berätta om de kunskaper, tankar eller färdigheter som:
  • hjälpte dem att slutföra utmaningen
  • de lärde sig medan de byggde.
• Låt eleverna plocka undan seten och städa upp.

• Ställ vägledande frågor som får eleverna att tänka och fatta beslut när de funderar, bygger och programmerar.

Observationschecklista

• Gå igenom lärandemålen (Stöd för lärare).

• De hittar stöd för argumentet att när föremål utsätts för jordens tyngdkraft så dras de nedåt.

• Använd checklistan för att observera elevernas framsteg:

  • I deras modell finns en fågel som kan räta ut sig själv.
  • Del A: Deras förklaring visar att tyngdkraften som modellen utsätts för verkar nedåt. Den tunga hubben dras ner av tyngdkraften, vilket gör att fågelns lättare delar hålls kvar där uppe.
  • Del B: Deras förklaring visar att den nedre halvan av den nya fågeln måste vara tyngre än den övre halvan för att fågeln ska förbli upprätt. Fågeln som byggdes under avsnittet Utveckla skiljer sig från fågeln från avsnittet Förklara på ett betydande sätt: den har inte den tunga hubben under vridningspunkten som hjälper den att stå upprätt.

Självutvärdering

Hjälp eleverna att välja den kloss de tycker bäst motsvarar deras individuella prestationer。

• Blå kloss: Jag tror att jag kan följa instruktioner för att skapa ett program.
• Gul kloss: Jag kan följa instruktioner för att skapa ett program.
• Grön kloss: Jag kan följa instruktioner för att skapa ett program, och jag kan även hjälpa en vän att göra det.

Gemensam återkoppling

Låt eleverna diskutera sina upplevelser med varandra i smågrupperna.
Uppmuntra dem att använda uttryck som:

• Jag gillade när du ...
• Jag skulle vilja höra mer om hur du ...

Förenkla lektionen genom att:

• runda av efter den första utmaningen: Bygga en modell av en balanserande fågel där hubben ingår i den nedre halvan. Ställa ja-eller-nej-frågor till eleverna för att få fram deras förklaring.

Öka svårighetsgraden genom att:

• utöka utmaningen i avsnittet Del A – Utforska: Låt eleverna bygga och programmera ett annat djur (inte en fågel) där hubben som används i del A ingår, så att det rätar upp sig när det lutas. Några exempel skulle kunna vara ekorrar eller apor.

• Tillhandahåll läromedel om hur olika föremål, till exempel racerbilar och muggar för spädbarn, är utformade så att de inte ska kunna tippa. Låt eleverna studera ett exempel och sedan dela med sig om vad de lärt sig i skrift, till exempel genom att skriva ett manus till en videoannons för en produkt.

Om du väljer att göra detta krävs mer tid än en 45-minuterslektion.