Practicum vaardigheden en mechanica: Horizontale worp

Download docentenhandleiding van dit practicum als pdf

Onderwerp: horizontale worp

Docentenhandleiding

Omschrijving

Leerlingen hebben tot nu toe bewegingen in één dimensie beschreven. In dit experiment, dat voorafgegaan wordt door een PreLab, worden twee bewegingen gecombineerd: een horizontale beweging met constante snelheid en een verticale beweging met versnelling g. Leerlingen voorspellen waar een kogel, nadat deze door een PVC-buis is gerold en een horizontale baan heeft beschreven, op de grond terecht komt.

Leerdoelen inhoud

Combineren van twee bewegingen: beweging van een voorwerp dat naar beneden valt onder invloed van een constante kracht (het voorwerp versnelt met de valversnelling) en een horizontaal bewegend voorwerp waar geen krachten op werken (het voorwerp beweegt met een constante snelheid).

Leerdoelen vaardigheid

Lijst met praktische vaardigheden
- Nauwkeurig meten van afstanden
Lijst met natuurkundige vaardigheden
- Onderbouwde voorspellingen doen
- Schatten van afwijkingen in het eindantwoord door te schatten wat de invloed is van het verwaarlozen van bepaalde grootheden (zoals de wrijvingskracht).

Voorkennis

Bewegingsvergelijkingen voor bewegingen met een constante snelheid
Bewegingsvergelijkingen voor een vrije val

Benodigdheden

Gekromde PVC-buizen (zie afbeelding) of een gekromde gordijnrail
Statief en klemmen om PVC-buis/gordijnrail vast te zetten
Kogel of balletje
Meetlint
Afgedrukt spinnenweb (zie bijlage, liefst op A3 papier)
Carbonpapier (zodat duidelijk te zien is waar de kogel het spinnenweb treft).

Klassikale introductie van het practicum

Voorafgaand aan dit experiment maken leerlingen de opdrachten uit de PreLab.
Laat leerlingen zien dat een voorwerp in vrije val net zo lang over de val doet als een voorwerp dat tegelijkertijd in horizontale richting wordt afgevuurd. Dit kan bijvoorbeeld met een ‘val en worp toestel’ gedemonstreerd worden.
Laat leerlingen de opstelling zien: PVC-buis wordt op een bepaalde hoogte vastgeklemd. Het laatste deel van de PVC-buis staat horizontaal dus de kogel verlaat de buis met alleen een horizontale snelheid. Als de kogel de buis verlaat, gaat het zowel in horizontale als verticale richting een beweging beschrijven. Laat leerlingen de uitvoering niet zien!
Geef leerlingen een PVC-buis en een statief met klemmen (dus nog geen kogeltje). Ze stellen de PVC-buis zelf op de door hun gewenste hoogte in. Ze voorspellen met de informatie uit de PreLab wáár de kogel op de grond terecht gaat komen. Hier leggen ze het spinnenweb neer met daarbovenop het carbonpapier. De kogel moet zo dicht mogelijk bij het hart van het spinnenweb terechtkomen.
Leerlingen noteren op hun whiteboard: meetwaarden (links), tekening van de kogelbaan (met op drie punten tijdens de beweging de snelheidsvectoren op het kogeltje getekend) met bijbehorende formules (midden), voorspelling met onderbouwing (rechts).
De snelheid waarmee de kogel de PVC-buis/gordijnrail verlaat moet vooraf bepaald worden. De kogel ondervindt, met name bij de PVC-buis veel wrijving, waardoor de horizontaal afgelegde afstand soms wel 70% is van de theoretische waarde. Bij de gordijnrail kan deze snelheid bepaald worden door gebruik te maken van een lichtpoortje of door middel van videometen.

Korte klassikale aanwijzingen

Laat leerlingen nadenken over de natuurkundige grootheden die ze verwaarlozen en in welke mate deze verwaarlozing effect heeft op de plaats waar de kogel de grond treft.
Herhaal dat de tijden in en hetzelfde zijn.

Klassikale nabespreking

Welke verschillende oplossingsmethodes waren er? Is één manier beter dan de andere?
Welke groepje had de beste voorspelling? Bij welk groepje week de plaats het meeste af? Welke redenen kunnen we hier voor bedenken?
Welke grootheden zijn verwaarloosd die we in de bepaling wel mee hadden moeten nemen (rolwrijving, rotatie-energie, luchtwrijving)? In welke mate heeft deze verwaarlozing effect op de plaats waar de kogel de grond treft?
Besteed aandacht aan de vectortekening op het midden van het whiteboard.

Wat heb je geleerd over natuurkunde? Wat heb je geleerd over onderzoek doen?

Organisatie

Benodigde tijd: 50 minuten (introductie, meten, verwerken, voorspellen, uitvoeren experiment, klassikale nabespreking)
Leerlingen werken in groepjes van drie
Klassikale introductie (10 minuten)
Meten, verwerken, voorspellen, uitvoeren experiment (25 minuten)
Klassikale nabespreking (in een kring, 15 minuten)
De PreLab kan tijdens een eerder lesuur gedaan worden (benodigde tijd: 20-30 min). Het is aan te raden om bij het bespreken van de PreLab aandacht te besteden aan het feit dat de tijden in en hetzelfde zijn.
Na het experiment zou eventueel een horizontale worp gemodelleerd kunnen worden.

Voorbeeld resultaten

De afstand ∆h (de verticale afstand tussen het begin en einde van de buis) is gemeten op 0,225 m.
De horizontale snelheid waarmee de kogel de buis verlaat is vooraf bepaald op
De afstand y tussen het einde van de buis en de grond is ingesteld op 1,18 m.
Dit resulteert in een valtijd van: .
De horizontale afstand die wordt afgelegd is dan x .

Open bestand Horizontale worp Prelab - leerlingenwerkblad

Open bestand Horizontale worp Prelab - antwoorden

Open bestand Doelwit horizontale worp

Colofon

Het arrangement Practicum vaardigheden en mechanica: Horizontale worp is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

Auteur: Modeldidactiek
Laatst gewijzigd: 2024-11-09 17:58:38
Licentie: Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:

het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat

het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken

voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.

Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

Toelichting: Leerlingen hebben tot nu toe bewegingen in één dimensie beschreven. In dit experiment, dat voorafgegaan wordt door een PreLab, worden twee bewegingen gecombineerd: een horizontale beweging met constante snelheid en een verticale beweging met versnelling g. Leerlingen voorspellen waar een kogel, nadat deze door een PVC-buis is gerold en een horizontale baan heeft beschreven, op de grond terecht komt.
Eindgebruiker: leerling/student
Moeilijkheidsgraad: gemiddeld
Studiebelasting: 4 uur en 0 minuten
Trefwoorden: iol, leerlijn onderzoek en practicum, modeldidactiek, nvon

Gebruikte Wikiwijs Arrangementen

Modeldidactiek. (z.d.).

Leerlijn onderzoek en practicum

https://maken.wikiwijs.nl/207491/Leerlijn_onderzoek_en_practicum

Downloaden

Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

Metadata

Metadata overzicht (Excel)

LTI

Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

Arrangement

IMSCC package

Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

IMSCC package

Meer informatie voor ontwikkelaars

Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.