Omschrijving
Leerlingen meten het temperatuurverloop in bekertjes met verschillende soorten isolatie. Welke beker kun je het best gebruiken als je van de winter je eigen warme-chocomel-kraampje wil openen?
Het gaat hier eigenlijk niet om het antwoord op deze onderzoeksvraag, maar meer om het ervaring opdoen met meten, het weergeven van je data in een tabel en grafiek en het praten over wat je ziet aan je data.
Leerdoelen
Leerlingen kunnen bij een gegeven onderzoeksvraag een methode opstellen en daarbij aangeven hoe ze zorgen voor eerlijk vergelijken.
Leerlingen kunnen aan de hand van hun resultaten uitleggen welke conclusie te trekken valt en hierbij rekening houden met de nauwkeurigheid van hun meetinstrumenten (is het verschil dat ik meet vergelijkbaar met of groter dan de meetnauwkeurigheid?).
Voorkennis
Leerlingen kennen het concept ‘eerlijk vergelijken’, maar hebben hier nog niet veel mee geoefend. Eventueel kun je deze les ook gebruiken om dit concept aan te leren.
Leerlingen weten dat je bij een experiment zo nauwkeurig mogelijk wil meten en dat je meetwaarde altijd een bepaalde onnauwkeurigheid heeft (maar hebben dit concept nog niet veel toegepast).
Leerlingen kunnen metingen weergeven in een tabel en diagram (maar het is geen slecht idee om dat nog eens te oefenen).
Benodigdheden
Heet water (net van de kook)
Twee thermometers per groepje
Bekertjes met verschillende soorten isolatie; elk groepje krijg een enkel bekertje en een bekertje met een vorm van isolatie (bijv. aluminiumfolie, bubble wrap, dubbel bekertje – de bekertjes moeten dus in elkaar kunnen schuiven).
Een stopwatch per groepje
Testmetingen zijn handig
Het is een goed idee om zelf wat testmetingen te doen, want de uitkomsten bij dit experiment zijn afhankelijk van de eigenschappen van je bekertje. Zo hebben wij bijvoorbeeld herbruikbare plastic bekers, waarbij de afkoelkrommen weinig blijken te verschillen – ik vermoed omdat de verdamping aan het wateroppervlak de grootste factor is.
Klassikale introductie van het practicum
Laat de verschillende bekertjes zien. Welke beker kun je het best gebruiken als je van de winter je eigen warme-chocomel-kraampje wil openen? Om dit te onderzoeken krijgt elke groep straks twee bekertjes. In welk bekertje blijft je chocomel het langst warm? Oftewel: welk bekertje is het best geïsoleerd?
Toon de andere materialen: water, thermometers, stopwatch. Hoe zou je deze metingen kunnen aanpakken? Geef tijd om na te denken hoe ze zouden zorgen voor eerlijk vergelijken. Leerlingen noteren dit voor zichzelf en daarmee starten ze ook gelijk hun logboek voor dit experiment.
Inventariseer de antwoorden en zorg dat ze mooi aansluiten bij de instructies voor de uitvoering.
Uitvoering
Om straks onze uitkomsten makkelijk te kunnen vergelijken, is het handig om de metingen op dezelfde manier te doen en de whiteboards hetzelfde in te delen.
Elk groepje krijgt twee bekertjes (een enkel bekertje en een bekertje met een vorm van isolatie – elke soort isolatie wordt door minimaal twee groepjes getest).
In elk bekertje schenkt de TOA 50 mL heet water (voorzichtig!).
Leerlingen houden de thermometer in het midden van het bekertje en lezen op ooghoogte af.
Ze meten elke 30 seconden de temperatuur gedurende 5 minuten. De metingen starten op hetzelfde moment.
Laat de leerlingen eerst een diagram op papier tekenen, daarna op het whiteboard schetsen. Besteed aandacht aan wat het verschil is (tekenen = precies alle punten uitmeten, schetsen = zorgen dat de vorm van de lijn en posities van de meetpunten ongeveer kloppen). In beide gevallen geef je wel een schaalverdeling en labels bij de assen.
Indeling whiteboard: bovenaan titel en namen, links tabel, rechts diagram.
Organisatie
Tijdsplanning:
intro en eerlijk vergelijken, afspraken over het meten 15 min
meten en resultaten verwerken 15 min
kringgesprek 15 min
logboek 15 min (volgende les of thuis)
Inhoud kringgesprek
Meerdere groepen vertellen kort over hun onderzoek. Zorg dat verschillende combinaties van bekertjes aan bod komen.
Suggesties voor vragen:
Wat staat er bij jullie grafiek op de x-as en op de y-as? Waarom heb je het zo gekozen?
Welk verbeterpunt kunnen we geven voor deze tabel / dit diagram?
Hoe nauwkeurig zou je de temperatuur kunnen aflezen, denk je?
Kun je zeggen dat deze temperatuur hoger is dan die temperatuur? Waarom wel/niet?
Welke verschillen zie je tussen de whiteboards van groepjes die dezelfde isolatie hebben gemeten?
Zouden we, op basis van al deze metingen samen, de bekers op volgorde kunnen zetten van de slechtst geïsoleerde naar de best geïsoleerde beker? Waarom kan dat wel/niet?
Indien de leerlingen scheurlijnen hebben gebruikt: kunnen we een grafiek met scheurlijn wel vergelijken met een grafiek zonder scheurlijn? Waar moet je op letten als je dit doet?
(Optioneel als er verschillen gevonden zijn) Welke eigenschap van het isolerend materiaal zou ervoor zorgen dat het materiaal goed of juist niet goed isoleert?
(Optioneel als er geen verschillen gevonden zijn) Jullie verwachtten verschillen te zien, maar uit dit experiment kwamen die niet naar voren. Dat kan komen doordat ze er echt niet zijn, maar ook doordat we met deze manier van meten nog niet zien. Wat zouden we kunnen aanpassen aan het experiment?
Inhoud logboek
In een les van 45 of 50 minuten wordt het wat krap om ook aan het logboek toe te komen. Daarom is het goed om hierop terug te komen aan het begin van de volgende les of (als ze al vaker hebben geoefend met het schrijven van een logboek) dit thuis laten doen. Leerlingen reflecteren in hun logboek op de volgende punten:
Hoe heb je bij het experiment met de geïsoleerde bekertjes gezorgd voor eerlijk vergelijken?
Leg uit hoe nauwkeurig je kon meten met de thermometer. En hoe nauwkeurig wist je eigenlijk het volume van het water? En hoe nauwkeurig meet je met een stopwatch?
Maak een schets van jullie diagram.
Wanneer mag je de conclusie trekken dat een bekertje beter geïsoleerd is dan een ander bekertje?
Deze vraag kun je concreter maken foto’s van whiteboard-diagrammen te projecteren.
Voorbeeld resultaten
