Leerlingen onderzoeken de verschillende factoren die invloed hebben op de slingertijd van een slinger.
Leerdoelen
De eerder aangeleerde leerdoelen over het doen van natuurkundig onderzoek nog eens in samenhang de revue laten passeren (zie voorkennis).
Voorkennis
Leerlingen kunnen bij een gegeven onderzoeksvraag een hypothese opstellen.
Leerlingen kunnen bij een gegeven onderzoeksvraag een methode opstellen en daarbij aangeven hoe ze zorgen voor eerlijk vergelijken.
Leerlingen weten hoe nauwkeurig je kunt meten met een stopwatch (~0,3 s).
Leerlingen kunnen metingen weergeven in een tabel en diagram.
Leerlingen kunnen aan de hand van hun resultaten uitleggen welk verband ze gevonden hebben en hierbij rekening houden met de nauwkeurigheid van hun meetinstrumenten.
Benodigdheden
Statief met slinger (1 per groepje)
Liniaal (1 per groepje)
Gewichtjes van 20 g (1 per groepje, 3 voor groepjes die massa onderzoeken)
Stopwatch (1 per groepje)
Klassikale introductie van het practicum
Demonstreer de slinger voor de klas. Zo’n beweging komt op veel plekken voor, vraag de leerlingen om een paar voorbeelden. Wat zou je hieraan kunnen meten?
Definieer slingertijd T als de tijd die nodig is om van het ene uiterste punt naar het andere en terug te bewegen. Vraag de klas welke factoren volgens hen invloed hebben op de slingertijd en op welke manier. Geef een onzinnig voorbeeld: ik denk dat de kleur van het touwtje invloed heeft op de slingertijd; hoe donkerder de kleur hoe korter de slingertijd. Vraag leerlingen om voor elke genoemde factor op te schrijven of ze denken dat die effect heeft en zo ja hoe (hypothese formuleren).
Demonstreer een handige manier van de slingertijd meten: slinger een paar keer laten slingeren, meting starten en bij de tiende slingertijd stoppen. Vraag de klas waarom dit handig is. Bij klassen die al veel ervaring met modeldidactiek hebben, kun je ervoor kiezen om de nauwkeurige manier van meten niet voor te doen, maar alleen kort het probleem aan te geven: één slingerbeweging gaat zo snel! Kunnen ze er een oplossing voor bedenken?
Uitvoering
Verdeel de klas in 9 groepjes en verdeel de onderzoeksvragen over de groepjes.
Wat is het verband tussen de massa m aan de slinger en de slingertijd T?
Wat is het verband tussen de uitwijking u van de slinger en de slingertijd T?
Wat is het verband tussen de lengte l van de slinger en de slingertijd T?
Organisatie
Tijdsplanning:
Intro, factoren identificeren en afspraken maken over de metingen - 8 min
Meten en whiteboards maken – 25 min
Kringgesprek – 12 min
Logboek – 20 min huiswerk en/of de les hierna
Inhoud kringgesprek
Meerdere groepen vertellen kort over hun onderzoek. Suggesties voor vragen:
Wat vind jij sterk aan dit bord?
Waarom heb je de grootheid … gekozen voor op je y-as?
Welk verbeterpunt kunnen we geven voor deze tabel / dit diagram?
Hoe zorg je bij jouw onderzoek voor eerlijk vergelijken?
Hoe nauwkeurig weet je de slingertijd, denk je?
Kun je zeggen dat deze T groter is dan die? Waarom wel/niet?
Hoe zou de grafiek eruit zien als je geen scheurlijn gebruikt?
Wat betekent het als een grafiek horizontaal loopt?
Is het met jouw grafiek mogelijk om een tussenliggend of volgend meetpunt te voorspellen?
Wat kunnen we op basis van deze metingen zeggen over het verband tussen de lengte en de slingertijd?
De leerlingen vinden een afnemend stijgend verband tussen de lengte en de slingertijd en geen verband tussen de massa en de slingertijd. Ook tussen de uitwijking en slingertijd is er geen verband, zolang de uitwijking relatief klein is ten opzichte van de slingerlengte.
Inhoud logboek
Het is handig om foto’s van een paar whiteboards beschikbaar te stellen aan de klas. Leerlingen schrijven in hun logboek een onderzoeksverslag met de volgende punten:
Titel
De drie onderzoeksvragen
Hun hypotheses bij deze vragen
Materialen: leg uit hoe nauwkeurig je kunt meten met de stopwatch en de liniaal.
Methode: leg kort uit hoe je de metingen aangepakt hebt. Hoe hebben we gezorgd voor eerlijk vergelijken?
Resultaten: schetsen van de drie diagrammen.
Conclusie: beargumenteerde antwoorden op de drie onderzoeksvragen.
Discussie: ingaan op de nauwkeurigheid van je metingen en de invloed hiervan op je conclusies. Idee geven voor vervolgonderzoek.
