DOCENTENHANDLEIDING NASK 1-2 VMBO-BK AUTEURS: J. VAN GEMERT T. JACOBS MET MEDEWERKING VAN: M. HORDIJK

Transcriptie

1 NASK 1-2 VMBO-BK DOCENTENHANDLEIDING AUTEURS: J. VAN GEMERT T. JACOBS MET MEDEWERKING VAN: M. HORDIJK VIERDE EDITIE MALMBERG S-HERTOGENBOSCH

2 Inhoudsopgave Deel 1 Over Nova De methode in hoofdlijnen Opbouw Leerstof Contexten Vaardigheden Practicum Demonstratieproeven Opgaven en opdrachten Test Jezelf Kennisbasis Proeven en Organisatie Instructies en vragen Aanwijzingen en tips voor afbeeldingen en proeven De digitale oefenomgeving van Nova Licenties Lesstof Verwerkingsopgaven Oefenen Het docentendashboard Extra materiaal Combineren van folio en digitaal Planning Gebruiksaanwijzing Hoofdstuk 1 Natuur- en scheikunde Aanwijzingen en tips bij proeven Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Hoofdstuk 2 Stoffen en materialen Aanwijzingen en tips bij proeven Demonstratieproef Antwoorden demonstratieproef Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Hoofdstuk 3 Water Aanwijzingen en tips bij proeven Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Hoofdstuk 4 Elektriciteit Aanwijzingen en tips bij proeven Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Hoofdstuk 5 Warmte Aanwijzingen en tips bij proeven Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Hoofdstuk 6 Kracht en beweging Aanwijzingen en tips bij proeven Extra proef Antwoorden extra proef Hoofdstuk 7 Geluid Aanwijzingen en tips bij proeven Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Hoofdstuk 8 Licht Aanwijzingen en tips bij proeven Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Extra proef Antwoorden extra proef Deel 3 Materiaallijst

3 Deel 1 Over Nova Deel 1 Over Nova 1.1 De methode in hoofdlijnen Opbouw Elk deel van Nova bestaat uit leerlingen- en docentenmateriaal. De leerlingen werken met een leerwerkboek met daarin theorie, opgaven, practica en Test-Jezelfvragen. De leerlingen kunnen de gemaakte opgaven nakijken met een uitwerkingenboek waarin alle opgaven voorbeeldig zijn uitgewerkt. Het digitale leerlingenmateriaal bevat oefeningen, d-toetsen, digitale verwerkingsopgaven en vaardigheidstrainers (V-trainer). Er is ook een website voor docenten met eindtoetsen in verschillende formats, practicumvoorschriften in Wordformat die u kunt aanpassen aan uw eigen organisatie, de uitwerkingen (als pdf- en als Wordformat) en deze docentenhandleiding. Daarnaast verschijnt regelmatig een Novanieuwsbrief met actueel nieuws en nuttige informatie Leerstof Voor deel 1-2 is leerstof gekozen die dicht bij de leefwereld van de leerlingen staat. De meer abstracte onderdelen van de leerstof komen in de vervolgdelen aan de orde. Zo sluit de methode aan bij de ontwikkeling van het abstractievermogen van de leerlingen. De methode sluit aan bij de herziene kerndoelen die sinds 1 augustus 2006 van kracht zijn (zie figuur 1). De onderwerpen die in de kerndoelen genoemd worden, komen allemaal in deel 1-2 aan de orde. Met name kerndoel 32 is in dit verband relevant: De leerling leert te werken met theorieën en modellen door onderzoek te doen naar natuurkundige en scheikundige verschijnselen als elektriciteit, geluid, licht, beweging, energie en materie. In deel 1-2 van Nova worden natuur- en scheikunde geïntegreerd aangeboden. Dit komt het duidelijkst naar voren in de eerste drie hoofdstukken, waarin natuur- en scheikunde naadloos in elkaar overgaan. Bij de ordening van de leerstof zijn we uitgegaan van een deels concentrische opbouw. De meeste onderwerpen die in deel 1-2 behandeld worden, komen in de delen voor het derde en vierde leerjaar weer terug, en worden dan verdiept en uitgebreid Contexten In Nova wordt elk onderdeel van de leerstof gekoppeld aan een bepaalde context. Gezien de kerndoelen en de examenprogramma s ligt dat voor de hand. De leerlingen moeten niet alleen theoretische kennis verwerven, maar die ook praktisch kunnen toepassen. Vergelijk kerndoel 29, waarin staat dat de leerling moet leren om (natuur- en scheikundige) sleutelbegrippen te verbinden met situaties in het dagelijks leven. de herziene kerndoelen Mens en natuur MENS EN NATUUR 28. De leerling leert vragen uit het brede leergebied om te zetten in onderzoeksvragen, een dergelijk onderzoek over een natuurwetenschappelijk onderwerp uit te voeren en de uitkomsten daarvan te presenteren. 29. De leerling leert kennis te verwerven over, en inzicht te verkrijgen in sleutelbegrippen uit het gebied van de levende en niet-levende natuur, en leert deze sleutelbegrippen te verbinden met situaties in het dagelijks leven. 30. De leerling leert dat mensen, dieren en planten in wisselwerking staan met elkaar en hun omgeving (milieu), en dat technologische en natuurwetenschappelijke toepassingen de duurzame kwaliteit daarvan zowel positief als negatief kunnen beïnvloeden. 31. De leerling leert onder andere door praktisch werk kennis te verwerven over, en inzicht te verkrijgen in processen uit de levende en niet-levende natuur en hun relatie met omgeving en milieu. 32. De leerling leert te werken met theorieën en modellen door onderzoek te doen naar natuurkundige en scheikundige verschijnselen als elektriciteit, geluid, licht, beweging, energie en materie. 33. De leerling leert door onderzoek kennis te verwerven over voor hem relevante technische producten en systemen, leert deze kennis naar waarde te schatten en op planmatige wijze een technisch product te ontwerpen en te maken. De hoofdstukken hebben één hoofdcontext of thema, zoals water of geluid. Dat thema wordt geïntroduceerd op de eerste pagina s van het hoofdstuk, in de openingsfoto en de startvraag. Dit kan worden gebruikt als kennisinventarisatie: waar denkt de leerling aan bij het horen van het thema van het hoofdstuk? Op die manier wordt mogelijke voorkennis geactiveerd. In de paragrafen wordt de context niet tot in details behandeld. De leerlingen moeten leren om zelf verbanden te leggen tussen de leerstof en de wereld om hen heen. De tekst van de paragrafen zet de leerlingen daarom wel op het goede spoor, maar kauwt niet alles voor: veel verban- 3

4 Deel 1 Over Nova den moeten de leerlingen zelf leggen, door de opgaven te maken. In elk hoofdstuk wordt de context ook in verband gebracht met een of meer beroepen Vaardigheden Veel opgaven, proeven en andere opdrachten in Nova zijn gericht op het oefenen van vaardigheden. Basisvaardigheden zijn onder andere het kunnen gebruiken van verschillende apparaten en het werken met meetapparatuur. Bijvoorbeeld het werken met een brander, voltmeter, ampèremeter, voeding en decibelmeter. Ook instrumenten aflezen, grafieken tekenen en aflezen, hanteren van grootheden worden als vaardigheid aangeleerd Practicum Vaardigheden leer je het beste in de praktijk. Vandaar dat Nova veel aanknopingspunten biedt voor praktisch werk in de vorm van leerlingproeven. De leerlingen worden op allerlei manieren door de methode aan het werk gezet. Het is de bedoeling dat de leerlingen zo veel mogelijk alle praktische opdrachten uitvoeren. Het aanbod is in de methode zeer groot. Waar het niet mogelijk is om de leerlingen de proeven zelf te laten doen, gaan we ervan uit dat u die proeven kunt demonstreren. In de docentenhandleiding staan bij elk hoofdstuk een of meer extra proeven. U kunt hier gebruik van maken als u voldoende tijd hebt, of als extra opdrachten voor de snelle zelfstandige leerlingen Demonstratieproeven Demonstratieproeven zijn proeven die de docent uitvoert, terwijl de klas toekijkt. Hoogstens verlenen enkele leerlingen assistentie. In het leerwerkboek worden geen demonstratieproeven beschreven. In het boek zijn alle proeven geschreven om door de leerling uitgevoerd te worden. Het kan in de praktijk mogelijk zijn dat u een proef om een of andere reden niet door de leerlingen kunt laten uitvoeren. U hebt bijvoorbeeld niet genoeg materiaal om de hele klas aan de opdracht te laten werken of de organisatie laat dat voor een bepaalde proef niet toe. Het staat u natuurlijk vrij die proef als demonstratieproef uit te voeren. Bijna elke proef leent zich ervoor om klassikaal gemaakt te kunnen worden. Let er dan wel op dat tijdens de proef de leerling de vragen en opdrachten die bij die proef horen, moet kunnen invullen. Het is daarom raadzaam om ook bij een demonstratieproef de stapsgewijze behandeling van de stof aan te houden. Het kan voorkomen dat u niet in de gelegenheid bent om proeven te laten uitvoeren of te demonstreren. Bijvoorbeeld omdat de school niet over voldoende practicumlokalen beschikt of omdat u zelf geen gelegenheid hebt om proeven te demonstreren. Beschrijf dan zo veel mogelijk wat er tijdens de proef gebeurt, zodat de leerlingen weten waar het over gaat en wat ze van de proef moeten leren. Enkele van de extra proeven in deze docentenhandleiding zijn wel demonstratieproeven. Dit zijn proeven die te gevaarlijk zijn om door leerlingen te laten doen Opgaven en opdrachten Bij elke paragraaf horen verschillende soorten opdrachten: leerstofvragen, toepassingsvragen en opdrachten. De vragen en opgaven staan in het leerwerkboek, verweven in de tekst, en regelmatig als laatste deel van het behandelde onderwerp. In de proeven staan opdrachten, opgaven en vragen die betrekking hebben op hetgeen gebeurt tijdens de proef en wat de leerling proefondervindelijk vast kan stellen. De leerstofvragen doen een beroep op het geheugen van de leerlingen; om zo n vraag te beantwoorden, hoeven ze alleen maar een stukje leerstof zonder fouten te reproduceren. Leerlingen die het moeilijk vinden om een paragraaf nauwkeurig te lezen, worden door deze vragen nog eens met hun neus op de leerstof gedrukt. WEL/NIET-vragen komen regelmatig voor. Dit soort vraagstelling is vooral bedoeld om de leerling de stof regel voor regel te laten lezen. Ze zijn voornamelijk gericht op het betrekken van de leerling bij het lezen van tekst en opdrachten. Dit soort vragen kan door de leerling al snel worden opgevat als zeer gemakkelijk. Attendeer de leerling erop dat er veel fouten in deze vragen worden gemaakt omdat hij/zij niet goed leest of te snel wil werken. De toepassingsvragen zijn oefeningen in het toepassen van de leerstof. In de methode staan veel (eenvoudige) toepassingsvragen. Deze zijn vooral nuttig om deelvaardigheden te oefenen zoals: een maatcilinder aflezen; een schema natekenen; een teruggekaatste lichtstraal tekenen. Voor leerlingen die de gewone opgaven makkelijk kunnen maken, zijn er ook iets moeilijker opgaven. Deze zijn met een plusje (+) gemarkeerd Test Jezelf Aan het einde van elk hoofdstuk is een oefentoets opgenomen: de Test Jezelf. Met deze oefentoets kunnen de 4

5 Deel 1 Over Nova leerlingen zelf nagaan in hoeverre ze de leerstof beheersen. Desgewenst kunt u de oefentoets door alle leerlingen laten maken, als diagnostische toets. In de opgaven van de oefentoets wordt een groot deel van de leerstof op niveau getoetst. De uitslag geeft daardoor een betrouwbaar beeld van wat de leerlingen kennen en kunnen. De oefentoets dekt echter niet de volledige leerstof. Het is goed de leerlingen daarop te wijzen. Voor de eindtoets zullen ze alle theorie moeten bestuderen. Een serieuze benadering door de leerling van de oefentoets kan hem een goed inzicht geven in eventuele tekortkomingen van zijn kennis van de stof. Voor elke leerling die de oefentoets onvoldoende maakt, is het zinvol de tekortkomingen van zijn kennis aan te vullen. Bijvoorbeeld door herhaling van de leerstof, een persoonlijke benadering of een klassengesprek waarbij leerlingen de vragen uit de Test Jezelf aan elkaar verklaren of uitleggen. De Test Jezelf van elk hoofdstuk bestaat uit: 20 waar/niet waar-vragen 10 meerkeuzevragen 5 open vragen over de basisstof De gesloten vragen komen ook terug in de digitale oefentoets. De open vragen lenen zich niet goed voor digitale verwerking Kennisbasis In april 2014 is de Kennisbasis Natuurwetenschappen en Technologie verschenen, een richtinggevend leerplankader voor de onderbouw van het voortgezet onderwijs. Deze Kennisbasis is in opdracht van OCW ontwikkeld door SLO. Een kennisbasis is richtinggevend en heeft tot doel een uitwerking te geven aan de kerndoelen en daarmee richting te geven aan het curriculum en scholen meer richting te bieden en tegelijkertijd voldoende vrijheid voor eigen uitwerking op schoolniveau. Voor science geldt dat onder meer door de kennisbasis gestimuleerd wordt dat scholen bij voorkeur al vanaf het eerste leerjaar meer tijd en aandacht in de onderbouw besteden aan science. van de kennisbasis is een bijdrage te leveren aan de verbetering van de leeropbrengst, in internationaal perspectief (PISA) en met het oog op het onderwijs in de bovenbouw (vmbo en havo-vwo). Dit alles zonder verplichtingen voor scholen ten aanzien van de wijze van realisering (het hoe ). De veronderstelling is dat een zekere mate van concretisering van de huidige kerndoelen scholen en educatieve partners kan ondersteunen bij het realiseren van die ambitie en (meer) richting, (meer) inspiratie en tevens voldoende ruimte kan bieden voor curriculaire uitwerkingen op schoolniveau. Daarnaast heeft de kennisbasis ook tot doel bij te dragen aan een betere oriëntatie in de onderbouw op bèta-technische en technologische profielen. Hierdoor kan een bewuste keuze voor dergelijke profielen in de bovenbouw van het vmbo en havo/vwo gestimuleerd worden. Dit sluit aan bij de afspraken die de overheid en het bedrijfsleven in 2013 hebben vastgelegd in het Techniekpact. Bij de ontwikkeling van deze editie van Nova is rekening gehouden met deze Kennisbasis. U kunt de integrale Kennisbasis voor Natuurwetenschappen en Technologie in de onderbouw van het vo downloaden via: Proeven en Bij elk hoofdstuk van Nova hoort een aantal proeven. Alle proeven zijn beschreven als leerlingproeven. Zoals in opgemerkt, staat het u vrij een andere vorm van practicum te kiezen. Klassikaal practicum, dus iedereen met dezelfde proeven en opdrachten bezig laten gaan, is hetgeen wij vooral hebben beoogd. Natuurlijk zijn sommige proeven (en groepen van leerlingen) minder geschikt om al deze proeven zelf te doen. Werken in groepen van twee is aan te bevelen. Sommige leerlingen kunnen niet samen met anderen werken. Sociaal of emotioneel zijn zij daar niet toe in staat. Laat indien mogelijk deze leerlingen alleen werken, maar zet ze voor zover de situatie dat toelaat dicht bij elkaar. Zo ondervinden zij toch steun van elkaar en zullen ze in de loop van de tijd tot een beter contact komen. Soms kunnen proeven te moeilijk zijn qua stof of is er te weinig materiaal voor iedereen. Doe zo n proef dan eens als demonstratieproef of laat die proef in grotere groepen maken. Een klassengesprek na zo n proef kan zeer verhelderend zijn. De proeven in Nova hebben twee functies: het leren werken met instrumenten en apparatuur; het ondersteunen van de begripsontwikkeling. In deel 3 van deze handleiding vindt u de materiaallijst voor alle proeven. Bij elke proef wordt in het leerwerkboek aangegeven welke instrumenten en apparatuur de leerlingen kunnen gebruiken. In het overzicht bij ieder hoofdstuk is dit eveneens opgenomen. Ook staat in de tabel welke voorbereiding eventueel nodig is of aan welke extra benodigdheden u moet denken. Daarnaast geven we adviezen en tips die we zelf in de praktijk hebben ondervonden en waar u uw voordeel mee kunt doen. Soms moeten de materialen of resultaten van een proef bij een volgende proef of opdracht worden gebruikt. Wij geven dit zo veel mogelijk aan, zodat u niet voor verassingen 5

6 Deel 1 Over Nova komt te staan omdat de materialen zijn opgeruimd (weggegooid). We hebben geprobeerd om elke proef te richten op één concrete doelstelling. De titel van elke proef geeft die doelstelling meestal al aan. Dat maakt het gemakkelijker om de koppeling met de leerstof te maken. We adviseren om elke proef goed in te leiden en na te bespreken. Dit voorkomt dat proeven los komen te staan van de les en de leerstof en daardoor een te laag leerrendement hebben. De tijd die voor het uitvoeren van een proef nodig is, varieert van proef tot proef. Voor de meeste proeven is 15 tot 25 minuten voldoende. Een les lang proeven doen, is voor leerlingen in klas 1 en 2 meestal wat te veel gevraagd Organisatie Voor het slagen van een proef is een goede organisatie een eerste vereiste. Wij hebben goede ervaringen met de volgende manier van werken: Inleiding De docent vertelt kort: a wat het doel is van de proef en welke relatie er met de leerstof bestaat; b eventueel: hoe de leerlingen bepaalde belangrijke handelingen moeten uitvoeren (bijvoorbeeld hoe ze een maatcilinder moeten aflezen). Een goede groep leerlingen kan genoeg hebben aan de tekst uit het leerwerkboek en dan is uitleg overbodig; c waar de leerlingen het practicummateriaal kunnen vinden en waar ze dat materiaal na afloop weer moeten opbergen. Uitvoering De leerlingen voeren (bij voorkeur in groepen van twee) de proeven uit, en beantwoorden de bijbehorende vragen. Ze doen dat als regel zelfstandig, met weinig of geen begeleiding. Afsluiting De docent bespreekt met de leerlingen wat de resultaten zijn (voor zover ze die al uitgewerkt hebben) en laat ze een relatie leggen met het doel van de proef. De leerlingen bergen zelf het practicummateriaal op. Daarna lezen ze de paragraaf waar de proef bij hoort (als die niet te moeilijk is), en maken de vragen en opgaven. Snelle en goede leerlingen kunnen de extra opdrachten maken (op de methodesite) of helpen bij langzamere groepen (opruimen). Deze wijze van werken maakt het mogelijk om tempoverschillen tussen de leerlingen zonder veel problemen op te vangen. proeven in deze docentenhandleiding na het overzicht van de proeven per hoofdstuk. De extra proeven zijn geschreven op dezelfde wijze als de proeven in het leerwerkboek. U kunt het aantal exemplaren dat u nodig hebt van elke proef afdrukken en aan de leerlingen uitdelen. De extra proeven zijn zo opgemaakt dat u ze eenvoudig uit kunt printen en direct kunt uitdelen aan uw leerlingen. Achter de extra proeven staan de uitwerking en antwoorden van de vragen in deze proeven Instructies en vragen De tekst van de proeven bestaat uit instructies, opdrachten en vragen. Vragen en opdrachten zijn er om te kijken of de leerlingen de leerstof begrijpen, maar ook om ze zelf teksten goed te laten begrijpen (lezen). Het kan betekenen dat de leerlingen zelf iets moeten doen. Dit kan betekenen dat ze iets moeten uitvoeren, kleuren of knippen en dergelijke. De instructies geven aan welke handelingen de leerlingen tijdens de proef moeten uitvoeren. De instructies zijn zo duidelijk geformuleerd dat de meeste leerlingen geen hulp nodig hebben. Het is niet nodig de leerlingen voortdurend te assisteren. Bij veel proeven zult u min of meer de handen vrij hebben. Hierdoor is soms tijd om met de leerlingen in gesprek te gaan, en ze aan het denken (reflecteren) te zetten. We adviseren om de leerlingen regelmatig te vragen waar het nu eigenlijk om gaat. U zou daarvoor enkele gerichte vragen achter de hand kunnen houden. Dat voorkomt dat de leerlingen braaf doen wat er staat, zonder er veel van op te steken. De (genummerde) vragen en opdrachten geven aan, waar de leerlingen tijdens de proef op moeten letten. In het leerwerkboek is ruimte vrijgelaten om de antwoorden te noteren. Het is zeer nuttig om in de nabespreking alle antwoorden na te lopen Aanwijzingen en tips voor afbeeldingen en proeven In deel 3 van de handleiding vindt u per hoofdstuk informatie bij de afbeeldingen. Bij vragen over afbeeldingen kunt u dieper op de stof ingaan. Vandaar dat bij sommige afbeeldingen uit het leerwerkboek enkele tips of ideeën zijn gegeven. Praten over een afbeelding kan leiden tot een klassengesprek. Ook kan het leerlingen aansporen om gegevens over dit onderwerp op internet op te zoeken. Ook vindt u in deel 3 informatie over de proeven, evenals de extra practica. Extra proeven Voor alle hoofdstukken zijn er een of meer extra proeven. Deze extra proeven verrijken de leerstof. U vindt de extra 6

7 Deel 1 Over Nova 1.3 De digitale oefenomgeving van Nova In dit hoofdstuk staat de inhoud van het digitale platform (de digitale oefenomgeving) beschreven en hoe u er in de les mee kunt omgaan. Op de website zelf vindt u nog een gebruikershandleiding met informatie over de werking van de website, inclusief het klassenmanagement Licenties Toegang via licenties De digitale oefenomgeving van Nova onderbouw is beschikbaar via licenties voor leerlingen en docenten. De leerlinglicentie is gekoppeld aan de leerwerkboeken. De school schaft voor elke leerling jaarlijks één pakket aan met daarin de leerwerkboeken en de leerlinglicentie voor het digitaal platform. De licentie Volledig digitaal kunt u gebruiken als u zonder boeken wilt werken, en leerlingen in de klas de beschikking hebben over tablets of computers. Deze licentie bevat een digitale versie van het leerwerkboek én de leerlinglicentie met de digitale versie van de opgaven. Inhoud van de licenties De digitale leeromgeving van Nova kent in augustus 2014 de inhoud zoals weergegeven in onderstaand schema. In de komende jaren zal het platform wijzigingen en aanvullingen ondergaan. Hierover informeren wij u in onze nieuwsbrief, waarop u zich kunt inschrijven via de website van Malmberg VO / Nova. De inhoud van de digitale oefenomgeving volgt de inhoud van de boeken. Alle hoofdstukken in de boeken vindt u terug op het platform. U klikt op een hoofdstuk en daarna op een paragraaf van het hoofdstuk, waarna u verder kunt met de verschillende onderdelen binnen een paragraaf. onderdeel docent leerling toelichting leerstof X X* identiek aan lesstof in boek verwerkingsopdrachten X X gebaseerd op opgaven in boek oefenen X X gebaseerd op gesloten Test Jezelf-vragen in boek dashboard X X overzicht resultaten leerlingen eindtoetsen X Wintoets en download als PDF/Word extra materiaal X handleiding, werkbladen * Voor leerlingen is de lesstof alleen beschikbaar in de leerlinglicentie Volledig digitaal Lesstof Het onderdeel Lesstof bevat op paragraafniveau de inhoud van de leerwerkboeken van Nova. In het schooljaar is dit in de vorm van een pdf van de boeken. Deze kunt u niet bewerken Verwerkingsopgaven Het onderdeel Verwerkingsopgaven bevat op paragraafniveau de opgaven uit de leerwerkboeken. Alle vraagnummers komen overeen, zodat u gemakkelijk in beide media tegelijk kunt werken. Bij de Verwerkingsopgaven worden vrijwel alle opgaven uit het boek in digitale vorm aangeboden. Dit kan zijn als open vraag of als gesloten vraag. Alleen de tekenopdrachten, knipbladen en practica zijn (met de huidige stand van de techniek) nog niet volledig digitaal te maken. Deze worden aangeboden als download, of leerlingen kunnen ze maken in het leerwerkboek. U kunt de antwoorden als docent zelf nakijken, zo houdt u de volledige regie. U kunt er ook voor kiezen om de antwoorden door de leerlingen zelf te laten nakijken. De leerling krijgt dan een voorbeeld-antwoord te zien, en kan zijn eigen antwoord beoordelen als goed, gedeeltelijk goed, of niet goed. Als docent kunt u bepalen wanneer leerlingen de antwoorden op de opgaven kunnen bekijken: direct als zij aan de opgaven werken, of op een later, door u te bepalen tijdstip. Zo kunt u de opgaven gezamenlijk klassikaal nakijken. Bij het klassikaal bespreken kunt u de juiste antwoorden laten zien, en de antwoorden van leerlingen. Raadpleeg de 7

8 Deel 1 Over Nova gebruikershandleiding bij het platform voor deze toepassing. U kunt de resultaten van leerlingen volgen in het docentendashboard (paragraaf 1.4.5). Er wordt geen score opgeslagen. De docent ziet niet óf en hoe de leerling de overhoring heeft gemaakt. Leerlingen kunnen hier dus vrij oefenen voor een toets zonder dat iemand meekijkt Oefenen Het onderdeel Oefenen bevat een serie vragen op paragraafniveau. Hiermee kunnen leerlingen controleren of zij de stof van de paragraaf voldoende beheersen. De basis voor het Oefenen zijn de gesloten vragen uit de Test Jezelf in het leerwerkboek, maar er zijn een paar verschillen. In het boek kunnen leerlingen alleen oefenen als afronding van een hoofdstuk. Bij het digitale Oefenen kunnen leerlingen oefenen na elke paragraaf. Daarnaast zijn de vragen bij het Oefenen gesloten, zodat de computer ze automatisch kan nakijken. Dit biedt een groot voordeel: adaptiviteit. Adaptiviteit houdt in dat het niveau van de oefentoets zich aanpast aan het niveau van de leerling. Het systeem houdt het resultaat van leerlingen bij en zal automatisch nieuwe vragen aanbieden als er fouten worden gemaakt. Door deze spiegelvragen zal een leerling die veel fouten maakt meer oefening krijgen dan een leerling die de stof beter beheerst. Zo krijgt elke leerling een training op maat. Na het maken van een opgave kan de leerling zijn antwoorden nakijken door op de knop Controleer vraag te klikken. Hij ziet welke vragen hij goed en fout heeft gemaakt. Bij de foute vragen zit vaak feedback. Dit kan uitgebreidere feedback zijn (bij vragen op het niveau van toepassing en inzicht), of door het tonen van de goede antwoorden (bij reproductie). Door dit te lezen kan de leerling een eventuele spiegelvraag in een later stadium wél goed beantwoorden. Onder aan het scherm wordt de score bijgehouden in de vorm van een percentage. Dit percentage loopt op naarmate de leerling meer correcte antwoorden geeft. Bij 100% of een hoog percentage kan de leerling ervan uitgaan dat hij goed voorbereid is voor de eindtoets. Het aantal vragen is gelimiteerd tot zo n vragen per paragraaf, inclusief de spiegelvragen. Daarom is het niet vanzelfsprekend dat leerlingen een 100% score behalen. Als het percentage laag blijft, is het verstandig dat de leerling extra aandacht besteedt aan de paragraaf. Als docent kunt u de vorderingen van uw leerlingen volgen op het docentendashboard (zie paragraaf 1.4.5). Overhoring De overhoring is een oefentoets op hoofdstukniveau, te vergelijken met de Test Jezelf in het boek. In deze toets komen de vragen uit het onderdeel Oefenen opnieuw naar voren. Er wordt steeds een groep van willekeurige vragen aan de leerling gepresenteerd, verspreid over verschillende paragrafen. De leerling ziet of hij de vraag goed of fout heeft beantwoord Het docentendashboard Het digitale platform kent verschillende manieren waarop resultaten zichtbaar worden: Leerlingen kunnen op paragraafniveau zien welke onderdelen zij afgerond hebben en hoe het leerproces vordert. Docenten kunnen de resultaten van leerlingen op diverse manieren volgen: De resultaten van individuele leerlingen voor de Verwerkingsopgaven en Oefenen. Met deze informatie kunt u eenvoudig inspelen op niveauverschillen tussen leerlingen. De Verwerkingsopgaven die relatief goed of slecht gemaakt zijn; met deze informatie kunt u snel constateren welke opgaven moeilijk werden bevonden en deze van extra uitleg voorzien. Docentendashboard Verwerkingsopgaven Bij het dashboard Verwerkingsopgaven kunt u de resultaten van het digitale verwerken zien. Deze resultaten bestaan niet uit een score, maar geven een indicatie van het niveau van de antwoorden. Een groen bolletje staat voor goed, oranje staat voor gedeeltelijk goed, en rood staat voor onvoldoende. Een blauw bolletje geeft weer dat de vraag is gemaakt. In de horizontale balk kunt u zien hoe goed de leerling heeft gepresteerd. U kunt ook zien hoe goed de vraag door de gehele klas is gemaakt, door deze verticaal te bekijken. Als docent kunt u ook antwoorden van leerlingen op opgaven bekijken. Dit kunt u doen vanuit het dashboard zelf (bijvoorbeeld een vaak fout gemaakte opgave), of vanuit de digitale opgaven. U kunt zowel de antwoorden van individuele leerlingen bekijken, als de verschillende antwoorden van leerlingen bij een specifieke opgave. Docentendashboard Oefenen Bij het dashboard oefenen kunt u zien hoe leerlingen de oefeningen op paragraafniveau hebben gemaakt. De resultaten worden weergegeven als percentages, die een indicatie geven in hoeverre de leerling klaar is voor de eindtoets. Bij 100% beheerst de leerling de paragraaf voldoende. 8

9 Deel 1 Over Nova Extra materiaal In de docentenlicentie vindt u diverse downloads van extra materiaal. onderdeel uitwerkingenboek docentenhandleiding eindtoetsen werkbladen (voor de tekenopdrachten) format pdf pdf, Word pdf, Word, Wintoets pdf Combineren van folio en digitaal U kunt in uw lespraktijk op verschillende manieren werken met de digitale oefenomgeving. Deze mogelijkheden worden sterk bepaald door de beschikbaarheid van ICT tijdens de les: een computer, tablet of smartphone. Daarnaast is een goede wifivoorziening een voorwaarde, en hebben computers recente versies van webbrowsers nodig. Deze systeemeisen vindt u terug in de gebruikershandleiding van het digitaal platform. Wij zien de volgende scenario s voor ons (zie volgende bladzijde). Eindtoetsen In de docentenlicentie vindt u alle eindtoetsen bij Nova onderbouw. Deze eindtoetsen zijn er als download in Word en pdf en in Wintoets/Quayn-formaat. Door de samenwerking met toetsexpert Bureau ICE is Malmberg in staat goede toetsen en goed lesmateriaal te combineren. Samen hebben we een brede kennis van de vakinhouden en behoeftes van docenten (Malmberg) én een grote ervaring en expertise op het gebied van toetsconstructie en -kwaliteit (Bureau ICE). Een hulpmiddel om de validiteit van toetsen te borgen, is het gebruiken van een standaard taxonomie: een indeling in vraagniveaus. Wordt met een vraag getoetst of een leerling bepaalde kennis uit zijn hoofd heeft geleerd of wordt getoetst of de leerling deze kennis ook kan toepassen? Door het gebruiken van een taxonomie kan ervoor gezorgd worden dat het niveau van een toets in zijn geheel, en toetsvragen afzonderlijk aansluiten bij het leerjaar waarin de leerling zich bevindt. 9

10 Deel 1 Over Nova Scenario Leermaterialen Beschrijving les Leerlingen gebruiken hun smartphone in de klas. Leerlingen gebruiken computer, tablet of smartphone buiten de klas. Leerwerkboek en/of leerling licentie, schrift Leerwerkboek en/of leerling licentie, schrift Docent legt theorie uit en gebruikt daarvoor een digibord met de onderdelen Lesstof of ander materiaal. Bij gebrek aan een digibord kan het leerwerkboek worden gebruikt. Leerlingen maken zelfstandig de opgaven in het leerwerkboek. Zij kijken hun werk na met behulp van het uitwerkingenboek. Als docent kunt u ervoor kiezen (een deel van) de opgaven digitaal te laten maken en nakijken, als huiswerk. De antwoorden kunt u vervolgens klassikaal bespreken. Op het smartboard kunt u de juiste antwoorden en de antwoorden van leerlingen laten zien. Door de opgaven thuis te laten maken, kunt u in de les meer tijd besteden aan bijvoorbeeld de practica. U kunt ervoor kiezen leerlingen met de smartphone te laten werken. Dit is vooral nuttig als u ze tijd wilt geven om zich voor te bereiden op de toets. Ze kunnen de smartphone gebruiken voor de onderdelen Oefenen en Verwerken. Door leerlingen in de klas met Oefenen te laten werken, kunt u resultaten controleren en moeilijk bevonden onderwerpen nog eens uitleggen. Leerlingen gebruiken buiten de klas een computer of tablet voor de digitale onderdelen Oefenen en/of Overhoring om zich te controleren of zich voor te bereiden op eindtoets of SO. Docent legt theorie uit en gebruikt daarvoor een digibord met de onderdelen Lesstof of ander materiaal. Bij gebrek aan een digibord kan het leerwerkboek worden gebruikt. Als docent kunt u ervoor kiezen (een deel van) de opgaven digitaal te laten maken en nakijken, als huiswerk. De antwoorden kunt u vervolgens klassikaal bespreken. Op het smartboard kunt u de juiste antwoorden en de antwoorden van leerlingen laten zien. Door de opgaven thuis te laten maken, kunt u in de les meer tijd besteden aan bijvoorbeeld de practica. Leerlingen gebruiken buiten de klas een computer, tablet of smartphone voor de digitale onderdelen Oefenen en/of Overhoring om zich te controleren of zich voor te bereiden op eindtoets of SO. 10

11 Deel 1 Over Nova 1.4 Planning 1.5 Gebruiksaanwijzing We kunnen niet gedetailleerd aangeven hoeveel tijd u voor de behandeling van elk hoofdstuk en elke paragraaf moet uittrekken. U kunt meer of minder aan practicum doen, alle opgaven laten maken of een keuze daaruit, wel of niet de Plusstof en de extra paragraaf behandelen enzovoort. Ook zult u met de ene klas sneller kunnen werken dan met de andere. Daarom vindt u hieronder niet meer dan een globale tijdsplanning. In deel 2 van deze handleiding wordt de indeling van de boeken op de voet gevolgd. Een voor een komen de verschillende hoofdstukken en paragrafen aan de orde. We beginnen de bespreking van een hoofdstuk steeds met een algemene inleiding. Daarin wordt de didactische lijn verduidelijkt die in het hoofdstuk gevolgd wordt. Dit kan u helpen bepalen, waarop u in uw lessen vooral de nadruk moet leggen. 80 lesuren 120 lesuren Hoofdstuk 1 11 lessen 16 lessen Hoofdstuk 2 13 lessen 20 lessen Hoofdstuk 3 0 lessen 15 lessen Hoofdstuk 4 12 lessen 18 lessen Hoofdstuk 5 8 lessen 12 lessen Hoofdstuk 6 8 lessen 12 lessen Hoofdstuk 7 8 lessen 12 lessen Hoofdstuk 8 10 lessen 15 lessen Opgegeven is het aantal lessen dat nodig is voor het behandelen van de leerstof, inclusief toetsen. Vervolgens worden de paragrafen in het leerwerkboek een voor een besproken. Er worden suggesties gedaan voor wat u in bepaalde lessen zou kunnen doen, er worden praktische tips gegeven en geschikte demonstratieproeven beschreven. We geven in deel 2 niet aan hoe de leerstof les-voor-les behandeld zou kunnen worden. Dat is met deze methode, die de docent veel keuzemogelijkheden laat, ook niet goed mogelijk. Wel hebben we geprobeerd om suggesties en tips te geven waar u bij uw lesvoorbereiding ook echt iets aan hebt. Op sommige scholen wordt in klas 1 één lesuur Nask gegeven. Als u dan voor beide leerjaren 80 lesuren hebt, is het noodzakelijk leerwerkboek A volledig te behandelen. Hebt u 120 lesuren, dus twee lesuren in het tweede leerjaar, dan kunt u in klas 1 drie hoofdstukken behandelen en in klas 2 de overige vijf. Houd er wel rekening mee dat de leerling leerwerkboek A dan in beide leerjaren moet gebruiken! Op scholen waar in klas 2 wordt begonnen met Nask, moeten leerwerkboek A en B volledig worden doorgewerkt. Dit vereist in geval van 80 uur een strikte planning. 11

12 Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk 2.1 Hoofdstuk 1 Natuur- en scheikunde Hoofdstuk 1 heeft het karakter van een kennismaking. Het belangrijkste doel van dit hoofdstuk is dat de leerlingen een reële indruk krijgen van het schoolvak natuur- en scheikunde. Aan de hand van hoofdstuk 1 kunt u de leerlingen duidelijk maken waar het vak natuur- en scheikunde over gaat. In elke paragraaf komen onderwerpen aan de orde die in het teken staan van de praktisch gerichte opzet van deze methode. Theoretische kennis en praktische toepassing zijn twee kanten van het vak die in elk hoofdstuk terugkomen. U kunt de leerlingen met dit hoofdstuk ook een indruk geven van wat ze bij het vak natuur- en scheikunde allemaal gaan doen. U kunt alle leerlingactiviteiten de revue laten passeren: luisteren naar uitleg, kijken naar demonstratieproeven, een leergesprek voeren, opgaven maken, proeven uitvoeren, enzovoort. In hoofdstuk 1 wordt bijvoorbeeld ook aan kerndoel 2 gewerkt. Daarnaast maken de leerlingen kennis met het doen van practicum (vergelijk kerndoel 3). Basisvaardigheden zoals meetinstrumenten gebruiken en basisbegrippen als lengte, tijd, massa en volume komen aan de orde. Kerndoel 2 De leerlingen kunnen natuur- en scheikundige aspecten in maatschappelijke situaties herkennen en de positieve en negatieve elementen hierin onderscheiden. Kerndoel 3 De leerlingen kunnen zo zelfstandig mogelijk een eenvoudig natuurwetenschappelijk onderzoek van beperkte omvang voorbereiden, uitvoeren en beschrijven (...). bij afbeeldingen Vragen over afbeeldingen geven aanleiding om dieper op de stof in te gaan. Daarom volgen bij sommige afbeeldingen enkele tips of ideeën. Soms kan dit leiden tot een klassengesprek. Maar ook kunt u leerlingen aansporen om gegevens van het onderwerp (op internet) op te zoeken. Voor enkele afbeeldingen vindt u hieronder extra informatie of tips. Afbeelding 1 allemaal natuur- en scheikunde Natuurgeweld is ook natuurkunde. Het kan aanleiding zijn tot een gesprek waarin de leerlingen zelf aangeven welke natuurverschijnselen zij (her)kennen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan: stormen, wervelstormen, orkanen, aardbevingen met tsunami, weersverschijnselen zoals vriezen en sneeuw, ontstaan van bliksem enzovoort. Afbeelding 2 nog meer natuur- en scheikunde Ook geluid, licht, telefoneren en verwarmen van je huis zijn mogelijk dankzij natuurkunde. Samen met de leerlingen kunnen nog meer natuurkundige verschijnselen in de woning worden besproken. Afbeelding 3 Ook roest is natuur- en scheikunde. Scheikunde valt ook onder de natuurverschijnselen. Er zijn scheikundige processen die op natuurlijke wijze of vanzelf ontstaan zoals het roesten van ijzer en het in brand vliegen van een gebouw door blikseminslag. Veel scheikunde wordt door de mens gedaan, bijvoorbeeld bij het maken van kunststof en het fabriceren van materialen als tandpasta, schoonmaakmiddelen, benzine, enzovoort. Afbeelding 4 en 5 Water verandert in ijs. Hout verandert in houtskool, as en rook. Dit zijn twee voorbeelden van veranderingen van stoffen, waarbij de eerste omkeerbaar is. De sneeuw en het ijs kunnen gewoon weer in water veranderen als het dooit. Dat valt onder natuurkunde. Andere voorbeelden zijn bijvoorbeeld het smelten van boter in een koekenpan, het smelten van kaarsvet. In afbeelding 5 heb je een voorbeeld van een scheikundige verandering. De as kun je niet meer in hout veranderen en dat is een voorbeeld van een scheikundige verandering. Andere voorbeelden waarbij een stof verbrandt, kunt u met de leerlingen bespreken. Ook de spijsvertering is een goed voorbeeld van scheikunde. Plasticfabrieken maken kunststof uit aardolie. Tandpasta en shampoo maken is ook scheikunde. Afbeelding 7 Waarnemen doe je met je zintuigen. Deze afbeelding spreekt eigenlijk voor zich en de leerlingen zullen ze wel herkennen. Toch is het zinvol hier aandacht aan besteden, omdat dit belangrijke punten in het hoofdstuk zijn. Afbeelding 11 Voorzichtig ruiken doe je op deze manier. Dit kunt u voordoen in de klas en met een onschuldige, maar goed te ruiken vloeistof (bijvoorbeeld azijn) laten oefenen. Afbeelding 13 Een thermometer, een liniaal en een digitale weegschaal noem je meetapparatuur. Voordat u met de les in het boek verdergaat, kunt u met de leerlingen bespreken welke meetapparaten ze zelf al kennen. Het blijken er een heleboel te zijn. 12

13 Afbeelding 14 analoog met wijzers en digitaal met cijfers Bespreek met de leerlingen dat er ook andere stopklokken zijn. De uitvoering hangt af van het fabricaat. Er zijn ook stopwatches die een analoge aflezing hebben. Andere voorbeelden van analoog en digitaal kunt u hierbij ook bespreken, zoals een weegschaal, thermometer en drukmeter bij de verwarmingsketel. Afbeelding 18 meetapparatuur voor lengte Op deze afbeelding staan diverse meetgereedschappen om lengte te meten. Probeer samen met de leerlingen nog meer andere lengtemeters op te noemen. Afbeelding 20 Nauwkeurig meten doe je in millimeters. Deze afbeelding kunt u gebruiken als opstapje naar de nauwkeurigheid bij meten. Soms is hoge nauwkeurigheid vereist (onderdelen van een automotor) en soms komt het niet zo nauwkeurig (bijvoorbeeld blokken hout zagen voor de kachel). Je meetapparatuur moet hierop aangepast zijn. U kunt ook een link leggen naar technieklessen, waarbij ook vaak wordt gemeten. Afbeelding 24 materialen voor practicum Aan de hand van deze afbeelding kunt u de belangrijkste practicummaterialen bespreken en indien mogelijk laten zien en demonstreren. Afbeelding 26 Bij practicum is de veiligheid belangrijk. Bespreek deze veiligheidsregels uitgebreid met de leerlingen. Vertel er desnoods bij dat er sancties staan op slecht gedrag tijdens het practicum. Neem ook heel goed met de leerlingen door waar de veiligheidsmiddelen in het lokaal zijn en leg uit hoe ze worden gebruikt als het nodig is. Belangrijke veiligheidsmaterialen zijn: de brandblusser een branddeken de oogdouche of oogwasfles de lokaaldouche de nooddeur Afbeelding 27 drie verschillende vlammen van een brander De brander is een apparaat dat de leerlingen intrigeert. Laat ze zeker de proef doen. Vooraf goed uitleggen wat de regels zijn. De verschillende soorten vlammen een paar keer laten zien. Afbeelding 31 een koortsthermometer en een oventhermometer Dit zijn slechts twee van de vele verschillende thermometers die er zijn. In een gesprek met de klas kunt u er nog meer bespreken. Ook het doel van de meters, het bereik en de afleesnauwkeurigheid. Afbeelding 39 De aardappels wegen 10 kilo. Van weegapparatuur kunt u met de leerlingen nog een aantal andere apparaten bespreken die bekend zijn. Ook hier kunt u weer digitaal en analoog bespreken. Afbeelding 43 Volume meet je met een maatcilinder. De afleeswaarden en schaalverdeling zijn bij de verschillende maatcilinders belangrijk. Het zijn allemaal verschillende analoge aflezingen, afhankelijk van de afmetingen en de vorm van de maatcilinder, waarmee goed geoefend moet worden. Leg ook de nadruk op het verschil tussen de begrippen volume en inhoud. Afbeelding 46 Een maatcilinder moet je aflezen bij het onderste randje van de vloeistof. Het aflezen van een maatcilinder moet goed gebeuren. Goed oefenen is daarbij belangrijk. 13

14 Aanwijzingen en tips bij de proeven Proef 1 Je voelt warm en koud Voorbereiding De leerling ervaart dat hij met zijn zintuigen kan waarnemen, maar dat deze waarnemingen soms niet nauwkeurig genoeg zijn. 3 bekerglazen van 100 ml 4 ijsblokjes koud water uit de kraan warm water van ongeveer 40 tot 45 C 1 roerstaaf Zorg voor voldoende ijsblokjes minstens drie stuks per groep (van twee leerlingen), en warm water van ongeveer 45 C, 75 ml per groep. Deel de leerlingen mee dat het water in bekerglas 3 van afbeelding 9c al gevuld is met de juiste hoeveelheid water met de juiste temperatuur. Maak vooraf goede afspraken met de leerlingen omdat dit de eerste proef is die de leerlingen doen. Goede afspraken tijdens het practicum is heel praktisch, ook in de toekomstige practica. Die verlopen alleen goed als iedereen zich aan gemaakte afspraken houdt. Proef 2 Gezichtsbedrog Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat de zintuigen niet altijd betrouwbaar zijn. Bij deze proef is alleen afbeelding 12 en een maatlat of een geodriehoek nodig. In verband met het leren meten van lengten met een geodriehoek adviseren wij u om uit te leggen hoe kleine lengten met de geodriehoek gemeten moeten worden. In principe kunnen de leerlingen deze proef individueel doen. Zorg voor voldoende linialen als het niet gebruikelijk is dat de leerling zelf een geodriehoek of liniaal bij zich moet hebben. In dat geval zijn maatlatten van 30 cm lengte aan te bevelen, ze verdwijnen niet zo gemakkelijk. Proef 3 De stopklok Voorbereiding Werkwijze De leerling leert de stopklok bedienen en aflezen. Bij deze proef is alleen een stopklok nodig. Het kan goed zijn dat er niet voldoende stopklokken beschikbaar zijn. Afhankelijk van het merk klok dat u hebt, zal deze min of meer verschillen van de afbeelding in het boek. Leg de leerlingen dan bijvoorbeeld klassikaal dit verschil uit. Afhankelijk van het aantal stopklokken kan het voorkomen dat u de leerlingen niet allemaal tegelijk de proef kunt laten doen. Een mogelijkheid is dan om de proef in een circuit te laten uitvoeren, waarbij u bijvoorbeeld proef 1 t/m 5 laat uitvoeren. 14

15 Proef 4 Meten in centimeters en millimeters Werkwijze De leerling leert meten met een maatlat. 1 liniaal van 30 cm Het is niet aan te bevelen deze lengten met een geodriehoek te laten meten. Lengten tot 7 cm gaat nog, maar dan komen er voor veel leerlingen grote problemen. Zorg voor voldoende linialen als het niet gebruikelijk is dat de leerling zelf een geodriehoek of liniaal bij zich moet hebben. In dat geval zijn maatlatten van 30 cm lengte aan te bevelen, ze verdwijnen niet zo gemakkelijk.. Proef 5 Meten van lange voorwerpen Voorbereiding De leerling leert dat je voor het meten van lange voorwerpen ander meetgereedschap nodig hebt. 1 duimstok van 1 of 2 meter 1 maatlat of liniaal van 30 cm Per groep is een duimstok van 1 meter aan te bevelen. De duimstok liefst van zwart gekleurd aluminium met witte letters. Dit is duidelijker dan roesvrij stalen duimstokken, omdat die niet goed (onduidelijk) afleesbaar zijn. Houten of kunststof duimstokken kunnen natuurlijk ook, maar deze zijn sneller aan vervanging toe en beslist niet zo stevig. Proef 6 De brander Voorbereiding Werkwijze De leerling leert werken met de brander. 1 brander met slang 1 reageerbuisje 1 stukje wit kladpapier lucifers of een aansteker Indien u een andere brander dan de teclubrander gebruikt, is het beter vooraf te bespreken wat de verschillen zijn, zodat de leerling niet voor verassingen komt te staan. De eerste opdracht van deze proef: draai de buis los van de brander. Dit wil nog wel eens problemen geven. Het kan zijn dat u dit deel van de proef liever demonstreert. Ook is het mogelijk om een leerling dit deel van de proef voor te laten doen. Laat wel zien dat het gaatje waar het gas uit stroomt erg klein is. Blaas eventueel door de ingang van de gasaansluiting om de leerlingen te laten zien dat met de gasregelaar (knop B in afbeelding 28) de gastoevoer te regelen is. Het gebruik van kleurpotloden om een opdracht te maken, komt veelvuldig voor. Als de leerlingen zelf voor de kleurpotloden moeten zorgen, is het aan te bevelen ze erop te wijzen dat viltstiften ook de achterkant van het papier kleuren. Misschien kunt u een aantal dozen met kleurpotloden als inventaris aanschaffen. 15

16 Proef 7 De thermometer Voorbereiding Werkwijze De leerling leert: meten met een vloeistofthermometer; dat tijdens het smelten van ijs de temperatuur constant 0 C blijft; dat tijdens het koken van water de temperatuur constant 100 C blijft. 1 bekerglas 250 ml 1 brander met slang 1 driepoot met gaas 1 roerstaafje 1 horloge of klok 1 thermometer 10 C tot 110 C 5 ijsblokjes Per groep 5 ijsblokjes, (of 5 ijsblokjes bij een demonstratieproef). Als u de proef als demonstratieproef uitvoert, is het gebruik van een demonstratiethermometer aan te bevelen. Als demonstratieproef voor wat betreft het smelten en koken. Laat telkens verschillende leerlingen de thermometer aflezen zodat ze ervan overtuigd zijn dat de temperatuur ook werkelijk constant blijft of gebruik een grote demonstratiethermometer zodat ze hem allemaal redelijk goed kunnen zien. Vanaf vraag 12 is het aan te bevelen de leerlingen de proef zelf individueel (of in groepjes van 2) te laten uitvoeren. Proef 8 De digitale weegschaal Voorbereiding Werkwijze De leerling leert wegen met een digitale weegschaal. 1 digitale weegschaal 10 verschillende blokjes Zorg voor 10 verschillende blokjes per groep. Nummer de blokjes willekeurig van 1 tot en met 10. Het is ideaal als u voor elke groep dezelfde setjes van 10 blokjes hebt; dit is handig bij het corrigeren. Let op dat de massa van het zwaarste blokje kleiner is dan het bereik van de balans. Natuurlijk is het ook mogelijk de verschillende blokjes te laten rouleren. Dit heeft als nadeel een minder rustig geheel in de klas en wat meer organisatie tijdens de les. 16

17 Extra proef 1 Volume meten met een maatcilinder Voorbereiding Werkwijze De leerling leert het volume van een vloeistof meten met een maatcilinder. 1 maatcilinder van 100 ml 1 maatcilinder van 250 ml 1 trechter 1 reageerbuis 1 borrelglas 1 koffiekopje 1 plastic drinkbeker 1 limonadeflesje 1 limonadeglas eventueel nog enkele andere voorwerpen Het gemakkelijkst is voor elke groep zes dezelfde voorwerpen te hebben waar de inhoud van bepaald moet worden. Dit vergemakkelijkt het corrigeren, daar alle leerlingen dan ongeveer dezelfde uitkomsten moeten hebben. Voor een borrelglas kan natuurlijk een plastic maatbekertje genomen worden. De andere voorwerpen zijn gemakkelijke voorwerpen. Maakt u gebruik van andere voorwerpen, laat dan vooraf de leerlingen een verandering in de tabel maken, dat voorkomt vragen tijdens het maken van de proef. Natuurlijk is het ook mogelijk de verschillende voorwerpen te laten rouleren. Dit heeft als nadeel een minder rustig geheel in de klas en wat meer organisatie tijdens de les. Het komt nogal eens voor dat de leerlingen het water na het meten van een voorwerp niet uit de maatcilinder gooien, dus de inhouden optellen, dit is natuurlijk niet de bedoeling. Extra proef 2 De thermometer extra Voorbereiding Werkwijze De leerling krijgt extra oefening in meten met een thermometer. 1 thermometer De leerling heeft alleen een thermometer nodig. Deze proef kan en leerling goed individueel doen. 17

18 Extra proef 1 Volume meten met een maat-cilinder Wat je nodig hebt 1 maat-cilinder van 100 ml 1 maat-cilinder van 250 ml 1 trechter 1 reageerbuis 1 borrel-glas 1 koffie-kopje 1 plastic drink-beker 1 limonade-flesje 1 limonade-glas eventueel nog enkele andere voorwerpen Uitvoering Je hebt nu zes voorwerpen gekregen waar je het volume van moet meten. Zet de maat-cilinder van 100 ml voor je op tafel. Vul de reageerbuis tot de rand met water. Giet dit water voorzichtig in de maat-cilinder. Lees op de maat-cilinder het volume van de reageerbuis af. 1 Vul in tabel 1 het volume van de reageerbuis in. Zet ook de eenheid achter het volume dat je invult. voorwerp inhoud reageerbuis borrel-glas koffie-kopje drink-beker limonade-flesje limonade-glas tabel 1 18

19 Giet het water uit de maat-cilinder. Vul het borrel-glas tot de rand met water. Giet dit water voorzichtig in de maat-cilinder. Vul in de tabel het volume van het borrel-glas in. Giet het water uit de maat-cilinder. Neem nu de maat-cilinder van 250 ml. Zet de trechter in de maat-cilinder. Vul het koffie-kopje tot de rand met water. Giet het water voorzichtig in de maat-cilinder (afbeelding 1). afbeelding 1 Zo vul je een maat-cilinder met behulp van een trechter. Lees het volume van het koffie-kopje af. Vul het volume van het koffie-kopje in de tabel in. Giet het water uit de maat-cilinder. Meet zo ook de inhoud van de andere voorwerpen. Vul de inhoud telkens in de tabel in. Zet de lege maat-cilinder van 250 ml voor je. Vul het koffie-kopje met water, maar niet tot de rand. Doe er zo veel water in als je normaal een kopje met koffie vult. Giet dit water door de trechter in de maat-cilinder. 2 Hoe groot is het volume van de koffie die je uit het kopje drinkt? ml 3 Bereken nu het volume van het kopje waar geen koffie in zit. Kijk in tabel 1 en vul in: In een koffie-kopje kan.. ml. De koffie die je inschenkt:. ml. Het volume waar geen koffie in komt:. ml. 19

20 4 In de tekeningen van afbeelding 3 zie je maat-cilinders waar water in zit. Schrijf er onder hoeveel ml water er in zit. Let goed op de schaalverdeling! a b afbeelding 2 Vul de inhoud in. Ruim alles netjes op. 20

21 Antwoorden extra proef 1 1 t/m 3: Afhankelijk van de gebruikte materialen. 4 a 400 ml b 415 ml a b afbeelding 2 antwoord 21

22 Extra proef 2 De thermometer extra Wat je nodig hebt 1 thermometer Uitvoering afbeelding 3 Zet de pijltjes op de juiste plaats. 1 Zet een pijltje in afbeelding 4 bij een temperatuur van: 8 C. 0 C. 20 C. 47 C. 93 C. 109 C. Zet bij elk pijltje het juiste getal. Zet achter elk getal de eenheid van temperatuur: C. Pak de thermometer. De thermometer geeft de temperatuur van het lokaal aan. Kijk naar de stand van de thermometer. 2 Wat is de temperatuur in het lokaal? afbeelding 4 Houd de thermometer zo in je hand. Neem de thermometer in je hand als in afbeelding 5. Kijk op de thermometer. 22

23 3 De vloeistof in de thermometer gaat OMLAAG OMHOOG. 4 Jouw temperatuur is LAGER HOGER dan de temperatuur in het lokaal. 5 Welk deel van de thermometer heb je in je hand? A de bovenkant B het reservoir C de hele thermometer 6 Hoeveel wijst de thermometer aan als je hem goed in je hand houdt? ongeveer C Leg de thermometer netjes terug op zijn plaats. 23

24 Antwoorden extra proef 2 1 afbeelding 3 antwoord 2 Wat is de temperatuur in het lokaal? o n g e v e e r 2 0 C 3 De vloeistof in de thermometer gaat OMLAAG OMHOOG. 4 Jouw temperatuur is LAGER HOGER dan de temperatuur in het lokaal. 5 Welk deel van de thermometer heb je in je hand? A de bovenkant B het reservoir C de hele thermometer 6 Hoeveel wijst de thermometer aan als je hem goed in je hand houdt? o n g e v e e r 3 7 C 24

25 2.2 Hoofdstuk 2 Stoffen en materialen Dit hoofdstuk is er vooral op gericht, dat de leerlingen zich een aantal basisbegrippen en vaardigheden eigen maken. In dat kader wordt aandacht besteed aan: stoffen en voorwerpen die regelmatig in de lessen gebruikt zullen worden; de basisbegrippen volume en massa; het meten van massa en volume; het nauwkeurig meten van een hoeveelheid vloeistof met een maatcilinder. Hoofdstuk 2 geeft u ook de mogelijkheid om in te gaan op het veilig werken tijdens practica. Het zal dan vooral gaan om het veilig werken met stoffen en voorwerpen van glas; het werken met de brander is in hoofdstuk 1 al aan de orde geweest. In dit hoofdstuk wordt het werken tijdens de natuurkundelessen regelmatig vergeleken met werkzaamheden in de dagelijkse omgeving. Door de overeenkomsten in uw lessen te accentueren, kunt u de leerstof nauw laten aansluiten bij wat de leerlingen al weten. Vooral abstracte begrippen als massa en volume krijgen zo meer werkelijkheidswaarde ; ten slotte is het afmeten van volumes en massa s in de keuken een dagelijks terugkerende bezigheid. Zo werkt u ernaar toe dat de leerlingen die abstracte begrippen kunnen hanteren en met elkaar in verband brengen. In hoofdstuk 2 staan de kerndoelen 1 en 3 centraal. Bij de uitwerking van kerndoel 1 hebben we ons beperkt tot de grootheden massa en volume. Kerndoel 1 De leerlingen kunnen in directe relatie met kerndoelen uit de andere domeinen natuurkundige en scheikundige grootheden, eenheden en relaties hanteren. Kerndoel 3 De leerlingen kunnen zo zelfstandig mogelijk een eenvoudig natuurwetenschappelijk onderzoek van beperkte omvang voorbereiden, uitvoeren en beschrijven (...). bij afbeeldingen Afbeelding 1 Vandaag vervoert Abdel benzine. Deze afbeelding kunt u gebruiken om met de leerlingen te spreken over verschillende materialen en stoffen die gebruikt zijn bij de tankwagen. Zoals metalen, kunststoffen, rubber, brandstof voor de motor, brandstof in de tank van de wagen. Op deze manier beseffen de leerlingen dat ze al heel wat stoffen kennen. Besteed ook aandacht aan de veiligheid, zoals brandgevaar en de mogelijkheid dat er ook tankwagens zijn die andere gevaarlijke stoffen vervoeren, zoals chemicaliën en gas. Ook kunt u aandacht besteden aan het beroep en wat je allemaal moet weten om zo n beroep uit te oefenen. Afbeelding 2 Kelly is nagelstyliste. Afbeelding 3 verschillende materialen op de bouwplaats. De afbeeldingen 2 en 3 kunt u op dezelfde manier gebruiken als afbeelding 1. Afbeelding 6 Materialen kun je indelen in metalen en niet-metalen. In deze afbeelding zijn verschillende stoffen en materialen te zien. De termen stoffen en materialen worden vaak door elkaar gebruikt. Het is zinvol om met de leerlingen stil te staan bij het gebruik van de woorden stoffen en materialen. Een draagbalk is gemaakt van ijzer. Het ijzer waarvan de balk gemaakt is, is een stof. Maar ijzer in de vorm van een draagbalk wordt vaak gezien als materiaal. Het is vooral belangrijk dat de leerling zich ervan bewust is dat beide termen door elkaar gebruikt worden. Een stof is waar iets van gemaakt is. Een materiaal kun je gebruiken om een voorwerp van te maken. Afbeelding 15 Het water verdampt en de was wordt droog. Dit is een voorbeeld dat als opstapje kan dienen om andere voorbeelden te bespreken waarbij verdamping voorkomt. Denk aan het opdrogen van de weg na een regenbui. Het blaasapparaat waarmee je handen kunt afdrogen in een openbaar toilet (warm en koud). Afbeelding 16 fasen en faseveranderingen van een stof De faseovergangen kunnen worden uitgebreid met de overgangen tussen vast en gas. Dan kunt u er het onderstaande schema van maken. Rijp kennen de leerlingen als de bevroren ruiten van een auto en de grijs aangevroren takken van bomen. Sublimeren is wat lastiger te herkennen. Dat gebeurt bijvoorbeeld als er een dun laagje ijs op straat ligt dat verdwijnt als de zon erop schijnt. Het ijs zie je niet smelten, maar verdampt direct. (Ouderwetse mottenballen sublimeren ook.) Dat gebeurt op een zonnige dag met wind. Rijpen en sublimeren hoeven de leerlingen niet te kennen. In sommige schema s wordt het overgaan van gas naar vast ook sublimeren genoemd. 25

26 Afbeelding 50 en 57 verschillende toepassingen van kunststof Kunststof is een materiaal dat ons de hele dag omringt. Het wordt veel gebruikt vanwege zijn gunstige eigenschappen en de lage kostprijs. Het heeft echter als nadeel dat het heel lang in het milieu blijft. Recyclen is daarom een noodzaak, waar de leerlingen zich van bewust moeten zijn. figuur 1 Schema voor fasen en faseovergangen Afbeelding 19 Soldeertin smelt gemakkelijk met een soldeerbout. Afbeelding 20 Voor het lassen van staal is een hoge temperatuur nodig. Hier gaat het vooral om het verschil in smeltpunt van de verschillende materialen. Staal heeft een veel hoger smeltpunt dan soldeertin. Daarom heb je voor staal de brander nodig om het te smelten. Afbeelding 58 de gevarensymbolen Afbeelding 61 een kindveilige dop De gevarensymbolen spreken vaak voor zich, terwijl de betekenis er meestal nog bij staat. Laat de leerlingen zien hoe de symbolen op verpakkingen staan en lees samen met hen de tekst en uitleg van wat ze moeten doen als er ongelukken gebeuren. Ook de kindveilige dop zullen ze herkennen. Als ze al een BINAS-boekje hebben is dit een goede aanleiding om dat erbij te gebruiken, want daar staan ze ook in. Afbeelding 23 verschillende metalen voorwerpen Deze afbeelding kunt u gebruiken als inleiding om met de leerlingen nog meer metalen voorwerpen te benoemen. Bespreek ook de soorten metaal. Afbeelding 29 Verf beschermt het staal tegen roesten. Afbeelding 30 De bel van je fiets is verchroomd. Twee voorbeelden waarbij een stalen voorwerp wordt bedekt om roesten te voorkomen. Samen met de leerlingen kunt u nog meer voorbeelden bespreken. Maak bijvoorbeeld een overzicht dat de leerlingen kunnen overnemen. Afbeelding 36 Veel voorwerpen zijn gemaakt van glas. Afbeelding 37 Een glasblazer aan het werk. De leerlingen kennen allemaal glas als materiaal voor gebruiksvoorwerpen. Leerzaam is het om de leerlingen een filmpje op internet te laten zoeken over glasblazen of de productie van vensterglas en dat samen te bekijken. Afbeelding 40 rollen glaswol Er zijn nog andere isolatiematerialen die worden gebruikt in de bouw, zoals steenwol (lijkt op glaswol), piepschuim, PUR-schuim en noppenfolie. Afbeelding 43 t/m 45 voorwerpen van keramiek Allemaal voorwerpen van keramiek die de leerlingen herkennen. Er bestaan ook keramische kookplaten en keramische kranen. Dit zijn apparaten waarbij belangrijke onderdelen van keramisch materiaal zijn gemaakt. Dat is gedaan voor een lange levensduur. 26

27 Aanwijzingen en tips bij de proeven Proef 1 Werken met een reageerbuis Voorbereiding Werkwijze Een reageerbuis goed leren vullen en het kwispelen met een reageerbuis. 2 reageerbuizen 1 reageerbuisrek 1 watervaste viltstift 1 maatlat of geodriehoek 1 spuitfles met water 1 poetsdoek Het is nuttig de leerlingen te leren hoe ze een reageerbuis schoon moeten maken en opbergen. Maak de afspraak dat ze na elke proef de reageerbuizen met schoon water uitspoelen en zo nodig met een borsteltje schoonmaken. Tevens dat ze de reageerbuizen op hun kop in een rek moeten zetten, zodat het overtollige water eruit kan lopen. Demonstreer voor aanvang van de proef hoe met een reageerbuisje gekwispeld moet worden. Laat, zoals bij afbeelding 20 aangegeven, het kwispelen klassikaal oefenen. Proef 5 volgt bijna direct op deze proef. Omdat bij deze proef dezelfde spullen gebruikt worden, is het niet nodig aan het einde van de proef alles op te ruimen. Goedkope reageerbuizen zijn goed bruikbaar bij proeven waarbij de reageerbuizen niet verwarmd hoeven te worden. Pas er wel voor op, deze buizen gaan gemakkelijk kapot als ze verwarmd worden. Goedkoop is niet aan te raden als u de reageerbuizen die verwarmd kunnen worden, niet goed gescheiden kunt houden van de goedkope reageerbuizen. Gebruik dan alleen goede reageerbuizen, hiermee voorkomt u ongelukken. Het is mogelijk de proef in te korten door reageerbuizen te geven waarop al strepen op 4 cm hoogte zijn aangebracht. Dit kan eventueel met een dun penseeltje en verf (vooraf de reageerbuis met benzine ontvetten). Om onderscheid te maken tussen strepen op 4 cm en strepen op andere afstanden, kunt u bijvoorbeeld met verschillende kleuren werken. Of u zet onder, boven of op de streep de maat van de afstand (in dit geval dus 4). Zo kunt u diverse setjes reageerbuizen op kleur (maat) vooraf klaarmaken. Met een goede opbergruimte kunt u hier jarenlang plezier van hebben. 27

28 Proef 2 Verschil in vloeistoffen Voorbereiding Werkwijze De leerling leert enkele eigenschappen van vloeistoffen kennen. 3 reageerbuizen 1 reageerbuizenrek 3 reageerbuisstoppen water wasbenzine alcohol Nummer de buizen voor het begin van de proef. Vul ze met de vloeistoffen en doe er een stop op. Zet voor elke tafel een set klaar. De leerlingen krijgen de reageerbuizen met de stop erop. Ze moeten door middel van kijken, voelen en ruiken eigenschappen van de stoffen opschrijven. Op deze manier kunnen ze de juiste stof bij de juiste reageerbuis plaatsen. Demonstreer voor het begin van de proef hoe de leerlingen aan een reageerbuis moeten ruiken. Let tijdens de uitvoering goed op of de leerlingen deze methode ook gebruiken. Proef 3 Faseovergangen Werkwijze De leerling maakt kennis met een stof in de drie fasen. 1 kaars (waxinelichtje) 1 doosje lucifers 1 stukje papier of aluminiumfolie De leerlingen houden het waxinelichtje voor zich op tafel terwijl ze de proef uitvoeren. Laat de uitgedoofde luciferhoutjes op het aluminiumfolie leggen. Laat leerlingen goed naar de vlam kijken. Bij vraag 2 kan een extra uitdaging gegeven worden. De leerlingen leren zo nauwkeurig te kijken. Bij vraag 2: Wie kan de meeste verschillende dingen aan een kaarsvlam zien? Inventariseer deze dingen op het bord. Proef 4 Even groot, maar niet even zwaar Voorbereiding Werkwijze De leerling leert massa meten met een digitale balans. 1 digitale weegschaal 6 even grote blokjes van verschillend materiaal Doe de verschillende blokjes bij elkaar in een bakje. Elke leerling kan dan een bakje met de blokjes pakken. De leerlingen leggen elk blokje afzonderlijk op de balans. De massa wordt in de tabel opgeschreven. Als u beschikt over een ouderwetse balans kunt u deze vooraf aan het practicum demonstreren. De leerlingen zien dan direct het grote gemak van de balans waarmee ze gaan werken. 28

29 Proef 5 Smelten van stoffen Voorbereiding Werkwijze De leerlingen onderzoeken en ontdekken dat verschillende stoffen bij verschillende temperaturen smelten. 1 veiligheidsbril 1 reageerbuis met een stukje soldeertin 1 reageerbuis met kaarsvet en thermometer 1 bekerglas van 250 ml 1 brander 1 driepoot met gaas 1 reageerbuizenrek 1 reageerbuisknijper 1 paperclip van staal 1 soldeerbout 1 houten plaat 1 doosje lucifers Controleer voor de proef hoe lang het ongeveer duurt voor de soldeerbouten goed warm zijn. Vertel de leerlingen hoe lang ze ongeveer moeten wachten voor ze de soldeerbout bij het soldeertin houden. De leerlingen verwarmen kaarsvet en soldeertin in een bekerglas met water. Het kaarsvet wordt vloeibaar maar het soldeertin niet. Nadat het water gekookt heeft, laten ze de reageerbuizen afkoelen in het rek. Het soldeertin wordt daarna verwarmd met een soldeerbout. Het soldeertin zal nu smelten. Daarna wordt een paperclip met de soldeerbout verwarmd. Het ijzer wordt niet vloeibaar. (Als de paperclip van aluminium is i.p.v. ijzer gaat de proef zonder problemen ook goed.) Wijs de leerlingen op de hoge temperatuur van de soldeerbout, in verband met brandwondjes Proef 6 Warmtegeleiding in metaal De leerling leert dat metalen goede warmtegeleiders zijn. 1 bekerglas met 200 ml warm water van ongeveer 50 C 1 leeg bekerglas 1 thermometer 1 leeg conservenblik Voorbereiding Werkwijze Voor de hanteerbaarheid is een klein conservenblik (max. ca. 0,5 L ) aan te bevelen. 29

30 Proef 7 Roesten en oxideren Voorbereiding De leerling leert verschillen zien tussen geoxideerde en niet-geoxideerde stoffen. (Roesten is ook een vorm van oxideren.) 1 geroeste spijker 1 nieuwe spijker 1 stukje waterleidingbuis (oud) 1 lepeltje (roestvrij staal) 1 stukje zink 1 stukje lood 1 stukje fijn schuurpapier 1 poetsdoek Leg de spullen die moeten roesten eerst een tijd buiten. Met een beetje azijn eraan gaat het roesten snel. Proef 8 Een stukje draad vertinnen Voorbereiding De leerling leert dat je een metaal van een tinlaagje kunt voorzien. 2 stukjes installatiedraad (10 cm lang) 1 wasknijper 1 soldeerbout 1 brander 1 striptang 1 soldeertin met harskern schuurpapier lucifers 1 stukje plaat om hete spullen op te leggen Als uw school een afdeling elektro heeft, is daar voldoende afval installatiedraad te krijgen om deze proef te doen. In plaats van een houten wasknijper kunt u ook een zogenaamde telefoontang laten gebruiken. Door de lengte van de bekken gaat dat minstens even goed. Proef 9 Magneten en magnetisme Voorbereiding Werkwijze De leerling leert eigenschappen van magneten kennen. 2 staafmagneten 1 hoefmagneet 1 1-euromunt 1 stalen of ijzeren spijker 1 stukje lood 1 stukje koper 1 stukje zink 1 stukje aluminium 1 bakje met ijzeren en koperen schroeven Een paar koperen, vernikkelde schroeven in het bakje erbij doen. Doe bij de schroeven in het bakje ook enkele koperen schroeven die zijn vernikkeld. Ze zien er voor de leerling niet uit als een koperen schroef. Probeer met hen te overleggen hoe het mogelijk is dat de schroeven niet door een magneet worden aangetrokken. 30

31 Proef 10 Glas buigen De leerlingen krijgen een idee van een manier waarop glas bewerkt kan worden. 1 veiligheidsbril 1 brander 1 glasbuis 1 reageerbuis van hittebestendig glas 1 reageerbuisknijper 1 triplex plaat van ongeveer 20 x 30 cm Voer de proef eerst zelf een keer uit. Leg bij het uitvoeren van de proef een link naar de glasindustrie. Deze proef kan aanleiding zijn om een werkstuk over glasrecycling en glas maken. Een uitstapje naar een glasblazer past hier goed bij. Laat leerlingen bijvoorbeeld een korte podcast maken over het gebruik van glas. Proef 11 Bakstenen zijn poreus Voorbereiding De leerling leert dat poreuze keramiek water opneemt. 1 droge baksteen 1 bekerglas van 1000 ml 1 geodriehoek 1 watervaste viltstift 1 spuitfles met water Zorg voor voldoende spuitflessen en droge bakstenen. Hebt u te weinig spuitflessen, laat dan de leerlingen eerst bij de kraan het bekerglas met water vullen voor de baksteen in het bekerglas wordt geplaatst. Probeer van tevoren uit hoeveel water er dan in het bekerglas moet. Proef 12 Een kunststof buis onderzoeken Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat een kunststof buis zacht wordt als je hem verwarmt. 1 brander met slang 1 stukje pvc-buis van ongeveer 20 cm 1 wollen doek lucifers Zorg voor elke leerling of groep van twee, voor een elektriciteitsbuis van 30 à 40 cm lengte (diameter 16 mm). De afdeling elektro houdt aan afval nogal wat buismateriaal over om te gebruiken, ook kunnen ze die op maat zagen. Let op: de proef laten uitvoeren in een zuurkast vanwege de (giftige) dampen die kunnen ontstaan. In plaats van een brander is het ook mogelijk deze proef te doen met een elektrische verfstripper (verf-föhn). 31

32 Proef 13 Geleidt metaal warmte beter dan plastic? De leerling leert dat metalen betere warmtegeleiders zijn dan kunststoffen. 1 bekerglas met 200 ml warm water van ongeveer 50 C 1 thermometer 1 driepoot met gaas 1 brander 1 plastic eierlepeltje 1 metalen lepeltje 1 horloge of klok Voorbereiding Werkwijze Afbeelding 53 is als tekening beter in te kleuren. Laat de leerling de tekening eventueel onder de foto maken in verband met het kleuren van de lepeltjes. Wijs de leerlingen erop dat zij heel rustig overzichtelijk moeten werken in verband met de veiligheid. Schenk aandacht aan de veiligheid. 32

33 Extra proeven hoofdstuk 2 Demonstratieproef 1 Toveren met een ei Voorbereiding Vanuit zweven, zinken en drijven het verband leggen met het begrip dichtheid. 1 ei 1 pot zout 1 glas met water 1 eetlepel Voer de proef vooraf zelf een keer uit. Hierdoor krijgt u een idee van de benodigde hoeveelheid zout. Extra proef 1 Zinken of drijven Voorbereiding Onderzoeken welke stoffen zinken of drijven in water. 1 bekerglas met water verschillende voorwerpen 1 schepje 1 doek Zoek voorwerpen uit die duidelijk zinken en drijven. Kies de voorwerpen ook zodanig dat de leerling kan zien dat massa en volume geen invloed hebben op zinken of drijven. Geef na de proef nog een of twee voorwerpen die in het water blijven zweven. De proef kan herhaald worden, maar dan met olie als vloeistof. Laat de leerlingen voorspellen of er verschil is met het water. Extra proef 2 Magnetisme en de euro Voorbereiding De leerling onderzoekt van welke metalen munten zijn gemaakt. 1 staafmagneet 1 muntstuk van 5 cent 1 muntstuk van 10 cent 1 muntstuk van 1 euro Het handigste is het als de leerlingen zelf de munten hebben. 1 of 2 cent heeft hetzelfde resultaat als de munt van 5 cent. 10, 20 of 50 cent hebben ook hetzelfde resultaat. 1 euro en 2 euro hebben hetzelfde resultaat, alleen zijn de materialen in het midden en de rand andersom. 33

34 Gebruik sterke magneten. De euromunt wordt wel aangetrokken, maar dat is alleen goed merkbaar als de magneet sterk is. De munten worden gemaakt van metaallegeringen. Hieronder vindt u de samenstelling en de eigenschappen van de materialen. 2 euro, metaal: kern: nikkel/messing, rand: koper/nikkel* gewicht: 8,50 gram diameter: 25,75 mm rand: fijne karteling 1 euro, metaal: kern: koper/nikkel, rand: nikkel/messing* gewicht: 7,50 gram diameter: 23,75 mm rand: fijne karteling, drie keer onderbroken 0,50 euro, metaal: Nordic gold* gewicht: 7,80 gram diameter: 24,25 mm rand: grove karteling 0,20 euro, metaal: Nordic gold* gewicht: 5,74 gram diameter: 22,25 mm rand: glad met zeven inkepingen (z.g. Spaanse bloem ) 0,10 euro, metaal: Nordic gold* gewicht: 4,10 gram diameter: 19,75 mm rand: grove karteling 0,05 euro, metaal: verkoperd staal gewicht: 3,92 gram diameter: 21,25 mm rand: glad 0,02 euro, metaal: verkoperd staal gewicht: 3,06 gram diameter: 18,75 mm rand: glad 0,01 euro, metaal: verkoperd staal gewicht: 2,30 gram diameter: 16,75 mm rand: glad * Gebruikte legeringen in euromunten: koper/nikkel: 75% koper, 25% nikkel nikkel/messing: 75% koper,20% zink 5% nikkel Nordic gold: 89% koper, 5% aluminium, 5% zink, 1% tin 34

35 Demonstratieproef 1 Toveren met een ei Wat je nodig hebt 1 ei 1 pot zout 1 glas met water 2 eetlepels Uitvoering Let goed op en onthoud wat je ziet. Je leraar laat het ei in het glas water zakken. Je leraar schept nu een lepel zout in het water. Als het kan voorzichtig roeren met de andere lepel. Je leraar doet er nog een lepel zout bij. Weer voorzichtig roeren. Er moet zo veel mogelijk zout oplossen. Er wordt elke keer een lepel zout bij gedaan. 1 Schrijf op wat je ziet gebeuren. 2 In gewoon water blijft het ei WEL / NIET drijven. In zout water blijft het ei WEL / NIET drijven. Het zout doet iets met het water. Daardoor blijft het ei in zout water wel drijven. 3 Aan het ei is WEL / NIET iets veranderd. 4 Aan het water is WEL / NIET iets veranderd. 5 De dichtheid van zout water is WEL / NIET groter dan van gewoon water. 6 Waarom kun je in zeewater gemakkelijker zwemmen dan in gewoon water? Omdat de dichtheid van zeewater WEL / NIET groter is dan van gewoon water. 35

36 Antwoorden demonstratieproef 1 1 Schrijf op wat je ziet gebeuren. H e t e i g a a t i n h e t w a t e r z w e v e n e n d a a r n a d r i j v e n. 2 In gewoon water blijft het ei WEL / NIET drijven. In zout water blijft het ei WEL / NIET drijven. 3 Aan het ei is WEL / NIET iets veranderd. 4 Aan het water is WEL / NIET iets veranderd. 5 De dichtheid van zout water is WEL / NIET groter dan van gewoon water. 6 Waarom kun je in zeewater gemakkelijker zwemmen dan in gewoon water? Omdat de dichtheid van zeewater WEL / NIET groter is dan van gewoon water. 36

37 Extra proef 1 Zinken of drijven Wat je nodig hebt 1 bekerglas met water verschillende voorwerpen 1 schepje 1 doek Uitvoering Leg de voorwerpen voor je op tafel. Gebruik de volgorde in tabel 1. Pak het eerste voorwerp en leg het voorzichtig in het water. 1 Gebruik tabel 1. Vul voor elk voorwerp in of het zinkt of drijft. voorwerp drijven zinken stukje hout stukje koperdraad stukje pvc kurk kaarsvet tabel 1 zinken of drijven Haal het voorwerp voorzichtig uit het water. Droog het voorwerp af en zet het weer op tafel. Probeer nu ook met de andere voorwerpen of ze drijven of zinken. Zet steeds een kruisje op de juiste plaats in de tabel. Probeer zelf nog drie andere stoffen. Bijvoorbeeld uit je etui. Schrijf in de tabel welk voorwerp het is. Giet het water in de gootsteen. Maak alles goed droog. Ruim alles netjes op. 37

38 Antwoorden extra proef 1 1 Zie de tabel. voorwerp drijven zinken stukje hout stukje koperdraad stukje pvc kurk kaarsvet x x x x x tabel 1 zinken of drijven 38

39 Extra proef 2 Magnetisme en de euro Wat je nodig hebt 1 staaf-magneet 1 muntstuk van 5 cent 1 muntstuk van 10 cent 1 muntstuk van 1 euro 1 De cent lijkt WEL / NIET van koper gemaakt. Pak de magneet. Probeer of de 5-cent door de magneet aangetrokken wordt. 2 De 5-cent wordt WEL / NIET door een magneet aangetrokken. 3 Waarom weet je dat de 5-cent niet helemaal van koper is? 4 De 5-cent bestaat dus uit koper en. of.. De 5-cent is een goedkope munt. Nikkel is een heel duur metaal en ijzer is een goedkoop metaal. 5 Je kunt dus zeggen: de 5-cent bestaat uit koper en. Probeer of de munt van 10 cent aangetrokken wordt door de magneet. 6 De munt van 10 cent wordt WEL / NIET aangetrokken door de magneet. De munt van 0,10 Euro is gemaakt van een legering die Nordic gold * wordt genoemd. Het is een mengsel van de metalen koper, aluminium, zink en tin. 7 De metalen koper, aluminium, zink en tin zijn WEL / NIET magnetisch. Bekijk het euromuntstuk. Het midden bestaat uit wit metaal dat een mengsel is van koper en nikkel**. De rand bestaat uit een geelkleurig metaal dat een mengsel is van koper, zink en nikkel***. Houd de magneet tegen de euromunt. 39

40 8 Wordt de euromunt door een magneet aangetrokken? JA /NEE 9 Door welk metaal komt het, dat de euromunt wordt aangetrokken door de magneet? * Nordic gold: 89% koper, 5% aluminium, 5% zink, 1% tin ** koper/nikkel: 75% koper, 25% nikkel *** nikkel/messing: 75% koper,20% zink 5% nikkel 40

41 Antwoorden extra proef 2 1 De cent lijkt WEL / NIET van koper gemaakt. 2 De cent wordt WEL / NIET door een magneet aangetrokken. 3 Waarom weet je dat de cent niet helemaal van koper is? K o p e r w o r d t n i e t d o o r e e n m a g n e e t a a n g e t r o k k e n, d e c e n t w e l. 4 De cent bestaat dus uit koper en de metalen: i j z e r of n i k k e l. 5 De cent bestaat uit koper en i j z e r. 6 De munt van 10 cent wordt WEL / NIET aangetrokken. 7 De metalen koper, aluminium, zink en tin zijn WEL / NIET magnetisch. 8 Wordt de euromunt door een magneet aangetrokken? JA / NEE 9 Door welk metaal komt het, dat de euromunt wordt aangetrokken door de magneet? n i k k e l 41

42 2.3 Hoofdstuk 3 Water Hoofdstuk 3 heeft water als hoofdthema. De bedoeling is dat de leerlingen kennis en inzicht verwerven over enkele onderdelen van de leerstof: fasen en faseovergangen (inclusief smeltpunt/stolpunt en kookpunt); temperatuur, de temperatuurschaal van Celsius, de thermometer; gebruik van water; drinkwaterbereiding; afvalwater en afvalwaterzuivering. Wij zien deze leerstof als basiskennis die door alle leerlingen beheerst moet worden. Daarom is de behandeling van de begrippen smeltpunt/stolpunt en kookpunt relatief eenvoudig gehouden. Een aantal complicerende factoren worden niet genoemd. Het tweede hoofddoel van dit hoofdstuk is dat de leerlingen zich een aantal belangrijke practicumvaardigheden eigen maken. De belangrijkste van die vaardigheden is het veilig kunnen werken met de brander. Daarnaast kunt u ook aandacht besteden aan het aflezen van een thermometer en aan het verdelen van taken tijdens een proef. In hoofdstuk 3 worden enkele fundamentele begrippen behandeld die in de kerndoelen voorkomen: fasen (in kerndoel 19d) en temperatuur (in kerndoel 1). Zoals eerder vermeld, besteden we in hoofdstuk 3 veel aandacht aan practicumvaardigheden: verwarmen met een brander, veilig werken, de temperatuur meten. Hiermee sluiten we aan bij de algemene onderwijsdoelen van de basisvorming, en bij de kerndoelen 1 en 3. Algemene onderwijsdoelen Het vak natuur- en scheikunde draagt bij aan: het leren voldoen aan eisen van milieu, hygiëne, gezondheid en ergonomie; het ontwikkelen van een methodische aanpak voor het onderzoeken van een natuurwetenschappelijk vraagstuk, ook via experimenten. Kerndoel 1 De leerlingen kunnen in directe relatie met kerndoelen uit de andere domeinen natuurkundige en scheikundige grootheden, eenheden en relaties hanteren. Kerndoel 3 De leerlingen kunnen zo zelfstandig mogelijk een eenvoudig natuurwetenschappelijk onderzoek van beperkte omvang voorbereiden, uitvoeren en beschrijven (...). bij afbeeldingen Vragen over afbeeldingen geven aanleiding om dieper op de stof in te gaan. Daarom volgen bij sommige afbeeldingen enkele tips of ideeën. Soms kan dit leiden tot een klassengesprek. Maar ook kunt u leerlingen aansporen om gegevens van het onderwerp (op internet) op te zoeken. Voor enkele afbeeldingen vindt u hieronder extra informatie of tips. Afbeelding 1 Het grootste deel van de aarde is bedekt met water. Op deze foto vanuit de ruimte is goed te zien dat de aarde voor het grootste deel bestaat uit water. De verdeling water land is ongeveer 70,8 29,2%. Meestal aangegeven als verhouding van 70 : 30%. Afbeelding 3 De monteur van het installatiebedrijf legt leidingen aan voor water, gas en verwarming. Een monteur van een gawalo-bedrijf aan het werk. Gawalo staat voor gas-, water-, lood- en zinkwerk. Deze monteurs worden vaak loodgieters genoemd. Deze tak valt onder installatietechniek dat ook wel w-installatie wordt genoemd. In de elektrotechniek wordt ook gebruikgemaakt van de term installatietechniek en dit wordt aangeduid met e-installatie. Vroeger werden op scholen deze technieken apart onderwezen, als installatietechniek (loodgieter) en elektrotechniek (elektricien). Door minder belangstelling voor het vak van loodgieter, wordt deze opleiding op het vmbo niet meer gegeven. Pas op het mbo wordt er aandacht aan dit vak besteed. Afbeelding 5 t/m 7 De drie aggregatietoestanden van water Deze drie afbeeldingen geven respectievelijk de vloeibare, vaste en gasvormige toestand van water aan. Afbeelding 8 en 9 Stollen van water en smelten van ijs Dit zijn cartoons met een knipoog naar de snelheid van smelten en stollen van water. Afbeelding 13 Stoom kun je niet zien, maar gecondenseerde waterdamp wel. Voldoende is het als de leerling stoom en waterdamp van elkaar kan onderscheiden. Beide zijn gasvormige toestanden van water. Waterdamp is een toestand die hij met mist kan vergelijken. Stoom kan worden gebruikt om turbines aan te drijven. Een hoge temperatuur en druk van stoom maken het mogelijk dat een grote kracht ontwikkeld kan worden. Afbeelding 14 Waterdamp uit de lucht condenseert op het koude raam. Een voorbeeld van waterdamp die op een raam condenseert. Elke leerling heeft wel eens een tekening gemaakt op zo n beslagen raam. De uitleg in de tekst is voor dit moment voldoende. In proef 3 gaat de leerling experimenteren met het verdampen en condenseren van water. Afbeelding 16 De vier faseveranderingen van water De faseovergangen van water zijn hier gegeven. In de pijlen zijn kleuren aangegeven waarin te zien is dat er 42

43 met de temperatuur iets gebeurt. De naar boven gerichte pijl geeft aan dat er voor smelten en verdampen warmte nodig is, de pijl gaat van blauw naar rood. In de pijlen naar beneden gericht geeft de kleur aan dat er warmte vrijkomt, ze gaat van rood naar blauw. Bij het afkoelen van waterdamp en stoom komt warmte vrij en ontstaat water. Bij het afkoelen van water komt warmte vrij en ontstaat er ijs. Bij het verwarmen van water ontstaan waterdamp en stoom. Ook bij het smelten van ijs is warmte nodig; het ijs gaat hierdoor over in water. Jammer is dat bij smelten en stollen de kleurverandering in de pijlen is verdwenen. De faseveranderingen staan als bijschrift in de figuur aangegeven. Afbeelding 18 Een mengsel van water en zeep Stoffen kun je met elkaar mengen. De meeste leerlingen weten iets over mengsels van twee of meer vaste stoffen. Maar er zijn ook mengsels van een vaste stof en een vloeistof, zoals hier zeep met water. Bij een suspensie is het duidelijk zichtbaar, bij een oplossing is het alleen zichtbaar als de vaste stof aan het oplossen is. Ook vloeistoffen kunnen met elkaar mengen. Een gas en een vloeistof zijn ook met elkaar te mengen, denk bijvoorbeeld aan slagroom. Een mengsel van een vaste stof en een gas is ook een mogelijkheid, bijvoorbeeld rook. Afbeelding 20 Thee lost op in water. Thee wordt getrokken uit theebladeren. In het Extra (op de methodesite) wordt uitgelegd waar thee vandaan komt, hoe het verwerkt wordt en de juiste manier om thee te zetten. Op de foto is goed te zien dat er bepaalde stoffen uit de thee in het water oplossen. Dat een oplossing helder is, komt op een foto zelden tot uitdrukking. Dat komt door de belichting van de foto. Vaak bekijk je een vloeistof door het glas waar de vloeistof in zit tegen het licht te houden om te zien of de vloeistof helder is. Een foto wordt zelden van de achterkant belicht. Afbeelding 21 en 22 Deeltjes in een oplossing en een suspensie In deze tekeningen is goed aangegeven dat de vaste stof zo klein is opgelost dat de deeltjes niet verder meer kunnen worden gedeeld. Goed is ook te zien dat de deeltjes in een oplossing ongeveer dezelfde afmeting hebben als de deeltjes van het oplosmiddel. Het verschil met de vaste deeltjes in een oplossing en een suspensie komt goed naar voren. Afbeelding 23 Limonade is een oplossing en sap is een suspensie. Ondanks dat ook hier de fotograaf de vloeistoffen niet van achter heeft belicht, is toch te zien dat een oplossing helder en gekleurd kan zijn. Door het glas met limonade is een deel van de bus zichtbaar. De suspensie is duidelijk troebel en gekleurd. Door het glas gevuld met sap is het deel achter de fles niet zichtbaar. Afbeelding 26 Zand en water scheiden door bezinken. Zand in een glas water, zakt naar de bodem. Op de foto is het bezinksel goed te zien. Ook is duidelijk dat er deeltjes in het water blijven zweven. Na verloop van tijd zal ook hiervan een deel bezinken. Uit de proeven 6 en 7 zal het voor de leerlingen duidelijk zijn dat filtreren een betere manier van scheiden is dan bezinken. Bezinken wordt in de praktijk toch vaak gebruikt. Bijvoorbeeld bij het bereiden van drinkwater, wordt in grote waterbekkens zand klei en gesteente op deze manier gescheiden van het water. Afbeelding 27 De opstelling voor indampen Op deze foto staat het indampschaaltje op een gaasje. Gebruik deze methode alleen als het indampschaaltje een vlakke bodem heeft. Is het indampschaaltje bol, gebruik dan een porseleinen driehoek (afbeelding 33). Het indampschaaltje staat hierop stabieler, zeker als in het indampschaaltje moet worden geroerd. Afbeelding 29 Koffie zetten met de hand. Het gaat hier niet om de manier van koffiezetten, koffie zo uit de hand gezet komt nog zelden voor. De foto laat het principe van koffiezetten goed zien, ook heeft de leerling direct een goed beeld van wat oplosmiddel, residu en filtraat is. Afbeelding 31 De blauwe delen zijn zeewater. Deze foto is dezelfde als afbeelding 1, hij geeft een goed beeld van bewolking boven de aarde. De foto is goed als inleiding te gebruiken voor de waterkringloop. De wolken ontstaan door de verdamping van het zeewater. De wolken worden door luchtverplaatsing naar land gevoerd. Door regen, sneeuw of hagel komt het water weer naar beneden. Het water trekt de grond in. Dit grondwater verplaatst zich (zeer langzaam) weer in de richting van de zee, of het komt in een rivier terecht, vanwaar het sneller naar zee stoomt. Bij de kringloop worden regenrivieren vaak niet genoemd. Deze vergeten rivieren zoals de Maas, bestaan hoofdzakelijk uit regenwater. Daardoor is de waterstand van deze rivieren in droge en natte perioden zo verschillend. Zij hebben natuurlijk ook een behoorlijk aandeel in de waterkringloop. Afbeelding 32 Zeezout maken uit zeewater. De tekst in de les en de foto geven duidelijk aan hoe zout uit zeewater wordt gewonnen. Soms wordt het zeewater in geulen geleid (zoals op de foto), boven de geul worden zeilen of grote lappen plastic gespannen in de vorm van een tent. In de tent wordt de temperatuur hoger dan de temperatuur van de buitenlucht. Voor de leerlingen is de vergelijking met een auto die zomers in de zon staat, een voorbeeld dat zij zeker zullen herkennen. De verdampingsnelheid wordt groter en de tijd van zoutwinning korter. 43

44 Afbeelding 34 Regenwater wordt grondwater. Hier een beeld van regenwater dat de grond in trekt. Hoe dieper het water in de grond zakt, hoe schoner het wordt. Zand, klei en grindlagen filtreren het water. Tot ongeveer een jaar of tien na de Tweede Wereldoorlog werd water uit putten gedronken. Die putten waren meestal niet dieper dan tien meter. Men kon het water drinken dat uit die diepte werd opgepompt. Nu is dat niet meer mogelijk. Water dat uit een diepte van meer dan 250 meter wordt opgepompt is vaak niet eens meer schoon genoeg om te drinken. Afbeelding 35 en 36 Oppervlaktewater en vervuiling Het oppervlaktewater wordt, zoals ook het grondwater, vervuild door landbouw en veeteelt. Natuurlijke mest en kunstmest dringen de grond in en verontreinigen het grondwater. Door de natuurlijke verplaatsing van dit grondwater komt het ook in het oppervlaktewater terecht. Het oppervlaktewater wordt nog erger verontreinigd door afvalstoffen uit riolen en door afvalstoffen van de industrie. In verband met het strenge toezicht en de kosten die de lozingen van afvalstoffen met zich meebrengen, worden nogal eens giftige stoffen illegaal in het oppervlaktewater gedumpt. Ook de scheepvaart is vervuilend voor het oppervlaktewater. Fabrieken en schepen moeten goede zuiveringsinstallaties (aan boord) hebben voordat het afvalwater geloosd mag worden. Ondanks het strenge toezicht komen lozingen van gevaarlijke stoffen toch nog regelmatig voor. Afbeelding 37 In dit gebied wordt grondwater opgepompt voor drinkwater. Waterwingebieden worden afgebakend met deze borden. Binnen deze zones gelden veel strengere milieunormen dan elders. Deze zijn vastgelegd in een grondwaterdecreet en een mestdecreet. Afbeelding 38 Het schoonmaken van oppervlaktewater Hier ziet u een schematische weergave van het schoonmaken van oppervlaktewater. In de les komt de beschreven volgorde in de afbeelding duidelijk naar voren. Pas op, dit is een andere methode dan het zuiveren van grondwater. De verontreinigingen van het opgepompte grondwater bepalen of en hoe het grondwater gezuiverd moet worden. In de proeven 9 en 10 gaan de leerlingen stap voor stap verontreinigingen uit vuil water halen. In extra proef 1 kunnen de leerlingen het resultaat van hun onderzoek onder de microscoop bekijken. Afbeelding 39 In Nederland komt drinkwater uit de kraan. Het is zo normaal voor ons dat het water uit de kraan drinkbaar is. Maar in veel landen is het kraanwater geen drinkwater. Men moet dan water in flessen kopen. Dat drinkwater komt vaak uit bronnen, die zuiver water geven. Het water dat in flessen verkocht wordt, kan ook water zijn dat op dezelfde manier drinkbaar wordt gemaakt zoals in de les wordt geleerd. Als je, bijvoorbeeld op vakantie, water uit flessen moet drinken, denk er dan aan dat de flessen bij aankoop altijd verzegeld moeten zijn. Drink nooit uit een fles die geopend wordt aangeboden. Hierin kan wel helder water zitten, maar dat is geen garantie dat het water drinkbaar is. Kijk bij aankoop altijd of het zegel van de fles niet kapot is. Een fles met drinkwater wordt door een bediende of ober altijd aan tafel open gemaakt, zo kun je zien dat de fles verzegeld is. Zo kun je erop vertrouwen dat de fles goed drinkwater bevat. Wordt een fles toch geopend aangeboden, dan hoef je deze fles niet te accepteren. Afbeelding 42 Zeewater destilleren. De opstelling van een destilleerinstallatie. De opstelling, zoals de tekening laat zien, is mogelijk als demonstratiemodel. Wij adviseren om ook de kookkolf met een klem aan een statief te bevestigen. Hierdoor kan de driepoot met gaas achterwege blijven. De kookkolf is bestand tegen de hitte van de vlam. Natuurlijk mag de kolf niet droogkoken. De temperatuur van het glas kan zo hoog oplopen dat het dan kapot springt. Overigens moet de vlam laag gezet worden als het water in de kolf kookt. De aansluiting op de kolf die het water opvangt moet open zijn of kunnen ontluchten. Wij gebruiken een gewoon bekerglas om het gedestilleerde water op te vangen. Het systeem mag niet gesloten zijn, hierdoor zou de druk in het systeem te groot kunnen worden met alle gevolgen van dien. Het koelwater moet, zoals de tekening aangeeft, van onder naar boven stromen, zodat de koelbuis altijd gevuld is met koelwater. Het water in de koelbuis moet zachtjes door blijven stromen tijdens het destilleren. Als u deze proef als demonstratieproef uitvoert, is het niet nodig dat de leerlingen extra proef 2 doen (wat natuurlijk wel mag). Wel is het aan te raden om het water in de kookkolf met een kleurstof te kleuren, bijvoorbeeld met kaliumpermanganaat of inkt. Hierdoor ziet de leerling direct het verschil tussen de te destilleren vloeistof en het destillaat. 44

45 Aanwijzingen en tips bij de proeven Proef 1 Smelten van ijs Voorbereiding Enkele eigenschappen van ijs ontdekken, in het bijzonder smelten van ijs. 2 reageerbuizen 1 reageerbuizenrek 1 poetsdoek 1 vel kladpapier 1 vijzel met stamper 1 ijsklontje 1 meetlat of liniaal Zorg voor voldoende ijsklontjes. Werkwijze De leerlingen moeten de ijsblokjes in de vijzel stampen zoals in de les staat. Bij proef 2 moeten ze ijsblokjes in grotere stukken slaan, daarvoor is één slag op een ijsblokje voldoende. Bij proef 1 moeten ze een paar keer slaan om wat kleinere stukjes te krijgen. Voor het aanleren van deze techniek is het goed dit de leerlingen zelf te laten uitvoeren. Natuurlijk kunt u vooruit ijs fijnstampen of schaven en de leerlingen het ijs in een bekerglas geven waardoor u tijd spaart in werk en met opruimen. Als u een ijsmachine hebt die raspt of schaaft, is dat natuurlijk helemaal gemakkelijk. Proef 2 Stollen van water Voorbereiding Het maken van een koudmakend mengsel en het laten zien dat onderkoeld water direct kan bevriezen. 2 reageerbuizen 1 reageerbuizenrek 1 poetsdoek 1 vel kladpapier 1 vijzel met stamper 1 meetlat of liniaal 3 ijsklontjes 1 potje met keukenzout 1 theelepel 1 bekerglas van 250 ml 1 klok of horloge Geef per groep drie ijsblokjes of een hoeveelheid grof kapotgeslagen ijs. Vul ruim van tevoren een aantal reageerbuizen met ongeveer 1 cm water en eenzelfde aantal reageerbuizen met ongeveer 2 cm water. Zet deze een paar uur voor de les in de koelkast. Eventueel met een watervaste viltstift een 1 op de reageerbuizen zetten waarin het water 1 cm hoog staat en een 2 op de reageerbuizen met 2 cm waterhoogte. Proef 3 Verdampen en condenseren Voorbereiding Ontdekken wat verdampen en condenseren is. 1 brander 1 driepoot met gaas 2 bekerglazen van 400 ml 1 poetsdoek Zet voldoende bekerglazen klaar. Natuurlijk zijn bekerglazen van 250 ml, 500 ml of 600 ml ook geschikt. Maar laat een groep altijd twee bekerglazen van dezelfde inhoud gebruiken. 45

46 Werkwijze Om de tijd van de proef in te korten, kunt u elke groep een bekerglas gevuld met warm of kokend water geven. Bijvoorbeeld water uit een geiser of verwarmd met een waterkoker. Laat de leerlingen een leeg bekerglas op de driepoot met gaas zetten, vul dat met heet water (200 ml) en laat ze dan pas de brander aansteken om met de proef te beginnen. Voor de duidelijkheid kunt u vooraf op de bekerglazen een 1 en een 2 met watervaste viltstift schrijven. Bij het uitgeven van de bekerglazen even aangeven dat bekerglas 1 op de driepoot met gaas moet en dat bekerglas 2 voor het koude water is. Proef 4 Een mengsel Voorbereiding Werkwijze Oplossingen maken en door indampen weer scheiden. 1 driepoot 1 brander 1 gaasje 1 indampschaaltje 1 tang 1 veiligheidsbril 1 maatlat of geodriehoek 1 watervaste viltstift 1 reageerbuisrek 1 klein theelepeltje 3 reageerbuizen 1 spuitfles met water 1 potje keukenzout 1 potje suiker 1 flesje ranja 1 spuitfles met water 1 droogdoek Om sneller te kunnen werken, kunt u voor elke groep een reageerbuisrek met daarin drie reageerbuizen klaarzetten. Zet met een watervaste viltstift op gelijke afstand van de onderkant (ongeveer 5 cm) een streep. Zet op elke reageerbuis respectievelijk 1, 2 en 3 op de bovenkant van de reageerbuizen (zie ook de tips). Vul reageerbuis 1 met een schepje suiker, reageerbuis 2 met een schepje zout en reageerbuis 3 met een scheutje ranja. Gebruik indampschaaltjes met een vlakke bodem als u met gaasjes op driepoten werkt, zie afbeelding 27 op bladzijde 153 (alleen met een vlakke bodem). Of gebruik porseleinen driehoeken waarin bolvormige indampschaaltjes geplaatst kunnen worden, zie afbeelding 33 op bladzijde 159. Het is mogelijk de proef in te korten door reageerbuizen te geven waarop al strepen op 5 cm hoogte zijn aangebracht. Dit kan eventueel met een dun penseeltje en verf (vooraf de reageerbuis met benzine ontvetten). Om onderscheid te maken tussen strepen op 5 cm en strepen op andere afstanden, kunt u bijvoorbeeld met verschillende kleuren werken. Of u zet onder, boven of op de streep de maat van de afstand. Zo kunt u diverse setjes reageerbuizen op kleur (maat) vooraf klaarmaken. Met een goede opbergruimte kunt u hier jarenlang plezier van hebben. Nu al met de proeven die hierna volgen. Nummer ook (in setjes van 12 voor groepen van 2 x 12 leerlingen, of misschien wel 20 setjes) reageerbuizen. Aanbevolen wordt dit met verf en een penseeltje te doen of met een goede viltstift met niet oplosbare inkt. Nummer de reageerbuizen van 1 t/m 9. Goede leerlingen vinden het vaak een compliment als ze hierbij mee mogen helpen of dit als opdracht krijgen. 46

47 Proef 5 Een oplossing en een suspensie Voorbereiding Werkwijze Verschillen ervaren bij het oplossen en de snelheid van oplossen in koude en warme vloeistoffen. Dat stoffen die gedeeltelijke oplossing een suspensie kunnen geven. 6 reageerbuizen 1 reageerbuisrek 1 potje met kaliumpermanganaat 1 potje met krijtpoeder 1 spuitfles met water 1 reageerbuisknijper 1 watervaste viltstift 1 maatlatje 1 spatel 1 brander met slang lucifers of een aansteker Zet per groep een reageerbuisrek klaar met 6 schone reageerbuizen of maak alles klaar zoals in de tip wordt aanbevolen. Collega s die de voorkeur geven om leerlingen de proef in zijn geheel uit te laten voeren, kunnen volstaan met het klaarzetten van de benodigdheden. Zet per groep een reageerbuisrek klaar met drie reageerbuizen genummerd 1, 2 en 3 en drie reageerbuizen met een streep van 5 cm vanaf de onderkant (zie tip proef 4). Doe in reageerbuis 1 en 2 een paar korreltjes kaliumpermanganaat en doe in reageerbuis 3 een spatelpunt krijtpoeder. Vul eventueel de drie andere reageerbuizen tot de streep met water. In plaats van krijtpoeder kan ook een ander slecht oplosbaar poeder worden gebruikt. Let er wel op dat de oplossing niet giftig is of op een andere manier gevaarlijk kan zijn. Bijvoorbeeld meel of gips zijn goede alternatieven. Proef 6 Scheiden van stoffen Voorbereiding Hoe een filtreerpapiertje gevouwen moet worden. Ontdekken dat een oplossing niet door filtreren te scheiden is en dat een suspensie door filtreren wel gescheiden kan worden. 2 reageerbuisrekken 3 reageerbuizen met water 3 reageerbuizen met olie 3 lege reageerbuizen 1 reageerbuisborstel 1 potje met keukenzout 1 potje met zand 2 trechters 4 filtreerpapiertjes 1 spatel 1 watervaste viltstift 1 spuitfles met water Zet per groep twee reageerbuisrekken klaar. Vul drie reageerbuizen tot ongeveer 5 cm hoogte van de onderkant met water. Zet die reageerbuizen in een reageerbuisrek. Vul ook drie reageerbuizen tot ongeveer 5 cm hoogte van de onderkant met slaolie. Zet deze drie reageerbuizen in het andere reageerbuisrek. De laatste drie reageerbuizen moeten schoon en droog zijn, zet twee reageerbuizen in het eerste reageerbuisrek en het laatste in het tweede reageerbuisrek. Of zet alles klaar zoals in de tip wordt aanbevolen (de reageerbuizen zijn genummerd). 47

48 Werkwijze Doe een keer voor hoe een filtreerpapiertje gevouwen moet worden. Laat zien dat er twee filterzakjes zijn gevouwen. Demonstreer dat een droog filterzakje niet in een droge trechter blijft zitten. Het bevochtigen van het filterzakje, moet met schone vloeistof gebeuren. Het moet wel dezelfde vloeistof zijn als de vloeistof die gefiltreerd moet worden (niet bevochtigen met water als bijvoorbeeld vuile olie gefiltreerd moet worden). Zet per groep twee reageerbuisrekken klaar met negen reageerbuizen genummerd 1 t/m 9. Vul de reageerbuizen 1 t/m 3 tot ongeveer 5 cm hoogte van de onderkant met water en zet die buizen in één reageerbuisrek. Vul de reageerbuizen 4 t/m 6 tot ongeveer 5 cm hoogte van de onderkant met slaolie, zet die reageerbuizen in het tweede reageerbuisrek. Zet de lege reageerbuizen 7 en 8 in het reageerbuisrek bij de reageerbuizen 1, 2 en 3. Zet lege reageerbuis 9 in het andere reageerbuisrek. Natuurlijk is ook één reageerbuisrek te gebruiken, geef de leerlingen aan om een duidelijke scheiding te maken. Bijvoorbeeld de buizen met water links en de buizen met olie rechts (de lege buizen in het midden). Proef 7 Koffie zetten Voorbereiding Werkwijze Dat geur-, smaak- en kleurstoffen het beste uit gemalen koffie worden gehaald door kokend water. Voor smaakvolle koffie is een watertemperatuur vanaf 97 C ideaal. 3 schone droge reageerbuizen 1 reageerbuisrek 1 spatel 1 potje koffie (gemalen koffiebonen) 1 reageerbuisknijper 1 brander met slang 1 watervaste viltstift 1 liniaal of geodriehoek 1 trechter 1 filtreerpapiertje Vul voor elke groep twee reageerbuizen met een flinke spatelpunt gemalen koffie. Dit voorkomt geknoei en werkt een stuk sneller. Gebruik twee reageerbuizen waar op 5 cm van de onderkant een streep staat. Zorg zo veel mogelijk dat ongeveer dezelfde hoeveelheid gemalen koffie in de reageerbuizen zit. Misschien is het mogelijk dat er tijdens deze les voor elke leerling een kop koffie geserveerd (verzorgd) kan worden. Misschien kan dit door tijdens de les te demonstreren hoe koffie gezet kan worden zoals in afbeelding 28. Laat, als het in dezelfde lestijd kan, meteen doorgaan met proef 8. 48

49 Proef 8 Zeewater indampen Voorbereiding Werkwijze Het leren indampen van een oplossing. Aantonen dat in zeewater een grote hoeveelheid zout opgelost is. 1 indampschaaltje 1 driepoot 1 porseleinen driehoek 1 brander met slang 1 flesje zeewater 1 roerstaafje 1 veiligheidsbril 1 reageerbuis 1 liniaal of geodriehoek 1 watervaste viltstift Neem een hoeveelheid kraanwater en los daar een behoorlijke hoeveelheid keukenzout in op. Doe dit in een fles en plak er een etiket met zeewater op. Beschikt u over zeewater dan is dit natuurlijk te gebruiken, vooral als uw school dicht aan zee ligt en de leerlingen zelf het water kunnen halen. Zie ook de tip voor de te gebruiken reageerbuis. Gebruik goede indampschaaltjes. De goedkope dunne modellen springen spontaan stuk als het water is verdampt. Dat is zeer vervelend, ook voor de leerlingen. Er zijn leerlingen die denken dat zij schuld hieraan hebben omdat ze iets verkeerd hebben gedaan, terwijl het aan de kwaliteit van het indampschaaltje ligt. Een goedkoop alternatief is om oude schoteltjes te gebruiken. Zet deze op een gaasje in plaats van op een porseleinen driehoek. De schoteltjes vooraf even voorgloeien om te testen of ze niet kapot springen tijdens het gebruik. Maak een aantal reageerbuizen aan met een streep op 10 cm van de onderkant. Een geverfde streep heeft de voorkeur (vaak te gebruiken) eventueel met een andere kleur t.o.v. de strepen van 5 cm. Zet voor iedere leerling een met zeewater gevulde reageerbuis klaar, een streep op 10 cm is dan niet eens nodig. Proef 9 Vuil uit water halen Voorbereiding Werkwijze In de proeven 9 en 10 gaan de leerlingen stap voor stap vervuild water schoonmaken. Bij deze proef wordt het grove vuil uit het water gehaald met een zeef en daarna wordt dit water gefilterd om ook kleine deeltjes te verwijderen. 2 reageerbuizen met vuil water 1 schone reageerbuis 1 reageerbuizenrek 1 watervaste viltstift 1 zeef 1 filtreerpapiertje 1 trechter Als zeef kunnen bijvoorbeeld theezeefjes gebruikt worden. Als vuil water kan gebruik worden gemaakt van kraanwater waarin fijn grind en wat schoon metselzand is gedaan. Natuurlijk is water uit een aquarium of uit een (biologisch zuivere) sloot ook geschikt voor deze proef. Zet per groep twee reageerbuizen klaar die voor ongeveer de helft gevuld zijn met vuil water. Zet eventueel een 1 en een 2 op de reageerbuizen, met watervaste viltstift, glaspotlood of verf en zet een 3 op de schone reageerbuis. Doe de proef in het begin van de les zodat de volgende proef ook nog in dit lesuur gemaakt kan worden. 49

50 De reageerbuizen moeten bij elke proef weer gebruikt worden. Laat als het tijd is niets weggooien. U kunt bij het begin van deze proef meedelen dat proef 10 direct hierna gemaakt moet worden. Lukt dat niet dan moeten de spullen bewaard worden voor de volgende les. Het is ideaal als de leerlingen een eigen plek of plaats per groep (klas) in het lokaal hebben om hun spullen op te bergen. Verzamel anders, aan het einde van de les, de reageerbuizen in een of meer reageerbuisrekken. Eventueel met een papiertje of plaksticker met de namen van de leerlingen waarvan de spullen zijn, of laat het op een eigen plek opbergen. Proef 10 Bacteriën en heel klein vuil uit water halen Voorbereiding Werkwijze Bacteriën doden met chloor en fijn vuil uit het water verwijderen. reageerbuis 1 van proef 9, die laat je rustig staan reageerbuis 2 van proef 9, met water dat in proef 9 is gefiltreerd reageerbuis 3 van proef 9, schoongemaakt 1 reageerbuizenrek 1 spatel 1 trechter 1 filtreerpapiertje 1 druppelflesje met bleekwater 1 potje met koolstof 1 veiligheidsbril Gebruik flesjes met vers bleekwater. Wanneer het bleekwater lang in de flesjes heeft gestaan, is het chloor geheel uit het bleekwater verdwenen. Het opgeloste chloor verdampt uit het water en verdwijnt via de poriën van de druppelaar uit het flesje. In plaats van de leerlingen zelf koolstof te laten nemen, kunt u vooraf per groep wat koolstof in een droge reageerbuis laten doen, of in een droog plastic maatbekertje van 10 ml. Gewoon bleekwater kan een beetje verdund, maar ook onverdund worden gebruikt. Waarschuw voor de gevaren van de chlooroplossing, onder andere de blekende werking bij het morsen van chloor op kleding. De reageerbuizen en het materiaal in die buizen moeten voor de extra proef bewaard blijven, als u die door uw leerlingen of alleen de snelle leerlingen wilt laten doen. Wilt u de leerlingen het eindresultaat onder de microscoop laten bekijken (extra proef 1), vertel uw leerlingen dan aan het begin van de proef dat ze de materialen niet op moeten ruimen aan het einde van deze proef. Voor het maken van extra proef 1 hebben ze die materialen nog nodig. De reageerbuizen en het materiaal kunnen aan het eind van de proef schoongemaakt en opgeruimd worden als u extra proef 1 niet laat maken. Koop niet te veel flessen bleekwater in. Lang bewaarde flessen bleekwater bevatten steeds minder chloor. Ons advies is een of twee flessen bleekwater als reserve bij de hand te hebben tenzij het zo vaak gebruikt wordt dat de flessen niet langer dan een jaar blijven staan. In dikbleek blijft, door de samenstelling van de vloeistof, het chloor langer opgelost. Opgemerkt kan worden dat koolstof ook wordt gebruikt in gasmaskers. Door de adsorptie van giftige gassen, die als het ware uitgefilterd worden (grotere moleculen ten opzichte van stikstof en zuurstof en adsorptie) kan iemand met een gasmasker nog geruime tijd blijven ademhalen. Gasmaskers worden in oorlogstijd gebruikt bij chemische en biologische aanvallen. In vredestijd zien we het gasmasker onder andere in gebruik bij de brandweer en bij bedrijven die besmette gebieden of bedrijven schoon moeten maken. 50

51 Extra proef 1 Water bekijken onder een microscoop Eenvoudig gebruik leren maken van de microscoop. Het verschil bekijken tussen het vuile en het schoongemaakte water uit de vorige proeven. Afbeelding 2, de onderdelen van een microscoop. De onderdelen van de microscoop zijn niet benoemd met de, voor onze leerlingen, moeilijke benamingen. Een oculair is gewoon ooglens, objectieven zijn tafellens. Dit geeft meer duidelijkheid aan de onderdelen qua plaats en functie. de gevulde reageerbuizen van proef 10 1 reageerbuizenrek 1 microscoop met toebehoren 1 glazen roerstaaf 1 objectglaasje Voorbereiding Werkwijze Zorg voor voldoende microscopen of verwerk deze les in samenwerking met de collega s van biologie. Na deze proef kan het materiaal worden opgeruimd. Het is natuurlijk ook mogelijk om met behulp van een microscoop die aangesloten kan worden op een camera, van deze proef een demonstratieproef te maken. De camera kan aangesloten worden op een tv of een computer. Het beeld kan dan op tv of met een beamer worden bekeken. Beschikt u over een elektronisch demonstratiebord dan is ook hiermee het beeld weer te geven. Extra proef 2 Destilleren van zout water Voorbereiding Werkwijze Zelf destilleren van vuil water. 1 kookkolf van 250 ml 1 rubberstop voor de kookkolf met één gat 1 gebogen glazen buisje 1 bekerglas van 1000 ml 1 potje met kaliumpermanganaat 1 spatel 2 reageerbuizen 1 reageerbuisstop met één gat 2 glazen buisjes van 10 cm 1 glazen driewegstukje 1 statiefvoet met stang 1 dubbelklem 1 kookkolfklem 1 druppelflesje glycerine stukjes doorzichtige gummislang Deze proef kan natuurlijk ook gedaan worden als demonstratieproef waarbij u de beschrijving bij het destillatieapparaat en de tips bij afbeelding 42 kunt gebruiken. Het is zinvol de leerlingen de proef te laten uitvoeren. Een goede groep kan dit best en vindt het een leuke proef om te doen. Maak vooraf voldoende voorraad van een oplossing van kaliumpermanganaat in water. Bijvoorbeeld een fles of een kan van twee liter, en vul eventueel voor elk groepje leerlingen een kookkolf tot de helft met deze oplossing. In plaats van glycerine kan ook afwasmiddel gebruikt worden. 51

52 Extra proef 1 Water bekijken onder een microscoop Wat je nodig hebt reageerbuis 1 van proef 9, met nog vuil water en bezinksel uit proef 9 reageerbuis 3 van proef 10, met het schoon gemaakte water 1 reageerbuizen-rek 1 microscoop met toebehoren 1 glazen roerstaaf 1 object-glas Bekijk de foto van de microscoop (afbeelding 1). afbeelding 1 de onderdelen van een microscoop 1 Door welke lens moet je kijken? Je moet kijken door de OOGLENS / TAFELLENS. Zet de ooglens waarop 10 x staat in de microscoop. Draai de tafel met de stelknop grof omlaag. Draai de tafellenzen zo, dat de tafellens van 10 x op de tafel zit. Kijk door de ooglens. Schakel de lamp aan of richt de spiegel zo, dat je goed licht krijgt. 52

53 2 Nu kijkt de OOGLENS / TAFELLENS op de microscooptafel. Pak voorzichtig reageerbuis 1 op. 3 Op de bodem van reageerbuis 1 ligt: A het filtraat. B het residu. C het bezinksel. D het oplosmiddel. Kijk door het water van de reageerbuis. 4 Het water in reageerbuis 1 lijkt WEL / NIET schoon. Roer met de roerstaaf in het water van reageerbuis 1. Haal je roerstaaf uit het water. Hierdoor blijft een druppel met vuil water aan de roerstaaf hangen. Neem een schoon object-glas. Veeg met de roerstaaf over het midden van het object-glas. Klem het object-glas in de tafelklemmen op de microscoop-tafel. Zorg dat de tafellens op de waterdruppel kijkt. Kijk door de ooglens van je microscoop. Stel het beeld goed in met de stelknop. Gebruik de stelknop fijn om het beeld helemaal zuiver in te stellen. 5 Je ziet nu WEL / GEEN kleine deeltjes in het water. Als je weinig of niets ziet, moet je het object-glas iets bewegen. Schuif het object-glas zó, dat je het vuil in het water goed ziet. Let op! Je ziet af en toe bewegende zwarte puntjes. Volg die bewegende puntjes met de stelknop fijn. 6 Beschrijf in het kort wat je ziet. Haal het object-glas van de tafel. Spoel het object-glas schoon onder de kraan en maak het goed droog. Maak ook je roerstaaf schoon en droog. Roer met de roerstaaf in het water van reageerbuis 3. 53

54 Haal je roerstaaf uit het water. Hierdoor blijft een druppel met schoon water aan de roerstaaf hangen. Veeg de roerstaaf weer over het midden van je schoon gemaakte objectglas. Bekijk ook dit water onder de microscoop. 7 Je ziet nu WEL / GEEN kleine deeltjes in het water. 8 Beschrijf in het kort wat je ziet. Als je alle proeven om het water te zuiveren goed hebt gedaan, dan moet je het volgende kunnen zien: er zit veel minder vuil in het water van reageerbuis 3 dan in het water van reageerbuis 1. In reageerbuis 3 zie je geen levende bacteriën meer zitten. Ruim alles netjes op. 54

55 Antwoorden extra proef 1 1 Door welke lens moet je kijken? Je moet kijken door de OOGLENS / TAFELLENS. 2 Nu kijkt de OOGLENS / TAFELLENS op de microscooptafel. 3 Op de bodem van reageerbuis 1 ligt: A het filtraat. B het residu. C het bezinksel. D het oplosmiddel. 4 Het water in reageerbuis 1 lijkt WEL / NIET schoon. 5 Je ziet nu WEL / GEEN kleine deeltjes in het water. 6 Beschrijf in het kort wat je ziet. E r z i t t e n v u i l d e e l t j e s i n h e t w a t e r. O o k z i e j e b e w e g e n d e d e e l t j e s i n h e t w a t e r. D i t z i j n b a c t e r i ë n. 7 Je ziet nu WEL / GEEN kleine deeltjes in het water. 8 Beschrijf ook nu in het kort wat je ziet. O o k n u z i e i k k l e i n e d e e l t j e s i n h e t w a t e r, m a a r g e e n b e w e g e n d e d e e l t j e s m e e r. D a t b e t e k e n t d a t d e b a c t e r i ë n d o o d z i j n. 55

56 Extra proef 2 Destilleren van zout water Wat je nodig hebt 1 kookkolf van 250 ml 1 rubber-stop voor de kookkolf met één gat 1 gebogen glazen buisje 1 bekerglas van 1000 ml 1 potje met kalium-per-manganaat 1 spatel 2 reageerbuizen 1 reageerbuis-stop met één gat 2 glazen buisjes van 10 cm 1 glazen drieweg stukje 1 statiefvoet met stang 1 dubbelklem 1 klem voor een kookkolf 1 druppel-flesje glycerine stukjes doorzichtige gummi-slang Uitvoering Doe een heel klein beetje kalium-per-manganaat op je spatel. Een paar korreltjes zijn al voldoende. Doe ze in de kookkolf. Vul de kookkolf tot de helft met water. Roer even in de kookkolf. 1 Kalium-per-manganaat kleurt het water:. Steek het gebogen glazen buisje in de rubber-stop van de kookkolf. Tip: gaat de glasbuis niet gemakkelijk in de rubber-stop? Doe een druppel glycerine aan de glasbuis. Glycerine zorgt ervoor dat glas en rubber gemakkelijk over elkaar glijden. Doe de stop op de kookkolf. Zet het statief in elkaar zoals afbeelding 2 laat zien. Zet de kookkolf vast op ongeveer 4 cm boven de brander. Steek één glazen buisje door de rubber stop van de reageerbuis. 56

57 afbeelding 2 de opstelling van extra proef 2 2 Kijk naar afbeelding 2. In welke reageerbuis zit het glazen staafje zonder stop? A In alle twee de reageerbuizen zit geen stop. B In reageerbuis 1 zit geen stop. C In reageerbuis 2 zit geen stop. D Op alle twee de reageerbuizen zit een stop. Vul het bekerglas van 1000 ml tot de helft met water. Zet de twee reageerbuizen in het bekerglas. Maak de slangetjes vast zoals afbeelding 1 laat zien. 3 Waarom gebruik je een druppel glycerine als de slangetjes moeilijk over de staafjes schuiven? Door de glycerine glijden ze WEL / NIET beter over elkaar. Maak de brander op de juiste manier aan. Zorg voor een blauwe, hete vlam. Zet de brander onder de kookkolf. Wacht tot het water kookt. Draai de luchtregelaar van de brander lager. De vlam moet blauw blijven, maar mag nu niet meer ruisen. 57

58 4 Je kunt zien dat het water kookt, omdat het: A erg borrelt en er veel damp vanaf komt. B erg borrelt en er geen damp vanaf komt. C niet borrelt en er geen damp vanaf komt. D af en toe borrelt. Bekijk één minuut wat er gebeurt. 5 Je ziet WEL / GEEN kleine waterdruppeltjes in de slangen komen. Zet nu de brander uit. 6 In de slang zag je kleine druppeltjes water komen. Dat was waterdamp uit de kolf, die op de koude slang condenseerde. Dus er is WEL / GEEN water uit de kookkolf verdampt. 7 De waterdamp condenseerde nog beter in de twee reageerbuizen. Dat komt doordat het water in het bekerglas de damp GOED / SLECHT afkoelde. Haal de reageerbuizen voorzichtig uit het water. Pas op, de slangen kunnen nog warm zijn. Kijk goed naar de kleuren. 8 De kleur van het water in de kookkolf is KLEURLOOS / PAARS. Dit komt doordat er WEL / GEEN kalium-per-manganaat in het water is opgelost. 9 De kleur van het water in reageerbuis 1 is KLEURLOOS / PAARS. 10 De kleur van het water in reageerbuis 2 is KLEURLOOS / PAARS. 11 Bij deze proef verdampt: A alleen het water. B alleen het kalium-per-manganaat. C het water en het kalium-per-manganaat. 12 Bij destilleren van zoutoplossingen in water, krijg je WEL / GEEN zuiver water. Ruim alles netjes op. 58

59 Antwoorden extra proef 2 1 Kalium-per-manganaat kleurt het water p a a r s. 2 Kijk naar afbeelding 2. In welke reageerbuis zit het glazen staafje zonder stop? A In alle twee de reageerbuizen zit geen stop. B In reageerbuis 1 zit geen stop. C In reageerbuis 2 zit geen stop. D Op alle twee de reageerbuizen zit een stop. 3 Waarom gebruik je een druppel glycerine als de slangetjes moeilijk over de staafjes schuiven? Door de glycerine glijden ze WEL / NIET beter over elkaar. 4 Je kunt zien dat het water kookt, omdat het: A erg borrelt en er veel damp vanaf komt. B erg borrelt en er geen damp vanaf komt. C niet borrelt en er geen damp vanaf komt. D af en toe borrelt. 5 Je ziet WEL / GEEN kleine waterdruppeltjes in de slangen komen. 6 In de slang zag je kleine druppeltjes water komen. Dat was waterdamp uit de kolf, die op de koude slang condenseerde. Dus er is WEL / GEEN water uit de kookkolf verdampt. 7 De waterdamp condenseerde nog beter in de twee reageerbuizen. Dat komt doordat het water in het bekerglas de damp GOED / SLECHT afkoelde. 8 De kleur van het water in de kookkolf is KLEURLOOS / PAARS. Dit komt doordat er WEL / GEEN kalium-per-manganaat in het water is opgelost. 9 De kleur van het water in reageerbuis 1 is KLEURLOOS / PAARS. 10 De kleur van het water in reageerbuis 2 is KLEURLOOS / PAARS. 11 Bij deze proef verdampt: A alleen het water. B alleen het kalium-per-manganaat. C het water en het kalium-per-manganaat. 12 Bij destilleren van zoutoplossingen in water, krijg je WEL / GEEN zuiver water. 59

60 2.4 Hoofdstuk 4 Elektriciteit In hoofdstuk 4 komt voor het eerst in Nova het onderwerp elektriciteit aan bod. Het gaat om een eerste kennismaking. Geen enkel onderdeel van de leerstof wordt nu al volledig behandeld. We willen met dit hoofdstuk vooral bereiken dat de leerlingen zich kennis eigen maken over de alledaagse aspecten van elektriciteit: snoeren, schakelaars, lampjes, elektrische apparaten, de kilowattuurmeter, de energierekening, smeltveiligheden en thermische veiligheden, de meterkast, enzovoort. Dat verkleint de kans dat elektriciteit in de derde klas een struikelblok wordt. Dat risico is er zeker wanneer de leerlingen zich nooit met de alledaagse kanten van elektriciteit beziggehouden hebben. Ondanks het feit dat hoofdstuk 4 nauwelijks voorkennis veronderstelt, zal de leerstof beter aansluiten bij de interesses van jongens dan bij die van meisjes. Jongens worden over het algemeen meer dan meisjes van huis uit gestimuleerd om zich voor elektriciteit te interesseren. Het is goed om hier in uw lessen rekening mee te houden. Leerlingen die iets van de praktische kant van elektriciteit afweten, krijgen in dit hoofdstuk de kans hun kennis op verschillende punten te verdiepen. Er komt bijvoorbeeld een aantal belangrijke theoretische begrippen aan de orde: spanning, stroom, vermogen en energie(verbruik). Afhankelijk van de voorkennis die al bij de leerlingen aanwezig is, kunt u bij het behandelen en toetsen van de leerstof meer of minder aandacht aan de theorie besteden. De beheersing van de theorie hoeft nog niet optimaal te zijn. Alle begrippen komen uitgebreid terug in deel 3. De hoofdcontext van hoofdstuk 4 is Elektriciteit thuis. We gaan vooral in op aspecten van elektriciteit die de leerlingen thuis kunnen tegenkomen. Wij adviseren om in de eerste en tweede klas tijdens practica zo veel mogelijk te werken met batterijen. Dat heeft verschillende redenen: Leerlingen zijn vertrouwd met batterijen. De leerlingen zullen in het begin nog wel eens kortsluiting maken. Als u batterijen gebruikt, kan er niet veel misgaan. Er zijn proeven waarbij ze een voeding moeten gebruiken. Leer ze een goed gebruik van de voeding aan. Hebt u een centrale voeding, dan is het voldoende de juiste spanning in te stellen. In hoofdstuk 4 wordt aandacht besteed aan bijna alle kerndoelen in domein C: elektriciteit in en om het huis. Zoals gezegd gaat het om een eerste kennismaking met de leerstof. In deel 3 wordt de leerstof verder uitgewerkt en verdiept. Kerndoel 7a De leerlingen kunnen de onderdelen van een elektrische schakeling aanwijzen die energie leveren, gebruiken en transporteren. Kerndoel 7b De leerlingen kunnen uitleggen dat een elektrische schakeling alleen functioneert als deze gesloten is. Kerndoel 7d De leerlingen kunnen een eenvoudig schema lezen en gebruiken bij het bouwen van een elektrische en/of elektronische schakeling in een practicumopstelling. Kerndoel 8a De leerlingen kunnen het energiegebruik van apparaten in een parallelschakeling berekenen en uitleggen waar de hoeveelheid gebruikte energie van afhangt. Kerndoel 8b De leerlingen kunnen het vermogen van apparaten in een parallelschakeling berekenen en een kostenberekening maken van het energiegebruik. Kerndoel 8c De leerlingen kunnen een keus maken tussen gelijksoortige apparaten op grond van argumenten ten aanzien van energiegebruik en veiligheid. bij afbeeldingen Afbeelding 1 Verschillende soorten batterijen. Op de foto staat een aantal batterijen. Batterijen kunnen worden aangegeven met namen of met codes als de ANSI- en IEC-code; ook worden vaak fabriekscodes gebruikt. De gewone batterij is meestal een zinkkoolstofbatterij. De alkalinebatterij heeft meer capaciteit en is dus duurzamer, maar duurder dan de zinkkoolstofbatterijen. De spanning is 1,5 volt per cel. De lithiumbatterij heeft ongeveer zeven keer de capaciteit van een alkalinebatterij en is daarom een van de duurdere wegwerpbatterijen ; ze komen ook vaak voor als knoopcel. De meest gebruikte oplaadbare batterijen zijn de nikkelcadmiumbatterij (NiCd) en de nikkelmetaalhydridebatterij (NiMH), elk met hun specifieke eigenschappen. Hiervan is de spanning 1,2 volt per cel; ook de polymeerionen- en lithiumionen-batterijen zijn oplaadbare batterijen. Op de foto staan onder andere de AAA-batterij (ook potloodbatterij of mini-penlite-batterij genoemd) met spanning van 1,5 V. De AA-batterij (penlite-batterij), de staafbatterij, vaak ook Engelse staaf genoemd, de ronde batterij; ook 1,5 volt. Lithiumbatterijen (kleine ronde) van 3,6 volt en 6 volt en enkele lithiumknoopcellen van 1,5 volt en 3 volt en een blokbatterij van 9 volt. 60

61 Afbeelding 4 Een achterlicht dat op batterijen werkt. De fietsen die tegenwoordig verkocht worden hebben bijna allemaal led-verlichting als achterlicht. De spanningsbron is niet een dynamo maar batterijen. Door het kleine energieverbruik van de leds gaan de batterijen lang mee. Het is natuurlijk een nadeel dat de batterijen op tijd vervangen moeten worden anders rijd je op een gegeven moment zonder licht. Een goed waarnemer ziet op tijd dat de ledjes minder gaan branden. Vanaf dat moment is het verstandig nieuwe batterijen te plaatsen of reservebatterijen mee te nemen. Een groot voordeel van deze verlichting is dat je van achter ook gezien wordt als je stilstaat. De levensduur van leds is vele malen hoger dan de levensduur van een gloeilampje. Nog een voordeel is dat je de verlichting automatisch in kunt laten schakelen als het donker wordt; in een slecht verlichte tunnel bijvoorbeeld brandt je achterlicht zonder dat je er zelf iets voor hoeft te doen. Afbeelding 7 Een platte batterij bestaat uit drie staafbatterijen. Als u een of meer van dergelijke modellen hebt, laat ze dan eens rondgaan door de klas. Schenk speciale aandacht aan de doorverbinding van de plus naar de min, het serieschakelen dus. Hoe de doorverbinding is aangebracht, is per fabrikant verschillend. Platte batterijen zijn in dumpwinkels vaak erg goedkoop en goed voor de lessen bruikbaar. Koop er echter niet te veel want ze zijn uit oude voorraden. Afgewerkte batterijen kunnen naar de milieubak. Voordat ze daar naartoe gaan, kunt u een afspraak maken met de collega s van techniek. Het is voor de leerlingen een mooie opdracht om de afgewerkte batterijen in de werkplaats open te laten werken zoals in de afbeelding. Goede opengewerkte batterijen kunt u weer gebruiken als demonstratiemodel. Blokbatterijtjes van 9 volt zijn ook leuk om te laten demonteren en als demonstratiemodel te gebruiken. Er zijn diverse soorten: zes kleine ronde batterijtjes, maar ook een opstapeling van zes cellen. Voor de leerlingen verschillende manieren van serieschakelen. De kop van deze batterijen, waarop het kroontje en het dopje zit (bij sommige modellen weliswaar op een kartonnen plaatje), zijn te gebruiken als batterijclip. Twee draadjes eraan solderen en ze kunnen dienst doen als batterijclip. Leerlingen die graag knutselen, kunnen zo de kop van de batterij gebruiken, voordat de rest van de batterij in de milieubak verdwijnt. Afbeelding 13 Batterijhouder voor twee batterijen Als u het werk klassikaal corrigeert, is het goed te demonstreren hoe de batterijen in de batterijhouder moeten liggen (als u zulke batterijhouders hebt). Sluit een lampje van 3 volt op de batterijhouder aan. Doe de batterijen er op vier manieren in; bij de twee foute mogelijkheden brandt het lampje niet, alleen bij de twee goede manieren brandt het lampje. Natuurlijk kunt u ook een demonstratie van één keer goed en fout geven. Het gebruik van een demonstratievoltmeter, of een voltmeter via het computerscherm (activeboard) in plaats van een lampje (of samen met een lampje), is extra duidelijk omdat de leerlingen dan direct de verschillende spanningen kunnen zien die de schakeling oplevert. Afbeelding 14 Een dynamo op een fiets. In een oplaadapparaat kunnen lege batterijen worden opgeladen. Dat geldt alleen voor oplaadbare batterijen (accu s). Er zijn veel verschillende soorten oplaadapparaten. Sommige waar alleen één type batterij in opgeladen kan worden, maar er zijn ook oplaadapparaten waar diverse typen batterijen in kunnen worden opgeladen. Belangrijk voor leerlingen die gebruikmaken van oplaadapparaten is dat er belangrijke verschillen zijn: Er zijn apparaten die uitschakelen als de batterij geladen is, maar er zijn ook apparaten die door blijven laden, ook als de batterij opgeladen is. De gebruiker van het apparaat moet zelf het apparaat uitschakelen. Hij moet dus de laadtijd van de batterij in de gaten houden. Eventueel kan het oplaadapparaat via een tijdschakelaar automatisch uitgeschakeld worden. Schakel je het apparaat niet op tijd uit, dan kan de batterij beschadigen, zelfs helemaal onbruikbaar worden. Bij veel te lang wachten om uit te schakelen gaat zo n batterij lekken en kan ook het oplaadapparaat defect raken. Nog een belangrijk punt is de laadstroom die het apparaat aan de batterijen levert. Snelladers hebben het voordeel dat de laadtijd van de batterij erg kort is. Helaas kan dit ten koste gaan van de levensduur van de batterijen. Een gewoon oplaadapparaat levert een lage laadstroom. Het nadeel daarvan is dat het opladen lang duurt, maar een voordeel is dat deze laadstroom geen nadelige gevolgen heeft voor de levensduur van de batterijen. Afbeelding 22 Een dynamo op een fiets Dit type dynamo zie je steeds minder. De dynamo zit in nieuwe modellen fietsen vaak in de naaf van het voorwiel gebouwd. Hierdoor heb je niet meer de wrijving die dit oude type dynamo wel heeft. In combinatie met een voorlicht dat automatisch inschakelt als het donker wordt, is dit een enorme verbetering. Het achterlicht kan ook op de naafdynamo werken, maar meestal zit op dit type fiets een led-achterlicht dat op batterijen werkt en automatisch kan inschakelen als het donker wordt. Afbeelding 23 Boven in de windmolen zit een generator. Een generator is te vergelijken met een dynamo. Ondanks dat het principe hetzelfde is als dat van een dynamo werkt hij volledig anders. De propellers van de windmolen worden aangedreven door de wind. Om te werken is het dus nodig dat er veel wind is. Windturbines worden daarom in gebieden geplaatst waar het veel waait. Ze zijn draaibaar zodat de wieken in de goede richting ten opzichte van de wind worden gezet. De spanning en het vermogen dat de generator van de windmolen levert hangt af van de bouw van de genera- 61

62 tor. De spanning die een generator van een windturbine opwekt is meestal 380 of 600 volt. In de windmolen wordt de spanning zo nodig omgevormd tot een frequentie van 50 Hz. Voor transport van de elektriciteit naar het elektriciteitsnet wordt door een transformator de spanning naar volt omgezet, afhankelijk van het gebruikte elektriciteitsnet. Afbeelding 24 Een generator in een elektriciteitscentrale Aan de man op de voorgrond kun je zien dat de generator erg groot is. De generator wordt aangedreven door een turbine. De turbine wordt aangedreven door stoom. Door de hoge temperatuur en druk van de stoom wordt de draaiende beweging opgewekt. In bergachtige streken wordt vaak gebruikgemaakt van waterkracht. Hier kan ook een waterkrachtcentrale en stuwmeer voor zijn gebouwd. Ook hier geldt dat de spanning en het vermogen dat de generator levert, afhangt van de bouw van de generator. Omdat de frequentie goed regelbaar is, is er geen aanpassing nodig zoals bij een windmolen. Bijregelen om de frequentie goed te houden is enkel nodig omdat afname van veel of weinig elektriciteit de draaisnelheid en dus de frequentie van de generator beïnvloed. Ook hier dient de spanning die door de generator geleverd wordt omhoog getransformeerd te worden om de elektriciteit door hoogspanningsleidingen te vervoeren. Afbeelding 25 Je kunt een batterij vasthouden tussen duim en wijsvinger. De gevaren van elektriciteit voor mens en dier hangen af van de grootte van de spanning, stroom, frequentie en de tijd van de aanraking. Hierover geven diverse elektriciteits- en veiligheidsinstanties gegevens en tabellen uit. Vaak zitten door de methode van onderzoek en gebruikte literatuur behoorlijke verschillen in die tabellen. Het is dan ook niet aan ons om aan te geven welke spanningen gevaarlijk zijn. Ook komt het voor dat een elektrische schok niet dodelijk is, maar het ongeluk toch fataal afloopt. Bijvoorbeeld iemand die van een ladder valt omdat hij een elektrische schok gekregen heeft. Op scholen wordt rekening gehouden met de spanning van apparaten die de leerling veilig kan gebruiken. De spanning van de batterijen en de voedingsapparaten die wij tijdens de proeven gebruiken, zijn ongevaarlijk. Afbeelding 26 Een elektrische stroom loopt in een kringetje. De ongevaarlijke stroom die bij het vasthouden van een batterij door het lichaam stroomt is zeer laag. De stroom neemt de kortste weg en wordt hier aangegeven met pijlen. De lage spanning van de batterij en de hoge weerstand van het lichaam zorgen voor deze zeer lage stroom. De capaciteit van de batterij zal hierdoor verminderen. Dit is niet zo voor knoopcelbatterijen. Houd die niet te lang tussen duim en wijsvinger vast, vooral niet met natte handen. De capaciteit van een knoopcel is veel kleiner dan van penlight-batterijen en kan door deze aanraking aanzienlijk verminderen. Afbeelding 31 Symbolen voor batterij, schakelaar en lampje Als oefening kunt u de leerlingen de symbolen na laten tekenen. Beschikt u over voldoende BINAS-boekjes, dan kunt u de leerlingen een aantal symbolen erbij laten tekenen, eventueel als extra opdracht voor de snelle leerling. Afbeelding 35 Alle toestellen in serie De setting zoals in de tekening, is technisch onmogelijk. Maar de tekening geeft goed weer hoe een serieschakeling van toestellen eruit zou kunnen zien. Verwijder je in de tekening een toestel of een draad tussen de toestellen, dan kan er geen stroom meer lopen. Voor de leerling is dit een tekening die het in serie schakelen van toestellen duidelijk kan maken. Afbeelding 38 Elk lampje heeft een eigen stroomkring. De leerlingen hebben de parallelschakeling in proef 5 leren kennen. De tekening in afbeelding 36 is praktischer in gebruikt dan afbeelding 38. Afbeelding 38 geeft duidelijker aan dat de stroomkringen los staan van elkaar. Afbeeldingen 39 en 40 Een gesloten en een open schakelaar De tekeningen geven duidelijk aan hoe een schakelaar werkt. Ook de relatie van de gesloten en open schakelaar en de vorm van de symbolen komen in deze tekeningen goed tot uiting. Afbeelding 43 De verwarmingsspiraal van een föhn De verwarmingsspiraal is op de foto goed te zien. Het motortje dat voor de aanvoer van de lucht zorgt, koelt tevens de spiraal, die zonder deze koeling zou verbranden. Het motortje werkt op een spanning van ongeveer 6 volt. Die spanning wordt eenvoudig afgenomen door een deel van de verwarmingsdraad als spanningsbron te gebruiken (spanningsdeler). Een diode zorgt ervoor dat de spanning op het motortje gelijkgericht wordt. Afbeelding 44 Onder in de waterkoker zit het verwarmingselement. Het verwarmingselement bestaat uit een koperen verchroomde buis. In de buis zit de weerstandsdraad. Deze draad is door elektrisch isolatiemateriaal gescheiden van de koperen buis. In de waterkoker zit een thermostaat die de spanning op het element uitschakelt als het water kookt. Ondanks dit kan er voor de veiligheid een droogkookbeveiliging in de waterkoker zijn ingebouwd. Deze schakelt het toestel uit als er te weinig water in de ketel zit of als al het water is verdampt. De meeste droogkookbeveiligingen zijn niet door de gebruiker in te schakelen. Het apparaat zal voor reparatie aan de handelaar aangeboden moeten worden. Er zijn vele soorten 62

63 waterkokers in de handel met elk hun eigen type verwarmingselement. De vermogens van de elementen verschillen nogal van elkaar. In sommige toestellen zit een element van 500 W, maar er zijn ook waterkokers met een element van 3000 W. Het vermogen op het typeplaatje is hoofdzakelijk het vermogen dat het verwarmingselement opneemt. Afbeelding 45 In de halogeenlamp zit een gloeidraad. De halogeenlamp is een gloeilamp met een veel hoger rendement dan het oude type gloeilamp. In de ballon zit een gas onder hoge druk. Aan dit gas is een kleine hoeveelheid halogeen (broom of jood) toegevoegd. Het glas van de ballon is van kwartsglas in verband met de grote hitte die de gloeidraad afgeeft. Het hete glas mag niet met de vingers aangeraakt worden, dat kan ernstige brandwonden veroorzaken. Het glas mag sowieso niet met de vingers aangeraakt worden omdat dat de levensduur aanzienlijk verkort. Afbeelding 46 In de spaarlamp zit een gas dat licht kan geven. Mensen vinden het licht van een spaarlamp vaak niet prettig. Dat is een groot bezwaar bij het gebruik van spaarlampen. Omdat het kleine gasontladingslampen zijn die elektronisch ontstoken worden, wil het bij sommige typen lampen nog wel eens even duren voordat die lampen het maximale licht geven. Ook zijn niet alle spaarlampen waterdicht en daarom niet geschikt voor het gebruik in vochtige ruimten en voor buitenverlichting. De lampen die de vorm van een gloeilamp hebben, zijn meestal waterdicht. De lampen met de dunne buisjes hebben kleine openingen waar de buisjes in de lampvoet komen. Hierdoor kan er vocht of vochtige lucht in de lampvoet komen. Dat zorgt vaak voor kortsluiting tussen de elektronicacomponenten die voor branden of het ontsteken van de gasontlading van de lamp moeten zorgen. Afbeelding 47 Een eenvoudige elektromotor De spanning komt op de wikkeling van het motortje te staan via de collector. De collector bestaat uit twee gescheiden koperen plaatjes. De stroom door de spoel zorgt voor een magnetisch veld (meer informatie voor de leerlingen hierover in de delen 3 en 4). De afstotende en aantrekkende magnetische krachten zorgen dat de rotor gaat bewegen. Het contact met de collector zorgt ervoor dat de afstotende en aantrekkende krachten veranderen, waardoor de rotor een stapje door wordt gedraaid. Omdat dit bij elke halve slag opnieuw gebeurt, blijft de motor in beweging. Het is mogelijk dat de motor niet vanzelf aanloopt. Dat komt omdat de collector in een ongunstige stand staat. Ook is de weerstand van de lagers erg groot. Het motortje heeft een verlengde as. De as kan op dit verlengde deel tussen duim en wijsvinger worden vastgepakt en rondgedraaid. Bij voldoende spanning gaat het motortje dan draaien, ook al wordt het tegen de draairichting in bewogen. Afbeelding 56 Deze kilowattuurmeter heeft een draaiende schijf. De kilowattuurmeter wordt voor de leerlingen in de delen 3 en 4 verder uitgelegd. Deze kilowattuurmeter is een analoge meter. Er zijn analoge types met twee telwerken. Eén teller voor dagtarief; tijdens het gebruik overdag geldt een hoger tarief. Het tweede telwerk is voor het nachttarief. Tijdens de nacht, meestal beginnend om uur tot s morgens uur, wordt minder energie gebruikt. Daarom is het gebruik van elektriciteit tijdens die uren goedkoper. De klant kan dan gebruikmaken van goedkope stroom. U kunt hier uw leerlingen vertellen dat ze per jaar heel wat kunnen besparen. Als thuis de apparaten die veel elektrische energie gebruiken tijdens de nacht aangezet worden, kan men nogal wat besparen. Dat geldt vooral voor de wasautomaat (3 kw), de afwasautomaat (2,5 kw) en de wasdroger (3 kw). Deze apparaten kunnen gemakkelijk in de nacht hun werk verrichten. Vaak zijn zij ook nog voorzien van een tijdschakelaar waardoor zij zichzelf kunnen inschakelen. Ook een oven of broodbakmachine kan in die uren gebruikt worden (oven 3 kw, broodbakmachine 500 W), waardoor er s morgens vers brood is. De klant betaalt voor deze meter een iets hoger abonnementstarief dan de meter met één teller. De klant met een meter met één teller betaalt voor het gebruik van elektriciteit overdag en tijdens de nachts hetzelfde tarief. De gebruiker moet jaarlijks de meterstanden aan de leverancier doorgeven. Om een bepaald aantal jaren zorgt de leverancier dat een meteropnemer de meterstanden komt controleren. De onkosten worden via een voorschot maandelijks aan de klant in rekening gebracht. Na het doorgeven of controleren van de meterstand door de meteropnemer volgt dan aan het begin van het nieuwe jaar een eindafrekening van de totaal verbruikte energie. Afbeelding 57 Een slimme kilowattuurmeter Deze digitale kilowattuurmeter heeft diverse voordelen. De leverancier kan elk moment het verbruik van de klant controleren. Dit gebeurt dus niet meer aan huis. Daardoor kan hij ook de maandelijkse voorschotten zodanig aanpassen dat de verbruiker aan het eind van het jaar niet voor een verassend grote uitgave komt te staan. De regering wil dat alle huizen worden voorzien van een slimme meter. Hiervoor zijn er nog een aantal wettelijke problemen te overwinnen, onder andere voor het beschermen van de privacy. Toch wil men zo snel mogelijk de slimme meter invoeren. Dit type meter kan ook het gasverbruik meten of gekoppeld worden aan een slimme gasmeter, waardoor ook het verbruik en de kosten van gas gemakkelijker geregeld kunnen worden. Bij verhuizen is geen extra aflezing meer nodig, dus ook geen extra kosten. 63

64 Afbeelding 48 De draden gaan van de meterkast naar de stopcontacten. In de draden naar de meterkast loopt een totaalstroom van de aangesloten apparaten. De maximale stroom moet onder de waarde van de smeltveiligheid blijven. Bij een overbelasting van 20% van de maximale stroom van de smeltveiligheid zal het nog enige tijd duren voordat de smeltveiligheid doorbrandt. De smeltveiligheid en de smeltveiligheidhouder kunnen daarbij gloeiend heet worden. Het is aan te bevelen handschoenen of een doek te gebruiken bij het vervangen van een smeltveiligheid die door overbelasting is doorgebrand. Het is duidelijk dat je met overbelasting te maken hebt bij een warme smeltveiligheid. Bij kortsluiting is de kapotte smeltpatroon koud (natuurlijk is een smeltveiligheid die direct bij inschakeling van te veel apparatuur stukgaat ook koud). Zijn er geen smeltveiligheden maar automatische veiligheden, dan schakelen die automatisch uit, meestal door het kromtrekken van een bimetaal. Na het oplossen van de storing, kan de beveiliging weer ingeschakeld worden. De oorzaak, overbelasting of kortsluiting, is niet zoals bij de temperatuur van een kapotte smeltveiligheid zo gemakkelijk vast te stellen. Als u tijd genoeg hebt, kunt u uw leerlingen laten uitrekenen hoeveel toestellen van een bepaald vermogen ze in één groep aan kunnen zetten zodat de smeltveiligheid (6, 10 of 16 A) nog juist heel blijft. Als daarna het vermogen groter wordt en de smeltveiligheid gaat stuk, waar moet je dan op letten als je de houder van de smeltveiligheid vastpakt? enzovoort. Afbeelding 65 kortsluiting van twee draden Leerlingen laten in proef 8 een dun koperdraadje verbranden. Dat vinden ze erg spectaculair. Vandaar dat we het in de proef twee keer laten doen. Brand door kortsluiting is vaak verwarrend: bij een goed beveiligde stroomkring, zal de beveiliging direct uitschakelen. De beveiliging schakelt echter niet uit als er een beetje weerstand in de stroomkring aanwezig is. Toch is dit ook kortsluiting. De stroom gaat niet, of maar gedeeltelijk, door het aangesloten toestel. Hierdoor schakelt de beveiliging niet uit en is de stroom toch erg groot, waardoor brand kan ontstaan. Ook bij auto s is dit vaak een oorzaak van brand. Vocht, vuil en olie tasten onder andere de bedrading aan, maar zorgen er ook voor dat er een verbinding met massa kan ontstaan met alle gevolgen van dien. Afbeelding 67 Zo ziet een smeltveiligheid er van binnen uit. Niet alle leerlingen hebben ooit een smeltveiligheid gezien. Het is daarom aan te bevelen om verschillende smeltveiligheden te laten zien: 6 A, 10 A en 16 A. De verklikkers hebben respectievelijk de kleuren groen, rood en grijs en de koppen van de veiligheid lopen van klein naar groot. Hierdoor past een 10 A veiligheid niet in een passchroef van 6 A en een 16 A niet in de 6 en 10 A passchroef. Hierdoor kan een smeltveiligheid voor een hoge stroomsterkte niet in een groep worden geplaatst die voor een lagere stroomsterkte beveiligd is. Het laten zien hoe de passing van de kop van de smeltveiligheid wel of niet in een passchroef past, is zeer zinvol. Afbeelding 73 Automatische veiligheden in de meterkast Leerlingen verwarren een automatische veiligheid vaak met een aardlekschakelaar. Het is erg zinvol een groepenkast met automatische veiligheden en een of meer aardlekschakelaars (erin) te kunnen laten zien. Deze groepenkasten zijn nogal duur. Heeft uw school een elektroafdeling, dan is het niet moeilijk om zo n groepenkast te demonstreren. Het kan zijn dat er een groepenkast in het technieklokaal als demonstratiemodel is opgehangen. In overleg met uw collega techniek kunt u de leerlingen dan nog meer over de groepenkast laten zien. Afbeelding 74 de aardlekschakelaar Een aardlekschakelaar in een groepenkast met automatische veiligheden heeft vaak dezelfde vorm, maar zit apart van de groepen die hij mee beveiligt. Een aardlekschakelaar is ook te herkennen aan de testknop die bij de schakelaar hoort. Met de testknop kan een elektromonteur de goede werkwijze van de aardlekschakelaar testen. Voor de gebruiker is het zinvol te weten dat de goede werking van de aardlekschakelaar afhangt van het af en toe uitschakelen d.m.v. het indrukken van de testknop. Eén of tweemaal per jaar uitschakelen wordt aanbevolen. U kunt uw leerling dit meegeven en ook dat bij het uitvallen van de stroom de elektrische klokken van diverse apparaten in huis ook uitschakelen. Bij het inschakelen van de stroom gaan niet alle klokken automatisch lopen of ze lopen door de uitgeschakelde tijd achter. Daarom wordt aanbevolen bij het omschakelen van zomer naar wintertijd en omgekeerd de aardlekschakelaar d.m.v. de testknop uit te schakelen. 64

65 Aanwijzingen en tips bij de proeven Proef 1 Schakelen van batterijen Voorbereiding Spanning verhogen door batterijen in serie te schakelen. 1 lampje van 4,5 of 6 volt 1 lamphouder E10 2 snoertjes 3 staafbatterijen van 1,5 volt 1 platte batterij van 4,5 volt Zorg ervoor dat de batterijen niet te veel ten opzichte van elkaar verschillen: de drie batterijen in serie moeten ongeveer hetzelfde vermogen kunnen leveren als de platte batterij. I.p.v. staafbatterijen zijn natuurlijk penlite-batterijen van 1,5 volt te gebruiken. Pas op dat de capaciteit van de batterijen niet te veel verschilt. Dit kan door te weinig lading, de leeftijd, slechte opslag enzovoort. Het verschil tussen de drie batterijen in serie en de platte batterij is dan duidelijk te merken. Het lampje zal in die situatie minder fel branden. Hierdoor lijkt het dat de spanningen van de drie batterijen in serie en de platte batterij verschillend zijn. Het is juist de bedoeling van de proef dat de leerling constateert dat die spanningen gelijk zijn. Om de batterijen niet weg te laten rollen, kunnen ze in de vouw (in het midden) van het boek worden gelegd. Ook een lat met een gleuf in de vorm van een V erin is een gemakkelijk hulpmiddel om batterijen achter elkaar te leggen (voor handige leerlingen een praktijkwerkstukje voor in de werkplaats). Gebruik voor deze proef geen oplaadbare batterijen in verband met de spanning. Als een of meer leerlingen vraag 7 fout beantwoorden, controleer dan de staat van de gebruikte batterijen. Proef 2 Een eenvoudige batterij maken Voorbereiding Werkwijze Dat de leerling leert dat een batterij bestaat uit twee verschillende materialen als polen, die een spanning opwekken door middel van een elektrolyt. 3 spijkers van 8 cm 3 stukjes koperdraad van 2,5 mm 2, 10 cm lang 4 snoertjes 6 krokodillenbekjes 1 reageerbuis gevuld met keukenazijn 1 reageerbuizenrek 1 meetlat van 30 cm 1 schaar 1 voltmeter 1 blaadje A4 (kladpapier) 1 rol plakband 1 stukje schuurpapier Vul per groepje leerlingen één reageerbuis tot ongeveer 1 cm onder de rand met huishoudazijn. Zet voor de leerlingen dit gevulde reageerbuisje in een reageerbuizenrek klaar. Leg voordat ze beginnen uit, welke aansluitbussen van de voltmeter ze moeten gebruiken. Hebt u de beschikking over digitale multimeters, vertel dan ook op welke stand de meters ingesteld moeten worden (bijvoorbeeld 2 volt, gelijkspanning en de aansluitdraden in de aansluitbussen V en com). De spijker wordt negatief en het koper positief, geef daarom aan wat de plus en de min (aansluitbussen) van de meter zijn. 65

66 Deze proef kan ook in de vorm van een werkstukje in het technieklokaal worden uitgevoerd. In plaats van azijn kunt u een keukenzoutoplossing in water gebruiken, de spanning per cel van de batterij is dan ongeveer 0,3 volt. Pas dan op, de antwoorden op de vragen zijn dan anders dan in het antwoordenboek vermeld. Klassikaal voorgesneden papier met stukjes van 10 tot 12 cm lang en 5 à 6 cm breed is natuurlijk ook erg gemakkelijk. Bijvoorbeeld als er op school een snijmachine voor papier gebruikt wordt, dan blijven er vaak bruikbare stukken papier over. Is er bij u op school een timmerafdeling en/of een elektroafdeling aanwezig, dan zijn daar vaak de spijkers te halen en is 2,5 mm 2 draad als afval genoeg aanwezig. Een keer stukjes draad laten strippen (isolatie verwijderen) en u kunt een hele tijd vooruit. Na gebruik de spijkers en stukjes draad niet wegdoen, ze zijn voor de volgende klas weer opnieuw voor deze proef te gebruiken. De capaciteit van de cellen is natuurlijk zeer laag. U kunt hetzelfde type batterij maken met zink en koper als polen, de spanning is dan 1 volt per cel. De capaciteit van dit batterijtje is groter en praktisch bruikbaar, bijvoorbeeld om een demonstratiemodel van een horloge te laten werken. Proef 3 De stroomkring Voorbereiding Werkwijze Een lampje aansluiten op een voeding met gebruik van een schakelaar. 1 lampje 1 lamphouder 1 schakelaar 3 snoertjes 1 voeding Leg de werking van de voeding aan de leerlingen uit. De proef kan gebruikt worden om de werking van een (geavanceerde) voeding uit te leggen, bijvoorbeeld het instellen van de soort en de grootte van de spanning. In proef 2 hebben de leerlingen leren werken met een voltmeter. Gebruikt u regelbare voedingen waar geen voltmeter op zit, dan kunt u ze een voltmeter parallel op de voeding laten zetten. Uw leerlingen kunnen daarna gewoon de aansluiting maken die ze in afbeelding 28 en 29 is voorgedaan. Als u verschillende voedingen gebruikt, is het verstandig de werking en de verschillen aan uw leerlingen uit te leggen. Mogelijk kunt u de voedingen tijdens de proef laten rouleren. Natuurlijk kan een centrale voeding ook dienstdoen. Het kan zinvol zijn om de leerlingen de mogelijkheden van deze voeding in het kort uit te leggen. Proef 4 Lampen in serie schakelen Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat toestellen die in serie geschakeld staan, alleen werken als elk toestel ingeschakeld is en geen van de toestellen defect is. Tevens leert hij een schema tekenen van twee lampen die in serie geschakeld zijn. 2 lampjes van 4,5 of 6 volt 2 lamphouders E10 3 snoertjes 1 platte batterij (4,5 volt) Gebruik bij het in serie schakelen dezelfde typen lampjes. Als het vermogen van de lampjes verschilt (verschillende weerstanden, dus verschillende spanningen over de lampjes) zal één lampje niet of weinig branden terwijl het andere lampje fel brandt. Hierdoor gaat het effect van het serie schakelen volledig verloren. Natuurlijk is in plaats van een platte batterij ook een ander soort voeding te gebruiken. 66

67 Beschikt u over te weinig voorgemonteerde lamphouders, koop dan losse E10- lamphouders, los zijn ze erg goedkoop. Zet op de aansluitschroeven twee krokodillenbekjes en u bent klaar. Natuurlijk zijn de lamphouders ook gemakkelijk op stukjes hout of kunststof te monteren. In overleg met de docent techniek kan dit voor uw leerlingen een leuke techniekopdracht worden. In dit kader kan de opdracht uitgebreid worden door gebruik te maken van plaatjes kunststof. Met een warmtebuigbank of föhn kan het kunststofplaatje worden omgezet tot een u-profiel. Twee gaatjes erin boren (3,5 mm) om de lamphouder vast te zetten. In het midden een gat (5 mm) om de aansluitsnoertjes door te laten gaan. Twee stekkerbusjes monteren via twee gaten (6,5 mm) in het profiel. De aansluitdraden monteren aan de schroefjes en op de stekkerbusjes vast solderen. Liever blokbatterijtjes als voeding? Dan is het gemakkelijk om batterijclips voor deze batterij te gebruiken. Soldeer (eventueel via uw collega techniek) krokodillenbekjes aan de snoertjes van de batterijclip. Geef uw leerlingen aan dat ze dit gaan gebruiken als ze bij proeven de platte batterij tegenkomen. Proef 5 Lampen parallel schakelen Werkwijze De leerlingen leren dat bij een parallelschakeling de toestellen onderling onafhankelijk van elkaar werken. Tevens leren zij een schema tekenen van een parallelschakeling met twee lampjes. 2 lampjes van 4,5 of 6 volt 2 lamphouders E10 (voor kleine fitting) 4 snoertjes 1 platte batterij (4,5 volt) Natuurlijk is in plaats van een batterij ook een ander soort voeding te gebruiken. Voor te weinig lamphouders of het gebruik van blokbatterijtjes, zie de tip bij proef 3. Proef 6 Een elektromotor Voorbereiding Werkwijze De leerling leert de basiselementen van een elektromotortje kennen. 1 compleet model van een elektromotortje 1 regelbare voeding met voltmeter 1 rood snoertje 1 zwart snoertje Plak een stickertje op het motortje met de spanning waarop het motortje werkt. Vertel eventueel hoe de leerling de voltmeter op de voeding moet aflezen. Geef zo nodig aan dat de voeding op gelijkspanning moet worden ingesteld. Omdat de collector van het motortje vaak in een ongunstige stand staat en de weerstand van de lagertjes vrij groot is, kan het zijn dat het motortje niet vanzelf aanloopt. Het motortje heeft een verlengde as; de as kan tussen duim en wijsvinger worden vastgepakt en rondgedraaid. Het motortje gaat bij voldoende spanning zelf draaien, ook al wordt het tegen de draairichting in bewogen. Hebt u geen voedingen met een voltmeter, dan zijn er andere mogelijkheden om de proef toch goed te doen. Bijvoorbeeld door bij elke leerling een voltmeter parallel op de voeding aan te sluiten, of het gebruik van een centrale voeding die u dan zelf kunt regelen. Het voordeel van een centrale voeding is dat de leerlingen nooit een te hoge spanning op het motortje kunnen instellen. 67

68 Proef 7 Elektrische stroom meten Voorbereiding Het aansluiten en gebruik van een ampèremeter. 1 platte batterij 1 ampèremeter voor gelijkstroom met meetbereik van 0 tot 1 A 2 lamphouders 2 lampjes van 6 volt; 3 watt 2 krokodillenbekjes 5 snoeren Eventueel de leerlingen instrueren hoe de ampèremeter aangesloten moet worden. Gebruikt u analoge meters met verschillende aansluitingen en wijzerschalen (bijvoorbeeld een meter zoals in de afbeelding), leg dan de verschillende mogelijkheden goed uit. Verkeerd aansluiten of gebruik van de meter kan tot schade van de meter leiden. Ook het aflezen van de wijzerschalen moet goed uitgelegd worden. Ook moet u aangeven welke schaal bij welke aansluiting hoort en duidelijk uitleggen waarom. Proef 8 Kortsluiting Voorbereiding Werkwijze De leerling ziet dat bij kortsluiting de stroom heel hoog wordt. 1 veiligheidsbril 3 snoertjes 2 elektrodehouders 2 zeer dunne koperdraadjes Denk aan het gebruik van de veiligheidsbril! Voor deze proef hebt u dunne koperdraadjes nodig. Die kunt u gemakkelijk zelf maken, zie de tips hieronder. Snoertjes die kapot zijn of waarvan de stekkertjes slecht zijn, niet weggooien. Knip het slechte stekkertje van de snoer en verwijder ongeveer 1 cm isolatie van het snoertje met een striptang. Knip het gestripte snoer op een lengte van ongeveer 10 cm af. Met een platbektang of combinatietang zijn nu heel gemakkelijk de draadjes uit het snoer te trekken. Trek niet meer draadjes uit het snoer dan u nu nodig hebt. De draadjes die in het snoer blijven zitten, zijn goed opgeborgen tot de volgende keer dat u weer draadjes nodig hebt. Siliconensnoeren hebben heel erg dunne koperdraadjes in de kern; daardoor zijn deze snoeren ook zo flexibel. Deze dunne draadjes zijn bij de proef heel goed bruikbaar. 68

69 Extra proef 1 Overbelasting Voorbereiding De leerling ziet dat een smeltveiligheid ook doorbrandt door overbelasting. 1 veiligheidsbril 1 regelbare voeding 11 snoertjes 2 elektrodehouders 3 zeer dunne koperdraadjes 5 lampjes 6V; 0,5A (3W) 5 lamphouders Denk aan het gebruik van de veiligheidsbril. Zie de tips bij proef 8 Kortsluiting. De draadjes uit siliconensnoertjes zijn voor deze proef aan te bevelen. Extra proef 2 De led De leerling leert dat de led een halfgeleider is met de eigenschap dat hij licht geeft. Als de led geleidt, geeft hij licht; spert de led dan geeft hij geen licht. 2 leds gemonteerd met weerstand 4 snoertjes 1 platte batterij (4,5 volt) Het is handig om de led met een voorschakelweerstand vooraf op een plaatje te monteren. Zie bij proef 4 de opmerking over de techniekopdracht. Zo kan ook een led op een plaatje worden gemonteerd; eventueel een 5 mm gaatje in het plaatje om een ronde led van onderuit in het plaatje te steken, een gaatje van 4,9 mm en hij zit stevig vast. Gebruik een 220 Ω-weerstand, dan kunt u een 4,5 V-batterij of een 9 V-batterij gebruiken. Advies voor specifiek gebruik is 220 Ω voor 4,5 V en 470 Ω voor 9 V. Voor het berekenen van een voorschakelweerstand en het aansluiten van ledjes antiparallel, zie de artikeltjes hieronder. De voorschakelweerstand voor een led berekenen (Extra proef 2). Hierbij hangt veel af van de soort en het type led dat u gebruikt. Gegevens over een led kunt u vinden in de technical datasheet die elke fabrikant voor de led die hij produceert uitgeeft. Via een zoekpagina op internet kunt u de gegevens van elk type led vinden. We gaan uit van een veel gebruikte eenvoudige led, de bolvormige rode led van 5 mm. De maximale stroom door deze led is 50 ma, de led brandt zeer goed bij een stroom van 10 à 20 ma. Het licht van deze led is bij 5 ma nog heel goed te zien en de levensduur van de led is daarbij zeer hoog. Als we uitgaan van een stroom van 20 ma (10 ma kan ook, maar als er veel omgevingslicht is, dan is het licht van een led die op 20 ma brandt veel beter te zien. Pas op, voor de meeste witte ledjes van 5 mm is de maximale stroom 20 ma, deze stroomsterkte zorgt voor fel wit licht). Voor lage spanningen is de weerstand te berekenen met de formule: R = (U bron U led ) / I, voor hogere spanningen (bijvoorbeeld boven 20 volt) kunt u gebruikmaken van de formule R = U / I. De led-spanning voor dit soort ledjes (rood, geel en groen) ligt tussen de 1,4 en 2,2 V. Weet u de spanning van de led niet (zie fabrieksgegevens), neem dan een spanning van 1,7 V. Ook is het belangrijk het juiste vermogen van de voorschakelweerstand te berekenen. Een te klein vermogen van de weerstand heeft als gevolg dat de weerstand te warm wordt en daardoor kapot gaat. Het vermogen dat de weerstand moet hebben is te berekenen met de formule P = U I. Bijvoorbeeld een voorschakelweerstand voor een spanning van 15 volt: R = (U bron U led ) / I = (15 1,7) V / 20 ma = 665 Ω P = U I = 13,3 V 20 ma = 266 mw Uit de E12-reeks is dat een weerstand van 680 Ω; 250 mw. Deze weerstand wordt erg warm, daarom kunt u beter kiezen voor een weerstand met een vermogen van 0,5 W. Een voorbeeld voor een spanning van 60 V: R = U / I = 60 V / 20 ma = 3 kω. P = U I = 60 V 20 ma = 1,2 W Uit de E12-reeks kiest u dan een weerstand van 2,7 of 3,3 kω van 2 W. Of neem een weerstand van 3,9 kω; 1 W (de stroom is dan 15,4 ma). 69

70 Twee ledjes antiparallel aansluiten (Extra proef 2; afbeelding 8). Een led aangesloten op wissel- of gelijkspanning tot ongeveer drie volt zal gewoon licht geven. Als je in een led kijkt die op wisselspanning is aangesloten dan kun je het knipperen van de wisselspanning waarnemen. Gebruik je een hogere spanning dan drie volt dan gaat de led stuk. Hoe hoger de spanning op de led, hoe eerder hij stuk gaat. Ledjes antiparallel aansluiten doe je op wisselspanning. In de proef is gelijkspanning gebruikt voor het leerproces. Bij het antiparallel schakelen van twee ledjes zorgt de diode van elke led voor het gelijkrichten van de spanning. Deze diodewerking van de ledjes zorgt ervoor dat in doorlaatrichting de gelijkspanning, de werkspanning van elke led (ongeveer 1,4 2,2 V, afhankelijk van de led) over de andere led komt te staan. De sperspanning, die elke halve periode op de led staat is meer dan de helft van de effectieve aangesloten spanning op de led (ongeveer ½ U eff 2). In het kort komt het erop neer dat een wisselspanning op een led, groter dan twee keer zijn werkspanning, gevaarlijk wordt voor de levensduur van de led. Ledjes antiparallel aangesloten, heffen dus van elkaar de negatieve flank van de spanning op (hierboven genoemd de sperspanning bij elke halve periode). Het gevolg hiervan is dat op deze manier twee ledjes gewoon op wisselspanning kunnen worden aangesloten, natuurlijk met een voorschakelweerstand voor de ledjes. In praktijk: ledjes kunt u antiparallel schakelen met één voorschakelweerstand in serie, deze kunnen zonder probleem op wisselspanning worden aangesloten. 70

71 Extra proef 1 Overbelasting Wat je nodig hebt 1 veiligheids-bril 1 regelbare voeding 11 snoertjes 2 elektrode-houders 3 zeer dunne koperdraadjes 5 lampjes 6V; 0,5A (3W) 5 lamp-houders Uitvoering Zet je veiligheids-bril op. Zet de schakelaar op de voeding in de stand UIT. Bouw de schakeling van afbeelding 1. afbeelding 1 de opstelling van de proef 1 Kijk op de fitting van een lampje, daarop staat de spanning waarop het lampje fel brandt. Op welke spanning moet je de spanningsbron instellen om het lampje fel te laten branden? Je moet de spanningsbron instellen op volt. Laat de schakeling door je leraar controleren. Als alles klopt, schakel je de spanning in. 2 Brandt de lamp? JA / NEE 71

72 3 Blijft het koperdraadje heel? JA / NEE Schakel de spanning uit. Sluit een extra lampje aan als in afbeelding 2. afbeelding 2 Zo sluit je twee lampjes aan. 4 Hoe staan de lampjes geschakeld? A De lampjes staan parallel geschakeld. B De lampjes staan in serie geschakeld. Schakel de spanning weer in. 5 Noem het lampje dat je de eerste keer gebruikte lampje 1, het nieuwe lampje noem je lampje 2. Hoe brandt lampje 1 nu? A Lampje 1 brandt nu niet meer. B Lampje 1 brandt zwakker dan voorheen. C Lampje 1 brandt even fel als voorheen. 6 Blijft het dunne draadje heel? JA / NEE Sluit nu telkens één lampje extra parallel aan. Pas op! Schakel de spanning telkens uit, voordat je een nieuw lampje aansluit. Ga door totdat bij het inschakelen van de spanning het dunne draadje kapot gaat. 7 Hoeveel lampjes waren aangesloten, toen het draadje kapot ging? Het draadje ging kapot bij.. lampjes. 72

73 Schakel de spanning uit. Zet nu twee draadjes naast elkaar tussen de klemmen van de elektrodehouder, zoals in afbeelding 3. afbeelding 3 Twee draadjes aansluiten. Schakel de spanning weer in. 8 Blijven de twee draadjes heel? JA / NEE 9 Hoeveel lampjes denk je nu te kunnen aansluiten, voordat de draadjes kapot gaan? Ik denk ongeveer.. lampjes. Schakel de spanning uit. Ruim alles netjes op. 73

74 Antwoorden extra proef 1 1 Je moet de spanningsbron instellen op 6 volt. 2 Brandt de lamp? JA / NEE 3 Blijft het koperdraadje heel? JA / NEE 4 Hoe staan de lampjes geschakeld? A De lampjes staan parallel geschakeld. B De lampjes staan in serie geschakeld. 5 Hoe brandt het lampje nu? A Lampje 1 brandt nu niet meer. B Lampje 1 brandt zwakker dan voorheen. C Lampje 1 brandt even fel als voorheen. 6 Blijft het dunne draadje heel? JA / NEE 7 Het aantal lampjes is afhankelijk van de dikte van het draadje. 8 Blijven de twee draadjes heel? JA / NEE 9 Twee keer zo veel als het antwoord bij vraag 7. 74

75 Extra proef 2 De led Wat je nodig hebt 2 leds gemonteerd met weerstand 4 snoertjes 1 platte batterij (4,5 volt) Uitvoering Bekijk afbeelding 4 en beantwoord vraag 1. afbeelding 4 De led geleidt. 1 De plus van de batterij is verbonden met: A de weerstand. B de led. C geen van beide. Maak de schakeling van afbeelding 4. Als de led geen licht geeft, waarschuw dan je leraar. 2 De led geeft nu WEL / GEEN licht. 3 Welke vorm heeft de led van afbeelding 4? A een bolletje B een streepje C een driehoekje D een vierkantje 75

76 Het schema van je schakeling zie je in afbeelding 5. afbeelding 5 het schema van een led die geleidt Ga nu met je potloodpunt in het schema van de plus van de batterij naar de min. Je komt eerst bij de weerstand, daarna bij de led. Het symbool van de led is een driehoek in de vorm van een pijl. 4 Je potlood beweegt WEL / NIET in de richting van die pijl. 5 In afbeelding 5 gaat de stroom door de led, in de richting van de pijl. Dan geeft de led WEL / GEEN licht. Als de led licht geeft, dan zeg je: De led geleidt. Geleiden betekent doorlaten ; de led laat de stroom door. Bekijk nu afbeelding 6. afbeelding 6 De led spert. 6 In afbeelding 6 is de plus van de batterij verbonden met: A de weerstand. B de led. C de min van de batterij. 76

77 Maak de schakeling van afbeelding 6. De led is goed aangesloten, maar geeft geen licht. Als een led zo is aangesloten, zeg je: De led spert. Sperren betekent tegenhouden : de led houdt de stroom tegen. In afbeelding 7 zie je het schema van deze aansluiting. afbeelding 7 Zo ziet het schema van een led die spert eruit. Ga in het schema met je potlood van de plus naar de min van de batterij. Je komt bij het rechte streepje van de led, dus niet in de richting van de pijl. Er loopt dus geen stroom als de min is aangesloten in de richting van de pijl. 7 Je hebt de led aangesloten zoals in het schema van afbeelding 7. De led geeft dan WEL / GEEN licht. 8 We zeggen dan dat de led: A geleidt. B spert. C niets doet. 9 Teken in de rechthoek het schema van een led die geleidt. Als je het niet meer weet, kijk dan naar afbeelding 5. 77

78 Sluit de led volgens je schema aan. Laat je opstelling door je leraar controleren. 10 De led in je schakeling geeft WEL / GEEN licht. 11 De led in je schakeling: A geleidt. B spert. C doet niets. Bouw de schakeling volgens het schema van afbeelding 8. afbeelding 8 Zo sluit je twee leds aan. De leds in afbeelding 8 staan in tegengestelde richting geschakeld. Ze staan wel parallel, maar op een bijzondere manier. De leds staan anti-parallel geschakeld. Staan beide leds in dezelfde richting, dan staan ze wel gewoon parallel geschakeld. 12 Kleur in afbeelding 8 de led die geleidt, rood. Kleur de led die spert, groen. 13 Kleur in afbeelding 8 de leidingen waarin stroom loopt, rood. Geef met pijlpunten de stroomrichting in die leidingen aan. Draai de batterij om. 78

79 14 In afbeelding 9 zie je een gedeelte van het schema van de aansluiting die je gemaakt hebt. Teken in het schema, met potlood en liniaal, het symbool van de batterij zoals je hem nu hebt aangesloten. afbeelding 9 Maak het schema af. 15 Hoe staan de leds in je schema geschakeld? A in serie B parallel C anti-parallel 16 Kleur in afbeelding 9 de led die geleidt, rood. Kleur de led die spert, groen. 17 Kleur in afbeelding 9 de leidingen die geleiden rood. Geef met pijlpunten de stroomrichting in die leidingen aan. 18 Teken in afbeelding 10 het schema zo dat beide leds geleiden. afbeelding 10 het schema van twee geleidende leds 79

80 Maak de aansluiting van het schema dat je getekend hebt. 19 Welke led geeft nu licht? A alleen de bovenste B alleen de onderste C geen van beide D allebei 20 Hoeveel stroomkringen zijn er in je aansluiting? 21 Hoe staan de leds in je aansluiting geschakeld? A in serie B parallel C antiparallel Ruim alles netjes op. 80

81 Antwoorden extra proef 2 1 De plus van de batterij is verbonden met: A de weerstand. B de led. C geen van beide. 2 De led geeft nu WEL / GEEN licht. 3 Welke vorm heeft de led van afbeelding 1? A een bolletje B een streepje C een driehoekje D een vierkantje 4 Je potlood beweegt WEL / NIET in de richting van die pijl. 5 Dan geeft de led WEL / GEEN licht. 6 De plus van de batterij is nu verbonden met: A de weerstand. B de led. C de min van de batterij. 7 De led geeft dan WEL / GEEN licht. 8 We zeggen dan dat de led: A geleidt. B spert. C niets doet De led in je schakeling geeft WEL / GEEN licht. 81

82 11 De led in je schakeling: A geleidt. B spert. C doet niets. 12/13 afbeelding 8 antwoord Twee leds aansluiten. 14 afbeelding 9 antwoord Maak het schema af. 15 Hoe staan de leds in je schema geschakeld? A in serie B parallel C anti-parallel 16 Zie Zie

83 18 afbeelding 10 antwoord het schema van twee geleidende leds 19 Welke led geeft nu licht? A alleen de bovenste B alleen de onderste C geen van beide D allebei Hoe staan de leds in je aansluiting geschakeld? A in serie B parallel C antiparallel 83

84 2.5 Hoofdstuk 5 Warmte bij afbeeldingen Afbeelding 1 Om eten warm te maken, heb je energie nodig. Als je deze afbeelding wat nauwkeuriger bekijkt, zie je nog andere voorbeelden van energiegebruik. Allereerst gaat de afbeelding over de energie (warmte) die nodig is om het vlees te grillen. Daarnaast heb je ook energie nodig om het vlees op de gril te leggen, om te draaien, op een bord te doen en het eten zelf kost ook energie. Afbeelding 2 De accu in een auto geeft elektrische energie. De accu van de auto levert elektriciteit. Dit is ook een vorm van energie. Die energie is vooral nodig om de motor van de auto te starten. De dynamo van de auto geeft de elektrische energie die nodig is tijdens het rijden, zoals voor het licht, de radio, de stuurbekrachtiging, de rembekrachtiging, de elektrische ramen, de radio, de airco enzovoort. de energie die dan nog over is, wordt gebruikt om de accu op te laden. De accu opladen gebeurt dus tijdens het rijden. Als een accu leeg is, kun je de auto niet meer starten. Het opladen moet dan gebeuren met een speciale acculader. Na enkele jaren is een accu versleten en moet vervangen worden door een nieuwe, Afbeelding 3 Voor deze sprong is veel bewegingsenergie nodig. Alle bewegingen kosten energie, dat kan van heel klein tot heel groot zijn. Een vliegende mug heeft ook energie nodig, hoe klein dan ook. Voor het in beweging zetten van een lange trein is heel wat meer energie nodig, vanwege het grote gewicht. De sprong van afbeelding 3 is mogelijk doordat de bewegingsenergie wordt gebruikt om hoogte te krijgen. Afbeelding 4 In hout zit chemische energie. Warmte(energie) krijg je bijvoorbeeld door hout te verbranden. Omdat verbranden een scheikundige reactie is, noem je de energie die in hout zit chemische energie. Alle brandstoffen hebben chemische energie. Dus ook gas, benzine, dieselolie enzovoort. Afbeelding 5 een kerncentrale Een kerncentrale produceert elektrische energie die ontstaat doordat er in de centrale een kernreactie plaatsvindt. Daarbij ontstaat veel warmte, die in de centrale wordt omgezet in elektrische energie. U kunt ook aanhalen dat kernenergie een omstreden energievorm is vanwege de gevaarlijke straling en het radioactieve afval. Afbeelding 8 en 9 In beide afbeeldingen zijn de gloeiende verwarmingselementen (gloeiende draden) te zien. De draden kunnen tegen deze hoge tempratuur, omdat ze van een speciaal soort materiaal zijn gemaakt. Afbeelding 12 de open haard Afbeelding 13 het gasfornuis Hier zijn heel duidelijke de twee verschillende fasen van de brandstoffen te zien. Hout is vast en aardgas is gasvormig. Aan de kleur van de vlammen kun je zien dat hout met een gele vlam verbrandt (dat komt onder andere door roetdeeltjes in de vlam en door de temperatuur van de vlam). Het gasfornuis met de blauwe vlam heeft een betere verbranding. Een blauwe vlam is heter dan een gele vlam. Afbeelding 14 de keukengeiser Afbeelding 15 een aansteker Je ziet de waakvlam van de geiser uitvergroot in het cirkeltje. Moderne geisers hebben een elektrische ontsteking. Daarom hebben ze geen waakvlam nodig, dat bespaart dus aardgas. De aansteker heeft een vlam die gedeeltelijk blauw en gedeeltelijk geel/oranje is. Dat heeft ook met de soort verbranding te maken, gedeeltelijk volledige verbranding (blauw) en gedeeltelijk onvolledig (geel/oranje). Afbeelding 16 Papier kun je laten branden met een vergrootglas. Dat kunstje hebben de meeste leerlingen wel eens geprobeerd. Het spreekt ze allemaal aan om het nog weer eens te doen in de proef. Als je het papier zwart maakt zal het sneller branden dan een wit papiertje, want een zwart oppervlak absorbeert meer stralingswarmte dan een wit. Afbeelding 18 Bij volledige verbranding van aardgas krijg je waterdamp en koolstofdioxide. Dit is een reactieschema van de volledige verbranding. Leg de leerlingen uit dat een reactieschema er anders uitziet als ze scheikunde kiezen. In een hogere klas leren ze dat. Afbeelding 19 Hier is de luchtvervuiling heel ernstig. Afbeelding 20 Door zure regen kunnen bossen afsterven. Aandacht besteden aan luchtvervuiling die ontstaat door verbranden van stoffen en door fabrieken die vervuilde gassen afvoeren, helpt de leerling nadenken over dit probleem. Hopelijk doen ze er wat mee. In de grote steden vooral in Japan hebben mensen vaak stofmaskers op in de stad. Afbeelding 22 Door het schuim kan er geen zuurstof meer bij de brand. Afbeelding 23 Door het water koelt de brandstof af. Misschien zijn er leerlingen die al eens bij een flinke brand hebben gekeken en kunnen er iets over vertellen. 84

85 Als er brand is waar gevaarlijke stoffen vrijkomen, wordt iedereen uit de buurt gehouden en worden soms mensen geëvacueerd. Het blussen van een brand heeft altijd te maken met het wegnemen van een van de drie voorwaarden voor brand. Afbeelding 26 verschillende brandstoffen Sommige leerlingen herkennen niet alle brandstoffen. Het is heel illustratief als u deze brandstoffen aan de leerlingen laat zien (zie ook afbeelding 27 en 28). Vooral steenkool hebben de meeste leerlingen nog nooit gezien. Aardgas kun je ook niet zien en zuiver aardgas ruik je ook niet. Omdat dit gevaarkijk is, is er bij het aardgas dat we gebruiken een geurtje gemengd, zodat je vrij snel kunt ruiken dat er aardgas is een ruimte is. Als het gas verbrandt, verbrandt ook het geurtje en ruik je niets ervan. Afbeelding 29 het reactieschema van de verbranding van hout Weer een manier om een reactieschema weer te geven zoals het in afbeelding ook staat. Afbeelding 31 de belangrijkste onderdelen van een centrale verwarming (cv) Zo n schema als dit moeten de leerlingen kunnen begrijpen. Het is een meer abstracte manier van tekenen, maar als je het begrijpt, wel een overzichtelijke. Afbeelding 33 Metaal is een goede warmtegeleider. De uitvergroting van de doorsnede van de radiator is het belangrijkste deel van deze tekening. De gele pijlen geven aan in welke richting de warmte gaat (door geleiding). Het is ook weer een schematische weergave die ze moeten begrijpen. Afbeelding 37 warme lucht stijgt op en koude lucht zakt naar beneden Dat rood warme en blauw koelere lucht aangeeft, begrijpen de leerlingen wel. De lucht circuleert niet alleen volgens de aangegeven pijlen, maar is in de hele kamer in beweging, zodat je ook in de hele kamer een (ongeveer) gelijke temperatuur hebt. Het verschil tussen warm en koel is in dit geval klein (hooguit enkele graden). Afbeelding 42 Naast de straalkachel voel je de warmte goed. U kunt de leerlingen ook de stralingswarmte laten voelen van bijvoorbeeld een blik dat gevuld is met heet water. Op een paar centimeter van dat blik kun je de straling voelen. Zeker als dat blik aan de buitenkant mat zwart is geverfd. Ook kun je stralingswarmte voelen als je de palm van je ene hand vlak boven de bovenkant van de andere hand houdt. Omdat de palm iets warmer is dan de bovenkant, voel je de straling. Wel goed concentreren en de ene hand mag de andere net niet raken. 85

86 Aanwijzingen en tips bij de proeven Proef 1 Een lucifer verbranden Voorbereiding De leerling leert dat bij het verbranden van een brandstof (in dit geval een lucifer) warmte ontstaat. 1 doosje lucifers 1 schoteltje Maak met de leerlingen afspraken over het gebruik van de lucifers. Om te voorkomen dat de leerlingen gaan spelen met de lucifers, is het raadzaam het aantal lucifers dat in het doosje zit te beperken. Proef 2 Het verwarmingselement Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat je met elektrische stroom warmte kunt opwekken. 1 veiligheidsbril 2 tonvoeten 2 isolatoren 2 snoeren 1 regelbare voeding met voltmeter 2 stukjes papier van ongeveer 2 bij 5 cm 1 stukje constantaandraad van 0,2 mm dik Belangrijk is dat de leerling een veiligheidsbril draagt bij deze proef. Vertel de leerling dat hij de draad niet met zijn handen moet aanraken als de voeding is ingeschakeld. Leg in het kort de werking van de voeding (nog eens) uit. Proef 3 Papier laten branden met een vergrootglas. Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat zonnestralen veel warmte-energie bevatten. 1 vergrootglas (brandpuntsafstand ongeveer 20 cm) 1 stukje papier een plek waar de zon schijnt Omdat het kan voorkomen dat de zon niet schijnt, kunt u een warmtelamp in de buurt houden en die als alternatief voor de zon gebruiken. De proef kun je natuurlijk alleen doen als de zon schijnt. Als de zon door het raam van het lokaal naar binnen schijnt, is dat natuurlijk heel handig. Anders moet een geschikt plekje buiten worden opgezocht. Laat enkele leerlingen een zwarte stip zetten op het papier en onderzoeken hoe lang het duurt voordat dit gaat branden in vergelijking met gewoon wit papier. Als de zon niet schijnt, is de proef ook te doen onder een warmtelamp. Alleen zou je hem dan als demoproef kunnen doen. 86

87 Proef 4 Onvolledige en volledige verbranding Voorbereiding De leerling leert dat bij een onvolledige verbranding roet en een giftig gas (koolstofmonooxide) ontstaat. De vlam is geel/oranje en er zit roet in. Bij een volledige verbranding heb je een schone en hetere vlam. 1 brander 1 reageerbuis 1 reageerbuizenrek 1 doekje lucifers Wijs de leerling op de hoge temperatuur en dat de reageerbuis erg heet kan worden. Bij gebruik van een butaanbrander is het resultaat veel duidelijker dan bij een aardgasbrander. Butaan (campinggas) geeft bij onvolledige verbranding veel meer roet. Proef 5 Voor verbranden is zuurstof nodig De leerling leert dat een verbrandingsproces stopt als er geen zuurstof meer is. 1 waxinelichtje 1 bekerglas van 400 ml lucifers Om morsen van kaarsvet op de tafel te voorkomen, kan de leerling een stuk papier onder het waxinelichtje leggen. Proef 6 Water gaat stromen door warmte Werkwijze De leerling leert dat water gaat stromen als het wordt verwarmd en daardoor warmte wordt verplaatst. 1 stromingsbuis 1 statief 1 statiefklem 1 apparatenklem 1 brander 1 spatel kaliumpermanganaat lucifers Het glas van de stromingsbuis moet met een kleine stille blauwe vlam worden verwarmd. Vertel de leerling dat de vlam echt niet te fel mag zijn om glasbreuk te voorkomen. Na de proef de handen goed wassen. Proef 7 Stroming van warmte in lucht Werkwijze De leerling leert dat warmte zich in lucht door middel van stroming verplaatst. 1 waxinelichtje 1 naald en draad 1 schaar lucifers het knipblad achter in het boek Het maken van het molentje vergt wat handigheid. Toch is het aan te bevelen de leerling dat zelf te laten doen. 87

88 Proef 8 Warmtestraling opnemen De leerling leert dat warmtestraling door zwarte oppervlakken beter wordt geabsorbeerd dan door witte. 2 thermometers van 10 C tot 110 C 1 warmtelamp op statief, compleet met stekker en snoer 1 statiefstang 2 statiefklemmen 2 apparaatklemmen 1 tonvoet 1 flesje correctielak 1 zwarte viltstift 1 stopklok, stopwatch of horloge Voorbereiding Werkwijze Een geschikte warmtelamp is bijvoorbeeld een kooldraadlamp van 90 watt. Ze zijn wel kostbaar. Ook goed bruikbaar is een infraroodlamp De thermometers moeten zo dicht mogelijk bij elkaar worden geplaatst om een zo correct mogelijke meting te krijgen. Plaats de lampen allebei ongeveer 6 cm van de thermometers. Bij afwijkende afstanden krijg je geen goede metingen. Als u een kooldraadlamp gebruikt, wijs de leerling er dan op dat deze erg kwetsbaar en kostbaar is. 88

89 Extra proeven Extra proef 1 Verbranden van benzine Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat benzine brandt met een gekleurde vlam en dat er ook rook (en roet) ontstaat. 1 druppelflesje met wasbenzine 1 indampschaaltje 1 poetsdoek afwasmiddel lucifers Zorg ervoor dat de leerling begint met een schoon schoteltje. Wijs de leerling op de veiligheidsmaatregelen in verband met brandgevaar. Laat de leerling bij het opruimen alles netjes schoonmaken. Daar is de poetsdoek en het afwasmiddel voor. Eventueel kunt u de proef ook als demonstratieproef doen vanwege de veiligheid. Extra proef 2 Water aantonen met wit kopersulfaat Voorbereiding De leerling leert dat wit kopersulfaat een reagens is voor water (wit kopersulfaat toont water aan). 1 reageerbuizenrek 1 reageerbuis gevuld met 2 ml wasbenzine 1 reageerbuis gevuld met 2 ml alcohol 1 reageerbuis gevuld met 2 ml water 1 reageerbuis met een klein beetje wit kopersulfaat 1 bekerglas van 250 ml 1 poetsdoek 4 stukjes kladpapier Let erop dat de reageerbuis voor het wit kopersulfaat helemaal droog is. Je kunt van blauw kopersulfaat wit kopersulfaat maken door het op een schaaltje te doen en te verwarmen. Het water verdampt en het kopersulfaat wordt wit. Het gaat het beste als u het blauwe kopersulfaat eerst fijn maalt. Extra proef 3 Bij een volledige verbranding ontstaat water De leerling leert dat bij een volledige verbranding water(damp) ontstaat. 1 brander 1 bekerglas van 250 ml 1 doek lucifers Wijs de leerling erop dat de reageerbuis erg heet kan worden. 89

90 Extra proef 1 Verbranden van benzine Wat je nodig hebt 1 druppel-flesje met was-benzine 1 indamp-schaaltje 1 poetsdoek afwasmiddel lucifers Uitvoering Pas op! Was-benzine gaat snel en fel branden. Houd kleding en haren weg bij het vuur. Let goed op dat je je niet verbrandt. Verbrand je je toch, houd dan snel de verbrande plek onder water. Waarschuw direct je leraar, als er iets misgaat. Maak het indamp-schaaltje goed schoon met de poetsdoek. Zet het indamp-schaaltje voor je op tafel. Druppel tien druppels was-benzine in het indamp-schaaltje. Pas op! Doe het druppel-flesje met was-benzine nu direct dicht en zet het weg. 1 Welke kleur heeft was-benzine? A wit B kleurloos C blauw D rood Steek een lucifer aan. Houd de brandende lucifer bij de benzine in het indamp-schaaltje. Pas op! Benzine gaat veel sneller en feller branden dan spiritus. Kom niet te dicht bij de vlam. Voel even met je hand boven de vlam of er warmte vanaf komt. Kijk goed tot de benzine is opgebrand. Let goed op warmte, licht en rook. 90

91 2 Wat gebeurt er bij het verbranden van benzine? Kruis in de tabel aan of de uitspraak goed of fout is. uitspraak goed fout Bij het verbranden geeft benzine warmte. Bij het verbranden geeft benzine licht. De benzine is helemaal opgebrand. Als benzine verbrandt, krijg je rook. Als benzine verbrandt, is de vlam oranje. 3 Bij het verbanden van benzine zie je rook. De rook is WEL / NIET zwart van kleur. 4 Maak de tekening van de verbranding van benzine af (afbeelding 1). Kleur de benzine vóór de pijl rood. Kleur de vlammen in de pijl oranje. Achter de pijl moeten de stoffen staan die na de verbranding ontstaan. De eerste letter daarvan is gegeven. Maak zelf de woorden af. afbeelding 1 Dit is een reactie-schema voor de verbranding van benzine. 5 Kijk naar het indamp-schaaltje. Het indamp-schaaltje is WEL / NIET een beetje zwart geworden. Wacht als het nodig is tot het schaaltje is afgekoeld. Wrijf met je vinger over de bodem van het schaaltje. Bekijk je vinger. 6 De zwarte stof kun je WEL / NIET gemakkelijk met je vinger van het schaaltje afhalen. Maak de punt van de poetsdoek met een beetje water nat. Doe een druppel afwasmiddel op de natte plaats van de doek. 91

92 Veeg het schaaltje nu schoon met de natte punt van de poetsdoek. Maak het schaaltje droog met het droge deel van de doek. Ruim alles netjes op. 92

93 Antwoorden extra proef 1 1 Welke kleur heeft was-benzine? A wit B kleurloos C blauw D rood 2 Wat gebeurt er bij het verbranden van benzine? Kruis in de tabel aan of de uitspraak goed of fout is. uitspraak goed fout Bij het verbranden geeft benzine warmte. Bij het verbranden geeft benzine licht. De benzine is helemaal opgebrand. Als benzine verbrandt, krijg je rook. Als benzine verbrandt, is de vlam oranje. X X X X X 3 Bij het verbranden van benzine zie je rook. De rook is WEL / NIET zwart van kleur. 4 afbeelding 1 antwoord Dit is een reactie-schema voor de verbranding van benzine. 5 Kijk naar het indamp-schaaltje. Het indamp-schaaltje is WEL / NIET een beetje zwart geworden. 6 De zwarte stof kun je WEL / NIET gemakkelijk met je vinger van het schaaltje afhalen. 93

94 Extra proef 2 Water aantonen met wit koper-sulfaat Water opsporen Met wit koper-sulfaat kun je water aantonen. Wit koper-sulfaat wordt blauw als het in aanraking komt met water. Als je aardgas verbrandt ontstaat waterdamp. Door die waterdamp wordt wit koper-sulfaat blauw. Wat je nodig hebt 1 reageerbuizen-rek 1 reageerbuis gevuld met 2 ml wasbenzine 1 reageerbuis gevuld met 2 ml alcohol 1 reageerbuis gevuld met 2 ml water 1 reageerbuis met een klein beetje wit koper-sulfaat 1 bekerglas van 250 ml 1 poetsdoek 4 stukjes kladpapier 1 spatel Uitvoering Leg de vier stukjes kladpapier voor je. Verdeel met de spatel op elk stukje papier ongeveer evenveel wit koper-sulfaat. Zet de drie reageerbuizen naast elkaar in het reageerbuizen-rek. Kijk naar de kleur van de drie vloeistoffen. 1 De drie vloeistoffen hebben alle drie WEL / GEEN kleur. 2 Hoe noem je deze vloeistoffen? De vloeistoffen zijn KLEURLOOS / GEKLEURD. 3 Je mag niet aan de vloeistoffen ruiken, alleen maar ernaar kijken. Kun je zeggen in welke reageerbuis het water zit als je er alleen maar naar kijkt? JA / NEE Pak één papiertje met wit koper-sulfaat. Doe het wit koper-sulfaat in een van de reageerbuizen. Doe het wit koper-sulfaat van het tweede papiertje in de tweede reageerbuis. Doe het koper-sulfaat van het derde papiertje in de laatste reageerbuis. Kwispel elke reageerbuis eventjes. 4 In hoeveel reageerbuizen is het koper-sulfaat blauw geworden? A in één reageerbuis B in twee reageerbuizen C in alle drie de reageerbuizen D in geen enkele reageerbuis 94

95 Je weet nu zeker in welke reageerbuis het water zit. Want: alleen water kleurt wit koper-sulfaat blauw. Pak het bekerglas van 250 ml. Maak het bekerglas van binnen goed schoon met de poetsdoek. Houd het bekerglas voor je mond. Adem langzaam uit in het bekerglas. Doe dit zo vaak tot de binnenkant van het bekerglas beslagen is. Doe het wit koper-sulfaat van het laatste papiertje in het bekerglas. Beweeg het koper-sulfaat over de binnenkant van het bekerglas. 5 Het koper-sulfaat kleurt WEL / NIET blauw. Je hebt hiermee laten zien dat in de lucht die je uitademde WEL / GEEN waterdamp zit. 95

96 Antwoorden extra proef 2 1 De drie vloeistoffen hebben alle drie WEL / GEEN kleur. 2 Hoe noem je deze vloeistoffen? De vloeistoffen zijn KLEURLOOS / GEKLEURD. 3 Je mag niet aan de vloeistoffen ruiken, alleen maar ernaar kijken. Kun je nu zeggen in welke reageerbuis het water zit? JA / NEE 4 In hoeveel reageerbuizen is het koper-sulfaat blauw geworden? A in één reageerbuis B in twee reageerbuizen C in alle drie de reageerbuizen D in geen enkele reageerbuis 5 Het koper-sulfaat kleurt WEL / NIET blauw. Je hebt hiermee laten zien dat in de lucht die je uitademde WEL / GEEN waterdamp zit. 96

97 Extra proef 3 Bij verbranding van aardgas ontstaat water Wat je nodig hebt 1 brander 1 bekerglas van 250 ml 1 doek lucifers wit kopersulfaat een spatel Uitvoering Vul het bekerglas tot de streep van 150 ml met water. Veeg de onderkant van het bekerglas goed schoon en droog. Steek de brander aan. Zorg voor een blauwe vlam. Houd het bekerglas met water vijf tellen in de vlam als in afbeelding 2 afbeelding 2 Zo houd je het bekerglas boven de vlam. 1 Het bekerglas wordt WEL / NIET vuil. 2 Wat valt je op als je het bekerglas even in de vlam houdt? A Het bekerglas beslaat. B Het water gaat verdampen. C Het water kookt meteen. D Het bekerglas wordt gloeiend heet. Voel met je hand even aan de onderkant van het bekerglas. 3 Je voelt dat het bekerglas WEL / NIET een beetje nat is. 97

98 Maak de brander uit. Neem een beetje wit kopersulfaat op de spatel en houd dat tegen het vochtige glas. kijk goed naar het kopersulfaat en onthoud wat je ziet. 4 Het kopersulfaat BLIJFT WIT / WORDT BLAUW. 5 Hoe kun je zien dat bij een blauwe vlam waterdamp ontstaat? A aan het dampende water B Aan het kopersulfaat dat blauw wordt. C Er ontstaat geen waterdamp. D Je kunt de waterdamp gewoon zien. 6 Hoe krijg je een blauwe vlam? A door voldoende gas B door voldoende zuurstof C Door de gaskraan helemaal open te zetten. D Door de gaskraan een beetje open te zetten. 98

99 Antwoorden extra proef 3 1 Het bekerglas wordt WEL / NIET vuil. 2 Wat valt je op als je het bekerglas even in de vlam houdt? A Het bekerglas beslaat. B Het water gaat verdampen. C Het water kookt meteen. D Het bekerglas wordt gloeiend heet. 3 Je voelt dat het bekerglas WEL / NIET een beetje nat is. 4 Het kopersulfaat BLIJFT WIT / WORDT BLAUW. 5 Hoe kun je zien dat bij een blauwe vlam waterdamp ontstaat? A aan het dampende water B Aan het kopersulfaat dat blauw wordt. C Er ontstaat geen waterdamp. D Je kunt de waterdamp gewoon zien. 6 Hoe krijg je een blauwe vlam? A door voldoende gas B door voldoende zuurstof C Door de gaskraan helemaal open te zetten. D Door de gaskraan een beetje open te zetten. Conclusie: als aardgas verbrandt, ontstaat er WEL / NIET waterdamp. 99

100 2.6 Hoofdstuk 6 Kracht en beweging bij afbeeldingen Afbeelding 1 Door de trap veranderen de richting en de snelheid van de bal. Trappen kost kracht, maar ook rennen, koppen enzovoort. Er zijn altijd leerlingen in de klas die voetballen of een andere balsport beoefenen. Zij kunnen dan goed aangeven wat er gebeurt als een kracht wordt uitgeoefend. Ook bij andere sporten heb je dergelijke verschijnselen. Denk hierbij maar aan boksen, volleybal, enzovoort. Afbeelding 2 botsauto s op de kermis Afbeelding 3 De vorm van de auto is veranderd door de kracht van de botsing. Dit zijn voorbeelden van uitwerkingen van krachten. Aan de hand van deze voorbeelden kunt u nog andere voorbeelden met de leerlingen bespreken. Bijvoorbeeld in een achtbaan (afbeelding 5) en op de kermis zijn meer attracties te vinden waar kracht een rol speelt. Afbeelding 9 Door de spierkracht van de honden gaat de slee vooruit. Spierkracht door dieren wordt meer toegepast. U kunt ook eens met de leerlingen bespreken wat ze ervan denken; of dat diervriendelijk is en of er goede alternatieven zijn. Wat zijn de nadelen van sneeuwscooters ten opzichte van de sledehonden? Afbeelding 10 t/m 14 zijn voorbeelden van verschillende krachten waar u nog andere bij kunt bespreken die van de leerlingen komen. Ook kunt u bespreken waarom de bulldozer in afbeelding 14 rupsbanden heeft. Het begrip druk kan al worden aangetipt, zonder er verder diep op in te gaan. Dat komt in de volgende klassen. Afbeelding 15 de snelheidsmeter van een auto Wat snelheid betekent, weten de leerlingen waarschijnlijk wel. Het gaat erom dat het in een eenheid kan worden uitgedrukt. Dat betekent dat het gemeten kan worden en ook dat er getallen of aantallen een rol spelen. Hierbij hoort ook een eenheid. Wat gemeten kan worden, kun je laten zien op een meetinstrument of een meter. Afbeelding 16 Topsprinters lopen de 100 meter in minder dan 10 seconden. Dit is een goed voorbeeld waarom je hier over gemiddelde snelheid spreekt. Bij het startschot is de snelheid nul, dan heb je een versnelde beweging totdat de topsnelheid wordt bereikt. De snelheid blijft dan een tijdje eenparig en daarna wisselt ze meestal een beetje. Afbeelding 18 de remweg De leerlingen zijn wel bekend met het verschijnsel remweg. Dat die remweg in het verkeer heel belangrijk is, beseffen ze waarschijnlijk ook als je er met hen over praat. Dat de remweg een indicatie is voor de gereden snelheid, wordt door de politie gebruikt als de remsporen bij een auto-ongeluk worden gemeten. Als de auto met te hoge snelheid heeft gereden, is dat aan de remsporen af te lezen. Je moet dus de snelheid aan de omstandigheden aanpassen in verband met de veiligheid. Afbeelding 22 de reactieafstand Voordat je bij een gevaar op de weg remt, verloopt eerst nog de reactietijd. Dat die reactietijd belangrijk kan zijn, hangt ook af van de omstandigheden. In een file, of op een drukke snelweg kan even niet opletten de oorzaak zijn van een aanrijding. Dat geldt overigens in het hele verkeer. De reactietijd is niet voor iedereen en voor elke omstandigheid hetzelfde. Ook de snelheid is bepalend voor de reactieafstand. Deze omstandigheden worden in de les besproken Afbeelding 25 De kreukelzone vangt de krachten op. Afbeelding 26 Het dragen van de autogordel is verplicht. Afbeelding 27 Een airbag in het stuur van de auto Hoe korter de remweg, hoe groter de remkracht moet zijn. Als een auto geen kreukelzone heeft, zal hij minder vervormen. Je staat dan stil met een kortere remweg en daardoor werkt een grotere kracht op jou. Als die kracht heel groot is, raak je ernstig gewond. Met een kreukelzone wordt de kracht verkleind. Datzelfde effect hebben de gordel (hij rekt uit bij een botsing) en de airbag. Afbeelding 32 Als één kant omhoog gaat, gaat de andere kant omlaag. Bij het overbrengen van bewegingen gaat een deel van een constructie bewegen als het andere deel ook in beweging komt. De delen zijn op een of andere manier met elkaar verbonden. In dit geval gaat het om hetzelfde onderdeel dat een scharnierpunt heeft. Zie ook afbeelding 33, 34 en 35. Afbeelding 37 Met een katrol kun je zware meubels omhoog hijsen. Een katrol geeft geen besparing van kracht. Ze is alleen soms handiger en veiliger, vooral als je iets enkele meters omhoog moet brengen. Als je wel kracht wilt besparen, heb je meerdere katrollen nodig. Dat zie je bij grote hijskranen die duizenden kilo s kunnen ophijsen. 100

101 Afbeelding 40 en 41 Kettingoverbrengingen Andere manieren van bewegingen overbrengen, vind je bij de fietsketting en bij tandwielen (bijvoorbeeld bij Lego). Tandwielen zitten ook veel in machines en in de versnellingsbak van auto s. In grote mechanische klokken, zoals in een kerktoren, zitten tandwielen. 101

102 Aanwijzingen en tips bij de proeven Proef 1 Zwaartekracht Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat door de zwaartekracht een veer kan uitrekken. 1 statiefvoet 1 statiefstang 2 statiefklemmen 1 klemhaak 1 spiraalveer met wijzer (met veerconstante 10 N/m) 5 massablokjes van 20 gram 1 maatlat van 30 cm Leg de leerling uit dat de wijzer het uitsteeksel is dat aan de veer zit. Het kan zijn dat bij de veer die u gebruikt, deze pen een kleur heeft, of geen kleur. Vertel de leerlingen duidelijk dat zij niet meer gewicht aan de veer mogen hangen dan in de proef staat. Proef 2 De eenheid newton Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat je voor het meten van de zwaartekracht een krachtmeter gebruikt. De eenheid van kracht is newton (N). 1 statiefvoet 1 statiefstang 1 statiefklem 1 haak 1 krachtmeter van 1 N 6 massablokjes van 20 gram Wijs de leerling erop dat de krachtmeter op nul moet staan als er niets aan hangt. Dat is (meestal) instelbaar aan de krachtmeter. U kunt de leerlingen daarbij helpen als het nodig is. Houd in de gaten dat de leerlingen de krachtmeter niet gaan demonteren. Dat levert meestal problemen op zoals verdwenen onderdelen of kapotte veren. 102

103 Proef 3 De remweg van een fiets meten Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat de remweg van de fiets onder andere wordt bepaald door de snelheid. 1 fiets met handremmen en een snelheidsmeter 1 vlak stuk veilige weg (bijvoorbeeld schoolplein of parkeerplaats) 1 meetlint van 50 m 1 stukje krijt Een duidelijke instructie vooraf is zeker nodig. Maak goede afspraken over gedrag en taakverdeling. Zoek een veilig stuk weg of blijf op het schoolterrein als dat mogelijk is. Neem geen risico s op de openbare weg. Het afstellen van de remmen is een belangrijk punt. Stel de remmen met de stelschroeven bij de remkabels zo af dat je ze met moeite in kunt knijpen tot het handvat. Dan is elke keer de remkracht hetzelfde. Deze proef kan, als oefening, het beste eerst met de hele groep worden besproken. Als u geen lang meetlint hebt, is ook een lang stuk touw voldoende. Voor het gemak kunt u elke 5 m een plakbandje erom doen en dan is het meten ook goed te doen. Het is minder nauwkeurig dan een meetlint, maar het gaat hier om de grote lijn, waarbij duidelijk moet worden dat verdubbeling van de snelheid de remweg vier keer zo groot maakt (kwadratisch verband). Tevens zijn andere factoren van invloed, zoals weg, banden, massa. Proef 4 Reactietijd meten Voorbereiding De leerling leert dat de reactietijd niet altijd even groot is. Ook leert hij factoren kennen waar de reactietijd door wordt beïnvloed. 1 lat met tijdverdeling De lat met tijdverdeling kunt u (de leerlingen laten) maken door de strook met de tijdverdeling (knipblad in het boek) uit te knippen en op een houten lat van ca. 50 cm lengte te plakken. Proef 5 Waarom een helm veiliger is Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat een helm zorgt voor een langere remweg en een kleinere remkracht als je met je hoofd op de weg valt. 1 lege jampot 1 stuk schuimplastic (5 cm dik of meer) 1 emmer 1 baksteen 1 rol plakband 1 duimstok 1 veiligheidsbril per persoon Een emmer voor het gebroken glas klaarzetten maakt het scheiden van afval gemakkelijker. Let op dat je te maken hebt met gebroken glas. Controleer goed op het gebruik van de veiligheidsbrillen. Een bezem, stoffer en blik in de buurt houden voor eventueel rondspattend glas. 103

104 Proef 6 De hefboom Voorbereiding De leerling leert dat een hefboom gaat draaien als hij niet in evenwicht is. Op een hefboom die in evenwicht is, werkt de grootste kracht op de korte arm van de hefboom. Je kunt met een hefboom je kracht vergroten. 1 statief 1 stalen strip met één groot gat en vijf kleine gaatjes 1 stukje buis 1 lijmklem 2 krachtmeters van 1 newton Het stukje buis kan een stuk elektriciteitsbuis zijn. Het dient alleen maar om de hefboom een stuk boven de statiefvoet te houden, zodat de hefboom de statiefvoet niet raakt. De stalen strip kan worden gemaakt volgens bijgaande schets in afbeelding 1. Werkwijze De leerlingen kunnen deze proef het beste met zijn tweeën doen. Om te voorkomen dat de opstelling omvalt, kunt u de voet eventueel met een klem vastzetten op de tafel. afbeelding 1 Strip voor proef 6. Proef 7 De katrol De leerling leert dat je met een vaste katrol een kracht niet vergroot of verkleint. Het is soms handiger of veiliger als je met een katrol werkt. 1 statiefvoet 1 statiefstang 1 statiefklem 1 haak 1 massaset van 100 gram 1 stuk dun en soepel touw van 1 meter (bijvoorbeeld vliegertouw) 1 katrol 1 krachtmeter van 5 N Voorbereiding Werkwijze Gebruik dun en soepel touw. Dik stug touw werkt onhandig en de metingen wijken te sterk af. Het is ook handig als je met een klem de statiefvoet vastklemt op de tafel. 104

105 Extra proef 1 Krachten aan één kant van het draaipunt Soms werken de krachten aan één kant van het draaipunt van de hefboom. Een kruiwagen (afbeelding 2) is een voorbeeld van zo n hefboom. Op de kruiwagen werkt de kracht van de man omhoog. De zwaartekracht van de kruiwagen werkt omlaag. Ook hier heb je een lange hefboom en een korte hefboom. het wiel is ook het draaipunt van de hefboom. Voor deze hefbomen gelden dezelfde regels als voor andere hefbomen. afbeelding 2 De krachten werken allebei aan dezelfde kant van het draaipunt. Wat je nodig hebt 2 statief-voeten 2 statief-stangen 1 hefboom 2 klemmen met stift 1 haak 1 krachtmeter van 1 N 1 krachtmeter van 5 N 4 massa-blokjes van 50 gram Uitvoering Pak de krachtmeter en een massa-blokje van 50 g. Meet de zwaartekracht van het massa-blokje. 1 Een massa-blokje weegt. N. 105

106 2 Vul tabel 1 nu verder in. aantal massa-blokjes massa gewicht 1 50 g 0,5 N 2 2 x 50 = g N 3 3 x 50 = g N 4 4 x 50 = g N tabel 1 massa en gewicht afbeelding 3 de opstelling voor proef 1 Maak de opstelling van afbeelding 3. De krachtmeter hangt in het vierde gaatje rechts van het draaipunt. Hang 1 massa-blokje in het tweede gaatje rechts van het draaipunt (afbeelding 3). Zorg ervoor dat de hefboom horizontaal staat. Lees af wat de krachtmeter aangeeft. 3 Hoeveel geeft de krachtmeter aan? De krachtmeter geeft.n aan. 4 Schrijf de kracht van de krachtmeter op de juiste plaats in tabel 2. 5 In welke richting werkt de kracht van de krachtmeter? De kracht van de krachtmeter werkt NAAR BENEDEN NAAR BOVEN. 106

107 Hang nu een massa-blokje in het tweede gaatje van de hefboom erbij. Lees de krachtmeter af. 6 Hoeveel N geeft de krachtmeter aan? De krachtmeter geeft nu.n aan. 7 Schrijf de kracht weer in de tabel 2. Ga met de massa-blokjes door totdat ze allemaal in het tweede gaatje van de hefboom hangen. 8 Schrijf de kracht van de krachtmeter steeds in tabel 2. aantal massa-blokjes in het tweede gaatje gewicht van de massablokjes kracht die de krachtmeter aangeeft 1 0,5 N 0,25 N naar boven 2..N.N naar N.N naar N.N naar... tabel 2 de kracht die nodig is om evenwicht te maken 9 Aan de uitkomsten die je krijgt, zie je: De kracht op de krachtmeter is steeds GROTER KLEINER dan het gewicht van de massa-blokjes. 10 Tussen het draaipunt en het tweede gaatje zitten..afstanden. Tussen het draaipunt en het vierde gaatje zitten afstanden. 11 De afstand van het draaipunt van de hefboom tot de massa-blokjes is een hefboom. Ook de afstand van het draaipunt tot de krachtmeter is een hefboom. Welke hefboom heeft de grootste lengte (afbeelding 3)? A de hefboom van de krachtmeter B de hefboom van de massa-blokjes C de hefbomen zijn even lang 12 Bij welke hefboom hoort de kleinste kracht? De kleinste kracht hoort bij de LANGSTE KORTSTE hefboom. 13 Bij welke hefboom hoort de grootste kracht? Bij de LANGSTE KORTSTE hefboom. 107

108 Maak nu de opstelling van afbeelding 4. Zorg dat de hefboom horizontaal hangt. afbeelding 4 de nieuwe opstelling 14 Hoeveel N is de zwaartekracht van 1 massa-blokje? 1 massa-blokje weegt. N. 15 Hoeveel wijst de krachtmeter aan? De krachtmeter wijst N aan. Hang nu twee massa-blokjes in het vierde gaatje. Zorg ervoor dat de hefboom steeds horizontaal hangt. 16 Hoeveel wijst de krachtmeter nu aan? De krachtmeter wijst N aan. 17 Vul nu tabel 3 verder in. aantal massa-blokjes in het vierde gaatje 108 gewicht van de massablokjes 1 0,5 N 1 N 2..N. N 3..N.N 4..N.N tabel 3 de kracht die nodig is om evenwicht te maken kracht die de krachtmeter aangeeft

109 18 Welke hefboom is nu het langste? A de hefboom van de massa-blokjes B de hefboom van de krachtmeter C De hefbomen zijn even lang. 19 Bij welke hefboom hoort de grootste kracht? De grootste kracht hoort bij de GROOTSTE KLEINSTE hefboom. 20 Bij een hefboom heb je een lange hefboom en een korte hefboom. Bij welke hefboom wil jij dan het liefste de kracht uitoefenen? A bij de langste hefboom B bij de kortste hefboom C Het maakt niets uit bij welke hefboom. 109

110 Antwoorden extra proef 1 1 Een massa-blokje weegt 0, 5 N. 2 Vul tabel 1 nu verder in. aantal massa-blokjes massa gewicht 1 50 g 0,5 N 2 2 x 50 = 100 g 1 N 3 3 x 50 = 150 g 1, 5 N 4 4 x 50 = 200 g 2 N tabel 1 massa en gewicht 3 Hoeveel geeft de krachtmeter aan? De krachtmeter geeft 0, 2 5 N aan. 4 Schrijf de kracht van de krachtmeter op de juiste plaats in tabel 1. 5 In welke richting werkt de kracht van de krachtmeter? De kracht van de krachtmeter werkt NAAR BENEDEN NAAR BOVEN. 6 Hoeveel N geeft de krachtmeter aan? De krachtmeter geeft nu 0, 5 N aan. 7 Schrijf de kracht weer in de tabel 2. 8 Schrijf de kracht van de krachtmeter steeds in tabel 2. aantal massablokjes in het tweede gaatje gewicht van de massa-blokjes kracht die de krachtmeter aangeeft 1 0,5 N 0,25 N naar boven 2 1 N 0, 5 N naar b o v e n 3 1, 5 N 0, 7 5 N naar b o v e n 4 2 N 1 N naar b o v e n tabel 2 de kracht die nodig is om evenwicht te maken 110

111 9 Aan de uitkomsten die je krijgt, zie je: De kracht op de krachtmeter is steeds GROTER KLEINER dan het gewicht van de massablokjes. 10 Tussen het draaipunt en het tweede gaatje zitten 2 afstanden. Tussen het draaipunt en het vierde gaatje zitten 4 afstanden. 11 De afstand van het draaipunt van de hefboom tot de massa-blokjes is een hefboom. Ook de afstand van het draaipunt tot de krachtmeter is een hefboom. Welke hefboom heeft de grootste lengte (afbeelding 2)? A de hefboom van de krachtmeter B de hefboom van de massa-blokjes C De hefbomen zijn even lang. 12 Bij welke hefboom hoort de kleinste kracht? De kleinste kracht hoort bij de LANGSTE KORTSTE hefboom. 13 Bij welke hefboom hoort de grootste kracht? Bij de LANGSTE KORTSTE hefboom. 14 Hoeveel N is de zwaartekracht van 1 massa-blokje? 1 Massa-blokje weegt 0, 5 N. 15 Hoeveel wijst de krachtmeter aan? De krachtmeter wijst 1 N aan. 16 Hoeveel wijst de krachtmeter nu aan? De krachtmeter wijst 2 N aan. 17 Vul nu tabel 3 verder in. aantal massa-blokjes in het vierde gaatje gewicht van de massablokjes 1 0,5 N 1 N 2 1 N 2 N 3 1, 5 N 3 N 4 2 N 4 N tabel 3 antwoord de kracht die nodig is om evenwicht te maken kracht die de krachtmeter aangeeft 111

112 18 Welke hefboom is nu het langst? A de hefboom van de massa-blokjes B de hefboom van de krachtmeter C De hefbomen zijn even lang. 19 Bij welke hefboom hoort de grootste kracht? De grootste kracht hoort bij de GROOTSTE KLEINSTE hefboom. 20 Bij een hefboom heb je een lange hefboom en een korte hefboom. Bij welke hefboom wil jij dan het liefste de kracht uitoefenen? A bij de langste hefboom B bij de kortste hefboom C Het maakt niets uit bij welke hefboom. 112

113 2.7 Hoofdstuk 7 Geluid De leerlingen maken in dit hoofdstuk kennis met de natuurkundige achtergrond van enkele belangrijke eigenschappen van geluid. In dat kader worden basisbegrippen behandeld zoals frequentie, geluidsterkte en geluidhinder. Sommige onderwerpen die in dit hoofdstuk behandeld worden, kunt u uitstekend toelichten door muziekinstrumenten te laten zien en te laten horen. We raden aan om dat (indien enigszins mogelijk) ook te doen. Veel leerlingen vinden het bijvoorbeeld fascinerend om te zien hoe een oscilloscoop de tonen van verschillende muziekinstrumenten weergeeft. Wanneer u zelf geen instrument bespeelt, kunt u de hulp inroepen van de docent muziek of een beroep doen op leerlingen die zelf muziek maken. In hoofdstuk 7 wordt de leerstof in de kerndoelen 14a, 14b, 14d, 14e, 14f, 15a en 15b behandeld. De kerndoelen 14c en 16 komen aan de orde in leerjaar 3. Kerndoel 14a De leerlingen kunnen het produceren van geluid uitleggen in termen van trillingen. Kerndoel 14b De leerlingen kunnen trillingen zichtbaar maken met computer of oscilloscoop. Kerndoel 14d De leerlingen kunnen kwalitatief het verband leggen tussen de lengte en de spanning van een snaar en de toonhoogte. Kerndoel 14e De leerlingen kunnen uitleggen dat geluid zich uitbreidt door de lucht van de bron naar de ontvanger. Kerndoel 14f De leerlingen kunnen globaal het frequentiebereik van het menselijk gehoor noemen. Kerndoel 15a De leerlingen kunnen bronnen van geluidhinder vaststellen op grond van metingen. Kerndoel 15b De mogelijke gezondheidsschade in verband brengen met de geluidsterkte en suggesties doen voor maatregelen. bij afbeeldingen Afbeelding 1 Deze geluidsbron is door mensen gemaakt. Er zijn veel kunstmatige geluidsbronnen. Muziekinstrumenten, muziekapparatuur, maar ook vuurwerk en machines. Maar ook door het verkeer en in fabrieken wordt veel geluid geproduceerd. Sommige geluidsbronnen zijn bedoeld om geluid te maken, andere geluidsbronnen hebben geluid als ongewenst neveneffect. Afbeelding 2 Een natuurlijke geluidsbron. Bekijk je een fluitende vogel, dan kun je zien aan de bewegingen van de bek en de keel van de vogel dat er steeds bewegingen zijn. Dit kan gebruikt worden als inleiding om uw leerlingen te laten zien dat geluid ontstaat door beweging (trillingen). Afbeelding 3 De stembanden zijn open of gesloten. Het trillen van de stembanden kun je vergelijken met het laten trillen van de bovenkant van een ballon die je hebt opgeblazen. In proef 1 maakt de leerling kennis met zijn eigen stem als geluidsbron. In proef 2 gaan ze door middel van een ballon ontdekken hoe het geluid in de stembanden ontstaat. Afbeelding 6 Een gitaar maakt geluid als de snaren trillen. Op de foto is goed te zien dat de twee bovenste snaren in beweging zijn. Dit is een mooie gelegenheid om te laten zien en horen hoe de snaren van een gitaar trillen en geluid geven. Ook het stemmen van de gitaar kan worden gedemonstreerd, door het aanspannen en losser draaien van de snaar. Zo kunt u meteen een korte inleiding geven over de trillende beweging van snaren en het maken van lage en hoge tonen. Afbeelding 7 Met de trommelstok laat je het vel van een trommel trillen. Het materiaal van de vellen van een trommel zijn niet altijd hetzelfde. De meest gebruikte vellen zijn olievellen of keflar-vellen. Het vel van een trommel is strak gespannen in een ring. De fabrikant zorgt voor de juiste spanning van het vel. Het onderste vel van een trommel is meestal de helft dunner dan het bovenste vel en transparant. Onder dit vel zit een snarenmatje, om dit goed te laten trillen mag dat vel niet te dik zijn. De kwaliteit van trommelstokken is erg belangrijk voor het geluid: de dikte en het gewicht van de stokken zorgen voor de klankkleur van het trommelgeluid. Misschien is het interessant door de muziekleraar of een leerling die trommelt een kleine demonstratie te laten geven. Dit kan bijvoorbeeld in overleg met uw collega die muziekles geeft om een en ander tijdens de muziekles te demonstreren. In goed overleg is dit natuurlijk ook voor andere instrumenten te doen. Voor uw collega een goede lestip en voor u beiden een mogelijkheid om vakoverstijgend bezig te zijn. Afbeelding 10 De stemvork. Een stemvork geeft bij aanslag een zuivere toon. Die toon kan worden gebruikt om een muziekinstrument te stemmen of bij het zingen de juiste toon te kiezen. De meest gebruikte toonhoogte bij een stemvork is de a 113

114 met 440 Hz. De stemvork en de klankkast worden door de leerlingen in proef 3 bekeken. Afbeelding 11 De binnenkant van je oor Het belangrijkste van deze afbeelding is eigenlijk het trommelvlies. Door de trillende lucht gaat het trommelvlies trillen. Deze trillingen worden door het trommelvlies doorgegeven aan het inwendig oor. De gehoorbeentjes bestaan uit hamer, aambeeld en stijgbeugel, en optimaliseren de geluidstrillingen. Deze trillingen worden door de gehoorzenuw doorgegeven aan de hersenen, zodat je het geluid waarneemt. Ook hier geldt dat in samenwerking met de collega van biologie aan uw leerlingen een goed inzicht te geven is hoe het oor biologisch en natuurkundig zijn werk doet. Afbeelding 12 en 13 De luidspreker In proef 4 leert de leerling hoe de luidspreker geluid kan geven en hoe de conus gaat trillen. De meeste leerlingen zijn bekend met het fenomeen luidspreker. Maar er zijn tegenwoordig zo veel modellen dat een uitleg hierover niet zinvol is. Wel kan er van een leerling de vraag komen dat in de luidspreker thuis meer dan één luidspreker zit. Deze vraag kan door een oplettende leerling al gesteld worden aan de hand van de foto in de afbeelding. Boven de luidspreker voor de normale tonen zit een tweeter. De tweeter is een luidspreker die vooral de hoge tonen weergeeft (de frequentie ligt tussen 2 en 20 khz). Daarnaast wordt gebruikgemaakt van een woofer of subwoofer voor het weergeven van de lage tonen ( Hz of Hz). Afbeelding 15 en 16 Een echo van een ongeboren baby Echografie is de techniek om via geluidstrillingen organen in beeld te brengen door middel van geluidsgolven. Er wordt ultrasoon geluid via een sensor door de huid het lichaam in gezonden. Door het grensvlak van zachte en harde delen van het lichaam wordt het signaal teruggezonden. Op een beeldscherm vormt zich daardoor het beeld van waar men de geluidsgolven op richt, in dit geval de omtrekken van de baby. Afbeelding 17 Sonar Ook sonar werk volgens het principe van de echo. Het weggekaatste signaal komt ergens tegenaan een kaatst terug. Op deze manier kan de afstand tot dat object worden bepaald. Het gebruik van sonar is niet zonder gevaar voor zeedieren. Met name walvissen en dolfijnen geven signalen af waardoor zij een prooi of de afstand tussen soortgenoten kunnen bepalen. Sonar kan het signaal van deze dieren zo verstoren dat ze de weg kwijtraken en op strand aanspoelen, wat in de meeste gevallen de dood van het dier betekent. Afbeelding 22 en 23 Een piano stemmen is vakwerk, eventueel met behulp van een digitaal stemapparaat. Als een piano een tijdje is gebruikt, kan de spanning van de snaren veranderen. De toon van de snaar verandert als de spanning verandert. De pianostemmer kan de spanning van de snaar verstellen met een speciale sleutel (op de foto in zijn rechterhand). Hij kan een stemvork gebruiken om de toonhoogte van de A-snaar precies af te stellen. De andere snaren worden dan op het gehoor hierop aangepast. Een pianostemmer moet dus een goed muzikaal gehoor hebben. In plaats van een stemvork kan de pianostemmer een elektronisch stemapparaat gebruiken. Met een elektronisch stemapparaat kan elke snaar apart worden geanalyseerd, dus ook apart worden gestemd, onafhankelijk van de andere snaren. Afbeelding 25 en 26 Een trillende liniaal Het is leerzaam om een aantal lengtes uit te proberen en de leerlingen te laten ervaren wat de verschillen zijn. Ook andere materialen en grotere voorwerpen (bordliniaal) of kleinere (bijvoorbeeld kopspeldje) kunnen verhelderend werken. Een mooie toepassing van kleine trillende stripjes zijn muziekdoosjes (speelgoed). Deze zijn goed te gebruiken als demonstratie waarbij u de hele klas mee kunt laten doen. Er kan duidelijk worden dat het bereik niet voor elke leerling hetzelfde is. Daarbij speelt ook de leeftijd een rol, ouderen horen hogere frequenties slecht of helemaal niet meer. Afbeelding 29 De politie meet de geluidsterkte in decibel. Als de geluidssterkte te hoog is, moeten er maatregelen worden genomen. Hier meten politieagenten de geluidssterkte bij de uitlaat van een brommer. Deze gaan nog wel eens over de toegestane geluidsnorm heen. Daarnaast wordt geluid gemeten langs drukke verkeerswegen, bij vliegvelden, bedrijven en discotheken. Als de geluidsnorm wordt overschreden, moeten er maatregelen worden genomen of er wordt geen toestemming verleend om bepaalde plannen te realiseren. Afbeelding 30 De decibelmeter Er zijn veel verschillende soorten decibelmeters. In proef 10 gaat de leerling werken met een decibelmeter. U kunt uw leerlingen met een analoge meter leren werken. Daardoor oefen je ze in het leren aflezen van een wijzerschaal. Tegenwoordig gebruikt men vaak een digitale decibelmeter. Het uitlezen hiervan is natuurlijk veel gemakkelijker. Omdat de meeste digitale meters het geluid dat maximaal wordt geproduceerd onthoudt, is het verminderen van het geluid niet erg, de maximale geluidssterkte staat toch vast. Deze meters zijn ook voor uw lessen betaalbaar. Ook hebben veel universele meters een mogelijkheid om geluidssterkte te meten. Er zijn al veel mobiele telefoons die een functie hebben om de sterkte van het geluid te meten. Helaas wijken ze vaak ruim 10% af van de juiste waarde. Maar voor uw 114

115 leerlingen is het een mooie indicatie om te weten of de geluidssterkte in hun omgeving te hoog is. Een mooie gelegenheid om aan te geven dat ze hierop moeten letten. Omdat ze zich op deze leeftijd helemaal niet bewust zijn van het feit dat ze op latere leeftijd hiervan last kunnen krijgen, kunt u het niet vaak genoeg benadrukken dat ze hun gehoor moeten beschermen tegen te harde geluiden. Afbeelding 35 Gehoorbeschermers Mensen die in een lawaaierige omgeving werken, moeten gehoorbescherming dragen (boven 80 db). In de beschrijving van afbeelding 30 is al aangegeven hoe belangrijk het is om je gehoor te beschermen. Deze foto geeft een goed beeld van het beschermen van jezelf bij het uitoefenen van een technisch vak. Een overall tegen vuil, vet, zuren, enzovoort. De overall moet dan natuurlijk dichtgeknoopt zijn. Een veiligheidsbril tegen rondspattende splinters en dergelijke. Handschoenen van leer tegen scherpe materialen. Afbeelding 38 Een geluidwal bij een snelweg. Er worden verschillende maatregelen tegen geluidsoverlast genomen. Een ervan is de geluidwal. Die kom je vaak tegen als de snelweg lang of door bewoond gebied loopt. Deze geluidwal is gebogen om de echo van het verkeerslawaai naar de weg terug te buigen. Een rechte muur zou het lawaai naar het bewoonde gebuid aan de andere (open) kant van de snelweg juist versterkt weergeven. 115

116 Aanwijzingen en tips bij de proeven Proef 1 Je stem als geluidsbron Voorbereiding De leerling leert zijn eigen stem kennen als geluidsbron. 1 spiegeltje Vanwege de veiligheid is het aan te bevelen kunststof of gepolijste roestvrijstalen spiegeltjes te gebruiken. Laat uw klas eens zingen: als er een zanger of zangeres in de klas zit, laat hem of haar een keer zingen, zing zelf, of laat de hele klas zingen. U kunt ook een a capella-groep laten horen (a capella-groepen via internet) om het mooie en de verschillen van de menselijke stem te laten ervaren. Misschien aanleiding voor een goed klassengesprek of vakoverstijgende les(sen) met uw collega van muziek. Proef 2 Geluid maken met een ballon Voorbereiding Werkwijze De leerling voelt de trillingen die ontstaan als de ballon geluid maakt. Dit trillen is vergelijkbaar met het trillen van de stembanden. 1 ballon Zorg voor voldoende ballonnen. Dit is typisch een proef die de leerlingen zelf willen doen. Geef daarom elke leerling een ballon. Doe de proef aan het einde van de les, want tijdens en na zo n proef is het vaak onrustig in de klas. In samenwerking met de collega s van biologie en muziek is hier vakoverstijgend iets te doen. Gezamenlijk kunt u uw leerlingen een goed inzicht geven in het ontstaan van geluid door de stembanden (en waarom dieren niet zoals mensen kunnen praten). Proef 3 Geluid maken met een stemvork Voorbereiding Werkwijze De leerlingen ervaren nogmaals dat geluid een trilling is. Zij leren ook dat een klankkast geluid versterkt. 1 stemvork op een klankkast 1 hamer voor de stemvork Het verdient aanbeveling het slaan tegen de stemvork een keer voor te doen. Veel leerlingen slaan boven op het been van een stemvork en niet tegen de zijkant. De proef kunt u ook als demonstratieproef doen (als u niet voldoende stemvorken hebt). Ook is het mogelijk om de materialen tijdens de les, het maken van de opgaven, het materiaal door te geven om zo de proef door elke leerling te laten doen. Doet u de proef als demonstratieproef, loop dan rond door de klas en laat elke leerling een keer de trilling van de stemvork voelen. Laat ze zachtjes voelen. Dit heeft het meeste effect. 116

117 Proef 4 De luidspreker Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat hard geluid wordt veroorzaakt door een hevige trilling en dat zacht geluid wordt veroorzaakt door een kleine trilling. 1 luidspreker 1 potje met rijst 1 toongenerator 2 snoertjes Leg de leerlingen vooraf uit wat een toongenerator is en hoe ze hem moeten gebruiken. Deze proef kan ook als demonstratieproef worden gedaan. Het gebruik van een luidsprekerbox geeft bij een demonstratieproef het beste resultaat. Proef 5 Een gespannen snaar Voorbereiding De leerling leert dat de toonhoogte van een gespannen snaar afhankelijk is van de spanning van de snaar en de lengte van de snaar. 1 veiligheidsbril 2 tafelklemmen met spanstiften 1 dunne snaar 1 dikke snaar 1 maatlat van 50 cm of duimstok van 1 m Laat de leerlingen bij het begin van de proef de veiligheidsbril opzetten. De snaren mogen niet te strak gespannen worden omdat ze dan kunnen breken. Snaren kunnen via blokjes op een plank worden gemonteerd. Een aantal van die plankjes is heel handig en je hebt er jarenlang plezier van. Ook oude snaren van bijvoorbeeld een gitaar zijn bruikbaar, waarbij ook nog het voordeel van verschillende dikten en tonen naar voren komt. Proef 6 Verschillende trillingen De leerling leert dat kleine voorwerpen sneller trillen dan grote en hoe sneller de trilling, hoe hoger de toon. Tevens leert hij het begrip frequentie te gebruiken. 1 platte liniaal (of stalen maatlat) 2 verschillende stemvorken In plaats van linialen zijn ook strippen van verenstaal (oud zaagblad met weggeslepen tanden) goed bruikbaar. 117

118 Proef 7 Het frequentiebereik van je gehoor Werkwijze De leerling leert dat niet alle trillingen als geluid worden gehoord, en dat je gehoor een ondergrens en een bovengrens heeft. 1 toongenerator 1 luidspreker 2 snoertjes Het moet in de klas volledig stil zijn voor deze proef. Daarom is het aan te bevelen deze proef als demonstratieproef te doen. Een mogelijkheid is regelmatig de frequente te zeggen, of bij handopsteken de frequente te geven van de toon die ze op dat moment niet meer horen. Zo een overzicht maken, levert niet altijd goede resultaten op. Om betere resultaten te krijgen, zou u bijvoorbeeld een hoofdtelefoon kunnen gebruiken in een rustige ruimte. Misschien is het mogelijk om één leerling een aantal anderen te laten testen, zodat een goed resultaat ontstaat en de tabel een redelijk overzicht van de klas kan geven. Proef 8 Geluid maken met een reageerbuis Werkwijze De leerling leert dat het in trilling brengen van een luchtkolom geluid veroorzaakt. Het volume is regelbaar door hard of zacht te blazen. 1 reageerbuis Voor deze proef zijn ook flesjes goed bruikbaar. Probeer flesjes van verschillende afmetingen. Ook enkele flesjes die hetzelfde zijn, maar elk met een verschillende hoeveelheid water gevuld levert leuke resultaten op. Een aantal reageerbuizen in een reageerbuisrek, gevuld met verschillende hoeveelheden water kan goed als demonstratiemodel (panfluit) gebruikt worden. Proef 9 De gehoordrempel Voorbereiding Werkwijze De leerling leert het begrip gehoordrempel. 1 toongenerator 1 luidspreker 1 decibelmeter 2 snoeren Voor deze proef moet het stil zijn in het lokaal. De proef is ook goed als demonstratieproef te doen. Ook hier zijn betere resultaten te krijgen. U moet dan een hoofdtelefoon gebruiken in een rustige ruimte. Misschien is het mogelijk om één leerling alle anderen te laten testen, zodat een beter resultaat ontstaat en iedereen een beter beeld van zijn gehoor krijgt. 118

119 Proef 10 Beschermen van je gehoor tegen geluid De leerling leert dat het mogelijk is om hinderlijk of schadelijk geluid te verminderen door te isoleren of gehoorbeschermers te gebruiken. 1 decibelmeter 1 mp3-speler 1 deurbel 1 voeding voor de deurbel 2 snoeren 1 doos van piepschuim 1 duimstok of maatlat gehoorbeschermers Natuurlijk kan de bel ook op een centrale voeding worden aangesloten. In plaats van een bel kan een apparaat dat op inwendige batterijen werkt of een eierwekker worden gebruikt. Er zijn dan geen aansluitdraden en voeding nodig. In plaats van een decibelmeter kan ook een universele meter, ipod of ipad die de sterkte van geluid kunnen meten worden gebruikt. Natuurlijk kan de mp3-speler vervangen worden voor een ander apparaat dat door de leerlingen vaak wordt gebruikt om via oordopjes naar muziek te luisteren. Het isoleren werkt het beste als de bel op een bodem van (piep)schuim of andere isolerende laag staat als de doos erover wordt geplaatst. Een mp3-speler zonder begrenzer kan meer dan 100 db geluidsterkte leveren. Natuurlijk geldt hetzelfde voor andere soorten apparatuur. Extra proef 1 De stemvork als trillingsbron Voorbereiding Werkwijze Trillingen van een stemvork zichtbaar maken op een wateroppervlak. Verschillende stemvorken zorgen voor verschillende toonhoogten. 1 bakje met water 2 verschillende stemvorken 1 hamertje voor stemvorken Het bakje water kan een petrischaaltje zijn of gewoon een schoteltje. Doe even voor hoe de leerlingen de proef het beste kunnen doen. Als demonstratieproef is dit een geschikte proef. Zet hiervoor een petrischaaltje op de overheadprojector, of laat via een camera het beeld op een digitaal bord zien. Wilt u de leerlingen zelf de proef laten doen, dan kan dit opgenomen filmpje dienst doen als voorbeeld hoe ze de proef moeten uitvoeren. U kunt zelf een stemvork maken waarmee je een sinus kunt tekenen. Daarvoor hebt u een stuk stalen strip nodig van ongeveer 1 m lang, 3 mm dik en 25 mm breed. Buig van deze strip een stemvork en bevestig aan één been vooraan een potlood. Bovenaan kunt u nog een handvat van bijvoorbeeld een vijl vastmaken. De stemvork is dan goed vast te pakken en de trillingen worden nauwelijks beïnvloed. Als u deze stemvork aanslaat, kunt u met het trillende potlood een sinus op een stuk papier tekenen. Met een krijtje in plaats van potlood kunt u ook een sinus op het bord tekenen. Wel even oefenen. 119

120 Extra proef 2 Geluid maken met een limonaderietje Voorbereiding Werkwijze De leerling leert dat je met een rietje geluid kunt maken. De hoogte van het geluid hangt af van de lengte van het rietje. Een korter rietje heeft een hogere toon. 2 rietjes 1 schaar Geef elke leerling 1 limonaderietje. Zorg voor een flink aantal rietjes extra. Deze proef willen de leerlingen liefst zelfstandig doen. U kunt er een wedstrijd aan verbinden welke leerling de hoogste toon kan maken. Ook is het mogelijk de toon te verlagen door het rietje te verlengen. Dit kan door twee rietjes in elkaar te steken. 120

121 Extra proef 1 De stemvork als trillings-bron Wat je nodig hebt 1 bakje met water 2 verschillende stemvorken 1 hamertje voor stemvorken Uitvoering Pak de grootste stemvork. Sla met het hamertje tegen de bovenkant van de stemvork. Voel met de toppen van je vingers aan de benen van de stemvork. 1 Wat hoor je als je tegen de stemvork slaat? A niets B geluid C trillingen D bewegingen 2 Wat voel je aan de benen van de stemvork? A niets B trillingen C geluid Pak nu de kleine stemvork. Sla ook tegen de bovenkant van deze stemvork. Voel met de toppen van je vingers aan de stemvork. 3 Hoe klinkt het geluid van de kleine stemvork in vergelijking met de grote stemvork? A harder B hoger C lager D hetzelfde 4 Hoe trillen de benen van de kleine stemvork in vergelijking met de grote stemvork? A langzamer B sneller C even snel Zet het bakje met water voor je op tafel. Sla weer met het hamertje tegen de grote stemvork. Houd de stemvork voorzichtig tegen het water-oppervlak (afbeelding 1). 121

122 afbeelding 1 Houd de stemvork met de punt van één been tegen het water-oppervlak. 5 Wat zie je in het water gebeuren? A In het water ontstaat geluid. B In het water ontstaan golfjes. C In het water ontstaat schuim. 6 Wat doet de stemvork? De stemvork brengt het water aan het: A draaien. B trillen. C schuimen. Pak de kleine stemvork. Sla tegen de bovenkant van deze stemvork. Houd ook deze stemvork met de punt van één been tegen het water-oppervlak. 7 In afbeelding 2 zie je een sterretje getekend in het midden van een bak water. Dat sterretje stelt de punt van jouw stemvork voor daar waar je het water-oppervlak raakt. Teken hier zo goed mogelijk wat je ziet als de trillende stemvork het water-oppervlak raakt. afbeelding 2 Maak hier de tekening van opgave

123 Antwoorden extra proef 1 1 Wat hoor je als je tegen de stemvork slaat? A niets B geluid C trillingen D bewegingen 2 Wat voel je aan de benen van de stemvork? A niets B trillingen C geluid 3 Hoe klinkt het geluid van de kleine stemvork in vergelijking met de grote stemvork? A harder B hoger C lager D hetzelfde 4 Hoe trillen de benen van de kleine stemvork in vergelijking met de grote stemvork? A langzamer B sneller C even snel 5 Wat zie je in het water gebeuren? A In het water ontstaat geluid. B In het water ontstaan golfjes. C In het water ontstaat schuim. 6 Wat doet de stemvork? De stemvork brengt het water aan het: A draaien. B trillen. C schuimen. 123

124 7 In afbeelding 2 zie je een sterretje getekend in het midden van een bak water. Dat sterretje stelt de punt van jou stemvork voor daar waar je het water-oppervlak raakt. Teken hier zo goed mogelijk wat je ziet als de trillende stemvork het water-oppervlak raakt. afbeelding 2 Maak hier de tekening van opgave