L E S V O O R B E R E I D I N G T r a d i t i o n e l e l e s

Transcriptie

1 KU Leuven Specifieke Lerarenopleiding NW - optie Aardrijkskunde Celestijnenlaan 200E 3001 Heverlee L E S V O O R B E R E I D I N G T r a d i t i o n e l e l e s Identificatiegegevens Lesgegevens Vak: Lesonderwerp: Didactische beginsituatie verwachte voorkennis: (verwijzing(en) naar leerplan(nen)) Aardrijkskunde Wolkenvorming en wind VVKSO BRUSSEL D/2012/7841/023 (ASO wetenschappen) 4.4 Kenmerken van de atmosfeer Onderzoeken welke mechanismen zorgen voor de verspreiding van de energie van de zon naar de atmosfeer (LPD1 VVKSO). 1.1 Opbouw van de atmosfeer 1.2 Warmtebalans Go! 2007/046 (ASO wetenschappen) 9. Weer en klimaat 9.1 Fysische verschillen en dynamiek in de atmosfeer - De verticale opbouw van de atmosfeer: bijv. aan de hand van het temperatuurverloop, enkele belangrijke lagen (bijv. ozonlaag). - De warmtebalans van de atmosfeer: bijv. aard van de straling, albedo, tegenstraling. - Het horizontale spreidingsbeeld van de temperatuur: verklarende factoren (bijv. breedte-ligging, zeestromingen, luchtcirculaties, land-zeeverdeling). Situering in het leerplan: (hoofdstuk of nummering uit leerplan) VVKSO BRUSSEL D/2012/7841/023 (ASO wetenschappen) Onderzoeken welke mechanismen op aarde zorgen voor de verspreiding van de energie van de zon binnen de atmosfeer. (LPD2 VVKSO) 1

2 2.1 Algemene luchtcirculatie 2.2 Verdamping en condensatie VVKSO BRUSSEL D/2004/0279/029 september 2004 (TSO) Onderzoeken welke mechanismen zorgen voor de spreiding van energie binnen West-Europa. 3.1 Ontstaan van een lagedrukgebied bij een front 3.2 Condensatie en wolkenvorming VVKSO - LICAP BRUSSEL D/2004/0279/028 september 2004 (ASO) Onderzoeken welke mechanismen op aarde zorgen voor de verspreiding van de energie van de zon binnen de atmosfeer. 2.1 Algemene luchtcirculatie circulatiecel op basis van temperatuur circulatiecellen in het noordelijk halfrond 2.2 Verdamping en condensatie wolkenvorming transport van warmte via wolken verband tussen drukgordels en neerslagzones Go! 2007/046 (ASO wetenschappen) 9. Weer en klimaat 9.1 Fysische verschillen en dynamiek in de atmosfeer - Luchtvochtigheid en neerslag (incl. bewolking, neerslagvorming en neerslagtypes). - Luchtdruk en luchtdrukverplaatsingen: convectie en wind, hoge en lage luchtdrukgebieden, plaatselijke luchtcirculaties. - Algemeen luchtdrukpatroon met wereldwindensysteem. Go! 2006/092 (TSO TW) 8. Weer en klimaat 8.1 Fysische verschillen en dynamiek in de atmosfeer - Luchtvochtigheid en neerslag (incl. bewolking, neerslagvorming, -types en -spreiding) - Luchtdruk en luchtdrukverplaatsingen: convectie en wind, hoge en lage luchtdrukgebieden, plaatselijke luchtcirculaties Algemeen luchtdrukpatroon met wereldwindensysteem Go! 2006/035 (ASO) 7. Weer en klimaat 7.1 Dynamiek in de troposfeer - Algemeen luchtdrukbeeld: verband met het 2

3 temperatuurbeeld en algemeen windpatroon - Algemeen neerslagbeeld: hoeveelheid en spreiding Eindtermen Gevolgd leerboek: Ander geraadpleegd leerboek: Geraadpleegde bronnen (artikels, atlas, websites, ): Kennis (6) Weer en klimaat in verband brengen met de opbouw van en met processen in de atmosfeer Wereldvisie 5&6 Infoboek ASO Wetenschappen Geogenie 5&6, Terranova, Geo, Advanced Geography Van Lipzig, 2011, cursus weer- en klimaatkunde KULeuven Henriques, 2002, Children's Ideas About Weather: A Review of the Literature, School Science and Mathematics, v. 102, n. 5, p Rappaport, 2009, What undergraduates think about clouds and fog, Journal of Geoscience Education, v. 57, n. 2, p Doelstellingen Algemene doelstelling (of probleemstelling) voor de hele les Het proces van wolkenvorming en het ontstaan van wind kunnen verklaren aan de hand van fysische concepten. Nr. Concrete (operationele) of partiële doelen (per paragraaf) Verwacht eindgedrag 1 De leerlingen kunnen verklaren via de hydrologische cyclus en de aangeleerde begrippen van luchtvochtigheid, hoe een (mist)wolk zich vormt. 2 De leerlingen kunnen verklaren aan de hand van de concepten wet van Archimedes en de zwaartekracht, hoe het komt dat een pakketje lucht kan opstijgen. 3 De leerlingen kunnen de definitie van wind formuleren. 4 De leerlingen kunnen aan de hand van tekeningen met daarop de verplaatsing van luchtpakketjes, verklaren hoe wind ontstaat. Affectieve doelen / attitudes (indien van toepassing) Vaardigheden (technieken) (indien van toepassing) 1 De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus processen waarbij energie wordt getransformeerd of getransporteerd beschrijven en herkennen in voorbeelden. 2 De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus effecten van de interactie tussen materie en elektromagnetische straling beschrijven en in voorbeelden herkennen. 3 De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus uitleggen hoe systemen een 3

4 toestand van evenwicht bereiken en behouden. 4

5 Doel nr. Tijd 10 min. Media Bronnen Leerinhouden Lesstructuur Didactische activiteiten van leraar en leerlingen Werkvormen PPT slide Introductie onderzoek Doceren: Onderzoek kort voorstellen. Invullen: Leerlingen vullen pre-test in. Opm.: Een strikt tijdschema wordt aangehouden. 7min. PPT slide Hoe ontstaat een wolk? Motiveren: PPT Slide - Wolk in vliegtuig Hoe ontstaan wolken? Overgang: Wolken ontstaan in de atmosfeer. We bekijken eerst de samenstelling van de atmosfeer (opnieuw). PPT Slide PPT slide De lucht in de troposfeer bestaat voor een deel uit water in gasvormige toestand: waterdamp. Waterdamp komt in de troposfeer terecht door verdamping. Luchtvochtigheid: - Absolute luchtvochtigheid - Relatieve luchtvochtigheid OLG: PPT Slide tabel samenstelling van lucht Welke gassen komen in de hoogste concentratie voor in de atmosfeer? De concentratie van waterdamp is veranderlijk. Hoe kun je dat verklaren? Hoe komt waterdamp in de troposfeer terecht? Overgang: De waterdamp in de lucht zorgt ervoor dat lucht in de atmosfeer een zekere luchtvochtigheid heeft. OD: PPT Slide Luchtvochtigheid Om de luchtvochtigheid te beschrijven wordt er gebruik gemaakt van enkele grootheden: Absolute luchtvochtigheid Relatieve luchtvochtigheid (aanleren begrippen) PPT slide Indien de luchtvochtigheid >100% bedraagt, 5 OLG: PPT Slide Figuur luchtvochtigheid Figuur analyseren. Welke grootheid staat er op de x-as/y-as? In welk gebied is het water gasvormig/vloeibaar/vast? Welk element in de grafiek duidt aan waar de luchtvochtigheid maximaal is? Wat gebeurt er als de relatieve luchtvochtigheid meer dan 100%

6 PPT Slide PPT Slide 7min. PPT slide treedt er condensatie op. Een wolk vormt zich. Condensatiekernen bevorderen het condensatieproces en dus de vorming van een wolk. Mist bestaat uit kleine waterdruppeltjes. - Water verdampt tot waterdamp en maakt deel uit van de luchtsamenstelling. Deze waterdamp is niet zichtbaar. - Indien de luchtvochtigheid blijft toenemen treedt op een gegeven moment verzadiging op. - De luchtvochtigheid kan toenemen door een daling van de temperatuur of door een toenemende verdamping. - De waterdamp uit de lucht condenseert tot water. - Er vormt zich mist. bedraagt? Welk proces treedt er dan op? Hoeveel bedraagt de maximale luchtvochtigheid bij 20 C? OD: PPT Slide Indien de relatieve luchtvochtigheid meer dan 100% bedraagt, ontstaan er niet altijd wolken. Druppeltjes condenseren gemakkelijker indien er een substraat aanwezig is. Dit zijn zogenoemde condensatiekernen. Een voorbeeld hiervan is een roetdeeltje zoals afgebeeld op de foto. Indien er veel condensatiekernen aanwezig zijn, wordt wolkenvorming bevorderd. Indien er geen condensatiekernen aanwezig zijn, kan oververzadiging optreden. OLG: PPT Slide Wat is mist? Een kleine quiz in de klas. Verklaar dit aan de hand van de aangeleerde begrippen? n.b. Indien tijd Overgang: PPT Slide Wolken kunnen dichtbij het aardoppervlak hangen zoals mist, maar ook hoog in de lucht. Hoe kunnen we dat verklaren? Bekijken we een pakketje lucht aan het oppervlak. PPT Slide Een pakketje lucht: T door de zonnestraling Gemiddelde E kin Afstand tussen deeltjes Volume pakketje 6 OLG: Slide Wat gebeurt er met de temperatuur van het pakketje lucht o.i.v. de zonnestraling? Wat gebeurt er dan met de gemiddelde kinetische energie? Wat gebeurt er dan met de afstand tussen de deeltjes? Wat gebeurt er dan met het volume van het pakketje lucht? : Samenvatting noteren.

7 PPT Slide PPT Slide PPT Slide De massadichtheid van het pakketje lucht daalt. Deze massadichtheid is kleiner dan deze van de omringende lucht. ρ pakketje warme lucht ρ omgevende lucht > ρ pakketje warme lucht Een object dat wordt ondergedompeld in een vloeistof/gas zal een opwaartse stuwkracht ondervinden gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof/gas. De Archimedeskracht is groter dan de zwaartekracht omdat de massadichtheid van de omgevende lucht groter is dan de massadichtheid van het pakketje lucht dat we bestuderen. Pakketje lucht Relatieve luchtvochtigheid >100%, condensatie, wolkvorming T door de zonnestraling Gemiddelde E kin Afstand tussen deeltjes Volume pakketje ρ pakketje warme lucht ρ omgevende lucht > ρ pakketje warme lucht Pakketje lucht T Relatieve luchtvochtigheid 7 OLG: Slide Wat gebeurt er met de massadichtheid van het pakketje lucht? Hoe verhoudt deze massadichtheid zich tot de massadichtheid van de omringende lucht? OLG: Slide Wie kent de wet van Archimedes nog? Kun je ze nog uitleggen? OLG: PPT Slide Welke kracht is hier het grootste? De Archimedeskracht of de zwaartekracht? Het pakketje lucht stijgt dus. De volumetoename gaat net zolang door totdat de druk in de bel even groot is als de omgevende luchtdruk. De energie nodig voor de uitzetting, wordt door de bel zelf geleverd. We nemen aan dat er geen warmteuitwisseling met de omgeving plaatsvindt. Hierdoor daalt de temperatuur van de luchtbel. Wat gebeurt er dan met de relatieve luchtvochtigheid? Wanneer ontstaat er nu een wolk? Herhalen: n.b. Indien tijd

8 15 min. >100%, condensatie, wolkvorming Hoe ontstaat wind? Wind is een verplaatsing van lucht. Motiveren: PPT Slide - Wind aan zee Wat is wind eigenlijk? Hoe ontstaat wind? Dat gaan we nu verklaren. Verschil in specifieke warmtecapaciteit van zand en water zorgt ervoor dat land sneller opwarmt dan water. Lucht boven land gaat opstijgen. OLG: Slide of bordtekening Waar is de temperatuur van de lucht het hoogste? Hoe kan je dit verklaren? Wat gebeurt er met het pakketje lucht? Leg dit nog eens uit? Op hoogte wordt er een hogedrukgebied gevormd boven land, een lagedrukgebied boven water. De lucht verplaatst zich van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied. Op hoogte beweegt de lucht dus van land naar water. OLG: Slide of bordtekening Bekijken we de luchtdruk op dezelfde hoogte boven land en water: De dikke blauwe lijn geeft een lijn van gelijke druk weer. Waar wordt er op hoogte een hogedrukgebied gecreëerd? Waar op hoogte een lagedrukgebied? Hoe denk je dat de lucht zich zal verplaatsen op hoogte? OLG: Slide 20 of bordtekening Lucht zal zich inderdaad van het hogedrukgebied naar het lagedrukgebied verplaatsen. Aan het oppervlak ontstaat een hogedrukgebied boven water en een lagedrukgebied boven land. Aan het oppervlak is er een luchtbeweging van water naar het land. Op welke plaats wordt er aan het oppervlak een hoge- en lagedrukgebied gecreeërd? Welke wind zal er aan het oppervlak waaien (land- of zeewind)? 8 Conclusie: Slide

9 10 min. Wind is dus een luchtverplaatsing o.i.v. drukverschillen. Wind waait altijd van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied. Thermische drukgebieden ontstaat door een verschil in temperatuur tussen bepaalde plaatsen. PPT Slide Tweede fase onderzoek Doceren: Opdracht geven Invullen: Leerlingen vullen post-test in. 9

10 schema (of schema op samenvattend document) Vorming wolken T door de zonnestraling Gemiddelde E kin Afstand tussen deeltjes Volume pakketje ρ pakketje warme lucht ρ omgevende lucht > ρ pakketje warme lucht Pakketje lucht oiv van wet van Archimedes T Relatieve luchtvochtigheid >100%, condensatie, wolkvorming Ontstaan wind Figuur circulatiecel samenvatting Wind is dus een luchtverplaatsing oiv drukverschillen. 10