VWO Module B Beweging

Transcriptie

1 VWO Module B Beweging Onderzoek van beweging. Van rijdende trein tot basejumper. Naam: VWO Module B P a g i n a 1 25

2 Titel: Auteur: Eigenfrequentie, VWO module B: Beweging Simon de Groot Datum: 12 december 2017 Deze module is onderdeel van eigenfrequentie, een serie lesmodules voor bovenbouw HAVO en VWO. Deze module is mede mogelijk gemaakt door LerarenOntwikkelFonds en de Onderwijscoöperatie. Voor het didactisch concept, andere versies van deze module en andere modules uit dezelfde serie: V W O M o d u l e B P a g i n a 2 25

3 Hoe werkt eigenfrequentie? Deze module vervangt een deel van je gebruikelijke lesmethode. Een module bestaat uit een deel waarin je zelfstandig opdrachten verwerkt om theorie te leren. Ook bevat iedere module een deel waarbij je een product oplevert. Dat kan bijvoorbeeld een poster of een presentatie zijn. Je hoort van je docent hoe je met deze module om moet gaan. Je werkt bijvoorbeeld in twee-, drie-, of viertallen. Ook bepaalt je docent of deze werkbladen moeten worden ingeleverd. Naast deze werkbladen kunnen er nog aantekeningen worden gegeven of kan het zijn dat je opdrachten uit je lesboek maakt. Ook dat hoor je van je docent. Dit symbool wil zeggen dat je even moet overleggen met je docent. Dit symbool wil zeggen dat je je telefoon, tablet of chromebook mag gebruiken. Regelmatig worden tekstlinks getoond. Deze links zijn ook te vinden op Heb je deze module gebruikt als docent of als leerling? Dan horen we graag wat je er van vindt via 1. Noteer hieronder de afspraken die met je docent gemaakt zijn. V W O M o d u l e B P a g i n a 3 25

4 Eindopdrachten In deze module ga je bij een zelfgekozen situatie de snelheid onderzoeken. Voor de zelfgekozen situatie gebruik je vervolgens om één van onderstaande producten te maken: A. Een infographic over hoe afstand, snelheid en versnelling uit grafieken wordt bepaald. B. Een infographic over grootheden en eenheden in de kinematica. Je hoeft nu nog geen keuze te maken. Dat doe je later. In het tweede deel van deze module ga je een meetmethode gebruiken om snelheid te bepalen. Ook daarvan maak je een poster. Aan het einde van deze module heb je dus twee posters gemaakt. Introductie 2. Bekijk onderstaande afbeeldingen en eventueel de filmpjes. bit.ly/efdragrace bit.ly/eftennis bit.ly/efparachute bit.ly/efneedforspeed In alle vier de gevallen verandert een voorwerp van snelheid. Je gaat zelf ook een situatie kiezen waarbij de snelheid verandert. Die situatie ga je gebruiken voor je infographic. V W O M o d u l e B P a g i n a 4 25

5 Kies een situatie Je gaat een situatie onderzoeken waarbij de snelheid van een voorwerp verandert. In de filmpjes op de vorige pagina stonden al enkele van die situaties. Hieronder staan deze en andere voorbeelden in een regel tekst 1. Optrekkende auto bij een dragrace 2. Wegslaan van een tennisbal 3. Parachutist die uit een vliegtuig springt 4. Auto in een racegame 5. Een opstijgende raket 6. Afremmen van een zelfrijdende auto Vul deze lijst aan met nog minimaal 2 situaties waarin verandering van snelheid een rol speelt. Een van deze situaties ga je nauwkeuriger onderzoeken. 4. Overleg met je groepje welke van de 8 situaties je gaat onderzoeken. Noteer hieronder welke situatie dit wordt. Als je uit situatie 1 t/m 4 hebt gekozen kun je meteen verder gaan. 5. Overleg met je docent als je uit situatie 5 t/m 8 hebt gekozen. Voor de gekozen situatie ga je een grafiek tekenen die de snelheid als functie van de tijd weergeeft. Je hebt misschien nog niet alle gegevens die daarvoor nodig zijn. Je kunt de filmpjes gebruiken om deze informatie te achterhalen of je zoekt zelf naar bronnen. V W O M o d u l e B P a g i n a 5 25

6 Stap voor stap uitwerken Verderop staat een leeg diagram. In dit diagram ga je een grafiek tekenen waarbij de snelheid is uitgezet tegen de tijd. Op de x-as staat de tijd. Op de y-as komt de snelheid. 6. Begin met het noteren van de juiste grootheid en eenheid bij de x-as en y-as. 7. Maak een schatting van de tijd die nodig is voor de gekozen snelheidsverandering. 8. Maak een schatting van de begin- en eindsnelheid. 9. Heb je internetbronnen gebruikt om antwoord op de vorige vragen te vinden? Noteer dan hier welke bron je gebruikt hebt. 10. Maak de x-as en y-as op zodat de waardes in het diagram passen. 11. Teken de grafiek die de beweging zo goed mogelijk weergeeft. V W O M o d u l e B P a g i n a 6 25

7 12. Heb je de grafiek met potlood getekend? 13. Overleg met je docent over de gemaakte grafiek. Met behulp van je grafiek kun je nu allerlei vragen beantwoorden zoals: - Wat is de afstand die wordt afgelegd? - Wat is de maximale snelheid? - Wat is de gemiddelde snelheid over het hele traject? - Hoeveel snelheid komt er gemiddeld per seconde bij? - Hoeveel snelheid komt er maximaal per seconde bij? - Hoe ziet de afstand-tijd grafiek eruit? Je gaat antwoord geven op bovenstaande vragen. Je kunt er voor kiezen om het antwoord op deze vragen zonder hulp te vinden te vinden. Je werkt dan op een kladblaadje en vult de gegevens in bij vraag 40. Je kunt ook de hulpvragen Hulpvragen 14 t/m 39 gebruiken. Hulpvragen 14. Lees de maximale snelheid af uit je grafiek. Reken indien nodig om naar m/s. 15. Bepaal de gemiddelde snelheid uit je grafiek. Leg uit hoe je aan het antwoord komt. 16. Teken de gemiddelde snelheid als een horizontale lijn in je grafiek. 17. Overleg met je docent over de lijn in je grafiek. Uit de waarde van de gemiddelde snelheid kan ook worden bepaald wat de afstand is die wordt afgelegd. V W O M o d u l e B P a g i n a 7 25

8 18. Bepaal de afstand die wordt afgelegd. Leg uit hoe je aan het antwoord komt De beweging is ook op te delen in kleinere stukken. Je gaat de tijd-as opdelen in 4 gelijke delen. Zo n deel van de tijd-as wordt een interval genoemd. 19. Geef in je snelheid-tijd grafiek 4 intervallen aan op de tijd-as. Als het handig is mag je ook meer intervallen kiezen. 20. Bepaal voor ieder gedeelte de gemiddelde snelheid. En teken deze gemiddelde snelheid weer als horizontale lijnen in je grafiek. 21. Noteer bij iedere lijn de gemiddelde snelheid op dat interval. In de volgende grafiek ga je de totale afstand op de y-as zetten en de tijd weer op de x- as. 22. Bereken eerst de afstand die in ieder van de 4 intervallen wordt afgelegd. Interval 1: Interval 2: Interval 3: Interval 4: 23. Bereken de totale afstand aan het einde van ieder interval ten opzichte van het startpunt. Einde interval 1: Einde interval 2: Einde interval 3: Einde interval 4: Nu wordt het tijd om de afstand-tijd grafiek te maken. Dat ga je doen in onderstaande diagram. 24. Kies een geschikte as-indeling voor de y-as. De x-as blijft hetzelfde. 25. Teken de totaal afgelegde weg als functie van de tijd. V W O M o d u l e B P a g i n a 8 25

9 26. Overleg met je docent over deze grafiek. Veerle zegt: je kunt de afgelegde weg bepalen uit een snelheid-tijd diagram door het oppervlak onder de grafiek te bepalen. 27. Leg uit of je het met Veerle eens bent. Verandering van snelheid Uit je grafiek is ook de verandering van snelheid te bepalen. 28. Teken hieronder nogmaals je snelheid-tijd grafiek. (tip: zet in de titel van de grafiek ook nog een keer over welke situatie het gaat) V W O M o d u l e B P a g i n a 9 25

10 29. Hoe groot is de snelheidsverandering in jullie situatie? Natuurkundigen gebruiken de letter voor snelheid en de griekse letter voor verandering. 30. Noteer het antwoord op de vorige vraag nu in de vorm h = h. 31. Leg uit op welk tijdstip de snelheidsverandering het grootst is. Het is bij snelheidsverandering belangrijk om aan te geven in hoeveel tijd de verandering van snelheid heeft plaatsgevonden. 32. Leg uit waarom dat belangrijk is. Gebruik eventueel een voorbeeld. V W O M o d u l e B P a g i n a 10 25

11 33. Geef nu nogmaals de totale snelheidsverandering, maar neem in de eenheid op over welke tijd het gaat. 34. Overleg met je docent over de vorige opdrachten. De snelheidsverandering in een bepaalde tijd wordt door natuurkundigen versnelling genoemd. We geven versnelling aan met de letter. 35. Zoek op welke eenheid gebruikt wordt voor versnelling. 36. Klopt deze eenheid ook met de eenheid die je zelf gegeven hebt bij opdracht 33? 37. Wat is de maximale versnelling tijdens de beweging? Geef je antwoord in de eenheid die je hierboven opgezocht hebt en in de vorm h. V W O M o d u l e B P a g i n a 11 25

12 Onne zegt: je kunt de versnelling uit een snelheid-tijd grafiek bepalen door de steilheid van de grafiek in dat punt te bepalen. 38. Voer deze methode uit en leg uit of je het met Onne eens bent. 39. Leg uit dat de methode van Onne ook de juiste eenheid oplevert. V W O M o d u l e B P a g i n a 12 25

13 Verzamelen van de resultaten Ga hier verder als je de hulpvragen hebt overgeslagen. Als je de hulpvragen wel gedaan hebt kun je op deze pagina al je gegevens verzamelen. Gebruik kladpapier of de ruimte achteraan deze module om berekeningen te noteren. 40. Vul onderstaande tabel in. Denk ook aan de juiste eenheden. Wat is de afstand die wordt afgelegd? Wat is de maximale snelheid? Wat is de gemiddelde snelheid over het hele traject? Hoeveel snelheid komt er gemiddeld per seconde bij? Hoeveel snelheid komt er maximaal per seconde bij? 41. Teken de afstand-tijd diagram van je beweging 42. Overleg met je docent over je antwoorden. V W O M o d u l e B P a g i n a 13 25

14 Infographic maken In het begin van deze module heb je kunnen kiezen wat de inhoud van je infographic gaat worden. A. Een infographic over hoe afstand, snelheid en versnelling uit een snelheid-tijd grafiek kan worden bepaald. B. Een infographic over grootheden en eenheden in de kinematica. Een aantal eisen aan een infographic: - Posterformaat; leesbaar vanaf een afstandje. - Educatief karakter; andere leerlingen moeten er iets van leren. - Een centrale afbeelding. - Niet al te veel tekst. Natuurlijk kun je een infographic maken op papier (minimaal A3 formaat) maar digitaal kan ook. Dit kan bijvoorbeeld met google presentaties. 43. Overleg met je docent of je de infographic digitaal of op papier gaat maken 44. Voer de opdracht uit. Maak dus de infographic. Snelheid meten Snelheid kan bepaald worden uit een x-t diagram. Hieronder staan enkele methodes genoemd om zo n plaats-tijd diagram te maken. Er staat een korte omschrijving van de methode. Schrijf daaronder hoe je hiermee een plaats-tijd diagram kunt maken. Stroboscopische foto 45. De sluiter van een camera staat een bepaalde tijd open. Alles wat belicht wordt gedurende deze tijd komt dus op de foto te staan. Tijdens deze periode wordt met een stroboscoop geflitst. Videometen 46. Je bekijkt beeldje voor beeldje een video-opname van een beweging. V W O M o d u l e B P a g i n a 14 25

15 Tijdtikker 47. Een tijdtikker zet stippen op een papierstrook. De tijd tussen twee stippen blijft steeds hetzelfde. Ultrasone plaatssensor 48. Ultrasone plaatssensor is een sensor die afstand meet tot een voorwerp. Lichtpoortje met timer 49. Een voorwerp komt door een eerste poortje. Daar wordt een meting gestart. Een stukje verderop staat een tweede poortje. Daar wordt de tijdmeting gestopt. 50. Overleg met je docent of jullie een van de experimenten gaan uitvoeren of de instructie voor een experiment met de tijdtikker volgen. Experiment: tijdtikker Benodigdheden Massablokje Tijdtikker met trafo en drukschakelaar 3 aansluitsnoeren Papierstrook Geodriehoek Statief Theorie Als je een massablokje laat vallen zal de snelheid toenemen. Je kunt de versnelling van zo n blokje meten. Daarvoor moet je eerst een snelheid-tijd grafiek maken. Om de V W O M o d u l e B P a g i n a 15 25

16 meting te kunnen uitvoeren ga je een papierstrook aan het massablokje vastmaken. De papierstrook gaat door een tijdtikker. Deze zet 50 keer per seconde een stipje op de papierstrook. 51. Leg uit hoeveel tijd er dan tussen twee stippen zit. 52. Leg uit waarom de stippen steeds verder van elkaar komen staan. 53. Hoe groot is de valversnelling in nederland? Zoek deze eventueel op in BINAS. 54. Leg uit of je verwacht hoger of lager uit te komen dan de waarde in BINAS. Uitvoering Neem een papierstrook van ongeveer 100 cm, prik er een gaatje in en maak het massablokje eraan vast. Plaats de tijdtikker op 20 cm boven het tafelblad en wel zó, dat het gewicht langs de tafel op de grond kan vallen. Start de tikker en laat direct hierna het gewicht vallen. Maak op deze manier twee stroken. Voor elke leerling één. 55. Controleer of er duidelijke stipjes op je strook staan. Vraag anders even hulp. 56. Kies een geschikte beginstip (één waarbij de volgende stip meer dan 1 cm verder ligt) en zet er een 0 bij. Bij de volgende stip 1, 2 etc. 57. Knip nu je lange strook in stukjes. Sla steeds 1 stip over. Je eerste stukje loopt dus van stip 0 tot stip. Het volgende stukje loopt van stip 2 tot stip 4 etc. 58. Plak de stroken naast elkaar op de laatste pagina zodat een staafdiagram ontstaat. 59. Zet de juiste waarde en eenheden bij de assen. Analyse 60. Teken zo goed mogelijk een rechte lijn door je staafgrafiek. V W O M o d u l e B P a g i n a 16 25

17 61. Leg uit waarom de steilheid van de rechte lijn gelijk is aan de (val)versnelling. 62. Bepaal uit de steilheid van je rechte lijn de valversnelling. V W O M o d u l e B P a g i n a 17 25

18 Conclusie en discussie Bij ieder experiment zijn discussies mogelijk. Bijvoorbeeld omdat je bepaalde aannames gemaakt hebt. Een paar van de volgende vragen zijn algemeen. Je kunt zelf meer discussiepunten toevoegen. 63. Geef aan hoeveel procent de gevonden waarde afwijkt van de waarde uit BINAS. 64. Leg uit of je meting voldoet aan je verwachting. 65. Noteer hieronder eventuele andere discussiepunten. V W O M o d u l e B P a g i n a 18 25

19 eerste strookje tweede strookje V W O M o d u l e B P a g i n a 19 25

20 Experiment: eigen onderzoek Je gaat een beweging analyseren. Het resultaat van je analyse komt op een A3 poster. Je kiest zelf welke beweging je gaat onderzoeken. Dat kan dus weer een valbeweging zijn, maar ook het vertrekken van een trein, een medeleerling die bij het verkeerslicht start met lopen of een rennende hond. Je gaat de volgende vragen beantwoorden met je plaats-tijd diagram: 1. Hoe ziet het plaats-tijd diagram eruit? 2. Hoe ziet het snelheid-tijd diagram eruit? 3. Wat is de gemiddelde snelheid? 4. Wat is de maximale snelheid? 5. Wat is de totale afstand die is afgelegd? 6. Wat is de maximale versnelling? Op een A3 poster zet je de antwoorden op bovenstaande vragen. Ook leg je op deze poster uit hoe de gebruikte meetmethode werkt. Eventuele bijzonderheden bij je meting noteer je ook. 66. Bij welke situatie gaan jullie meten? 67. Welke methode ga je gebruiken? Zorg dat dit goed aansluit bij de situatie. 68. Vraag goedkeuring aan je docent. V W O M o d u l e B P a g i n a 20 25

21 69. Maak hieronder een situatieschets. 70. Geef hieronder een stap-voor-stap plan. V W O M o d u l e B P a g i n a 21 25

22 71. Hieronder is ruimte voor uitwerkingen. Werk daarna alles uit op een A3 poster. De posters hangen we op in de klas. De poster bevat in ieder geval: - Onderzoeksvraag - Situatieschets - Meetresultaat in grafiekvorm - Uitleg over de meetmethode - Discussie en conclusie V W O M o d u l e B P a g i n a 22 25

23 Aantekeningen V W O M o d u l e B P a g i n a 23 25

24 V W O M o d u l e B P a g i n a 24 25

25 Voor de docent (Maar een leerling mag dit ook lezen) Leerdoelen - De begrippen plaats, tijd, snelheid en versnelling - Plaats-tijd grafieken maken en interpreteren - Snelheid-tijd grafieken maken en interpreteren - Van snelheid-tijd grafiek naar plaats-tijd grafiek - Versnelling bepalen uit snelheid-tijd grafiek - Methodes om plaats-tijd grafieken te bepalen Voorkennis - Omrekenen van eenheden - Teken van grafieken / opmaken van grafiekassen - Steilheid bepalen uit een grafiek Materialen - A3 papier, plakstift - Voor experiment met tijdtikker: Tijdtikkers, papierstroken, statief, massablokje - Voor eigen experiment: diverse materialen Suggesties om nog toe te voegen - Simulatie - Mooi voorbeeld van een infographic (over een ander onderwerp) V W O M o d u l e B P a g i n a 25 25