Materiaal (per groep):

Transcriptie

1 9-11 jaar Benaming van de activiteit: Wetenschappelijke inhoud: Natuurkunde Beoogde concepten: Dichtheid van vaste stoffen en vloeistoffen Beoogde leeftijdsgroep: 9-11 jaar Duur van de activiteit: 3 uur Samenvatting: De leerlingen leren het concept van dichtheid kennen en vergelijken de verschillende vaste stoffen en vloeistoffen. Ze ontdekken dat hoe hoger de temperatuur van een vloeistof, des te lager de dichtheid ervan is. Doelstelling: De leerlingen zien in dat vaste vloeistoffen en stoffen een verschillende dichtheid kunnen hebben. De leerlingen zien in dat dichtheid (en niet grootte) bepaalt of een voorwerp zal drijven of zinken. De leerlingen zien in dat de dichtheid van warm water lager is dan die van koud water. Materiaal (per groep): Experiment 1: 3 plastic afsluitbare capsules (van dezelfde grootte bv. capsules waar de verrassing van een Kindersurprise in zit, voor dit experiment volledig gevuld met zand, bloem, pluimen), 1 kom gevuld met water Experiment 2: 1 glas, slaolie, water, 1 druif 1 bout, 1 kurk Experiment 3: 1 beker met koud water, klein flesje, warm water, kleine trechter, inkt Auteur: Christian Bertsch The content of the present document only reflects the author s views and the European Union is not liable for any use that may be made of the information therein.

2 Lesplan Beschrijving van de activiteit (met inbegrip van de notities van de leerkracht) 1. Aanzet (Hypotheses vormen) Experiment 1: De leerkracht verdeelt de leerlingen in groepjes van vier en deelt aan elk groepje materiaal uit. De leerlingen bespreken in hun groepjes wat er volgens hen bepaalt of een voorwerp zinkt of blijft drijven. Ze baseren zich daarbij op hun eigen ervaring. Ze schrijven hun opvattingen op en voorspellen daarna of capsules van dezelfde grootte maar gevuld met verschillende stoffen of materialen zullen drijven of zinken. Experiment 2: De leerkracht verdeelt de leerlingen in groepjes van vier en deelt aan elk groepje verschillende vloeistoffen uit (olie, siroop, water). De leerkracht vraagt de leerlingen of ook vloeistoffen een verschillende dichtheid kunnen hebben en bespreekt deze kwestie met de kinderen. De leerlingen voorspellen wat er volgens hen zal gebeuren als de drie vloeistoffen in een glas worden gegoten. Experiment 3: De leerkracht verdeelt de leerlingen in groepjes van vier. De leerlingen vergelijken hun ervaringen met koud en warm water (bv. duiken in een meer en merken dat het water aan het oppervlak warmer is dan het water op de bodem) met de andere leden van hun groepje. Na het uitvoeren van het eerste deel van het experiment (warm water in koud water) bespreken ze wat er zal gebeuren wanneer ze koud water in warm water gieten. Ze passen hun zopas verworven kennis toe. 2. Onderzoek (Ontwerpen en uitvoeren van experimenten en observaties) Experiment 1: De leerlingen voeren experimenten uit te testen of capsules van dezelfde grootte maar met een verschillende vulling drijven of zinken. Experiment 2: De kinderen gieten verschillende vloeistoffen (met verschillende kleuren) in een glas en bekijken wat er gebeurt. Daarna leggen ze verschillende voorwerpen in de drie vloeistoffen en bekijken ze of die voorwerpen naar de bodem zinken of blijven drijven. Experiment 3: De leerlingen voeren twee gelijkaardige experimenten uit. Eerst gieten ze gekleurd warm water in een beker met koud water. Daarna gieten ze gekleurd koud water in een beker met warm water en vergelijken ze hun observaties. 3. Evaluatie (Bewijsmateriaal evalueren) Experiment 1: De leerlingen komen tot de conclusie dat voorwerpen van dezelfde grootte een verschillend gewicht kunnen hebben. De leerkracht bespreekt het concept van dichtheid met de leerlingen (zie achtergrondinformatie). De leerlingen komen eveneens tot de conclusie dat niet de grootte van een voorwerp, maar de dichtheid ervan bepaalt of het zinkt of drijft. Voorwerpen met een hogere dichtheid dan water zullen zinken, terwijl voorwerpen met een lagere dichtheid dan water zullen blijven drijven. Experiment 2: De leerlingen komen tot de conclusie dat de drie vloeistoffen een verschillende dichtheid hebben. Ze rangschikken de vloeistoffen en de gebruikte voorwerpen al naargelang hun dichtheid, waarbij ze beginnen met de vloeistof/het voorwerp met de laagste dichtheid tot de vloeistof/het voorwerp met de hoogste dichtheid. Experiment 3: Door de twee delen van het experiment te vergelijken komen de leerlingen tot de conclusie dat warm water een lagere dichtheid heeft dan koud water. De leerkracht kan dit fenomeen verklaren aan de hand van de afbeeldingen van de partikels (zie achtergrondinformatie). Aan het eind van de sessie moeten de kinderen individueel en in hun eigen woorden noteren wat ze tijdens de voorbije drie lesuren hebben geleerd.

3 Achtergrondinformatie Dichtheid: De dichtheid van een materiaal of stof wordt gedefinieerd als de massa per volume. Mathematisch wordt dichtheid omschreven als massa gedeeld door volume. Om het concept van dichtheid begrijpelijk te maken voor de leerlingen is het aan te raden om voorwerpen met dezelfde grootte maar met een verschillende massa te gebruiken (bijvoorbeeld capsules waar de verrassing van een Kindersurprise in zit). Over het algemeen kan de dichtheid veranderen door ofwel de druk ofwel de temperatuur te wijzigen. Wanneer de druk stijgt, zal ook de dichtheid van een materiaal hoger zijn. Het verhogen van de temperatuur zal over het algemeen de dichtheid doen dalen, maar er bestaan enkele uitzonderingen op die regel. Water heeft zijn grootste dichtheid bijvoorbeeld tussen het smeltpunt bij 0 C tot 4 C (dichtheidsanomalie van water). Van 4 C tot 100 C verzwakt de dichtheid. Dat is waarom warm water lichter is dan koud water (grootste dichtheid bij 3,98 C = 1,00 g/cm3). Dit fenomeen kan worden verklaard aan de hand van de afbeeldingen van de partikels. Wanneer de temperatuur stijgt, nemen de partikels in het water meer energie op en gaan ze dus intensiever bewegen. Dat betekent dat er voor eenzelfde hoeveelheid partikels (eenzelfde massa) meer ruimte nodig is. Dit leidt tot een lagere dichtheid. Waterpartikels bij 80 C Waterpartikels bij 20 C Dichtheid van verschillende materialen en stoffen bij 20 C Materiaal/stof Sparrenhout 0,43 Eikenhout 0,65 Water 0,998 Aluminium 2,67 Goud 19,30 Dichtheid (g/cm3)

4 Experiment 1: Dichtheid Materiaal: 3 plastic capsules met deksel (volledig gevuld met zand, bloem, pluimen), 1 kom gevuld met water Wat bepaalt of een voorwerp drijft of zinkt? Wat denk je? Welke van deze drie capsules zal drijven en welke zal zinken? Voorspel het resultaat voor je het effectief uitprobeert. Materiaal Mijn voorspelling Mijn observatie Capsule met zand Zinken Drijven Zinken Drijven Capsule met bloem Zinken Drijven Zinken Drijven Capsule met pluimen Zinken Drijven Zinken Drijven Sommige capsules zelfs wanneer ze dezelfde grootte hebben zinken. Andere blijven dan weer drijven. Hoe komt dat? Heb je een idee?

5 Experiment 2: Dichtheid van vloeistoffen Materiaal: 1 beker, slaolie, siroop, water, paperclip, 1 druif, 1 bout, 1 lepel, 1 kurk 1. Giet 2 cm olie in de beker. 2. Giet 4 cm water in de beker. 3. Giet 2 cm siroop in de beker. 4. Plaats de voorwerpen elk afzonderlijk in de drie vloeistoffen. Teken en noteer wat je observeert! Waar bevinden de voorwerpen en de vloeistoffen zich? Rangschik de gebruikte materialen en vloeistoffen volgens hun dichtheid. Lage dichtheid Hoge dichtheid

6 Experiment 3: Materiaal: beker met koud water, klein flesje, warm water, kleine trechter, inkt Heb je al eens gezwommen in een meer? Waar is het water het koudst? Aan het oppervlak of op de bodem van het meer? Meng de inkt met het warm water en giet het met behulp van de trechter in het kleine flesje. Plaats het flesje op de bodem van de beker met koud water. Bekijk wat er gebeurt en teken het. Kan je je observatie verklaren?!! Warm water heeft een dichtheid dan koud water!!

7 Wat zal er volgens jou gebeuren als je de inkt met het koude water vermengt en het kleine flesje water met het koude water in de beker met warm water plaatst? Teken je observatie: Wat heb ik geleerd tijdens de drie experimenten met betrekking tot dichtheid: