9-11 jaar Wetenschappelijke inhoud: Fysica Beoogde concepten/vaardigheden: Dichtheid en opwaartse kracht Beoogde leeftijdsgroep: 9-11 jaar oud Duur van de activiteit: 3 uur Samenvatting: Tijdens deze activiteit onderzoeken de kinderen waarom sommige voorwerpen blijven drijven en andere niet. Ze brengen dit fenomeen in verband met de algemene dichtheid van het voorwerp. Tijdens de experimenten wordt gewerkt met voorwerpen met een hoge massa die kunnen drijven, zoals een grote ijzeren boot, maar ook met voorwerpen met een lage massa die niet kunnen drijven, zoals een kleine ijzeren nagel (experiment 1). In een andere situatie worden de kinderen geconfronteerd met grote en kleine voorwerpen, waarvan sommige kunnen drijven en andere niet (experiment 2). Het onderzoek maakt de kinderen vertrouwd met het feit dat het de dichtheid van een voorwerp is die in de eerste plaats bepaalt of dat voorwerp zal drijven of niet. Ze ontdekken dat de dichtheid van een voorwerp kan worden berekend door het gewicht van het voorwerp te delen door het volume dat het inneemt (experiment 3 en 4). Doelstelling: Op het einde van de activiteit moeten de kinderen tot het volgende in staat zijn: Aantonen dat er geen rechtstreeks verband bestaat tussen de opwaartse kracht van een voorwerp en diens massa Aantonen dat er geen rechtstreeks verband bestaat tussen de opwaartse kracht van een voorwerp en diens volume De verhouding tussen de massa en het volume van verschillende voorwerpen bepalen Staven dat de opwaartse druk van een voorwerp afhankelijk is van de dichtheid van dat voorwerp en de dichtheid van de vloeistof Materiaal: Bassin met water Meerdere voorwerpen met een verschillende massa en verschillende afmetingen Keukenweegschaal Drie constructies bestaande uit legoblokjes met verschillende afmetingen en een verschillende massa Meetlat Grote beker van 1.000 ml Maatcilinder van 500 ml Rubberen ballon Water, ijsbergen en boten Auteurs: Mário Rui da Cunha Pereira, Experimentele Wetenschap 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.
Lesplan Beschrijving van de activiteit (met inbegrip van notities van de leerkracht) De leerkracht verdeelt de kinderen in groepjes van drie personen. Ze vraagt hun om van thuis voorwerpen mee naar de klas te nemen die verschillende afmetingen en een verschillend gewicht hebben, en die nat mogen worden. Experiment 1: Drijven Lichte of zware voorwerpen Voorzie iedere groep van een bassin met water en weegschalen. Er worden drie voorwerpen geselecteerd voor het experiment. Nadat alle voorwerpen zijn gewogen, wordt de vraag gesteld: Welke van deze voorwerpen zullen volgens jullie drijven en welke zullen zinken? Vraag de kinderen om de voorwerpen in het bassin met water te leggen. Zorg ervoor dat ze het gedrag van ieder voorwerp noteren en de verschillen met hun oorspronkelijke voorspellingen bespreken. Experiment 2: Drijven Grote of kleine voorwerpen Gebruik opnieuw drie van de voorwerpen (met een verschillend volume) die de leerlingen van thuis meebrachten. Begin met de leerlingen te vragen welke voorwerpen volgens hen zullen blijven drijven. Daarna worden de voorwerpen in het bassin met water gelegd en worden de verschillen besproken tussen de omvang van de voorwerpen en het feit dat sommige drijven terwijl andere zinken. De kinderen wordt gevraagd om voorbeelden te geven van grote en kleine voorwerpen met een verschillend drijfverloop. Experiment 3: Drijven Dichtheid Nu krijgt iedere groep drie gesloten constructies bestaande uit legoblokjes met verschillende afmetingen en een verschillende massa. Begin met het meten van de afmetingen en het gewicht van iedere legoconstructie. Vervolgens wordt het volume van iedere legoconstructie bepaald. Meet daarna het volume water gelijk aan elk van de constructies en het gewicht ervan. De leerlingen wordt gevraagd welke van de constructies volgens hen zullen drijven en welke zullen zinken. De constructies worden een voor een in het water gelegd en er wordt genoteerd of ze drijven of zinken. Voor ieder afzonderlijk geval wordt de verhouding tussen massa en volume, de dichtheid, berekend en dezelfde berekening wordt gedaan voor de verschillende watervolumes. De leerlingen wordt gevraagd indien ze met de bekomen waarden zouden kunnen voorspellen welke voorwerpen zouden blijven drijven en welke niet. Experiment 4: Quiz Zullen ze drijven? Tijdens dit experiment testen de leerlingen voor een van de voorwerpen die ze hebben meegenomen van thuis of het zal drijven of zinken. Ze baseren zich daarbij op de conclusies die ze tijdens de vorige oefeningen hebben getrokken. Voor dit experiment hebben de kinderen een bassin nodig, een beker waar het voorwerp in kan en een maatcilinder. De kinderen beginnen met het bepalen van de massa van het voorwerp door middel van de weegschaal. Ze berekenen ook het volume op basis van de hoeveelheid vloeistof die uit de gevulde beker in het bassin loopt wanneer het voorwerp er volledig in wordt ondergedompeld. Vergelijk de dichtheid van het voorwerp met de dichtheid van het water en toets de resultaten aan de vooraf geuite verwachtingen. De leerlingen wordt ook gevraagd wat er zou gebeuren indien een voorwerp dezelfde dichtheid had als water. Vul een rubberen ballon met water en leg die in het water. De leerlingen geven commentaar op wat ze zien. 1. Aanzet (Hypotheses vormen) Stimulus: De kinderen wordt gevraagd wat er gebeurt wanneer een voorwerp in water wordt gelegd. Stel de volgende vragen: Waarom zinken sommige voorwerpen terwijl andere blijven drijven? Is het de massa van een voorwerp die bepaalt of het blijft drijven? Is het het volume van een voorwerp dat bepaalt of het blijft drijven? Is er nog een andere eigenschap die een rol speelt? Kunnen we, op basis van de eigenschappen van een voorwerp, voorspellen of dat voorwerp zal zinken of blijven drijven?
2. Onderzoek (Ontwerpen en uitvoeren van experimenten en observaties) Onderzoek: Hoe kunnen we te weten komen wat ervoor zorgt dat een voorwerp zinkt of blijft drijven? Om de vragen die al werden gesteld (zie hierboven) te beantwoorden, moeten de kinderen experimenten uitwerken. Zo kunnen ze hun verschillende hypotheses testen. Ze gebruiken voorwerpen met: 1. een verschillende massa 2. een verschillend volume De leerkracht legt uit hoe ze een tabel kunnen gebruiken om de ingezamelde gegevens te organiseren. De kinderen voeren een nieuw experiment uit om de eigenschap van de voorwerpen te bepalen die massa en volume met elkaar verbindt. 1. Ze meten de massa en het volume van verschillende voorwerpen 2. Ze meten de massa en het volume van verschillende hoeveelheden water Uiteindelijk vraagt de leerkracht aan de kinderen om een experiment uit te werken om te onderzoeken of een voorwerp zal zinken of drijven. 3. Evaluatie (Bewijsmateriaal evalueren) Evaluatie, verklaring van de bevindingen De resultaten worden voorgesteld aan de hele klas door de leiders van de groep. Op basis van de ingezamelde gegevens moeten de leerlingen tot de volgende conclusies kunnen komen: alleen de massa of alleen het volume van een voorwerp bepaalt niet of dat voorwerp drijft of zinkt de verhouding tussen de massa en het volume is constant voor het water enkel voorwerpen met een dichtheid lager dan die van het water zullen blijven drijven als je de algemene dichtheid van een voorwerp weet, dan kan je voorspellen of het zal blijven drijven of als het zal zinken wanneer het in water wordt gelegd Verdiepende denkoefening Wat zou er gebeuren als een voorwerp met dezelfde dichtheid als water in water wordt gelegd? Wat gebeurt er als we het vloeibare water in ijs transformeren? En wat gebeurt er als we een andere vloeistof dan water gebruiken, olie bijvoorbeeld?
Notities voor de leerkracht Experiment 1: Drijven Lichte of zware voorwerpen Voorzie iedere groep van een bassin met water en weegschalen. Er worden drie voorwerpen geselecteerd voor het experiment. Nadat alle voorwerpen zijn gewogen, wordt de vraag gesteld: Welke van deze voorwerpen zullen volgens jullie drijven en welke zullen zinken? Vraag de kinderen om de voorwerpen in het bassin met water te leggen. Zorg ervoor dat ze het gedrag van ieder voorwerp noteren en de verschillen met hun oorspronkelijke voorspellingen bespreken. Experiment 2: Drijven Grote of kleine voorwerpen Gebruik opnieuw drie van de voorwerpen (met een verschillend volume) die de leerlingen van thuis meebrachten. Begin met de leerlingen te vragen welke voorwerpen volgens hen zullen blijven drijven. Daarna worden de voorwerpen in het bassin met water gelegd en worden de verschillen besproken tussen de omvang van de voorwerpen en het feit dat sommige drijven terwijl andere zinken. De kinderen wordt gevraagd om voorbeelden te geven van grote en kleine voorwerpen met een verschillend drijfverloop. Experiment 3: Drijven Dichtheid Nu krijgt iedere groep drie gesloten constructies bestaande uit legoblokjes met verschillende afmetingen en een verschillende massa. Begin met het meten van de afmetingen en het gewicht van iedere legoconstructie. Vervolgens wordt het volume van iedere legoconstructie bepaald. Meet daarna het volume water gelijk aan elk van de constructies en het gewicht ervan. De leerlingen wordt gevraagd welke van de constructies volgens hen zullen drijven en welke zullen zinken. De constructies worden een voor een in het water gelegd en er wordt genoteerd of ze drijven of zinken. Voor ieder afzonderlijk geval wordt de verhouding tussen massa en volume, de dichtheid, berekend en dezelfde berekening wordt gedaan voor de verschillende watervolumes. De leerlingen wordt gevraagd indien ze met de bekomen waarden zouden kunnen voorspellen welke voorwerpen zouden blijven drijven en welke niet. Experiment 4: Quiz Zullen ze drijven? Tijdens dit experiment testen de leerlingen voor een van de voorwerpen die ze hebben meegenomen van thuis of het zal drijven of zinken. Ze baseren zich daarbij op de conclusies die ze tijdens de vorige oefeningen hebben getrokken. Voor dit experiment hebben de kinderen een bassin nodig, een beker waar het voorwerp in kan en een maatcilinder. De kinderen beginnen met het bepalen van de massa van het voorwerp door middel van de weegschaal. Ze berekenen ook het volume op basis van de hoeveelheid vloeistof die uit de gevulde beker in het bassin loopt wanneer het voorwerp er volledig in wordt ondergedompeld. Vergelijk de dichtheid van het voorwerp met de dichtheid van het water en toets de resultaten aan de vooraf geuite verwachtingen. De leerlingen wordt ook gevraagd wat er zou gebeuren indien een voorwerp dezelfde dichtheid had als water. Vul een rubberen ballon met water en leg die in het water. De leerlingen geven commentaar op wat ze zien.
Experiment 1: Drijven Lichte of zware voorwerpen Onderwerp: Opwaartse kracht en massa Concept: Niet alleen de massa van een voorwerp bepaalt of dat voorwerp zinkt of blijft drijven. Probleem: Wat bepaalt of een voorwerp zinkt of blijft drijven? Inleiding Je hebt waarschijnlijk al wel eens geobserveerd hoe verschillende voorwerpen reageren wanneer ze in water worden gelegd: sommige blijven drijven, andere zinken. Als we een steen op het water van een meer willen leggen, dan maakt het niet uit hoe voorzichtig we te werk gaan: de steen zinkt onmiddellijk. Maar als we hetzelfde doen met een stukje hout, dan speelt het geen rol van hoe hoog we het laten vallen: het komt steeds weer naar het oppervlak en blijft er drijven. Het heeft geen zin om een kleinere steen te zoeken of zelfs een halve boomstam op het water te leggen: de steen zal blijven zinken en het hout zal blijven drijven. Welke eigenschappen bepalen dan wel of een voorwerp drijft of zinkt? Materiaal Verschillende voorwerpen meegebracht door de leerlingen met een verschillende massa en een verschillende dichtheid Een groot bassin met water Een keukenweegschaal Implementatie 1. De kinderen worden verdeeld in groepjes van drie. Elk groepje krijgt een bassin met water. 2. De kinderen plaatsen drie van de meegenomen voorwerpen een voor een op de weegschaal en noteren de massa ervan. 3. De voorwerpen worden in het bassin met water gelegd. De kinderen noteren welke voorwerpen blijven drijven en welke zinken. Begeleiding Voor het experiment vraagt de leerkracht aan de leerlingen om meerdere voorwerpen met een verschillende massa en een verschillende dichtheid van thuis mee te brengen. Hij/ Zij deelt daarbij de maximale afmetingen mee (al naargelang de afmetingen van het bassin) en benadrukt dat de leerlingen voorwerpen moeten meenemen die nat mogen worden. Voor het begin van de oefening helpt de leerkracht bij het selecteren van de voorwerpen. Ze zorgt ervoor dat de leerlingen voorwerpen kiezen van een gelijkaardige omvang en dat er ten minste een voorwerp dat drijft en een voorwerp dat zinkt bij zit. Nadat alle voorwerpen zijn gewogen, kan de leerkracht vragen welke voorwerpen volgens de leerlingen zullen blijven drijven. Door dit experiment moeten de leerlingen tot het besef komen dat: - er zware voorwerpen zijn die zinken, terwijl andere blijven drijven, en dat hetzelfde geldt voor lichte voorwerpen - het niet de massa van het voorwerp alleen is die bepaalt of dat voorwerpt blijft drijven of niet.
Werkblad voor de leerlingen 1. Voorbereiding Welke voorwerpen kunnen blijven drijven? Is het de massa van een voorwerp die bepaalt of dat voorwerp zinkt of blijft drijven? Wat heb je nodig? 1. Een groot bassin met water 2. Meerdere voorwerpen met een verschillende massa 3. Een keukenweegschaal Wat willen we met deze oefening te weten komen? om te zien om te drijven om te eten om te slapen moet het groen zijn dag zijn donker zijn licht wegen 2. Experiment Hoe voeren we het experiment uit? 1. Plaats het bassin met water voorzichtig op de tafel. 2. Weeg met behulp van de keukenweegschaal elk van de voorwerpen die voor het experiment werden geselecteerd. 3. Plaats alle voorwerpen een voor een in het water. 4. Noteer welke voorwerpen drijven en welke zinken. Wat observeren we? 1. Wanneer we de voorwerpen in het water leggen: zinken ze allemaal drijven ze allemaal drijven sommige terwijl andere zinken 2. Wanneer we het drijven of zinken gaan vergelijken met de massa van de voorwerpen, dan kunnen we besluiten dat: het de zwaarste voorwerpen zijn die zinken het de lichtste voorwerpen zijn die zinken het al dan niet drijven of zinken niet afhangt van de massa (sommige lichte voorwerpen zinken en sommige niet, sommige zwaardere voorwerpen drijven en sommige niet) Wanneer we een licht voorwerp in water leggen, zal het: drijven zinken hangt af van de omvang van dat voorwerp Wanneer we een zwaar voorwerp in water leggen, zal het: drijven zinken hangt af van de omvang van dat voorwerp Waarom denk je dat? 2. Evaluatie Wat heb je geleerd uit dit experiment? (je mag meer dan één antwoord aanvinken) Alle zware voorwerpen zinken Het feit of een voorwerp blijft drijven of niet hangt niet af van de massa van dat voorwerp Het feit dat een voorwerp licht is, is niet voldoende om te garanderen dat het zal blijven drijven Alle lichte voorwerpen blijven drijven Ga terug naar het begin en controleer of je antwoorden juist waren. Ze waren allemaal juist Ze waren allemaal fout Sommige waren juist, andere waren fout
Experiment 2: Drijven Grote en kleine voorwerpen Onderwerp: Opwaartse kracht en volume Concept: Niet alleen het volume van een voorwerp bepaalt of dat voorwerp zinkt of blijft drijven. Probleem: Wat bepaalt of een voorwerp zinkt of blijft drijven? Inleiding Je hebt waarschijnlijk al wel eens geobserveerd hoe verschillende voorwerpen reageren wanneer ze in water worden gelegd: sommige blijven drijven, andere zinken. Als we een steen op het water van een meer willen leggen, dan maakt het niet uit hoe voorzichtig we te werk gaan: de steen zinkt onmiddellijk. Maar als we hetzelfde doen met een stukje hout, dan speelt het geen rol van hoe hoog we het laten vallen: het komt steeds weer naar het oppervlak en blijft er drijven. Het heeft geen zin om een kleinere steen te zoeken of zelfs een halve boomstam op het water te leggen: de steen zal blijven zinken en het hout zal blijven drijven. Welke eigenschappen bepalen dan wel of een voorwerp drijft of zinkt? Materiaal Verschillende voorwerpen meegebracht door de leerlingen met een verschillend volume en een verschillende dichtheid Een groot bassin met water Een keukenweegschaal Implementatie 1. De kinderene beginnen met de voorwerpen te sorteren van klein naar groot. 2. De kinderen plaatsen de voorwerpen in de waterbak en kijken welke drijven en welke zinken. Ze noteren de resultaten. 3. De kinderen overleggen. Begeleiding Wanneer kinderen de voorwerpen moeten verzamelen voor dit experiment dan moet de leerkracht ervoor zorgen dat alle groepen voorwerpen kunnen onderzoeken die zowel kunnen drijven als zinken en met verschillend volume in beide gevallen.alleen op deze manier is het mogelijk voor de kinderen om in te zien dat er geen direct verband is tussen volume van het voorwerp en het al of niet blijven drijven. Na het ordenen van de voorwerpen volgens volume kan de leerkracht volgende vragen stellen: - Wanneer we kijken naar de voorwerpen met verschillende grootte welk voorwerp denk je dat het gemakkelijkst zal drijven? Waarom? - Wanneer een voorwerp drijft en we kunnen het groter maken zal het dan nog altijd drijven? En wat als we het kleiner maken? Door dit experiment moeten de leerlingen tot het besef komen dat: - er grote voorwerpen zijn die zinken, terwijl andere blijven drijven, en dat hetzelfde geldt voor kleine voorwerpen - het niet het volume van het voorwerp alleen is dat bepaalt of dat voorwerpt blijft drijven of niet.
Werkblad voor de leerlingen 1. Voorbereiding Welke voorwerpen kunnen blijven drijven? Is het het volume van een voorwerp dat bepaalt of dat voorwerp zinkt of blijft drijven? Wat heb je nodig? 1. Een groot bassin met water 2. Meerdere voorwerpen met een verschillende grootte Wat willen we met deze oefening te weten komen? om te zien om te drijven om te eten om te slapen moet het Wanneer we een groot voorwerp in water leggen, zal het: drijven zinken hangt af van het gewicht van dat voorwerp Wanneer we een klein voorwerp in water leggen, zal het: drijven zinken hangt af van het gewicht van dat voorwerp groot groen zijn dag zijn donker zijn licht klein wegen zijn 2. Experiment Hoe voeren we het experiment uit? 1. Plaats het bassin met water voorzichtig op de tafel. 2. Rangschikt de voorwerpen volgens grootte 3. Plaats alle voorwerpen een voor een in het water. 4. Noteer welke voorwerpen drijven en welke zinken. Wat observeren we? 1. Wanneer we de voorwerpen in het water leggen: zinken ze allemaal drijven ze allemaal drijven sommige terwijl andere zinken 2. Wanneer we de volumes van de voorwerpen vergelijken, kunnen we het volgende vaststellen het grootste voorwerp zinkt het kleinste voorwerp zinkt het al dan niet drijven of zinken hangt niet enkel af van het volume 2. Evaluatie Wat heb je geleerd uit dit experiment? (je mag meer dan één antwoord aanvinken) Alle grote voorwerpen zinken Alle kleine voorwerpen zinken Het feit dat een voorwerp groot is, is niet voldoende om te garanderen dat het zal blijven drijven het drijven of zinken hangt niet enkel af van het volume Ga terug naar het begin en controleer of je antwoorden juist waren. Ze waren allemaal juist Ze waren allemaal fout Sommige waren juist, andere waren fout Waarom denk je dat?
Experiment 3: Drijven - Dichtheid Notities van de leerkracht Onderwerp: Opwaartse kracht en dichtheid Concept: Om een voorwerp te laten drijven moet de verhouding tussen de massa en het volume van dat voorwerp minder zijn dan die van de vloeistof waarin het voorwerp wordt gelegd. Probleem: Wat bepaalt er of een voorwerp zinkt of blijft drijven? Inleiding : Je hebt waarschijnlijk al wel eens geobserveerd hoe verschillende voorwerpen reageren wanneer ze in water worden gelegd: sommige blijven drijven, andere zinken. Als we een steen op het water van een meer willen leggen, dan maakt het niet uit hoe voorzichtig we te werk gaan: de steen zinkt onmiddellijk. Maar als we hetzelfde doen met een stukje hout, dan speelt het geen rol van hoe hoog we het laten vallen: het komt steeds weer naar het oppervlak en blijft er drijven. Het heeft geen zin om een kleinere steen te zoeken of zelfs een halve boomstam op het water te leggen: de steen zal blijven zinken en het hout zal blijven drijven. Welke eigenschappen bepalen dan wel of een voorwerp drijft of zinkt? Materiaal Drie constructies bestaande uit legoblokjes met verschillende afmetingen en een verschillende massa Een groot bassin met water Een keukenweegschaal Een meetlat Een grote beker van 1.000 ml Een maatcilinder van 500 ml Implementatie 1. Elke groep krijgt drie legoconstructies en begint met het bepalen van de afmetingen ervan door de lengte van de zijden te meten. Noteer de waarden en bereken het volume van elke constructie. 2. Weeg iedere constructie met behulp van de keukenweegschaal en noteer de verkregen waarden. 3. Meet voor elk van de constructies hetzelfde volume water in de maatcilinder. 4. Plaats de constructies in het bassin met water. De leerlingen observeren wat er gebeurt en nemen notities. 5. De leerlingen proberen verschillende wiskundige relaties uit tussen de massa en het volume voor iedere constructie en voor de verschillende watervolumes, om zo de juiste eigenschap te vinden. 6. De kinderen vergelijken de verkregen waarden voor de dichtheid van de constructies met hun observaties met betrekking tot het vermogen om te drijven of niet. Begeleiding De leerkracht kan de leerlingen vertellen hoe ze een goede tabel kunnen opstellen om gegevens te noteren (in dit geval: in de ene kolom een lijst met de legoconstructies gevolgd door hun massa, volume, massa van een gelijk volume water, voorspelling of de constructie zal drijven of niet, hun observaties wanneer ze de constructie in het water zetten en de berekeningen van de mogelijke relaties tussen de twee hoeveelheden). Na het meten en het wegen van de constructies vraagt de leerkracht: Wat zal er met elk van de constructies gebeuren? Waarom? Bij het berekenen van de wiskundige relatie tussen massa en volume moet de leerkracht benadrukken dat er op zoek moet worden gegaan naar een verhouding die steeds in dezelfde waarde voor hetzelfde materiaal resulteert en die dus de aard van een materiaaleigenschap in de verf zet. Op het einde moet aan de leerlingen worden gevraagd of het mogelijk is om te voorspellen of een voorwerp zal drijven of niet, zonder het effectief in het water te zetten. Door dit experiment moeten de leerlingen tot het besef komen dat: - dichtheid een eigenschap is van materialen en wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de massa van een voorwerp en het volume - het de algemene dichtheid van een voorwerp is die bepaalt of een voorwerp blijft drijven of niet.
Werkblad voor de leerlingen 1. Voorbereiding Welke voorwerpen kunnen blijven drijven? Op basis van welke eigenschap van de materialen kunnen we voorspellen of ze zullen drijven of zinken? Wat heb je nodig? 1. Drie legoconstructies met verschillende afmetingen en een verschillende massa 2. Een keukenweegschaal 3. Een meetlat 4. Een bassin met water Wat willen we met deze oefening te weten komen? Omvang Kleur Massa Het hebben van wielen zorgt voor beter drijven meer populariteit betere geur beter uitzicht Om te bepalen of een voorwerp zal drijven of zinken, moeten we het volgende kennen: Enkel de massa van het voorwerp Enkel het volume van het voorwerp De massa en het volume van het voorwerp De kleur van het voorwerp Waarom denk je dat? 2. Experiment Hoe voeren we het experiment uit? 1. Plaats het bassin met water voorzichtig op de tafel. 2. Meet de zijden van elke legoconstructie met behulp van de meetlat en bereken het volume. Noteer de verkregen waarden in de tabel. 3. Weeg elk van de constructies met behulp van de keukenweegschaal en noteer de waarden. 4. Bereken verschillende wiskundige verhoudingen tussen de massa en het volume voor elke constructie en voor ieder watervolume. 5. Plaats de constructies een voor een in het water en noteer welke blijven drijven en welke niet. Wat observeren we? 1. Op basis van de massa en het volume van een materiaal kunnen we een eigenschap bepalen. Daarvoor: Delen we het volume door de massa Delen we de massa door het volume Vermenigvuldigen we de massa met het volume Tellen we de massa bij het volume op 2. Na het wegen van de watervolumes kunnen we het volgende zeggen: Alle watervolumes wogen hetzelfde Hoe groter het volume, hoe groter de massa Hoe groter het volume, hoe lager de massa 3. Voor het water was de verhouding tussen de massa en het volume: altijd dezelfde anders al naargelang het volume van het water anders al naargelang de massa van het water 4. Wanneer we de dichtheden van de legoconstructies vergelijken met het vermogen om te drijven, kunnen we het volgende besluiten: De voorwerpen met een dichtheid hoger dan die van het water zinken De voorwerpen met een dichtheid lager dan die van het water zinken Of de voorwerpen drijven of niet hangt niet af van de dichtheid
2. Evaluatie Wat heb je geleerd uit dit experiment? (je mag meer dan één antwoord aanvinken) Voorwerpen met een hogere dichtheid dan water zullen zinken Voorwerpen met een lagere dichtheid dan water zullen zinken Dichtheid is de verhouding tussen de massa en het volume van een voorwerp Dichtheid is een eigenschap van een voorwerp Ga terug naar pagina 27 en controleer of je antwoord juist was Ja, het was juist Neen, het was niet juist
Experiment 4: Quiz - zullen ze drijven? Notities van de leerkracht Onderwerp: Opwaartse kracht en massa Concept: Om een voorwerp te laten drijven moet de dichtheid van dat voorwerp minder zijn dan die van de vloeistof. Probleem: Kunnen we voorspellen of een voorwerp zal zinken of drijven vooraleer we het in het water leggen? Inleiding : Je hebt waarschijnlijk al wel eens geobserveerd hoe verschillende voorwerpen reageren wanneer ze in water worden gelegd: sommige blijven drijven, andere zinken. Als we een steen op het water van een meer willen leggen, dan maakt het niet uit hoe voorzichtig we te werk gaan: de steen zinkt onmiddellijk. Maar als we hetzelfde doen met een stukje hout, dan speelt het geen rol van hoe hoog we het laten vallen: het komt steeds weer naar het oppervlak en blijft er drijven. Het heeft geen zin om een kleinere steen te zoeken of zelfs een halve boomstam op het water te leggen: de steen zal blijven zinken en het hout zal blijven drijven. Welke eigenschappen bepalen dan wel of een voorwerp drijft of zinkt? Materiaal Een voorwerp meegebracht door de leerlingen Een groot bassin met water Een keukenweegschaal Een meetlat Een grote beker van 1.000 ml Een maatcilinder van 500 ml Een rubberen ballon Implementatie 1. Elke groep begint met het kiezen van een voorwerp voor het experiment. 2. De kinderen wegen het voorwerp met behulp van de keukenweegschaal en noteren de verkregen waarde. 3. Daarna dompelen ze het voorwerp volledig onder in een beker die helemaal is gevuld met water. Die beker werd daarvoor in het bassin (zonder water) geplaatst, zodat het water dat eruit loopt in het bassin wordt opgevangen. In geval van een drijvend voorwerp moeten de kinderen voorzichtig zijn wanneer ze het voorwerp in het glas onderdompelen: ze mogen het water niet aanraken met hun handen. Op dit punt noteren de kinderen of het voorwerp blijft drijven of niet. 4. Giet het gemorste water in de maatcilinder en meet het volume. 5. Bereken de verhouding tussen de bekomen massa en het volume voor het voorwerp. 6. Controleer of de berekende dichtheid in lijn is met de observatie met betrekking tot het drijfvermogen van het voorwerp Begeleiding Aan het begin stelt de leerkracht de volgende vraag: Wat moeten we meten om te voorspellen of een voorwerp zal drijven of zinken wanneer het in water wordt gelegd? Het onderdompelen van het voorwerp om het volume te meten zal enkel efficiënt zijn wanneer het voorwerp geen water absorbeert. Ook moet worden gegarandeerd dat het enkel het volume van het voorwerp is dat verantwoordelijk is voor het morsen van het water. Er dient dus extra te worden opgelet bij het bepalen van het volume, vooral als het voorwerp drijft. De leerkracht wijst de leerlingen op deze feiten en vertelt hun hoe ze te werk kunnen gaan. Na de metingen vraagt de leerkracht: Welke waarde van dichtheid moet worden bekomen om te garanderen dat het voorwerp blijft drijven? Op het einde kan de leerkracht de leerlingen over twee zaken vragen stellen: Wat zou er volgens hen gebeuren wanneer het voorwerp dezelfde dichtheid als het water had? Hiervoor kan de leerkracht een rubberen ballon met water vullen, voorzichtig alle lucht eruit verwijderen en de ballon dichtknopen, in het water leggen en met de klas bespreken wat er gebeurt. Waarom drijven ijsbergen als ze uit hetzelfde water als dat van de oceaan bestaan? Kunnen de leerlingen een experiment uitwerken om uit te zoeken hoe dat komt? Door dit experiment moeten de leerlingen tot het besef komen dat: - we door de dichtheid van een voorwerp te bepalen kunnen te weten komen of het zal zinken of drijven wanneer het in water wordt gelegd. - een voorwerp met een gelijke dichtheid als die van water niet zal drijven of zinken. Het zal stil blijven liggen in het water.
Werkblad voor de leerlingen 1. Voorbereiding Kunnen we voorspellen of een voorwerp zal drijven of zinken wanneer we het in water leggen? Wat heb je nodig? 1. Een voorwerp meegebracht door de leerlingen 2. Een groot bassin met water 3. Een keukenweegschaal 4. Een meetlat 5. Een grote beker van 1.000 ml 6. Een maatcilinder van 500 ml 7. Een rubberen ballon Wat willen we met deze oefening te weten komen? Omvang Kleur Dichtheid Het hebben van wielen beïnvloedt het geluid het zinken de reuk het uitzicht Welke voorwerpen drijven beter wanneer ze in water worden gelegd? De rode voorwerpen De voorwerpen met een lagere dichtheid dan die van water De voorwerpen met een dichtheid gelijk aan die van water 2. Experiment Hoe voeren we het experiment uit? 1. Plaats het bassin (zonder water) voorzichtig op de tafel met de gevulde beker in het midden. 2. Weeg het gekozen voorwerp met behulp van de keukenweegschaal en noteer de waarde. 3. Dompel het voorwerp voorzichtig onder in de beker zonder het water aan te raken. 4. Bepaal het volume van het voorwerp door het gemorste water met de maatcilinder te meten. Noteer de waarde en markeer ook of het voorwerp zinkt of blijft drijven. 5. Bereken de dichtheid van het voorwerp door de bekomen massa door het gemeten volume te delen. Wat observeren we? 1. Wat gebeurt er wanneer we het voorwerp in water leggen? Het voorwerp zinkt Het voorwerp blijft drijven 2. Wanneer we de dichtheid van het voorwerp met die van het water vergelijken, dan zien we het volgende: Wanneer de dichtheid van het voorwerp hoger is dan die van het water, zinkt het voorwerp Wanneer de dichtheid van het voorwerp lager is dan die van het water, blijft het voorwerp drijven Wanneer de dichtheid van het voorwerp hoger is dan die van het water, blijft het voorwerp drijven 3. Wanneer het voorwerp met dezelfde dichtheid als die van het water in water werd gelegd: zonk het bleef het drijven zonk het noch bleef het drijven, het bleef gewoon hangen in het midden van het water Waarom denk je dat?
2. Evaluatie Plan een experiment om te controleren of je antwoord correct is. Wat heb je geleerd uit dit experiment? (je mag meer dan één antwoord aanvinken) We kunnen het volume van een voorwerp berekenen door de hoeveelheid water gemorst uit een vol glas te meten We kunnen niet voorspellen welke voorwerpen zullen drijven en welke zullen zinken Als we de dichtheid van een voorwerp kennen, kunnen we voorspellen of het zal blijven drijven of niet Voorwerpen met een dichtheid gelijk aan die van het water zinken noch drijven, ze blijven gewoon hangen in het water. Ga terug naar pagina 34 en controleer of je antwoord juist was Ja, het was juist Neen, het was niet juist Een laatste doordenker - als ijsbergen bestaan uit hetzelfde water als dat van de oceaan, waarom blijven ze dan drijven? De massa van het bevroren water is lager dan die van het vloeibare water, wat in een lagere dichtheid resulteert Het volume van het bevroren water is hoger dan dat van het vloeibare water, wat in een lagere dichtheid resulteert IJsbergen bestaan niet uit water
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
Experiment 3: Onderwatervulkaan 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!!