Målinger i naturfag. Hvorfor og hvordan arbeide med målinger i naturfag? Anne Mansås

Transkript

1 Målinger i naturfag Hvorfor og hvordan arbeide med målinger i naturfag? Anne Mansås - Lærer Dragsten oppvekstsenter - Naturfagambassadør ved Naturfagsenteret, UiO og Bård Knutsen - Stipendiat ved Program for lærerutdanning, NTNU - Naturfagambassadør ved Naturfagsenteret, UiO Geiranger 1.oktober

2 Grublis 1 (Consept cartoons) Hva skjer med vannstanden dersom jeg kaster uti den store steinen jeg har liggende i bunnen av båten, og lar den henge i et tau? Vannstanden synker. Ingen forandring. Vannstanden stiger. Hva tror DU? 2

3 Grublis 2 Hva skjer med vannstanden dersom jeg kutter tauet, og steinen synker til bunns? Vannstanden synker. Ingen forandring. Vannstanden stiger. Hva tror DU? 3

4 Måling (Bestemmelse av kvantitet) - Vitenskapen om måling kalles metrologi. Stanely S. Stevens, 4 typer måling: Nominal: Beskrivende data som representerer gruppetilhørighet til en kategori uten noen tallverdi. Eksempler; etnisitet, farge, mønster, jordtype, mediatype, bilnummer, spillernummer til fotballag, osv. Kan også være tilstede/fraværende, mann/kvinne, levende/død Ordinal: Omfatter data uten nullpunkt og uten eksakt tallverdi. Eksempler: Preferanse (Thurstone rating scale), Mohs hardhetsskala, filmranking, skjortestørrelse (S,M,L,XL). Dessuten Likert scale brukt i spørreundersøkelser strongly agree, agree, undecided, disagree, strongly disagree. Interval: Beskriver avstanden mellom to verdier uten at det defineres nullpunkt. Eksempler Celsius and Fahrenheit. Dessuten sammensatte størrelser og indekser som IQ. Forhold: Knyttet til fysiske målinger, der det er definert et nullpunkt, størrelse og enhet. Eksempler vekt, fart, volum, osv. 4

5 Hva er det vi egentlig gjør når vi måler noe? Å måle betyr... - å sammenligne en egenskap av noe med noe kjent Større enn, mindre enn (sammenligne) Hvor mye større, hvor mye mindre? (egenskap) lengde, masse, tid. I forhold til hva? (noe kjent) referanse, standard, eks en meter, en fot, en alen, et døgn. For å kunne måle noe må vi ha en enhet å måle i og vi må kunne telle antall enheter fra et fast nullpunkt. 5

6 Hvordan måler vi? - Instrumenter - Egne sanser - Bygger på erfaringer - Er sansene til å stole på? 6

7 Erfaring Hvor mye veier en mygg? 0,1 mg 1 mg 10 mg 7

8 Erfaring Hvor mye veier en pølseskive? 0,1 g 1 g 10 g 8

9 Erfaring Hvor mye veier en hodepinetablett? 0,3 g 3 g 30 g?? 9

10 Erfaring Vi er godt kjent i de områdene som ligger nært opp til vår egen kropp. Utover det mister vi fort sansen for størrelser og proporsjoner 10

11 11 Til å stole på?

12 Til å stole på? Gråfarge i A og B? 12

13 13 Til å stole på?

14 Enkelthet og standardisering Et av utslagene av vitenskapens krav om enkelhet er utviklingen av et felles begrepsapparat og et internasjonalt system for måleenheter. SI-systemet (the metric system) inneholder 7 grunnenheter: Meter, kilogram, sekund, ampere, kelvin, mole og candela Alle fysiske størrelser kan i prinsippet måles vha disse grunnenhetene. 14

15 LK06 og målinger Matematikk: Måling vil si å sammenligne og oftest knytte en tallstørrelse til et objekt eller en mengde. Denne prosessen krever at en bruker måleenheter og passende teknikker, måleredskaper (instrumenter) og formler. Vurdering av resultatet og drøftinger av måleusikkerhet er viktige deler av måleprosessen. Matematikk et sentralt verktøy for naturvitenskapen! 15

16 Målinger i utdanningssystemet? En vanlig aktivitet i barnehagen Barna leker med dukker og skal finne et teppe som de kan legge over dukkesenga - teppet må være stort nok Barna pakker inn en presang - de må finne et stykke innpakningspapir som er stort nok til å dekke hele pakken Barna leker sykehus og lager saft til "pasientene" - saften må fordeles likt i de fire glassene 16

17 Tid Hva er kort eller lang tid avhenger det av hva vi gjør? Opplevd tid kan avvike fra målt tid Den subjektive tiden og den objektive tiden er sjelden sammenfallende (?) 17

18 Aktivitet til undring omkring måling. 1. Sann usann Candela er en måleenhet for lydstyrke. Vann koker alltid ved 100 C. Ekte cola er lettere (mindre massetetthet) enn cola light. Ekte majones er lettere (mindre massetetthet) enn lett majones. Et lysår er en beskrivelse av tiden. En kubikkmeter er det samme som ett tonn. En kubikkdesimeter er det samme som en liter. 100km/t 27,78m/s Lydhastigheten er ca 340 km/t ved 1 atm trykk Masse og vekt er det samme. Vannets frysepunkt er uavhengig av lufttrykk. 18

19 19 Temperatur kokepunkt som funksjon av trykk! Lavt trykk Høyt trykk

20 Grublis 3 Hva veier hånden? (Finne håndens masse/ vekt) Det er ikke mulig å veie bare hånden min for den sitter fast til resten av kroppen. Ved å måle volumet av hele kroppen og hånden hver for seg, kan jeg finne ut %-vis andel hånden utgjør og så regne ut håndens vekt når jeg kjenner kroppens vekt. Ved å stikke hånden ned i en vannskål som står på en vekt, kan jeg veie hånden min. Hva tror DU? 20

21 2. Hvem hører ikke hjemme her (Odd one out)? Hvem og hvorfor? Flere rekker og samme grunn a. Gram Kilo Meter Milligram b. Liter Desimeter Milliliter Desiliter c. Lysår Dag Uke Sekund d. Celsius Fahrenheit Kelvin Mile 21

22 Bruk av historier for å skape undring: Historien om Arkimedes og kong Hieros II krone! Er Vitruvius troverdig? Vi skal undersøke om det er realistisk at Arkimedes brukte sin kunnskap om oppdrift for å løse forfalskningsmysteriet. Nyttige tips: Egenvekt til gull = 19,3g/cm³, sølv = 10,6g/cm³ Antar gullkransen masse var 1000g. Diameter = 18,5cm Volum rent gull: 1000/19,3 g/cm³ = 51,8cm³. Volum forfalskning: 700g/19,3g/cm³ + 300g/10,6g/cm³= 64,6cm³ Forskjell vannstigning: (64,6cm³-51,8cm³)/(3,14x100cm²) 0,4mm. 22

23 Er dette realistisk? Finnes det andre måter å avsløre jukset på som er mer realistisk? Hva tror du/ dere? Forslag til alternative måter å gjøre det på? Skålvekt var kjent på den tiden. 23