Mappetekst 1 Musefellebilen

Transkript

1 Mappetekst 1 Musefellebilen Naturfag august 2009 Hilde Olsen Dyveke Slettmyr Nina Larsen Profesjonshøgskolen Institutt for lærerutdanning, kunst- og kulturfag Side 1

2 Innhold 1. Innledning Teori Materiell og metode Utstyr vi brukte Framgangsmåte Resultater Drøfting Naturvitenskaplig drøfting Naturfagdidaktisk drøfting Konklusjon Kildeliste Foto: Dyveke Slettmyr Side 2

3 1. Innledning Utfordringen vi fikk av faglæreren vår var å konstruere og bygge en bil som drives av fjæren i en musefelle. Læreren hadde laget en konkurranse. Hvilken bil er raskest? Hvilken bil går lengst? Hvilken bil ser best ut? Vi fikk også framstilt et problem: Hvor stor er akselerasjon til bilen? Skolefaget naturfag har ulike hovedområder. Et av dem er forskerspiren. Gjennom den skal elevene se naturvitenskapen gjennom to prosesser. Den kunnskapen vi har i dag og den vi kan bygge(forske) videre på. Disse prosessene omfatter hypotesedanning, eksperimentering, systematiske observasjoner, åpenhet, diskusjoner, kritisk vurdering, argumentasjon, begrunnelse for konklusjoner og formidling (LK06). I kunnskapsløftet står det under forskerspiren: Etter 7.årstrinn: Bruke digitale hjelpemidler og naturfaglig utstyr ved eksperimentelt arbeid og feltarbeid Etter 10.årstrinn: Skrive logg ved forsøk og feltarbeid og presentere rapporter ved bruk av digitale hjelpemiler. Et annet hovedområde er teknologi og design. Her skal elevene planlegge, utvikle og framstille produkter til nytte i hverdagen. Samspillet mellom naturvitenskap og teknologi står sentralt, og de naturfaglige prinsippene vil være et grunnlag for å forstå teknologisk virksomhet (LK06). I kunnskapsløftet står det under teknologi og design: Etter 7.årstrinn: Planlegge, bygge og teste mekaniske leker, beskrive ulike bevegelser i lekene og prinsipper for mekanisk overføring. Etter 10.årstrinn: Ut fra kravspesifikasjoner utvikle produkter som gjør bruk av elektronikk, evaluere designprosessen og vurdere produktenes funksjonalitet og brukervennlighet. Det siste hovedområdet vi vil berører i denne oppgaven er fenomener og stoffer. Elevene skal se sammenhengen mellom ulike fenomener, og se hvordan man kan utnytte ulike fenomener og stoffer (LK06). I kunnskapsløftet står det under fenomener og stoffer: Side 3

4 Etter 10.årstrinn: Gjøre greie for begrepene fart og akselerasjon, måle størrelsene med enkle hjelpemidler og gi eksempler på hvordan kraft er knyttet til akselerasjon. 2. Teori Her er noen begreper som vil være sentrale i denne aktiviteten: Hastighet v v v0 Akselerasjon er fartsendring per tid: a Dette vil si at man må vite t t t startfart, sluttfart, starttid og sluttid for å finne gjennomsnittsakselerasjonen. Kraft er enhver påvirkning på et legeme. Den kan deformere legemet eller endre hastigheten og retningen. Friksjon Potensiell energi, også kalt stillingsenergi, har med å gjøre hva slags posisjon (stilling) legemet er i. E p G h mgh 0 Bevegelsesenergi er energi som har med fart å gjøre, også kalt kinetisk energi. E 1 k mv 2 2 Side 4

5 3. Materiell og metode 3.1 Utstyr vi brukte Musefelle Ispinner pinner (4mm diameter) Sugerør Plastikkhjul CD-plater kronestykker Ballonger Lim, hyssing Foto: Dyveke Slettmyr Alt utstyret var tilgjengelig for oss på undervisningsrommet. Læreren vår hadde lagt fram diverse utstyr som vi fritt kunne velge å bruke. Utstyret er lett å få tak i og koster ikke mye i innkjøp. 3.2 Framgangsmåte Først limte vi to ispinner bakover på musefellen og en ispinne framover. Vi kuttet så til en passende trepinne til å sette mellom to plastikkhjul. Limte så disse fast foran på ispinnen. Så klipte vi til to remser av ballonger. Disse tredde vi over to CD-plater slik at ikke friksjonen ikke skulle bli så stor mot underlaget. Vi limte så på et kronestykke på hver av de to CDplatene. Klippet til to passe biter med sugerør, slik at bakhjulene går fritt rundt. Limte disse fast til ispinnene bakover på musefella. Smidde til en trepinne slik at den passet inn i kronestykkene. Tredde pinnen gjennom sugerørene, før CD-hjulene ble festet på. Så festet vi en tråd til bakre hjulaksling og til fjæren på musefellen. Side 5

6 Foto: Dyveke Slettmyr Etter et par forsøk med denne varianten, fant vi ut at denne måtte forbedres. Vi prøvde å forlenge fjæren på musefella. Dette gjorde vi ved å sette på to trepinner. Disse limte og surret vi fast med hyssing. Limte også to halve ispinner øverst for å stabilisere/forsterke den forlengede fjæren. Dette bildet viser bilen vi har brukt i denne aktiviteten. Foto: Dyveke Slettmyr Side 6

7 4. Resultater Da musefellebilen var ferdig bygd, skulle vi prøve den. Den gikk cirka 10 cm før den begynte å spinne og gikk ikke lengre framover. Vi prøvde å spenne utløserarmen til bilen opp igjen, men det samme skjedde hver gang. Etter at vi hadde vi hadde forlenget utløserarmen prøvde vi på nytt. Denne gangen gikk bilen lengre, men ikke med like eksplosiv akselerasjon de første centimeterne som ved første forsøk. Vi målte lengden bilen gikk til 4,80m. Vi prøvde å spenne bilen opp flere ganger, men vi fikk den ikke til å gå lengre. Det første forsøket, der musefellebilen gikk 4,80 m, ble filmet, og utfra filmen har vi kunnet regne ut gjennomsnittsfarta for en liten avstand. s = 30 cm t = 0,16 s v = 0,30m 0,16s = 1,9 m/s 3600s / t 1000m / km = 6,8 km/t Musefellebilen som vi bygde hadde altså en gjenomsnittsfart på 6,8 km/t for de 30 cm som vi målte. Foto: Dyveke Slettmyr Side 7

8 5. Drøfting Foto: Dyveke Slettmyr 5.1 Naturvitenskaplig drøfting Ut fra dette resultatet har vi lært å bygge og teste en enkel mekanisk leke, og se hvordan energi overføres fra den oppspente utløserarmen til bevegelsesenergi i musefellebilen. Vi har også lært noe om hvordan man regner ut gjennomsnittsfart til et legeme i bevegelse, og hvordan vi kan bruke tekniske hjelpemidler (kamera og bildebehandlingsprogram på data) til å foreta målinger, slik at det blir mest mulig nøyaktig. Vi kunne også jobbet videre med å måle farten i et til punkt, for så å regne ut akselerasjon. Med dette ville aktiviteten blitt bedre tilpasset ungdomstrinnet. Hvis vi hadde målt avstand og tida bilen gikk med målebånd og stoppeklokke, kunne vi ha regnet ut farten ut fra disse målingene og sett om det ble noen forskjell, og hvordan menneskelig målinger, spesielt tidtaking med stoppeklokke, kan gi unøyaktigheter. I dette eksperimentet kunne vi gjort bare denne delen, men da ville vi ikke oppnådd målet om bruk av digitale hjelpemidler i eksperimentelt arbeid. 5.2 Naturfagdidaktisk drøfting Denne aktiviteten tror vi vil fenge mange elever, og spesielt mange gutter, da de fleste gutter fra allerede fra barnsben interesserer seg for biler og fart. I naturfagsammenheng er gutter mer interessert i mekanisk utstyr og fysikk. ( Marion s ) Vi mener derfor at dette eksperimentet vil fenge flest gutter, men også en del jenter vil nok fatte interesse, og da spesielt praktisk anlagte jenter. Side 8

9 I følge PIZA-resultatene sies det at jo mer laboratoriearbeid og eksperimenter, jo svakere blir PIZA-resultatene i naturfag. Men skal da naturfaget kvitte seg med den arbeidsmetoden som nettopp er kjennetegnet på naturvitenskapelig arbeid. Og som man vet at elevene setter pris på. (Sjøberg 2009 s. 176) Noen elever egner seg bare ikke til teoretisk arbeid, for disse elevene er det spesielt viktig en gang i blant å få lov til å jobbe med noe praktisk. Disse elevene blomstrer gjerne opp i perioder der man arbeider mye med laboratoriearbeid og eksperimenter. Da er det kanskje ikke så viktig at teoretiske prøver viser svakere resultat? 6. Konklusjon Ved å gjennomføre denne aktiviteten er man innom mange av læreplanens mål. Elevene/studentene får noe å bryne seg på fra aktiviteten starter, da det ikke finnes noen veiledning for hvordan bilen skal bygges. I forhold til teknologi og design som ofte får en liten plass i naturfagstimene vil denne aktiviteten vært ypperlig. Hvis man skal bruke dette eksperimentet i grunnskolen, må den tilpasses alt etter hvilket trinn den skal brukes på. Hvis den skulle vært brukt på Trinn ville vi nok gitt noen få instruksjoner for hvordan bilen kunne bygges eller vist et eksempel på en ferdig bil. På ungdomstrinn ville det vært greit å bare la elevene prøve og feile, slik som vi studentene gjorde. Side 9

10 7. Kildeliste Jerstad, P., B. slettbakk, A.A. Grimnes (2002) Rom stoff og tid 2FY Grunnbok, Cappellen (s ) Marion, Peter van og Strømme, Alex (2008) Biologididaktikk, Høyskoleforlaget Sjøberg, Svein (2009) Naturfag som allmenndannelse en kritisk fagdidaktikk, Gylendal akademisk ( ) Side 10