DATALOGGING I REALFAGENE.

Like dokumenter
Modul nr Måling og funksjoner kl

DATALOGGING AV BEVEGELSE

5.201 Galilei på øret

Er datalogging vanskelig og fali og bare for duppeditteksperter?

6.201 Badevekt i heisen

BRUK AV BLÅ SENSORER PasPort (temperatursensorer)

Datalogging for ungdomstrinnet: Avstand, fart og akselerasjon

Varme innfrysning av vann (lærerveiledning)

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2008

Kan vi forutse en pendels bevegelse, før vi har satt den i sving?

Fy1 - Prøve i kapittel 5: Bevegelse

Øvelse: Varme Avkjøling Newtons avkjølingslov (lærerveiledning)

Fysikkolympiaden 1. runde 29. oktober 9. november 2007

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2014

ProFag Realfaglig programmering

LAG DIN EGEN ISKREM NATURFAG trinn 90 min. SENTRALE BEGREPER: Faseovergang, kjemi, molekyl, atom, fast stoff, væske, gass

Modul nr Datalogging for naturfag VG1

FYS2160 Laboratorieøvelse 1

7.201 Levende pendel. Eksperimenter. I denne øvingen skal du måle med bevegelsessensor beregne mekanisk energitap og friksjonsarbeid

Modul nr Elektrisitet med digitale hjelpemidler - vgs

UNIVERSITETET I OSLO

ConTre modellbyggesett

Friksjonskraft - hvilefriksjon og glidefriksjon (lærerveiledning)

Kapittel 6 Fart og akselerasjon hva krefter kan få til Svar og kommentarer til oppgavene

Fysikkolympiaden 1. runde 31. oktober 11. november 2011

Læreplan i fysikk 1. Formål

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag. Eksamen i: Fysikk for tretermin (FO911A)

Mappetekst 1 Musefellebilen

Eirik Jåtten Røyneberg Teknolab

Brukerveiledning til programmering av LEGO Mindstorm NXT-roboter

FY0001 Brukerkurs i fysikk

Aktuelle praktiske innslag (elevøvelser) under privatisteksamen i realfag

FYSIKK-OLYMPIADEN

Hvilken BitBot går raskest gjennom labyrinten?

Årets nysgjerrigper 2010

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 2.

Kollisjon - Bevegelsesmengde og kraftstøt (impuls)

Forskerspiren. ringsmål? nye læringsml. Inst. for fysikk og teknologi Universitetet i Bergen

PARTIKKELMODELLEN. Nøkler til naturfag. Ellen Andersson og Nina Aalberg, NTNU. 27.Mars 2014

UNIVERSITETET I OSLO

SPARKvue brukerveiledning. Manualnummer D

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 13/6 2016

8 Likninger med to ukjente rette linjer

Både besvarelsene du leverer inn og det du gjør underveis blir vurdert. (Gruppe 1 starter med oppgave 1, gruppe 2 starter med oppgave 2 osv.) 10.

Hvor i All Verden? Del 2. Introduksjon. Steg 0: Forrige gang. Skrevet av: Geir Arne Hjelle

UNIVERSITETET I OSLO

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

TFY4115 Fysikk. Emneoversyn: Mekanikk ( 50 %) Newtons lover Energi, bevegelsesmengde, kollisjoner Rotasjon, spinn Statisk likevekt Svingninger

UNIVERSITETET I OSLO

Programfag innen programområde Realfag skoleåret en presentasjon av fag som tilbys ved Nes videregående skole

Hvor i All Verden? Del 2 Erfaren Scratch PDF

Saltet isløft Rapport 3, Naturfag del 1 Våren Av: Magne Andreassen og Therese Størkersen GLU C

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4115 Fysikk. Emneoversyn: Mekanikk ( 50 %) Newtons lover Energi, bevegelsesmengde, kollisjoner Rotasjon, spinn Statisk likevekt Svingninger

UNIVERSITETET I OSLO

FYSIKK-OLYMPIADEN

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 7 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

BallongMysteriet trinn 60 minutter

Newtons (og hele universets...) lover

LEGO NXT. Lærerveiledning

Mars Robotene (5. 7. trinn)

Halvledere. Vg1 Vg3 Antall elever: Maksimum 15 Varighet: 90 minutter. Passer for:

Hjelp, jorda er utsatt for overgrep!

Påvirker CO2- nivået og temperaturen ytelsene i timene?

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

Elevverksted Elektronikk Bruk av transistor som bryter

Læreplan i Programmering og modellering - programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Forskerspiren. nye læringsml. Inst. for fysikk og teknologi Universitetet i Bergen. Forskerspiren som Hovedområde

Aquaspeed strykejern

Kapittel 4. Algebra. Mål for kapittel 4: Kompetansemål. Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 17/8 2017

Øvelse 4. Fredrik Thomassen. Rapport: Woods metall eller faseoverganger. Naturfag

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

Video Bevegelse Analyse

UNIVERSITETET I OSLO

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

,7 km a) s = 5,0 m + 3,0 m/s t c) 7,0 m b) 0,67 m/s m/s a) 1,7 m/s 2, 0, 2,5 m/s 2 1.

Norsk Fysikklærerforening Norsk Fysisk Selskaps faggruppe for undervisning

Ohms lov: Resistansen i en leder er 1 ohm når strømmen er 1 amper og spenningen er 1 V.

UNIVERSITETET I OSLO

FYS2160 Laboratorieøvelse 1

Studieplan 2009/2010

Forsøkslæreplan i valgfag programmering

Start et nytt PXT-prosjekt, for eksempel ved å gå til makecode.microbit.org (

Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Arbeid mot gravitasjon mekanisk energi (lærerveiledning)

UNIVERSITETET I OSLO

Theory Norwegian (Norway) Vær vennlig å lese de generelle instruksjonene i den separate konvolutten før du begynner på dette problemet.

Teknologi og forskningslære

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

Innhald/Lærestoff Elevane skal arbeide med:

Arbeid mot friksjon 2 (lærerveiledning)

Fysikkonkurranse 1. runde november 2000

Musefellebil ( trinn) av Kai Håkon Sunde

Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Vi har valgt å vurdere spontan lek med vann, hvor barna tok initiativ, og vannlek hvor vi voksne hadde tilrettelagt.

Transkript:

DATALOGGING I REALFAGENE. Av Hans Foosnæs Steinkjer vg skole 1. INNLEDNING I realfagsundervisninga er moderne teknologi og IKT blitt viktige elementer. Digitale ferdigheter er i Kunnskapsløftet en av de fem grunnleggende ferdighetene. Elevene skal få kompetanse i bruk av IKT i forskjellige sammenhenger, og teknologien skal være et verktøy for å lære fag. Eksperimenter har en svært sentral plass i naturfagene. I læreplanen for naturfag står det at å arbeide praktisk og teoretisk i laboratoriet og naturen med ulike problemstillinger er nødvendig for å få erfaringer med og utvikle kunnskap om naturvitenskapens metoder og tenkemåter. Naturvitenskapen er ikke bare en samling ferdige produkter, men også prosesser som blant annet observasjon, måling, innsamling av data, kontroll av variable, tegning og tolking av grafer, hypotesedanning og modellering. Moderne teknologi og datalogging har gitt oss muligheter til å gjennomføre nye og kanskje mer spennende og virkelighetsnære forsøk i skolen. Det betyr f. eks. at vi kan gjøre forsøk som går veldig fort; forsøk som var umulige å få til uten automatisk logging med datamaskin. Det motsatt er også tilfelle. Vi kan nå på en mye mer effektiv og god måte samle inn data over lange tidsrom uten at vi en gang behøver å være til stede. Likevel er det grunn til peke på at det fortsatt er mange gode, tradisjonelle forsøk som vi fortsatt bør gjøre UTEN bruk av datateknologi. Blant annet er gjennomføring av enkle praktiske forsøk fra dagliglivet med på å gjøre realfagene spennende. Mange skoler i Norge bruker i dag dataloggingsutstyr fra PASCO. Dette består blant annet av programmet Datastudio. Det finnes også annet dataloggingsutstyr som er i bruk på norske skoler, men siden artikkelforfatterens skole er en av de mange skolene som bruker Datastudio, vil jeg bruke dette i eksemplene. Jeg håper også at denne artikkelen kan hjelpe lærere som har dataloggingsutstyr, men som ikke er kommet skikkelig i gang med å bruke dette utstyret. Vårt dataloggingsutstyr brukes både i alle realfagene, også i matematikk. Grafer i Datastudio kan anskueliggjøre mange viktige punkter i matematikk. For eksempel kan en kurve laget av avstands-sensoren fortelle oss hva det betyr at grafen vokser (avstanden øker). Sensorene som hører til Datastudio, kan koples direkte til PC via en USB-link, som koples til USB-port på PC-en. Disse sensorene kalles PasPort-sensorer og er blå. Den forrige generasjonen sensorer fra PASCO var svarte og måtte koples til SW500-datalogger. De svarte sensorene kan fortsatt brukes ved at de koples til en analog eller digital adapter. Dataloggeren Xplorer GLX hører også til PASCO-utstyret. Alle PASCO-sensorene (blå eller svarte) kan koples til GLX-en. Jeg kommer tilbake til bruk av GLX-en.

2. BRUK AV AVSTANDS-SENSOR (BEVEGELSES-SENSOR). Her ser vi avstandssensoren plassert på en vognbane. Det enkleste forsøket er å starte vogna ca 30 cm fra sensoren og la den rulle nedover skråplanet. Datastudio gir oss kurvene til høyre for posisjon og for fart. Dette illustrerer grafene til 1 2 s= vt 0 + at og v=v0+ at. 2 Hvis vi starter vogna ca 1m fra sensoren og sender den oppover med en fart slik at den snur ca 30 cm fra sensoren, får vi følgende to kurver (tabell for akselerasjon er også tatt med): Ved hjelp av Tilpassfunksjonen kan vi finne uttrykket for de to grafene og dermed både startfart og akselerasjon. Fartsgrafen får en knekk fordi friksjonen ikke er null og skifter retning i det vogna snur oppe.

Avstandssensoren kan også brukes i det enklere programmet EZ-screen og Match-graf, der elevene kan prøve å følge en bestemt avstandskurve og får poeng etter hvor godt de følger denne kurven. I matematikk kan dette forsøket godt brukes for å illustrere andregradskurver. Andre forsøk der vi bruker avstandssensor: Måling av akselerasjonen til en utøver som starter et løp. Måling av fart til en muffins eller et kaffefilter som faller fritt. Disse vil øke farten noe til å begynne med, men så ved et bestemt tidspunkt få konstant fart. Dette kan vi bruke til å finne en formel for luftmotstand. Fartskurve for elastisk pendel. 3. BRUK AV KRAFTSENSOR I MODELLERINGSFORSØK. Induktive undervisningsmetoder gir elevene mulighet til å undres litt mer, dvs. at de kan opptre som miniforskere. Dette kalles i dag modelleringsforsøk. I realfagene er det gunstig å gjennomføre en del modelleringsforsøk i løpet av året, men vi skal være klar over at slike forsøk vanligvis tar lengre tid enn forsøk som læreren dikterer. Ved hjelp av Datastudio og kraftsensor kan vi gjennomføre flere modelleringsforsøk. Vi kan f.eks. finne en matematisk sammenheng mellom kraft og forlengelse av seigmann, ballong eller strikk. Ballong og kraftmåler Sammenhengen mellom kraft og forlengelse for strekking av ballong I dette forsøket ser vi på sammenhengen mellom kraft og forlengelse. Opp til en viss forlengelse blir det her en bra proporsjonal sammenheng.

4. BRUK AV DATASTUDIO OG TEMPERATURSENSORER. Ved hjelp av Datastudio og temperatursensorer kan vi lage mange gode forsøk. Forsøk 1: Kaffe og fløte: Vi vil undersøke temperaturendringen i kaffe og kaffe med fløte. Hvis vi vil ha kaffe med fløte på jobben og vil ha kaffen varmest mulig, så undres vi på om det lønner seg å tilsette fløten med en gang eller å vente med å tilsette fløten til vi skal drikke kaffen. Datastudio har gitt oss følgende kurver: Vi ser her at koppen som er tilsatt fløte fra starten av, vil holde seg varmest til slutt. Forsøk 2: Varmekapasitet. Tre blokker av kopper, jern og messing. Vi fester temperatursensorene godt til hver sin blokk og legger blokkene i en vannkoker som inneholder ca 1 liter vann. Vi varmer opp og deretter avkjøler vi. Vi ser på temperaturkurvene og finner at kopper varmes opp lettest og her forsvinner også varmen fortest. Forsøk 3: Avkjølingskurver. Vi har tre like kopper, en med blank overflate, en med hvit overflate og en med svart overflate. Vi heller like mye varmt vann i hver av koppene og bruker temperatursensorer for å vise temperaturutviklinga. Glass, svart kopp og blank kopp Oppvarmings- og avkjølingskurver. Kurvene viser at svart kopp avkjøles fortest.

Forsøk 4: Endoterm reaksjon. Vi har ca 2 dl vann med romtemperatur i en termos-kopp. Vi måler temperaturen med en temperatursensor. Vi heller litt NYCO i koppen. Vi ser at temperaturen går drastisk ned. Dette er en endoterm reaksjon, der reaksjonene gjør at temperaturen faller. Figur: Forsøk 5: Kuldeblanding. Vi legger noen isbiter i en termos-kopp, temperatur-sensoren viser 3-4 varmegrader. Vi heller litt salt ned i koppen. Temperaturen faller fort til 12-13 kuldegrader. Vi senker altså frysepunktet for isen langt under 0 C. Dette viser hvorfor Vegvesenet strør salt på isete veger. Forsøk 6: Smelting og fordamping. Vi legger noen isbiter i litt vann (mest is) i vannkokeren. Vi varmer opp og ser på temperaturutviklinga. Kurven vil vise utflating ved t=0 C og 100 C. Vi kan også se på avkjølingskurven. 5. ANDRE FORSØK ph-verdier I kjemi er bruk av ph-sensorer aktuelle forsøk. I forsøket Titrering bruker vi en syre i et kar og tilsetter en base. Vi kan bruke en dråpeteller for å måle tilsatt volum. Vi bruker tilsatt volum langs førsteaksen. Vi får da en kurve der ph er nokså konstant til å begynne med, men så stiger ph ganske drastisk på noen sekunder. Dette er ekvivalenspunktet. Hvis vi vil foreta manuelle målinger av tilsatt volum, kan vi også gjøre dette. Vi klikker på Oppsett og Manuell måling. Mer om dette kan du få ved å se på bruksanvisninger i ph-sensor Datastudio.

Titreringskurve: Radioaktivitet Her kan vi bruke GM-sensor for måle bakgrunnsstråling, hva som stopper alfa, beta og gammastråling og måling av halveringstid. Figur: Ohms lov Her er strøm satt av langs førsteaksen og spenning langs andreaksen. Stigningstallet til linjene blir da resistansen. Husk U=R* I

Friksjonsforsøk Her er et bilde fra et forsøk der vi tester statisk friksjon og glidefriksjon. Vi finner at den statiske friksjonen er litt større enn glidefriksjonen. Dette er viktig når det gjelder friksjon mellom bilhjul og underlag, klassisk stil i langrenn osv. Bildet til høyre er tatt fra en GLX. Visualisering av bølger Vi bruker lydsensor og kopler til en digital adapter. Hvis vi bruker vanlig graf og tid langs førsteaksen, kan vi se bølgen og regne ut periode og frekvens ved å se på avstanden mellom toppene. Vi kan også trekke grafen ned til FFT (Fourieranalyse) og finne frekvensen på tonen. GLX datalogger. 6. AVSLUTNING Dette er bare noen eksempler på forsøk der vi bruker datalogging. Det finns utallige forsøk og det gjelder å plukke noen enkle forsøk som elevene kan gjøre. Hvis vi har avstandssensor, kraftsensor og temperatursensor til f.eks. 5 grupper, skulle det være mulig å gjennomføre vellykkede elevforsøk. LYKKE TIL!