Energiomsætning og dynamik

Forløbet dækker faglige mål og kernestofområder for fysik. Eleverne tilegner sig viden om energiomsætning, energiformer, mekanisk energi (herunder potentiel- og kinetisk energi) og dynamik (herunder hastighed, strækning, acceleration og tid).

Forløbet er ikke knyttet til et bestemt niveau, men kan differentieres, så at det passer til den enkelte elev.

Sværhedsgraden af eksperimenter og resultatbehandlingen kan tilpasses til forskellige faglige niveauer (niveau C-F).

Eleverne vil i forløbet arbejde med at opstille simple hypoteser, formidle observationer og målinger, opstille simple fysikeksperimenter, dokumentere formler og teorier ud fra databehandlinger samt observationer.

Planlægning / overvejelser

Forudsætninger

Forløbet er egnet som som introforløb i fysik. Det er dog en fordel, at eleverne har kendeskab til fysiske enheder og størrelser.

Det er hensigtsmæssigt at organisere undervisningen, så en stor del foregår i mindre grupper på 2-3 elever, især hvad angår det eksperimentelle og den efterfølgende databehandling.

Der kan være brug for vejledning og støtte, når elever planlægger deres eksperimenter, eller arbejder med simulationerne.

Forløbet vægter det praktisk eksperimenterende højt. Som supplement inddrages virtuelle simuleringer, apps på tablets/mobiler, samt databehandlingssoftware.

Der er ikke behov for specielt udstyr eller faglokaler for at kunne gennemføre forløbet.

Forslag til digitale værktøjer

Eksempler på virtuelle simulationer som kan anvendes:

• Phet

Eksempler på apps som kan findes i Google play:

• Physics Toolbox Suite
• Physic Virtual Lab

Eksempler på databehandlingssoftware:

• Tracker

Forløbets opbygning

Undervisningsforløbet er tilrettelagt med en indledende del, hvor elevernes forhåndsviden afdækkes, hvorefter der arbejdes med tre aktiviteter:

1. Afdækning af forhåndsviden og faglige undersøgelsesspørgsmål
2. Virtuel simulering og hypoteser
3. Opstilling af eksperimenter og anvendelse af Tracker
4. Databehandling og formidling

Del 1. Afdækning af forhåndsviden og faglige undersøgelsesspørgsmål (1 lektion)

Elevernes forhåndsviden fra folkeskolen kan variere noget, så der kan være forskel på, hvor meget eleverne har kendskab til mekanisk energi og dynamik.

Et udgangspunkt for afdækningen kan ske igennem en samtale med eleverne, hvor mekanisk energi perspektiveres til hverdagen, fx alternative energikilder, motion og bevægelse, mm.

Ud fra samtalen kan forskellige fysiske symboler, størrelser og formler opstilles, som fx hastighed, masse, strækning, energi, potentiel energi, kinetisk energi, tyngdeacceleration, mm.

Del 2. Virtuel simulering og hypoteser (1-2 lektioner)

Eleverne skal arbejde med virtuelle simulationer og arbejde metodisk med simple analyser af simulationerne.

Det er en god ide at lade eleverne nedskrive deres analyser, så de trænes i at opstille hypoteser, anvendelse af fagtermer, fysiske symboler, størrelser og dokumentation.

Følgende simulationer kan anvendes og har lidt stigende sværhedsgrad.

1. Skateboard
2. Pendul

Opsamling af analyserne kan udføres fælles i klassen.

Del 3. Opstilling af eksperimenter og anvendelse af Tracker (3-4 lektioner)

Eleverne skal selvstændigt opstille et eksperiment, hvor der sker energiomdannelse mellem potentiel- og kinetisk energi. Eksperimentet skal videofilmes og behandles i Tracker.

Eleverne skal opstille en hypotese inden eksperimentet udføres. Diskuter med eleverne, om eksperimentet er reproducerbart og hvilken betydning dette har.

Der findes mange mulige eksperimenter, fx pendul, bil på bakke, sandsæk i ældrelift, hammer på stilads, gryde på øverste hylde og frit fald af tennisbold.

Følg videoklip og instruktioner i Powerpointen, som guider eleverne igennem hele installationen, video, målinger og databehandling. Som alternativ til Tracker, kan eleverne få udleveret et regneark med dataværdier.

Del 4. Databehandling og formidling (3-4 lektioner)

Der er lagt op til, at eleverne skal benytte deres databehandlinger fra del 3 til at foretage analyser af forskellige fysiske områder.

Ud fra elevernes niveau, kan de opstille forskellige grafer. Dette kan være (s(t)-grafer, v(t)-grafer, energiomsætning, potentiel/kinetisk energi, mm.

Eleverne skal ud fra deres databehandling sammenligne resultaterne med den opstillede hypotese til eksperimentet. Afslutningsvis formulerer eleverne en konklusion.

Evaluering og refleksion

Det er oplagt, at eleverne præsenterer plancher eller digitale præsentationer for klassen. I fremlæggelsen skal det fremgå, hvilken hypotese de arbejdede med, hvilke data der er analyseret og hvilke resultater de er kommet frem til. Observationer, beregninger og målinger visualiseres med tal, billeder og grafer.

Vurder´ elevens evne til at inddrage fysikfaglige størrelser og symboler i deres præsentation af eksperimentet. Inddragelsen kan støtte eleven i opfattelsen af naturvidenskab.

Bemærk om eleverne undervejs (og på planchen) udvikler fagsprog og i stigende grad bruger fagbegreber fra fysik og matematik, frem for hverdagssprog.

Elevernes evne til at analysere grafer, kan give et godt indtryk af forståelsen af forløbets indhold. Fokuser ikke kun på tal og resultater, men også på, om de kan inddrage matematiske begreber.

En afsluttende diskussion om den naturvidenskabelig tankegang, hypoteser og evnen til at kunne opstille reproducerbare eksperimenter vil gavne eleverne fremadrettet i undervisningen.

Der findes meget forskelligt dataopsamlingsudstyr, som kan anvendes. Der er mange fordele ved at anvende Tracker, det er gratis og nemt at anvende.

Kreditering

Forløbet er udarbejdet af: Lars Lundberg, Lektor ved U/NORD – Hillerød.