Pulsar Docentenhandleiding

Pulsar Natuurkunde 1 vwo deel 1 Docentenhandleiding

Pulsar Docentenhandleiding Natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 1 isbn: 978 9001 31104 9

Docentensite: www.pulsarnatuurkunde.wolters.nl Leerlingensite: vwo.pulsarnatuurkunde.wolters.nl

Met medewerking van Leo te Brinke Ton van den Broeck Sjef Buil Yo van Dijk Jan van Heugten Gerben de Jong Peter Koopmans Rob Ouwerkerk Jos Verbeek

2007

© Wolters-Noordhoff bv

1


INHOUD Algemeen

4

Hoofdstuk 1 Bewegen in grafieken ...................................................................................7 Planning .................................................................................................................................................................. 7 ICT………………………………………………………………………………………………………………..................... 7 Voorbeeldstudiewijzer ............................................................................................................................................. 8 Eindtermen ............................................................................................................................................................ 10 Tips……................................................................................................................................................................. 11 Pulsjes ................................................................................................................................................................... 11 Practica ................................................................................................................................................................. 12 Uitkomsten............................................................................................................................................................. 14

Hoofdstuk 2 Bewegen en rekenen ..................................................................................15 Planning ................................................................................................................................................................ 15 ICT…………………… ............................................................................................................................................ 15 Voorbeeldstudiewijzer ........................................................................................................................................... 16 Eindtermen ............................................................................................................................................................ 18 Tips….. .................................................................................................................................................................. 19 Pulsjes ................................................................................................................................................................... 19 Practica ................................................................................................................................................................. 20 Uitkomsten............................................................................................................................................................. 22

Hoofdstuk 3 Elektriciteit...................................................................................................23 Planning ................................................................................................................................................................ 23 ICT…….................................................................................................................................................................. 23 Eindtermen ............................................................................................................................................................ 26 De kandidaat kan................................................................................................................................................... 26 Tips….. .................................................................................................................................................................. 27 Pulsjes ................................................................................................................................................................... 27 Practica ................................................................................................................................................................. 27 Practicumbenodigdheden ...................................................................................................................................... 31 Uitkomsten............................................................................................................................................................. 33

Hoofdstuk 4 Meten en regelen.........................................................................................34 Planning ................................................................................................................................................................ 34 ICT….. ................................................................................................................................................................... 34 Voorbeeldstudiewijzer ........................................................................................................................................... 35 Eindtermen ............................................................................................................................................................ 37 Tips…. ................................................................................................................................................................... 38 Practica ................................................................................................................................................................. 38 Pulsjes ................................................................................................................................................................... 38 Practicumbenodigdheden ...................................................................................................................................... 40 Uitkomsten............................................................................................................................................................. 41

Hoofdstuk 5 Licht .............................................................................................................42 Planning ................................................................................................................................................................ 42 ICT….. ................................................................................................................................................................... 42 Voorbeeldstudiewijzer ........................................................................................................................................... 43 Eindtermen ............................................................................................................................................................ 45 Tips…. ................................................................................................................................................................... 46 Pulsjes ................................................................................................................................................................... 47 Practica ................................................................................................................................................................. 47 Practicumbenodigdheden ...................................................................................................................................... 49 Uitkomsten............................................................................................................................................................. 50 Hoofdstuk 5.......................................................................................................................................................... 50

Hoofdstuk 6 Kracht en beweging....................................................................................51 Planning ................................................................................................................................................................ 51 ICT….. ................................................................................................................................................................... 51 Voorbeeldstudiewijzer ........................................................................................................................................... 52 Eindtermen ............................................................................................................................................................ 54 Tips…. ................................................................................................................................................................... 55 Pulsjes ................................................................................................................................................................... 55 Practica ................................................................................................................................................................. 56 Practicumbenodigdheden ...................................................................................................................................... 58 Uitkomsten............................................................................................................................................................. 60

Hoofdstuk 7 Krachten in evenwicht................................................................................61 Planning ................................................................................................................................................................ 61

2007


2


ICT….. ................................................................................................................................................................... 61 Voorbeeldstudiewijzer ........................................................................................................................................... 62 Eindtermen ............................................................................................................................................................ 64 Tips….. .................................................................................................................................................................. 65 Pulsjes ................................................................................................................................................................... 65 Practica ................................................................................................................................................................. 66 Practicumbenodigdheden ...................................................................................................................................... 68 Uitkomsten............................................................................................................................................................. 70

2007


3


Algemeen Wolters-Noordhoff heeft ervoor gekozen om de docentenhandleiding bij Pulsar digitaal aan te bieden. De informatie op de methodesite (www.pulsarnatuurkunde.wolters.nl) wordt regelmatig geactualiseerd. In deze docentenhandleiding vind je op hoofdstukniveau de volgende onderdelen: • • • • • • • • •

Planning met studiebelasting Aanwijzingen bij de ICT-opdrachten Voorbeeldstudiewijzer Specificatie van de eindtermen Tips Antwoorden op de pulsjes Aanwijzingen bij practica Practicumbenodigdheden Uitkomsten

De pulsjes (conceptvragen) die in alle hoofdstukken staan, zijn ook per deel digitaal beschikbaar als powerpointpresentatie. Met een beamer kun je de vragen dan projecteren en is de aandacht centraal gericht. De uitkomsten van de opdrachten vind je ook op de site per deel. In de bijdruk van de leerboeken zullen ze achterin worden opgenomen.

Methodewijzer Wilt u meer informatie over de methode Pulsar, ga dan naar de methodesite en klik op het tabblad Methodewijzer.

Arrangement Bij Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 1 horen de volgende onderdelen: • Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 1 informatieboek • Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 1 werkblok • Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 1 uitwerkingen • Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 1 docenten cd-rom uitwerkingen en toetsen De ICT-opdrachten, i-Puls, bereik je via de docentensite of de leerlingensite.

Toetsmateriaal Bij elk deel van Pulsar hoort een docenten cd-rom. Deze cd-rom bevat de uitwerkingen van alle opdrachten in het informatieboek en per hoofdstuk twee voorbeeldtoetsen met uitwerkingen en normering. U kunt zowel klant en klare toetsen uitprinten als zelf toetsen op de cd-rom aanpassen en uitprinten. In het informatieboek staat aan het einde van elk hoofdstuk het onderdeel proefwerkvoorbereiding. Leerlingen kunnen de digitale toets op de i-Puls gebruiken om hun kennis van de begrippen d.m.v. standaardvragen te toetsen.

Studielasturen Pulsar natuurkunde 2e vwo De leerstof is verdeeld over drie leerboeken. De hoofdstukken zijn zodanig over de leerboeken verdeeld dat ze als jaardelen ingezet kunnen worden. In het nieuwe examenprogramma staat beschreven welke onderwerpen verplicht op het SE getoetst moeten worden. Deze onderwerpen staan in het leerboek in aparte hoofdstukken wat het toetsen vergemakkelijkt. Het betreft de hoofdstukken 4 Meten en regelen, 12 Het elektromagnetisch spectrum, 13 Ga en vloeistof, 14 Warmte, 17 Elektrische energie en H18 Atoomfysica.

2007


4


Uiteraard kunnen de andere onderwerpen ook getoetst worden in het schoolexamen, maar u kunt ook voor andere vakonderdelen kiezen. Wel dient het volledige programma onderwezen te worden. Zie voor een uitgebreide omschrijving van het examenprogramma de syllabus die ook op de site is te vinden. In het examenprogramma zijn 40 uren gereserveerd voor de oefening van praktische vaardigheden. De onderzoeksopdrachten aan het eind van ieder hoofdstuk zijn uitermate geschikt om vaardigheden te oefenen. Deze opdrachten zijn geschreven voor een studielast van ca. 4 uren maar kunnen gemakkelijk uitgebreid worden tot een grote praktische opdracht of zelfs een profielwerkstuk. Hieronder staat een tabel met een mogelijke verdeling van de studielasturen over de verschillende onderwerpen die in het programma staan. Ook is er tijd opgenomen voor examenvoorbereiding en een praktische opdracht. Opgemerkt dient te worden dat de tabel schattingen bevat voor een gemiddelde leerling. Overzicht studielasturen Pulsar natuurkunde vwo Hoofdstuk Deel 1 1 2 3 4 5 6 7

Titel

Studielasturen

Bewegen in grafieken Bewegen en rekenen Elektriciteit Meten en regelen Licht Kracht en beweging Krachten in evenwicht Totaal Deel 1

19 20 19 19 22 18 21 138

8 9 10 11 12 13 14 15

Energie omzetten Trillingen Golven Werpen en draaien Het elektromagnetisch spectrum Gas en vloeistof Warmte Straling Totaal Deel 2

18 21 20 23 16 19 14 22 153

16 17 18 19

Magneetvelden en elektrische velden Elektrische energie Atoomfysica Kernfysica/Astrofysica Totaal Deel 3

25 20 16 16 77

Deel 2

Deel 3

Totaal totaal theorie oefening praktische vaardigheden praktische opdracht (school)examenvoorbereiding Totaal

2007


368 40 20 52 480

5


Coach Coach is een meet- en regelprogramma voor de natuurwetenschappelijke vakken. Het is de Windowsversie van het veel gebruikte programma IP-Coach. Naast regelen (Techniek) en meten (aansluiten van sensoren op de computer) is ook modelleren en meten aan videobeelden (het zogenaamde videometen) mogelijk. Het programma Coach en bijbehorende meetpanelen en sensoren is verkrijgbaar bij het Centrum voor Microcomputer Applicaties (CMA) in Amsterdam: http://www.cma.science.uva.nl.

Pulsar Natuurkunde en Coach In de tweede editie van Pulsar Natuurkunde tweede fase zijn practica opgenomen die gebruik maken van Coach. Elk practicum bestaat uit twee onderdelen: een practicuminstructie in het werkblok en de voor Coach benodigde bestanden die u van de docentensite kunt downloaden. De bestanden (zogenaamde projecten) zijn per deel havo en vwo opgenomen in een zip-bestand met bijvoorbeeld de naam PROJH501 (havo deel 1 Coach 5) of PROJV602 (vwo deel 2 Coach 6). Installatie projecten in Coach 5 • download het betreffende zip-bestand vanaf de Pulsar-docentensite en sla het bestand op een voor u bekende locatie op uw harddisk; • ‘unzip’ het bestand; • start het programma Coach 5 in de docentmodus; • open in de menubalk het menu Gereedschap en start Projectbeheer; • schuif in het rechter schermdeel de schuifbalk naar beneden en zoek de locatie waar u een Coach-project hebt opgeslagen (u vindt een mapicoon met een rode letter c en een mapnaam als ‘Pulsar Natuurkunde havo deel 1'); • selecteer een project en druk op de knop ‘Kopieer’; • sluit projectbeheer. Starten projecten in Coach 5 • start het programma Coach 5; • zoek in het scherm ‘Kies een Project’ naar de Pulsar projecten; • als dit scherm niet verschijnt, klik dan in de knoppenbalk op de knop ‘Kies een Project’; • selecteer een Pulsar project en klik op de knop ‘Kies’; • selecteer een activiteit en klik op de knop ‘Kies’. Openen projecten in Coach 6 • download het betreffende zip-bestand vanaf de Pulsar-docentensite en sla het bestand op een voor u bekende locatie op uw harddisk; • ‘unzip’ het bestand; • start het programma Coach in de docentmodus; • klik in het openingsscherm in de knoppenbalk op de knop ‘Openen’; • zoek de locatie van de Coach projecten op de harddisk; • selecteer de gewenste map en klik op ‘Openen’, u ziet de activiteiten staan; • selecteer een activiteit en klik op ‘Openen’, als er nog geen meetpaneel is aangesloten, klikt u op ‘Negeren’.

2007


6


Hoofdstuk 1 Bewegen in grafieken Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 1.1: Snelheid meten 1.2: Bewegingen weergeven 1.3: Plaatsgrafieken 1.4: Snelheidsgrafieken 1.5: Meer doen met grafieken Onderzoek (optioneel) Proefwerk (incl. voorbereiding)

19 slu (23 slu) 3 slu 2 slu 3 slu 4 slu 3 slu (4 slu) 4 slu

ICT Alle onderstaande bewegingsmetingen met Coach kunnen ook als demonstratie met een beamer gedaan worden. Het is wel aan te raden de leerlingen minimaal een keer zelf een proef te laten uitvoeren. H1 18: Plaatsgrafieken maken Benodigdheden: - PC met Coachlab2 en het programma IP- Coach en plaatssensor - De CBR (0518) van TI. De kans bestaat dat de sectie wiskunde een dergelijke sensor al heeft aangeschaft. - Of de ultrasone afstandsensor 0664 van CMA. H1 52: Vallende kegel Benodigdheden: - PC met Coachlab2 en het programma IP- Coach en plaatssensor - De CBR (0518) van TI. (Of de ultrasone afstandsensor 0664 van CMA). - Statiefmateriaal om de CBR vast te zetten - Papier met schaar en plakstift voor het maken van een kegel. H1 61: Grafieken nalopen Benodigdheden: - PC met Coachlab2 en het programma IP- Coach en plaatssensor - De CBR (0518) van TI. (Of de ultrasone afstandsensor 0664 van CMA). 64 Simulatie van de beweging van een voedselpakketje dat gedropt wordt door een helikopter. Deze opdracht duurt ongeveer 15 minuten en kunnen leerlingen thuis of op schoolcomputers uitvoeren.

2007


7


Voorbeeldstudiewijzer Leerstof 1.1

- Doe pulsje 1 klassikaal. - Bestudeer bron 1 en maak de opdrachten 2,3 en 4. -Doe pulsje 5 klassikaal. - Voer practicum 12 en 13 uit.

- Maak de opdrachten 6 t/m 11.

1.2

Opmerkingen

SLU teller 1 2

Practicum 12 en 13 kunnen het best gelijktijdig uitgevoerd worden. Na een half lesuur wisselen. Gebruik Binas bij opdracht 9 en bij bestudering van bron 3.

3

4 - Doe opdracht 14 klassikaal. - Bestudeer bron 4 en de stroboscoopfoto van de kat. Bespreek 15 en 16 klassikaal. - Je docent voert demonstratiepracticum Maak tijdens de demonstratieproef tekeningen 17 uit. en beschrijvingen van je waarnemingen. Je 5 kunt vast eens kijken bij Onderzoek B op bladzijde 33. Dat onderzoek gaat over de stroboscoop. Als je dat gaat uitvoeren, kunnen deze aantekeningen goed van pas komen. - Doe de i- puls 18. - Maak opdracht 19. - Doe pulsje 21 klassikaal. - Maak de opdrachten 20, 22, 23 en 24.

Let bij i- puls 18 goed op welke grafieken bij welke beweging horen. Je kunt opdracht 19 heel goed doen terwijl je het meteen uitprobeert op de computer. Als er geen beschikking is over computers, kunnen 18 en 19 ook met een beamer gedemonstreerd worden.

1.3

6 - Doe pulsje 25 klassikaal. - Maak de opdrachten 26, 27 en 28. - Bestudeer bron 5 t/m ♦7 7 - Maak opdracht 29 t/m 37. 8 - Opdrachten 33 en 34 worden klassikaal Let goed op het verband met opdracht 25. Opdracht 33 kan ook met computer en beamer besproken of in groepjes. - Als je nog geen gelegenheid hebt gehad gedemonstreerd worden. voor i- puls 18, kan dat nu misschien nog.

2007


8


1.4

- Voer i-puls 52 uit

- In groepjes of klassikaal nakijken van de opdrachten 39 t/m 53.

Afsluiting

Onderzoek

1.5

2007

9

- Het pulsje 38 doe je klassikaal. - Bestudeer bron 8 en bron 9 en maak opdrachten 39 t/m 44. - Doe pulsje 45 klassikaal. -Maak de opdrachten 46 t/m 50 en 53

10

Mogelijkheid 1:De ene helft van de klas gaat verder met het maken en nakijken van de opdrachten, de andere helft voert i-puls 52 uit. 11 Op de helft van de les wisselen. Mogelijkheid 2: i- puls 52 kan gedemonstreerd worden door een groepje leerlingen dat klaar is met het nakijken van de opdrachten. 12

Terwijl je de opdrachten maakt, kan i- puls 61 13 door groepjes leerlingen om de beurt uitgevoerd worden op een computer met beamer. 14 Voor i-puls 64 heb je je werkblok en CD-rom - Maak de opdrachten 62 t/m 64. - Kijk de opdrachten van deze paragraaf nodig. 15 nog eens goed na met het uitwerkingenboek. Bespreek moeilijke opdrachten in groepjes of klassikaal. (4 Maak een keuze uit opdracht A of B. Doe het onderzoek in groepjes. extra) Onderzoek A is het maken van een powerpointpresentatie. Dit gaat het best in een groepje van twee. Onderzoek B kan goed in een groepje van twee of drie personen. Onderzoek B is ook uit te breiden tot een profielwerkstuk als je er ook stroboscoopfoto´s bij maakt.

- Doe pulsje 54 klassikaal. - Bestudeer bron 11 en bron 12 en maak 55 t/m 59. -Doe pulsje 60 klassikaal.

- Leer het overzicht. - Bestudeer de proefwerkvoorbereiding. - Maak de diagnostische toets op de ipuls. - Leer het hoofdstuk - Maak het voorbeeldproefwerk - Maak het proefwerk.

16 17 18 19 Neem Binas mee.


9


Eindtermen C1.1 rechtlijnige eenparige bewegingen en rechtlijnige eenparig versnelde bewegingen vanuit rust wiskundig beschrijven:  plaats, verplaatsing, afgelegde weg;  snelheid, gemiddelde snelheid, relatieve snelheid;  versnelling. C1.2 plaats-tijd-diagrammen interpreteren:  snelheid bepalen met behulp van een raaklijn;  schetsen van het verloop van het snelheid-tijd-diagram:  vergelijking van twee verplaatsingen in één diagram; C1.3 snelheid-tijd-diagrammen interpreteren:  verplaatsing bepalen met behulp van oppervlakte;  versnelling bepalen met behulp van een raaklijn;  schetsen van het verloop van het versnelling-tijd-diagram;  eindsnelheid en luchtweerstand.

Vaardigheden: A2.3 wiskundige technieken toepassen: - interpoleren en extrapoleren in grafieken, tabellen en diagrammen; - de grafiek tekenen en het functievoorschrift opstellen bij recht evenredige verbanden; - raaklijn tekenen aan een kromme en de richtingscoëfficiënt bepalen; - de oppervlakte onder een grafiek schatten, benaderen. A4.1 met een aantal technieken verplaatsing, snelheid en tijd meten:  plaatssensor en computer;  lichtpoortje, reedcontact;  stroboscopische foto. A4.2 bij het raadplegen, verwerken en presenteren van informatie en bij het inzichtelijk maken van processen gebruik maken van toepassingen van ICT.

2007


10


Tips Bij 1.2: Andere mooie foto's zijn te vinden als je met google zoekt onder 'high speed photography'. Een aantal daarvan kunnen nog als extra illustratie naast opdracht 17 geprojecteerd worden. Pulsjes 1 B. De laserpuls legt 300 000 km af in 1 seconde. In 2,56 seconde wordt dus 300 000·2,56 = 768 000 km afgelegd. De afstand van de aarde tot de maan is de helft hiervan (de laserpuls moet heen en terug), dus 768 000/2 = 384 000 km. A is fout, omdat je dan 300 000/2,56 hebt gedaan; B is fout, omdat je bent vergeten door 2 te delen. 5 C. Iedere loopster zal tot de finish maximaal presteren en daarna snel vaart minderen. Een finishfoto moet van iedere loopster het moment van passeren vastleggen plus de tijd waarop de opname is gemaakt. Alle opnames worden naderhand tot één foto gemonteerd. 21 C. Let er op dat de volgende kenmerken in de juiste volgorde voorkomen: a Hoe groter de snelheid, hoe steiler de lijn in de plaatsgrafiek; b Als je terugloopt, keert de grafiek om van richting (dalend in plaats van stijgend), c Als je stilstaat, loopt de grafiek horizontaal. In A ontbreekt kenmerk b. In B ontbreekt kenmerk c. In D zitten de goede kenmerken, maar ná het stilstaan is het dalende stuk minder steil dan het stijgende. Dit klopt niet met de tekst. 25 A. Reken uit hoe lang je over zo’n tocht zou doen. Je stept zonder wind met 10 km/h. De afsluitdijk is 25 km lang. Stel: de wind waait met 4 km/h. Bij A is je snelheid heen en terug hetzelfde (je wordt niet moe), dus je bent 5 uur onderweg. Bij B ga je heen harder, 14 km/h, maar terug langzamer, 6 km/h. Nu ben je 6,0 uur onderweg. Bij C duurt het ook 6,0 uur. D is fout omdat je kunt uitrekenen dat dit niet klopt. Zie ook opgave 33. Je kunt het ook beredeneren. Het voordeel van wind mee duurt korter dan het nadeel van wind tegen. Ofwel: je rijdt veel langer met een kleinere snelheid (6 km/h) dan met een grotere snelheid (14 km/h). De gemiddelde snelheid is dus niet 10 km/h, zoals het geval is zonder wind, maar ligt lager! 38 D. Het treintje moet met grote snelheid de looping ingaan. De snelheid neemt dan af tot bijna nul bovenin de looping. Daarna “valt” het treintje weer naar beneden en de snelheid neemt weer toe tot bijna de snelheid waarmee je begint. A is fout omdat de snelheid voortdurend toeneemt en omdat het treintje stil staat aan het begin. B is fout, want dit is de grafiek van de vorm van de looping waar het treintje doorheen moet. C is fout, omdat het treintje stilstaat aan het begin en eind van de looping en bovenin het snelst beweegt. Dat moet net andersom zijn. 45 D. Op een steile helling neemt je snelheid sneller toe dan op een flauwe helling. De versnelling op een steile helling is dus groter dan de versnelling op een flauwe helling. Zolang je je op de helling bevindt, blijft je snelheid wel voortdurend toenemen. A is fout omdat de snelheid wel groter wordt, maar de versnelling niet. B is fout omdat de versnelling wel kleiner wordt, maar de snelheid niet. C is fout omdat op een helling de snelheid niet constant kan blijven (als er geen weerstand is). Bovendien: als de versnelling gelijk blijft (en niet nul is), wat gebeurt er dan met de snelheid? 54 A. Iemand die omhoog springt ondervindt tegenwerking van de zwaartekracht. Je begint een

2007


11


sprong met grote snelheid, wordt vertraagd tot stilstand bovenaan in de sprong (je snelheid is dan nul) en valt weer terug (je snelheid is nu negatief). Je snelheid verandert voortdurend, dus je versnelling is nooit nul. B en C zijn fout omdat er beweerd wordt dat de versnelling nul wordt, terwijl dat niet zo is. D is fout omdat beweerd wordt dat de snelheid niet nul wordt, terwijl dat juist wel zo is. 60 C. Tot t=1,7 s neemt de snelheid toe, tot t=2,8 s is de snelheid constant, op t=3,0 s is v=0 m/s, tussen t=3,2 s en t=4,6 s is de snelheid negatief en wordt steeds kleiner (absoluut) en na t=4,6 s is de snelheid 0 m/s. A is fout omdat vóór t=3,0 s de snelheid voortdurend toeneemt en niet constant wordt. B en D zijn fout omdat de snelheid niet negatief wordt. Practica 12 Op zich is dit een eenvoudig practicum, waar leerlingen wat ervaring krijgen met snelheden meten . Hoewel significantie en meetnauwkeurigheid pas in het volgende hoofdstuk ter sprake komen, kan het hier geen kwaad de leerlingen de metingen een aantal keer te laten herhalen en het gemiddelde laten berekenen. De proef wordt een stuk spannender als je de leerlingen eerst de uitkomst laat voorspellen. Nodig per opstelling: - plank van ca. 2 m lang en minimaal 50 cm breed. Je kunt ook een lange tafel schuin zetten. - blik erwtensoep (80 cL) - blik tomatensoep (80 cL). NB: Geen ´extra gevulde´, maar gewoon dunne tomatensoep - leeg soepblik (80 cL) - twee ballonnen 13 Eén opstelling voor de hele klas is voldoende. De leerlingen kunnen dan om de beurt meten. Nodig per opstelling: - twee lichtpoortjes en klok zie foto blz 12 onderaan. De opstelling met de lichtpoortjes moet zo ingesteld zijn dat de tijdmeter start bij het passeren van het bovenste poortje en stopt bij het onderste poortje - statief - meetlat De leerling moet onder de lichtpoortjes nog ruimte hebben om de hand te bewegen. 17 De klassieke demonstratieproef van de stroboscoop. Nodig per opstelling: - stroboscoop - draaiende schijf - ook andere bewegende voorwerpen , zoals een ventilator, een elektrische tandenborstel... Ook zelf bewegen of praten blijft verrassend. Stimuleer de leerlingen tot het zelf laten bedenken welke bewegende dingen ze willen zien.

2007


12


Practicumbenodigdheden hoofdstuk opdracht

omschrijving

1

plank van ca. 2 m lang en minimaal 50 cm breed.

1

1

1

2007

12

aantal per opstelling 1

literblik erwtensoep literblik tomatensoep leeg soepblik ballonnen opstelling met twee lichtpoortjes en klok zie foto blz 12 onderaan.

1 1 1 2 1

statief

1

meetlat stroboscoop draaiende schijf

1 1 1

18

PC met Coachlab2 en het programma IP-Coach en plaatssensor

1

51

PC met Coachlab2 en het programma IP-Coach en plaatssensor.Kartonnen kegeltjes met diverse diameters.

1

60

PC met Coachlab2 en het programma IP-Coach en plaatssensor

1

63

computer met cdromstation

1

13

17


opmerking Een oude deur of tafelblad voldoet ook.

De opstelling met de lichtpoortjes moet zo ingesteld zijn dat de tijdmeter start bij het passeren van het bovenste poortje en stopt bij het onderste poortje. De leerling moet onder de lichtpoortjes nog ruimte hebben om de hand te bewegen.

Ook andere bewegende voorwerpen mogelijk, zoals een ventilator, een elektrische tandenborstel...

Kartonnen kegeltjes kunnen eenvoudig gemaakt worden door een cirkel in te knippen tot het middelpunt en dan weer vast te plakken.

13


Uitkomsten Hoofdstuk 1 3 a 17 cm b 0,43 m/s 4 a s, min, h b 10,24 m/s; 36,8 km/h 9,53 m/s; 34,3 km/h 10,35 m/s; 37,3 km/h 9,37 m/s; 33,7 km/h 5,63 m/s; 20,3 km/h 5,19 m/s; 18,7 km/h 6 nee 7 a 1,7 · 10³ km/h 8 a 28 m/s 9 a bij 20 ˚C: 1484 m/s bij 0 ˚C: 1403 m/s b 0,056 s 10 a ± 2 m b 17 jaar c 18 maanden 11 383 734 346 m 20 a 1,2 m b 0,47 s c 1,18 m/s 24 b 2 cm cA 26 a de 2e b de 4e 31 b 6 m/s c 1, andere kant op 32 a 8,0 m/s c richtingscoëfficiënt (hellingsgetal) f eerste 5 s 33 a b c d 36 b c 37 a

2 uur nee heen: 40 min; terug: 2 uur 4,2 m/s 10 1,3 min ± 4 sec

2007


46

50

51 56 57 58 59

62 63

c 120 km/h c 1 m/s² d -2,5 m/s² a2 b1 c4 d3 e5 A4 B1 C3 D6 a 10 m/s² b ± 31 m/s c 20 m/s² a 6 m/s b 36 m 3,75 m a 0 m/s b 36 km/h c 27 km/h a 1,25 s b 1 m/s c 1,25 m d 69 m a 0,5 m/s a 0,5 m/s b 26 m/s c 1,1 m d 0,5 s

Voorbeeldproefwerk 1 a 50 s b 97 km/h e 72 km/h 2 c bij t = 0 en tussen 45 en 50 s d 1,8 m/s² en -3,0 m/s² 3 c 5 m/s e 10 m/s² f 2,3 · 10² m

14


Hoofdstuk 2 Bewegen en rekenen Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 2.1: Snelheid 2.2: Nauwkeurig meten 2.3: Steeds sneller 2.4: De vrije val 2.5: Videometen Extra proef (optioneel) Onderzoek (optioneel) Proefwerk (incl. voorbereiding)

20 (25) slu 3 slu 3 slu 3 slu 3 slu 4 slu (4 slu) (1 slu) 4 slu

ICT 43 Formulator voor formules voor de versnelde beweging. De tijd die dit in beslag neemt, hangt af van de behoefte aan oefening. Minimaal een kwartier. 51 Simulatie van de valbeweging op verschillende planeten. Je moet voor deze simulatie minimaal een lesuur uittrekken. Het bijbehorende practicum in het werkblok kost nogal wat tijd. 68 Een onderdeel van het compex is videometen. Vandaar dat hier een handleiding videometen is toegevoegd, die echter ook elders behandeld kan worden. Voor het videometen is gekozen voor Coach, op dit moment het meest toegepaste programma daarvoor. Opdracht 68 is een stap voor stap inleiding in het video meten. 73, 74 en 77 zijn vervolgopdrachten op opdracht 68 en het is aan te raden de volgorde dan ook niet te veranderen. Na deze opdrachten moeten de leerlingen zelfstandig met de module videometen van Coach uit de voeten kunnen. Bij opdracht 77 is het de bedoeling dat ze zelf een filmpje maken. Dat gaat het best met een eenvoudige digitale fotocamera waar je een AVI-filmpje mee kunt maken. Geluid is overbodig. Voor het bewerken van dit soort filmpjes voor het inpassen in coach kan op de site van CMA, http://www.cma.science.uva.nl/ handige software gedownload worden. Extra opdracht: Videometen aan een vallende kegel. Deze opdracht is te vinden in Coach. Er zijn geen verdere benodigdheden nodig.

2007


15



2.2

2.3

Opmerkingen

Je moet het antwoord beredeneren. - Bespreek pulsje 1 klassikaal. - Lees bron 1 t/m 5 en maak de opdrachten 2 t/m 6. - Bestudeer bron 1 t/m 5. Maak de opdrachten 7 t/m 10. - Maak de opdrachten 11 t/m 18. - Doe pulsje 19 klassikaal. - Lees bron 6 en 7 en maak de opdrachten 20 en 21. - Bestudeer bron 6 en 7 en maak opdrachten 22 en 23. - Doe practicum 24 Nauwkeurig meten! - Maak opdracht 25 en 26. Vergelijk elkaars metingen. - Doe pulsje 27 klassikaal. - Maak de opdrachten 28 t/m 32. - Doe pulsje 33 klassikaal. - Lees bron 10 t/m 12 en maak de opdrachten 34 t/m 36. De formules staan ook in Binas, tabel 35.2 - Bestudeer bron 10 t/m 12 en maak de opdrachten t/m 41. Oefen eventueel met I- Gebruik bij berekeningen het stappenplan. Zie “Zo doe je dat” bron 12. puls 43 de formules. Oefenen met I-puls 43 kan ook thuis.

SLU teller 1

2 3 4 5 6 7 8

- Maak de opdrachten 42 t/m 46. 2.4

2.5

2007

- Lees bron 14 t/m 16 en maak de opdrachten 47 t/m 50. - Doe practicum 49 klassikaal. - Bestudeer bron 14 t/m 16 en maak opdrachten 51 t/m 54. - Doe pulsje 53 klassikaal. - Doe practicum 55. - Maak de opdrachten 56 t/m 62. - Maak 63 en bestudeer bron 18. - Maak opdracht 64 t/m 66. - Bestudeer bron 19 en 20 en maak opdracht 67. -Voer de I-puls 68 uit met behulp van de module videometen van het programma coach 5. - Maak opdracht 69-72. - Doe de I-puls 73 en 74 met de voorgeprogrammeerde voorbeelden van videometen in coach 5. - Maak opdracht 75. - Maak pulsje 76. - Voer I-puls 77 uit met videometen van coach 5.


9 10

I-puls 51 kun je ook thuis doen.

11 12 13

I-puls 68 duurt ca 1 lesuur. Deze proef vereist de module videometen van coach 5. De opdrachten kunnen thuis met de 14 thuisversie van coach gedaan worden.

15

16


16

- Doe eventueel de extra proef.

(1 extra)

Extra proef

- Maak opdracht 78 en 79. - Controleer al je antwoorden met het uitwerkingenboek.

Onderzoek

- Kies opdracht A, B of C.

- Bestudeer het overzicht. - Bestudeer de proefwerkvoorbereiding. - Maak de diagnostische toets op de I-puls. - Leer het hoofdstuk - Maak het voorbeeldproefwerk. - Maak het proefwerk.

Stel een groepje samen van 3-4 leerlingen. Verdeel het werk.

(4 extra)

22 23 24 Neem Binas mee.

Afsluiting

25

2007


17


Eindtermen C1.1 rechtlijnige eenparige bewegingen en rechtlijnige eenparig versnelde bewegingen vanuit rust wiskundig beschrijven:  plaats, verplaatsing, afgelegde weg;  snelheid, gemiddelde snelheid, relatieve snelheid;  versnelling. C1.4 berekeningen maken bij een vrije val vanuit rust:  valversnelling, valtijd, hoogte, snelheid bij het bereiken van de grond. C1.5 de volgende formules toepassen:

s=v⋅t s = v gem ⋅ t

v = a⋅t s = 21 ⋅ a ⋅ t 2 v = g⋅t

s = 21 ⋅ g ⋅ t 2 Δs Δt Δv a= Δt

v gem =

Vaardigheden: A2.1 basisrekenvaardigheden uitvoeren: - een (grafische) rekenmachine gebruiken; A2.2 berekeningen uitvoeren met bekende grootheden en relaties en daarbij de juiste formules en eenheden hanteren: - formules zoals vermeld bij de vakinhoudelijke subdomeinen. A2.3 wiskundige technieken toepassen: - omwerken van eenvoudige wiskundige betrekkingen; Spa waarbij opgenomen is: A2.5 uitkomsten schatten en beoordelen. A2.6 uitkomsten van berekeningen weergeven in een aanvaardbaar aantal significante cijfers: - een uitkomst mag één significant cijfer meer of minder bevatten dan op grond van de nauwkeurigheid van de vermelde gegevens verantwoord is. A4.1 tweede stap, met een aantal technieken verplaatsing, snelheid en tijd meten:  lichtpoortje, reedcontact;  stroboscopische foto. A4.2 bij het raadplegen, verwerken en presenteren van informatie en bij het inzichtelijk maken van processen gebruik maken van toepassingen van ICT.

2007


18


Tips -

Met de plaatssensor van Vernier (o.a. te koop bij CMA) kunnen bewegingen geregistreerd worden. De sensor is te gebruiken met Coachlab. Ook kunnen meting en verwerking gedaan worden met de combinatie datalogger CBL2 en grafische rekenmachine TI-83 van Texas Instruments. Dan is het een mobiele bewegingssensor. Veel van de stof van hoofdstuk 2 wordt ook bij het vak wiskunde B1 behandeld. Het verdient aanbeveling de wiskunde-boeken te bekijken, zodat u weet wat de leerlingen bij wiskunde leren, en wanneer. Overleg met de sectie wiskunde. In dit hoofdstuk zit als paragraaf 5 het onderwerp videometen. Dit onderwerp zit de laatste jaren als vast onderdeel in het compex examen voor VWO. Een onderwerp als dit staat niet direct in de eindtermen, maar hoort tegenwoordig eigenlijk wel bij de aan te brengen vaardigheden. Het is mogelijk deze paragraaf op een tamelijk willekeurig moment in het jaar te doen. Er zijn bewust geen opgaven over de cirkelbeweging in de paragraaf opgenomen, omdat voor te stellen is dat de leerlingen bij praktische opdrachten al eerder met videometen moeten werken. Dan kan er besloten worden om eerst paragraaf vijf van hoofdstuk twee te doen zonder dat dit consequenties heeft voor het goede verloop van de verwerking van de rest van het hoofdstuk. Deze paragraaf vergt wel een aantal computers om het een en ander goed te kunnen verwerken. Bij een schoollicentie voor coach hoort op dit moment ook nog een thuisversie voor leerlingen, zodat de leerlingen ook thuis op de computer coachopdrachten uit kunnen werken. Helaas kan met de thuisversie niet alles, maar er staat in de practicuminstructie aangegeven tot waar het met de thuisversie allemaal lukt. Wanneer u meedoet met het compex examen, dan heeft u een werkende versie voor de leerlingen er op cd-rom bij gekregen.

-

Pulsjes 1

C. In 24 uur draait de aarde éénmaal rond zijn as. Iemand op de evenaar legt dan ongeveer 40000 km af. Wij wonen op 52º noorderbreedte en de breedtecirkel heeft daar een omtrek van 40000xcos(52) ≈ 25000 km. Als je de zon wilt bijhouden, moet je snelheid dus ruim 1000 km/h zijn.

19 B of C. De nauwkeurigste meting is de meting waarvoor de absolute fout het kleinst is. A is fout omdat het allebei tijdmetingen betreft, die zijn dus wel vergelijkbaar. C is fout als nauwkeurigheid wordt opgevat als absolute nauwkeurigheid. C zou goed zijn als je nauwkeurigheid opvat als relatieve nauwkeurigheid (=∆t/t).” C is een meetwaarde met de meeste significante cijfers.”, is ook juist. 27 C. Oppervlakte rechthoek is lengte x breedte = 5,75 x 0,12 = 0,69 cm2 Oppervlakte vierkant is 0,832 = 0,69 cm2. Je mag bij elke meting het laatste cijfer schatten. Opmerking: Bij een andere schatting kunnen A en B ook juist zijn.

2007


19


33 C. Verschuif de (s,t)-grafiek maar bijvoorbeeld 1 seconde naar rechts. Je ziet dan dat het verschil in afstand steeds groter wordt. Dit komt doordat s een kwadratische functie is van t. Je kunt het ook beredeneren: Door de valse start is de snelheid van de valserik steeds groter dan die van de anderen en dus neemt zijn voorsprong voortdurend toe tijdens het versnellen. 53 C. De aarde geeft aan alle voorwerpen dezelfde versnelling. De snelheid van beide bollen en de afstand, die beide bollen afleggen, blijven dus gelijk. 76 B. De per seconde afgelegde afstand, geprojecteerd op het voorwerpsvlak van de camera, zal afnemen naarmate de auto verder verwijderd is (zie tekening: de auto rijdt van links naar rechts en PQ > QR). De gemeten afstand tussen opeenvolgende beelden neemt dus langzaam af. Practica 24

De klassieke slingerproef, maar nu voor de bepaling van de nauwkeurigheid bij metingen. Benodigdheden per opstelling: statief met klem touw (+/- 90 cm) gewichtje stopwatch Practicum 24 kan eventueel ook uitgevoerd worden met een slinger aan een draaihoeksensor. Registreer de meting met Coachlab en Coach5 (of met CBL2 en TI83). Dan is het voldoende om met een grote uitwijking te starten. De amplitude wordt vanzelf kleiner. Het doel van het experiment is niet het bepalen van de slingertijd. Het doel is een uitspraak te doen over de nauwkeurigheid van metingen. Het is daarom instructief om de handmatige metingen te vergelijken met de geautomatiseerde metingen.

49

Valsnelheid in lucht en in vacuüm. Benodigdheden per opstelling: perspex buis, lengte > 1,5 m, diameter +/- 5 cm stop stop met kraan vacuümpomp stukje lood een kurk veertje

55

Valversnelling bij een vrije val. Benodigdheden per opstelling: opstelling voor de meting van de valtijd (met elektronische klok)

2007


20


Practicumbenodigdheden hoofdstuk opdracht omschrijving 2 24 statief met klem

touw (+/- 90 cm) gewichtje stopwatch 2

2

49 perspex buis, lengte > 1,5 m, diameter +/- 5 cm stop stop met kraan vacuumpomp stukje lood een kurk veertje 55 opstelling meting


opmerking De klassieke slingerproef, maar nu voor de bepaling van de nauwkeurigheid bij metingen.

1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

valtijd (met elektronische klok) extra proef 2 A

2007

1 tijdtikker tikkerstrook van 1 m kogel wisselspanningsbron


1 1 1

21


Uitkomsten Hoofdstuk 2 2 a 10 km 7 b 2,48 km/s 8 EBCAD 9 a 4,2 · 10-3 m/s b 5,8 m/s c 14 km d 0,4 m e 12 minuten 10 a 8,0 ms b 11 cm 11 a 3,0 m b ja c 5,0 m/s 12 a 2,8 m/s d 9,2 m 13 a 90 km b 98 km/h 14 c s = 27,8 ·t d 2,2 km f 105 km/h 15 1,0 km 16 a 61,1 m/s b 8,2 s 17 a 11 min b 4 ronden 18 a 10 s b 90 km/h 20 22,0 ± 0,2 ˚C 23 a A: 7,41 ± 0,03 m voor B: 7,48 ± 0,02 m achter 26 a 5 b 4 · 10³ c 1,0 · 10² d6 28 1,0 · 105 29 a 6,34 · 10² b 1,2 · 10-4 c 1,00000 · 105 d 3,14 · 10-19 30 a nee b 2074 kCal c slank: 2,44 ± 0,08 kCal dik: 2,6 ± 0,2 kCal 31 a 2 · 101 m b de tijd 32 C 37 a 8,0 m/s

2007


b 36 m c 48 m 38 a 4,0 m/s 12 m/s 4,0 m 36 m 39 a 3,0 m/s² b 24 m 40 a 10 s b 7,7 m/s 44 a 60 m b 69 m c 94 m 45 1,8 · 10² m/s 46 a 3 · 10² m/s² b 1,0 cm 50 24,9 m/s² (Jupiter) 3,7 m/s² (Mercurius) 54 c 10 m/s² 56 b 22 m 57 a 8,88 m/s² b Venus 58 b -27 m/s² 60 a 26 m/s² b 4,8 s c 31 m/s 61 b 379 km d 137 km/h 65 B 67 a 19 m b 1,6 s c 47 78 a 75(+1) beelden b 1,3 m c Ja d 33 m/s Voorbeeldproefwerk 1 a 4,5 km b 3,0 km 2 13 m/s 4 b 3,8 m/s c 5,3 m/s d 2,7 m/s² 5 3,5 m/s² 6 b 12 m/s 7 a 2,7 m/s² b 7,8 m/s c 38,5 s

22


Hoofdstuk 3 Elektriciteit Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 3.1 Spanning, stroom en weerstand 3.2 Elektriciteit veilig in huis 3.3 Weerstanden in soorten 3.4 Serie en parallel 3.5 Elektrische energie Onderzoek (optioneel) Proefwerk (incl. voorbereiding)

19 slu (23 slu) 3 slu 2 slu 3 slu 4 slu 3 slu (4 slu) 4 slu

ICT 15 Dit is een Coach proef. ` Met de activiteit “De wet van Ohm” meten leerlingen het verband tussen stroom en spanning bij een gloeilampje. De leerlingen maken met dit programma en met een spanningsensor en stroomsensor een (I,U)-diagram van het lampje. De eerste keer wordt gemeten met een langzaam oplopende spanning, de tweede keer met een snel oplopende spanning. De opdracht zal ongeveer 30 minuten in beslag nemen. Benodigdheden: - De stroommeter en spanningsensor van CMA (0384bt I/V-set). - Weerstand 80 ohm (of ietsje meer, 82 ohm is een standaardwaarde) - Lampje (6V; 0,08A) - Regelbare spanningsbron (0…6V) - Snoertjes 60 De formulator in opdracht 60 is een hulpje voor de leerling om nogmaals voorgedaan te krijgen hoe hij/zij moet rekenen met de formule voor de vervangingsweerstand van een parallelschakeling. Leerlingen hebben soms moeite met deze formule, hier wordt het ze in stapjes voorgedaan. De bedoeling is dat ze het eerst een paar keer met de formulator doen om het daarna ook echt zelf te kunnen. Leerlingen die erg slim zijn in het gebruik van hun grafische rekenmachine kunnen ook zelf een soortgelijk programmaatje voor hun rekenmachine te schrijven. Misschien iets voor een stukje uitdaging in de vorm van een wedstrijdje? 73 Opdracht 73 is een simulatie van een temperatuursensor met een NTC-weerstand en een constante weerstand. De leerling ‘bouwt’ zelf de sensorschakeling en kan met behulp van twee spanningsmeters zien hoe de deelspanningen afhangen van de temperatuur en de voedingsspanning. De simulatie werkt alleen als de NTC en de vaste weerstand zijn aangesloten zoals in het voorafgaande scherm te zien is, d.w.z. de NTC-weerstand moet aan de pluspool zitten. 89 De simulatie van de elektrische schakeling in de auto laat het verband zien tussen de begrippen stroom, spanning en vermogen. Deze opdracht kunnen de leerlingen ook op de computer thuis uitvoeren en het is dan een goede herhaling van de basisbegrippen uit dit hoofdstuk.

2007


23



3.2

3.3

SLU teller Beantwoord opdracht 6 voor de dingen die 1 Lees de bronnen door en maak de opdrachten 1 t/m 5 je bij practicum 7 gaat doormeten of gebruik bij practicum 7 de dingen die bij 6 Maak opdracht 6 en doe dan proef 7. Ga genoemd staan. 2 verder met de opdrachten 8 t/m 13 Proef 14 bestaat uit twee delen. Deel A gaat Doe proef 14 of 15 en maak par. 3.1 af. over weerstanden en bij deel B meet je een 3 gloeilampje door.

Lees de bronnen door en maak de opdrachten 19 t/m 24.

Maak opdracht 25 t/m 31 en doe proef 29 Bestudeer de bronnen 9 en 10. Maak de opdrachten 32 t/m 35. Doe proef 36, eventueel in de volgende les. Maak de opdrachten 37 t/m 41 en denk na over het juiste antwoord van pulsje 39. Doe proef 42 en maak de rest van de opdrachten van deze paragraaf.

2007


Opmerkingen

Proef 15 (i-puls) is gelijk aan het tweede deel van proef 14. De metingen worden nu uitgevoerd met een computer, Coach 5 en een spanningsensor en stroomsensor. Opdracht 18 met de grafische rekenmachine 4 (GRM) laat zien hoe je grafieken kunt tekenen met behulp van de GRM. De GRM tekent de beste lijn door je meetpunten en dat is handig als je meetwaarden moet omzetten naar een grafiek. Bij deze opdracht hoort een blad in je werkblok Bij de opdrachten 26 en 30 hoort een werkblad in je werkblok.

5 6

7 8

24


3.4

3.5

11

12

13

Maak de opdrachten 82 t/m 88. Doe de i-puls 89 over de elektrische schakeling in de auto. Maak de opdrachten 90 t/m 93

14

Onderzoek Afsluiting

10

Lees de bronnen 18,19 en 20 en maak de opdrachten 78 t/m 81.

Maak een keuze uit de beide onderzoeken.

2007

9

Doe pulsje 47 klassikaal. Maak opdracht 48 t/m 52 en bestudeer daarbij bron 12 t/m 13. Bestudeer bron 14 t/m 16, en doe vervolgens practica 53 en 54. Maak opdracht 55 t/m 59. Oefen bij opdracht 60 met de formulator op de cd-rom en maak de bijbehorende opdrachten in je werkblok samen met je buren. Maak opdracht 61 t/m 63. Doe pulsje 64 klassikaal of in een groepje. Lees bron 17 en maak opdracht 65. Maak proef 66 in je werkblok. Doe pulsje 67 klassikaal of in een groepje. -Maak opdracht 68 t/m 72 -Doe i-puls 73 op je cd-rom en in je werkblok -Maak opdracht 74 en 75. -Doe practicum 76 in je werkblok Maak opdracht 77. -Controleer je antwoorden met behulp van het uitwerkingenboek.

15 Onderzoek A kun je uitvoeren in tweetallen. (4 De verslagen kun je samenvoegen tot een extra) groot batterijenonderzoek. Onderzoek B is uit te bouwen tot een profielwerkstuk met als mogelijk onderwerp: de hybride auto 20

Bestudeer het overzicht. Bestudeer de proefwerkvoorbereiding. Maak de ‘test jezelf’ op de I-puls. Leer het hoofdstuk. Maak het voorbeeldproefwerk Maak het proefwerk. Neem Binas mee.


21 22 23

25


Eindtermen De kandidaat kan B1.1 schakelingen ontwerpen om lampen, elektromotoren, verwarmingselementen en sensoren op de juiste spanning te laten werken: . schakelschema’s tekenen; · spanningsbron; . weerstanden in serie: · weerstanden parallel; · kortsluiting, smeltveiligheid; · aarding, aardlekschakelaar; · spanningsdeling. B1.2 spanning, stroom en weerstand bepalen aan de hand van gegeven grafieken, tabellen en formules: · ohmse weerstanden; · halfgeleiderdiode, LDR, NTC; gloeilamp, LED, verwarmingselement, · soortelijke weerstand. B1.3 · · ·

het vermogen en het rendement van energieomzettingen in een elektrische kring berekenen: elektrische energie; warmteontwikkeling; kWh-meter.

B1.4

de volgende formules toepassen: ΔQ , Δt U = IR, Rv = R1 + R2 + ..., I=

1 1 1 = + + ..., Rv R1 R2 l , A ΔE P= , Δt

R=ρ

η=

Enuttig

Etoegevoegd P =U ⋅I

× 100% ,

Vaardigheden: A2.3 wiskundige technieken toepassen: ⋅ rekenen met evenredigheden (recht en omgekeerd): bij wet van Ohm. ⋅ batterij, voedingsapparaat, stroommeter, spanningsmeter, ohmse weerstand, A4.2 bij het raadplegen, verwerken en presenteren van informatie en bij het inzichtelijk maken van processen gebruik maken van toepassingen van ICT. A6 proeven doen met elektrische schakelingen.

2007


26


Tips Bij bron 17 is het heel illustratief om een ‘ouderwetse’ elektrische kerstboomverlichting met 16 lampjes in draaifitting eens te vergelijken met een nieuwerwetse waarbij een kapot lampje de stroomkring niet onderbreekt, tot je het eruit trekt... Het is zinvol om de leerlingen er op te wijzen dat het aan en uit schakelen van de lampjes door er steeds een los te draaien eigenlijk een knap gevaarlijke bezigheid is vanwege de complete spanning over het ‘gat in de stroomkring’. Pulsjes 39 C De weerstand wordt honderd keer groter omdat de draad bij het langer worden ook dunner wordt. Wanneer de lengte 10 maal groter wordt, wordt de doorsnede 10 maal kleiner: het volume van de draad moet immers gelijk blijven. Deze beide effecten zorgen ervoor dat de weerstand 100 maal groter wordt. A is natuurlijk helemaal fout B is onjuist omdat het effect van het dunner worden van de draad niet is mee gerekend. D is onjuist omdat de beide effecten (langer en dunner) elkaar versterken en niet tegenwerken. 47 A De weerstand van het fietslampje is ongeveer 40 x kleiner dan van de grote lamp. Daardoor krijgt het ook maar 1/40 deel van de spanning van 230 V, dus ongeveer 6 volt. De grote lamp krijgt dus niet helemaal 230 volt en brandt dus iets zwakker dan normaal, maar dat valt niet op. Omdat ze in serie staan gaat door beide evenveel stroom, dus antwoord C is ook fout. 64 C Als je goed kijkt is het een misleidend getekende parallelschakeling. De vervangingsweerstand van drie gelijke weerstanden parallel is drie keer zo klein als van één weerstand, dus 11 : 3 = 3,7 Ω. De stroom kan via elke weerstand meteen verder zonder ook door één van de andere te moeten gaan. Dat één van de takken in de tekening een rare omweg maakt doet er niet toe. 67 B Er loopt geen stroom dus er is geen gesloten kring. De spanningsmeter slaat wel uit, dus kennelijk is die het ‘gat’ in de kring. De spanningsmeter, die een heel grote weerstand heeft, is dus in de kring gezet in plaats van parallel aan één van de onderdelen. De batterij is niet leeg want dan zou de spanningsmeter niets aanwijzen. De enige fout die je in dit geval met de stroommeter kunt maken, is hem rechtstreeks op de bron aansluiten, maar dan slaat hij zeker uit. Dus C kan het ook niet zijn. Het zou natuurlijk ook kunnen zijn dat alles goed is aangesloten maar dat er ergens een kapotte draad of verbinding in de kring zit.

Practica 7

De bedoeling van deze proef is kwalitatief de weerstand bepalen door te kijken door welk voorwerp de stroom makkelijk loop en door welk voorwerp de stroom moeilijk loopt. Geschikte voorwerpen zijn: potloodstift in een potloodstompje, een bekertje zout water en gewoon water, een stukje plastic, een munt en bijvoorbeeld een stukje huid op je hand. De meting is uit te breiden (Extra onderzoek) met een onderzoek naar de invloed van de vorm van het voorwerp op de “stroomdoorlaatbaarheid”. Je kunt dan denken aan potloodstiften met verschillende lengtes en/of diktes.

Benodigdheden per opstelling: - 5 verschillende voorwerpen, bijvoorbeeld: - stompje potlood - stukje plastic

2007


27


- munt - bakje water - bakje zout water - Gelijkspanningsbron of batterij met stroommeter. 14 Deze standaardproef onderzoekt de weerstandswaarde van een weerstand (proef A). Met Binas moet de waarde van de weerstand bepaald worden aan de hand van de kleurencodes. Ligt de afwijking binnen de grenzen die door de tolerantiecodering gegeven is? In een klassikale bespreking denken de leerlingen na over de nauwkeurigheid van de meting. De meting aan het lampje (proef B) is een goede aanleiding tot een klassengesprek over de waarde van grafieken bij de interpretatie van gegevens. Benodigdheden per opstelling voor proef A en B: - spanningsmeter - stroommeter - regelbare spanningsbron - snoeren - diverse weerstanden - lampje 18 Gegevens verwerken met de grafische rekenmachine. Deze opdracht probeert een link te leggen tussen de vaardigheden die bij wiskunde geleerd worden en de toepassingen daarvan bij natuurkunde. Voor de twee meest gebruikte rekenmachines is de opdracht uitgewerkt. Het voordeel is nu dat de gevraagde helling exact bepaald kan worden en de leerling kan zijn eigen grafiek nauwkeuriger tekenen. 29 De weerstand van je lichaam meten. Zet de “elektroden” niet te ver uit elkaar bij het meten van de huidweerstand. De weerstand van de tong meten is natuurlijk alleen voor vrijwilligers. Het aanbrengen van een geleidende pasta tussen huid en elektroden vermindert de weerstand aanzienlijk. Benodigdheden per opstelling: - weerstandsmeter - snoertjes - geleidende pasta 36 De soortelijke weerstand bepalen van de stof in verschillende potloodstiften. Gebruik bij deze proef potloden met dikke stiften. Hoe dikker hoe beter. Dunne stiften breken te makkelijk en maken een goede meting onmogelijk. Een timmermanspotlood voldoet prima, maar daarvan is de hardheid niet aangegeven. Benodigdheden per opstelling: - regelbare spanningsbron - spanningsmeter - stroommeter - snoertjes - krokodillenklemmen - potloden met verschillende hardheden 42 Hoe kun je een NTC-weerstand gebruiken als thermometer. Gebruik een waterdichte NTCweerstand. Dit soort waterdichte weerstanden worden bijvoorbeeld gebruikt in ijskasten en zijn bruikbaar van –40 tot 80 ˚C. Meet de weerstand met een universeelmeter. Benodigdheden per opstelling: - waterdichte NTC-weerstand

2007


28


- weerstandsmeter - snoertjes - thermometer - bekerglas - heet water en eventueel ijs 53 Lampjes achter elkaar Deze proef is niet direct bedoeld om iets te meten. Eigenlijk horen ze de serieschakeling met wat daar bij komt kijken al te kennen uit de derde klas, maar vaak is deze kennis diep weggezakt. Het practicum is dan ook meer een denkproef dan een doe proef, hoewel er natuurlijk wel echt lampjes aangesloten worden, dus ook een oefening van de praktische vaardigheid. Het is van belang dat deze proef gedaan wordt vóór het bestuderen van de theorie. Op deze manier worden ze weer op het juiste denkspoor gezet. Als ze eerst de theorie bestuderen, wordt de proef alleen nog maar theoriebevestigend in plaats van een stukje verwondering op te wekken. Vooral het feit dat de spanning alleen over het ‘gat’ in de kring staat, moet benadrukt worden. Benodigdheden per opstelling: - regelbare voeding, minimaal 12V - 2 lamphouders - 2 fietsvoorlampjes - 1 fietsachterlampje - minimaal 5 snoertjes - spanningsmeter - weerstandsmeter of universeelmeter 54 Lampjes naast elkaar Voor deze proef geldt hetzelfde als voor proef 2, maar hier gaat het om de parallelschakeling. De bron én de stroommeter moeten zo goed als ‘ideaal’ zijn. Een verdergaande onderzoeksopdracht zou kunnen zijn: “Wat gebeurt er als je steeds méér lampjes parallel op de bron aansluit? Onderzoek dat door te kijken en door de stroom én de spanning te meten”. Het resultaat hiervan hangt wel sterk af van de kwaliteit van de gebruikte spanningsbron. Benodigdheden per opstelling: - hetzelfde als bij opdracht 2, maar slechts één voorlampje - stroommeter - eventueel méér lampjes en -houders 66 De weerstand van spanningsmeter en stroommeter Dit is een tamelijk open proef waarbij de leerling de inwendige weerstand van de stroommeter en spanningsmeter onderzoekt bij verschillende meetbereiken en hopelijk een verband legt met de manier waarop de meters in een schakeling aangesloten worden. Benodigdheden per opstelling: - enkele bekende weerstanden (flink verschillend) - stroommeter, liefst met verschillende bereiken, of universeelmeter - idem spanningsmeter, of universeelmeter - weerstandsmeter of universeelmeter met ruim weerstandsbereik - 2 snoertjes

2007


29


76 Maak zelf een plaatssensor en de bijbehorende ijkgrafiek In deze proef wordt een metaaldraad als plaatssensor gebruikt volgens het principe van de spanningsdeling in bron 3. De leerling maakt zelf een ijkgrafiek voor deze sensor en kan dan aan de hand van de gemeten spanning de afstand tot het nulpunt bepalen. Uiteraard kan ook de computer ingezet worden: na invoeren van de ijkgrafiek meet die meteen de positie, met alle verdere verwerkingsmogelijkheden. Gebruik een zo dun mogelijke constantaandraad, of liever nog nichroom, omdat die een behoorlijke weerstand hebben waardoor de stroomsterkte binnen de perken blijft. De draad kan op een lat of profiel vastgezet worden zodat hij vaker gebruikt kan worden; het ‘zelf maken’ is er dan wel een beetje af. Een echte schuifweerstand kan natuurlijk ook. Benodigdheden per opstelling: - een lange dunne constantaan- of nichroomdraad - bevestigingsmateriaal (bv. statieven, draadhouders, een lat…) - minstens 4 snoeren - krokodillenklem - regelbare spanningsbron - spanningsmeter - lange liniaal - eventueel computer met meetsoftware en interface

2007


30


Practicumbenodigdheden hoofdstuk

opdracht

omschrijving

3

7

vijftal voorwerpen naar eigen keus. Bijvoorbeeld: stompje potlood, stukje plastic, munt,bakje water en bakje zout water

3

14A

3

14B

3

15

3

18

3

29

3

36

3

42

3

2007


spanningsbron of batterij stroommeter spanningsmeter stroommeter regelbare spanningsbron snoeren diverse weerstanden spanningsmeter stroommeter regelbare spanningsbron snoeren lampje spanningsensor stroomsensor regelbare spanningsbron computer grafische rekenmachine

1 1 1 5 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 1

weerstandsmeter snoertjes geleidende pasta

1 2 1

regelbare spanningsbron spanningsmeter stroommeter snoertjes krokodillenklemmen potloden met verschillende hardheden waterdichte NTCweerstand weerstandsmeter snoertjes thermometer bekerlas heet water en eventueel ijs

1 1 1 5 2 3

regelbare spanningsbron 53 tot minimaal 12 V voorlampje van fiets


opmerking Ook de inhoud van een etui voldoet: gum passer, potlood enz

1

In het werkblok staan voor de twee meest gebruikte GRM's een opdrachtenblad

verkrijgbaar bij elke apotheek: b.v. Nuprep gel, 9 EURO

zie toelichting bij de practica

1 1 3 1 1 1

Heet water maak je snel en veilig met een elektrische waterkoker 1 2 6V/0,4A of 6V/0,45A

31


achterlampje fiets

3

3

3

3

3

spanningsmeter lampjeshouder voldoende aansluitsnoertjes weerstandmeter (multimeter) regelbare spanningsbron, 54 zoals in proef 2 voorlampje fiets achterlampje fiets stroommeter lampjeshouder voldoende aansluitsnoertjes 60 cd-rom en werkblok

computer multimeter met ruim 66 weerstandsbereik spanningsmeter of universeelmeter stroommeter of universeelmeter voldoende aansluitsnoertjes bekende weerstanden 73 cd-rom en werkblok computer

76 bevestigingsmateriaal dun constantaan- of nichroomdraad regelbare spanningsbron spanningsmeter lange liniaal losse krokodillenklem voldoende aansluitsnoertjes evt. computer met interface en meetsoftware

2007


1 6V/0,05A of 6V/0,1A 1 2 minimaal 5 1 1 1 1 1 2 minimaal 5 1 zie aanwijzingen bij de itc 1 set voor maximaal 2 leerlingen 1 liefst met méér 1 meetbereiken 1 idem minimaal 2 minimaal 3

flink verschillend 1

1 set voor maximaal 2 leerlingen bijvoorbeeld geïsoleerde draadhouders of 2 krokodillen-klemmen 1 minstens 1 m 1 1 1 1 minimaal 4

1

32


Uitkomsten 8

65 68 c d e f

stroomsterkte 0,300 A 36 C 3,0 V 5,0 · 10² Ω 0,25 A 4,8 V 96 Ω 4,3 · 10² V 6,8 · 10² Ω 0,36 mA nee 15 kΩ 3 2,2 V 5 · 10² Ω en 1 · 10² Ω 3,14 · 10-4 mm² 0,3 Ω 9,0 · 10-6 m² 0,0017 A 15 ˚C 13 ˚ C 0,037 Ωm 4,6 V 0,1 A 2,3 kΩ 230 V 4Ω 0,05 A 0,05 A 12 Ω 0,6 V 6,6 V 224 V 4,5 · 10² Ω 2,0 V 5,0 Ω 45 Ω 6,1 V 7,0 V 0,13 A (R3) 0,17 A (R4) 25 Ω 10 Ω C 0,50 A 0,33 A 0,2 Ω 2%

2007


11 16

18 28 30 37 38 40 41 43 46 48 49 55 57

58 59 61

a b c a a b c d e c a b c a b c a b c a b c b a b c a b b c d e f a b b c d

62 63 a b c d

69 a b c d e 70 b d 71 b 74 75 77 80 81

b b a a a b c

82 83 a b c 84 a b 85 a b 86 a b 87 a b 88 90 b 91 a 92 a b 93 c d e f

3,0 3,0 Ω 2,0 V 3,0 V 0,0003 % 2, 67 V 0,267 A 0,068 Ω (draad) 0,0001 Ω (meter) 2,5 A 2,6 Ω 0,034 V 3,6 · 106 J 55 W 2,0 kW 12,5 kWh € 3,05 0,090 W 25 Ω 1,4 · 10³ J 40 kW 20 A 12 V 95 Ω 1,3 · 10³ Ω 38 J 230 V 450 W 8,0 · 10-3 A en 1,2 V 8,3 · 10-3 J 9,60 · 10³ J 21,0 W 6,5 % 5 mA; 17 mW 10 mA; 69 mW 4 0,019 A 13,1 V

Voorbeeldproefwerk 2 d 0,56 A e 1,16 uur 3 a 17,6 m 4 c 20 Ω d 12 Ω e 3,2 W f 12,5 Ω 5 a 3,7 · 105 J b 5,1 min c € 0,015

33


Hoofdstuk 4 Meten en regelen Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 4.1: Automaten 4.2: Meten met computers 4.3: IJken 4.4: Het systeembord 4.5: Automaten bouwen afsluiting: Proefwerkvoorbereiding Onderzoek (optioneel)

19(21) slu 3 slu 3 slu 3 slu 3 slu 3 slu 4 slu (2 slu)

ICT 4

Simulatie centrale verwarming. Opdracht via werkblok gestuurd. Kan zowel op school als thuis gedaan worden. ca 20 minuten.

23 Gebruik van de formulator voor omrekenen decimaal ÅÆ binair. Opdracht via werkblok gestuurd. Met name bedoeld om thuis te doen als extra oefening. ca 15 minuten

2007


34


Voorbeeldstudiewijzer Leerstof

Opmerkingen

SLU teller 1

4.1

Bespreek opdracht 1. Bestudeer bron 1 en maak de opdrachten 2 en 3 2 Bestudeer de bronnen 2 en 3 en maak de opdrachten 4 t/m t/m I-puls 4 moet je op de computer 14. 3 uitvoeren. Dat kan op school maar ook thuis.

4.2

Bespreek met elkaar opdracht 15 . Bestudeer bron 4 t/m 7 en maak opdracht 16 t/m 19. Maak 20 t/m 22 Als je nu nog moeite hebt met Volg voor het uitvoeren van de het omrekenen van binaire getallen kun je de i-puls 23 practica je werkblok doen op je computer. Doe pulsje 25 klassikaal. Maak 24 en voer practicum 26 uit. Maak de opdrachten 27 t/m 30. Bespreek met elkaar opdracht 31 . Bestudeer bron 8 t/m 10 en maak de opdrachten 32 t/m 34 Maak de opdrachten 35 t/m 37. Voer de practica 38 en 39 uit. Maak de opdrachten 40 t/m 46. Practicum 38 moet in schemer of donker gedaan worden.

4.3

4 5 6

7

8 9

4.4

Bespreek met elkaar opdracht Op internet zijn ook simulatieprogramma’s van het 47 . Bestudeer bron 11 en 12. Maak systeembord te downloaden. Daarmee kun je de proeven ook de opdrachten 48 en 49. 10 Voer practicum 50 uit en maak thuis doen. Bij het ontwerpen van systemen opdracht 51 en 52. 11 is het prettiger om met z’n Doe de practica 53 en 56 en maak de opdrachten 54 en 55. tweeën of drieën te werken. 12 Zorg wel dat je het werk niet aan één over laat, want je moet het zelf ook kunnen.

4.5

Bespreek met elkaar opdracht 57 . Practicum 61 kan individueel Bestudeer bron 13 en 14 en gedaan worden. maak de opdracht 58 en 59. Voer de practica 60 en 61 uit.

2007


13 14

35


Maak 62 t/m 67. 15

Onderzoek

Maak een keuze uit de opdrachten A en B.

Bij opdracht A gaat het om het verzamelen van informatie en het verwerken van deze informatie tot een boeiende presentatie. Bij opdracht B gaat het om een technisch ontwerp dat je zelf kunt maken nadat je een echt voorbeeld hebt bestudeerd. Beide opdrachten kun je het beste doen met een groepje van zo’n drie man.

Afsluiting

17 Wanneer je opgaven oefent, kun Bestudeer het overzicht. Bestudeer de je het best de antwoorden weg leggen. Echt zelf proberen is proefwerkvoorbereiding. soms lastig maar het is beter Leer het hoofdstuk. Maak het voorbeeldproefwerk dan alleen maar kijken hoe de zonder hulp van je boek en kijk opgave gemaakt moet worden. Daarna kijk je het werk na met hoe lang je er over doet. behulp van de antwoorden. Maak het proefwerk. 21

2007


36


Eindtermen B2.1 de werking van meet-, stuur- en regelsystemen beschrijven: □ interpretatie van blokschema’s; □ signaalwaarden. B2.2 natuurkundige grootheden via de computer meten met een sensor: □ aansluiting op voedingsspanning en verwerker; □ interpretatie van het in- en uitgangssignaal; □ de geschiktheid van een sensor beoordelen op grond van bereik, gevoeligheid en nauwkeurigheid (testexperimenten en fabrieksgegevens). B2.3 bij het doen van proeven de elektronische verwerkers bepalen die bij gegeven signalen de gewenste actie uitvoeren: □ omzetting van analoge in digitale signalen; □ EN/OF-poort, invertor, comparator; □ geheugenelement, teller; □ AD-omzetter. B2.4 een eenvoudig geautomatiseerd meet- stuur of regelsysteem ontwerpen en bouwen: □ blokschema; □ aansturen van actuatoren; □ terugkoppeling. Vaardigheden: A4.2 bij het raadplegen, verwerken en presenteren van informatie en bij het inzichtelijk maken van processen gebruik maken van toepassingen van ICT. A4.3 gebruik maken van micro-elektronica systemen voor het meten en regelen van grootheden. Voor een deel in onderzoekswerk: A5.1 een technisch probleem herkennen en specificeren. A5.2 een technisch probleem herleiden tot een ontwerp-opdracht. A5.3 prioriteiten, mogelijkheden en randvoorwaarden vaststellen voor het uitvoeren van een ontwerp. A5.4 een werkplan maken voor het uitvoeren van een ontwerp. A5.5 een ontwerp bouwen. A5.6 ontwerpproces en –product evalueren, rekening houdende met ontwerpeisen en randvoorwaarden. A5.7 voorstellen doen voor verbetering van het ontwerp.

2007


37


Tips -

Leerlingen vinden het vaak leuk om meerdere systeemborden aan elkaar te koppelen. Dit kan wanneer je de aardbussen (zwarte bussen) met elkaar verbindt. Ook zijn er uitbreidingssetjes op de markt die samen kunnen werken met het systeembord. Vooral bij vrije ontwerpopdrachten komen deze goed van pas. veel proeven met het systeembord zijn goed individueel uit te voeren. Een wisselprogramma is misschien een oplossing om toch met een beperkt aantal borden individueel te kunnen werken. Maar de proeven kunnen natuurlijk ook in groepjes van twee of drie gedaan worden. In de handel of op Internet is een simulatie van het systeembord te verkrijgen. Hiermee kunnen leerlingen ook thuis mee aan de slag. Om op het proefwerk een systeem te laten tekenen is het handig om een kopie te maken van systeembord lay-out en deze als bijlage bij het proefwerk te gebruiken.

-

-

Practica De practica zijn alle gericht op het systeembord. Het is misschien handig om bij elk systeembord een afsluitbaar bakje te doen met een standaardsetje snoertjes van diverse lengte en kleur er in. (Een koelkastbakje met deksel gaat heel goed) De practica geven vaak aanleiding tot het ontwerpen van ingewikkelder schakelingen. Een P.O. kan goed aansluiten bij dit hoofdstuk. Pulsjes 1

De automaat die je op de foto ziet wordt gebruikt voor snelheidscontrole. Geef aan uit welke twee onderdelen deze automaat bestaat en wat de functie van deze onderdelen is. Op de foto zijn de radar (“fototoestel”-achtig ding met de dop er op) en los op de betonnen rand de camera te zien. De radar is de sensor en de camera is de actuator.

8

Het sturen op je fiets is A meetsysteem B stuursysteem C regelsysteem Het sturen op je fiets is een regelsysteem omdat je voortdurend corrigeert wanneer je van de koers afwijkt.

15

a Vind je het terecht dat een verdachte veroordeeld wordt op grond van de resultaten van een leugendetector? b Waarom zou de temperatuur gemeten worden? a De discussie kan zich toespitsen op het veroordelen op grond van ALLEEN de leugendetector. Hoe groot is de kans op een ongedetecteerde leugen? En op een onterechte leugenduiding? b De lichaamstemperatuur is een indicatie voor het op je gemak zijn. De veronderstelling is dat je je bij het vertellen van een leugen altijd wat ongemakkelijk voelt.

25

Ga na, zonder te rekenen, welke van de volgende binaire getallen gelijk is aan het decimale getal 43. A 110100 B 101010 C 101011 D 100110 Het is C: 101011 want dit is het enige oneven getal. Het laatste bit is 0 bij een even getal en 1 bij een oneven getal.

2007


38


31

Leg aan de hand van □8 uit waarom vroeger de kooplieden op de markt de stof vaak door hun vrouw lieten afmeten. Een vrouw heeft kortere armen dan een man, zodat een “el” gunstiger uit komt als de vrouw het afmeten voor haar rekening neemt.

47

Waarom moet je een vaste hoeveelheid lucht door het pijpje blazen? De alcohol meter meet een absolute hoeveelheid. Om de relatieve hoeveelheid te kunnen vaststellen moet de hoeveelheid lucht waar de alcohol in zit dus vast staan.

57

a Noem minstens twee verwerkers die in de automatische kraan zitten. b In welke situatie kan een vaatwasmachine met zo’n kraan toch nog wateroverlast veroorzaken? a Een comparator die vergelijkt of het waterniveau het van te voren ingestelde niveau al bereikt heeft. En een schakelaar bij de deur. b Wanneer één van deze verwerkers defect raakt. (water loopt door bij open deur of wanneer de machine al vol zit)

67

De vaatwasser van opgave 57 heeft een automatische kraan. Deze mag alleen open staan als de deur dicht is en de machine nog niet vol water staat. Deur dicht betekent dat A hoog is, machine vol water betekent dat B hoog is. De kraan is open als hij een hoog signaal krijgt. Welke van de drie getekende schema’s voldoet aan deze voorwaarden? Bij A staat de kraan juist open als de machine al vol zit. Bij B blijft de Set hoog, ook al is de machine vol. De kraan blijft dus open. Dan blijft C over als het juiste antwoord. Bij hoog water is de ingang van de EN-poort juist laag. En de ingang van de EN-poort is laag bij deur open. Dan is de kraan dus dicht. Beide voorwaarden moeten veranderen om water in te kunnen nemen.

2007


39


Practicumbenodigdheden hoofdstuk opdracht omschrijving 4 26 AD-omzetter op het Systeembord met (digitale) spanningsmeter 4 38 Gloeilamp van 60 W. Systeembord met lichtsensor, meetlint digitale spanningsmeter 4 39 Systeembord met temperatuursensor bakje met water, thermometer, dompelaar 4 50,53,56 Systeembord met standaard setje snoertjes versch. kleur en lengte 4 60,61 Systeembord met standaard setje snoertjes versch. kleur en lengte

2007


aantal per opstelling

opmerking

1 1 1 lokaalverduistering nodig 1 1,1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1

40


Uitkomsten 7 b 7,5 ˚C - 8,5 ˚C 19 a 256 stappen 21 a 4 b 57 c 64 22 a 10 b 100010 c 10111000 24 a 4095 c 14 28 a 0,0059 V b 1001 0000 c 12-bits d 1110 0111 1000 29 0,75 V 36 b 0,05 V/˚C 37 b 2.3 V c 0,4 V/(m/s) 40 a 0,036 V/ ˚C c 8,7 ˚C per stap 41 a -50 ˚C - 125 ˚C b 0 - 75 ˚C c 0,036 V/˚C d 16 stapjes e 1001

2007


42 a b c 43 a b c d 44 a b c d 45 a 46 a 63 c d e 64 b 67

0 - 6,0 T 1,0 V/T 0,1 V 256 0,39 ˚C 42 ˚C 0110 1010 1,815 V 0101 0101 1100 6,25 cm (4-bits) 0,39 cm (8-bits) 0,020 V 0,069 V/˚C (A) 0,67 V/˚C (B) 0 - 90 ˚C 0,056 V/˚C 1010 0111 1, 2 en 4 C

Voorbeeldproefwerk 1 b 0 - 400 lux c 0,0063 V/lux d 4 en 8

41


Hoofdstuk 5 Licht Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 5.1 Terugkaatsing en breking 5.2 Rekenen aan breking 5.3 Beelden tekenen 5.4 Beelden berekenen 5.5 Scherp zien Onderzoek (optioneel) Proefwerk(voorbereiding)

22 (4) 4 slu 4 slu 3 slu 4 slu 3 slu (4 slu) 4 slu

ICT 41 Met behulp van een simulatie van lichtstralen door de lens onderzoeken leerlingen de samenhang tussen voorwerpsafstand, beeldafstand, brandpuntsafstand en vergroting. Leerlingen maken de uitwerkingen in het werkblok. Ook geschikt om thuis uit te voeren. De uitvoering duurt ca. een kwartier. 53 Oefenen met de lenzenformule. Vooral voor leerlingen die moeite hebben met het rekenen met de lenzenformule. Laat de leerlingen wat meer opdrachten maken dan in het werkboek staan. De tijd die dit in beslag neemt, hangt af van de behoefte aan oefening. Minimaal een kwartier. 56 Een computersimulatie om de plaats van het virtuele beeld te bepalen. De leerlingen maken de uitwerkingen in het werkboek. Tijd: ca. een kwartier.

2007


42


Voorbeeldstudiewijzer Leerstof 5.1 -Maak opdracht 1 mondeling, klassikaal -Maak opdracht 2 en 3 en bestudeer ♦1 en ♦2. -Maak opdrachten 4 t/m 8 -Voer practicum 9 uit. - Maak opdracht 10 en 11

5.2

5.3

Opmerkingen Bij dit hoofdstuk is een geodriehoek 1 onmisbaar. Ook je rekenmachine en je Binas heb je vrijwel iedere les nodig. Bij practicum 9 kun je ook de foto´s van ♦2 2 gebruiken. Probeer alle drie de foto´s ´na te maken´. Probeer het verband te zien tussen je practicumwaarnemingen en opdracht 4 en 8

-Doe pulsje 12 klassikaal. Je mag de informatie in ♦3 gebruiken. 3 -Maak opdracht 13, 14 en 15. -Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. 4 5 -Maak opdracht 16 mondeling, klassikaal -Voer eventueel practicum 24 uit voordat Practicum 24 kan ook later uitgevoerd je de theorie bestudeerd hebt. -Bestudeer ♦5. Controleer de theorie met worden. Een geschikt moment is na pulsje 25. je practicumresultaten van opdracht 24. -Maak opdracht 17, 18 en 19 6 -Bestudeer ♦5 en volg de stappen in de ´zo doe je dat´ met je rekenmachine er bij. -Bestudeer ♦6 goed. -Maak de opdrachten 20, 21, 22 en 23 klassikaal of in groepjes. -Doe pulsje 25 klassikaal. -Bestudeer ♦7 en maak opdrachten 25 t/m Vind je de berekeningen moeilijk, werk dan eerst het voorbeeld van de ´zo doe je dat´ uit. 7 29 -Controleer al je opdrachten met het 8 uitwerkingenboek.

-Doe opdracht 30 klassikaal, mondeling. -Maak opdracht 31 t/m 34 en bestudeer daarbij goed de bronnen 9 t/m 12. -Maak opdracht 35 t/m 39 -Doe pulsje 38 klassikaal - Doe pulsje 40 klassikaal. -Maak opdrachten 42 t/m 46 -Voer de simulatie van een fototoestel op de i-puls uit. (opdracht 41)

9 Ondertussen kun je met een bolle lens een afbeelding maken op een vel papier van wat je door het raam ziet. Je docent kan ook wat demonstratieproeven met de overheadprojector laten zien. 10 Je docent kan het goede antwoord op het pulsje demonstreren. De i-puls opdracht kan ook thuis. 11 Gebruik bij constructietekeningen een goed scherp potlood.

-Controleer de rest van de opdrachten met het uitwerkingenboek Bij opdracht 46 is het aardig om de ´mirage bowl´ in het echt te bekijken. 2007


43


5.4

Afsluiting

Onderzoek

5.5

2007

-Bespreek opdracht 47 klassikaal -Voer practicum 52 uit -Maak opdrachten 48 , 49 en 50. -Bestudeer ♦16 t/m ♦19 -Heb je geen moeite met de berekeningen en de lenzenformule, maak dan opdracht 51, 53, 54, 55 en 58. -Als je het rekenen met de lenzenformule Gebruik bij de berekeningen de 'zo doe je dat' bij ♦17. Volg eerst de stappen in het moeilijk vindt, oefen dan eerst met de voorbeeld met je rekenmachine erbij. formulator (i-puls opdracht 53d) -Voer i-puls 56 uit in je werkblok Oefen met de formulator op de i-puls de -Voer practicum 57 uit. lenzenformule. Vul niet zomaar wat getallen -Maak 59 t/m 66 in, maar probeer te begrijpen wat er berekend wordt. -Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek.

12

-Discussieer klassikaal over opdracht 67 -Bestudeer ♦21 en ♦22 aan de hand van opdrachten 68 en 69 -Bestudeer de ´zo doe je dat´ bij ♦22 met je rekenmachine erbij. -Maak individueel of in groepjes 70 t/m 76 -Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. -Bespreek moeilijke opdrachten in groepjes of klassikaal. Maak een keuze uit opdracht A of B. Doe het onderzoek in groepjes van twee. Bij onderzoek A demonstreer je aan de klas de kleur van de ondergaande zon. De demonstratie zelf plus uitleg duurt 5 a 10 minuten. De voorbereiding ongeveer een kwartier. Maak zelf afspraken met de TOA. Onderzoek B duurt ongeveer een lesuur.

16

- Leer het overzicht. - Bestudeer de proefwerkvoorbereiding. - Maak de diagnostische toets op i-puls. - Maak het voorbeeldproefwerk - Maak het proefwerk.

19

14 15

17 18

(4 extra)

20 Neem Binas mee, je rekenmachine, een geodriehoek en een scherp (vul)potlood.


13

21 22

44


Eindtermen De kandidaat kan E2.1 berekeningen maken met de brekingswetten en de spiegelwetten (geen combinaties van lenzen en spiegels):  tekenen van de lichtweg; spiegelbeeld;  hoek van inval, hoek van breking, brekingsindex; kleuren;  grenshoek; totale terugkaatsing;  gebruik van glasvezels. E2.2 de plaats en de grootte van het beeld bepalen bij het gebruik van een positieve en negatieve lens door tekening (alleen bij een positieve lens) en berekening:  reële en virtuele beelden;  lenzenformule, lineaire vergroting;  beeldvorming in het menselijk oog, fototoestel, overheadprojector en diaprojector;  loep. E2.3 de natuurkundige aspecten van het oog beschrijven:  accommodatievermogen van de ooglens;  diafragmafunctie van de pupil;  nabijheidspunt, vertepunt;  normaal-, ver-, bij- en oudziend, bril, contactlens. E2.5 de volgende formules toepassen: sin i = n, sin r 1 sin g = , n 1 S= , f 1 1 1 = + , f b v N=

b beeldgrootte = , v voorwerpgrootte

Vaardigheden: A4.1 gebruik maken van stoffen, instrumenten en apparaten: - prisma, filters, optische bank, optische schijf, brekingslichamen, positieve lens, glasvezels, fototoestel, diaprojector, overheadprojector; A4.2 bij het raadplegen, verwerken en presenteren van informatie en bij het inzichtelijk maken van processen gebruik maken van toepassingen van ICT.

2007


45


Tips 5.1 Het is leuk om deze paragraaf te beginnen met wat klassieke 'brekings'demonstraties, zoals op de foto bij opdracht 1, een staaf in een accubak water etc. Probeer ook een staaf zodanig te knikken dat hij juist recht lijkt in de waterbak. Tijdens deze demo's kan wat voorkennis van klas 3 teruggevraagd worden. Ook verrassend is de kromme laserstraal. In een oplossing van glycerine en water die een tijd gestaan heeft wordt de dichtheid van het mengsel naar de bodem toe steeds groter en de straal buigt steeds sterker af. Wat speeltjes met spiegels (vooral trucachtige dingen) doen het ook altijd goed als aandachtstrekker. Voor in de klas een grote spiegel, en dan achterin de klas een 'kappersklok': een klok in spiegelbeeld die er in de spiegel normaal uitziet. Niks zeggen en wachten tot iemand het in de gaten krijgt. 5.3 U kunt de les beginnen met wat simpele demonstraties van de overheadprojector. De vlakke plaat bevat ook een (fresnel)lens. Projecteer wat beelden zonder spiegel op het plafond om het 'omkeereffect' van een lens te laten zien. Schrijf wat op een sheet (ook in spiegelbeeld...) Dan de lens met spiegel er weer opzetten om te laten zien dat het schrift weer normaal leesbaar is. Verrassend is ook om de projector uit te zetten en op de plaat wat lichtgevende voorwerpen te leggen: een gloeilamp met een zichtbare spiraal, een mobiele telefoon met kleurenscherm, een digitale camera met een beeldje....Dit is het mooist in een iets verduisterd lokaal. Een lamp bij de plaats van het scherm houden en een blad papier op het vlak van de overheadprojector wekt ook verbazing. In een platte bak met een paar centimeter water met daarin wat drijvende voorwerpen en wat voorwerpen op de bodem kan mooi dienen om scherpstellen te laten zien. Wat bewegende voorwerpen of kleurstoffen die in het water oplossen verhogen de attentie. Het brandpunt laten zien (en ervaren!): demonteer de lens van de houder, zodat alleen de plaat met de fresnel-lens overblijft. Laat een leerling met zijn hand boven de plaat omhoog bewegen om het warmste punt te zoeken. Houd daarna een papiertje of een luciferkop in het brandpunt. Met wat stof is de vorm van de lichtbundel mooi te zien. In plaats van aan het begin van de les, kunt u de demonstraties ook uitvoeren terwijl de leerlingen opdracht 41 uitvoeren. 5.4 De leerlingen aan het begin van de les zelf even met een bolle lens een eenvoudige afbeelding op papier laten maken. Of verschillende soorten loupes de klas rond laten gaan. Laat de leerlingen de afstand variëren, zodat ze zowel een omgekeerd als een rechtop beeld zien. Een demonstratie van de 'mirage bowl' doet het ook altijd goed. Koppel dit echter niet aan het 'virtuele beeld', want het is een reëel beeld. Bij het onderdeel 'vergroting' even met een webcam spelen om bijvoorbeeld een oog van een leerling te projecteren en dan de vergroting te berekenen. Nog mooier is een (van uw biologiecollega geleende) camera die op een microscoop past. 5.5 Interessante sites over ogen en oogoperaties: http://www.youreyedoctors.com http://www.zombie.org/gallery/transplant De laatste site bevat ook filmpjes over hoornvliestransplantatie. Nog tal van sites zijn te vinden met als zoekwoord 'cornea' en dan zoeken naar afbeeldingen.

2007


46


Pulsjes 12 A. Kijk naar de tekening in bron 3. Veronderstel dat de getekende lichtstralen niet van de kikker, maar van de reiger afkomstig zijn (pijltjes staan de andere kant op). De lichtstralen onder water lopen steiler omhoog dan boven water. De kikker ‘denkt’ dus, dat de reiger hoger staat dan in werkelijkheid. B is fout omdat je geen rekening hield met de breking bij het wateroppervlak. C is fout, omdat een lichtstraal vanuit de lucht naar de normaal toe breekt en niet er vanaf. 25 1 en 2. In 1 is i=42º en dan moet r=90º zijn. In 2 is i>42º en heb je totale terugkaatsing. In 3 is i<42º, maar is alleen de gedeeltelijk teruggekaatste straal getekend. De gebroken straal (zie 4) ontbreekt. In 4 is i<42º en heb je breking (van de normaal af !). Deze lichtstraal is correct getekend. De gedeeltelijk teruggekaatste lichtstraal ontbreekt. 38 D. Door de lens gedeeltelijk af te dekken komen nog steeds van ieder punt van het voorwerp lichtstralen bij (het niet afgedekte deel van) de lens. Het zijn er per punt van het voorwerp wel minder. Het beeld blijft dus volledig, maar wordt donkerder. 40 A. De getekende lichtstraal gaat rechts evenwijdig aan de hoofdas verder en lijkt dus uit het linkerbrandpunt te komen. Het brandpunt (op de hoofdas) ligt dus links van het voorwerp. Het voorwerp staat dus dichter bij de lens dan het brandpunt. Dan is het beeld is virtueel en staat links van het voorwerp. B en C zijn dus fout. Practica 9 Alleen een kwantitatieve proef om breking te laten zien. Het gaat hierbij niet om het meten van hoeken. U kunt de leerlingen eventueel al wijzen op totale terugkaatsing, maar ook dit komt later nog kwalitatief aan de orde. Deze proef kan ook als demonstratieproef gedaan worden indien de school over een demo-set beschikt (grote perspexvormen die op het bord te klemmen zijn). Het gaat dan het mooist met een laser. Nog mooier wordt het dan als u ook over een groene laser beschikt. Nodig per opstelling: -lichtkastje -diverse vormen perspex. In ieder geval: rechthoek, gelijkzijdig prisma en halve cilinder 24 Breking kwantitatief. In het werkblok staat een kant en klare tekening met hoekverdeling waar de leerlingen de halve cilinder op kunnen leggen. Nodig per opstelling: -lichtkastje -halve cilinder -(tekening met hoekverdeling) Het is goed mogelijk om de practica 9 en 24 in een blokuur te doen. 45 Het klassieke practicum om het verband tussen v en b te bepalen. Indien dit practicum al uitgebreid in de derde klas is gedaan, dan volstaat hier wellicht een demonstratie. Nodig per opstelling: - optische rail met lichtkastje, dia, lens en scherm (zie boek blz. 143) 57 Geef bij deze proef lenzen met een verschillende brandpuntsafstand, en laat leerlingen zelf uitproberen met welke lens ze het grootste beeld kunnen krijgen. Het practicum wordt interessanter als

2007


47


leerlingen van verschillende lampen de gloeidraaddikte meten. Zo komen ze er bijvoorbeeld achter dat een 12 V lamp een veel dikkere gloeidraad heeft dan een 230 V lamp. Een gewone gloeilamp (met heldere bulb), halogeenlampen van verschillend vermogen, autolampen.) Nodig per opstelling: - lamp met een zichtbare gloeidraad - lenzen met verschillende f -geodriehoek -meetlint, rolmaat

2007


48


Practicumbenodigdheden hoofdstuk opdracht omschrijving 5

9

5

24

5

52

5

2007

57


opmerking

lichtkastje met voeding 1 diverse vormen perspex, in elk geval: gelijkzijdig prisma, rechthoek, halve cilinder lichtkastje met 1 voeding halve cilinder van 1 perspex optische rail met lichtkastje en voeding

1

lens in houder dia in houder scherm meetlint of -lat gloeilamp of halogeenlamp met zichtbare gloeidraad

1 1 1 1 1

lens (in houder) scherm liniaal meetlint

1 1 1 1


Bv. halogeen- of autolampen (dan wel spanningskast erbij). Fietslampjes zijn te zwak om groot en helder afgebeeld te kunnen worden.

49


Uitkomsten Hoofdstuk 5 4 a2 b4 c i: 36 ˚ r: 18 ˚ d 36 ˚ 8 B 11 A 18 90 ˚ 20 a 19,5 ˚ b 31 ˚ 21 1,9 22 b 41,7 ˚ 23 a 20˚ b 59˚ 26 a 2,417 b 24,4˚ c nee 29 d 2,05 35 c zoals bij D 44 b 2,5 maal d 5,0 cm 45 e 250 cm 53 c uitkomst ± 0,10 54 a 30 cm b 130 cm c 10 cm d 5,0 cm 55 51,7 mm 58 a 6,3 b 4,3 cm 59 a 4,5 · 10-4 b 111 m

2007


60 a d 61 a b 62 b 63 a b 64 b 65 a b 66 c 70 a b d e f 72 e f 73 a b 74 c d

2,4 11 mm 24 mm 0,52 cm 140 cm -20 cm 12,5 cm -12 cm 12 x18 cm 75 mm 19,01 m 17 mm 59 dpt 5 dpt extra 1,7 cm 0,26 cm -2,5 dpt 19 cm -100 cm 3 dpt + 3,8 dpt 25 cm

Voorbeeldproefwerk 1 a 17 mm b 1,9 · 10-4 d 160 m 3 a 44˚ c 2,1 4 a 64 dpt b 4,0 cm van de loep c 1,2 cm 5 a -1,25 dpt b 23 cm

50


Hoofdstuk 6 Kracht en beweging Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 6.1 Weerstand en beweging 6.2 Traagheid 6.3 Kracht en versnelling 6.3 Zwaartekracht en massa 6.5 Wisselwerking van krachten Proefwerk (incl. voorbereiding) Onderzoek (optioneel)

22 slu (26 slu) 3 slu 3 slu 4 slu 4 slu 4 slu 4 slu (4 slu)

ICT 36 De samenhang tussen kracht, massa en versnelling bij een kar. De beweging wordt geregistreerd met de computer. Het uitvoeren van de hele opdracht neemt zeker een uur in beslag. Benodigdheden: - gatenwiel (0386 BT) - kar - plank - meetlint - extra massa - touwtje - doosje trekmassa's. 39 Een onderzoek naar de relatie tussen vaarsnelheid en weerstand bij een bootje. Ook dit gaat met de computer en IPCoach en kost vlot een uur. Benodigdheden: - gatenwiel (0386 BT) - plantenbak van 1 m lang - plastic bakje als boot - meetlat - dun nylon touw - paperclips (kleintjes) - statiefmateriaal - zand (100 g).

2007


51



6.2

6.3

6.4

6.5

2007

Opmerkingen

Doe pulsje 1 klassikaal. Proef 4 kan ook gedemonstreerd worden. Lees de bronnen door en maak de Proef 8 kan ook gedemonstreerd worden. opdrachten 2 en 3. Doe proef 4. Maak de opdrachten 5 t/m 14. Doe proef 8. Gebruik daarbij de bronnen. Doe pulsje 15 klassikaal. Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Doe pulsje 16 klassikaal. Lees bron 4 en maak opdracht 17. Deze proeven kunnen in willekeurige Doe proef 18, 21, 22 en 25. volgorde gedaan worden. Als je moet Doe pulsje 23 klassikaal. Maak de opdrachten 19, 20, 24 en 27 t/m wachten ga je gewoon verder. Misschien kun je de proef met de knikker 30. Gebruik de bronnen. in bron 4 of de proeven van pulsje 23 of 26 Doe pulsje 26 klassikaal. ook doen; eventueel thuis. Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Maak opdracht 31. Lees de bronnen door en maak de opdrachten 32 en 33. De I-puls proeven 36 en 39 kunnen ook Doe proef 36 met behulp van de gedemonstreerd worden. De volgorde van computer. Maak de opdrachten 34, 35, 37, 38 en 40 deze proeven is niet belangrijk. Als je moet wachten ga je gewoon verder. t/m 46. Gebruik de bronnen. Doe proef 39 met behulp van de Als een opdracht niet lukt, kijk dan nog computer. eens naar “zo doe je dat”. Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Doe pulsje 47 klassikaal. Lees de bronnen 9, 10 en 11 door en maak de opdrachten 48 t/m 50. Bestudeer bron 12 en de “Zo doe je dat” en maak de opdrachten 51 t/m 57. Gebruik de bronnen. Doe pulsje 58 klassikaal. Maak de opdrachten 59 t/m 67. Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Doe proef 71. Maak opdracht 68 – 70 en bestudeer daarvoor de bronnen 13 en 14. Als je moet wachten ga je eerst verder. Voer practicum 72 uit. Maak opdracht 73 – 83 en lees bron 6. Controleer je antwoorden met het uitwerkingenboek.


SLU teller 1

2 3

4

5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18

52


Onderzoek

Maak een keuze uit opdracht A of B.

Vorm een groepje van 3-4 leerlingen en verdeel de taken. Beide opdrachten zijn geschikt voor een praktische opdracht. Onderzoek B zou je zelfs uit kunnen breiden tot een profielwerkstuk.

23

Afsl Bestudeer het overzicht. Bestudeer de proefwerkvoorbereiding. Maak de ‘test jezelf’ op de I-puls. Leer het hoofdstuk. Maak het voorbeeldproefwerk Maak het proefwerk. Neem Binas mee.

2007


(4 extra)

24 25 26

53


Eindtermen C2.2 de eerste wet van Newton uitleggen aan de hand van voorbeelden:  traagheid bij snelheidsverandering;  evenwicht van krachten bij constante snelheid. C2.3 met de tweede wet van Newton de resulterende kracht of de versnelling berekenen:  definitie eenheid van kracht;  massa, dichtheid en zwaartekracht. C2.4 krachtwetten toepassen: actiekracht en reactiekracht op verschillende lichamen aanwijzen, derde wet van Newton C2.7 de volgende formules toepassen: r

r

∑ F = ma , Fz = mg ,

m = ρV

Vaardigheden: A2.4 afgeleide eenheden herleiden tot eenheden van het SI. A4.2 bij het raadplegen, verwerken en presenteren van informatie en bij het inzichtelijk maken van processen gebruik maken van toepassingen van ICT.

2007


54


Tips Even opfrissen van de hoofdstukken 1 en 2 kan geen kwaad bij dit hoofdstuk. De ICT opdrachten kunnen ook klassikaal gedaan worden met behulp van een beamer. Opdracht 29 zou tot een ontwerp- of onderzoeksopdracht aanleiding kunnen geven: “Bouw een bootje met onderstel (op schaal) en onderzoek hoe je het bootje zoveel mogelijk snelheid mee kunt geven. Is het mogelijk om het water dat door het onderstel wordt weggeduwd te gebruiken om de boot weg te duwen?” De uitkomsten van onderzoek A hangen sterk af van het soort schoolbord. Een klassiek schoolbord is veel zwaarder dan een ‘whiteboard’. Bij de grotere borden hangt er vaak ook nog een contragewicht achter. Het bord moet wel een beetje regelmatig lopen. Om dat te kunnen controleren is het aan te raden een meetmethode te gebruiken waarbij echt de hele beweging geregistreerd wordt. Dus geen ‘stopwatchmetingen’. Het kan met de ultrasone plaatssensor, het gatenwiel met lichtsensor, de draaihoeksensor, …

Pulsjes 1 C. Je hebt weerstand met de weg nodig, want om te fietsen moet je achterwiel zich tegen het wegdek af kunnen zetten. A klopt als je eenmaal beweegt. Je kunt dan alleen de bocht niet om. B is fout. Dit antwoord is juist voor weinig weerstand, niet voor geen weerstand. 15 B. Zo lang het elastiek waaraan de bungee jumper is bevestigd nog niet is uitgerekt heeft hij geen gewicht, want dan trekt zijn lijf nog niet aan het elastiek en het wordt ook nergens tegen aan geduwd. A: Een persoon op de maan heeft wel gewicht. Het is minder dan op aarde omdat de maan niet zo groot is als de aarde en daardoor minder zwaartekracht heeft. C en B zijn dus ook fout. 16 B. Je voelt de wand tegen je rug duwen. Dat is naar het midden. Het lijkt daardoor alsof je tegen de wand gedrukt wordt. A: Je voelt geen zijwaartse kracht in de draairichting. Dat hoeft ook niet want je beweegt al. Als de wand er niet zou zijn, zou je rechtdoor verder gaan. De wand duwt je dus niet vooruit, maar de bocht om. C: Jij duwt de wand naar buiten; de wand duwt jou naar binnen. 23 De kogel volgt baan 2. Als de ketting breekt, is er alleen nog zwaartekracht op de kogel. Daardoor draait hij omlaag. Van bovenaf gezien volgt de kogel dan een rechte weg met constante snelheid. 26 C. Je moet de wet van de traagheid toepassen. Zowel het water als de kurk bewegen met constante snelheid naar rechts. Bij het afremmen zullen zowel het water als de kurk dus naar rechts willen blijven bewegen. Kurk heeft een kleinere traagheid dan water (kleinere dichtheid). Het water reageert dus langzamer op de remkracht dan de kurk en je ziet de kurk ten opzichte van het water (dat ten opzichte van de jampot stilstaat) naar links bewegen. A is fout, omdat je geen rekening hebt gehouden met de traagheid van het water. B is fout omdat je geen rekening hebt gehouden met de verandering in de beweging ten gevolge van het afremmen. 47 Waarschijnlijk A. Op de maan zit er evenveel energie in een aardappel als op aarde; dat hangt niet van de zwaartekracht af! Maar zo eenvoudig is het niet. Op de maan is alles 6 keer zo licht als op de aarde. Maar je moet een

2007


55


ruimtepak aan van 140 kg. Als je zelf ca. 70 kg bent weeg je dus op de maan 2 keer zo licht als op aarde. Je massa is echter wel 3 keer zo groot, zodat het bewegen een stuk onhandiger gaat. Je gaat bijvoorbeeld moeilijk een bocht om en als je je om wilt draaien schiet je gemakkelijk te ver door. Dat kost dus extra energie. Het bewegen van je lichaam vraagt maar een klein deel van alle energie die je gebruikt. Kortom, het zou wel eens kunnen zijn dat je meer energie verbruikt dan op aarde, maar door veel te oefenen kan dat misschien ook wel minder worden. 58 B. Na de sprong beweegt de parachutist met het vliegtuig mee naar links (zie eventueel pulsje 57 van hoofdstuk 2). Hij gaat dus schuin omlaag naar links. Daardoor werkt de luchtweerstand op de parachute schuin omhoog naar rechts.

Practica 4 Deze proef gaat goed met een ouderwets houten garenklosje. Die schuift en rolt gemakkelijk en de ballon blijft er goed omheen zitten en is ook makkelijk op te blazen: blaas aan de onderkant en druk tijdens het ademhalen aan de bovenkant het gaatje dicht. Anders moet er in een dekseltje of schaaltje (met een zeer vlakke bovenkant respectievelijk onderkant) een gaatje geboord worden en een buisje erop gelijmd. Het buisje moet zó kort zijn dat het schaaltje of dekseltje nog kan rollen. Afhankelijk van de dikte moet het buisje misschien een randje hebben om de ballon beter vast te houden. De grootte van het gaatje moet proefondervindelijk bepaald worden. In dit geval is de ballon moeilijk op te blazen terwijl hij er al op zit. Een CD is ook geschikt om tot luchtkussenvoertuig om te bouwen. Op de cd kan een stukje pvc-pijp geplakt worden. Voor het rollen kunnen dan het best twee CD’s op elkaar gemaakt worden met een klosje ertussen. De ballon mag niet te strak zijn: dan kan het luchtkussenvoertuig een raket worden… Een grote ballon is beter dan een kleintje. 8 In plaats van met lichtpoortjes kan de snelheid ook op een andere manier gemeten worden, bijvoorbeeld met de ultrasone plaatssensor. Een (digitale) stroboscopische foto of een video-opname behoort ook tot de mogelijkheden. Deze proef kan ook met een zware stalen kogel op een gladde rail, bv. van een modelspoorbaan. Dan moeten de lichtpoortjes wel zuiver op dezelfde hoogte (van het midden van de kogel) staan: “Zorg ook dat de lichtpoortjes precies op dezelfde hoogte (van het midden van de kogel) staan. Leg uit dat je anders de snelheid aan het begin en aan het eind niet eerlijk kunt vergelijken.” 18 Eventueel kan eerst met krijt een cirkel op de vloer getekend worden, waarop het blokje rondjes moet draaien. 21 De doek moet niet te glad zijn (bv een stofdoek of theedoek) maar wel glad liggen. 22 Een klassiek traagheidsproefje. Als je snel trekt knapt de onderste draad, als je langzaam trekt de bovenste. Best nog stof voor discussie! Het lukt goed met naaigaren en een blokje van ongeveer 400 gram. Er zijn overigens veel voorbeelden van en trucjes met traagheid. Na het noemen van enkele voorbeelden weten leerlingen vaak ook wel wat. 25 In plaats van sjoelschijven (of plakjes van een stuk rondhout) kunnen ook andere blokjes o.i.d. gebruikt worden. Het is wel leuk als van buitenaf niet meteen te zien is dat er één is verzwaard. 36 Deze proef kan ook met de luchtkussenbaan. De beweging kan ook op een andere manier geregistreerd worden, bijvoorbeeld met de draaihoeksensor van Pasco. Zie ook proef 8. 39 Net als bij proef 36 kan de beweging op een andere manier geregistreerd worden.

2007


56


Dit is een leuk onderzoekje, al is het goed te beseffen dat het weinig realiteitswaarde heeft. De weerstand van schepen is een zeer ingewikkelde materie: een schip ondervindt verschillende soorten weerstand die niet allemaal op dezelfde manier omgerekend kunnen worden van een schaalmodel naar de realiteit. Bij de beschreven proef is bovendien de golfweerstand niet realistisch, tenzij de bak vele malen breder is als het bootje. Op zich is dit interessante materie voor een profielwerkstuk. Er wordt onder andere onderzoek naar gedaan aan de TU Delft en op het MARIN in Wageningen. 71 De onderlinge kracht tussen twee gelijke en twee verschillende krachtmeters. Krachtmeters wijken af als ze horizontaal gehouden worden. Het mooist is het als de krachtmeters op nul zijn gesteld in liggende positie. Zo niet, dan moet de leerling rekening houden met de nulafwijking. Overigens is de afwijking relatief klein bij krachtmeters met een flink meetbereik. De proef duurt ongeveer 5 minuten. Benodigdheden per opstelling: - twee gelijke krachtmeters (liefst met flink meetbereik; 10 N of meer), - Een krachtmeter met ander meetbereik. 72 Twee kogels uit elkaar schieten en de relatie tussen de massa en de snelheden onderzoeken. Met bij de uitgebreide uitwerking een voorschot op de volgende paragraaf. De twee kogels moeten niet even zwaar zijn maar liefst wel even groot. Ze kunnen het best op een rail gelegd worden. Het uit elkaar schieten van de kogels kan op verschillende manieren: Een dun nylondraadje tussen de kogels dat doorgebrand wordt. Dat kan door de kogels te doorboren, vanaf ee¦n kant het draadje met een knoop door de eerste kogel, de veer en de tweede kogel te steken en dan met ingedrukte veer vast te zetten, bv. met een schroefje, pinnetje of secondenlijm. Er mag natuurlijk niets uit de kogels steken: ze moeten vrij kunnen rollen. De beide kogels kunnen ook ingeklemd worden, waarna de inklemming plotseling wordt verwijderd. De twee lichtpoortjes moeten op precies dezelfde hoogte staan, anders is de snelheidsmeting niet eerlijk t.g.v. de ronde vorm van de kogels. De snelheidsmeting kan ook op andere manieren, bijvoorbeeld met videometing. Voor de hele proef zijn ook varianten te bedenken, bijvoorbeeld twee karretjes op een rail, of twee luchtkussenglijders uit elkaar schieten. Met de korte uitwerking duurt de proef ongeveer 20 minuten. (ook afhankelijk van het gepruts met de kogels) Nodig: - twee geprepareerde kogels, - een veer, - bevestigingsmateriaal, - aansteker of schaar, - evt. een rail, - twee lichtpoortjes en een elektronische klok, of - apparatuur voor een andere meetmethode, - weegschaal.

2007


57


Practicumbenodigdheden hoofdstuk opdracht

omschrijving

6

houten garenklosje of luchtkussenvoertuig gemaakt van dekseltje of schaaltje

6

4

8

6

18

6

21

6

22

6

25

6

36

6

2007

39


ballon gladde tafel luchtkussenbaan met glijder

1 1 1

elektronische klok met twee lichtpoortjes liniaal of meetlint statiefmateriaal (evt.) houten blokje stukje dun touw knikker of ronde metalen kogel

1

1 1 1

rietje of blaaspijpje potloden en pennen doek

1 ca 8-10 1

gewichtje

1

stukje garen statief of haak in plafond gladde plank met twee spijkers elastiekje twee sjoelschijven, waarvan één verzwaard kar gladde plank massablokjes dun draad meetlat of -lint statiefmateriaal (evt.) gatenwiel met lichtsensor

2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1

IpCoach 5 en Coachlab II

1

computer evt. extra massa plastic bakje als boot lange plantenbak kleine paperclips dun draad zand meetlat of -lint statiefmateriaal (evt.) gatenwiel met lichtsensor

1


opmerking Zie de aanwijzingen bij het practicum.

niet te strak Zie de aanwijzingen bij het practicum.

1

1 1 1 doosje 1

Zie de aanwijzingen bij het practicum. Zie de aanwijzingen bij het practicum.

massa hangt af van kar

0386 BT

ca 1 meter

ca 100 gram 1 1

0386 BT

58


6 6

IpCoach 5 en Coachlab II

1

computer

1

71 krachtmeters 72 kogels veer bevestigingsmateriaal aansteker of schaar rail weegschaal (of krachtmeter) lichtpoortjes elektronische klok apparatuur voor andere meetmethode

2007


2 gelijke en één andere

liefst met flink meetbereik 2 zie de aanwijzingen 1 zie de aanwijzingen 1 1 eventueel 1 2 1 1 zie de aanwijzingen

59


Uitkomsten 11 a 5 N b -80 N c 100 N 13 b 15 N c 15 N 32 A 37 a 140 kg b 1,5 m/s² 38 a 40 m/s² b 8,0 m/s c 5,0 N d 80 m/s² 40 b 1,4 · 10² N 41 5,3 · 10² N 42 0,040 N 43 a 1,5 · 10² N b 3 · 10 N d 0,80 m/s² e0 f 5,44 m/s² 44 a 1,14 s b 9,8 · 10³ m/s² c 9,8 · 107 N d nee 45 a 83 s b 93 m/s² 46 b 1,3 · 10² N c 103 N 48 9,81 N 50 C 53 a 2,4 N b 6,8 kg 54 9,79 m/s² 55 a 2,3 kg d 1,105 kg

2007


56 a b c d e f 59 b 60 b 61 a b 62 a b c 63 a b c 65 b 66 a b 68 82 b c d e

0N 9,81 m/s² 7,8 · 10² N -7,8 · 10² N -2 · 101 N -7,8 · 10² N 51 g 13,7 m/s² 6,26 m/s 1,45 m/s² m²/s² 12 m 0,80 m 8,18 · 10-6 m³ 64 g 3,6 cm 1,5 x 0,036 N 0,12 N B 24 N 120 N 52 N 52 N

Voorbeeldproefwerk 2 c 0N 3 a 740 N b 2,0 · 10² N d 13 kg 4 a 0,631 m/s² b 0,170 N c 8,5 m/s² d 0,026 N 5 218 kg lichter

60


Hoofdstuk 7 Krachten in evenwicht Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 7.1 Krachten zijn vectoren 7.2 Krachten onder een hoek 7.3 Reken met krachten als vectoren 7.4 Zwaartepunt en evenwicht 7.5 Katrollen en tandwielen Proefwerk (incl. voorbereiding) Onderzoek (optioneel)

21 slu (4 slu) 3 slu 4 slu 3 slu 4 slu 3 slu 4 slu (4 slu)

ICT 23 Een computersimulatie over het optellen van twee krachten door middel van de kop-staart methode waarbij de grootte en de richting van de krachten gevarieerd kan worden, met opdrachten in het werkblok. De simulatie staat op de leerling cd-rom en duurt ongeveer 10 minuten. Deze opdracht kan ook thuis gedaan worden. 24 Een computersimulatie over de spankrachten bij een koorddanser, weer met opdrachten in het werkblok. Ook deze simulatie staat direct op de leerling cd-rom en duurt ongeveer 15 minuten. Ook deze opdracht kan eventueel thuis of in eigen tijd op een schoolcomputer gedaan worden. 48 Deze i-puls is een simulatie van een rotsblok op een helling waarbij de wrijvingscoëfficiënt en de hellingshoek gevarieerd kunnen worden. Met ingetekende krachten. Inclusief de werkblokopdracht duurt de opdracht ongeveer 20 minuten.

2007


61



7.2

7.3

7.4

Doe pulsje 1 klassikaal. Maak de opdrachten 2,3 en 4 en bestudeer bron 1 t/m 3 Maak opdracht 5 t/m 10 Doe pulsje 11 klassikaal Maak opdracht 12 Doe proef 13 in je werkblok. Maak opdracht 14 Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Doe pulsje 15 klassikaal. Maak opdracht 16 t/m 18 en bestudeer bron 5 t/m 7 Maak opdracht 19 t/m 22 Doe i-puls 23 en 24 Doe practicum 25 in je werkblok Maak opdracht 26 Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Doe pulsje 27 klassikaal. Maak opdracht 28 t/m 30 en bestudeer bron 8 en 9. Bestudeer bron 10 en 11 en maak opdracht 31 en 32 Doe practicum 33 in je werkblok. Maak de opdrachten 34 t/m 37. Doe practicum 38. Maak opdracht 39 t/m 45 Bespreek pulsje 46 klassikaal. Voer practicum 47 uit. Doe ICT opdracht 48. Maak opdracht 49 en 50. Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Doe pulsje 51 klassikaal. Maak de opdrachten 52, 53 en 54 en bestudeer bron 12 t/m 14 Maak opdracht 55 Doe practicum 56

7.5

Doe pulsje 57 samen met je buren Doe practicum 58 in je werkblok Maak de opdrachten 59 t/m 61. Doe pulsje 62 samen met je buren. Maak de opdrachten 63 t/m 66. Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Maak opdracht 67

2007


Opmerkingen

SLU teller 1

2 Proef 13 kan ook gedemonstreerd worden. 3 4 5 Het best is om de i-pulsjes nu te doen, maar als dat niet mogelijk is kun je i-puls 23 en 24 6 ook thuis doen op je eigen computer met de cd-rom bij je werkblok. 7 8 9 Practicum 33 kan ook gedemonstreerd worden.. 10

11

Dit hoeft niet in je werkblok maar schrijf het 12 resultaat in je schrift 13 14

15

62


Onderzoek

Maak de opdrachten 68 en 69 en bestudeer daarbij bron 15 en 16 Maak opdracht 70 Doe practicum 71 in je werkblok Maak opdracht 72 t/m 75 Doe practicum 76 in je werkblok Maak opdracht 77 t/m 79 Doe pulsje 80 samen met je buren maak opdracht 81 Controleer al je opdrachten met het uitwerkingenboek. Maak een keuze uit opdracht A of B.

16 17

Vorm een groepje van 3-4 leerlingen en verdeel de taken. Opdracht B is geschikt voor een praktische opdracht

18

Afsl Bestudeer het overzicht. Bestudeer de proefwerkvoorbereiding. Maak de ‘test jezelf’ op de I-puls. Leer het hoofdstuk. Maak het voorbeeldproefwerk Maak het proefwerk. Neem Binas mee.

2007


(4 extra)

19 20 21

63


Eindtermen C2.1 krachten op een systeem weergeven als vectoren:  aangrijpingspunt, drager/werklijn;  samenstellen in parallellogram;  ontbinding langs twee onderling loodrechte assen;  berekenen van de grootte van de componenten. C2.4 krachtwetten toepassen: - normaalkracht; - krachten op lichamen op hellend vlak; - spankracht, wrijvingskracht. C2.5 de werking van hefbomen uitleggen:  toepassing van momenten;  vergelijking van de arbeid van de uitgeoefende krachten. C2.6 met de hefboomwet krachten berekenen:  zwaartepunt als aangrijpingspunt van de zwaartekracht;  hef- en hijswerktuigen, tandwielen, katrol, V-snaren. C2.7 de volgende formules toepassen: M = Fr ΣM = 0

Vaardigheden: A2.3 wiskundige technieken toepassen: - stelling van Pythagoras toepassen; - sinus- cosinus- en tangensfunctie toepassen; - vectoren optellen, aftrekken, ontbinden en vermenigvuldigen met een scalar; - berekeningen bij ontbinden alleen bij twee onderling loodrechte richtingen; - berekeningen van grootte en richting bij samenstellen van vectoren alleen bij twee onderling loodrechte assen; A4.1 gebruik maken van stoffen, instrumenten en apparaten: - krachtmeter, hefboom, katrol, tandwiel; A4.2 bij het raadplegen, verwerken en presenteren van informatie en bij het inzichtelijk maken van processen gebruik maken van toepassingen van ICT.

2007


64


Tips Het werkt het best om dit hoofdstuk direct achter hoofdstuk 6 aan te doen omdat het ‘krachtdenken’ bij de leerling dan nog sterk aanwezig is.. De ICT opdrachten en dan met name de simulaties kunnen ook klassikaal gedaan worden met behulp van een beamer. De opening van paragraaf 7.3 is erg leuk oom gewoon met een föhn en een pingpongballetje ook door de leerlingen uit te laten voeren, de meesten zijn erg verrast wanneer ze merken hoe schuin de föhn hierbij nog gehouden kan worden. De opening van 7.4 is een zeer verrassende demonstratieproef, die eens op de Woudschotenconferentie is gedemonstreerd door een Belgische collega. Een oude fiets en een handige toa is voldoende. Via een handige constructie kan met een beweging beide wielen met de trapper aangedreven worden. Let bij pulsje 62 op dat links en rechts van het zwaartepunt niet evenveel massa zit: de arm van de massa speelt namelijk ook een belangrijke rol!! Wanneer leerlingen na practicum 76 nog steeds moeite hebben met het begrip ‘versnelling’ op de fiets (of wanneer om wat voor reden dan ook de proef niet buiten gedaan kan worden) loont het de moeite om bij opdracht 79 een mountainbike of een sportfiets met derailleur in de klas te halen de opdracht met verschillende tandwielcombinaties een uit te proberen, ook in verband met de gulden regel.

Pulsjes 1 a A, B en C kunnen alledrie onder de volgende voorwaarden : A - De twee stralen spuiten dezelfde kant op B - De twee stralen spuiten precies tegen elkaar in C - De stralen maken een hoek met elkaar 11 B Alleen de bovenste weegschaal levert de kracht die nodig is om de netto kracht op jou 0 te maken, dus alleen deze geeft aan hoe zwaar je bent. De onderste weegschaal wijst het 'gewicht' aan van jou en bovenste weegschaal samen. 15 A Beide krachten werken elkaar vooral tegen. Het horizontaal effect is vrij klein. Met de formules verderop in deze paragraaf is de kracht te bepalen:

Ftrek = 2 × (200 × cos 67,5) = 153 N

27

46

51

D De duwkracht zorgt er voor dat het balletje omhoog gaat. De zuigkracht trekt het balletje terug in de luchtstroom als hij er buiten dreigt te raken. B. De zwaartekracht langs de helling is evenredig met de sinus van de hellingshoek. Omdat 60 × sin 30° groter is dan 30 × sin 60° ‘wint’ Olga. Als Ricco recht naar beneden zou hangen zou er evenwicht zijn, want 60 × sin 30° = 30. C, De stok ligt nooit precies in het midden. Als de stok iets naar links ligt bijvoorbeeld, zal de wrijvingskracht op hel linker wiel het grootste zijn. Het rechter wiel slipt en de stok gaat naar rechts. Door de snelheid zal de stok nog even door bewegen naar rechts, al is hij voorbij het midden. Daarna leunt hij meer op het rechterwiel. Nu gaat het linker wiel slippen. De stok remt af, en gaat naar links. Nu gebeurt het omgekeerde. Uiteindelijk blijft de stok constant heen en weer bewegen. Als de proef gedemonstreerd kan worden is dit een verrassend effect.

2007


65


57

62

80

C De werklijn van de zwaartekracht ligt links van het hoekpunt linksonder, dus zal de door over dat hoekpunt heen kantelen A Als je de bezem in het zwaartepunt ophangt blijft hij in evenwicht. Dit ophangpunt kun je als draaipunt beschouwen. De bezem zit veel dichter bij het draaipunt als de steel. Uit de momentenwet volgt dat dan de kracht op de bezem en dus ook de massa van de bezem veel groter moet zijn dan de massa van de steel. E Het gewicht van de piano wordt verdeeld over de twee touwen van de losse katrol. De vaste katrollen veranderen alleen de richting van de kracht, niet de grootte.

Practica 13 Bij deze proef is het gemakkelijk om een blokje van ongeveer 8x5x5 cm te gebruiken met daarin aan de kopse kant een oogje geschroefd waar de krachtmeter makkelijk aan te haken is, gewoon een afgezaagd stukje balk van de gamma bijvoorbeeld. In het balkje wordt in het midden van een zijkant (even diagonalen treken) een lange spijker geslagen, waar omheen stapel massaatjes gestapeld kunnen worden zonder dat ze er afvallen tijdens het bewegen. Als ondergrond worden er verschillende fijnheden schuurpapier gebruikt. Bij het tweede deel van de proef kan als gladde ondergrond gewoon de leerlingentafel gebruikt worden. 23 Dit is een simulatieproef op de computer, dit kan in een roulatiesysteem wanneer er een paar computers (twee tot vier bijvoorbeeld) in de klas staan. Wanneer er elders computers in het gebouw staan geeft dit wel veel geloop tijdens de les, maar het kan natuurlijk wel. Ook is het voor de leerling mogelijk deze proef thuis te doen op zijn eigencomputer met zijn eigen cd-rom. Natuurlijk kan het ook als demo-proef met behulp van een beamer in het lokaal. 24 Hiervoor geldt hetzelfde als voor proef 23 25 Deze proef wijst zich vanzelf. Het makkelijkst werkt het met ruitjes van 0,5 cm, dat is wat duidelijker als mm-papier. Als ringetjes kun je sleutelhangerringetjes of gordijnringen nemen. 33 Bij deze proef kun je de zelfde blokjes als bij proef 13 gebruiken, maar dan liefst wel al met een paar massaatjes erop, want anders trekken de leerlingen het blokje er snel met de voorkant van tafel. Een manier om steeds onder dezelfde hoek te trekken is de krachtmeter langs een vooraf ingestelde meebewegende zwaaihaak te houden of kartonnetjes onder de juiste hoek te (laten) knippen en die mee te trekken. Als ondergrond kan hier gewoon het tafelblad genomen worden. 38 Het meten van de evenwijdige en loodrechte component van de zwaartekracht bij een kar op een helling. Deze proef kan ook meteen aan het begin van de paragraaf gedaan worden, de kwantitatieve uitwerking kan beter na het bestuderen van de bronnen. Hierbij moet zo goed mogelijk evenwijdig aan het vlak respectievelijk loodrecht erop gemeten worden. Het meten van de loodrechte kracht lukt alleen goed als de kar precies in het zwaartepunt opgetild wordt. Het is erg handig als precies daar toevallig een haakje zit. De twee krachten kunnen ook tegelijkertijd gemeten worden met twee krachtmeters. Voordeel daarvan is dat de rolweerstand uitgeschakeld wordt. Bij gebruik van een modelwagon op rails is de rolweerstand erg klein. Overigens ontstaat - vooral bij lichte karretjes - altijd een kleine afwijking doordat de krachtmeters niet verticaal gehouden worden. Het meetbereik van de krachtmeter hangt af van de massa van de kar. Tot en met ‘uitwerking kort’ duurt de proef ongeveer 20 minuten.

2007


66


Nodig: - gladde plank, - bevestigingsmateriaal, - meetlat of ¨Clint, of: - geodriehoek of gradenboog (naar oordeel leerling), - lichtlopende kar (liefst met haakjes op de juiste plaats), - krachtmeter met passend bereik, - touw. 47 Onderzoek naar de maximale wrijvingskracht van een blokje op verschillende ondergronden door het op een variabele helling te leggen. Bij dit practicum zijn verschillende ondergronden nodig. Bijvoorbeeld: een stuk tapijttegel (niet al te hoogpolig), een stuk opengeknipte binnenband van een fiets op een plankje, etc. Tot en met ‘uitwerking kort’ duurt de proef ongeveer 15 minuten. Nodig: - plank, - bevestigingsmateriaal, - meetlat of ¨Clint, of: - geodriehoek of gradenboog (naar oordeel leerling), - verschillende ondergronden, - blokje, - weegschaal. 58 Bij deze proef moet de hefboom wel goed in evenwicht zijn. Het makkelijks werkt dit met gekochte hefbomen bij b.v. Fysica of Breukhoven en haakjes met stapelgewichtjes, maar het kan ook wel met een latje met een regelmatige schaalverdeling op een stukje rondhout en een setje sjoelstenen erop. 71 Om de metingen van de kracht een beetje nauwkeurig te krijgen moeten de katrollen wel erg soepel lopen. 76 bij de fiets met versnelling is het het gemakkelijkst en duidelijkst werken wanneer de fiets over een open, goed zichtbare derailleur beschikt.

2007


67


Practicumbenodigdheden hoofdstuk opdracht omschrijving 7

24 25

7

33

computer en cd-rom krachtmeter ringetje ruitjespapier houten blokje van ongeveer 8x8x5 met oogje aan kopse kant en spijker in het midden van zijkant niet te lichte stapelmassa

aantal per opmerking opstelling 1 3 zie de aanwijzingen in het practicum 1 1 zie de aanwijzingen in het practicum

zwaaihaak krachtmeter (1of 10N afhankelijk van de massa van het blokje) liefst met haakjes op de juiste 38 goed lopende kar 1 plaatsen gladde plank 1 bevestigingsmateriaal krachtmeter 1 of 2 met passend bereik meetlat of -lint of geodriehoek of gradenboog 1 dun draad minstens 47 plank 1 verschillende minstens ondergronden 3 zie de aanwijzingen bevestigingsmateriaal van metaal of hout, met blokje 1 haakje

7

7

weegschaal (of krachtmeter)

7

7

2007

58

71

meetlat of -lint of geodriehoek of gradenboog hefboom aan statief

1

1 1

haak met stapelgewichtjes

2

statiefmateriaal losse katrol met haak vaste katrol massablokje

2 1 1 1


liefst professioneel bijvoorbeeld Breukhoven

68


7

2007

76

krachtmeter waarmee minstens het gewicht van het massablokje bepaald kan worden

1

stuk dun touw van minstens 60 cm

1

fiets met derailleur lang meetlint krijtje

2 1 1


69


Uitkomsten 3 4 6 7 8 9 10

b b c d 65 a b 66 67 68 69 70 a

B 0 1 cm; 300 N 195 N 815 m 3,00 · 106 N 6,4 · 10² N B C A en B B 780 cm 7˚ 1,5 · 10² N (K) 3,7 · 10² N (R) 2,9 kN 5N 77,2 kN 50,0 N en 42,0 N 7,5 · 106 N 10 · 106 N 6,6 · 10² N 14 N 5,7˚ 9,9 · 10² N 149 N 6,0˚ 10 % 9,37 · 10³ N 2,00 m/s² 0,37 m 2,3 · 105 N 2,2 · 105 N 41 N 59 N 0,40 m/s² 0,33 m/s² 181 N S Stand 3 175 kg 2 · 101 kg 35 Nm 5,0 cm 7,1 · 10² N 5,6 cm 2,0en 1,0 cm 80 g 9,972 2,0 m B 12,0 m

2007


b b b a a a c 14 b 17 18 20 b c 21 b 26 28 31 c 32 c 35 b 36 37 c 40 b c 41 a 42 a b c 43 a b 45 a b 49 a b c 53 54 59 61 63

d b a

b 0,19 kN 74 B en C 75 b 4 x 77 a 180 omw./min b 180 omw./min 78 a 38 kN b 25 kN 79 a 42 voor; 24 achter b 1,75 x c 3,7 m 81 a wijzer 1 b 1:12 Voorbeeldproefwerk 1 b 1,7 · 10² N c 47 cm 2 a 12 en 10 N 3 a 9,0 Nm b 2,75 x c 3,3 Nm d 13 km/h 4 1,0 kN 5 a 3,78 · 107 N b 1,26

70



71

Pulsar Docentenhandleiding

Recommend Documents