Thuis
Contacten

    Hoofdpagina


Het absolute nulpunt

Dovnload 15.48 Kb.

Het absolute nulpunt



Datum13.11.2017
Grootte15.48 Kb.

Dovnload 15.48 Kb.

DOCENTDEEL
HET ABSOLUTE NULPUNT

Beoogd leerjaar: 4 VWO (evt uit te breiden naar 5 VWO)
Omschrijving:

Leerlingen verdiepen zich in een onderwerp uit de “grote natuurkunde” begin 20e eeuw (bijv Kamerlingh Onnes, Leiden, 1904-1923 koudste plek op aarde), en een experiment dat lijkt op een al ouder experiment (Guillaume Amontons 1663 - 1705, bepaling absolute nulpunt).

Via een introductie in de gaswetten (P-T diagram) bepalen leerlingen de druk bij 0 en 100 ºC. Grafisch, via extrapoleren, en met gebruik making van foutgebieden, vinden ze het traject waarbinnen het absolute nulpunt ligt.
Sluit aan bij:

Newton VWO hoofdstuk 1: Onderzoeken

Newton VWO hoofdstuk 15: Materie, 15.2 Molecuultheorie
Na vereenvoudiging mogelijk ook:

Newton HAVO hoofdstuk 1: onderzoeken

Newton HAVO hoofdstuk 10: Materie, 10.2 Molecuultheorie
Voorkennis: Onderbouw natuurkunde
Studielast: 2 à 3 lesuren
Domeinen:

Subdomeinen A4 (Technisch instrumentele vaardigheden) en A6 (Onderzoeksvaardigheden), maar ook A2 (Reken-/wiskundige vaardigheden) en A3 (informatievaardigheden).

Domein D1 Warmteleer: subdomein Gas en vloeistof.


Leerdoelen:

Na deze proef



  • Ben je enthousiast geworden over wat er in de natuurkunde in Nederland is ontdekt en gepresteerd, en dat je die natuurkunde (in dit geval het absolute nulpunt) met een proefje op school kunt benaderen

  • Weet je hoe gassen bij druk- en temperatuurveranderingen reageren

  • Kun je met een experiment meetgegevens verzamelen, en de fouten daarin schatten

  • Deze gegevens met foutgebieden in een grafiek zetten, en daaruit gevraagde gegevens extrapoleren

  • De uitkomst in het juiste aantal significante cijfers geven

  • Met een relatief eenvoudig experiment een belangrijke grootheid (absolute nulpunt) bepalen



Faciliteiten:

Bijvoorbeeld: kolfje 6 cm diameter met doorboorde kurk, doorzichtige plastic slang, inwendige diameter 5 mm minstens, lengte 5 meter, evt luchtkraantje, thermometer, bekerglas, waterkoker, ijs, rolmaat, statiefopstelling ter ondersteuning van kolf en slangen, zie figuur 3 in het LL opdrachtblad.


OPMERKINGEN TOELICHTINGEN EN ERVARINGEN
LEERLINGEN
Een groepje van 8 leerlingen 4 VWO NT/NG profiel is gselecteerd op de hoogste scores op natuurkunde en scheikunde toetsen. Meedoen is vrijwillig, maar niet vrijblijvend. Scheve ogen in de klas werden tegengegaan door verdere 'open' inschrijving. Eén andere leerling meldde zich. Dit practicum is een hele stap voor 4 VWO. Past waarschijnlijk 5VWO beter.

De leerlingen: bollebozen die zich in klas 3 niet hebben ingespannen, en ook nu met gemak de stof volgen. Met een grote nieuwsgierigheid. Ze van gretige oppervlakkigheid tot een meer reflectieve houding brengen bleek de belangrijkste klus. Hieronder een paar voorbeelden.


VOORBEELDEN VAN KNELPUNTEN en TIPS
Apparatuur: neem ruime en lange slangen: de luchtbellen moeten makkelijk kunnen ontsnappen en niveauverschil / waterkolom van twee meter of meer is te verwachten.
Leerlingen waarderen de intro in de gaswetten via de applet voor het P-T diagram zeer.

Ze pikken Gay-Lussac -wat voor hen nieuwe stof is- snel op. Aanbevolen!

Struikelblok: "bedenk hoe je een experiment opzet" leidt bij de doeners (de Koning, 1998) tot het snelle antwoord: "Als je T=0 K wil meten moet de druk 0 Pascal zijn". Dromers dreigen eindeloos te gaan filosoferen, en is een tijdslimiet of een interventie nodig. Het kost aanzienlijke docentinspanning de leerlingen tot een experiment te laten komen zoals in de applet: meetpunten verzamelen en extrapoleren.
Hoewel er in het werkblad herhaaldelijk naar gevraagd wordt welke variabele constant gehouden moet worden (het volume) en hoe je dat in de concrete opstelling doet, blijken leerlingen dat niet te doen. Het blijkt lastig de leerlingen de link tussen theorie en praktijk concreet te laten leggen.
De herhaalde werkbladvraag naar de betrouwbaarheid van de waarnemingen werd oppervlakkig beantwoord. Leerlingen lezen te concreet de fout in centimeters waterkolom af, hoeveel ze daarin mis kunnen zitten.

Het vraagt een docent die gaande het proces op hen inspeelt, om ze zichzelf met meer afstand vragen te laten stellen als: hoe zeker ben je van de temperatuur van de lucht in de kolf? Zit er nog ergens anders 'volume'? Is waterkolom wel gelijk aan drukverschil? Hoe goed weet ik de luchtdruk hier in het lokaal? Welke factoren spelen nog meer en rol?


SAMENVATTEND


  • Aanzetten tot onderzoekende houding blijkt lastig. Zeker als je leerlingen zelfstandig aan de slag wil laten gaan via een werkblad. Het is lastig ze uit docentsturing te halen als ze daaraan gewend zijn (vanuit regime 1 naar regime 2, Boekaerts, 2010)

  • Leerlingen blijken matige zelfrapporteurs en monitors te zijn (zie bijv Veenman 2011). Er is een docent nodig die actief en gericht in het proces expertkennis inbrengt.

  • Leerlingen bleken een reflectieve houding (Verloop e.a. 2003) het best te leren door het een ander te zien doen (Bandura 1977, vicarious learning).

  • Drempels (wat moet en mag ik doen, opdracht te open) worden het snelst genomen als ze een expert aan het werk zien (cf. Groenedijk 2012).

  • Het vraagt een kundig docent leerlingen zulke verborgen hints te geven zodat ze 'zelf' op een idee komen (zie bijv. Bower en Hilgards experimenten over intuitie, 1981).

  • Het is een kunst leerlingen uit hun comfortzone te krijgen en ze het leuk te laten blijven vinden.


LITERATUUR


  • Bandura, A. (1977). Social Learning Theory. General Learning Press

  • Boekaerts, M. en Simons, P. R-J. (2010). Leren en Instructie. Van Gorcum, Assen.

  • Bower G.H. & Hilgard E.R. (1981). Theories of Learning. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ.

  • De Koning, H. (1998). Leren zelfstandig leren. Nijgh Versluys, Baarn.

  • Groenendijk, T. (2012). Observe and Explore. Empirical studies about learning in creative writing and the visual arts. Promotie, UvA, 15 mei 2012.

  • Veenman, M.V.J. (2011). Learning to self-monitor en self-regulate. In: Mayer, Richard E. & Alexander, Patricia A. (Eds.), Handbook of research on learning and instruction (Educational psychology andbook series), 4. , pp. 197-218. New York/London: Routledge.

  • Verloop, N. Lowyck, J. (2003). Onderwijskunde. Wolters Noordhoff, Groningen/Houten.


© EN INFO: h.brune@amersfoortseberg.nl

  • OPMERKINGEN TOELICHTINGEN EN ERVARINGEN LEERLINGEN
  • VOORBEELDEN VAN KNELPUNTEN en TIPS
  • SAMENVATTEND

  • Dovnload 15.48 Kb.