Practicum 'Weerstanden' aanpassen

Het was me opgevallen dat een flink aantal leerlingen een vierde practicum over elektriciteit slechts moeizaam uit kon voeren. Dit betekende vooral hard werken voor de toa en mezelf - terwijl het toch juist de bedoeling is dat de leerlingen aan het werk gaan om er uiteindelijk wat van op te steken.

De toa en ik hebben samen op het practicum teruggeblikt. Ook heb ik nog een aantal leerlingen om feedback gevraagd.
Wat ging er mis? Een aantal leerlingen begreep de apparatuur niet. Een aantal wist het doel niet. Een aantal begreep de instructie niet. Een aantal vond de instructie juist te makkelijk en sloeg daarom stappen over. Een aantal vond de instructie een te grote lap tekst.

Voor een analyse van de mogelijke oorzaken voor deze punten put ik uit mijn ervaring en uit de literatuur:
Voorafgaand aan dit practicum hebben de leerlingen al driemaal eerder met deze apparatuur gewerkt. Hoewel er een vakantie en twee ziekteweken mijnerzijds tussen had gelegen, was ik er vanuit gegaan dat de leerlingen de apparatuur ondertussen wel kenden. Dat gold voor een paar van hen niet dus. En dan blijkt zo'n practicum een stuk minder effectief (Buning, 1994). Ook het niet scherp voor ogen hebben wat het doel is doet afbreuk aan het leren van een practicum - zo staat ook in diezelfde bron.

Om deze twee en de overige punten op te pakken heb ik het practicum tweemaal herschreven: een keer als kookboekpracticum en een keer als een wat meer onderzoekend practicum (Velthorst, 2013). Deze differentiatie komt hiermee goed tegemoet aan de verschillen tussen de leerlingen die vooral in de derde klas door de profielkeuze optreden. Het doel en de bedoeling heb ik in deze voorschriften, net als de benodigdhedenlijst, expliciet beschreven. Dus als een leerling tijdens mijn mondelinge toelichting wat zou missen, dan kan hij of zij dit makkelijk teruglezen. In het kookboekpracticum heb ik meerdere rustpunten opgenomen, waar de leerling kan controleren of zij of hij (nog) op de goede weg is. In het meer uitdagende practicum zit het zelfstandige voornamelijk in het tweede deel. Verder heb ik in beide versies de opmaak onder de loep genomen en ook hier en daar wat puntjes samengevoegd.

Naast deze wijzigingen in de instructie heeft de toa een aparte handleiding voor de voeding en de twee multimeters gemaakt. Als een leerling vergeten is hoe deze er uit zien of aangesloten moeten worden, dan kan dit op dit vel teruggelezen worden.


En nu een jaar wachten totdat ik deze nieuwe versies uit kan testen.

(Volledige versies in pdf/docx op aanvraag.)

Practica

Vandaag kwamen er direct en indirect 3 practica aan bod:

's Ochtends heb ik bij rotatiemechanica een model gepresenteerd dat ik had gemaakt naar aanleiding van ons practicum met de jojo van een aantal weken terug.

In dit model zaten twee grote uitdagingen: de versnelling en het aantal wikkelingen dat de dikte van de as (en dus het krachtmoment van de spankracht) bepaalt. Van die laatste - die me behoorlijk wat hoofdbrekens had gekost - liet Meine me 's middags een mooi (en veel eenvoudiger) alternatief zien.

's Middags heb ik samen met Harm een eenvoudig practicum voor het bepalen van de Constante van Planck gedaan, met een fotocel en diverse filters. Zoals we van elkaar gewend zijn hebben we net weer even iets verder gekeken dan onze neus lang is: we konden de meetwaarden nog net iets groter krijgen door de intensiteit van het licht op onorthodoxe wijze te verhogen.

's Avonds het practicum dat Gerben en ik voor Mirjam ontwikkelen afgemaakt en ingestuurd. Dit practicum gaat over het bepalen van de veerconstante en de elasticiteitsmodulus van een bladveer.

Slippen en een RLC-kring

S & R

Dat slippend van een helling rollen heb ik nu wel redelijk door. We zijn ook begonnen met Veritasium's 'Bullet in Block'. Die gast is zo goed: een aanrader! Ik had die aflevering al diverse malen geconsumeerd, maar leg nu de verbinding met de theorie natuurlijk veel makkelijker.

Bij het practicum ging er iets toch echt wel mis...

We hadden een eenvoudige RLC-kring aan een functiegenerator gehangen, maar de praktijk wilde zich maar niet aan de theorie aanpassen. Van alles geprobeerd: andere meters, andere functiegenerator, diverse condensatoren (en ook die gemeten) en de spoel... ja, die spoel. Op 3 (!) meters wordt 240 mH gemeten, maar als we gaan rekenen, dan komen we op zo ongeveer 1 H (en dat voor 600 wikkelingen op ringkern). En dan toch nog zitten we bij lage frequenties (grotere condensatoren) met een te hoge resonantiefrequenties en bij hoge frequenties zitten we te laag. Vreemd. Nog even laten bezinken.

(simulatie van http://www.falstad.com/circuit/)

Nog meer inertia

S&R

Rollen met slip. Maximale statische en daarna dynamische wrijving. Goed te doen.

Practica

Van een meetlat - afhankelijk van het draaipunt - diverse traagheidsmomenten vastgesteld met behulp van de trillingstijd. En toen nogmaals met behulp van de verschuivingsstelling van Steiner. En dat dan alles gewoon overeenkomt.

Heb ook nog even (trots!) mijn simulatie van een jojo laten zien: inclusief de dynamische as. Ik zal het binnenkort aan de klas presenteren.

De jojo

Oh, dat is goed te doen: de spankracht vormt samen met de straal van de as van het touwtje een krachtmoment (torque) - en dat is op zijn beurt weer gelijk aan het product van het massatraagheidsmoment en de hoekversnelling. Daarna nog even de potentiële energie gelijkstellen aan de som van de rotatie- en kinetische energie en dan zijn we er wel zo'n beetje.

Ware het niet dat zo'n jojo geen eenvoudige formule kent voor het massatraagheidsmoment en dat het opgerolde touwtje voor een grotere as zorgt.

Dan maar een combinatie van een video-analyse en een krachtmeting:En nu nog even uitwerken....

Rotatiemechanica en een schokkend experiment

Vandaag de eerste lesdag in het 4e kwartaal. En eindelijk weer een vak waarin ik mijn wiskundige intuïtie kan gebruiken:

Rotatiemechanica

De docent heeft voor een aparte lesvorm gekozen:een beetje kort door de bocht gezegd moet je onderweg en aan het eind van het 3 uur lange college een soort samenvattende vragen kunnen maken. Leeruitkomsten noemt de docent dat. Benieuwd hoe hij dat gaat aansturen - vooral ook omdat er een behoorlijk aantal voltijders met ons meeloopt.
Inhoudelijk gaat het over draaiende lichamen, hoeksnelheid, tangentiale en radiale krachten, traagheidsmoment en rotatie-energie. Beetje integreren en differentiëren - leuk.

Practicum Natuurkunde

's Middags kregen we een inleiding over een aantal practica dat we moeten gaan doen. Samen met Harmen. Geen kookboeken, maar meer een globaal gebeuren.
Vandaag hebben we daarna meteen nog een simpel experiment kunnen doen: het openen van een schakelaar in een serieschakeling met een spanningsbron en een spoel. Hoe hoger de weerstand waarover je induceert (bijvoorbeeld je vinger), hoe hoger de spanning. En dat voel je. Al snel hadden we via een spanningsdeler op een weerstandbank een scoop aangesloten - maar de puls bleek lastig te meten. Er zijn daar nieuwe multimeters waarmee je o.a. de zelfinductie van een spoel kunt meten. Even narekenen: we zaten er met het aflezen op de scoop slechts een factor 10 naast... Maar wel weer erg leuk en leerzaam! Als we ergens tijd over hebben moeten we het proefje misschien nog eens over doen met een daar aanwezige spiegelgalvanometer.