Redo att agera?
Resurser
Webblänkar
Nedladdningsbara resurser
Materiella resurser
Pasco system which includes Pasco capstone software + force platform, various soft/shock-absorbing materials (cotton wool, sand, bubble wrap, Styrofoam, leaves, grass, packaging materials, etc.), wooden ball, measuring tape, aluminium pan, Sad / happy balls
Förberedelse
Be eleverna att ta med sig olika stötdämpande material till klassen (om lekplatsen har ett täckande granulatmaterial kan du ta med dig ett prov av detta också). Samla in reservmaterial för aktiviteten (förpackningsmaterial, bubbelplast, svampar, skumplast, sand etc.). Samordna med ett laboratorium som har ett Pasco- eller liknande system (i gymnasieskolor).
Mål, budskap och koncept
Specifika mål
- Förstå risk- och säkerhetsaspekterna på lekplatsen.
- Mät den stötdämpande egenskapen hos olika typer av markytor.
- Kontrollera de stötdämpande egenskaperna hos markbeläggningen på lekplatsen.
Specifika budskap
- Utformningen av markbeläggningen på lekplatsen måste ta hänsyn till slagtålighet och faktorer som väder-, halk- och vattentålighet.
- Stötdämpning kan mätas med hjälp av en accelerometer.
- Ju bättre stötdämpningen är, desto mindre är kraften på ytan.
Huvudbegrepp
- Stötdämpning
- Kraft
Metoder och färdigheter
STEM metoder
- Analysera och tolka data
- Konstruera förklaringar och utforma lösningar
- Argumentera utifrån bevis
- Användning av matematik och datalogiskt tänkande
- Ställa frågor och definiera problem
- Planering och genomförande av utredningar
Mjuka färdigheter
- Hantera osäkerhet
- Lagarbete och samarbete
Ledningsförmågor
- Planering
- Användning av resurser
Verksamhetens inriktning
step 1
Utmaningen är att minska kraften i nedslaget mot marken vid ett fall på lekplatsen. När ett föremål faller är det möjligt att beräkna dess hastighet, acceleration och lagrade energi, men det är mycket svårare att beräkna slagets intensitet.
step 2
Demonstration av en sorglig bolloch en glad boll:
- Visa eleverna två identiska bollar som har samma vikt (låt dem känna efter).
- Släpp bollarna samtidigt - den ena bollen studsar och den andra stannar på golvet.
Eleverna bör ställa olika hypoteser, t.ex. att bollarna är tillverkade av olika material - den boll som studsar är tillverkad av syntetiskt gummi (neopren) och den andra bollen är tillverkad av ett särskilt material (polynorbornen) som absorberar energin och gör att den inte studsar alls. - Förlängning: Varför studsar den "glada" bollen? Vad hände med energin i den "ledsna" bollen? Slutsats: Kollisionen med golvet beror på flera faktorer, t.ex. bollens material och golvytans material, och det är relativt komplicerat att beräkna kollisionens intensitet.
step 3
Därefter ska eleverna genomföra ett tankeexperiment: Vad beror intensiteten i påverkan på? Ett barn föreställer sig att det placerar en bowlingkula på sin fot. Eleverna ska fundera över hur detta skiljer sig från att släppa bollen från midjehöjd och förklara fysiken bakom resultaten. Slutligen ska de fundera på vad som skulle hända om en svamp eller ett annat mjukt material placerades på foten och varför.
step 4
Eleverna genomför sedan ett experiment genom att kasta ett ägg mot ett spänt tyg. Detta introducerar dem till begreppet stötdämpning. Diskutera hur man kan mäta en ytas stötdämpningsförmåga.
step 5
Forskningsfråga: Vilken yta är bäst lämpad för lekplatsen? Eleverna ska i grupper brainstorma och komma på en idé till ett experiment för att testa de olika materialens stötdämpningsförmåga. Identifiera det bästa sättet att testa denna händelse, med hänsyn till att den är mycket snabb (i storleksordningen millisekunder - tusendelar av en sekund!).
step 6
Experiment med fallande föremål:
- Denna aktivitet innebär att en Pasco-kraftsensor används för att mäta slagkraften hos en kula med känd massa som släpps från en fast höjd.
- Placera en behållare med olika material på plattformen och släpp bollen i den och kontrollera kraften vid varje slag.
- Eleverna presenterar olika möjliga material för testning (både granulära och fasta material).
- Experimentera med fyllnadsdjupet hos granulära material och jämför hur kornstorlek och fallhöjd påverkar slagkraften.
- Varje grupp arbetar i grupp och mäter en viss variabel, formulerar en forskningsfråga och ställer en hypotes (se resurser för detaljerad metod).
- Diskutera vilken typ av material som var mest stötdämpande och vilka nackdelar detta material har. Gå igenom vilka aktiviteter som utfördes under testet för att inkludera kraften som utövas av en fallande boll på ytan. Hur stor kraft anses vara farlig? Detta är en komplicerad fråga - det finns många faktorer som påverkar den, och kom ihåg att en boll inte exakt simulerar ett barns fall.
step 7
Förklara hur lekplatsytor testas för att säkerställa att de uppfyller säkerhetsstandarderna genom att simulera att ett barn faller och kontrollera hur hårt slaget är. Utforska andra konstruktionsfaktorer som hållbarhet, hygien, lätt underhåll, halkfrihet, vatten- och väderbeständighet osv. Uppfyller den valda ytan dessa krav? Är ytan lämplig för rullstolar, kryckor eller synskador?
step 8
Diskussionsfrågan: Vilken markbeläggning skulle vara lämpligast när man bygger en lekplats?
step 9
Förlängning: Utför den ‘Egg Challenge’ på lekplatsen, med hänsyn till det som vi lärt oss i den här lektionen.