Fysik på lekplatsen

För årskurs 1-3. Erbjuds mars-november. Vi arbetar praktiskt ute i en lekplats med hela kroppen för att förstå olika begrepp som tyngdkraft, friktion, balans, tyngdpunkt och jämvikt.

Fortbildning för dig

Välkommen till en utedag med oss! Syftet med våra utedagar är främst att sprida intresse för och kunskap om utomhuspedagogik till personal på Enköpings grundskolor. Vi förväntar oss därför att deltagande personal betraktar samarbetet med oss som fortbildning och försöker tillägna sig aktiviteterna så att man senare kan använda dem i sin egen undervisning.

Ditt eget agerande vid de olika aktiviteterna kan variera beroende på övningens art och det är något vi vid behov kan prata om på plats.

För att göra våra teman så lätta som möjligt att tillägna sig föredrar vi att de flesta aktiviteterna genomförs i skolans närmiljö och vi försöker planera dem så att de är enkla att genomföra och inte kräver dyr specialutrustning.

Vi arbetar praktiskt ute i en lekplats med hela kroppen. Målet är att förstå olika begrepp och företeelser som tyngdkraft, friktion, balans, tyngdpunkt och jämvikt. Hela kroppen blir aktiv i ett sådant lärande.

Eleverna delas i mindre grupper som arbetar med att lösa uppgifter vid olika redskap tillsammans.

OBS! Detta tema är en halvdagsaktivitet som genomförs med små grupper om 8-12 elever. Exempel på aktiviteter:

  • Experiment på en gungbräda
  • Experiment med en gunga
  • Experiment med klätterställning
  • Experiment på en balansbom
  • Experiment i en rutschkana

Kopplingar till lgr22

Eleverna ska ges möjligheter att ut­veckla förståelse för att teknik har betydelse för och påverkar människan, sam­hället och miljön. På så sätt kan eleverna utveckla en teknisk medvetenhet och en förmåga att relatera tekniska lösningar och den egna användningen av tek­nik till frågor som rör hållbar utveckling. Undervisningen ska ge eleverna möj­ligheter att reflektera över teknikens historiska utveckling. Därmed får de bättre förutsättningar att förstå samtidens tekniska företeelser, hur tekniken och samhällsutvecklingen påverkar varandra samt hur teknik kan användas på ett ansvarsfullt sätt.

Temat ”Fysik på lekplatsen” tränar nedanstående naturvetenskapliga förmågor:

  • Genomföra systematiska undersökningar.
  • Använda begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara samband i naturen och samhället.

Centralt innehåll åk 1-3

No

  • Tyngdkraft, tyngdpunkt, jämvikt, balans och friktion som kan upplevas och obser­veras vid lek och rörelse.

Teknik

  • Hur några föremål i elevernas vardag används och fungerar. Enkla me­ka­nis­mer, till exempel i verktyg och leksaker av olika slag. Begrepp som an­vänds i samband med detta.

Förarbete

I klassrummet före utedagen

Låt eleverna i grupper om tre eller annat udda antal arbeta med att göra en egen hypotes inför vår utedag. (uppgiften kommer från Dino materialet och om ni vill ha en pdf kan ni maila oss om det)

Uppgiften till eleverna är:

  • Du och din grupp ska fundera över hur ni kan sitta på gungbrädan för att den ska väga jämnt, d.v.s. så att brädan kommer lika högt över marken på båda sidor. Alla i gruppen ska sitta på brädan och ingen får sitta mitt på. Nu ska du beskriva hur du tror att ni ska sitta på brädan. Rita gärna. Du ska också berätta varför du tror att det blir så?
  • Hur tänker du att ni ska sätta er?
  • Varför tror du att gungbrädan väger jämt om ni gör så?

Ta med denna dokumentation till utedagen så testar vi elevernas hypoteser i lekparken. (Gärna i en plastficka vid regn)

Det är också en fördel om eleverna har hört om begreppen, gravitation och friktion innan vi ses.

Praktiskt inför utedagen

Utrustning för eleverna

lämpliga kläder inklusive stövlar och regnkläder vid risk för regn. Betona för eleverna vikten av rätt skor på fötterna. Blöta och frusna fötter kan förstöra en hel dag. En bra tumregel kan vara att ta på sig dubbelt så mycket kläder som man just nu behöver på rasten. Kroppen blir mycket kallare när den är ute i flera timmar.

Utrustning för lärarna

Kamera eller något som man kan fotografera och filma med under dagen. Särskilt kul om ni kan få till en slowmotionfilm av frittfall. Används till efterarbetet i klassrummet.

Matsäck för alla

Ett litet mellanmål, gärna med varm dryck, särskilt under de kalla årstiderna. Vi har alltid en fikapaus inlagd på förmiddagen. Vattenflaska är oftast bra, framförallt vid varmt väder.

Utedagen

Här nedan följer en uppräkning av temats olika delmoment och hänvisningar till litteratur. Obs! Eftersom planeringen av temat skiljer sig åt från gång till gång beroende på antal grupper, gruppstorlekar, ramtider, åldrar m.m. stämmer listan förmodligen inte fullständigt.

Gungbräda

Vi börjar dagen med att titta på elevernas hypoteser om gungbrädan och testar dessa praktiskt. Vi går sedan vidare till att undersöka fler saker med hjälp av gungbrädan.

Kan ni lyfta mig? Testa! Kan ni lyfta mig om jag sitter på ”gungbrädan”? Om vi flyttar gungbrädan så att hävstången blir längre vad händer då?

Kolla med saftdunkarna? Här får vi chansen att dra nytta av våra erfarenheter från det första gungandet av kompisar. Fyra stycken dunkar, hur gör vi för att få jämnvikt? Prova oss fram med två dunkar, tre dunkar och fyra dunkar. Vilka lösningar kan vi komma på vad visar det oss? Kan ni nu få tre dunkar att väga jämt med en dunk utan att flytta brädan ur sitt jämviktsläge? Hur ska ni ställa dunkarna?

Fakta

En gungbräda är uppbyggd som en hävstång, ett viktigt verktyg för kraftutväxling redan under forntiden. Med hjälp av hävstångsprincipen kan man lyfta ett tungt föremål med en mindre kraft, genom att kraften verkar över en längre väg. När du gungar gungbräda med någon kan du hitta jämvikten genom att den som du gungar tillsammans med väger lika mycket som du själv. Samma tyngd på båda sidorna, och på samma avstånd från brädans fästpunkt, ger upphov till jämvikt. Om du ska kunna gunga gungbräda med någon som väger mer än du själv behöver du kunna ändra hävstångens längd för att kunna hitta jämvikten. När två personer har hittat läget för jämvikt och den ena personen berättar hur mycket han/hon väger, så kan man beräkna den andra personens vikt. Fundera på hur man gör det!

Rutschkana

Låt eleverna göra två åk var i rutschkanan. Ett åk när de försöker åka riktigt långsamt (utan att hålla i kanten) ett åk då de försöker åka fort. Det blir elevernas praktiska hypotes om friktion.

Vi pratar mellan åken om hur de gjorde och varför de gjorde så. Sen inför/påminner om begreppet friktion som ett ord att beskriva deras kunskaper om rutschkanan med. Eleverna får sedan leta efter två saker som de ska testa i rutschkanan ett föremål som de tror åker snabbt och ett som de tror åker långsamt. Låt eleverna förklara hur de tänkt för varandra och testa sina föremål i kanan.

(Eventuellt kan man kolla om eleverna själv har olika friktion beroende på vad de har för kläder.)

Fakta

Friktion är en kraft som uppkommer mellan två ytor som är i kontakt med varandra, och den beror på ytornas små ojämnheter. Man kan använda rutschbanan för att undersöka hur hög eller låg friktionen är mellan olika ytor. Det vill säga hur lätt ett föremål glider på ett underlag. Friktionen gör också att runda föremål börjar rulla, eller rotera. Vattnet i flaskan följer inte med lika mycket i rotationen som sanden. Därför rullar vattenflaskan snabbare. Bollar som är kompakta rullar lite snabbare än sandflaskan. Bollar som har all massa i ett skal rullar långsammare

Klätterställning

Hypotes vad händer om vi hoppar? (stannar vi kvar i luften eller faller vi ner till marken?) Testa att hoppa. Kan någon stanna kvar i luften? Använd gärna EPA

Varför faller vi till marken? Tala om gravitation, tyngdkraft och dragningskraft denna kraft som är så viktig att den har tre namn.

Kraftbegreppet infördes av Isaac Newton i slutet av 1600-talet. Det berättas i legenden att Newton hörde ett äpple dunsa i marken medan han satt i tankar, och att dunsen ledde in hans tankar på att försöka förstå hur krafter verkar. Hans forskning handlade bl.a. om jordens dragningskraft och planeternas rörelser. Begreppet kraft används idag inom fysiken för att förklara och beskriva hur och varför olika föremål rör sig. En kraft har storlek och riktning. För att ett föremål ska ändra fart och/eller rörelseriktning krävs att en kraft verkar på föremålet.

  • Berätta om Isaac och äpplet! (Visa gärna ett äpple)
  • Låt en elev klättra upp för att släppa ett föremål. Hypotes! Testa! Vad händer om vi släpper två föremål? Om de är olika tunga (men har samma storlek) Gör hypoteser och testa. Använd gärna två batterier av olika storlek, det brukar bli tydligt då.
  • Berätta gärna om Galileo Galilei som levde på 1600-talet.
  • Det sägs att Galileo i ett experiment ska ha släppt två kanonkulor av olika storlek från tornet. Detta för att påvisa att kulornas fallhastighet var oberoende av deras massa. Berättelsen betraktas dock som en apokryfisk historia, då dess enda källa är Galileos egen sekreterare.
  • Låt alla elever ta två saker med olika vikt som de kan klättra upp och testa att släppa. De kan låna saker av varandra och testa lite olika varianter en stund.
  • Det som händer vid fritt fall kan eventuellt filmas i slowmotion så att man ser hur sakerna landar.
  • Samla ihop eleverna och kolla vad de fick för resultat och vilka tankar de fick. Kanske behöver vi prata om felkällor, blev varje försök rättvist?

Luftmotstånd

Om någon elev tar upp luftmotståndet så talar vi om det. Visar två lika stora pappersark och hur de faller. Dela ut två A5 papper per par. Instruera eleverna att de ska testa att låta papperna falla samtidigt. Sen ska de se till att det ena pappret kommer snabbast till marken varje gång. (Om vi gör en boll av det ena hur faller de då?)

Vid tid och lust kan man också testa vad som händer om man hoppar från en bänk med en full mugg med vatten. Gör hypotes först testa och diskutera resultatet. Vattnet påverkas också av gravitationen.

Fakta

En av naturkrafterna i universum är gravitationen. Den kallas även dragningskraft eller tyngdkraft. Det är gravitationen som gör att allting dras mot jordens mitt, så att vi inte ramlar av jordens yta. Man vet inte riktigt hur gravitationen uppstår, bara att olika föremål dras till varandra. Alla föremål skulle falla lika fort om de endast påverkades av gravitationen (jordens dragningskraft). Det kallas för fritt fall. Nära jordens yta påverkas ett fallande föremål också av luftmotståndet som bromsar upp fallet.

Balansbom

Hämta en liten pinne, kom tillbaka till samlingen. Alla balanserar pinnen på sitt pekfinger. Hur gör man för att den ska komma i balans? Introducera begreppet tyngdpunkt och jämnvikt. Är tyngdpunkten alltid i mitten? Hur ser det ut på era pinnar?

Låt eleverna gå på en balansbom och testa hur mycket de kan luta sig i sidled innan de ramlar ner. Vad är det som gör att man ramlar ner? Låt dem förklara vad som händer dels när de hittat jämvikten och dels när de förlorar balansen. Det krävs att man hittar kroppens tyngdpunkt och har den över balansbommen.

Håller du ut armarna när du går balansgång? Varför?

Fakta

Gravitationen (=tyngdkraften) påverkar varje liten del av ett föremål, men det är som om summan av alla de små tyngdkrafterna påverkar föremålet i en viss punkt, som kallas tyngdpunkten. För föremål med enkel form är det lätt att hitta tyngdpunkten. I till exempel en rak brädbit är tyngdpunkten i mitten. Om du går på en balansbom måste din kropps tyngdpunkt vara precis över bommen för att du ska kunna hålla dig kvar. När du har händerna ut från kroppen strävar du efter att hitta jämvikten och placera tyngdpunkten över bommen. Med en lång trädkäpp är det lättare att placera tyngdpunkten exakt över bommen.

Gunga

Hur får gungan fart? Beskriv hur du gör för att gunga, utan att gunga. Använd gärna EPA igen. Låt eleverna förklara för varandra hur det känns att gunga. Innan vi börjar gunga

Be dem att blunda och känna efter var de känner sig tyngst respektive lättast. Om man vill kan man använda ögonbindel.

I vilket läge är farten som högst respektive lägst?

Tag med en liten spiralfjäder ("slinky"). Var under gungandet tror du att blir den längst? Kortast? Prova! För att se detta kan en film i slowmotion vara till hjälp.

Fakta

När du gungar ändrar rörelsen hela tiden riktning, och kroppen känner av accelerationskrafter som försvagar eller förstärker upplevelsen av gravitationen (=tyngdkraften). När man är högst upp där gungan vänder är farten lägst och man känner sig nästan tyngdlös. När gungan är närmast marken är farten som högst och man känner sig då mycket tyngre. Ibland kallas detta för G-kraft. ”Slinky” spiralen blir kortast i vändlägena, längst i botten. Uttöjningen beror på hur många "g" den utsätts för.

Material

  • Bräda och bock = gungbräda
  • 3 st 4-litersdunkar
  • Små saker med olika tyngd tex batterier, korkar små burkar
  • Papper A5, duger bra med delade papper ur pappersreturen
  • Handduk eller svamp till rutschkanan om den är blöt
  • Slinky-fjäder, ögonbindel
  • Kamera

Observera att vi sällan eller aldrig hinner med alla fem stationerna under ett utepass och det kanske är tur. Men att vi gärna anpassar vilka stationer vi arbetar med utifrån era önskemål. Grunden är att vi gör gungbrädan och rutschkanan eftersom för- och efterarbetet på temat handlar om dessa stationer. Om vi hinner kan vi sedan lägga till någon av stationerna klätterställningen, balansbommen eller gungan.

Om ni har andra idéer om vilka stationer ni vill ha med så meddela oss om detta när ni bokar så fixar vi det.

De stationer som vi inte hinner kan ni med fördel göra på egen hand en annan dag. Ta gärna inspiration från den här instruktionen och glöm inte alla fantastiska resurser på nätet i på det här temat. Se gärna litteraturlistan nedan.

Efterarbete

Gör en reflektion i klassrummet. Gärna med en minnesrunda, vad var det vi gjorde tillsammans i lekparken. Titta på fotografier och filmer från dagen. Kolla om någon station eller något begrepp behöver förklaras igen.

Rutschkanan

Arbeta med Dinos material Åka rutchkana.

Materialet får ni av oss efter utedagen.

Fritt fall

Titta på egna foton och filmer från utedagen. Vid fritt fall faller alla föremål lika snabbt. (om man kan bortse från luftmotståndet vilket man kan i vakuum)

Det där är lite knepigt för oss alla att acceptera eftersom vår värld är full av luftmotstånd. Vi vet att en fjäder faller långsammare än ett bowlingklot. Men det gör det inte i vakuum.

Titta på youtube när en fjäder och ett bowlingklot tävlar i fritt fall i vakuum. Gör gärna en hypotes innan ni tittar på det 28 sekunder långa klippet.

Om ni som lärare vill titta på ett längre klipp på straxt under 5 minuter finns det också.

Balansbron

Då kan ni fortsätta att balansera och hitta tyngdpunkten i några fler försök. Ni hittar lite inspiration i dessa två klipp. Sen kan ni välja om ni vill impa på eleverna genom att genomföra experimentet som ett visningsexperiment eller om vi vill låta eleverna testa själva eller både och.

Några av dessa begrepp kanske behöver repeteras och befästas:

  • hypotes
  • gravitation = tyngdkraft = dragningskraft
  • friktion, ytor
  • jämnvikt och jämviktsläge
  • hävstång och hävstångsprincipen
  • rättvist försök- felkällor
  • fritt fall, vacuum och eventuellt luftmotstånd
  • balansera och tyngdpunkt
  • acceleration

Litteratur

Inspiration från nätet: