Proef 1.2.4a: Drie manieren om volume te meten

Bij deze demo-proef worden huis- tuin- en keukenmaterialen gebruikt, maar u heeft tenminste één maatcilinder en één meetlat nodig.

1.Uitvoering

Zie voor een voorbeeld-uitvoering https://stream.hu.nl/players/hwEtX5UV-pqjetWCJ.html

De les waarin deze demo past, zou kunnen bestaan uit drie delen. Eerst een inleiding waarin u bespreekt wat met ‘volume’ wordt bedoeld. Daarna voert u de demo uit en tot slot gaat u na of het leerdoel bij de leerlingen bereikt is.

In de inleiding geeft u aan dat we met het volume van een voorwerp bedoelen hoeveel ruimte het voorwerp inneemt. Met het volume van een doos of fles bedoelen we hoeveel ruimte in de fles of de doos is die opgevuld kan worden. Als eenheden van volume worden gebruikt: cm³ of dm³ of m³. In het geval van het volume van vloeistoffen wordt vaak de eenheid liter (L) gebruikt, of milliliter (mL) of centiliter (cL) of deciliter (dL). 1 liter = 1 dm³ ; 1 mL = 1 cm³.

In de uitvoering laat u achtereenvolgens zien hoe je

• het volume van een blok bepaalt (manier 1);
• het volume van een bepaalde hoeveelheid vloeistof bepaalt (manier 2) en
• het volume van een onkantig voorwerp bepaalt door onderdompeling in water (manier 3).

Of de leerdoelen gehaald zijn kunt u klassikaal of met een leerlingenproef nagaan. Klassikaal vraagt u aan de leerlingen ‘als een stripverhaal’ te tekenen hoe zij het volume van een voorwerp (of hoeveelheid vloeistof) die u voor de klas toont, zouden bepalen. Zo krijgt u van elke leerling een antwoord die u snel kunt bekijken en van feedback kunt voorzien. De leerlingenproef houdt in dat de leerlingen, bijvoorbeeld in groepjes van drie, de spullen krijgen om zelf volume-metingen te doen.

2.Praktische aanwijzingen

Voor manier één, het meten van het volume van blokvormige voorwerpen, heeft u nodig:

• een meetlat zoals een liniaal, geodriehoek, meetlint of iets dergelijks
• een grote doos of groot blok hout, liefst niet langer dan de beschikbare meetlat lang is
• voor leerlingenproef: blokvormige voorwerpen, meetlatten voor de leerlingen.

Voor manier twee, het meten van het volume van vloeistoffen, heeft u nodig:

• maatcilinder (of maatbeker uit de eigen keuken)
• een fles met water
• lege plastic flessen
• watervaste viltstift

Voor manier drie, het volume van een vast, onregelmatig gevormd voorwerp meten door onderdompeling in water, heeft u nodig:

• maatcilinder, maatbeker of geijkt waterflesje
• water
• stukken metaal, steen, hout dat zinkt (de stukken moeten in de maatcilinder of in de geijkte flesjes passen; bij voorkeur voorzien van een touwtje om ze in het water te laten zakken)

   

3.Didactische aanwijzingen

Leerdoel van de demo: de leerlingen kunnen het volume bepalen van een hoeveelheid vloeistof en van een vast voorwerp.

Voorkennis:

Veel jonge leerlingen maken bij ‘hoe groot iets is’ nog geen onderscheid tussen ‘volume’ en ‘gewicht’(of massa). Bij hen kan de vraag opkomen waarom men niet ‘gewoon’ het woord ‘inhoud’ gebruikt. Als voorbeeld kunnen ze geven:  op een fles met vloeibaar wasmiddel staat: ‘inhoud 1,5 liter’ of ‘℮ 1,5 liter’ .

Figuur 1: Een flacon met vloeibaar wasmiddel: inhoud in liter	Figuur 2: Een bus met waspoeder: inhoud in gram

Uw antwoord daarop kan zijn dat ‘inhoud’ geen duidelijk woord is. Want op een bus met waspoeder staat: ‘inhoud 1500 g’ of ‘ ℮ 1500 g’. Dan is duidelijk niet het volume bedoeld, maar het gewicht (of beter: de massa) van het waspoeder dat in de bus zit.

Om verwarring tussen inhoud in liter of in gram te vermijden, gebruiken we in de natuurkunde het woord ‘inhoud’ niet, maar spreken we van ‘volume’ (in liter of cm³).

NB. Het woord volume wordt bij geluid in een heel andere betekenis gebruikt: voor de luidheid van een geluidsbron (een radio, een speaker of een stem). Dat volume bedoelen we hier niet.

Aanwijzingen bij manier één: Het volume van blokvormige voorwerpen bepalen

Vragen vooraf: U zet voor u op de tafel een groot blokvormig voorwerp, bijvoorbeeld een blok hout (of een doos).

• Hoe groot is dit blok hout, denk je? Leerlingen kunnen antwoorden geven die betrekking hebben op volume of op gewicht; U accepteert die antwoorden en corrigeert uzelf: mijn vraag naar ‘hoe groot’ is niet zo duidelijk. Vervolgens maakt u onderscheid tussen gewicht en de ruimte die het blok inneemt
• Hoe kun je de ruimte die een blok inneemt (het volume), bepalen?
• Schat het volume van het blok en geef er een uitleg bij. U besteedt vooral aandacht aan schattingen die l x b x h gebruiken.

Uitvoering: U meet de lengte, breedte en hoogte van het blok (of beter: laat dat een leerling doen), besteedt aandacht aan de gebruikte eenheid (bijv. cm), berekent het volume l x b x h en geeft aan in welke eenheid die wordt uitgedrukt (bijv. cm³)

• Hebben jullie een goede schatting gegeven? [bij grote afwijking] Hoe kwam het dat jullie zo veel hoger/lager schatten dan we gemeten hebben?
• wat is je conclusie uit deze proef: het volume van een blokvormig voorwerp bepaal je door …..

Uitwerking als leerlingenproef: U kunt de leerlingen in groepen van twee of drie enkele blokjes geven (of wijzen op blokvormige voorwerpen in de klas, zoals een boek, het tafelblad, het lokaal, een kast) met de opdracht: meet het volume ervan. Nodig voor iedere leerlingengroep: geodriehoek, liniaal of rolmaat.

Aanwijzingen bij manier twee: Het volume van een hoeveelheid vloeistof bepalen

Vragen vooraf: U laat de leerlingen een doorzichtig flesje (van ca. 500 ml) zien dat gedeeltelijk gevuld is met water (bijv. 200 ml).

• schat hoeveel water erin zit.
• leg uit hoe je aan die schatting komt
• hoe kunnen we het volume water nauwkeurig bepalen?

Uitvoering van de demo-proef: U laat een maatcilinder (van bijv. 100 mL) zien en legt uit wat een maatcilinder is (‘meetinstrument’). U schenkt het water uit de fles over in de maatcilinder en leest af (of laat enkele leerlingen aflezen) hoeveel water er in zit. Op het bord tekent u hoe je moet aflezen.

U vergelijkt het gemeten volume met het geschatte volume.

• waarvoor dienen de streepjes op de maatcilinder?
• wat is ‘ijken’? Hoe kan ik een maatcilinder ijken?

U bespreekt hoe je een maatcilinder kunt ijken (en dus ook wat ijken is). Als toepassing brengt u een maatverdeling aan op een waterflesje: 50 ml erin gieten en met een viltstift-streepje aangeven hoe hoog het water staat; leeggooien en vervolgens 100 ml erin, streepje, enz.

U noemt of toont een paar voorbeelden van geijkte flessen of kannen uit het dagelijks leven, bijvoorbeeld de maatkan uit de keuken of de jerrycan met maatverdeling.

Uitwerking als leerlingenproef: ijken van waterflesjes: U geeft groepjes van drie de opdracht om een leeg waterflesje te ijken. Als de groepjes klaar zijn neemt u de (lege) geijkte flesjes in, zet ze naast elkaar voor zich en vraagt aan de klas:

• Wat moeten we doen om te controleren of een waterflesje goed geijkt is?

Uiteindelijk vult u de maatcilinder met 100 ml water en giet dat in een van de flesjes en controleert of het 100 ml-streepje op de juiste plaats staat.

Alternatief voor Manier 2: de leerlingproef 1 (hoe meet je met een maatglas?) op blz. 130 – 131 van ‘Natuurkunde voor nu en straks 1m (cd)’.

Aanvulling bij Manier 2: ijken van waterflesjes met slechts één maatcilinder

Bij het ijken van hun waterflesje hebben leerlingen een geijkte maatcilinder of maatbeker nodig. Als u over slechts één maatcilinder in de klas beschikt, moeten groepjes (te) lang wachten als ze de maatcilinder willen gebruiken. U kunt dan de volgende werkwijze volgen:

1. Laat leerlingen samenwerking in groepjes van drie
2. Laat bovendien drie groepjes van drie met elkaar samenwerken: de groepjes 1A, 1B en 1C;  daarnaast zijn er de groepjes 2A, 2B, 2C; 3A etc.
3. Groepje 1A krijgt de maatcilinder, doet er 50 ml in, giet die over in het flesje en geeft de maatcilinder door aan groepje 2A.
4. Groepje 1A zet de streep van 50 ml op zijn flesje en giet het water dan over in het flesje van groepje 1B. Die geeft de 50 ml weer door aan groepje 1C.
5. Vervolgens vult groepje 1A zijn flesje weer met 50 ml water gebruik makend van de eerder gezette maatstreep. Dat water giet hij erbij in het flesje van 1C, die het streepje 100 ml kan neerzetten. 1C giet de 100ml over in het flesje van 1B, streepje, weer naar 1A. Nu vult B zijn fles met 50 ml en gooit dat er bij A bij, enz. Zo worden de flesjes van de drie groepen allemaal geijkt.

 Aanwijzingen bij manier drie: Het volume bepalen van voorwerpen door onderdompeling

Vragen vooraf: U laat een willekeurig gevormd voorwerp, bijvoorbeeld een steen (die in de maatcilinder past) aan een touwtje zien.

• schat hoe groot het volume van deze steen is
• welke eenheid gebruik je daarbij (bijv. cm³)
• leg uit hoe je aan je schatting komt
• wie weet er een manier om het volume van de steen te meten?

Proef uitvoeren: U neemt de stand van het water in de maatcilinder op, dompelt de steen onder water en neemt de nieuwe stand op. U noteert de metingen op het bord

• hoe kun je het volume van de steen hiermee bepalen?

 en rekent het volume uit, in mL.

Verdere uitwerking: U vergelijkt het geschatte volume (in cm³) met het gemeten volume (in mL). 

• hoe kun je het volume mL en in cm³ met elkaar vergelijken?
• waarom geldt 1 cm³ = 1 mL? (NB. Leerlingen kunnen cm³ en cL makkelijk door elkaar halen).
• wat kan er bij de meting mis gaan, waardoor er onnauwkeurigheden in de meting kunnen zitten? Voorbeelden: a. er spettert water weg; b. het touwtje wordt ook mee gemeten; c. een blokje kan blijven drijven. Dan is een deel van het voorwerp boven water gebleven en is het afgelezen volume dus te klein.

Uitwerking tot leerlingenproef: De leerlingen krijgen in groepjes van twee of drie een voorwerp waarvan ze het volume moeten meten (of ze hebben zelf voorwerpen meegenomen). Ze meten het volume van het voorwerp en kunnen daarbij hun eigen geijkte waterfles gebruiken.