Kräfte und ihre Wirkungen

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Didaktische FWU-DVD
|
Kräfte und ihre Wirkungen
Zur Bedienung
Die didaktische DVD startet automatisch.
Der Vorspann kann mit der Enter- oder
der Skip-Taste der Fernbedienung oder
durch einen Mausklick am PC übersprungen werden.
Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung
können Sie die Menüpunkte (z. B. Film,
Filmsequenz, Grafik etc.) ansteuern und
mit Enter starten. Auch die Buttons am
unteren Bildschirmrand steuern Sie mit
den Pfeiltasten an und rufen diese mit
Enter auf:
• Der Button „Hauptmenü“ führt zurück zum Hauptmenü.
• Der Button „zurück“ führt zum jeweils übergeordneten Menü.
• Die meisten Bildschirmtafeln bieten
den Button „Info ein“ bzw. „Info
aus“, über den Sie Zusatzinformationen ein-/ausblenden können.
• Stehen innerhalb eines Menüpunktes
mehrere Bilder oder Grafiken zur Verfügung, können Sie mit den Buttons
„>“ und „<“ zwischen diesen Bildern oder Grafiken vor- und zurückblättern.
Aus dem laufenden Film oder einer laufenden Filmsequenz gelangen Sie mit der
Taste Menu oder Title der Fernbedienung
wieder in das Ausgangsmenü zurück.
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Bezug zu Lehrplänen und
Bildungsstandards
Die Schülerinnen und Schüler können
• wissen, was man in der Physik unter
„Kraft“ versteht.
• erkennen, dass sich Bewegungsänderungen und Verformungen von
Körpern auf das Wirken von Kräften
zurückführen lassen.
• können die „Kraft“ als vektorielle
Größe beschreiben.
• kennen das Hookesche Gesetz.
• können die Beziehung zwischen
Masse und Gewichtskraft angeben.
• erkennen den Zusammenhang von
Kraft, Masse und Beschleunigung.
• kennen den Unterschied zwischen
Kräftepaaren bei der Wechselwirkung zwischen zwei Körpern
und Kräftepaaren beim Kräftegleichgewicht an einem Körper.
• bestimmen eine aus mehreren
Einzelkräften zusammengesetzte
Gesamtkraft.
• können den Trägheitssatz Newtons
erläutern.
• differenzieren Reibungskräfte und
können die wirkenden Kräfte berechnen.
Zum Inhalt
Hauptmenü
„Kräfte und ihre Wirkungen“
Im Hauptmenü können Sie den Unterrichtsfilm „Kräfte und ihre Wirkungen“
direkt starten. Der Menüpunkt „Kräfte
und ihre Wirkungen – Sequenzen“ führt
zu einem Untermenü, in dem Sie die
einzelnen Kapitel des Hauptfilms separat aufrufen können. Der Menüpunkt
„Kräfte wirken überall“ führt zu einem
weiteren Untermenü mit Bildern und
Grafiken.
„Kräfte und ihre Wirkungen“
Film 33 min
Der Begriff „Kraft“ wird in den unterschiedlichsten Zusammenhängen verwendet. In der Physik bedeutet Kraft,
dass ein Körper auf einen anderen wirkt.
Wie aber wirkt physikalische Kraft und
wo finden wir ihren Einfluss im täglichen
Leben? Der Film vermittelt das Wirken
von Kräften mit unterhaltsamen und
anschaulichen Beispielen. Dabei wird auf
die Darstellung und Messung von Kräften, sowie auf mit Kraft verbundene
Phänomene wie die Schwerelosigkeit,
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Reibung und Trägheit eingegangen.
Newtons Erkenntnisse zur Mechanik erlangen somit eine Relevanz für jede
Schülerin und jeden Schüler.
Menü „Kräfte und ihre Wirkungen“
Sequenzen
Was man unter Kraft versteht
(Filmsequenz 2:00 min)
Der Begriff Kraft begegnet uns im Alltag
in den unterschiedlichsten Zusammenhängen. In der Physik spricht man dann
von Kraft, wenn ein Körper auf einen
anderen einwirkt. Diese Kraft kann man
nicht sehen, aber der Film veranschaulicht was die Kraft bewirkt.
Arten von Kräften
(Filmsequenz 1:20 min)
Die Anziehungskraft von Körpern wird
nur bei sehr massereichen Körpern, etwa
der Erde wahrnehmbar. Die Erde zieht
jeden Körper an. Es wirkt die Massenanziehungskraft oder Gravitation.
Weitere in der Sequenz vorgestellte
Kräfte sind die Gewichtskraft, die
Reibungskraft sowie die magnetische,
mechanische und elektrische Kraft.
Wirkungen von Kräften auf Körper
(Filmsequenz 5:20 min)
Körper stehen immer dann unter dem
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Einfluss einer Kraft, wenn sich ihr Bewegungszustand verändert. Die Kraft als
Größe wird in Newtons Grundgleichung
der Mechanik definiert. Das Wirken von
Kräften zeigt sich außerdem in der Verformung von Körpern. Diese können
sowohl elastisch als auch plastisch
sein.
Messen und Darstellen von Kräften
(Filmsequenz 5:50 min)
Kräfte werden in der physikalischen Einheit Newton angegeben. Ein Newton ist
die Kraft, die benötigt wird, um einen
ruhenden Körper der Masse 1 kg innerhalb von einer Sekunde gleichförmig auf
die Geschwindigkeit von einem Meter pro
Sekunde zu beschleunigen. Gemessen
werden Newton mit Hilfe einer Spiralfeder in Form des Federkraftmessers. Die
elastische Dehnung einer Spiralfeder
wird mit dem Hookeschen Gesetz beschrieben.
Die Gewichtskraft von Körpern
(Filmsequenz 3:10 min)
Die Gravitations- oder Gewichtskraft ist
die Kraft, mit der alle Körper von der
Erde angezogen werden. Diese Erdanziehungskraft sorgt auch dafür, dass
der Mond immerzu in einer Kreisbahn
um die Erde fliegt, ohne die Bahn zu
verlassen. Gleichzeitig übt der Mond
eine Anziehungskraft auf die Erde aus.
Deutlich wird diese in Ebbe und Flut.
Auch alle anderen Körper ziehen sich an.
Dabei ist ihre Masse allerdings oft zu
gering um eine Anziehungskraft spüren
zu können. Die Gewichtskraft stellt eine
ortsabhängige, die Masse eine ortsunabhängige Größe dar.
Die Schwerelosigkeit
(Filmsequenz 1:50 min)
Diese Filmsequenz macht am Beispiel
der Fahrt im Aufzug und dem Flug durch
ein Luftloch das Prinzip der Schwerelosigkeit deutlich. Bei diesen Ereignissen
ist die Schwerkraft, trotz permanenter
Präsenz auf der Erde, nur eingeschränkt
spürbar. Im All ist man schließlich komplett schwerelos.
Das Wechselwirkungsprinzip
(Filmsequenz 2:20 min)
Newtons Wechselwirkungsprinzip besagt, dass eine Kraft nie alleine auftritt.
Sie hat immer eine Gegenkraft die an
einem anderen Körper in entgegen
gesetzter Richtung angreift. Die Unterschiede zwischen Wechselwirkungsprinzip und Kräftegleichgewicht werden
herausgearbeitet.
Zusammensetzung von Kräften
(Filmsequenz 3:10 min)
Was passiert, wenn mehrere Kräfte an
einem Körper wirken? Wirken zwei Kräfte
in die gleiche Richtung auf einen Körper,
so können die beiden Kräfte addiert
werden. Die Beträge der Kräfte subtrahieren sich, wenn die beiden Kräfte in
entgegen gesetzte Richtungen wirken.
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Ein Kräftegleichgewicht stellt sich ein,
wenn zwei auf einen Körper wirkende,
entgegengesetzte Kräfte gleich groß
sind.
Trägheitssatz (Filmsequenz 1:30 min)
Masse ist träge. Dies wird in dieser
Sequenz anschaulich demonstriert. Der
Trägheitssatz besagt, dass jeder Körper
in seinem Zustand der Ruhe oder der
gleichförmigen Bewegung verharrt,
wenn er nicht durch einwirkende Kräfte
gezwungen wird, diesen Zustand zu
ändern.
Reibung (Filmsequenz 3:50 min)
Alle Bewegungen auf der Erde werden
durch die Reibung gehemmt. Sie stellt
eine Kraft dar, die gegen die Bewegungsrichtung wirkt. Die Reibung ist
dabei nicht nur Hemmnis, sondern auch
notwenige Kraft um sich fortbewegen
zu können. Es muss zwischen der Haft-,
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Gleit- und Rollreibung differenziert
werden. Ausgedrückt wird Reibung
durch die Reibungszahl µ.
Menü „Kräfte wirken überall!“
Bilder / Grafiken
Was Kräfte bewirken (Bild)
Über „Info ein“ erfährt man, wie Kräfte
auf Körper wirken: sie können sowohl
eine Geschwindigkeits- als auch eine
Bewegungsrichtungsänderung bewirken
sowie auch eine elastische und plastische Verformung.
Ohne Wechselwirkung keine
Fortbewegung (4 Bilder)
Diese Bilderserie zeigt verschiedene Fortbewegungsarten. In jedem Bild gibt es
jeweils Angriffspunkte für Kraft und
Gegenkraft. Über „Info ein“ werden die
entsprechenden Kraft- und Gegenkraftpfeile eingeblendet.
Masse und Gewicht (Grafik)
Die Masse eines Körpers bleibt stets
gleich, während die Gewichtskraft eines
Körpers ortsabhängig ist. Diese Kraft
(mit „Info ein“) zeigt, wie sich Masse
und Gewichtskraft am Äquator und an
den Polen der Erde sowie auf dem Mond
verhalten.
Wurfparabel (4 Bilder)
Während eines Wurfes wirken unterschiedliche Kräfte auf den geworfenen
Körper. Diese Bilderreihe zeigt unterschiedliche Wurfstadien. Über „Info ein“
erfährt man mehr über die wirkenden
Kräfte.
Addition von Kräften (4 Grafiken)
In vier Grafiken wird veranschaulicht, wie
mehrere Kräfte auf einen Körper wirken.
Neben Addition und Subtraktion von
Kräften wird auch das Kräfteparallelogramm behandelt.
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Verwendung im Unterricht
Das Thema „Kräfte und ihre Wirkungen“
ist in den Lehrplänen aller Schulformen
vor allem für die Klassenstufen 7/8
vorgesehen. In der 9./10. Klasse werden
in einigen Bundesländern die Zusammenhänge von Kraft, Masse und Beschleunigung behandelt. In der Sekundarstufe
II ist die Mechanik Newtons mit den
verschiedene Axiomen Bestandteil vieler
Lehrpläne. Die KMK-Bildungsstandards
für das Fach Physik weisen die Thematik
im Rahmen der Basiskonzepte „Wechselwirkung“ (Kraftwirkungen, Trägheitsgesetz, Wechselwirkungsgesetz) und
„System“ (Kräftegleichgewicht) aus. Die
wichtigsten Schülervorstellungen in der
Mechanik hängen mit dem Begriff
„Kraft“ zusammen. Die didaktische DVD
erklärt die physikalische Kraft mit Hilfe
einer Vielzahl von anschaulichen Beispielen und verdeutlicht die Relevanz
der Physik im Alltag.
Die didaktische DVD behandelt folgende
Themenschwerpunkte:
• Arten von Kräften
• Wirkung von Kräften auf Körper
• Messung und Darstellung von Kräften
• Gewichtskraft von Körpern
• Schwerelosigkeit
• Wechselwirkungsprinzip
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• Zusammensetzung von Kräften
• Trägheitssatz
• Reibung
Die Vielzahl der Medien (Film, Sequenzen,
Bilder, Grafiken) kann in verschiedenen
Unterrichtseinheiten eingesetzt werden.
Es ist hilfreich, sich zunächst die Programmstruktur zur Hand zu nehmen,
die einen guten Überblick über die auf
der DVD vorhandenen Medien gibt.
Methodische Hinweise
Im ROM-Teil der DVD stehen die Arbeitsblätter und die Filmkommentare als
Word-Dokumente zur Verfügung. Sie
können bei Bedarf individuell an die
jeweilige Unterrichtssituation angepasst
werden.
• Die PDF-Dateien können ausgedruckt
werden.
• Die PDF-Dateien zum Ausfüllen
können direkt am Computer abgespeichert und ausgedruckt werden.
• Die Word-Dateien (im Ordner „Arbeitsmaterial/Word_Dateien“) können individuell bearbeitet werden.
Das Materialangebot des ROM-Teils
eröffnet Chancen für einen stärker schülerzentrierten, kreativen und ergebnisorientierten Unterricht.
Arbeitsmaterial
Im ROM-Teil der DVD stehen Ihnen Hinweise zur Verwendung im Unterricht
sowie Arbeitsblätter (mit Lösungen), eine
Interaktion und ergänzende Materialien
zur Verfügung (siehe Tabelle). Um die
Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das DVDLaufwerk Ihres Computers ein und öffnen
Sie im Windows-Explorer den Ordner
„Arbeitsmaterial“. Die Datei „Inhaltsverzeichnis“ öffnet die Startseite. Über
diese können Sie bequem alle Arbeitsmaterialien aufrufen (PDF-Dokumente).
Am unteren Rand der aufgerufenen
Seiten finden Sie Buttons („Inhaltsverzeichnis“, „Startseite“), die Ihnen das
Navigieren erleichtern. Diese erscheinen
nicht im Ausdruck. Um die PDF-Dateien
lesen zu können, benötigen Sie den
Adobe Reader (im Ordner „Adobe“).
Ordner
Materialien
Verwendung im Unterricht
Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht
Arbeitsblätter
7 Arbeitsblätter
(z. T. mit Lösungen, z. T. als PDFs zum Ausfüllen)
• Der Kraftbegriff
• Kräftegleichgewicht
• Das Wechselwirkungsprinzip
• Die Gewichtskraft
• Die Schwerelosigkeit
• Kreuzworträtsel
• Schülerversuch zum Hookeschen Gesetz
Interaktion
• Gleichgewicht dreier Kräfte
Grafiken
•
•
•
•
•
Filmkommentar
Filmkommentar als PDF- und Word-Dokument
Begleitheft
ausführliches Begleitheft zur DVD
Programmstruktur
Übersicht über den Aufbau der DVD
Weitere Medien
Informationen über ergänzende FWU-Medien
Links
kommentierte Linksammlung zum Thema
Was Kräfte bewirken
Ohne Wechselwirkung keine Fortbewegung
Masse und Gewicht
Wurfparabel
Addition von Kräften
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Programmstruktur
Kräfte und ihre Wirkungen
Untermenüs
Hauptmenü
Kräfte und ihre Wirkungen
Kräfte und ihre Wirkungen
Kräfte und ihre Wirkungen
Kräfte und ihre Wirkungen
Kräfte wirken überall!
Film 33 min
Sequenzen
Grafiken / Bilder
Arbeitsmaterial
Sequenzen
Was man unter Kraft versteht
2:00 min
Arten von Kräften
1:20 min
Wirkungen von Kräften auf Körper
5:20 min
Messen und Darstellen von Kräften
5:50 min
Die Gewichtskraft von Körpern
3:10 min
Die Schwerelosigkeit
1:50 min
Das Wechselwirkungsprinzip
2:20 min
Zusammensetzung von Kräften
3:10 min
Trägheitssatz
1:30 min
Reibung
3:50 min
Kräfte wirken überall!
Arbeitsmaterial
(im ROM-Teil der DVD)
Legen Sie die DVD in das DVDLaufwerk Ihres Computers und
öffnen Sie im Windows-Explorer
den Ordner Arbeitsmaterial.
Die Datei Inhaltsverzeichnis
öffnet die Startseite.
Verwendung im Unterricht
7 Arbeitsblätter
1 Interaktion
3 Grafiken
Filmkommentar
Begleitheft
Programmstruktur
Weitere Medien
Links
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Was Kräfte bewirken
Ohne Wechselwirkung
keine Fortbewegung
Masse und Gewicht
Wurfparabel
Addition von Kräften
Bild
4 Bilder
Grafik
4 Bilder
4 Grafiken
Produktionsangaben
Kräfte und ihre Wirkungen (DVD)
Produktion
FWU Institut für Film und Bild, 2010
DVD-Konzept
Dr. Maike Schuchmann
DVD-Authoring und Design
msm-studios GmbH
im Auftrag von FWU Institut für Film und Bild
Grafiken
msm-studios GmbH
Bildnachweis
iStockphoto:
business man pushing a car © ArtmannWitte
boys throwing football © ejwhite
explosive start © 36clicks
bicycle ride in the country © Jeffroid1
antarctica polar landscape © Mlenny
Fotolia:
woman hands kneading dough © Sergey Skleznev
fitness © Kati Neudert
working together ii © Steven Pepple
airplane © Ilja Mašík
luna llena © Parato
center of the world © Steve Mann
Arbeitsmaterial
Roland Bergmann
Begleitheft
Dr. Maike Schuchmann
Laura Schäfer
Pädagogische Referentinnen im FWU
Dr. Maike Schuchmann
Svenja Weiß
Henrike Quarch
Produktionsangaben zum Film
„Kräfte und ihre Wirkungen“
Produktion
SchwabenFilm, Stuttgart
im Auftrag des
FWU Institut für Film und Bild, 2010
Buch und Regie
Sven Falge & Markus Matschke
Sprecher
Fabian Gröver
Animation
Sven Falge
Markus Matschke
Mischa Rojkov
Velina Hristova
Andreas Görgemanns
Schnitt
Markus Matschke
Fachberatung
Werner Müller
Redaktion
Dr. Maike Schuchmann
Svenja Weiß
Henrike Quarch
Besonderer Dank an
Ursula Falge, Roland Falge, Hilda Striebel,
Frieder Striebel, Sebastian Stopper,
Elektro Fuchs, Petra Maria Tekkerin,
Gemeinde Rottenacker,
Realschule Munderkingen,
NASA – World Wind, Licam
Nur Bildstellen/Medienzentren:
öV zulässig
© 2010
FWU Institut für Film und Bild
in Wissenschaft und Unterricht
gemeinnützige GmbH
Geiselgasteig
Bavariafilmplatz 3
D-82031 Grünwald
Telefon
(089) 6497-1
Telefax (089) 6497-240
E-Mail [email protected]
[email protected]
Internet
www.fwu.de
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Didaktische FWU-DVD
46 02708
Kräfte und ihre Wirkungen
Wir können sie nicht sehen, doch ihre Wirkungen erfahren wir im Alltag immer wieder
am eigenen Leib – die Kräfte. Die didaktische DVD liefert anhand von lebensnahen
Beispielen einen Überblick über die verschiedenen Kraftarten (z. B. Gewichtskraft,
Gravitation, Reibungskräfte etc.), erläutert wie Kräfte gemessen, verglichen und dargestellt werden können und beschreibt das Prinzip der Kräftezerlegung. Umfangreiches
Arbeitsmaterial und eine interaktive Übung im ROM-Teil ergänzen die didaktische DVD.
Erscheinungsjahr: Laufzeit: Film:
Filmsequenzen:
Grafiken / Bilder:
Sprache: DVD-ROM-Teil: Unterrichtsmaterialien
Arbeitsblätter:7 (mit Lösungen, als PDFs zum
Ausfüllen)
Interaktion: 1
Adressaten:Allgemeinbildende Schule
(Klasse 7 - 10)
2010
36 min
1
10
14
Deutsch
Schlagwörter: Beschleunigung, Erdanziehung, Federkraftmesser, Fortbewegung,
Gewichtskraft, Gravitation, Hookesches Gesetz, Kraft, Kräftegleichgewicht, Kräfteparallelogramm, Masse, Newton, Reibung,
Schwerelosigkeit, Trägheit, Verformung, Wechselwirkung, Wurf
FWU Institut für Film und Bild
in Wissenschaft und Unterricht
gemeinnützige GmbH
Systematik: Physik  K lassische Mechanik  Kinematik, Dynamik,
Technische Anwendungen
82031 Grünwald
Geiselgasteig
Bavariafilmplatz 3
Telefon +49 (0)89-6497-1
Telefax +49 (0)89-6497-240
[email protected]
www.fwu.de
Lehrprogramm
gemäß
§ 14 JuSchG
GEMA
Alle Urheber- und Leistungsschutzrechte vorbehalten.
Nicht erlaubte / genehmigte
Nutzungen werden zivil- und /
oder strafrechtlich verfolgt.
www.fwu-shop.de
Bestell-Hotline: +49 (0)89-6497-444
[email protected]
Systemvoraussetzungen
bei Nutzung am PC:
DVD-Laufwerk und DVDPlayer-Software, empfohlen
für Windows ME/2000/XP/
Vista/Windows 7
4602708010
4602708010
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