Zu Modul 9: Förderung des eigenverantwortlichen

Staatliche Realschule Forchheim, Pestalozzistr. 2, 91301 Forchheim
SET 2 – Realschule Bayern
BLK-Projekt SINUS
Bewegungen -Seite 1
Zu Modul 9: Förderung des eigenverantwortlichen Lernens
Bewegungen – Erarbeitung eines Themas in Kleingruppen
Aktionen
Inhalte/Erwartungen
Erfahrungen
v Vorbemerkungen
v Material
Vorbereitung
Das Thema "Bewegungen" soll
im technischen Zweig der
Realschule in der 8.
Jahrgangsstufe sehr tiefgehend
behandelt werden. Der Lehrplan
umfasst u.a. die Inhalte:
gleichförmige Bewegung gleichförmig beschleunigte
Bewegung - freier Fall Zusammenhang zwischen Kraft,
Masse und Beschleunigung
Dargestellt werden lediglich die Materialien, die im Rahmen des
Unterrichts tatsächlich zum Einsatz kamen. Diejenigen im Vorfeld
erarbeiteten Dateien, Aufgaben und Arbeitsaufträge, die sich auf den
Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung beziehen,
konnten aufgrund der Tatsache, dass einige Doppelstunden ausfallen
mussten, nicht mehr von den Schülern bearbeitet werden.
v Schüler
v Organisation
Für eine Klasse (24 Jungen - 1
Mädchen) wurde das folgende
Konzept entwickelt:
2. Arbeitsblatt: Arbeitsplan für die Physikübungen zum Thema
"Bewegungen"
Die Schüler reagierten bei der
Ankündigung des Projektes insgesamt
sehr positiv und freudig auf die
Aussicht, längere Zeit am Computer
und in kleinen Gruppen arbeiten zu
können. Sie erklärten - nach Klärung
von Terminproblemen - von daher
auch bereitwillig ihr Einverständnis
damit, dass alle zwei Wochen der
einmal Unterricht bis zur 7. Stunde
dauert.
3. Begleitheft zum Projekt
v Lehrer
4. Arbeitsblatt mit Aufgaben zum Thema
Die Bereitstellung des
Unterrichtsmaterials war mit einem
immensen Zeitaufwand verbunden,
der in der Hauptsache darin begründet
war, dass das Programm einige sehr
gewöhnungsbedürftige Eigenheiten
aufwies.
siehe Anhang
1.Computerprogramm
Die Klasse wurde in zwei
5. Schulaufgabe
Gruppen geteilt (A und B).
v Erwartungen
Gruppe A hatte über einen
Zeitraum von 7
a) Dieses Projekt "Bewegungen mit dem Computer" wurde im
Unterrichtswochen hinweg in der
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Unterrichtswochen hinweg in der
jeweils ersten Woche 3 Stunden
Physik und in der darauf
folgenden nur eine Stunde.
Gruppe B hatte in der ersten
Woche eine Stunde, und in der
folgenden drei.
In einer 3-Stunden-Woche wurde
jeweils eine Doppelstunde (6.
und 7. Stunde) Physik in einem
Raum gehalten, in dem 10 nicht
vernetzte Computer für
Anwendungsprogramme allen
Fachschaften zur Verfügung
stehen.
In den Gruppen A und B sollten
sich die Schüler jeweils zu
Zweiergruppen an einem
Computer zusammensetzen.
In der Unterrichtsstunde, die
wöchentlich alle Schüler der
Klasse zum gemeinsamen
Physik-Unterricht
zusammenbrachte, wurde ein
anderes Thema behandelt.
v Material
1. Zum Einsatz kam das
Rahmen der Arbeit an Modul 9 - "Verantwortung" für das eigene
Lernen stärken" - erarbeitet und soll an dieser Stelle auch nur
dahingehend kommentiert werden, auch wenn mit der Beschäftigung
am Computer und der Arbeit in Kleingruppen nicht nur in dieser
Hinsicht Erwartungen verbunden waren.
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aufwies.
Ein programmspezifisches Problem
trat dann nach Beendigung der
Vorbereitungsphase auf als es galt,
die zusammengestellten Simulationen
b) Das Projekt wurde mit dem Ziel durchgeführt,
auf einem anderen Rechner
auszuprobieren (wobei ein Kollege
den Schülern die Gelegenheit zu geben, sich selbstständig ein
um Mitarbeit und Begutachtung
komplettes Thema des Physikunterrichts zu erarbeiten.
gebeten worden war): Je nach
Taktfrequenz des Prozessors liefen
und anschließend festzustellen,
die Simulationen zu schnell oder zu
langsam ab. Alle Dateien mussten auf
ob diese Art der Erarbeitung zu vergleichbaren, ,besseren oder gar
schlechteren Lernfortschritten führt wie das herkömmliche Vorgehen. den Rechner eingestellt werden, auf
dem sie gerade getestet bzw.
c) Lernziele
eingesetzt werden sollten.
Die Schüler sollen die Begriffe "Geschwindigkeit",
"Durchschnittsgeschwindigkeit" und "Momentangeschwindigkeit"
unterscheiden und anhand geeigneter Beispiele erläutern können.
v Durchführung
Die Arbeit in den Kleingruppen
Die Schüler sollen gleichförmige Bewegungen in s-t- und v-tDiagrammen erkennen und den Zusammenhang zwischen s und t mit verlief in aller Regel ruhig und
zielorientiert. Es gab keine
Worten und als Proportionalität beschreiben können.
Disziplinprobleme, wie sie im
Die Schüler sollen bei konkreten gleichförmigen
Klassenverband immer wieder einmal
Bewegungsvorgängen v, s bzw. t aus den jeweils anderen Größen
auftraten.
ermitteln und Einheitenumwandlungen vornehmen können.
Enttäuscht waren die Schüler von
Die Schüler sollen anhand eines geeigneten Beispiels erläutern
dem Programm, das ihnen lediglich
können, das die Geschwindigkeit eine vektorielle Größe ist und diese einen Punkt als Beobachtungsobjekt
Tatsache zur Berechnung der Geschwindigkeitskomponenten einer
bot (keine Action !).
nicht geradlinigen aber gleichförmigen Bewegung heranziehen
Einzelne Schüler baten um die
können.
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Simulationsprogramm
EXPLORER-PHYSIK –
MECHANIK von Cornelsen, für
das im Zusammenhang mit
diesem Projekt eine
Zehnfachlizenz erworben wurde.
Das Programm erlaubt es Dateien
als Arbeitsblätter zu definieren,
auf denen alle erforderlichen
Arbeitsanweisungen und
Simulationsparameter
vorgegeben sind. Diese Dateien
wurden von 1 bis 11
durchnumeriert (BEW_01 ...
BEW_11)
Anmerkung: Die Erstellung dieser Arbeitsblätter (->
Spalte Inhalte) war sehr zeitaufwendig !
2. Neben dem Programm
erhielten die Schüler eine
Zusammenstellung aller
Arbeitsblätter sowie - nach
Arbeitsfortschritt - Lösungen und
Hinweise zu den
Arbeitsaufträgen und zusätzliche
Aufgaben. (-> Spalte Inhalte)
v Ablauf
Für jede Doppelstunde wurde ein
Ziel (Nr. der Datei) angegeben,
das etwa erreicht werden sollte.
können.
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Möglichkeit vollständig alleine zu
arbeiten; eine Verpflichtung zur
Die Schüler sollen anhand geeigneter Beispiele erläutern können,
Gruppenarbeit (im Hinblick auf
dass gleichförmige Bewegung quasi kräftefreie Bewegungen sind und Sozialisationsprozesse wurde dazu dass bei den Bewegungsvorgängen des Alltags gleichförmige
allerdings erfolglos - ermuntert)
Bewegungen nur in Sonderfällen auftreten.
erschien im Rahmen der
übergeordneten Zielsetzung nicht
Die Schüler sollen Beispiele für Bewegungen beschreiben können,
erforderlich.
bei denen ein Körper unter dem Einfluss einer konstanten Kraft steht.
Die Schüler sollen die gleichförmig beschleunigte Bewegung in s-t- Das Arbeitstempo der einzelnen
und v-t-Diagrammen erkennen und das Weg-Zeit-Gesetz mit Worten Gruppen lag im Rahmen der in den
beschreiben und anhand einfacher Beispiele mit Zahlen belegen
Beispielen angesprochenen
können.
Geschwindigkeiten: es reichte vom
Schneckentempo bis hin zur
Die Schüler sollen den Begriff der Beschleunigung definieren und auf
Schallgeschwindigkeit.
konkrete Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgänge zur Berechnung von
Geschwindigkeiten und Beschleunigungszeiten anwenden können.
Entsprechend weit gesteckt war auch
der Rahmen, in dem sich die
Die Schüler sollen Einflussgrößen auf den Anhalteweg eines KFZ
Ernsthaftigkeit der Arbeit bewegte,
nennen und bei Veränderungen dieser Einflüsse Aussagen über den
wobei aber nicht unbedingt die
veränderten Anhalteweg machen können.
schnellten die oberflächlichsten oder
die langsamsten die gründlichsten
Die Schüler sollen den Zusammenhang zwischen beschleunigender
Kraft, Masse und Beschleunigung an geeigneten Beispielen erläutern waren.
können.
Etwa die Hälfte aller Arbeitsgruppen
musste - zumindest an Anfang Die Schüler sollen die Bedeutung der Erdbeschleunigung g für den
intensiv betreut werden da entweder
freien Fall verschiedener Körper beschreiben und in diesem
Zusammenhang das Experiment Galileis am schiefen Turm von Pisa die Arbeitsaufträge nicht erfasst
wurden, der Umgang mit dem
beschreiben können.
Programm Schwierigkeiten machte
Die Schüler sollen erläutern können, warum die Alltagserfahrung
oder weil es ihnen nicht klar war, wie
(und Vorstellung) dem 3. Newtonschen Gesetz widerspricht.
sie die Ergebnisse festhalten sollen.
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Die Lehrkraft war während der
Gruppenarbeit am Computer nur
anwesend um helfend
einzugreifen.
Den Schülern wurde zu
Beginn des Projekts deutlich
gemacht, dass Aufgaben zum
Thema Bewegungen eine
Hälfte der Schulaufgabe
ausmachen werden, die für
die 6. Unterrichtswoche nach
Projektbeginn vorgesehen
war.
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Nur ganz wenige Gruppen (2 bis 3)
waren in der Lage wirklich
selbstständig zu arbeiten.
v Auffallend
war, dass auch nach drei
Doppelstunden den Schülern im
großen und ganzen nicht bewusst war,
was sie bei der ganzen Sache
eigentlich "lernen" sollen.
Aus diesem Grund wurde die
Gruppenarbeit zeitweise ausgesetzt
um bei herkömmlichem
Unterrichtsstil Aufgaben und
Fragestellungen gemeinsam zu
erörtern.
v Nachbereitung
Die Bearbeitung der Aufgaben zum
Thema Bewegungen in der
Schulaufgabe zeigte, dass die Schüler
wohl die wesentlichen Begriffe und
Zusammenhänge erkannt und
verstanden hatten. Insbesondere im
Interpretieren von Graphen zu
ungleichförmigen Bewegungen
wirkten sehr viele Schüler recht
sicher.
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Die erreichten Ergebnisse im
Aufgabenblock "Bewegungen" (->
Inhalte I.4) waren jedoch nicht
signifikant besser als die, die zu dem
Thema gehörten, das im
Klassenverband besprochen worden
war.
Eine ausführliche Auswertung und Analyse
der Schulaufgabe wurde nicht vorgenommen
da eine Vergleichsgruppe fehlte.
v Zusammenfassung
Von den Schülern war das Projekt
insgesamt positiv bewertet worden
und sie möchten gern häufiger solche
Arbeitsformen im Unterricht.
Aus Sicht des Lehrers kann gesagt
werden, dass das Unterrichten selbst
angenehmer ist als der herkömmliche
Unterrichtsstil. Dies gilt aber wohl
immer, wenn man nur 12 oder 13
Schüler zu unterrichten hat.
Die Arbeitsbelastung durch die
Vorbereitung ist immens groß.
Zumindest das hier verwendete
Programm kann die in Schülern
vorhandenen Erwartungen nicht
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erfüllen. Dies mag einerseits an der
engen Führung durch die
Arbeitsaufträge liegen, beruht wohl
aber sicherlich auch darauf, dass
keine realitätsnahen (nicht einmal
laborgerechte) Simulationen sondern
eine bis zum Letzten getriebene
Modellsituation vorgegeben wird
(Massenpunkt).
Für Schüler von 13 oder 14 Jahren ist
dies zu abstrakt.
Anmerkung: Dieser letzte Satz gilt meiner
Meinung nach auch für die Tiefe, mit der das
Thema Bewegungen nach dem bayerischen
Lehrplan in der 8. Jahrgangsstufe behandelt
werden soll.
v Ich bin mir bewusst, dass dieses
Projekt durch die fast
ausschließliche Verwendung des
Computers - mit nur ganz
wenigen realen Experimenten der Zielsetzung des
Physikunterrichts allgemein
nicht gerecht wird. Aus meinen
Beobachtungen glaube ich aber
dennoch ableiten zu können,
dass viele Schüler dieser
Altersstufe im allgemeinen
überfordert sind, wenn sie über
einen längeren Zeitraum hinweg
selbstständig und
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eigenverantwortlich arbeiten
sollen. Der Grund hierfür liegt
meines Erachtens nicht darin,
dass sie dies prinzipiell nicht
könnten (es sind ja nicht alle !),
sondern darin, dass sie in ihrem
bisherigen Schulleben (und auch
außerhalb dessen) viel zu selten
erfahren haben, dass eigenes Tun
oder Nichtstun unter Umständen
recht ernste Konsequenzen hat.
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Anlagen:
1
Computerprogramm
11 Dateien (BEW_1 ... BEW_11), erstellt mit dem Programm EXPLORER-PHYSIK: MECHANIK 1 (Cornelsen-Verlag)
Beschreibungen zu den einzelnen Dateien siehe unten (I.2 Beiheft)
2
Arbeitsblatt
Arbeitsplan für die Physikübungen zum Thema "Bewegungen"
Vorbemerkungen:
Dieser Übungsplan soll dir eine Hilfestellung für die nächsten Wochen sein. In diesen "Physikübungen" soll zweierlei passieren:
a) Ihr sollt in der Gruppe Experimente zu Bewegungsvorgängen durchführen und auswerten.
b) Jeder von euch soll mit Hilfe eines Computerprogramms, das Bewegungsvorgänge simulieren kann, die zum Thema gehörigen Begriffe,
Gesetzmäßigkeiten und auch einige Anwendungsaufgaben kennen lernen.
All dies soll nicht einfach an dir "vorüberrauschen" wie ein mehr oder weniger spannender Fernsehfilm sondern es soll dir helfen, wesentliche
Zusammenhänge und Hintergründe bei realen Bewegungsvorgängen zu erkennen.
Dies ist aber nicht das einzige Ziel:
- Du arbeitest mit dem Programm nicht allein sondern in einer kleinen Gruppe: Ihr müsst euch aufeinander einstellen, euch gegenseitig helfen,
Fragen untereinander klären und auch gegeneinander prüfen. Dies wird nur funktionieren, wenn jeder von euch wirklich daran interessiert ist, selbst
etwas zu lernen und auch dem anderen dieses Lernen zu ermöglichen. Euer Verhalten in der Gruppe und beim Umgang mit den Aufgaben wird sehr
starken Einfluss darauf haben, wie schnell ihr vorankommt, und wie viel "hängen bleibt" ( - was am Ende mit einem Test überprüft wird !)
- Du lernst mit diesen Übungen eine Art des Lernens kennen, mit der du wahrscheinlich bisher noch wenig Erfahrungen gemacht hast. Vielleicht
stellst du aber hinterher fest, dass diese Art – sich selbst mit Hilfe geeigneter "Programme" etwas zu erarbeiten – recht effektiv ist.
Vielleicht merkst du auch, dass es - unabhängig von dem, was du gerade lernst - wichtig ist, dass man sich eben selbst ein wenig darum bemühen
muss Fortschritte zu machen.
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So sieht die Arbeit ganz konkret aus:
Allgemein
Du führst ein "Heft" (Schnellhefter mit kariertem Papier),in dem
- die Arbeitsblätter abgelegt werden;
- alle von dir durchgeführten Experimente protokolliert werden (Aufbau, Durchführung, Messwerttabellen, Ergebnisse);
- die Aufgaben, die dir in den einzelnen Abschnitten der Arbeit am Computer gestellt werden, bearbeitet werden.
Du wirst (vor allem zu Beginn) Versuche in der Gruppe planen, durchführen und in Protokollen festhalten.
Anmerkung: Dieser Punkt war zunächst vorgesehen, musste aber aus Termingründen sehr stark gekürzt werden.
Arbeit am Computer
Du lernst das Starten und den Umgang mit dem Programm "EXPLORERPHYSIK" kennen. (-> Datei EINFÜHRUNG oder Datei SPIEL)
In kurzen Sätzen werden dir in der Datei START drei alltägliche Situationen vorgestellt: Überholvorgänge - Anhaltewege - freier Fall.
Du kannst dann auswählen, welche dieser Situationen du in Simulationen nachvollziehen willst, öffnest die entsprechende Datei vom Programm
EXPLORER PHYSIK aus und lässt dich überraschen.
Bei den Simulationen bekommst du gelegentlich Arbeitsaufträge. Führe diese aus. Sprich mit deinem Partner über das, was du siehst und versucht
gemeinsam Ergebnisse zu formulieren. Haltet vor allem dann die Ergebnisse im Heft fest, wenn dies im Arbeitsauftrag verlangt wird.
Nach dem Kennen lernen des Programms und jeweils einer Situation(du kannst auch in die anderen hineinschnuppern) gilt es die DateienBEW_1,
BEW_2, ... BEW_11 der Reihe nach zu bearbeiten.
Damit du nicht so sehr ins Trödeln kommst bekommst du noch einen Zettel, auf dem vermerkt ist, welches Ziel du bis zu welchem Tag etwa
erreicht haben solltest.
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Nach Bearbeitung aller Dateien werden wir gemeinsam eine Zusammenfassung vornehmen und anschließend (im Rahmen der Schulaufgabe)
feststellen, was alles "hängen geblieben" ist.
3. Begleitheft zum Projekt
Bewegungen
Begleitheft zur Physik-Übung mit dem Programm EXPLORER-PHYSIK
BEW_1
Peter hält ein Lineal in der Hand. Sein Freund hat Daumen und Zeigefinger an das Lineal gelegt, berührt dieses aber nicht. Wenn Peter das Lineal
loslässt muss sein Freund zupacken. Ganz sicher fällt das Lineal weiter nach unten, wenn die Reaktionszeit des "Fängers" größer ist. Mit diesem
Versuch kann man also seine Reaktion testen. Kann man damit auch die tatsächliche Reaktionszeit bestimmen ?
AA 1
Führe einige Reaktionstests mit einem Lineal durch. Notiere die Fallstrecken im Heft. (Überschrift nicht vergessen)
Führe dann einige Simulationen durch und notiere auch hier die Fallstrecken (mindestens acht) zusammen mit den angegebenen Reaktionszeiten.
Kannst du nun deine Reaktionszeit aus dem "echten" Versuch bestimmen ?
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
BEW_2
2.1
Die Simulationen dieser Datei sollen dich mit den Gesetzmäßigkeiten der beschleunigten Bewegung vertraut machen.
Zunächst sollst du aber die prinzipiell unterschiedlichen Bewegungsarten kennen lernen.
AA 2.1
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Wähle <Bewegung 1> oder <Bewegung 2> aus und beschreibe mit Worten (im Heft) die Bewegungen des Körpers.
Was bleibt gleich, was ändert sich ?
2.2
Wahrscheinlich erkennst du die entscheidenden Unterschiede.
Mach dir jetzt klar, wie sich diese Unterschiede in einem Diagramm niederschlagen.
Du kannst dir ein Weg-Zeit-Diagramm anzeigen lassen, in dem der vom Körper zurückgelegte Weg in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt wird.
Du kannst dir aber auch ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm anzeigen lassen. Eine der beiden Bewegungen nennt man "gleichförmig"; und die
andere ?
AA 2.2
Betrachte mehrere Diagramme für beide Bewegungsarten. Skizziere den Verlauf dieser Diagramme in dein Heft. (Achsenbeschriftung und
Überschrift nicht vergessen !)
2.3
Wie du weißt, kommen Änderungen des Bewegungszustandes nur durch das Wirken einer Kraft zustande.
Nach dem Klick auf <weiter> wird dir ein Diagramm angezeigt, in dem sowohl die waagrechte Komponente der Geschwindigkeit als auch die
jeweils in dieser Richtung wirkende Kraft angezeigt werden.
Lass die beiden Bewegungsarten ablaufen und bringe "Bewegung" und" Kraft" in einen Zusammenhang.
AA 2.3
Übertrage dazu die folgenden Sätze in dein Heft und ergänze sie nach dem Betrachten der Diagramme.
Satz 1: "Ändert sich die Geschwindigkeit, ... so wirkt ...Kraft."
Satz 2: "Wenn eine Kraft wirkt, so wird die Geschwindigkeit ...oder ... "
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Satz 3: "Ob die Geschwindigkeit zu- oder abnimmt, hängt vom... der Kraft ab. Ist F ..., so nimmt die Geschwindigkeit ..."
AA 2.4
Übertrage die folgende Zusammenfassung in dein Heft:
"Zusammenfassung:
Ein Körper bewegt sich gleichförmig, wenn keine Kraft auf ihn wirkt. Eine Kraft, die in Bewegungsrichtung wirkt, (in der Simulation positiv)
bewirkt eine Beschleunigung, eine entgegengesetzte Kraft ein Abbremsen."
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
BEW_3
3.1
Die Simulationen dieser Datei sollen dich mit den Eigenschaftender gleichförmigen Bewegung vertraut machen.
Wie du weißt, ist das Besondere an einer solchen Bewegung, dass insgesamt keine Kraft wirkt - entweder, weil überhaupt keine Kraft vorhanden ist,
oder weil sich mehrere Kräfte gegenseitig aufheben.
Der erste Fall tritt eigentlich nur auf, wenn sich zum Beispiel eine Rakete weit ab von einem Himmelskörper mit ausgeschalteten Triebwerken
bewegt.
Auf der Erde gibt es immer Reibung und diese wirkt immer einer Bewegung entgegen.
AA 3.1
Überlege dir wenigstens zwei Situationen, bei denen sich ein Körper trotz vorhandener Reibung gleichförmig bewegt. Beschreibe diese im Heft und
mache dann mit 3.2 weiter.
3.2
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Eine mögliche Situation könnte das Fahren auf einer Straße sein. Die mit dem Klick auf <Fahren> angezeigte Simulation zeigt dir diese Situation.
Zunächst behindert aber die Reibung die Bewegung. Du sollst nun durch Betätigen des "Gaspedals" versuchen, die Bewegung gleichförmig zu
machen.
Ob sie tatsächlich gleichförmig ist, siehst du im angezeigten Diagramm !
Überlege also zunächst, wie das Diagramm wohl aussehen muss und dann "Gute Fahrt !"
3.3
3.4
Hast du erkannt, dass zwischen s und t eine direkte Proportionalität besteht ?
Im Diagramm ergibt sich eine Gerade - bei der Bildung des Quotienten s : t ergibt sich ein konstanter Wert. (Wenn dies noch nicht im Heft steht, so
trage es bitte jetzt ein.)
Weißt du, was der Verlauf des Graphen und der Wert des Quotienten miteinander zu tun haben ?
Weißt du, was beides bedeutet ?
Klicke bei der nächsten Simulation auf <Fahren> und betrachte den Verlauf des Graphen, die Bewegung des Körpers und den Wert des Quotienten.
Wiederhole dies mehrmals und achte auf die Veränderungen.
AA 3.4
Versuche einen Satz zu formulieren, in dem der Verlauf des Graphen, die Bewegung des Körpers und der Wert des Quotienten in Zusammenhang
gebracht werden.
3.5
Der Zusammenhang, den du herausfinden solltest, heißt: "Je schneller sich der Körper (gleichförmig) bewegt, umso steiler verläuft das s-tDiagramm und umso größer ist der Wert des Quotienten s : t."
AA 3.5
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Übertrage diesen Satz sowie die folgende Definition, die dir sicherlich nicht ganz unbekannt ist, in dein Heft.
Definition: "Der Quotient s : t ist ein Maß für die Schnelligkeit bei der gleichförmigen Bewegung. Man nennt diesen Wert die Geschwindigkeit v.
==> v = s : t
Grundeinheit: 1 m/s
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
BEW_4
4.1
Eine gleichförmige Bewegung ist wahrhaftig immer gleichförmig.
AA 4.1
Nimm die Tabelle zu 3.2 noch einmal her und berechne, welche Wege(∆(delta)s) der Körper zwischen den einzelnen Messungen zurückgelegt hat.
Schreibe zu jeder Teilstrecke auch die benötigte Zeit(∆ t ).
Bilde anschließend alle Quotienten ∆ s : ∆ t.
Was stellst du fest ?
4.2
Wenn du richtig gerechnet hast, müsste jedes mal derselbe Wert herausgekommen sein. (Stimmt es ?)
Bei der gleichförmigen Bewegung ist also in jeder Phase der Bewegung die Geschwindigkeit gleich. Man kann auch sagen: die momentane
Geschwindigkeit ist stets gleich der mittleren Geschwindigkeit.
Wie dies bei einer ungleichförmigen Bewegung ist, sollst du nun herauskommen.
AA 4.2
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Starte die Simulation und notiere mindestens 10 Wertepaare für s und t (Klicke dazu auf STOP und anschließend auf LAUFEN). Trage die Werte in
eine Tabelle ein.
Berechne anschließend wie zuvor die Teilstrecken und Teilzeiten ∆ s und ∆ t.
4.3
Bei der ungleichförmigen Bewegung ist also ∆ s : ∆ t nicht immer gleich.
Du kannst dir als Beispiel eine solche Tabelle zeigen lassen !
Der Wert von s : t, der sich ergibt, wenn man den ganzen Zeitraum der Bewegung betrachtet ist höchstens zufälligerweise ebenso groß wie einer der
Werte von ∆ s : ∆ t.
Definition: Unter der Durchschnittsgeschwindigkeit einer ungleichförmigen Bewegung versteht man den Quotienten aus Gesamtweg durch
Gesamtzeit s : t.
Unter der Momentangeschwindigkeit versteht man die zu einem bestimmten Zeitpunkt zutreffende tatsächliche Geschwindigkeit. Sie wird mit dem
Quotienten ∆ s : ∆ t berechnet, wobei der Zeitabschnitt ∆ t sehr klein sein muss.
AA 4.3
Trage die obenstehende Definition in dein Heft ein.
4.4
In der nächsten Simulation siehst du einen Körper(Kreuz), der mit konstanter Geschwindigkeit fährt. In dem Moment, in dem dieser bei der Kugel
vorbeikommt, startet diese.
Das Diagramm zeigt dir die Geschwindigkeiten beider Körper bis zu dem Moment, zu dem der zweite den Ersten einholt.
Vergleiche die Werte der Endgeschwindigkeiten.
AA 4.4
Versuche dein Ergebnis zu formulieren und mache dann mit BEW 5 weiter.
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>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
BEW_5
5.1
Beim Bearbeiten von Aufgaben zum Thema "Bewegung" kommt es immer wieder vor, dass man von km/h (lies: Kilometer pro Stunde und nicht:
Stundenkilometer !) in m/s umrechnen muss (oder umgekehrt). Wie man dabei vorgeht, sollst du nun lernen.
a) Die Umrechnung von m/s in km/h
1. Schritt: Wenn ein Körper sich in einer Sekunde 15m bewegt(v = 15 m/s), so wären dies in zwei Sekunden 30m, in 10 Sekunden 150m und in
einer Minute 60 mal 15m, also 900m. In einer Stunde wäre er 60 mal soweit gekommen wie in einer Minute, also 60 mal 900m , 54000m. Die
Umwandlung in km sollte dir keine Schwierigkeiten bereiten !? -> 54 km
5.2
a) Die Umrechnung von km/h in m/s
Bei der Umwandlung von km/h in m/s geht es genau anders herum: Zuerst muss man von km auf m umrechnen und anschließend von Stunden auf
Sekunden.
Ein Beispiel: 50 km/h = 50000 m/h = 50000 : 3600 m/s = 13,9 m/s
Versuche es selbst mit der Umrechnung von 108 km/h in m/s.
Erster Schritt ? ->
Zweiter Schritt ? ->
Gib nun die Geschwindigkeitsangabe v = 25 m/s in km/h an.
5.3
Man sollte sich merken, dass für die Umrechnung die Zahl 3,6 eine wichtige Rolle spielt.
AA 5.3
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Versuche anhand der Ergebnisse zu 5.2 herauszubekommen, in welchem Fall man mit 3,6 multiplizieren muss und in welchem die Division durch
3,6 erforderlich ist.
5 Übungen
AA 5.4
Wandle die folgenden Geschwindigkeitsangaben in die jeweils andere Einheit um:
a) 0,5 m/s b) 180 km/h c) 36 m/s d) 72 km/h
e) Schallgeschwindigkeit 334 m/s
f) Geschwindigkeit des Überschallflugzeuges Concorde 2300 km/h
AA 5.5
Wie ist der folgende Satz zu ergänzen ?
"Die Geschwindigkeitsangabe in m/s ist vom Zahlenwert her immer... als die in km/h."
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
BEW_6
Nun sollst du ein Gefühl dafür bekommen, wie lange es unter Umständen dauert, bis man einen langsameren Wagen überholt hat.
Führe einige Versuche mit unterschiedlichen Startwerten durch.
AA 6.1
Notiere in einer Tabelle im Heft jeweils die Geschwindigkeiten und den jeweiligen Überholweg sü sowie die dazu gehörige Zeit tü
Da es sich um gleichförmige Bewegungen handelt, kannst du auch ein wenig rechnen:
AA 6.2 a)
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Bewegungen -Seite 18
Um wie viel Meter ist der Weg, den das schnellere Fahrzeug fahren muss, länger als der Weg des langsameren Autos ? (Verwende das letzte
Beispiel aus deiner Tabelle !)
AA 6.2 b) Wie lange benötigt das schnellere Fahrzeug für diesen zusätzlichen Weg ?
AA 6.2.c) Wie weit ist das langsamere Fahrzeug in dieser Zeitgefahren ?
AA 6.3 Erkundige dich in einer Fahrschule nach einer Faustregel für die Mindestsichtweite und schreibe diese in dein Heft. Überprüfe sie mit dem
Programm.
4. Arbeitsblätter mit Lösungen zu den Arbeitsaufträgen
Lösungen / Antworten zu den Arbeitsaufträgen des Simulationsprogramms
zu AA 2.1
Bewegung 1: z.B. die Kugel bewegt sich ohne Änderungen von links nach rechts
Bewegung 2: z.B.: die Kugel wird schneller und langsamer, sie ändert ständig ihre Richtung
zu 2.2 Diagramme
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Bewegungen -Seite 19
zu 2.4
Satz 1: "Ändert sich die Geschwindigkeit nicht, so wirkt keine Kraft."
Satz 2: "Wenn eine Kraft wirkt, so wird die Geschwindigkeit größer oder kleiner."
Satz 3: "Ob die Geschwindigkeit zu- oder abnimmt, hängt vom Vorzeichen der Kraft ab. Ist F negativ, so nimmt die Geschwindigkeit ab." (dieser
Satz gilt nur bei dieser Simulation. "Richtige" Kräfte haben kein negatives Vorzeichen. Die "negativen" Kräfte in der Simulation bedeuten in der
Realität Kräfte, die nach links wirken, also entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung.
zu 3.1
a) Wenn man mit leicht angezogener Handbremse einen gleichmäßig abfallenden Hang hinunterrollt ist die Bewegung trotz vorhandener Reibung
gleichförmig.
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b) Wenn ein Fallschirmspringer mit geöffnetem Fallschirm eine Zeit lang nach unten gefallen ist, ist die Bewegung trotz vorhandener Reibung
gleichförmig.
zu 3.2
zu 4.1
Feststellung: Alle Quotienten sind gleich.
zu 4.2
zu 4.4
Die Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs, das beschleunigt, ist doppelt so groß, wie die konstante Geschwindigkeit des anderen Fahrzeugs.
zu 5.2
108 km/h = 108 000 m/h = 108000 : 3600 m/s = 30 m/s
25 m/s = 25 3600 m/h =90000 m/h = 90 km/h
zu 5.3
Man muss mit 3,6 multiplizieren, wenn man von m/s in km /h umrechnet.
zu 5.4
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a) 0,5 m/s = 1,8 km/h
b) 180 km/h = 50 m/s
c) 36 m/s = 129,6 km/h
d) 72 km/h = 20 m/s
e) Schallgeschwindigkeit 334 m/s = 1202,4 km/h
f) Geschwindigkeit des Überschallflugzeuges Concorde
2300 km/h = 639 m/s
zu 5.5
"Die Geschwindigkeitsangabe in m/s ist vom Zahlenwert her immer kleiner als die in km/h."
zu 6.1
z.B. Geschwindigkeit des LKW: 50 km/h
Geschwindigkeit des PKW: 70 km/h
Überholweg 245 m
Überholzeit 12,6s
zu 6.2
a) Geg. t = 12,6s,
vLKW = 50 km/h = 13,89 m/s;
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vPKW = 70 km/h = 19,44 m/s
=> sLKW = 12,6s 13,89 m/s = 175m
sPKW = 12,6s 19,44 m/s = 245m
=> zusätzlicher Weg des überholenden Autos : 70m
b) Geg. s = 70m; v = 19,44 m/s
Ges.: t
t = s/v => t = 70m : 19,44 m/s = 3,60 s
Der zusätzliche Weg wird vom schnelleren Auto in 3,6s zurückgelegt.
c) Geg. t = 3,60s; v = 13,89 m/s
Ges.: s
s = v t => s = 13,89 m/s 3,60 s = 50m
I.3 Arbeitsblatt mit Aufgaben zum Thema
1) Mithilfe des folgenden Diagramms soll bestimmt werden:
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a) in welchen (länger als 3 Sekunden andauernden)Zeiträumen eine gleichförmige Bewegung stattgefunden hat(von der x-ten bis zur y-ten
Sekunde); (Begründung der Antwort?)
b) wie groß die Geschwindigkeit in diesen Zeiträumen war; (Rechnung)
c) wie groß die Durchschnittsgeschwindigkeit während der gesamten Zeit war; (Ergebnisse in km /h und in m/s)
d) wie groß die Momentangeschwindigkeit in der 7-ten Sekunde (also zwischen der 6. und der 8. Sekunde!) war. 2) Rudi und Willi machen ein
Radrennen. Auf einer langen geraden Strecke sausen beide mit konstanter Geschwindigkeit dahin. Rudi ist hier mit 20 m/s um 2 m/s schneller als
Willi, der aber auf kurvenreichen Strecken schneller vorankommt.
a) Wie lange dauert es, bis Rudi einen von Willi herausgefahrenen Vorsprung von 30m wettgemacht hat ?
b) Welchen Vorsprung (in m) kann Rudi herausfahren, wenn es (nachdem Einholen) noch eine volle Minute lang dauert, bis beide in einer Kurve
wieder abbremsen müssen ?
c) Wie lange war das gerade Stück insgesamt ?
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5. Schulaufgabe
A Bewegungen
1 Die vier abgebildeten Diagramme gehören zu Bewegungsvorgängen.
a) Wie müsste jeweils die Hochwertachse beschriftet werden ?
b) Um welche Art von Bewegung handelt es sich bei Diagr. 1 ? ->............................Bewegung
...
c) Aus einem der Diagramme lässt sich die Definition der Größe "Geschwindigkeit" ableiten.
Um welches Diagramm handelt es sich ?
Wie würde das Diagramm aussehen, wenn die Geschwindigkeit kleiner wäre ?
RS_BY_M9_432 - Autor: Rolf Herold - Seite 24 von 25
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Wie ist die Geschwindigkeit definiert ? (Formelgleichung)
2 Anja fährt mit ihrem Rad mit einer gleichbleibender Geschwindigkeit von 18 km/h als sie Bernd am Straßenrand stehen sieht. Sie hält aber nicht
an, sondern fährt gemütlich vorbei. Bernd tritt daraufhin kräftig in die Pedale. Die Tabelle zeigt die von Bernd zurückgelegten Wege:
a) Berechne Anjas Geschwindigkeit in m/s und trage die von ihr zurückgelegten Wege in die Tabelle ein
b) Berechne Bernds Durchschnittsgeschwindigkeit in den ersten 8 Sekunden in m/s und in km/h.
c) Berechne Bernds Momentangeschwindigkeiten in der 2. Sekunde(also zwischen 1. und 2. Sekunde), in der 9. Sekunde und in der 13. Sekunde.
d) Was folgt aus den Ergebnissen von c) für die Richtung der auf Bernds Fahrrad wirkenden Gesamtkraft ?
zwischen der 2. und der 9. Sekunde: ...........
zwischen der 9. und der 13. Sekunde: ...........
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