Ein Winkelpeilgerät zur Höhenmessung von Objekten

Transkript

1 Peillinie Ein Winkelpeilgerät zur Höhenmessung von Objekten Gebäude Augenhöhe Ziele Die SuS sollen: eine Möglichkeiten kennenlernen, die Höhe von großen Objekten wie Bauwerke, Bäume oder Berge etc. zu ermitteln, bei denen diese nicht auf einfachem Wege, wie durch Messen mit dem Maßband festgestellt werden kann. ein einfaches Winkelpeilgerät zur Höhenmessung fertigen und einsetzen. ein Gefühl von Größen- und Höhenverhältnissen bekommen. Kommunikation und Verständigung in der Gruppe üben. Unterrichtskonzept In dieser Unterrichtseinheit wird die Anfertigung und Erprobung eines einfachen Winkelpeilgerätes angeboten Richtlinienbezug Jahrgangsstufe 7/8 Realschule und Gesamtschule Problemfelder Arbeit und Produktion und Bauen und Wohnen; Hauptschule Problemfeld: Werkzeuge und Maschinen Weiter mit Briefkasten Autor Unterrichtsablauf Fachtipps für Lehrer Material Arbeitsblatt Elisabeth Hein Maximilian-Kolbe-Schule Saerbeck sowie Referendare des Studienseminars für Lehrämter an Schulen Münster I im Fach Technik, Ausbildungsgang 02/04

2 Unterrichtsablauf: Phase Handlungen Arbeits- und Sozialformen, Medien Einstieg Festlegung der Vorgehensweise L. verweist auf die Tafelanschrift: Wie kann ich die Höhe eines Kirchturms herausbekommen, ohne hochzusteigen? SuS äußern Vorschläge, welche an der Tafel gesammelt und auf Vor- und Nachteile hin besprochen werden. (Fesselballon aufsteigen lassen und Schnur nachmessen, Luftdruckmessung, Gliedermaßstäbe zusammenkleben und am Gebäude hochschieben, Steinreihen zählen, in die Baupläne schauen, Stabpeilmethode (Verhältnisse/ Dreisatz), Försterdreieck, Winkelpeilmethode.) L. schlägt vor, aus Pappstreifen und Briefnieten ein einfaches Winkelpeilgerät zu fertigen und damit als erste Übung die Höhe des Schulgebäudes zu ermitteln. Impuls/Tafel Meldekette Tafel SuS- Äußerungen Unterrichtsgespräch Tafel L. - Impuls Erarbeitung /Fertigung L. verteilt Arbeitsblätter mit Skizze, Erläuterungen und Arbeitsaufträgen. Das Arbeitsblatt wird gemeinsam besprochen und von den SuS bearbeitet. L. gibt Material und Werkzeuge (Pappbögen, Lineale, Bleistifte, Scheren, Lochzangen, Briefnieten) aus. SuS fertigen die Winkelpeilgeräte an. L. teilt die SuS in Messtrupps ein welche sich aus dem Werkraum auf den Schulhof begeben. Arbeitsblatt U.- Gespräch Material/ Werkzeuge Werkstattarbeit Anwendung (Zweite Stunde) Auf dem Schulhof wird die Entfernung a von 20, 30, 50 und 100m zum Gebäude mit Kreide markiert und somit die Messpunkte für die verschiedenen Messtrupps festgelegt Maßband Ein Schüler/eine Schülerin der ersten Gruppe stellt sich 20m vom Gebäude (Strecke a ) hin und peilt ( schießt ) mit dem oberen Schenkel des Winkelpeilgerätes die Gebäude-spitze an während der untere Schenkel von einem weiteren Schüler mit einer Wasserwaage in Waage gehalten wird. Der festgestellte Winkel wird an dem Peilgerät vom Lehrer mit einem Tacker fixiert. Strecke a und Augenhöhe werden auf dem Winkel mit Bleistift vermerkt. Gruppenarbeit Winkelpeilgerät Wasserwaage Tacker

3 Dieser Vorgang wird von den anderen SuS der Gruppe mit ihren Geräten wiederholt, bis jeder Schüler bzw. jede Schülerin die Gebäudehöhe aus dieser Position geschossen und somit Winkel und Augenhöhe ermittelt hat. Gruppenarbeit Zeitgleich führen die weiteren Gruppen Peilungen in einer Entfernung von z.b. 20m, 30m,50m und 100m (Fernpeilung) durch. (Vorgehensweise s.o.) SuS begeben sich vom Schulhof zurück in die Klasse. Auswertung/ Sicherung SuS übertragen ermittelten Winkel und die jeweiligen Strecken a (bei 20m z.b. 20cm) auf Lernplakate. Nachdem Strecke c eingetragen ist, kann die Strecke b mit dem Lineal ausgemessen und in die Gebäudehöhe umgerechnet werden. (Nicht vergessen Augenhöhe der SuS zu berücksichtigen und zur Strecke b zu addieren!) So verfahren auch die anderen Gruppen, Arbeitsblatt Lernplakate Die ermittelten Gebäudehöhen werden an der Tafel gesammelt und mit der tatsächlichen Gebäudehöhe verglichen. SuS übernehmen das Tafelbild in die Mappe und heften das Arbeitsblatt dazu. Tafel Mappe

4 Tipps für Lehrerinnen und Lehrer: Das Winkelpeilgerät kann in den Richtlinien für die Hauptschule unter dem Gegenstandsbereich Werkzeuge und Maschinen eingeordnet werden. Der größte Vorteil der Winkelpeilmethode ist die Möglichkeit, eine Peilung aus beliebiger Entfernung zum Objekt durchführen zu können, insofern diese Strecke und die eigene Höhe bekannt sind. Besonders bei größeren Entfernungen ist diese Methode genauer als z.b. die Stabpeilmethode, bei der die Höhe mit Hilfe des Dreisatzes ermittelt wird. Ist die Höhe z.b. eines anzupeilenden Berges und die Strecke dorthin bekannt, kann u.a. auch die eigene Höhe über N.N. ermittelt werden. Das Winkelpeilgerät wird aus zwei Pappstreifen und einer Briefklammer gefertigt und ermöglicht zusammen mit einer Wasserwaage das Anpeilen (Schießen) von Objektspitzen zum Zwecke der Höhenermittlung. Da in der Jahrgangsstufe 7/8 Sinus, Kosinus, und Tangens noch nicht bekannt sein dürften, entfällt die rein rechnerische Lösung zugunsten eines zeichnerischen Lösungsweges. Der Einstieg in die Vermessungstechnik über das Winkelpeilgerät bietet eine Fülle von Anknüpfungspunkten zu anderen Längen- und Höhenmessverfahren und kann daher als exemplarisch gelten. Die vorliegende Planung kann in einer Doppelstunde umgesetzt werden. Bei zeitaufwendigen Einstiegsvarianten und bei Ausweitung auch auf andere Methoden zur Höhenmessung, oder allgemein der Vermessungstechnik, sollte eine Unterrichtsreihe oder - sequenz konzipiert werden. Als Ausweitung kann die Winkelpeilmethode dem Försterdreieck (s. Internet: ml) und ( gegenübergestellt werden, bei dem man sich mit einem feststehenden Winkel einem Baum nähert, bis der Baumwipfel angepeilt werden kann und an dieser Stelle die Strecke a zum Stamm festgelegt wird und dann über Umrechnungstabellen die Baumhöhe ermittelt werden kann.

5 Materialien: Material: - Pappbögen, - Bleistifte, - Scheren, - Briefniete - Lineale, Kreide, Faserstifte und Papier für Lernplakate Werkzeuge: - Lochzangen, - Wasserwaage - Tacker

6 Arbeitsblatt: Wir messen die Höhe unserer Schule! Gruppenmitglieder: Peillinie Schule b h Augenhöhe b1 a Gebäudehöhe h = b1 + b Arbeitsschritte: 1. Fertigt aus 2 Pappstreifen und einer Briefniete ein einfaches Höhenmessgerät. (Verwendet die Lochzange!) 2. Vermesst in Kleingruppen die Höhe der Schule. Ihr braucht als weitere Hilfsmittel ein Bandmaß und eine Wasser- oder Schlauchwaage. 3. Messt mit dem Bandmaß die Strecke a (z. B. 20, 30, 50 oder 100m) vom Gebäude bis zum Peilstandort und markiert diesen Ort mit Kreide. 4. Schießt von diesen Stellen aus die Gebäudespitze, indem ihr den unteren Schenkel des Messgerätes in Waage haltet und den oberen Schenkel soweit öffnet, bis ihr über seine Oberkante die Gebäudespitze sehen könnt. 5. Lasst den Winkel vom Lehrer mit dem Tacker fixieren und schreibt die Entfernung eures Messpunktes zum Gebäude auf den Winkel. 6. Zeichnet nun den festgelegten Winkel auf ein Blatt Papier und ermittelt mit Hilfe der gemessenen Strecken die Höhe des Schulgebäudes (siehe Skizze, Maßstab beachten!).