Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Kräfte bei Kreisbewegungen. Das komplette Material finden Sie hier:

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2 12. 1 von 18 Frank Roesler, Mühlenbeck Niveau: Sek. 2 Dauer: 4 Unterrichtsstunden Der Beitrag enthält Materialien für: ü Offene Unterrichtsformen ü Schülerversuche ü Computersimulationen Hinweise zur Didaktik und Methodik Zur Bearbeitung dieses Beitrags werden folgende Kenntnisse bzw. Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler vorausgesetzt: Bewegungsgrößen der gleichförmigen Kreisbewegung newtonsche Gesetze vektorielle Addition von Kräften einfache Kräfteansätze zum mathematischen Lösen von Problemen 2 Auftreten von Radialkräften bei Kreisbewegungen, F rad = m w r Günstig sind experimentelle Erfahrungen im Umgang mit dem verwendeten computergestützten Messsystem. Vor dem Einstieg in den hier vorgestellten Unterrichtsabschnitt sollten Sie an geeigneten leicht verständlichen Beispielen das Auftreten von Radialkräften bei Kreisbewegungen 2 bereits thematisiert haben. Die Gleichung F rad = m w r wird dabei Ihren Lernenden vorgestellt und Abhängigkeiten der Radialkraft kurz erörtert. Es bietet sich an, die Arbeitsaufträge (M 2 M 5) als auch das Info-Material M 1 in der letzten Stunde vor dem Workshop den Schülerinnen und Schülern zu übergeben. In einer kurzen Einführung, verbunden mit einer kleinen Lesephase, erfolgen notwendige Hinweise zum adäquaten Vorgehen in den folgenden Unterrichtsstunden, versehen auch mit dem Hinweis, dass M 1 als Grundlage für die Bearbeitung aller Aufträge dient. Die für den weiteren Unterrichtsabschnitt vorgesehenen Stunden können sich wie folgt zusammensetzen: 1. bis 3. Stunde Die drei Unterrichtsstunden sind als Gruppenarbeit in Form der Lernwerkstatt konzipiert. Die Lernwerkstatt, als günstige Möglichkeit offenen Arbeitens, vereint in sich sonst häufig getrennte Unterrichtstätigkeiten, die vorrangig durch Selbsttätigkeit gekennzeichnet sind. Beim hier stärker mit dem Workshop-Ansatz gestalteten Unterricht wird ähnlich wie beim Schülerexperiment in kleineren Lerngruppen (3 4 Schüler) gearbeitet. Die Arbeitsaufträge (M 2 M 5) sind als Lernaufgaben konzipiert, die eine ausgewogene Methodenvielfalt berücksichtigen. Durch ihre Struktur werden verschiedene Handlungsprofile zum Lösen angesprochen. Ein wesentliches Merkmal der Schülertätigkeiten besteht in der Festigung von Kompetenzen durch wiederholtes Einüben, wie z.b. das Gewinnen und Systematisieren von Informationen aus einem Lesetext, das Herleiten von Gleichungen aus Kräfteansätzen, das sachlogische

3 2 von Verknüpfen der mathematischen Beschreibung von Grundaussagen über wirkende Kräfte mit eigenen experimentellen Untersuchungen. Besonders das selbstständige Experimentieren bzw. Simulieren sind unverzichtbarer Bestandteil der Schülerarbeit. Dabei wird der Umgang mit Versuchsanordnungen, die Aufnahme von Messreihen, auch unter Berücksichtigung von veränderten Parametern, und deren Auswertung vertieft. Die Schülergruppen teilen sich die vorgegebene Zeit so ein, dass sie neben ihren weiteren Tätigkeiten die unbedingt notwendigen an den eingerichteten Experimentierplätzen erfüllen können. Ein Kreisbetrieb, wie beim Lernen an Stationen oft praktiziert, bietet sich hier nicht an. Es ist günstig, die Schüler darauf zu orientieren, dass sie Aufgaben, die nicht unbedingt an die Gruppe bzw. an die Materialien eines bestimmten Arbeitsplatzes gebunden sind, zu Hause bearbeiten. 4. Stunde Auswertung und Vergleich Verfügen die Schüler bereits über einen höheren Grad an Selbstständigkeit, wird empfohlen, den Schülern Lösungen einzelner Aufgabenanteile zur Eigenkontrolle schon während der vorherigen Unterrichtsstunden anzubieten. So ist es möglich, sich beim Vergleich auf wesentliche Klärungen einzelner Schwerpunkte zu konzentrieren. Ansonsten können einzelne, schon in der letzten Stunde festgelegte Schüler ihre Arbeitsergebnisse zu einem Aufgabenbereich vortragen (z.b. im Kurzvortrag mit vom Schüler vorbereiteter Folie). Hinweise und Ergänzungen zum Arbeitsthema sind im Stundenverlauf integriert. Literatur F. Roesler: Arbeiten in der Lernwerkstatt eine Möglichkeit für kooperatives und selbstständiges Lernen. In: Praxis der Naturwissenschaften Physik in der Schule. Heft 6/53. September Aulis Verlag Deubner, Köln und Leipzig. S F. Roesler: Die Lernwerkstatt. In: Physik-Methodik Handbuch für die Sekundarstufe I und II. Hrsg. von Silke Mikelskis-Seifert und Thorid Rabe. Cornelsen Verlag Skriptor, Berlin S Die Artikel zeigen die Grundlagen für die Planung der im Beitrag vorgesehenen Unterrichtsgestaltung auf. Software Interactive physics, z.b. bei (GRS-Lehrgeräte KG, im Pasco Katalog) als Einzel- bzw. Klassenraumlizenz. Die Datei Kurvenfahrt.exe wurde vom Autor in Visual Basic erstellt. Sie läuft auf Computersystemen, die auf Windows basieren.

4 12. 3 von 18 Materialübersicht V = Vorbereitungszeit SV = Schülerversuch Ab = Arbeitsblatt/Informationsblatt D = Durchführungszeit Info = Infoblatt SCS = Schüler-Computersimulation M 1 Info Das sollten Sie wissen Kräfte bei der Kreisbewegung M 2 Ab, SV Bewegung auf einer vertikalen Kreisbahn D: 30 min r Deckel eines Konservenglases r Münze r Schnur r Heißkleber M 3 Ab, SCS Radialkraft und -beschleunigung auf der horizontalen Kreisbahn D: 25 min r Computer mit Programm Interactive physics r Beispieldatei Radialkraft.ip M 4 Ab, SV, SCS Fahrzeuge in der Kurve V: 120 min D: 20 min Für die Schienenanlage: r Regalbrett ca. (150 cm x 40 cm) r 3 flexible Modelleisenbahnschienen (je 100 cm) für H0 r flexible Materialstreifen (ca. 10 cm breit) z.b. dünnes Sperrholz, Blech, Hobby-Acrylglas r Heißkleber Für das Experiment: r Schienenanlage r größere Kugel r PC, auch ältere Modelle r Programm Kurvenfahrt.exe M 5 Ab, evtl. SV Beschleunigungsuntersuchungen bei der Kurvenfahrt V: 15 min D: 25 min r PC, auch ältere Modelle r Computergestütztes Messsystem mit Beschleunigungssensor r Lok mit Gleiskurve r regelbare Gleichspannungsquelle Die Erläuterungen und Lösungen zu den Materialien finden Sie ab Seite 12.

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