DOWNLOAD. M. Dechant K.-W. Kohrs S. Mallanao J. Weyers

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1 DOWNLOAD M. Dechant K.-W. Kohrs S. Mallanao J. Weyers Sachunterricht 3./4. Klasse: Zahnräder Komplette Unterrichtseinheit mit Differenzierung inklusive editierbarer Arbeitsblätter und Lösungen M. Dechant, K.-W. Kohrs, S. Mallanao, J. Weyers Komplett überarbeitete NEUAUFLAGE. Mit editierbaren Word-Dateien! Bergedorfer Grundschulpraxis Downloadauszug aus dem Originaltitel: Sachunterricht 3./4. Klasse Technik und Arbeitswelt

2 Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt.

3 3 Geräte und Maschinen: Zahnräder Überlegungen und Anregungen zur Didaktik und Methode Funktionen und Nutzen von Zahnrädern bei Geräten und Maschinen entdecken und anwenden Kenntnisse Fertigkeiten/ Fähigkeiten Einstellungen/ Haltungen Bemerkungen Differenzierung Die Kinder S. 2 Zahnräder und Getriebe herstellen S. 4 Wenn ein Rad in das andere greift S. 5 Versuche mit Zahnrädern S. 7 Werden hier Zahnräder gebraucht? S. 8 Das Fahrrad S. 10 Die Rolltreppe S. 11 Die kleine Welt der Zahnräder lernen, Versuche mit Zahnrädern aufzubauen, erfahren, dass das kleine Rad sich schneller dreht als das große, erfahren, dass Zahnräder auch senkrecht und waagerecht arbeiten können, erfahren, wo überall Zahnräder gebraucht werden, erkennen die Bedeutung von Zahnrädern für den Bau von Maschinen, machen eigene Erfahrungen mit einem bekannten Getriebe, erkennen dass eine Uhr viele Zahnräder braucht, erkennen, dass auch hier das Gesetz des längeren Weges und der Kraftersparnis gilt. stellen Zahnräder her, bauen eigene Getriebe, machen Versuche mit Zahnrädern, setzen eigene Getriebe zusammen, nehmen bekannte Getriebe auseinander, nehmen ein Uhrwerk auseinander. machen eigene Erfahrungen mit technischen Problemen, beobachten ihre Umwelt unter dem Aspekt des gelernten technischen Problems, gewinnen Interesse an technischen Problemen, entwickeln eigene Lösungen bei technischen Problemen. Die Kinder können Zahnräder selbst herstellen oder aus Baukästen benutzen. Entscheidend ist, dass sie verschieden große Zahnräder zu einem Getriebe zusammenbauen und damit experimentieren. Dabei sollen sie erfahren, dass Zahnräder fast unentbehrlich sind, wenn es um Übertragung von Kraft und Sparen von Energie geht. Das Getriebe eines Fahrrades ist ein gutes Beispiel dafür. Die Kinder müssen das Getriebe nicht genau kennen und reparieren können. Es genügt, wenn sie wissen, wie viele Räder dort wirken, um das Fahren leichter zu machen. Die Richtlinien weisen ausdrücklich darauf hin, dass es wichtig ist, einfache Maschinen auseinanderzunehmen. Bei den Zahnrädern ist das gut zu machen. Seite 2: Neues Arbeitsblatt zur Differenzierung im Buch und auf der beiliegenden CD. Hinweis zu Seite 2: Um Getriebe zu bauen, können auch Kronkorken als Zahnräder genutzt werden. Diese können dann hintereinander mit Nägeln an ein Holzbrett (oder mit Reißzwecken an einer Korkwand) befestigt werden. Hier muss die Lehrkraft nur darauf achten, die Mitte der Kronkorken zu markieren, bevor diese durch die Kinder mit Löchern versehen werden. Andernfalls kann es dazu kommen, dass die Kronkorken beim Drehen eiern, wenn nicht genau die Mitte getroffen wird. Bei dieser Übung ist schön zu erkennen, in welche unterschiedlichen Richtungen sich die Kronkorken drehen, wenn der erste Kronkorken gedreht wird. Seite 5: Neues Arbeitsblatt zur Differenzierung im Buch und auf der beiliegenden CD. Seite 8: Neues Arbeitsblatt zur Differenzierung im Buch und auf der beiliegenden CD. S. 12 Was weißt du über Zahnräder? beantworten die Fragen. wenden das eigene Wissen an und geben es wieder. legen über den eigenen Lernfortschritt Rechenschaft ab. Bei der Beantwortung der Fragen geht es nicht nur um ein einfaches Abfragen des Gelernten. Die Kinder sollen zum Nachdenken angeregt werden und ihr gesamtes Wissen aktivieren. So können sie selbst einschätzen, ob sie den Stoff des Themas bereits beherrschen. 1

4 Zahnräder und Getriebe herstellen Material: runde Holzscheiben oder Deckel von Schraubgläsern in verschiedenen Größen Wellpappe Schere Klebstoff Hammer Bohrer mehrere Nägel Holzbrett, etwa 30 x 40 cm So wird es gemacht: in die Mitte der Holzscheiben oder Deckel ein Loch machen die Wellpappe in der Dicke der Holzscheiben oder Deckel in Streifen schneiden die Streifen Wellpappe um die Scheiben oder Deckel kleben die fertigen Zahnräder so auf einem Holzbrett anordnen und festnageln, dass die Zahnräder ineinandergreifen und sich drehen lassen. 1. Versuche, möglichst viele Zahnräder hintereinanderzusetzen, sodass die Räder noch ineinandergreifen. 2. Wie viele Räder hast du geschafft? 3. In welche Richtung drehen sich die Räder? Zeichne ein. 4. Welche Räder drehen sich schneller? 5. Male auf die Rückseite des Blattes eine Skizze von deinen Zahnrädern und trage die Richtungen ein, in der sie sich drehen. 2

5 Zahnräder und Getriebe herstellen 1. Zähle: Wie viele Zähne hat jedes Rad? Das große Rad hat Zähne. Das kleine Rad hat Zähne. Das große Rad hat Zähne. Das kleine Rad hat Zähne. Das mittlere Rad hat Zähne. 2. In welche Richtung drehen sich die Zahnräder? Zeichne ein. 3

6 Wenn ein Rad in das andere greift Wenn ein Rad in das andere greift, spricht man von einem Getriebe. 1. Baue aus den gebastelten Zahnrädern ein Getriebe mit einem großen und einem kleinen Zahnrad. 2. Setze es in Gang und notiere die Beobachtungen. In welche Richtung drehen sich die Räder? Zeichne Pfeile ein. Anzahl der Zähne: beim großen Zahnrad beim kleinen Zahnrad Anzahl der Umdrehungen: großes Rad kleines Rad 3. Setze die fehlenden Wörter in den Text ein. Getriebe Getriebe Hebel Kraft Kraft Rad Rad Richtung Schnelligkeit Wenn ein in ein anderes greift, sprechen wir von einem. Mit so einem kann man die und die einer Maschine erhöhen, aber auch die einer Bewegung ändern. Das kleine dreht sich schneller als das große. Wie bei einem entwickelt das große Rad aber mehr. 4

7 Versuche mit Zahnrädern Von der Senkrechten in die Waagerechte und umgekehrt Material: zwei runde Kartoffelscheiben Zahnstocher zwei Nägel mit großem Kopf zwei Styroporplatten Frage: Kann man mit Zahnrädern die Drehrichtung verändern? Vermutung: Das waagerechte Rad dreht sich nach, dann dreht sich das senkrechte Rad nach. Das waagerechte Rad dreht sich nach, dann dreht sich das senkrechte Rad nach. Durchführung: sechs Zahnstocher in die Seiten jeder Kartoffelscheibe stecken die Kartoffelscheiben mit einem Nagel durch die Mitte jeweils auf einer Styroporplatte befestigen eine Platte senkrecht stellen die zweite Platte waagerecht legen versuchen, mit dem Zahnrad das senkrechte Rad in Bewegung zu bringen Beobachtung: Das waagerechte Rad dreht sich nach, dann dreht sich das senkrechte Rad nach. Das waagerechte Rad dreht sich nach, dann dreht sich das senkrechte Rad nach. Vergleich: Vermutung und Beobachtung Erklärung: 5

8 Versuche mit Zahnrädern Von der Senkrechten in die Waagerechte und umgekehrt Material: zwei runde Kartoffelscheiben Zahnstocher zwei Nägel mit großem Kopf zwei Styroporplatten Frage: Kann man mit Zahnrädern die Drehrichtung verändern? Schaue das Bild an. Achte auf die Pfeile. Vermutung: Das waagerechte Rad dreht sich nach, dann dreht sich das senkrechte Rad nach. links rechts Durchführung: sechs Zahnstocher in die Seiten jeder Kartoffelscheibe stecken die Kartoffelscheiben mit einem Nagel durch die Mitte jeweils auf einer Styroporplatte befestigen eine Platte senkrecht stellen die zweite Platte waagerecht legen versuchen, mit dem Zahnrad das senkrechte Rad in Bewegung zu bringen Beobachtung: Das waagerechte Rad dreht sich nach, dann dreht sich das senkrechte Rad nach. Vergleich: Vermutung und Beobachtung Erklärung: 6

9 Werden hier Zahnräder gebraucht? 1. Kreuze die richtigen Antworten an und setze die entsprechenden Buchstaben unten in der Lösung ein ja B nein Z 5 ja O nein N 6 ja M nein H 7 ja R nein O 8 ja M nein E 9 ja N nein A 10 ja W nein S 11 ja C nein E 12 ja H nein A ja D nein I ja N nein A ja B nein E Lösung: Auch in der gebraucht werden Zahnräder 2. Wo kommen Zahnräder sonst noch zum Einsatz? Schreibe oder zeichne auf die Rückseite des Blattes. 3. Findest du weitere Abbildungen? Schneide sie aus und klebe sie auf der Rückseite auf, beschrifte sie und stelle sie vor. 7

10 Das Fahrrad Schon der Erfinder des Fahrrades erkannte, dass man sich mit dem Rad schneller bewegen kann. Er nannte seine Erfindung eine Laufmaschine. Aus der Laufmaschine ist eine Tretmaschine geworden, bei der fast alle Regeln und Gesetze der einfachen Maschinen zum Einsatz kommen. 1. Beantworte die Fragen. 1. Wo das Rad zum Einsatz kommt, kannst du leicht finden: 2. Wo findest du Zahnräder? 3. Wo kommt beim Rad der Hebel zum Einsatz? 4. Mit welcher Kraft wird das Fahrrad angetrieben? 5. Wie wird die Kraft übertragen? 6. Wie wird beim Fahrrad Strom erzeugt? 7. Wo tritt beim Fahrrad Reibung auf? 2. Versuche, bei einem Fahrradhändler ein altes Getriebe zu bekommen. 3. Nimm es auseinander und zähle die Zahnräder. 8

11 Das Fahrrad Schon der Erfinder des Fahrrades erkannte, dass man sich mit dem Rad schneller bewegen kann. Er nannte seine Erfindung eine Laufmaschine. Aus der Laufmaschine ist eine Tretmaschine geworden, bei der fast alle Regeln und Gesetze der einfachen Maschinen zum Einsatz kommen. 1. Beantworte die Fragen. 1. Wo findest du Räder? Zeichne ein. 2. Wo findest du Zahnräder? Zeichne ein. 3. Wo kommt beim Rad der Hebel zum Einsatz? Zeichne ein. 4. Mit welcher Kraft wird das Fahrrad angetrieben? 5. Wie wird die Kraft übertragen? 6. Wo wird beim Fahrrad Strom erzeugt? Zeichne ein. 7. Wo tritt beim Fahrrad Reibung auf? Zeichne ein. 2. Versuche, bei einem Fahrradhändler ein altes Getriebe zu bekommen. 3. Nimm es auseinander und zähle die Zahnräder. 9

12 Die Rolltreppe Eine Rolltreppe besteht aus vielen einzelnen Stufen, die aneinandergefügt und an einer starken Kette befestigt sind. Jede Stufe hat unten kleine Rädchen. Die Rolltreppe funktioniert ähnlich wie ein Förderband. Ein Elektromotor dreht ein Zahnrad, dessen Zähne nacheinander in die Kettenglieder greifen. So wird die Kette mit den Treppenstufen gleichmäßig über schräge Schienen hinaufgezogen. Oben laufen die Stufen über ein weiteres Zahnrad, werden dabei gekippt und laufen unter der Treppe wieder zurück, um dann wieder als Stufen hinaufgezogen zu werden. Am Anfang und am Ende der Treppe sind einige flache Stufen, um das Begehen und Verlassen der Treppe ungefährlicher zu machen. In gleicher Weise wird auch das Geländer bewegt. Es ist ein Band, das gleichzeitig mit den Stufen mitläuft. Halte dich fest, wenn du auf einer Rolltreppe bist. 1. Male alle Räder, die die Treppenstufen und das Geländer bewegen, rot aus. 2. Zeichne auf die Rückseite des Blattes, wie eine Rolltreppe läuft, die nach unten führt. 3. Überlege und schreibe auf, warum es sehr gefährlich ist, wenn sich Teile der Kleidung in der Rolltreppe verfangen. 10

13 Die kleine Welt der Zahnräder 1. Was meinst du, wie viele Zahnräder hat eine analoge Uhr? Schätze: 2. Vielleicht hast du eine alte Uhr zu Hause, die nicht mehr funktioniert. Nimm sie auseinander und klebe die Zahnräder einzeln auf. 3. Setze die fehlenden Wörter in den Text ein. Antriebsrad Armbanduhr fein Rädchen Räderwerk Standuhr Uhr Zahnrädern Zahnräder Zähne Das Innere einer kann man auch als ein bezeichnen. Ganz gleich, ob es sich um eine kleine oder um eine große handelt, ohne die läuft sie nicht. Das Uhrwerk besteht aus vielen, die ineinandergreifen. Durch ein wird die Bewegung auf die Zeiger übertragen. Alle sind genau aufeinander abgestimmt. Wie jedes Rädchen gezahnt ist und wie genau es in die des anderen greift, siehst du, wenn du eine alte Uhr auseinandernimmst. 11

14 Was weißt du über Zahnräder? 1. Wie unterscheidet sich ein Zahnrad von einem anderen Rad? 2. Woraus besteht ein Getriebe? aus mehreren Rädern aus runden Scheiben aus vielen Hebeln aus mehreren Zahnrädern 3. Welches Rad dreht sich schneller? das große das kleine 7. Wo werden Zahnräder eingesetzt? 8. Wozu dienen Zahnräder? Kraft sparen Kraft umlenken Kraft erzeugen Kraft verändern Kraft übertragen 9. Welche einfachen Maschinen kommen beim Fahrrad zum Einsatz? 4. Wie oft dreht sich das kleine Zahnrad, wenn das große 60 Zähne hat und das kleine 20, bei einer Umdrehung des großen? 5. Wie ist die Anzahl der Umdrehungen? großes Zahnrad kleines Zahnrad Zeichne Pfeile ein, in welche Richtung sich die Zahnräder drehen. 10. Warum sind Zahnräder für den Maschinenbau so wichtig? Weil man sie überall einbauen kann. Weil man mit ihnen die Richtung der Krafteinwirkung verändern kann. Weil sie leicht herzustellen sind. Weil man ihre Wirkung gut errechnen kann. 12

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