Stundenplanung Physik: Der waagerechte Wurf Überlagerung zweier Bewegungen

Transkript

1 Peter Ravati a14999 Stundenplanun Physik: Der waaerechte Wurf Überlaerun zweier Beweunen Lernziele Stundenlernziel: Die Schüler sollen erkennen, dass es sich beim waaerechten Wurf um eine Überlaerun von zwei Beweunen handelt und dass die Flubahn eine Parabel beschreibt. Unterrichtsverlauf Phase Berüßun Einleitun Problemstellun 1 Sicherun 1 Diskussion Inhalt Sie kennen ja bestimmt alle die Roadrunner und Coyote Comics Folie1 aufleen als stummen Impuls. Anschlussfrae: Warum lachen Sie darüber, wenn der arme Coyote von dem schlauen Roadrunner mal wieder über eine Klippe eschickt wurde? Frae: Wie fällt der Coyote denn nun wirklich? Schüler sollen die Vermutunen über die Bahnkurve in Eienarbeit in ihrem skizzieren. Geeinete Zeichnunen heraussuchen und von den Schülern an die Tafel skizzieren lassen. Zeit für die Eienarbeit Phase : 5 Minuten Es wäre mölich, dass folende Varianten von den Schülern efunden werden: 1) linearer Abfall der Bahnkurve; ) eckie Flubahn ; 3) Parabelform Die Schüler sollen über die Vorschläe diskutieren und beründen, was an ihnen richti bzw. nicht richti sein könnte. Spekulation Weiterführende Frae: Wo schlät denn der Coyote nun eientlich auf? Schüler sollen in Eienarbeit Minuten über dieses Problem nachdenken und danach Vermutunen äußern. Diese sollen an der Tafel unter 1.,.,3.,... festehalten werden. Wir haben nun verschiedene Vermutunen, denen wir nachehen müssen.

2 Information Erarbeitun Problemstellun Erarbeitun.1 Wie sieht die Bahnkurve aus? Schüler sollen sich darüber Gedanken machen, wie man solch einen Versuch estalten könnte. (Im Sinne einer Versuchsplanun) Hereinfahren des Eperimentes, einrichten und erläutern des Versuchsaufbaues. Mit einer nahezu punktförmien Lichtquelle wird der Aufbau bestrahlt, so dass sich an der Tafel ein Schattenbild zeit. (Lichtquelle auf einen Stuhl auf der dritten Treppenstufe stellen) Die Verrößerun sollte mölichst auf ca.1: einestellt werden. (Wenn es nicht enau hinkommt, ist es auch nicht so schlimm, da der Verrößerunsmaßstab trotzdem immer einheitlich ist.) - Aus Düse spritzt ein Wasserstrahl. - Mit einer Lampe kann ein Schattenwurf des Eperimentes auf die - Tafel projiziert werden. - Die vertikal aneordneten Stanen haben einen Abstand von 1cm. - Diese sollten mölichst so abebildet werden, dass ein - Verrößerunsmaßstab von 1: erreicht wird 1cm am - Aufbau entsprechen cm an der Tafel. - Die LK richtet den Versuch nun so ein, dass ein stabiler Wasserstrahl entsteht. (Am Ende ist es nicht zu verhindern, dass sich der Wasserstrahl aufspaltet, aber dies eschieht hier erst in einem Bereich, der für die Auswertun des Versuchs nicht notwendi ist, man kann es also vernachlässien. Auch kann es vorkommen, dass der Wasserdruck plötzlich nachlässt und der Strahl nach vorne wandert. Dies ist ein unewollter Effekt, kann aber später zur Veranschaulichun dienen, um zu zeien, dass die Wurfweite von der Anfanseschwindikeit v abhänt.) - Nachdem das Licht sehr weit herunterefahren ist, soll ein Schüler - die Kreuzunspunkte mit den vertikalen Stanen und den Startpunkt - (Nullpunkt des Koordinatensystems) mit einem Kreuz markieren, oder Kurve auf die Tafel (dann weist ihn die LK darauf hin an den Punkten an welchem die Bahn die vertikalen Stanen schneidet noch zusätzlich ein Kreuz zu machen) - Anschließend wird das Licht wieder eineschaltet und der - Wasserstrahl abeschaltet. Die Schüler sollen nun beschreiben, was sie anhand des Diaramms vermuten bzw. erkennen. Eine Vermutun könnte sein, dass es sich um eine (nach unten offene) Parabel handelt. Frae: Wie kann man diese Vermutun überprüfen? Schüler sollen zunächst einmal saen, was dazu alles benötit wird. - Hilfreich ist ein Koordinatensystem einzuführen. Dabei sollte die Düse den Nullpunkt des Koordinatensystems bilden. - Schüler dieses Koordinatensystem einzeichnen lassen und die - entsprechenden Werte in eine Tabelle neben das - Koordinatensystem eintraen zu lassen Darauf achten, dass die Achsen mit und y beschriftet werden. Die Schüler sollen in PA / GA diese Vermutunen anhand der Messwerte überprüfen. Zeit für die PA/GA ca. 5-8 Minuten (Prinzip der minimalen Hilfe, eeinete Hilfestellunen in den

3 Sicherun 5 Minuten PAUSE Einleitun 3 Erarbeitun 3 Durchführun Sicherun 3 Problemstellun Gruppen eben z.b. y/ =const.) Als Erebnis sollen die Schüler finden, dass y~ ist. Dies ist ein typisches Merkmal für eine Parabel. Tafelanschrieb: Bei einem waaerechten Wurf beschreibt der Flukörper eine Parabelbahn. Soll von den Schülern abeschrieben werden. Frae (Rückriff auf Stundeneinstie und das Eperiment): Wann treffen ein einzelner Tropfen, welcher von der Pipette heruntertropft und ein Tropfen, der aus der Pipette herauseworfen wird, auf? Schüler sollen Spekulationen aufstellen, wie das Erebnis lauten könnte. Diese evtl. an der Tafel sichern. (mit Spieelstrichen oder durch Nummerierun) PAUSE (die Pause kann fleibel nach hinten verschoben werden, wenn eine vorherie Phase läner edauert hat) - Während der Pause das Eperiment mit der Wurfmaschine hereinrollen und aufbauen. Aufleen einer Folie mit Aufbau des Eperimentes zum waaerechten Wurf. Die Schüler sollen mit Hilfe der Folie den Versuchsaufbau erläutern. - Zur Orientierun bekommen sie 1 Minute Zeit sich die - Versuchsskizze - anzusehen und sie mit dem Realaufbau zu verleichen. Von der Lehrkraft werden ein paar Tipps erläutert, wie man mit dem Versuchsaufbau umehen muss (Gleichzeities Betätien von Schalter und Auslöser für die Wurfmaschine, darauf achten, dass die Abschussfeder nur in der ersten Position einerastet ist (evtl. selber so einstellen)) ein Schüler soll nun den Versuch durchführen. - Die Schüler sollen beobachten, dass die Kueln enau zum leichen Zeitpunkt in der Auffanschale auftreffen. - Evtl. könnte die Äußerun kommen, dass das ja alles Zufall und etra Versuch ohne die Auffanschale durchführen und die Kueln treffen immer noch zum leichen Zeitpunkt auf. - Die Frae, ob t von der Anfanseschwindikeit v abhänt, - kann ebenfalls nacheprüft werden. Frae: Was bedeutet dass jetzt? - Die Schüler evtl. kurz über diese Frae nachdenken lassen, falls sich nicht schnell relativ viele Schüler melden. Die Schüler sollen erkennen, dass die beiden Kueln in jedem Fall zum leichen Zeitpunkt auftreffen. - Die Fallzeiten t sind leich. - Die Fallzeit hänt nur von der Höhe h ab. (auch dies könnte noch ausprobiert werden) Merksatz: Die Fallzeit t hänt nur von der Fallhöhe ab. Schüler sollen diesen Merksatz notieren. Evtl. vorher schon mal nachfraen um was für Beweunen es sich hier überhaupt handelt. Arbeitsauftra: Erarbeiten Sie eine Formel welche die Beweun des Körpers für

4 Mathematisierun Präsentation / Sicherun 4 die y-achse beschreibt! Beachten Sie dazu das Erebnis des letzten Versuchs und überleen Sie sich, um was für Beweunen es sich handelt! Schüler sollen dies in PA / GA durchführen. Prinzip der minimalen Hilfe (z.b. Wie war das beim senkrechten Wurf, den was lieen für Beweunen vor...) Zeit für die Gruppenarbeit ca. 1 Minuten (kann evtl. auch läner dauern) Schüler traen das Erebnis der Gruppenarbeit vor. Rechun soll an der Tafel auseführt werden, die Schüler sollen die Reche Rechnun: Vorraussetzun Fallzeit t ist leich Für die leichförmie Beweun ilt: v ( t) = v ; = v t; t = v für die leichförmi beschleunite Beweun ilt: 1 v( t) = v t; y= t Durch Einsetzen von t für die Gleichun für y erhält man dann: 1 t = ; y= t v => y= 1 v = v - möliches Stundenende Vertiefun / HA Abkürzunen: EA: Einzelarbeit PA: Partnerarbeit, GA: Gruppenarbeit y= k Parabelfunktion Es sollte von den Schülern herausearbeitet worden sein, dass es sich bei der waaerechten Beweun um eine leichförmie Beweun handelt und bei der senkrechten Beweunskomponente um einen leichförmi beschleunite Beweun (freier Fall). Evtl. muss hier enau nachefrat werden, um was für Beweunen es sich handelt, wenn dies nicht schon in der Gruppenarbeitsphase eschehen ist. Der Beriff Komponente muss hier noch nicht unbedint eineführt werden, kann aber erwähnt werden. Schüler sollen nun die Fallzeit t F des Wasserstrahls berechnen. Dazu sollte die Formel y=1/t y verwendet werden. t F = wobei y leich der h ist Dies soll mit den Werten aus der Messreihe durcheführt werden. Mit dem Werten für die Fallzeit sollen die Austrittseschwindikeit v des Wassers aus der Düse berechnet werden. Dazu muss die Formel =v t benutzt werden. UG: Unterrichtsespräch LV: Lehrervortra SV: Schülervortra

5 Ep: Eperiment HA: Hausaufabe LSV: Lehrerversuch mit Schülerbeteiliun