Didaktische FWU-DVD. Körper in Bewegung Drehbewegung

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Körper in Bewegung Drehbewegung

2 Zur Bedienung Die didaktische DVD startet automatisch. Der Vorspann kann mit der Enter- oder der Skip-Taste der Fernbedienung oder durch einen Mausklick am PC übersprungen werden. Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung können Sie die Menüpunkte (z. B. Film, Filmsequenz, Bild etc.) ansteuern und mit Enter starten. Auch die Buttons am unteren Bildschirmrand steuern Sie mit den Pfeiltasten an und rufen diese mit Enter auf: Der Button Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Der Button zurück führt zum jeweils übergeordneten Menü. Die meisten Bildschirmtafeln bieten den Button Info ein bzw. Info aus, über den Sie Zusatzinformationen ein-/ausblenden können. Stehen innerhalb eines Menüpunktes mehrere Bilder oder Grafiken zur Verfügung, können Sie mit den Buttons > und < zwischen diesen Bildern oder Grafiken vor- und zurückblättern. Aus dem laufenden Film oder einer laufenden Filmsequenz gelangen Sie mit der Taste Menu oder Title der Fernbedienung wieder in das Ausgangsmenü zurück. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler führen Bewegungsänderungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurück. beschreiben eine Drehbewegung unter Verwendung von Umlaufzeit, Frequenz, Drehwinkel und Winkelgeschwindigkeit. kennen die Gleichgewichtsbedingung für drehbar gelagerte Körper. interpretieren das Trägheitsmoment als Widerstand beim Ändern der Rotationsbewegung. erläutern Analogien zwischen geradlinigen Bewegungen und Drehbewegungen. formulieren den Einfluss von Kräften und Gleichgewichten bei rotierenden Körpern und überprüfen diese experimentell. erkennen den Einfluss von Winkelgeschwindigkeit, Masse und Masseverteilung beim Drehimpuls. tauschen sich über physikalische Erkenntnisse hinsichtlich Kraft, Kraftwirkungen und Drehmoment unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. 2

3 Zum Inhalt Körper in Bewegung Drehbewegung Film (17 min) Drehbewegungen sind allgegenwärtig. Man muss nur einmal genau hinschauen. Und genau das macht der Film Körper in Bewegung Drehbewegung. Die Drehbewegung eines Körpers auf einer kreisförmigen Bahn und die damit verbundenen physikalischen Gesetzmäßigkeiten wie Drehmoment, Drehimpuls, Rotationsenergie und das Trägheitsmoment werden durch Anwendungen aus dem Alltag und mit anschaulichen Beispielen unterhaltsam erklärt. Menü Einfache Drehbewegungen (Sequenzen / Bilder) Ruhe, Bewegung und Drehbewegung (Filmsequenz 2:10 min) Wenn ein Körper seine Lage gegenüber einem anderen Körper nicht verändert, ist er in Ruhe. In Bezug zum Universum ist er auf der Erde jedoch nie in Ruhe. Man betrachtet Bewegung und Ruhe also relativ. 3

4 Eine besondere Art von Bewegung ist die Dreh- oder Rotationsbewegung. Man findet sie sehr oft im Alltag man muss nur einmal genau hinschauen. Die gleichförmige Drehbewegung (Filmsequenz 5:40 min) Am Beispiel eines Karussells wird anschaulich erklärt, welche Parameter für eine gleichförmige Drehbewegung wichtig sind und wie sie sich errechnen. Neben Drehwinkel, Winkelgeschwindigkeit, Umlaufzeit und Frequenz wird der Drehimpuls vorgestellt. Seine Bedeutung wird am Beispiel eines Mobiltelefons mit Rotationssensor und an Drehungen eines Turmspringers erläutert. Drehachse (Bild) Eine Dreh- oder Rotationsbewegung ist die Bewegung eines Körpers um eine Dreh- oder Rotationsachse dieses Wissen kann mit diesem Bild eines Ventilators erarbeitet werden. Die Abbildung wird durch einen informativen Text erläutert. Gleichförmige Drehbewegung (Bild) Am Bild eines Kettenkarussells können die wichtigsten Parameter einer Drehbewegung erarbeitet werden. Über Infoein kann man diese einblenden. 4

5 Drehimpuls (Bild) Der Drehimpuls ist ein bedeutender Parameter bei einer Drehbewegung. Anhand zweier Bilder kann man die Richtung des Drehimpulses in Abhängigkeit mit der Drehrichtung erarbeiten. Über Info-ein erscheinen die wichtigsten Informationen zum Drehimpuls und die entsprechenden Drehimpulspfeile. Menü Dynamik rotierender starrer Körper (Sequenzen / Grafiken / Bild) Drehmoment (Filmsequenz 3:20 min) Die Drehwirkung einer Kraft auf einen drehbar gelagerten Körper beschreibt man durch das Drehmoment. Seine Eigenschaften werden in dieser Sequenz anschaulich mit Realbildern und Animationen erklärt. Trägheit (Filmsequenz 4:50 min) Den Widerstand, den man beim Ändern der Rotationsbewegung spürt, nennt man Trägheitsmoment. In dieser Sequenz wird an Beispielen wie Turmspringen oder Breakdancing gezeigt, wie die Trägheit eine Drehbewegung beeinflusst und mit den anderen Parametern der Drehbewegung in Wechselwirkung steht. Zusätzlich wird die Beziehung zwischen einer Drehbewegung und einer geradlinigen Bewegung aufgezeigt. 5

6 Drehmoment (3 Grafiken) Die Drehwirkung einer Kraft auf einen drehbar gelagerten Körper beschreibt man durch das Drehmoment. In drei Grafiken werden Varianten gezeigt, wie Kraft und Kraftarm zueinander stehen können und welche Auswirkung dies jeweils auf die Drehbewegung hat. Trägheitsmoment (Bild) Das Trägheitsmoment gibt an, wie träge ein drehbar gelagerter Körper gegenüber der Änderung seines Bewegungszustandes ist. Am Beispiel eines sich drehenden Stuhls wird erklärt, wie die Trägheit die Drehgeschwindigkeit beeinflusst. Interaktion im ROM-Teil Kraft, Drehimpuls und Drehrichtung In dieser Interaktion sollen in fünf verschiedenen Szenarien einem Karussell Kraftpfeile oder Drehimpulspfeile und Drehrichtungen per Drag-and-Drop zugeordnet werden. So werden das im Film erworbene Wissen gefestigt und erweitert sowie die Unterschiede zwischen den Szenarien verdeutlicht. 6

7 Verwendung im Unterricht Die didaktische DVD ist für den Physik- Unterricht sowohl für die Sekundarbereich I ab Klasse 7 als auch den Sekundarbereich II konzipiert. Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen Überblick über die Kräfte, die bei einer Drehbewegung wirken und können diese physikalischen Gesetzmäßigkeiten auf ihre Alltagswelt beziehen. Die didaktische DVD behandelt folgende Themenschwerpunkte: Ruhe, Bewegung und Drehbewegung Die gleichförmige Drehbewegung Umlaufzeit, Frequenz, Drehwinkel und Winkelgeschwindigkeit Drehimpuls Drehmoment Trägheit Die Vielzahl der Medien (Film, Sequenzen, Bilder, Grafiken) kann in verschiedenen Unterrichtseinheiten eingesetzt werden. Es ist hilfreich, sich zunächst die Programmstruktur zur Hand zu nehmen, die einen guten Überblick über die auf der DVD vorhandenen Medien gibt. Ergänzend werden im ROM-Teil der DVD zahlreiche Arbeitsblätter als PDF-Dateien angeboten sowie eine Interaktion, die eine motivierende, spielerische Erarbeitung und Vertiefung der Lerninhalte fördert. Die Datei unter der Rubrik Verwendung im Unterricht gibt Hinweise zum Einsatz im Unterricht sowie detaillierte Beschreibungen der einzelnen auf der DVD vorhandenen Materialien. Methodische Hinweise Der ROM-Teil dieser DVD enthält neben den umfangreichen Arbeitsmaterialien auch die Arbeitsblätter und den Filmkommentar als PDF- und Word-Dokumente. Die PDF-Dateien können ausgedruckt werden. Die PDF-Dateien zum Ausfüllen können direkt am Computer ausgefüllt, abgespeichert und ausgedruckt werden. Die Word-Dateien (im Ordner Arbeitsmaterial/Lehrer/Word_Dateien ) können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Das Word-Dokument mit dem Sprechertext kann dazu dienen, Alternativen zum Kommentartext des Films zu entwickeln oder ggf. Teile zu übernehmen. 7

8 Arbeitsmaterial Auf der DVD stehen Ihnen Hinweise zur Verwendung im Unterricht, eine anschauliche Interaktion, Arbeitsblätter (mit Lösungen) und ein umfangreiches Angebot an weiteren ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Diese Elemente ermöglichen zusätzliche Formen des schülerzentrierten Arbeitens. Um die Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Über diese können Sie bequem alle Arbeitsmaterialien aufrufen. Die Materialien stehen in der Regel als PDF-Dokumente zur Verfügung. Am unteren Rand der aufgerufenen Seiten finden Sie Buttons ( Inhaltsverzeichnis und Startseite ), die Ihnen das Navigieren erleichtern. Die Buttons erscheinen nicht im Ausdruck. Um die PDF-Dateien lesen zu können, benötigen Sie den Adobe Reader im Ordner Adobe. Übersicht der Arbeitsmaterialien im DVD-ROM-Teil: Verwendung im Unterricht Arbeitsblätter Interaktion Grafiken Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht 5 Arbeitsblätter (mit Lösungen, als PDFs zum Ausfüllen) Ruhe, Bewegung und Drehbewegung Die gleichförmige Drehbewegung Drehimpuls, Winkelgeschwindigkeit und Drehmoment Das Trägheitsmoment Kreuzworträtsel Drehbewegung Kraft, Drehimpuls und Drehrichtung Drehmoment Drehimpuls Filmkommentar als PDF- und Word-Dokument ausführliches Begleitheft zur DVD Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien kommentierte Linksammlung zum Thema 8

9 Arbeitsblatt Körper in Bewegung Drehbewegung Arbeitsblatt 3 Drehimpuls, Winkelgeschwindigkeit und Drehmoment 1. Drehimpuls und Winkelgeschwindigkeit Erkläre anhand der Bilder, warum dem Turmspringer im linken Bild nur ein eineinhalbfacher Salto und im rechten Bild ein zweieinhalbfacher Salto gelingt. 2. Das Drehmoment Bringe die folgenden Aussagen in die richtige Reihenfolge. Die Drehwirkung einer Kraft auf einen drehbar gelagerten Körper beschreibt man durch das Drehmoment M. Würde eine Kraft in Richtung des Kraftarms wirken, könnte sie keine Drehung des Körpers bewirken. Das Drehmoment wäre null. Um ein Karussell in Rotation zu versetzen, muss man zunächst eine Kraft auf das Karussell ausüben, um das Trägheitsmoment zu überwinden. Am wirkungsvollsten ist es, wenn man senkrecht zum Kraftarm drückt. Entscheidend für die Wirkung einer Kraft ist nicht nur ihr Betrag und ihre Richtung, sondern auch der Abstand ihres Angriffspunktes von der Drehachse der Kraftarm. 9

10 Programmstruktur Untermenüs Hauptmenü Körper in Bewegung Drehbewegung Körper in Bewegung Drehbewegung Film 17 min Einfache Drehbewegungen Sekundarbereich I Sequenzen Ruhe, Bewegung und Drehbewegung 2:10 min Die gleichförmige Drehbewegung 5:40 min Einfache Drehbewegungen Sequenzen/Bilder Sekundarbereich I Dynamik rotierender starrer Körper Sequenzen/Grafiken/Bild Sekundarbereich I + II Drehachse Gleichförmige Drehbewegung Drehimpuls Bild Bild Bild Arbeitsmaterial Arbeitsmaterial (im ROM-Teil der DVD) Legen Sie die DVD in das DVD- Laufwerk Ihres Computers und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Verwendung im Unterricht 5 Arbeitsblätter (mit Lösungen) 1 Interaktion 2 Grafiken Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Dynamik rotierender starrer Körper Sekundarbereich I + II Sequenzen Drehmoment Trägheit Drehmoment Trägheitsmoment 3:20 min 4:50 min 3 Grafiken Bild 10

11 Produktionsangaben Körper in Bewegung Drehbewegung (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2011 DVD-Konzept Dr. Maike Schuchmann DVD-Authoring und Design TV Werk München im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2011 Bildnachweis istock: Guy backflipping off a pier 4FR Fotolia: metall fan Wire_man Fotolia: fliegkraft Fleurine Fotolia: Kreisel in blau dephoto Fotolia: hurra the boss is gone rrrob Interaktion MMCD NEW MEDIA GmbH Arbeitsmaterial Roland Bergmann Regie Sven Falge, Markus Matschke Schnitt Andreas Isking Sprecher Fabian Gröver Fachberatung Roland Bergmann Redaktion Dr. Maike Schuchmann Vielen Dank an Alfred-Kercher-Bad, Erlebnispark Tripsdrill, Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim, Rainer Markwirt, Karolina Manitz, Karin Wächter, Gerlinde Noack, Jörn Knieriemen, Reiner Hauptmann, Kerstin Matschke, Thomas Matschke, Silvia Chevalier, Hoai Wick, Agata Jablonka, Tatiana Wenske Begleitheft Dr. Maike Schuchmann Pädagogische Referentin im FWU Dr. Maike Schuchmann Produktionsangaben zum Film Körper in Bewegung Drehbewegung Produktion SchwabenFilm im Auftrag des FWU Institut für Film, 2011 Buch und Kamera Markus Matschke Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2011 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Körper in Bewegung Drehbewegung Pirouetten beim Eiskunstlauf, Salti beim Turnen, die Entstehung von Planeten dies alles sind Drehbewegungen. Die Drehbewegung eines Körpers auf einer kreisförmigen Bahn und die damit verbundenen physikalischen Gesetzmäßigkeiten wie Drehmoment, Drehimpuls, Rotationsenergie und das Trägheitsmoment werden durch Anwendungen aus dem Alltag und mit anschaulichen Beispielen unterhaltsam und nach Sekundarstufen differenziert erklärt. Im ROM-Teil der DVD stehen Arbeitsblätter, eine Interaktion, didaktische Hinweise und weitere ergänzende Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Erscheinungsjahr: 2011 Laufzeit: 17 min Film: 1 Filmsequenzen: 4 Bilder: 4 Grafiken: 3 Sprache: Deutsch DVD-ROM-Teil: Arbeitsblätter: Unterrichtsmaterialien 5 (mit Lösungen, als PDFs zum Ausfüllen) Interaktion: 1 Adressaten: Allgemeinbildende Schule (Klasse 7-12); Erwachsenenbildung Schlagwörter: Beschleunigung, Bewegung, Drehachse, Drehimpuls, Drehmoment, Drehwinkel, Karussell, Kurvenfahrt, Masse, Massenverteilung, Newton, Rotation, Ruhe, Salto, Trägheit, Umlaufzeit, Winkelgeschwindigkeit Systematik: Physik Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG Klassische Mechanik Kinematik, Dynamik GEMA-FREI Systemvoraussetzungen bei Nutzung am PC: DVD-Laufwerk und DVD- Player-Software, empfohlen für Windows ME/2000/XP/ Vista/Windows 7 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de