Tageslängen im Jahresverlauf



Ähnliche Dokumente
Anwendungen der Trigonometrie

Einführung in die Trigonometrie

Trigonometrische Funktionen Luftvolumen

Klassenarbeit GYM Klasse 10 Seite 1 Datum: Trigonometrische Funktionen. Erreichte Punkte:

Didaktische Ausarbeitung und Funktion des Projekt Photovoltaikanlage

Individuelle Förderung und Differenzierung SINUS Bayern

Wurfbahnen, wie Galilei sie beschrieb

Sonne, Mond und der Ennser Stadtturm - Bestimmung der Größe und Entfernung von Objekten mit Hilfe von Digitalfotos

Die allgemeine Sinusfunktion

9.5 Graphen der trigonometrischen Funktionen

Es gibt insgesamt 14 Grundkompetenzpunkte: Je einen für jede der 12 Teil-1-Aufgaben und jede der beiden mit A gekennzeichnete Aufgaben aus Teil 2.

4.8. Prüfungsaufgaben zu trigonometrischen Funktionen

Welche Form einer Bienenwabe ist optimal?

Abschlusstest der Unterrichtseinheit Astronomische Entfernungsbestimmung

Übungsaufgaben Analysis hilfsmittelfrei

2. UNTERRICHTSTUNDE: DIE LAGE DER VEREINIGTEN STAATEN: EINE LANDKARTE LESEN KÖNNEN

Funktionale Abhängigkeiten

Flächeninhalt von Dreiecken

Im Folgenden wird die Bedeutung der auftretenden Parameter A, ω, ϕ untersucht. 1. y(t) = A sin t Skizze: A = 1, 2, 1 /2

Aufgaben zu den trigonometrischen Funktionen

Ausrichtung einer Ebene (z.b. Hauswand) mit Hilfe der Sonne bestimmen

die Funktionsgleichung einer quadratischen Funktion mit Hilfe von drei Punkten bestimmen.

Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Schritt für Schritt erklärt - Sinus und Kosinus

Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung (HDI)

Staatsexamensaufgabe 2001/II,1 Teilaufgabe 3

5 Sphärische Trigonometrie

M Kreissektoren und Bogenmaß

M Kreissektoren und Bogenmaß

Darstellen von Funktionen

Trigonometrische Funktionen

4.8. Prüfungsaufgaben zu trigonometrischen Funktionen

Mathematik für Klasse 6 Rechnen mit Dezimalzahlen

Stoffverteilungsplan Mathematik 10 auf der Grundlage des Lehrplans Klettbuch

Berechnung und Messung der Sonnenscheindauer. auf einer Dachschrägen

Referenten: Daniela Seegmüller und Marco Hager Saarbrücken, den 15. Dezember 2010

6 Trigonometrische Funktionen

Materialhinweise Leistungsbeurteilung Mögliche Fächerverbindung Schulbuch - S (G) Arbeitsheft - S (G)

Bei den Parabeln gibt es eine Grundfigur: Die Normalparabel, sie hat die

Thema: Thema 1: Zahlenmengen, Mengen

Proportionale und antiproportionale Zuordnungen

Kraft - Grundbegriffe

Hallo, liebe Schülerinnen und Schüler!

Wir sollen erarbeiten, wie man mit Hilfe der Mondentfernung die Entfernung zur Sonne bestimmen kann.

Ankathete Hypothenuse

Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Übungen zu linearen Funktionen. Das komplette Material finden Sie hier:

Gerade, ungerade oder weder noch? Algebraische und graphische Beweise

Allgemeine Hinweise und Vereinbarungen für den Mathematikunterricht an der IGS Buchholz

Arbeitsblatt 19: Lösen von Gleichungen Sportplatz

Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2017 Mathematik 12 Technik - A II - Lösung mit CAS. e 2x mit der maximalen Definitionsmenge D f = IR.

Multivariate Analysis

Rationalität, Irrationalität und die Einstellung zu Risiko

Übungsaufgabe zum Thema Angebot und Nachfrage. Anzahl der nachgefragten Menge (pro Jahr in 10g Dosen)

Um vorerst bei den geometrischen Aufgaben zu bleiben, stelle dir folgendes Problem vor:

Einführung in den Themenbereich Funktion. Einführung in das funktionale Denken

Kreislauf + EKG Versuchsprotokoll

Bedeutung von Parametern in quadratischen Funktionen

Strommarktoptimierter Betrieb eines Stromspeichers

10 - Elementare Funktionen

Anwendung der Kurvenuntersuchung in der Kostenrechnung eines Industriebetriebes

Exemplar für Prüfer/innen

Die Keplerschen Gesetze ==================================================================

Differentialrechung Ableitungen der Sinus-, Kosinus- und Tangensfunktion

Verkehrsfluss. v 1h (km)

Maximilian Gartner, Walther Unterleitner, Manfred Piok. Einstieg in die Wahrscheinlichkeitsrechnung

Stromwaage - Protokoll zum Versuch

F u n k t i o n e n Trigonometrische Funktionen

Zentrale Klausur am Ende der Einführungsphase 2016 Mathematik

Einführung in die Primzahlen

Analysis: Trigonometr. Funktionen Analysis Trigonometrische Funktionen Pflicht- und Wahlteilaufgaben

Sinusfunktion* Aufgabenformat: halboffenes Format Grundkompetenz: FA 6.1

Der Trainer einer Fußballmannschaft stellt die Spieler seiner Mannschaft auf. Insgesamt besteht der Kader seiner Mannschaft aus 23 Spielern.

ZENTRALE KLASSENARBEIT 2011 SEKUNDARSCHULE. Mathematik. Schuljahrgang 6

Leitidee: Funktionaler Zusammenhang 1. Halbjahr 2007 Quadratische Funktionen und Gleichungen. E.Wittig

Sinus und Cosinus. Ich kann zu vorgegebenen Daten eine Sinusfunktion entwickeln, die diese Daten näherungsweise beschreibt.

Die Parabel-Werkstatt

Angestrebte Kompetenzen/Ziele. Medien und weitere Materialien 1. Std. Einstieg in das Thema und Klären von Vorwissen

Intelligenzquotient 13,5 % 13,5 % 2,5 %

Lösung Aufgabe 1 (Regression) Es wurden in einer Befragung zwei metrische Merkmale X und Y erhoben. Betrachten Sie dazu die

Trigonometrie - die Grundlagen in einem Tag

Berechnungsmethoden der Wertentwicklung nach IRR und BVI

Abitur 2017 Mathematik Infinitesimalrechnung II

Trassierung. c Roolfs

Curriculare Analyse. Beispiel: Leitidee Funktionaler Zusammenhang. Dr. M.Gercken, 2009

ABSAGE NACH BEWERBUNG

Analysis. A1 Funktionen/Funktionsklassen. 1 Grundbegriffe. 2 Grundfunktionen

Neue Wege Klasse 7 Schulcurriculum EGW

Trigonometrische Funktionen

Unsere Schule in Zahlen eine Umfrage durchführen und auswerten. Von Lisa M. D. Polzer, Karlsruhe VORANSICHT

2.6 Stetigkeit und Grenzwerte

y x x y ( 2x 3y + z x + z

Fachdidaktik Mathematik: Mathematik erleben (Teil 1)

Konstruieren: einfache Figuren maßstabsgetreu vergröjahres. anwenden. beschreiben und be- gründen und diese im Rahmen. Analyse von Sachzusammenhängen

Bei allen Aufgaben ist die richtige mathematische Schreibweise anzuwenden. Wichtige Zwischenschritte sind wie im Unterricht zu dokumentieren.

2. Wie man sich auf der Erde orientieren kann

Trigonometrische Funktionen

Exponentialgleichungen und Logarithmen

Transkript:

Tageslängen im Jahresverlauf Modellieren mit der Sinusfunktion Julian Eichbichler Thema Stoffzusammenhang Klassenstufe Modellieren mithilfe der allgemeinen Sinusfunktion Trigonometrische Funktionen 2. Biennium Intention In dieser Lernumgebung sollen die Lernenden nicht nur den Verlauf der trigonometrischen Funktionen kennenlernen, sondern auch den Einfluss verschiedener Parameter auf die Amplitude, die Periodendauer und die Phasenverschiebung erkennen. Dies erfolgt anhand von praktischen Beispielen. Weiterführend kann die Bewegung Erde Mond analysiert werden: Wie entstehen die Jahreszeiten? Wie ändert sich der Verlauf der Tageslänge, wenn ich mich am Nord bzw. Südpol befinde? Wann ist der kürzeste und wann der längste Tag im Jahr? Warum? Fachlicher Hintergrund Der Verlauf der Länge eines Tages in der Heimatstadt soll graphisch dargestellt und durch eine geeignete Näherungskurve (Regressionsmodell) angenähert werden. Diese Funktion wird anhand verschiedener Aufgabenstellungen analysiert. Dadurch treten die Lernenden mit der allgemeinen Sinusfunktion in Kontakt und lernen den Einfluss der verschiedenen Parameter kennen. Darüber hinaus sollen sie Erscheinungen im Alltag hinterfragen und verstehen. Es ist möglich, die Modellierung in ca. vier Unterrichtsstunden durchzuführen. Die Lernenden sollten bereits über Vorwissen zu den Winkelfunktionen am Einheitskreis verfügen. Dadurch sollten sie für die Funktion sin bereits den Wertebereich, den Graphen und die Periodizität kennen. Die Lernenden sollen nun den Einfluss der vier Parameter der Sinusfunktion kennenlernen. Mit der Aufgabenstellung Bestimme den Jahresverlauf der Tageslänge deiner Heimatstadt verknüpfen die Lernenden zunächst keine trigonometrische Funktion. Erst durch das geeignete Regressionsmodell wird erkannt, dass es sich hier um eine Winkelfunktion handelt, auch wenn diese zunächst eigenartig erscheint. In der Folge sollen die Lernenden durch die Beschäftigung mit den Aufgaben die Bedeutung der Parameter im Funktionsterm der allgemeinen Sinusfunktion sin verstehen.

Methodische Hinweise Über die Seite http://aa.usno.navy.mil/data/docs/rs_oneyear.php kann man die Uhrzeiten des Sonnenauf und des Sonnenuntergangs für die Heimatstadt berechnen lassen: Zuerst müssen die Längen und Breitengrade der Heimatstadt herausgefunden werden. Des Weiteren ist die Zeitverschiebung der Heimatstadt zu berücksichtigen und die Frage nach deren Einfluss zu klären. Auf der Webseite gibt es Anleitungen, wie man die errechneten Daten, die im Browser angezeigt werden, in Excel importieren kann. Es ergaben sich im Unterricht folgende Graphen:

Sonnenaufgang Sonnenaufgang [min] 600 500 400 300 200 100 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Tage Sonnenuntergang Sonnenuntergang [min] 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Tage Tageslänge 16,00 15,00 Tageslänge [h] 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Tage

Um die Tageslängen Kurve mit dem Graphen einer Sinusfunktion anzunähern, eignet sich kein Regressionsmodell in Excel, da hier keine trigonometrischen Regressionsmodelle zur Verfügung stehen. In GeoGebra hingegen ist dies möglich: Anhand der Näherungsfunktion sin kann nun die Analyse der Daten durchgeführt werden: Mittlere Tageslänge: Unterschied längster kürzester Tag: 728,7 min 12 h 9 min 2 429,8 min 7 h 10 min Periodendauer: 374 Tage (Problem: Rundungsfehler) Phasenverschiebung 78,4 Tage Somit wäre der 18. Dezember das Minimum, d. h. der kürzeste Tag.

Vergleich mit realen Werten: Zu Beginn der Aufgabenbearbeitung ist die Angabe der Homepage, von der die Daten ermittelt werden sollen, unbedingt erforderlich. Hintergrund hierfür ist, dass größere Städte bereits Tageslängen auf unterschiedlichen Seiten ins Internet gestellt haben. Schwierigkeiten bereitet den Lernenden vor allem die Datenanalyse. Leistungsbewertung Diese Modellierungsaufgabe fördert nicht nur mathematische Fähigkeiten, sondern beispielsweise auch physikalische und geographische. Hier kommt es vor allem auf die Vollständigkeit des geforderten Berichts und die Nachvollziehbarkeit der Argumentationen an. Bei der nächsten Schularbeit bietet es sich an, eine Frage zum Projekt zu stellen. (Z. B.: Welche Funktion beschreibt den Jahresverlauf der Tageslänge und warum? Erkläre.) Weiterführende Überlegungen Im Anschluss an das Projekt sollte die allgemeine Sinusfunktion systematisch analysiert werden. a) Untersuche den Einfluss der Parameter,, und auf den Graphen der Funktion sin. Beispiel: Untersuche die Graphen von sin, sin 2, sin 3, sin 0,5, sin 0,2. Wie wirkt sich der Faktor auf den Graphen der Funktion aus? b) Schreibe einen übersichtlichen Bericht über deine Beobachtungen. c) Finde passende Bezeichnungen für die Bedeutung der einzelnen Parameter.

Bestimme den Jahresverlauf der Tageslänge deiner Heimatstadt! Im Folgenden kannst du den Verlauf der Tageslänge deines Heimatortes untersuchen, graphisch darstellen und durch eine geeignete Näherungskurve (Regressionsmodell) annähern. Als Datengrundlage verwendest du Daten aus dem Internet. Welche Programme du zur Verarbeitung und Analyse der Daten nutzt, steht dir frei. 1 Daten beschaffen Beschaffe dir über die Seite http://aa.usno.navy.mil/data/docs/rs_oneyear.php die Uhrzeiten des Sonnenauf- und des Sonnenuntergangs in deinem Heimatort. 2 Daten analysieren Analysiere die gewonnenen Daten: Wie groß ist die mittlere Tageslänge? Um wie viele Minuten unterscheidet sich der kürzeste vom längsten Tag? Berechne die Änderung der Tageslänge pro Tag in Minuten. Warum ändert sich die Tageslänge in gewissen Zeiträumen besonders schnell? Wie sieht der Jahresverlauf der Tageslänge am Nordpol aus? Wenn der Tag am Nordpol länger ist als bei uns, müsste eigentlich die Temperatur dort höher sein als bei uns! Argumentiere. Sind deine Daten und Ergebnisse realistisch? 3 Zusatz Die Sonne ist nicht punktförmig. Wie sollte man also den Sonnentag definieren? Geht die Sonne wirklich im Osten auf? Denke an andere Orte auf der Erde. 4 Bewertungsgrundlage Schreibe einen übersichtlichen Bericht über deine Beobachtungen und finde passende Bezeichnungen für die Bedeutung der einzelnen Größen.