Physik im Kontextde-motu.net/wp-content/uploads/downloads/2012/12/Bewegung... · 2016. 8. 20. ·...

Physik im Kontext

Bewegung – einmal anders

Klasse 8 Realschule / Hauptschule

Schulset Schleswig-Holstein

Kiel, März 2006


2

Die vorliegende Unterrichtseinheit entstand im Rahmen des Programms Physik im Kontext im Set Schleswig-Holstein; sie wurde in mehreren Schulklassen erprobt und weiter verbessert. Herausgeber: IPN Kiel, Olshausenstraße 62, 24098 Kiel Autoren: Dr. Marion Kleist, Christiane Kröger-Karschny, Katrin Malutzki, Roland Hackl Kontakt: Roland Hackl: [email protected]


3

„Physik im Kontext“ (piko)

ist ein Programm*, das die naturwissenschaftliche Grundbildung von Schülerinnen und Schülern durch Physikunterricht fördern will. Dabei arbeiten erfahrene Lehrkräfte und Fachdidaktiker ge-meinsam in sogenannten „Schulsets“ an der Entwicklung von neuen Unterrichtskonzepten und Ma-terialien, die sich an drei Leitlinien orientieren: 1. Entwicklung einer neuen Lehr-Lern-Kultur: Ein methodisch vielfältiger und auf die Lernziele

abgestimmter Unterricht bietet Schülerinnen und Schülern unterschiedliche Zugänge zu einem Thema, hilft bei der Überwindung von Lernschwierigkeiten und kann selbstgesteuertes Lernen ermöglichen. Die Anbindung an Alltagskontexte fördert Interesse und Motivation.

2. Förderung des naturwissenschaftlichen Denkens, Arbeitens und Anwendens: Ein grundle-gendes Verständnis naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen kann Schülerinnen und Schüler zu eigenständiger Arbeit befähigen sowie die Anwendung schulischen Wissens in der Auseinan-dersetzung mit Problemen aus Alltag und Lebenswelt fördern.

3. Integration von Themen aus dem Bereich moderne Physik/Technologien: Moderne Themen können als Anwendungskontexte das Interesse von Schülerinnen und Schülern fördern. In höhe-ren Jahrgangsstufen kann darüber hinaus ein Grundverständnis für moderne theoretische Per-spektiven entwickelt werden.

Die vorliegende Handreichung ist ein Produkt der piko-Arbeit im Schulset Schleswig-Holstein. * Das Programm wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN) in Kiel in Kooperation mit den Universitäten Kassel und Paderborn, der Humboldt-Universität zu Berlin und der Pädagogi-schen Hochschule in Ludwigsburg durchgeführt.


4


5

DIDAKTISCHER RAHMEN:

Bewegung – einmal anders Mechanik-Unterricht im Schülerkontext Problemlage

Nach der Aussage vieler Lehrkräfte an Real- und Hauptschulen bereitet Ihnen der Mechanik-Unterricht in der Mittelstufe große Mühe. Das Schülerinteresse ist hier besonders gering und die physikalische Abstraktion beispielsweise der „gleichförmigen, geradlinigen Bewegung“ ist den Lernenden nur schwer zugänglich. Der vorliegende Unterrichtsentwurf wurde entwickelt, um die Bewegungslehre in der Mittelstufe in einen für Schülerinnen und Schüler alltäglicheren Kontext einzubetten.

Umsetzung

Die eigene Bewegung, zum Beispiel beim Sport, wird als Einsteig genommen, um den Lernenden das Verständnis für die mathematische Beschreibung (Formeln und Diagramme) der Bewegung und Geschwindigkeit näher zu bringen. Die Einheit besteht aus zehn Unterrichtsstunden und gliedert sich in vier Blöcke: Ausgehend von Bewegungsbeschreibungen im Alltag (schnell, langsam, ren-nen, hüpfen, vorwärts, seitwärts, etc.) im ersten Block wird im zweiten Block die gleichförmige, geradlinige Bewegung herauskristallisiert, mit Schülerexperimenten erarbeitet und mathematisch vertieft. Der dritte Block liefert den Übergang von der Bewegung zur Geschwindigkeit, ihrer Be-schreibung und Berechnung. Der letzte Teil bildet den qualitativen Übergang zur beschleunigten Bewegung, um die anfangs von den Schülern genannten ungleichförmigen Bewegungsarten wieder aufzugreifen.

Der Unterrichtsentwurf versteht sich als Vorschlag und nicht als starres Gerüst, in dem alle Stunden nach dem vorgezeichneten Schema ablaufen müssen. Insbesondere im zweiten und dritten Block kann die durchführende Lehrkraft den Unterrichtsverlauf an die Situation im eigenen Unterricht bzw. an der eigenen Schule anpassen oder ergänzen.

Erprobung Die vorliegende Unterrichtseinheit wurde während ihrer Entstehung durch die beteiligten Lehrerin-nen und Lehrer erprobt, so dass erste didaktische Kommentare in die Beschreibung des Unterrichts-verlaufs ausgenommen werden konnten. Die Autoren sind offen für Rückmeldungen und Verbesse-rungsvorschläge – sowohl für die Einheit an sich als auch für die Art ihrer Dokumentation.


6


7

Bewegung – einmal anders Überblick

Realschule (RS): Klassenstufe 8 Hauptschule (HS): Klassenstufe 8

Bezug zum Lehrplan: Dauer

Kräfte und Bewegungen 10 Unterrichtsstunden

Ziele der Unterrichtseinheit

Inhaltliche Schwerpunkte Methodische Schwerpunkte

Beschreiben von Bewegungsabläufen

Geschwindigkeitsbestimmungen

Kompetenzbereiche

Experimentieren an Stationen (E8/9), Vermuten (E6), Konstruieren , Präsentieren (K6), Bewerten (B3)

Unterrichtsbausteine

Unterrichtsbaustein Anzahl der Stunden Seite

1. Einführung und Orientierung 1 9

2. Gleichförmige Bewegung 3 11

3. Geschwindigkeit und ihre Messung 4 15

4. Beschleunigte Bewegung 2 17

Anhang 19

Material- und Quellenübersicht

Schülerarbeitsblätter

Bewegungskarten (Kopiervorlage für Gruppenarbeit)

Schneckenrennen:

- Infotext für Lehrkraft

- Kopiervorlage für Gruppenarbeit


8


9

Einführung und Orientierung

Bezug zum Rahmenplan Dauer

Kräfte und Bewegungen 1 Unterrichtsstunde (Stunde 1)

Leitende Fragestellung, Problem

Wie beschreiben wir Bewegungsabläufe von Körpern?

Kurzbeschreibung

Den Schülern werden Kartensätze vorgelegt, auf denen Wörter zur Beschreibung von Bewegungen stehen. Die Schüler ordnen die Karten selbstständig.

Methodische Schwerpunkte

Partner- oder Gruppenarbeit (Ordnen von Begriffen)

Klassengespräch

Lernziele & Kompetenzen

Beschreibung von Bewegungsabläufen des alltäglichen Lebens

Unterscheidung von Bewegungsformen (Qualitativ)

Stundenverlauf (Lehrer- und Schülertätigkeiten, Versuche)

Problemorientierung (Mechanik beschäftigt sich u.a. mit der Bewegung von Körpern.)

Schülertätigkeit:

Schüler nennen einen vermuteten Zusammenhang zwischen den gezeigten Gegenständen und dem neu-en Unterrichtsthema Mechanik.

Erarbeitung (Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Bewegungsabläufe von Körpern zu beschreiben.)

Schülertätigkeit:

Schüler ordnen die Karten selbstständig in Partner- oder Gruppenarbeit. Das Ordnungssystem müssen sie selbst finden.

Zusammenfassung (Bewegungsabläufe lassen sich unterscheiden: Wie bewegen sich Körper? Wie schnell be-wegen sich Körper? In welche Richtung bewegen sich Körper?)


10

Schülertätigkeit:

Schüler nennen zusammengehörende Wörter und formulieren anschließend eine passende Frage. Die Ergebnisse werden auf einem Arbeitsblatt erfasst. Schüler bilden Sätze in denen Bewegungsabläufe des alltäglichen Lebens beschrieben werden.

Didaktischer Kommentar (Hinweise, Schwierigkeiten)

Problemorientierung

Die Gegenstände sollten so gewählt werden, dass die Schüler schnell die Bewegung als gemeinsames Merkmal erkennen können. Vorwiegend ruhende Körper sollten in dieser Phase nicht betrachtet werden.

Erarbeitung

L. verteilt 8 Kartensätze. Auf den Karten sind Wörter, die die Bewegung von Körpern beschreiben. L. hilft in dieser Phase ggf. durch Vorgaben (Ordnet nach Verben,...).

Liste der Arbeitsblätter und Materialien

Bewegungskarten (siehe Anhang), Arbeitsblatt 1


11

Gleichförmige Bewegung


Beschreibung der gleichförmigen Bewegung in Bewe-gungsabläufen des alltäglichen Lebens.

3 Unterrichtsstunde (Stunden 2,3,4)


Was ist eine gleichförmige Bewegung? Was sind ihre Eigenschaften, wie wird sei beschrieben?

Kurzbeschreibung

Körper können sich unterschiedlich schnell bewegen. Anschauliche Darstellung des Zusammenhangs von Weg und Zeit.

Mit Hilfe eines „Laufdiagramms“ wird der Geschwindigkeitsbegriff erarbeitet und mit einem Schülerexperimen-tes (Glasrohr) gefestigt.


Arbeit in Gruppen

Unterrichtsgespräch

Schülerexperiment


Beobachten, Messen, Darstellen von Messergebnissen, Berechnen der Geschwindigkeit


2. Stunde: Bewegungen können mit Hilfe von Diagrammen beschrieben werden.

Versuche:

„Ergehen“ von Diagrammen auf dem Schulhof

Schülertätigkeit:

Schüler zeichnen mit Kreide ein Achsenkreuz (5 x 10 m)

• Zeitgeber (1 Schüler): rufen nach 2 Sekunden Stopp

• Läufer (2 x 5 Schüler): 5 Schüler gehen im gleichen Schritttempo gleichzeitig von der Startlinie los. Nach jeder Zeitgabe (2 Sekunden) hält jeweils ein Läufer an.


12

• Die Schüler sind unterschiedlich weit von der Ausgangslinie entfernt und bleiben stehen.

• Maler (2 Schüler): Kennzeichnen den Standort der Läufer durch Kreuze und verbinden diese.

• Messer (2 Schüler): Übertragen den Abstand von der Ausgangslinie auf der y-Achse.

• Schreiber (2 Schüler): Tragen die Messergebnisse in eine Tabelle ein.

• Beobachter (restliche Schüler): Halten Überlegungen schriftlich fest. (AB)

Schüler betrachten das Ergebnis.

Schüler erkennen eine Gerade durch den Koordinatenursprung und schließen auf eine proportionale Zu-ordnung.

Das „Ergehen“ wird mit einem langsameren Tempo wiederholt (Fuß um Fuß): Gleiche Schülertätigkei-ten wie im Teil I.

Schüler vergleichen die Geraden und erhalten folgendes Ergebnis: Je größer die Geschwindigkeit ist, desto steiler ist die Gerade.

Hausaufgabe: Versuchsbeschreibung

3. Stunde: Mathematisierung der gewonnenen Daten

Schülertätigkeit:

Schüler beschreiben den Versuch „Ergehen von Diagrammen.

Schüler übertragen die Messtabelle (zusätzliche Spalte für die Geschwindigkeit).

Beobachter berichten über ihre Überlegungen. Schüler zeichnen das Diagramm für beide Fälle.

Diskussion der Ergebnisse.

Ergebnis: s ~ t

Anstieg ist die Geschwindigkeit

Berechnung: v = t

s

Schüler berechnen die Geschwindigkeit für beide Fälle und vergleichen die Berechnungen.

Ergebnis:

Die Geschwindigkeit bleibt gleich, also ist die Bewegung gleichförmig. Die höhere Geschwindigkeit hat die steilere Gerade.

4.Stunde: Festigung des Weg-Zeit-Diagramms

Versuche:

SE

Schülertätigkeit:

Schüler messen Weg und Zeit.

Schüler protokollieren die Ergebnisse.

Schüler berechnen die Geschwindigkeit


13


2. Stunde

Proportionale Zuordnung und die Darstellung im Diagramm muss aus dem Mathematikunterricht bekannt sein.

Auf das geradlinige Gehen im gleichen Tempo muss geachtet werden.

3. Stunde

Lehrer demonstriert den Verlauf mit Hilfe von Haftmagneten.

4. Stunde

Die Herstellung des Glasrohres nimmt viel Zeit in Anspruch. Das Glasrohr kann aber mehrfach auch unter ande-ren Aufgabenstellungen verwendet werde.

Erarbeitung:

Bei einer gleichförmigen Bewegung werden in gleichen Zeiten gleiche Wege zurückgelegt.

Die Geschwindigkeit bleibt bei einer gleichförmigen Bewegung gleich.

[Zur Vorbereitung auf die 5. Stunde ist ein Fahrrad mit Fahrradcomputer notwendig.]


Für Laufdiagramm:

RS: (Nach-) Zeichnung aus Tabelle im Arbeitsheft / Millimeterpapier

HS: Arbeitsblatt mit Diagramm, Tabelle (Karopapier): Diagrammarbeit, Ablesearbeit

Arbeitsblatt 2 als Handreichung für die Lehrkraft

Für Glasrohr:

Arbeitsblatt als Protokollhilfe (AB3)

Maßband, Kreide, Stoppuhr, Haftmagnete oder Spielhütchen auf OHP, Millimeterpapier, Glasrohr (mit Wasser gefüllt und an beiden Enden verschlossen), Filzstifte, Lineal


14


15

Geschwindigkeit und ihre Messung


4 Unterrichtsstunde (Stunden 5,6,7,8)


Wie kommen wir vom Begriff der Bewegung auf den Begriff der Geschwindigkeit

Kurzbeschreibung

Mathematische Einführung der Geschwindigkeit (Weg pro Zeit). Geschwindigkeitsmessung an der Straße oder mit dem Fahrradtacho.


Arbeit in Gruppen


Schülerexperiment


Beobachten, Messen, Darstellen von Messergebnissen, Berechnen der Geschwindigkeit


5. Stunde: Geht das Tachometer des Fahrradcomputers genau?

Versuche:

Versuch mit dem Fahrrad auf dem Schulhof

Schüler stoppen die Zeit, die ein Schüler für eine Strecke von 100m benötigt.

Oder: Schüler stoppen die Zeit, die Autos (ferngesteuerte Spielzeugautos) für eine bestimmte Strecke benötigen.


16

Schülertätigkeit:

Schüler messen Zeit und Strecke. (Messtabelle)

Schüler berechnen die Geschwindigkeit.

Schüler vergleichen Geschwindigkeiten.

Schüler rechnen die Einheit der Geschwindigkeit um.

6.Stunde

Schülertätigkeit:

Schüler berechnen Geschwindigkeiten, wandeln die Einheiten um und beschreiben Bewegungen.

Schüler schätzen und vergleichen Geschwindigkeiten

7. Stunde

Überlegungen zur Verkehrs- und Geschwindigkeitsüberwachung

Schülertätigkeit:

Schüler berichten von Erfahrungen mit Geschwindigkeitsüberwachungen

Schüler lesen den Text zur Verkehrs- und Geschwindigkeitsüberwachung

Versuch:

Schüler schätzen, messen und notieren die Zeit, die ein Fahrzeug für eine festgelegte Strecke benötigt.

Schüler berechnen Geschwindigkeiten aus der eigenen Messung und tragen ihre Ergebnisse auf dem AB ein (eventuell Hausaufgabe).

8. Stunde (Festigung)

Schüler wenden neu gewonnene Kenntnisse zur Geschwindigkeit bei mathematisch-physikalischen Aufgaben an.

Zum Beispiel (AB 7 – Das Schneckenrennen)


5. Stunde

Schüler muss gleichmäßig schnell fahren. Autos sollten im Messbereich etwa mit konstanter Geschwindigkeit fahren.

6. Stunde /

7. Stunde

Autos sollten im Messbereich etwa mit konstanter Geschwindigkeit fahren. Möglichst 30er Zone. Für die Mes-sungen ist es sinnvoll, die Klasse in fünf Gruppen einzuteilen. Dabei soll eine Gruppe die Geschwindigkeiten schätzen. Zwei weitere Gruppen sollen die Zeiten stoppen und notieren. Die zwei verbleibenden Gruppen führen auf der gegenüberliegenden Straßenseite eine Vergleichsmessung durch.

8. Stunde

Schüler sollten nach Möglichkeit selbstständig arbeiten. Lösungsbogen und eventuell Tippkarten bereitstellen.


Arbeitsblätter 5 -7

Fahrrad (mit Fahrradcomputer) oder ferngesteuertes Spielzeugauto, Stoppuhr, Maßband, Kreide Papier, Stifte, Schülertexte Schneckenrennen


17

Beschleunigte Bewegung


2 Unterrichtsstunden (Stunden 9, 10)


Übergang zur beschleunigten Bewegung (freier Fall)

Kurzbeschreibung

Die gleichförmige Bewegung findet man im Alltag nur selten. Meist ändert sich die Geschwindigkeit. Wie ver-ändert sich der Weg in gleichen Zeitabschnitten?


Demonstrationsversuch mit Schülerhilfe

Schüler stellen selbstständig die Messergebnisse in einer Tabelle und in einem Weg-Zeit-Diagramm dar.



Vorhandene Kenntnisse der gleichförmigen Bewegung werden auf einen neuen Sachverhalt (beschleunigte Be-wegung) angewendet.

Weg und Zeit sind nicht proportional zueinander


Schüler vermuten, ob es sich beim folgenden Experiment um eine gleichförmige Bewegung handeln könnte

Lehrer demonstriert eine beschleunigte Bewegung (schiefe Ebene oder ein Wagen wird durch die Gewichtskraft eines Körpers gezogen)

Schüler notieren Messergebnisse in einer Tabelle und stellen die Ergebnisse in einem Diagramm dar.

Im Unterrichtsgespräch wird die beschleunigte Bewegung mit der gleichförmigen Bewegung verglichen.

(ergänzend dazu kann das Computerprogramm Viana benutzt werden)



AB 8, 9 und 10

Schienenwagen, Rollen, Metronom, Gewichte, Papier, Stifte Laptop, Beamer, Programm Viana


18


19

Anhang


20

Materialien

Unter-richtsstunde Beschreibung

Arbeitsblätter

1 Bewegungskarten (siehe Anhang) Bewegungsformen (AB 1)

2 Maßband, Kreide, Stoppuhr AB als Hinweis für den Lehrer im Unterrichtsgespräch gedacht

Ergehen von Diagrammen (AB 2)

3 Haftmagnete oder Spielhütchen auf OHP, Millimeterpapier

4 Glasrohr (mit Wasser gefüllt und an beiden Enden verschlossen), Stoppuhr, Filzstifte, Lineal

Weg-Zeit-Diagramm zur Luftblase im Glasrohr (AB 3)

5 Fahrrad (mit Fahrradcomputer) oder ferngesteuertes Spielzeugauto, Stoppuhr, Maßband, Kreide

6 Geschwindigkeit (AB 4)

7 Stoppuhr, Kreide, Maßband, Papier, Stift Geschwindigkeitsmessung – ein Infotext (AB 5)

Wie kann man die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges ermitteln? (AB 6)

8 Schülertexte Schneckenrennen Das Schneckenrennen (AB 7)

9 Schienenwagen, Rollen, Metronom, Gewichte, Papier, Stifte Ungleichförmige Bewegung (AB 8 – AB 10)

10 Laptop, Beamer, Programm Viana

Quellen

CD-ROM: Physik S I Arbeitsblätter, paetec GmbH 1999 (ISBN: 3-89517-329-0)

Physik 7/8, paetec GmbH (ISBN: 3-89517-688-5)

CD-ROM: Physik S I Arbeitsblätter, Ernst Klett Verlag GmbH 2001 (ISBN: 3-12-068890-8)

Physik für die Sekundarstufe I Gesamtband, Cornelsen Verlag 1995 (ISBN: 3-464-06040-3)

Glasrohr: Arbeitsheft MV, Cornelsen (ISBN 36278)

Schneckenrennen: Ernst Klett Verlag, 2002, als Kopiervorlage freigegeben

Programm Viana: http://didaktik.physik.uni-essen.de/viana/

BEWEGUNGSFORMEN AB 1

1. Wie bewegen sich Körper?

Sie ___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

2. ___________________________________________________________

Sie ___________________________________________________________

Sie bewegen sich _________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

3. ___________________________________________________________

Sie bewegen sich _________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

BEWEGUNGSFORMEN LÖSUNG AB 1

1. Wie bewegen sich Körper?

Sie stehen, fahren, laufen,

schwimmen, tauchen, fließen,

fliegen, fallen, schaukeln, springen, ...

2. Wie schnell bewegen sich Körper?

Sie bremsen, beschleunigen

Sie bewegen sich gleichförmig (= mit gleich bleibender Geschwindigkeit),

ungleichförmig, im Takt,

schnell, ...

3. In welche Richtung bewegen sich Körper?

Sie bewegen sich krummlinig, geradlinig,

vorwärts, geradeaus, nach unten, nach rechts,

auf und ab, hin und her, ...

„ERGEHEN“ VON DIAGRAMMEN AB 2 Durchführung

5 Schüler gehen im gleichen Schritttempo von einer Ausgangslinie los und bleiben im Abstand von 2 Sekunden stehen. Diese geradlinige gleichförmige Bewegung soll in einem Diagramm beschrieben werden.

Überlegung 1

Welche physikalischen Größen sind im Diagramm dargestellt? a) Welche physikalische Größe wird auf der x-Achse dargestellt? ___________ Welche Einheit wird verwendet? ___________ b) Welche physikalische Größe wird auf der y-Achse dargestellt? ___________ Welche Einheit wird verwendet? ___________

Überlegung 2

Warum sollen alle Läufer im gleichen Schritttempo gehen? ________________________________________________________________ Überlegung 3

Wie lang sollte ein Schritt sein, wenn jeder Läufer in jeder Sekunde einen Schritt macht? ________________________________________________________________ Überlegung 4

Wie ändert sich die Geschwindigkeit, wenn jeder Läufer in einer Sekunde einen Doppelschritt macht? ________________________________________________________________

„ERGEHEN“ VON DIAGRAMMEN LÖSUNG AB 2 Durchführung

5 Schüler gehen im gleichen Schritttempo von einer Ausgangslinie los und bleiben im Abstand von 2 Sekunden stehen. Diese geradlinige gleichförmige Bewegung soll in einem Diagramm beschrieben werden.

Überlegung 1

Welche physikalischen Größen sind im Diagramm dargestellt? a) Welche physikalische Größe wird auf der x-Achse dargestellt? Zeit Welche Einheit wird verwendet? Sekunde b) Welche physikalische Größe wird auf der y-Achse dargestellt? Weg Welche Einheit wird verwendet? Meter

Überlegung 2

Warum sollen alle Läufer im gleichen Schritttempo gehen? ________________________________________________________________ Überlegung 3

Wie lang sollte ein Schritt sein, wenn jeder Läufer in jeder Sekunde einen Schritt macht? ________________________________________________________________ Überlegung 4

Wie ändert sich die Geschwindigkeit, wenn jeder Läufer in einer Sekunde einen Doppelschritt macht? ________________________________________________________________

WEG-ZEIT-DIAGRAMM AB 3 Aufgabe

Überprüfe, ob sich die Luftblase im Glasrohr gleichförmig bewegt. Stelle deine Messergebnisse in einem Weg-Zeit-Diagramm dar. Vorüberlegung

a) Welche Größe gibst du dir vor? ____________________________

b) Welche Größe musst du messen? ____________________________

c) Welche Messgeräte benötigst du? ____________________________

d) Was muss die Auswertung der Messergebnisse im Diagramm ergeben?

____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________

Vermutung

Neige das Glasrohr. Welche Bewegung führt die Luftblase wohl durch?

Durchführung

Drehe das Glasrohr um 180°, so dass sich die Luftblase am unteren Ende befindet. Lege das Ende des Glasrohres auf einen kleinen Bücherstapel. Markiere nun mit einem Filzschreiber alle 5 Sekunden den Ort der Luftblase. Messergebnisse

Bestimme den jeweils zurückgelegten Weg und trage die Ergebnisse in die Tabelle ein.

Zeit in Sekunden 0 5 10 15 20 25

zurückgelegter Weg in cm

Auswertung

1) Stelle deine Messwerte in einem Weg-Zeit-Diagramm dar. Schneide das Diagramm aus und klebe es auf die Rückseite des Arbeitsblattes.

2) Was kannst du aus dem Diagramm erkennen?

________________________________________________________________

WEG-ZEIT-DIAGRAMM LÖSUNG AB 3 Aufgabe

Überprüfe, ob sich die Luftblase im Glasrohr gleichförmig bewegt. Stelle deine Messergebnisse in einem Weg-Zeit-Diagramm dar. Vorüberlegungen

a) Welche Größe gibst du dir vor? Zeit

b) Welche Größe musst du messen? Weg

c) Welche Messgeräte benötigst du? Stoppuhr, Lineal

d) Was muss die Auswertung der Messergebnisse im Diagramm ergeben?

Im s-t-Diagramm einer gleichförmigen Bewegung gibt es eine Ursprungsgerade.

Vermutung

Neige das Glasrohr. Welche Bewegung führt die Luftblase wohl durch?

Durchführung

Drehe das Glasrohr um 180°, so dass sich die Luftblase am unteren Ende befindet. Lege das Ende des Glasrohres auf einen kleinen Bücherstapel. Markiere nun mit einem Filzschreiber alle 5 Sekunden den Ort der Luftblase. Messergebnisse

Bestimme den jeweils zurückgelegten Weg und trage die Ergebnisse in die Tabelle ein.

Zeit in Sekunden 0 5 10 15 20 25

zurückgelegter Weg in cm

Auswertung

1) Stelle deine Messwerte in einem Weg-Zeit-Diagramm dar. Schneide das Diagramm aus und klebe es auf die Rückseite des Arbeitsblattes.

2) Was kannst du aus dem Diagramm erkennen?

________________________________________________________________

GLEICHFÖRMIGE BEWEGUNG AB 4 Aufgabe 1

a) Für einen ICE werden Wege und Zeiten gemessen. Die Messwerte sind im Diagramm dargestellt. Lies entsprechende Wertepaare ab und übertrage sie in die Tabelle.

1 2 3 4 5 6

5

10

15

20

s in km

t in min

Wegstrecke Zeit

b) Warum bewegt sich der ICE gleichförmig?

_____________________________________________________________

Aufgabe 2

Ein Passagierflugzeug fliegt eine gerade Strecke mit gleich bleibender Reisegeschwindigkeit. a) Ergänze folgende Tabelle.

t in min 0 1 2 4 6 10 30 60

s in km 0 840 b) Zeichne den Graphen mit einer anderen Farbe in das s-t-Diagramm von Aufgabe 1

ein.

GLEICHFÖRMIGE BEWEGUNG LÖSUNG AB 4 Aufgabe 1

a) Für einen ICE werden Wege und Zeiten gemessen. Die Messwerte sind im Diagramm dargestellt. Lies entsprechende Wertepaare ab und übertrage sie in die Tabelle.

1 2 3 4 5 6

5

10

15

20

s in km

t in min

Wegstrecke Zeit 3 km 1 min 6 km 2 min 9 km 3 min 12 km 4 min 15 km 5 min 18 km 6 min

b) Woran erkennt man, dass sich der ICE gleichförmig bewegt?

Der Graph ist eine ansteigende Ursprungsgerade.

Aufgabe 2

Ein Passagierflugzeug fliegt eine gerade Strecke mit gleich bleibender Reisegeschwindigkeit. a) Ergänze folgende Tabelle.

t in min 0 1 2 4 6 10 30 60

s in km 0 14 28 56 84 140 420 840 b) Zeichne den Graphen mit einer anderen Farbe in das s-t-Diagramm von Aufgabe 1

ein.

GESCHWINDIGKEIT AB 5 Man hat festgelegt, die Geschwindigkeit eines Körpers folgendermaßen zu berechnen:

t

svgkeitGeschwindi ==

(von lat. velocitas = Geschwindigkeit)

In der Physik werden Wegstrecken in Meter und Zeiten in Sekunden angegeben. Einheiten: Meter pro Sekunde (

s

m ) Kilometer pro Stunde ( h

km )

Wir können die Einheiten ineinander umrechnen.

h

km____

h1

m

min1

m

s1

m1

s

m1 ====

s

m1

s

m1000

min

m1000

h1

km1

h

km1 ====

Aufgabe

Wie schnell sind Tiere, Menschen, Autos und Raketen? Hier spukte Fehlerteufel. Sortiere richtig!

Geschwindigkeit in s

m Geschwindigkeit in h

km

Schildkröte 18 0,3

Mensch 1,4 36

Sprinter 0,09 5

Schwalbe 10 150

PKW 8 000 65

Rakete 42 28 800

Aufgaben zu unserem Sonnensystem

1. Die Erde dreht sich um ihre eigene Achse. Für eine Umdrehung braucht sie etwa 24 Stunden (1 Tag). Stell dir vor, du liegst einen Tag lang irgendwo am Äquator gemütlich in einer Hängematte. Dann legst du mit deinem Standort in 24 Stunden eine Strecke von 40 000 km zurück. Wie schnell dreht sich die Erde um ihre Achse? Runde sinnvoll.

Gegeben: s = Gesucht: v in h

km

t =

Rechnung: t

sv =

2. Die Erde bewegt sich um die Sonne. Für die gewaltige Strecke von 937 000 000 km benötigt sie ein Jahr. Mit welcher Geschwindigkeit „rast“ die Erde durch unser Sonnensystem? Runde.

Gegeben: Gesucht: Rechnung:

3. Der Mond bewegt sich im Abstand von etwa 400 000 km um die Erde. Er braucht

für die etwa 2,4 Millionen km lange Wegstrecke etwa einen Monat (29,5 Tage). Wie schnell ist der Mond? Runde.

Gegeben: Gesucht: Rechnung:

GESCHWINDIGKEIT LÖSUNG AB 5 Man hat festgelegt, die Geschwindigkeit eines Körpers folgendermaßen zu berechnen:

t

sv

Zeitbenötigte

WeggterzurückgelegkeitGeschwindi ==

(von lat. velocitas = Geschwindigkeit)

In der Physik werden Wegstrecken in Meter und Zeiten in Sekunden angegeben. Einheiten: Meter pro Sekunde (

s

m ) Kilometer pro Stunde ( h

km )

Wir können die Einheiten ineinander umrechnen.

h

km6,3

h1

m6003

min1

m06

s1

m1

s

m1 ====

s

m

6,3

1

s3600

m1000

min06

m1000

h1

km1

h

km1 ====

Aufgabe

Wie schnell sind Tiere, Menschen, Autos und Raketen? Hier spukte Fehlerteufel. Sortiere richtig!


m Geschwindigkeit in h

km

Schildkröte 18 0,09 0,3 0,3

Mensch 1,4 1,4 36 5

Sprinter 0,09 10 5 36

Schwalbe 10 18 150 65

PKW 8 000 42 65 150

Rakete 42 8 000 28 800 28 800

Aufgaben zu unserem Sonnensystem

1. Die Erde dreht sich um ihre eigene Achse. Für eine Umdrehung braucht sie etwa 24 Stunden (1 Tag). Stell dir vor, du liegst einen Tag lang irgendwo am Äquator gemütlich in einer Hängematte. Dann legst du mit deinem Standort in 24 Stunden eine Strecke von 40 000 km zurück. Wie schnell dreht sich die Erde um ihre Achse? Runde sinnvoll.

Gegeben: s = 40 000 km Gesucht: v in h

km

t = 24 h

Rechnung: t

sv =

h

km7001

h

km6666,1

h24

km00040v !==

2. Die Erde bewegt sich um die Sonne. Für die gewaltige Strecke von

937 000 000 km benötigt sie ein Jahr. Mit welcher Geschwindigkeit „rast“ die Erde durch unser Sonnensystem? Runde.

Gegeben: s = 937 000 000 km Gesucht: v in h

km

t = 365 d

Rechnung: t

sv =

h

km000100

h

km47,963106

d

km29,1235672

d365

km000000937v !===

3. Der Mond bewegt sich im Abstand von etwa 400 000 km um die Erde. Er braucht

für die etwa 2,4 Millionen km lange Wegstrecke etwa einen Monat (29,5 Tage). Wie schnell ist der Mond? Runde.

Gegeben: s = 2 400 000 km Gesucht: v in h

km

t = 29,5 d

Rechnung: t

sv =

h

km0043

h

km83,3893

d

km355,9381

d29,5

km0004002v !===

GESCHWINDIGKEITSMESSUNG AB 6

Quelle: www.auto-und-verkehr.de Um bei der Verkehrsüberwachung eine Gleich-behandlung der Verkehrsteilnehmer zu erzielen, haben die einzelnen Bundesländer Richtlinien zur Verkehrs- und Geschwindigkeitsüberwachung erlassen, die das Blitzen in der Nähe einer Geschwindigkeitsbeschränkung regeln.

Die Geschwindigkeitsmessung darf von der Polizei durch manuelles Messen per Stoppuhr durchgeführt werden. Hierbei misst die Polizei per Stoppuhr die Zeit, die ein Kfz für eine zuvor abgesteckte Strecke benötigt.

Ebenfalls möglich ist eine Geschwindigkeitsmessung durch Nachfahren. Dabei misst die Polizei bei möglichst gleich bleibendem Abstand zu einem Kfz über eine längere Strecke dessen Geschwindigkeit.

Beide Messmethoden beinhalten eine große Fehler-quote.

Heutzutage erfolgt eine Geschwindigkeitskontrolle deshalb überwiegend durch geeichte Radar- oder Lasermessgeräte, in Verbindung mit Video- oder Foto-Dokumentationen. Neben den stationären Messgeräten („Starenkästen“) sind mobile Geräte („Blitzgerät“, Laserpistole, Lichtschranken-messgerät, Videokamera in Polizeifahrzeugen) im Einsatz.

Um Fehlerquellen auszuschließen, wird sowohl bei der Radar- als auch bei der Lasermessmethode ein Toleranzabzug vorgenommen.

Neben Eichfehlergrenzen können menschliche Fehler die Messung beeinflussen; z.B. bei der Handmessung mit Laserpistole Verwack-lungsfehler, bei der Stoppuhrmethode Reaktionsfehler des Polizeibeamten beim Stoppen der Zeit, beim Hinterherfahren nicht gleich bleibender Abstand, bei der Videoaufnahme Zoomen.

Wir haben in einer h

km30 -Zone eine Geschwindigkeitsmessung per Stoppuhr durchgeführt.

Geräte Maßband, Stoppuhr, Straßenkreide Durchführung Wir haben uns auf einer geraden Straße eine Strecke von ___ m

markiert. Dann wurde die Zeit gestoppt, die ein Fahrzeug für diese Strecke benötigte.

Messwerte

Nr. Beispiel 1 2 3 4 5 6 7

Zeit in s 5,0

Berechnung

Die Geschwindigkeit in s

m wird wie im folgenden Beispiel berechnet:

Gegeben: s = 30 m Gesucht: v in s

m

t = 5,0 s

Rechnung: t

sv =

s

m6,0

s5,0

m30v ==

Nr. Beispiel 1 2 3 4 5 6 7


m 6,0

Die Geschwindigkeit in h

km wird wie im folgenden Beispiel berechnet:

Gegeben: v = s

m6 Gesucht: v in

h

km

Rechnung: Es gilt: h

km3,6

s

m1 =

h

km21,6

h

km3,66,0

s

m6,0v =!==

Nr. Beispiel 1 2 3 4 5 6 7

Geschwindigkeit in h

km 21,6

Auswertung In der h

km30 -Zone waren ___ von 7 Fahrzeugen zu schnell.

GESCHWINDIGKEITSMESSUNG LÖSUNGSBEISPIEL AB 6

Quelle: www.auto-und-verkehr.de Um bei der Verkehrsüberwachung eine Gleich-behandlung der Verkehrsteilnehmer zu erzielen, haben die einzelnen Bundesländer Richtlinien zur Verkehrs- und Geschwindigkeitsüberwachung erlassen, die das Blitzen in der Nähe einer Geschwindigkeitsbeschränkung regeln.

Die Geschwindigkeitsmessung darf von der Polizei durch manuelles Messen per Stoppuhr durchgeführt werden. Hierbei misst die Polizei per Stoppuhr die Zeit, die ein Kfz für eine zuvor abgesteckte Strecke benötigt.

Ebenfalls möglich ist eine Geschwindigkeitsmessung durch Nachfahren. Dabei misst die Polizei bei möglichst gleich bleibendem Abstand zu einem Kfz über eine längere Strecke dessen Geschwindigkeit.

Beide Messmethoden beinhalten eine große Fehler-quote.

Heutzutage erfolgt eine Geschwindigkeitskontrolle deshalb überwiegend durch geeichte Radar- oder Lasermessgeräte, in Verbindung mit Video- oder Foto-Dokumentationen. Neben den stationären Messgeräten („Starenkästen“) sind mobile Geräte („Blitzgerät“, Laserpistole, Lichtschranken-messgerät, Videokamera in Polizeifahrzeugen) im Einsatz.

Um Fehlerquellen auszuschließen, wird sowohl bei der Radar- als auch bei der Lasermessmethode ein Toleranzabzug vorgenommen.

Neben Eichfehlergrenzen können menschliche Fehler die Messung beeinflussen; z.B. bei der Handmessung mit Laserpistole Verwack-lungsfehler, bei der Stoppuhrmethode Reaktionsfehler des Polizeibeamten beim Stoppen der Zeit, beim Hinterherfahren nicht gleich bleibender Abstand, bei der Videoaufnahme Zoomen.

Wir haben in einer h

km30 -Zone eine Geschwindigkeitsmessung per Stoppuhr durchgeführt.

Geräte Maßband, Stoppuhr, Straßenkreide Durchführung Wir haben uns auf einer geraden Straße eine Strecke von 30 m

markiert. Dann wurde die Zeit gestoppt, die ein Fahrzeug für diese Strecke benötigte.

Messwerte

Nr. Beispiel 1 2 3 4 5 6 7

Zeit in s 5,0 4,3 2,5 3,9 5,1 4,5 2,7 5,1

Berechnung

Die Geschwindigkeit in s

m wird wie im folgenden Beispiel berechnet:

Gegeben: s = 30 m Gesucht: v in s

m

t = 5,0 s

Rechnung: t

sv =

s

m6,0

s5,0

m30v ==

Nr. Beispiel 1 2 3 4 5 6 7


m 6,0 7,0 12,0 7,7 5,9 6,7 11,1 5,9

Die Geschwindigkeit in h

km wird wie im folgenden Beispiel berechnet:

Gegeben: s

m6v = Gesucht: v in

h

km

Rechnung: h

km3,6

s

m1 =

h

km21,6

h

km3,66,0

s

m6,0v =!==

Nr. Beispiel 1 2 3 4 5 6 7

Geschwindigkeit in h

km 21,6 25,1 43,2 27,7 21,2 24,0 40,0 21,2

Auswertung In der h

km30 -Zone waren 2 von 7 Fahrzeugen zu schnell.

AUSWERTUNG DES SCHNECKENRENNENS AB 7

Startnummer Name Farbe Begründung

1 •

2 Else •

3 gelb •

4 • Spätstart • gleich bleibende Geschwindigkeit

5 •

6 •

AUSWERTUNG DES SCHNECKENRENNENS LÖSUNG AB 7

Startnummer Name Farbe Begründung

1 Marlies braun • normaler Start • kriecht zurück

2 Else grün • normaler Start • bleibt stehen • wird vorgesetzt

3 Carla gelb • Spätstart • wird zweimal langsamer

4 Leo schwarz • Spätstart • gleich bleibende Geschwindigkeit

5 Gustav blau • normaler Start • gleich bleibende Geschwindigkeit

6 Egon rot • Frühstart • wird zurückgesetzt

UNGLEICHFÖRMIGE BEWEGUNG AB 8 Bewegungen, die wir in unserer Umwelt beobachten, sind meist ungleichförmig. In welchem der aufgeschriebenen Fälle liegt eine ungleichförmige Bewegung vor? Kreuze an.

In gleichen Zeitspannen werden gleich lange Wege zurückgelegt.

Ein Auto fährt in einer Linkskurve mit konstanter Geschwindigkeit.

Die Tachometernadel bewegt sich. Ein Apfel fällt vom Baum.

Ein Autofahrer bremst. Die Tachometernadel bleibt bei gerader Fahrstrecke an der gleichen Stelle.

Im folgenden Bild ist eine Fahrkurve eines PKW dargestellt. Um was für ein Diagramm handelt es sich? _______________________________

In welchem Zeitabschnitt fährt der PKW a) gleichförmig, ____________

b) beschleunigt, ____________

c) verzögert, ____________

d) überhaupt nicht. ____________

UNGLEICHFÖRMIGE BEWEGUNG LÖSUNG AB 8 Bewegungen, die wir in unserer Umwelt beobachten, sind meist ungleichförmig. In welchem der aufgeschriebenen Fälle liegt eine ungleichförmige Bewegung vor? Kreuze an.

In gleichen Zeitspannen werden gleich lange Wege zurückgelegt.

x Ein Auto fährt in einer Linkskurve mit konstanter Geschwindigkeit.

x Die Tachometernadel bewegt sich. x Ein Apfel fällt vom Baum.

x Ein Autofahrer bremst. Die Tachometernadel bleibt bei gerader Fahrstrecke an der gleichen Stelle.

Im folgenden Bild ist eine Fahrkurve eines PKW dargestellt. Um was für ein Diagramm handelt es sich? Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm

In welchem Zeitabschnitt fährt der PKW a) gleichförmig, B-C; D-E; F-G

b) beschleunigt, A-B; E-F; J-K

c) verzögert, C-D; G-H

d) überhaupt nicht. H-J

GLEICHMÄßIG BESCHLEUNIGTE BEWEGUNG AB 9 Die beiden folgenden Tabellen enthalten Messwerte einer gleichförmigen und einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung.


Weg (in m) 2,5 5 10 15

Zeit (in s) 1 2 4 6

Geschwindigkeit (in s

m ) 2,5 2,5 2,5 2,5

Gleichmäßig beschleunigte Bewegung

Weg (in m) 1 4 16 36

Zeit (in s) 1 2 4 6


m ) 2 4 8 12

Zeichne die Messwerte in ein Weg-Zeit-Diagramm und in ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm ein. (Zeichne die gleichförmige Bewegung blau und die beschleunigte Bewegung rot ein.)

Wie unterscheiden sich die Geraden im Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm?

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

GLEICHMÄßIG BESCHLEUNIGTE BEWEGUNG LÖSUNG AB 9 Die beiden folgenden Tabellen enthalten Messwerte einer gleichförmigen und einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung.


Weg (in m) 2,5 5 10 15

Zeit (in s) 1 2 4 6


m ) 2,5 2,5 2,5 2,5

Gleichmäßig beschleunigte Bewegung

Weg (in m) 1 4 16 36

Zeit (in s) 1 2 4 6


m ) 2 4 8 12

Zeichne die Messwerte in ein Weg-Zeit-Diagramm und in ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm ein. (Zeichne die gleichförmige Bewegung blau und die beschleunigte Bewegung rot ein.)

Wie unterscheiden sich die Geraden im Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm?

Im Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm erhalten wir für die gleichförmige Bewegung

eine Gerade, die parallel zur Zeit-Achse ist, und für die gleichmäßig

beschleunigte Bewegung eine ansteigende Ursprungsgerade.

FREIER FALL AB 10 Alle Körper fallen aus gleicher Höhe gleich schnell, wenn die Luft den Fall nicht behindert. Dann spricht man vom freien Fall. Ordne die folgenden Beispiele in die Tabelle ein: fallendes Blatt, fallender Stein; Regentropfen; Fallschirmspringer am Fallschirm; Fallschirmspringer bei nicht geöffneten Fallschirm; Schneeflocken Es liegt (näherungsweise) freier Fall vor. Es liegt kein freier Fall vor.

_____________________________ _____________________________ _____________________________

______________________________ ______________________________ ______________________________

Eine fallende Kugel wurde in Abständen von 0,05 s fotografiert. Ergänze die Messwertetabelle.

t (in s) 0

s (in cm) 0

Zeichne das Weg-Zeit-Diagramm.

10

0

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130[cm]

Liegt eine beschleunigte Bewegung vor? Begründe deine Aussage. _______________________________________________________ _______________________________________________________

FREIER FALL LÖSUNG AB 10 Alle Körper fallen aus gleicher Höhe gleich schnell, wenn die Luft den Fall nicht behindert. Dann spricht man vom freien Fall. Ordne die folgenden Beispiele in die Tabelle ein: fallendes Blatt, fallender Stein; Regentropfen; Fallschirmspringer am Fallschirm; Fallschirmspringer bei nicht geöffneten Fallschirm; Schneeflocken Es liegt (näherungsweise) freier Fall vor. Es liegt kein freier Fall vor.

Fallender Stein, Regentropfen, Fallschirmspringer bei nicht geöffneten

Fallschirm

Fallendes Blatt, Schneeflocken, Fallschirmspringer am Fallschirm

Eine fallende Kugel wurde in Abständen von 0,05 s fotografiert. Ergänze die Messwertetabelle.

t (in s) 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45

s (in cm) 0 1 5 11 20 31 44 60 79 99

Zeichne das Weg-Zeit-Diagramm.

0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 t in s

20

40

60

80

100

s in cm

10

0

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130[cm]

Liegt eine beschleunigte Bewegung vor? Begründe deine Aussage. Es liegt eine beschleunigte Bewegung vor. Mit zunehmender Zeit nimmt der Weg immer schneller zu.

BEWEGUNGSFORMEN

1. Wie bewegen sich Körper? Sie _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________

2. _______________________________________________________ Sie _______________________________________________________ Sie bewegen sich _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________

3. _______________________________________________________ Sie bewegen sich _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________

BEWEGUNGSFORMEN

1. Wie bewegen sich Körper? Sie stehen, fahren, laufen,

schwimmen, tauchen, fließen, fliegen, fallen, schaukeln, springen, ...

2. Wie schnell bewegen sich Körper? Sie bremsen, beschleunigen Sie bewegen sich gleichförmig (= mit gleich bleibender Geschwindigkeit), un-

gleichförmig, im Takt, schnell, ...

3. In welche Richtung bewegen sich Körper? Sie bewegen sich krummlinig, geradlinig,

vorwärts, geradeaus, nach unten, nach rechts, auf und ab, hin und her, ...

BEWEGUNGSFORMEN

GLEICH- FÖRMIG

UNGLEICH- FÖRMIG

KRUMMLINIG GERADLINIG

SCHNELL IM TAKT

VORWÄRTS NACH RECHTS

BEWEGUNGSFORMEN

NACH UNTEN HIN UND HER

AUF UND AB FAHREN

FLIEGEN SCHWIMMEN

FALLEN FLIEßEN

BEWEGUNGSFORMEN

SCHAUKELN TAUCHEN

SPRINGEN STEHEN

DREHEN LAUFEN

BESCHLEUNIGEN ABBREMSEN


Schneckenrennen

– Infotext für Lehrkraft – Am Tageslichtprojektor wird ein Motorradfahrer gezeigt, der eine vorgegebene Rennstrecke ab-fährt (Abb.1). Die Schülerinnen und Schüler sollen nun aus vier Möglichkeiten des Geschwindig-keits-Weg-Diagramm ermitteln, das zu dem Motorradfahrer und der Rennstrecke passt. Die Schüle-rinnen und Schüler sollten dabei ihre Antworten ausführlich begründen. Die Schülerinnen und Schüler werden nun erzählerisch in das Szenario eines „Schnecken-Rennens“ eingeführt, in dem sechs verschiedene Renn-Schnecken auf einer 50 cm langen Strecke gegeneinander antreten. Jeder Rennverlauf ist durch eine Reporterbeschreibung, eine Rennta-belle und ein Weg-Zeit-Diagramm dargestellt. Die Schülerinnen und Schüler, die sich in Gruppen aufgeteilt haben, erhalten die Aufgabe, die ver-schiedenen Rennverläufe zu sortieren, indem sie die Tabellen, Schaubilder und Rennbeschrei-bungen einander zuordnen. Sie müssen dazu die in Bezug auf Tabelle und Schaubilder unwesent-lichen Angaben der Verbalbeschreibungen bei der Sortierung aussondern, oder anders gesagt, die wesentlichen Angaben „herauspicken“. Angesichts der zum Teil sehr ausführlichen Rennkom-mentare muss man genügend Zeit für diese Phase einplanen.

Die Schnecke mit dem grünen Trikot...

... ist eine bedächtige Schnecke und glaubt an die Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeit, die zum sieg verhelfen wird. Deshalb wählt sie mit dem Startschuss eine Geschwindigkeit, mit der sie in 1 min 6 cm zurücklegt, weil sie weiß, dass sie diese Geschwindigkeit über den gesamten Rennverlauf halten kann. Und tatsächlich nach 2 min des Rennens liegt sie gleichauf mit der Verfolgergruppe der führenden Schnecke, die allerdings beim Start geschummelt hat und sicher noch disqualifiziert werden wird. Sie will sich gerade Sorgen über die Schnecke mit dem gelben Trikot machen, die sich aus dem Verfolgerfeld gelöst hat, als die neben ihr laufende Schnecke 1 auf einmal umkehrt. Besorgt, ob etwas passiert ist, bleibt sie stehen und bietet der umkehrenden Schnecke ihre Hilfe an. Als sie sich vergewissert hat, dass keine Hilfe von Nöten ist, will sie gerade ihr Rennen wieder aufnehmen, als die große Hand der Rennleitung sie zur Belohnung für ihre Hilfsbereitschaft auf die Stelle setzt, an die sie bei gleichbleibender Geschwindigkeit nach 1 min Rennunterbrechung gelangt wäre. „Das ist fair“. denkt sie und setzt das Rennen mit ihrer Anfangstaktik fort. Tatsächlich überquert sie mit der Führungsgruppe aus drei weiteren Schnecken damit zum gleichen Zeitpunkt die 42 cm – Marke.

Die Schnecke mit dem roten Trikot...

... ist vor dem Start beleidigt, weil man ihr die Außenbahn zugewiesen hat, obwohl sie als stärkste Läuferin im Teilnehmerkreis gilt. „Na wartet.“ denkt sie sich, „ich werde heute nicht nur gewinnen, sondern au h noch das ganze Feld durch einen absolut überlegenen Sieg deklassieren.“ Still und heimlich lässt sie ihren Startblock auf der Außenbahn um 4 cm nach vorne verschieben und mit dem Startschuss spurtet sie mit dem mörderischen Tempo von 8 cm in einer Minute los. „Läuft ja alles glatt.“ denkt sie sich nach 2,5 min, als sie das Verfolgerfeld schon weit hinter sich sieht und rennt in gleichem Tempo weiter. Plötzlich merkt sie nach einer weiteren Minute wie sie vom Boden hochgehoben und 1 min in der Luft gehalten wird. Unter sich sieht sie, wie das Feld immer weiter zieht, sie strampelt und schreit, aber erst nach 1 min in der Luft wird sie wieder abgesetzt und dann auch noch bei der 20 cm- Marke. „Frechheit!“ denkt sie sich, weiß aber, dass sie eigentlich im Unrecht war. Trotzdem gibt sie nicht auf: mit seiner unglaublich hohen Anfangsgeschwindigkeit von 4 cm in einer halben Minute zieht sie abermals los und holt tatsächlich immer mehr auf. 7 min nach Rennbeginn hat sie wieder zur Schnecke mit dem gelben Trikot aufgeschlossen. Ob es ihr gelingt die anderen auch noch einzuholen?

Die Schnecke mit dem gelben Trikot ...

... steht wie die anderen gespannt an der Startlinie, als sie plötzlich merkt, dass einer ihrer Rennschuhe offen ist. „Verflixt!“ denkt sie und bückt sich schnell, um ihre Schuhe zu binden. Als sie wieder aufblickt, sind die anderen schon gestartet. „Noch mal verflixt!“ entfährt es ihr und sie spurtet mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Schnecke, die zu diesem Zeitpunkt in Führung liegt los. Mit diesem Tempo hat sie nach 2 min das Rennverlaufs gut zu den anderen Schnecken aufgeschlossen. „Weiter so!“ denkt sie, aber bereits 1 min später muss sie ihrem hohen Anfangstempo Tribut zollen und verlangsamt sich auf die Geschwindigkeit von 6 cm in 1 min. Als sie mit diesem Tempo die 30 cm – Marke überquert und feststellt, dass sie zu diesem Zeitpunkt in Führung liegt, denkt sie: „Jetzt schaukeln wir das Rennen noch gemütlich nach Hause.“ und verringert ihr Tempo ab der 5. Rennminute auf die Geschwindigkeit von 8 cm in 2 min. Damit ist sie allerdings zusammen mit der roten Rennschnecke auf den letzten Platz zurückgefallen, als sie die 40 cm – Marke erreicht.

Die Schnecke mit dem braunen Trikot...

... ist eine taktisch gewiefte Schnecke und startet das Rennen beim Startschuss mit dem Vorhaben, erst langsam zu beginnen und dann durch die gesparten Kraftreserven das Feld von hinten aufzurollen. Als sie auch noch sieht, wie zwei Renngegner zunächst am Startplatz zurückbleiben, ist sie sich ihrer Taktik erst recht sicher und beschleunigt nach 1, 5 Rennminuten auf das Doppelte ihrer Anfangsgeschwindigkeit. Als sie sich nach weiteren 1,5 min gerade freuen will, dass die nächste vor ihr liegende Schnecke gerade langsamer wird, verliert sie ihren Schuh und muss 2 cm zurückkriechen, um diesen anzuziehen. Gerade als sie wieder umdreht, um mit ihrer hohen Geschwindigkeit von 8 cm pro Minute die Verfolgung wieder aufzunehmen, sieht sie, wie die führende Schnecke wegen Schummelns am Start ihre Weg- und Zeitstrafe erhält. Sie glaubt mit ihrem hohen Tempo wieder an eine Siegmöglichkeit, muss aber nah 2,5 Minuten feststellen, dass ihr die Kräfte mit diesem Tempo nicht ins Ziel reichen und sie verlangsamt auf eine Geschwindigkeit von 3 cm in einer halben Minute.

Die Schnecke mit dem schwarzen Trikot...

... konzentriert sich ganz auf den Start, als sie plötzlich bemerkt, wie die neben ihr startende Schnecke sich den Schuh bindet. „So was Blödes!“ schießt ihr unwillkürlich durch den Kopf sie fängt an zu lachen, bis ihr die Tränen in die Augen schießen. Als sie wieder aufblickt, sind die andern schon lange weg. Auch die „Schuh-bind-Schnecke“ ist schon beinahe 5 cm entfernt, als sie schließlich mit der zu diesem Zeitpunkt zweitschnellsten Geschwindigkeit startet. „Wenn ich dieses Tempo beibehalte, werde ich die anderen bestimmt einholen.“ denkt sie sich gerade, als sie sieht, wie die braune Schnecke ihren Schuh verliert und ein kurzes Stück zurück muss. Obwohl die schwarze Schnecke zu diesem Zeitpunkt hinten liegt, wird sie durch dieses Ereignis in dem Glauben an ihre Renntaktik bestärkt und als sie nach einer weiteren halben Minute sieht, wie die derzeit führende Schnecke eine Zeit- und eine Weg-Strafe erhält, scheint ihr sogar noch ein Sieg möglich zu werden. Und tatsächlich: Nach weiteren 3,5 Minuten hat sie zur Spitzengruppe aufgeschlossen.

Die Schnecke mit dem blauen Trikot...

... ist die Zwillingsschwester von der Schnecke mit dem grünen Trikot und natürlich haben sie sich die gleiche Renntaktik zurechtgelegt. Mit dem Startschuss kriecht sie daher mit einer Geschwindigkeit von 3 cm in einer halben Minute los, da sie aus ihren Trainingsläufen weiß, dass sie diese Geschwindigkeit mindestens 8 Minuten lang halten kann. „Den Rest werde ich dann auch noch schaffen!“ denkt sie sich. Nach 2 Minuten stellt sie befriedigt fest, dass ihre Geschwistertaktik aufzugehen scheint, da die gleichauf liegende gelbe Schnecke eine um 2 cm pro Minute höhere Geschwindigkeit hat und sich gerade aus dem Verfolgerfeld löst. Besorgt schaut sie ihr hinterher, beschließt aber das eigene Tempo nicht zu erhöhen, um bei einem Endspurt nicht einzubrechen. Nach 3 Minuten des Rennens wird dann auch die gelbe Schnecke langsamer und die blaue Schnecke fühlt sich gerade bestätigt, als sie erschreckt feststellt, dass ihre Zwillingsschwester stehen bleibt. Sie will gerade stehen bleiben, als diese ihr zuruft, dass sie weiterkriechen soll, um wenigstens einen Medaillenplatz für die Familie zu sichern. Auf einmal, nach weiteren 1,5 Minuten, sieht sie im Augenwinkel wie die große Hand der Rennleitung ihre Schwester wieder auf die 27 cm –Marke setzt, an der sie sich gerade befindet. Gemeinsam setzen sie ihr Rennen mit der gleichen Geschwindigkeit fort.

Schnecke mit der Startnummer 1

Zeit (in min)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Strecke (in cm)

0,0 2,0 4,0 6,0 10,0 14,0 18,0 16,0 20,0 24,0 28,0 32,0 36,0 39,0 42,0


Zeit (in min)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Strecke (in cm)

0,0 3,0 6,0 9,0 12,0 15,0 18,0 18,0 27,0 30,0 33,0 36,0 39,0 42,0


Zeit (in min)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Strecke (in cm)

0,0 0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 23,0 36,0 29,0 32,0 34,0 36,0 38,0 40,0


Zeit (in min)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Strecke (in cm)

0,0 0,0 0,0 3,5 7,0 10,5 14,0 17,5 21,0 24,5 28,0 31,5 35,0 38,5 42,0


Zeit (in min)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Strecke (in cm)

0,0 3,0 6,0 9,0 12,0 15,0 18,0 21,0 24,0 27,0 30,0 33,0 36,0 39,0 42,0


Zeit (in min)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Strecke (in cm)

4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 24,0 28,0 32,0 20,0 24,0 28,0 32,0 36,0 40,0

Schnecke Gustav

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Zeit (in min)

Str

ecke (in c

m)

Schnecke Marlies

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Zeit (in min)

Str

ecke (in c

m)

Schnecke Carla

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7

Zeit (in min)

Str

ecke (in c

m)

Schnecke Leo

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7

Zeit (in min)

Str

ecke (in c

m)

Schnecke Egon

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7

Zeit (in min)

Str

eck

e (in c

m)

Schnecke Else

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7

Zeit (in min)

Str

ecke (in c

m)

Lösung Startnummer Name Farbe Begründung 1 Marlies braun > Beginnt mit dem Startschuss

> (verliert Schuh) kriecht zurück

2 Else grün > gleichmäßige Geschwindigkeit (Zwilling von Gustav) > bleibt stehen > wird vorgesetzt

3 Carla

gelb > Spätstart (Schuh offen) > wird 2x langsamer

4 Leo

schwarz > Spätstart (Auslachen) > konstante Geschwindigkeit

5 Gustav

blau > gleichmäßige Geschwindigkeit (Zwilling von Else)

6 Egon

rot > Frühsport > Strafe (Aussetzen, Zurücksetzen)

Schüler-Lösung Gruppe:______________________________________________________ Startnummer Name Farbe Begründung 1

2

3

4

5

6

Physik im Kontextde-motu.net/wp-content/uploads/downloads/2012/12/Bewegung... · 2016. 8. 20. ·...

Documents

Transcript of Physik im Kontextde-motu.net/wp-content/uploads/downloads/2012/12/Bewegung... · 2016. 8. 20. ·...