Grundkonzepte der Mechanik

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Trägheit und Wechselwirkung als Schlüssel zum Verständnis von Kräften

Euler Disc  
Die Trägheit hält die Euler Disk erstaunlich lange in Bewegung
  • Nächste Termine: 19. bis 20. Mai 2017
  • Kursleitung: Dr. Herbert Rubin
  • Autor: Dr. Herbert Rubin
  • Schulstufe: 9. und 10. Schuljahr, Gymnasium
  • Umfang:  16 Lektionen
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Inhalte und Ziele der Unterrichtseinheit

Ein gutes Verständnis der mechanischen Grundkonzepte ist die Grundlage für den weiteren Wissensaufbau sowie Freude und Erfolg im Fach Physik. Dabei ist es aber oft schwierig die Schülerinnen und Schüler für diesen elementaren und auch schwierigen Teil der Physik zu begeistern. Mithilfe dieser Lerneinheit werden diese gezielt angeleitet, sich die elementaren Grundkonzepte anhand beobachtbarer Alltagsphänomene durch eigenes Nachdenken und Diskutieren selbst zu erschliessen. Dabei helfen Lernformen, die sich in aktuellen empirischen Studien als besonders lernwirksam erwiesen haben, die häufig ungünstigen Alltagskonzepte zu überwinden. Das durch diese Methode verbesserte Konzeptverständnis erleichtert es den Schülerinnen und Schülern, anschliessend die formale Beschreibung der Sachverhalte mit geringerem Aufwand besser zu verstehen und Problemstellungen leichter zu bewältigen. Erste Untersuchungen haben bereits ergeben, dass Schülerinnen und Schüler, die mit diesem Kurs unterrichtet wurden, neben einem besseren Konzeptverständnis auch signifikant bessere Leistungen im Lösen der Aufgaben erbrachten als die Vergleichsgruppen

Zentrale Themenbereiche der Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit besteht aus sechs Sequenzen mit 16 Lektionen. Jede Lektion zeichnet sich durch anregende Unterrichtseinstiege aus und bietet unterschiedliche Vertiefungsmöglichkeiten. Dadurch lässt sich der Einsatz dieser Lerneinheit sowohl dem Vorwissen und den Bedürfnissen der Schülerinnen und Schüler als auch den Anforderungen der Lehrpläne optimal anpassen. Die Sequenzen mit ihren Themenbereichen sind:

  • Trägheit und Bewegung (Trägheit, gleichförmige Bewegung, Äquivalenz von Ruhe und gleichförmiger Bewegung)
  • Masse und Gewicht (Trägheit und Masse, Unterschied von Masse und Gewicht, Eigenschaften und Messung von Kräften)
  • Kraft und Beschleunigung (Wirkung einer konstanten Kraft, gleichmässig beschleunigte Bewegung, Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung)
  • Gleichgewicht (Gewicht und Normalkraft; Kräfteparallelogramm; Schwerpunkt und Drehmoment)
  • Wechselwirkung (Wirkung und Gegenwirkung; Wechselwirkungsgesetz; Reibungskräfte)
  • Die Grundgesetze (Das Zusammenspiel der Newton’schen Axiome und deren vielfältige Anwendungen)

Beispiele von Unterrichtsmaterialien

Beispiele aus unserer Lerneinheit

Aufeinander abgestimmte und gut strukturierte Arbeitsblätter führen die Schülerinnen und Schüler durch den Unterricht. Sehen Sie sich Ausschnitte einiger Arbeitsblätter zum Thema Grundkonzepte der Mechanik genauer an:

Probeansicht einiger Arbeitsblätter

 

Zu jeder Lektion gibt es eine Bildschirmpräsentation welche die Diskussion der Themen in der Klasse erleichtert. Sehen Sie sich hier als Beispiel die Präsentation zur Lektion 9 an, wo es um die Frage geht, welche Wirkung eine konstante Kraft auf einen Körper ausübt:

Probeansicht einer lektionsbegleitenden Präsentation

 

Lösungsblatt  
Beispiel eines Lösunsblattes

Zu jeder Sequenz gibt es zudem ein Aufgabenblatt mit gut kommentierten Lösungen.

Sehen Sie sich links einen Ausschnitt genauer an.

 

 

Lesetext  
Beispiel eines Lesetextes, hier zu den Newton'schen Axiomen

Eine weitere Hilfe im Unterricht sind sorgfältig erarbeitete Lesetexte, anhand derer sich die Schülerinnen und Schüler gewisse Aspekte eines Themas durch eigene Lektüre erarbeiten. Dadurch bleibt mehr Zeit für die Diskussion in der Klasse.

 

 

Beispiele von Aufträgen  
Beispiele von Arbeitsaufträgen

Ein wichtiges und lernwirksames Element des Unterrichts sind Arbeitsaufträge an die Schülerinnen und Schüler. Sehen Sie sich die folgenden Beispiele zu Selbsterklärungen und zu metakognitivem Training an.

 

 

Beispiele von Testfragen  
Beispiele von Arbeitsaufträgen

Schliesslich sind Sie auch am Lernfortschritt Ihrer Klassen interessiert. Mithilfe der Vor- und Nachtests können Sie sich ein Bild des Vorwissens und des Lernfortschritts machen. Schauen Sie sich auch dazu noch ein Beispiel an.

 

Wenn Sie wollen, werten wir gerne diese Tests für Sie aus.

 

Wie ist es möglich, dass die zwei Gewichte in der Abbildung rechts dieselbe Wirkung haben wie nur ein Gewicht in der Abbildung links?

Lok auf Drehteller  
Welche Kraft treibt die Spielzeuglokomotive vorwärts?
Bild  
Fussball im fahrenden Zug

Weshalb spürt der Junge im gleichförmig fahrenden Zug nichts von der Fahrbewegung?

 
 
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Sat Mar 25 22:14:52 CET 2017
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