Vorschaubild Hebelgesetz: Einseitiger Hebel
Unterrichtsbaustein

Hebelgesetz: Einseitiger Hebel

Ein Unterrichtsprojekt zur Erarbeitung des einseitigen Hebels anhand einer komplexen Frage mithilfe digitaler Hilfestellungen und Tools.

Arne Sorgenfrei
Ole Koch
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12. September 2018
12.09.2018

Einstieg

Ziele

In diesem Baustein ist das Ziel die Beschreibung der "Kraftersparnis" beim einseitigen Hebel mit Bezug zum Hebelgesetz und die Dokumentation und Analyse von Versuchsergebnissen mithilfe digitaler Medien. Zudem geht es um die Erstellung eines digitalen Lernbausteines.

Fachkompetenzen

Fachwissen: Hebelgesetz
Bewerten: Fachwissenschaftlich argumentieren
Experimentieren: Hypothese aufstellen, Messen und Dokumentieren, Schlüsse ziehen

Kompetenzen in der digitalen Welt
  • Auswerten und Bewerten
  • Speichern und Abrufen
  • Entwickeln und Produzieren
Medienausstattung

Es wird ein Gerät pro Kleingruppe benötigt. Das kann ein Smartphone oder Tablet sein.

Details

Informationen zum Unterrichtsgegenstand

Ein Hebel ist ein starrer und um eine Achse drehbarer Körper. In dieser Einheit wird der einseitige Hebel betrachtet. Wenn an einem solchen Hebel eine Kraft F1 mit einer Last F2 im Gleichgewicht ist und l1 der senkrechte Abstand (Kraftarm) zwischen der Wirkungslinie von F1 und dem Drehpunkt ist bzw. l2 der senkrechte Abstand (Lastarm) zwischen der Wirkungslinie von F2 und dem Drehpunkt ist, dann gilt das Hebelgesetz:
F1 * l1 = F2 * l2

Beschreibung des Unterrichtsbausteins

Über einen digitalen Lernbaustein werden Inhalte zum zweiseitigen Hebel wiederholt. Zur Auseinandersetzung mit dem einseitigen Hebel wird eine problemorientierte Fragestellung aufgeworfen /entwickelt: "Ist der menschliche Arm ein effektiver Hebel?" Zur Lösung der Problemstellung muss erkannt werden, dass es sich beim menschlichen Arm um einen (einseitigen) Hebel handelt. Anschließend wird der Arm des Schülers/der Schülerin fotografiert sowie die relevanten Körperteile und die physikalisch relevanten Größen digital beschriftet und markiert. Mithilfe der physikalischen Größen und Beträge wird über das Hebelgesetz die aufgewendete Kraft des Arms bestimmt. Mithilfe des Hebelgesetzes und dem Foto sollen Schlussfolgerungen zur Effektivität des Arms als Hebel getroffen werden. Das Fachwissen wird über ein Erklärvideo gesichert. Am Ende wird zur Vertiefung ein eigener digitaler Lernbaustein zum einseitigen Hebel erstellt. Die Lernenden sollten über Vorwissen zum Thema „Kraft“ verfügen. Die Erstellung des Lernbausteines kann zeitsparender erfolgen, wenn man z.B. Gruppen von 6 Personen bildet.

Bildungsplanbezug

Bewegung und Kraft

Möglichkeiten der Differenzierung / Individualisierung

Für die Durchführung und die Auswertung stehen Hilfestellungen per QR-Code bereit. Es gibt die Option, neben der analogen Messung mit dem Maßband auch eine digitale Messung per App durchzuführen und diese Messung in seinem Foto aufzunehmen. Das Erklärvideo sollte idealerweise allein geschaut werden, sodass die Inhalte im individuellen Tempo unter Nutzung der Pause-Taste gelernt werden können. Die goldene Regel der Mechanik kann vertiefend thematisiert werden. Fragestellungen und Antwortmöglichkeiten für den Lernbaustein werden auf dem individuellen Niveau erstellt.