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Unterrichtsbaustein - Informationen

  • Grundsätzlich geeignet für den Hybridunterricht
    • Naturwissenschaft und Technik
    • Physik
  • Stufe 9 - 10
  • 2-3 Doppelstunden
    • Gymnasium
    • Stadtteilschule
  • Hamburg
  • CC BY-NC-SA
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  • Details
  • Hinweise & Links
  • Material
  • Tools
Hebelgesetz: Einseitiger Hebel
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Unterrichtsbaustein

Hebelgesetz: Einseitiger Hebel

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

  • Ole Koch
  • Arne Sorgenfrei
  • Behörde für Schule und Berufsbildung Hamburg
Logo BSB
12. September 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
  • 1. Suchen, Verarbeiten & Aufbewahren
  • 3. Produzieren & Präsentieren
Detaillierte Teilkompetenzbeschreibungen
  • 1.2 Auswerten und Bewerten
  • 1.3 Speichern und Abrufen
  • 3.1 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.

Material

    • Transparenter Verlauf.pdf
    • Transparenter Verlauf.docx
    • Schülerergebnis_ImageMeter.pdf
    • Schülerergebnis_ImageMeter.docx
    • Lernbaustein.pdf
    • Lernbaustein.docx
    • Lehrerinfo_3_Anleitung_Skitch.pdf
    • Lehrerinfo_3_Anleitung_Skitch.docx
    • Lehrerinfo_2_Anleitung_Nimbus_Clipper.pdf
    • Lehrerinfo_2_Anleitung_Nimbus_Clipper.docx
    • Lehrerinfo_1_Anleitung_iOS_Beschriftungsfunktion.pdf
    • Lehrerinfo_1_Anleitung_iOS_Beschriftungsfunktion.docx
    • Impulsbild.pdf
    • Impulsbild.docx
    • Arbeitsblatt_1.pdf
    • Arbeitsblatt_1.docx
  • Hinweise & Links

    Hinweise
    Die Messung von Kraft- und Lastarm kann sowohl analog mit einem Maßband als auch über eine App vorgenommen werden. Hier kann man jeweils Fehlerquellen diskutieren. Bei der digitalen Vermessung braucht es immer eine Referenzlänge im Bild.
    Weiterführende Literatur und Links
    • LEIFIphysik Hebel
    • Erklärvideo: einseitiger Hebel
    • Lernbaustein zum einseitigen Hebel

    Tools

    Vorschaubild ImageMeter
    Tool
    ImageMeter
    Zum Erstellen von Skizzen
    Vorschaubild NeoReader
    Tool
    NeoReader
    Mit dieser App können QR-Codes verschiedenster Form gelesen wer…
    Vorschaubild Nimbus
    Tool
    Nimbus
    Mit Nimbus können Webseiten archiviert und bearbeitet werden. M…
    Vorschaubild QR & Barcode Scanner
    Tool
    QR & Barcode Scanner
    Die App erkennt automatisch QR- und Barcodes.
    Vorschaubild Skitch
    Tool
    Skitch
    Zum Erstellen und Teilen von Screenshots

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