Arbeitsblätter für Physik: Flaschenzug
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Anhand der vorliegenden Lernstationen erweitern die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen zu Kraftumformungen. Sie befassen sich dabei mit dem Hebel, mit festen und losen Rollen, mit der schiefen Ebene sowie mit dem Flaschenzug. Ein Abschlusstest dient der Überprüfung des Gelernten.
Die SuS beschäftigen sich mit Gewichtskräften und Massen, indem sie Kräfte und den Betrag der Gewichtskraft bestimmen. Des Weiteren führen sie zu einem gegebenen Problem ein Experiment durch und tauschen sich über die Wirkungsweise des Flaschenzuges aus. Ebenfalls wird ein Alltagsbezug hergestellt.
Mithilfe des vorliegenden Materials lernen die Schülerinnen und Schüler, mathematische Modelle und Methoden auf Vorgänge der klassischen Mechanik anzuwenden. Inhaltlich stehen dabei schiefe Ebenen, feste und lose Rollen, Flaschenzüge und hydraulische Pressen im Fokus. Im Zuge dessen begreifen die Schülerinnen und Schüler, wie sie Erfahrungen aus dem Alltag mithilfe von physikalischen Gesetzmäßigkeiten auf komplexere technische Anwendungen übertragen können.
Die SuS lernen die Hebelgesetze, indem sie selbstständig Schülerversuche durchführen, dokumentieren und auswerten. Sie errechnen die wirkenden Kräfte und lernen wichtige Regeln der Mechanik. Zum Abschluss der Einheit ist ein Selbsttest für die SuS beigefügt. Didaktische Erläuterungen und Lösungen für die Lehrkraft sind in der Einführung und im Anhang enthalten.
Zum Einstieg sehen und beschreiben die SuS Impulsbilder und entscheiden in welcher chronologischen Reihenfolge Gegenstände erfunden wurden. Die Ergebnisse des Gesprächs werden schriftlich festgehalten. Die SuS lesen Texte zu vier Erfindungen, beantworten Fragen dazu und erstellen in Gruppen eine Mindmap, um die Ergebnisse zu präsentieren. Lösungen sind enthalten.
Mithilfe der vorliegenden Arbeitsblätter vertiefen die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen zu Kraftumformungen. Der Fokus liegt dabei auf dem Hebel, auf festen und losen Rollen, auf der schiefen Ebene, auf der goldenen Regel der Mechanik sowie auf dem Flaschenzug. Darüber hinaus stellt das Material Quizfragen sowie eine passende Lernzielkontrolle zur Verfügung.
In der vorliegenden Unterrichtsstunde festigen die Schülerinnen und Schüler ihre Kenntnisse über einfache Maschinen. Sie befassen sich dabei intensiv mit schiefen Ebenen, Flaschenzügen und Hebeln. Darüber hinaus stellt das Material einen zusammenfassenden Test zum Abschluss der Unterrichtsstunde zur Verfügung.
Umlenkung der Kraft; Experimente mit Rollen; Halbe Kraft – Zauberei? Der Flaschenzug; Der Potenzflaschenzug; Schnürsenkel und Ösen als Flaschenzug; Kraftwandler im Alltag; Das Geheimnis der Bergrettung
Bei den einfachen Maschinen bieten sich stets die geneigte Ebene, der Hebel und der Flaschenzug an. Zum erstgenannten Thema wurde bereits ein Cartoon in veröffentlicht. Flaschenzüge kommen in der Alltagswelt der Schülerinnen und Schüler kaum vor, es gibt daher auch kaum Fehlvorstellungen, sondern eher zu gering entwickelte Vorstellungen dazu. Da Flaschenzüge eine einfache Anwendung der Mechanik darstellen und bei etwas manuellem Geschick auch nachgebaut werden können, bilden sie als sogenannte einfache Maschinen generell auch einen guten Unterrichtsgegenstand. Diese Erweiterungsaufgabe zum Zweifach-Flaschenzug stellt jedoch eine für Schülerinnen und Schüler überraschende Variation dar: Die Faustregel, dass jede lose Rolle die Kraft näherungsweise halbiere, wird hier scheinbar außer Kraft gesetzt. Eigentlich ist es daher notwendig, den Dreifachflaschenzug ergänzend zum Zweifach-Flaschenzug zu behandeln, um das Verständnis für die lose Rolle abzusichern.