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Hintergrund der Unterrichtsmaterialien | ||||
Auf dieser Seite finden Sie Arbeitsmaterialien, die im Zuge einer Forschungsstudie zum Computereinsatz im Mechanikunterricht der gymnasialen Oberstufe erstellt wurden. Diese
Materialien wurden in dem von der gemeinnützigen Stiftung GIERSCH finanzierten Schülerlabor der Goethe-Universität Frankfurt erprobt und evaluiert. Unten finden Sie dazu
ausführliche Literatur. Im Unterricht wird zu oft nur auf Idealsituationen fokussiert, so dass eine Kluft zwischen Unterricht und Alltag entsteht. Realsituationen sind komplex und mathematisch schwierig. Mit entsprechender Software können aber reale Bewegungen mit Reibungseinflüssen behandelt werden. Mit einer Modellbildungssoftware (hier: Newton-II) kann der Nutzer die auf den Körper wirkenden Kräfte, die Anfangsbedingungen der Bewegung und die Masse des Objekts eingeben und die Software berechnet die Bewegung numerisch. Ein Vergleich mit Realdaten ermöglicht eine Überprüfung des erstellten Modells und stellt eine Verbindung zur Realität bzw. zum Experiment her. Videoanalysesoftware (hier: measure dynamics) bietet die Möglichkeit, eine gefilmte Bewegung auszuwerten und die Messwerte in verschiedener Weise aufzubereiten. Von den durch die Software dargestellten kinematischen Größen kann dann auf die wirkenden Kräfte geschlossen werden, was die Newton’schen Gesetze vertiefen kann. Bei beiden Varianten wird immer zunächst ein Realexperiment durchgeführt, welches daraufhin mit dem Computer näher betrachtet wird. Die Programme sind einfach zu bedienen, um zu ermöglichen, dass Lernende selbstständig damit arbeiten können und die Einarbeitungszeit gering ist. Sie finden dazu auf dieser Seite ein Arbeitsheft für die mathematische Modellbildung und eines für die Videoanalyse, die von Schülerinnen und Schülern durchgearbeitet werden können, sowie die dazugehörigen Videos, die für die Videoanalyse und die Generierung der Vergleichsdaten zur Modellierung dienen können. Die Hefte sind für eine Dauer von etwa 3,5 Zeitstunden konzipiert, sodass sich im Unterricht immer nur Teile daraus verwenden lassen. Die Experimente wurden bewusst in dieser Reihenfolge ausgewählt, es können aber auch einzelne Experimente oder eine andere Reihenfolge durchgeführt werden. Dabei ist zu bedenken, dass bei der ersten Nutzung eine Einarbeitungszeit nötig ist, in der die Schülerinnen und Schüler lernen mit dem Programm umzugehen. Dementsprechend ist es sinnvoll, das gewählte Programm mehrfach im Unterricht einzusetzen. Die Videos sollten im "VLC media Player" betrachtet werden oder in "measure dynamics" mit "Konvertieren" geöffnet werden. | ||||
Download | ||||
Arbeitsheft
Modellbildung Anleitung Newton-II und Hinweise Arbeitsheft Videoanalyse Anleitung measure dynamics 4 Videos von Fallkegel, Wagen und Katapult Video Kreisbewegung, Version1 Video Kreisbewegung, gedreht & bearbeitet |
[Download als pdf, 1,1 MB] [Download als pdf, 1,0 MB] [Download als pdf, 1,7 MB] [Download als pdf, 1,0 MB] [Download als zip, 2,1 MB] [Download als zip, 26 MB] [Download, 1,6 MB] |
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Bilder | ||||
Fall eines Papierfallkegels mit Luftreibung: Stroboskopbild und
Beschleunigungsdiagramm (rot: berechnete Werte, grün: gemessene Werte) |
Wagen auf der Fahrbahn, der das erste Stück angezogen wird: Stroboskopbild und Beschleunigungsdiagramm (rot: berechnete Werte, grün: gemessene Werte) | |||
Schiefer Wurf einer Styroporkugel |
Eine rotierende Kugel, die nach Abschalten des Magneten wegrollt |
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Veröffentlichungen | ||||
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| Prof. Dr. Thomas Wilhelm, Institut für
Didaktik der Physik, Universität Frankfurt,
Max-von-Laue-Str. 1, 60438 Frankfurt am Main | | vorher: Didaktik der Physik, Universität Augsburg | | ehemals: Lehrstuhl für Physik und ihre Didaktik, Universität Würzburg | |