Biologie / Chemie / Physik - Lehrpläne

Klasse 8
8/2 Mechanik I Zeitrichtwert: 26
Methodisch - didaktischer Kommentar
Das zweite Halbjahr der achten und das erste Halbjahr der neunten Klasse sind der Mechanik gewidmet. Das erste Halbjahr hat die
Themenkreise Kräfte und Arbeit-Energie zum Inhalt. Da einige Abschnitte dieses Kapitels schon Gegenstände des propädeutischen
Physikunterrichtes auf der Orientierungsstufe waren, ist es notwendig, die dort schon behandelten Inhalte hier gründlich zu wiederholen und
zu festigen. Es erscheint sinnvoll, auf dieser Stufe die Kraft quasi als Grundgröße einzuführen. Das Newton ist als Gewichtskraft eines
l00g-Massestücks hinreichend repräsentiert. Es empfiehlt sich, insbesondere bei der Behandlung der Kraftwandler Rolle und
Flaschenzug, statt Massenstücke Kraftmesser zu verwenden, um Verwechslungen zwischen Kraft und Masse zu vermeiden. Die Trägheit von
Körpern soll nicht zum Anlass werden, auf ein Verfahren zur Bestimmung der trägen Masse hinzuarbeiten. Im Verlauf des
Mechanikunterrichts soll der Gebrauch der Mathematik als Hilfsmittel der Physik tiefgehender thematisiert werden. Mit dem Hookeschen
Gesetz bietet sich gute Gelegenheit, einen proportionalen Zusammenhang als Tabelle, als Funktionsgleichung und als Graph darzustellen.
Die Zusammenarbeit mit dem Mathematiklehrer ist hier wichtig.
Die Begriffe Arbeit und Energie werden altersstufengemäß eingeführt. Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, dass man Energie auf
verschiedene Arten speichern und wandeln kann. Da nur für die Lageenergie ein Term entwickelt wird, lässt sich der
Energieerhaltungssatz nur verbal formulieren. Anstatt traditionell vorzugehen, ist es auch sinnvoll, den Arbeitsbegriff aus dem
Energiebegriff zu entwickeln., also Arbeit als Energiedifferenz einzuführen. Das Skalarprodukt kann nicht mathematisch thematisiert
werden. Um Schwierigkeiten bei der Produktbildung zu umgehen, beschränkt man sich auf den Sonderfall paralleler Kräfte und Wege. Das
im Physikunterricht der Mittelstufe durchgängige Prinzip der Unterscheidung von Fach- und Alltagssprache findet in diesem
Themenkreis markante Beispiele. Die physikalischen Begriffe Kraft, Arbeit und Energie stehen ja den entsprechenden Alltagsbegriffen
unvermittelt gegenüber und bedürfen zu ihrer Vermittlung eigentlich ein Eingehen auf ihre Entwicklungsgeschichte.
Projektmöglichkeiten:
Neben dem in der Inhaltsspalte angedeuteten herkömmlichen Weg durch die Mechanik gibt es viele Möglichkeiten, die dort aufgeführten
Inhalte in anderem Kontext zu unterrichten. So bietet es sich an, einige der Lerninhalte aus dem Abschnitt 2. Arbeit und Energie in einem
Unterrichtsprojekt "Das Fahrrad" zu erarbeiten. Neben den physikalischen Inhalten, die an Beispielen aus der Alltagswelt der Kinder
auch zu verwirklichen sind, kommen Beiträge aus den Bereichen Sport (Arbeit, Leistung), Verkehrserziehung (Sicherheit im Verkehr) und
Biologie in Frage. Als außerschulische Partner bieten sich z.B. die Verkehrswacht oder die Polizei an. Wenn an der Schule ein Tag der
Verkehrssicherheit durchgeführt wird, kann dieser zum Anlass des Projektes werden.
Lerninhalte mit Erläuterungen
1. Kraft und Masse
Kräfte und ihre Wirkungen
Kraftmessung, Kraftpfeil
Kräfteaddition
Kräftegleichgewicht
Kraft und Gegenkraft
Hookesches Gesetz
Masse und Gewichtskraft
2. Arbeit und Energie
Mechanische Arbeit als physikalische Größe
Formen der mechanischen Arbeit
Goldene Regel der Mechanik
Mechanische Energie und ihre Formen
Energieumwandlungen und Energieerhaltungssatz
192
ca. 10 Std.
Wiederholung und Erweiterung der
Begriffe aus der Orientierungsstufe Die
Kraft wird auf dieser Stufe als "Basisgröße"
eingeführt.
Proportionalität -> M
Erdbeschleunigung als Ortsfaktor
g = 10 N/kg
ca. 12 Std.
Kraft- und Wegrichtung nur parallel!
Einführung ist auch im Zusammenhang
mit Kraftwandlern möglich.
Beschleunigungs-, Hub- und Spannarbeit
am Beispiel von Rolle und Flaschenzug
Bewegungs-, Lage- und Spannenergie
Da nicht für alle Energieformen Terme
vorliegen, wird der Energiesatz in Worten
formuliert.
Hinweise
Günstige Gelegenheit für Schülerversuche!
Wiederholung der Inhalte der Orientierungsstufe
Wichtig ist hier die Abgrenzung der Fachsprache
von der Alltagssprache.
Einfache Alltagsbeispiele sind empfehlenswert.