Hebel - Susanne Bruells

Dr. Susanne Brülls Unterrichtsplanung nach Wagenschein Thema: HebelDas genetische Lehren bei Martin WagenscheinDas physikalischeThema HebelEin Hebel ist ein fester Gegenstand,der um eine Achse drehbar ist.KraftLastDrehpunktLastarm (Hebel)Kraftarm (Hebel)Ein Hebel besteht aus einem Lastarm, einem Kraftarm und einer Drehachse. Esgibt Hebel erster, zweiter und dritter Ordnung. Die Lage der Drehachse entscheidet,um welche Art von Hebel es sich handelt.:KraftDrehpunkt/DrehachseLastHebel 1. Ordnung: Der Drehpunkt liegt in der Mitte zwischen der Kraft und der Last.Bei den Hebeln 1. Ordnung sprechen wir auch von zweiseitigen Hebeln. Typische Beispielesind die Wippe und die Balkenwaage.

Dr. Susanne Brülls Unterrichtsplanung nach Wagenschein Thema: HebelHebel 2.Ordnung: Die Last liegt in der Mitte zwischen der Kraft und dem Drehpunkt.Hebel der 2. Ordnung werden auch einseitige Hebel genannt.Typische Beispiele sind die Schubkarre, der Flaschenöffner und der Nussknacker.Hebel 3. Ordnung: Die Kraft setzt in der Mitte zwischen der Last und dem Drehpunktan. Auch Hebel der 3. Ordnung sind zweiseitige Hebel.Typische Beispiele sind Angelrute, Pinzette und Hammer.

Dr. Susanne Brülls Unterrichtsplanung nach Wagenschein Thema: HebelWesentliche Aspekte des physikalischenThemas HebelHebelLastarm Drehachse Kraftarmeinseitiger Hebelzweiseitiger HebelHebel zweiterKlasseHebel dritterKlasseHebel ersterKlasseDie Wippe als mögliches EinstiegsphänomenzweiseitigerHebelWippeDie Wippe soll von den Kindernselbst gebaut werden. Dazu gibtman ihnen einen Holzklotz und einlanges Brett. Sie sollen nun erkennen,dass man daraus etwas Wippenähnlichesbauen kann.Spielerisch sollen sie nun die Wippe erkunden und das Gleichgewicht suchenoder sich zu zweit oder mit mehreren Kindern auf die Wippe stellen und einVerständnis für schwerer und leichter entwickeln.

Dr. Susanne Brülls Unterrichtsplanung nach Wagenschein Thema: HebelVom Einstiegsphänomen zum physikalischen AspektSelbstgebaute WippePräsentation1Zwei unterschiedlich schwere Kinder stehen jeweilsam Ende der Wippe. Das schwere Kind geht zurMitte, weil ein Gleichgewicht entstehen soll.ErklärungsbedürftigeBeobachtungObwohl das Gewicht der Kinder sich nicht verändert,entsteht ein Gleichgewicht.VermutungDas schwere Kind muss weiter zur Mitte gehen,damit ein Gleichgewicht entsteht. Es muss einenZusammenhang zwischen den Gewichten und denAbständen zum Mittelpunkt geben.Der ersten Präsentation folgt noch eine zweite, da die Kinder nur Vermutungenüber einen Zusammenhang äußern können. Bei der zweiten Präsentation sollendie Kinder Gewichte und Abstände messen, um Anhaltspunkte für ihre Aussagenzu haben. Die Kinder haben dann genaue Angaben und eine Erarbeitungdes Hebelgesetzes ist möglich.Präsentation2Die Kinder werden gewogen und tragen Schilder mitihren Gewichten (Waage soll eingefordert werden). DieStelle an der das Gleichgewicht entsteht, soll markiertwerden. Die Entfernungen zum Mittelpunkt werden abgemessenund alles wird in eine Tabelle eingetragen.VermutungJe schwerer das Kind ist, desto kürzer ist der Abstandzum Mittelpunkt.

Dr. Susanne Brülls Unterrichtsplanung nach Wagenschein Thema: HebelDie Kinder können nun durch die Ausführungen des Lehrers indirekt das Hebelgesetzerkennen. Die mathematische Formel kann nur in manchen Klasseneingeführt werden. Durch die Tabelle können die Kinder erkennen, dass es einVerhältnis zwischen den Abständen und ihren Gewichten gibt.Hebelgesetz:K*p=L*qKraft(K) * Kraftarm(p) = Last(L) * Lastarm(q)pqLKPrüfen der Hypothesen in anderen SachzusammenhängenFür die eigenen Vorstellungen und als Anstoß für manche Kinder kann man zueinem Beispiel eine Beschreibung des Versuches anfertigen. D.h. die einzelnenSchritte können nicht nur zur Vorbereitung des Lehrers verwandt werden, sondernkönnen eingesetzt werden, wenn der mathematische Zusammenhang expliziterarbeitet werden soll. Ob das geschehen soll, kann nur von der Lehrpersonim direkten Kontakt zu den Kindern einer Lerngruppe bestimmt werden,denn nur sie kann entscheiden, ob das Interesse der Kinder über die Erkenntnisdes funktionalen Zusammenhangs auf der Je-desto-Stufe hinaus weist. (Je näherich mich an den Drehpunkt der Wippe setze, desto leichter kann ich meineWipppartnerin „in der Luft verhungern“ lassen.)Die Bügelwaage

Dr. Susanne Brülls Unterrichtsplanung nach Wagenschein Thema: HebelBeschreibung des VersuchsFülle 4 Murmeln in einen Becher und hänge ihn in dieäußerste Kerbe auf der grünen SeiteFülle nun 8 Murmeln in den anderen Becher und bewegeihn auf der blauen Seite so lange bis ein Gleichgewichtentsteht.Lies den Abstand (Anzahl der Kerben) beider Gewichtezum Mittelpunkt ab und trage ihn in eine Tabelle ein.Führe den gleichen Versuch mit 6(4) und 3(2) Murmelndurch und schreibe die Abstände und Gewichte auch indie Tabelle.Vergleiche die ErgebnisseTabelle für die Kinder

Dr. Susanne Brülls Unterrichtsplanung nach Wagenschein Thema: HebelEinbindung in die UnterrichtsplanungFührt man die Wippe als Einstiegsphänomen vor, ist es wichtig, sich im Vorfeldklar zu machen, dass durch den realen Wippvorgang nicht nur der zweiseitigeHebel konkretisiert wird. Es werden auch weitere physikalische Themen angesprochen.Lehrende sollte sich dessen bewusst sein, um ggf. Ansätze derKindern zu sachlich und fachlich richtigen Erkenntnissen auch entsprechendwürdigen zu können. Es geht nicht um die Sammlung von Themen, die durchden Lehrenden vermittelnd abgearbeitet werden.WippeHebelMessenGravitationLängenmaßeDreh- undKipppunktGewichtEichungDrehmoment