Ph8 2020 21

OPTIK

Unterrichtskozept zur Optik

Mechanik

Unterrichtskonzept zur zweidimensionalen Mechanik

Betrag der Geschwindigkeit

Merke!

$Betrag~der~Geschwindigkeit = \frac{zur\ddot{u}ckgelegte~Strecke}{daf\ddot{u}r~ben\ddot{o}tigte~Zeit}$
$v = \frac{\Delta x}{\Delta t} = \frac{x_2-x_1}{t_2-t_1}$

Größe	Beschreibung	Einheit
v	Betrag der Geschwindigkeit	m/s (Meter pro Sekunde)
x	Ort	m (Meter)
Δx=s	Ortsdifferenz = zurückgelegte Strecke	m (Meter)
t	Zeit	s (Sekunde)
Δt	Zeitdifferenz = benötigte Zeit	s (Sekunde)

• Messgenauigkeit
• Einheitenumrechnung 1 m/s = 3,6 km/h
• Schülerexperiment: Geschwindigkeiten in Schulstraße (1 Fliese ist 40cm breit) bestimmen bei fester Strecke und bei fester Zeit
• Schülerexperiment: Wagen rollt auf Fahrbahn mit Lichtschranken
• Video: Geschwindigkeit

Geschwindigkeitsänderung

• Stroboskopdarstellungen mit Geschwindigkeitspfeil für gleichförmige und beschleunigte Bewegungen sowie die Geschwindigkeitsänderung Δv
• Spiel: Autorennen
• Aufgabe: Kugel im Luftstrahl eines Haartrockners
• Aufgabe: Skispringer
• Schülerexperiment: Eisenkugel rollt an Magnet vorbei und wird gefilmt

2. Newton'sches Gesetz

• 2. Newton'sches Gesetz: F * Δt = m * Δv mit Je-desto-Aussagen
• Aufgabe: Argumentieren und Rechnen mit dem zweiten Newton‘schen Gesetz
• Aufgabe: Geschichten zum zweiten Newton‘schen Gesetz
• Umstellen zu F = m * Δv / Δt
• Kraftabhängigkeiten von m, Δv und Δt im Alltag insbesondere Straßenverkehr und Sport
• Kräfte abschätzen und Risiken beurteilen
• Schülerexperiment: Fahrzeug wird mit Kraftmesser gezogen

Beschleunigung

• Beschleunigung: a = Δv / Δt
• Aufgabe: Tachometer
• Aufgabe: Sicherheitsgurt
• 2. Newton'sches Gesetz: F = m * a
• Berechnen und Argumentieren mit der Beschleunigung
• Aufgabe: Sicherheitsgurt (mit Kraft und Beschleunigung)
• Schülerexperiment: Bestimmung der Beschleunigung eines Körpers (Metronom)

Masse und Gewichtskraft

• Masse und Gewichtskraft: Fg = m * g
• Freier Fall
• Schülerexperiment: Stroboskopaufnahmen von fallender Kugel

Mehrere Kräfte

• Kräfteaddition und Kräftezerlegung
• Schiefe Ebene
• Schülerexperiment: Kugel/Wagen auf schiefer Ebene

Gesetzmäßigkeiten

• Kräftegleichgewicht
• Reibungskraft insbesondere Luftwiderstand
• Trägheitssatz
• Sicherheitssysteme im Auto
• Hooke‘scher Bereich: F / s = D = konstant
• Schülerexperiment: Dehnung-Kraft-Diagramm

Übungsmaterial

• M1 Betrag der Geschwindigkeit
• M2 2. Newton'sches Gesetz