Schülerexperimente Mechanik Klasse 7

1. Voraussetzungen:

• Kraftbegriff
• Kraftwirkungen
• Zusammenhang zwischen Masse und wirkender Kraft

2. Ziele:

• selbständiges Finden eines geeigneten Meßverfahrens für Kräfte
• Entwicklung eines geeigneten Versuchsaufbaus
• Eichung einer Skala
• Messung der Gewichtskräfte verschiedener Gegenstände
• Erkennen, daß Kräfte über Längenänderung gemessen werden können

3. Vorgehensweise:

• Schüler werden mit Aufgabenstellung konfrontiert.
• Ein konkreter Versuchsaufbau wird weder gezeigt noch besprochen.
• Es werden lediglich die notwendigen Bauteile zur Verfügung gestellt. Dazu gehören: Stativmaterial, Wägesatz. Federn, Lineal, Klammern, Papier
• Der Aufbau der Anordnung durch die Schüler erfolgt möglichst ohne Einschreiten des Lehrers.
• Nach dem Festlegen einer Skala werden die Gewichtskräfte von etwa drei vorgegebenen Körpern und drei Gegenständen aus dem Besitz der Schüler gemessen und die Ergebnisse im Hefter festgehalten.

4. Auswertung :

• Verschiedene Versuchsgruppen erläutern ihre Vorgehensweise. Dabei ergeben sich mit großer Wahrscheinlichkeit unterschiedlich festgelegte Markierungen auf den angefertigten Skalen. So werden einige Gruppen nur die Längenänderung der Feder auf ihrer Skala berücksichtigen, andere wiederum werden jeweils die Gesamtlänge der Feder nutzen.
• Hier bietet sich eine Diskussion der Ergebnisse an. Resultat dieser Diskussion ist, daß beide Verfahren zur Lösung der Aufgabe geeignet sind
• Für die Schüler ist es besonders interessant. Daß nicht nur eine Variante zum Erfolg führt.
• Der Vergleich der gemessenen Kräfte für die drei vorgegebenen Körper dient zur Bestätigung des Festgestellten.
• Die Meßwerte der drei weiteren Gegenstände werden in einem noch folgenden Versuch überprüft und dienen so gleichzeitig zur Motivation für die nächste Stunde.

5. Eindruck vom Ablauf der Stunde:

• Schüler arbeiteten mit sehr viel Freude an der Aufgabe, da sie selbst planen und realisieren durften.
• Die Verständigung und Kooperation in den meisten Gruppen klappte reibungslos.
• Besonders Schüler, die sonst mit Verhaltensproblemen in Erscheinung traten, zeigten hier gute Ideen und fügten sich in die Gruppenarbeit ein.
• Die relativ freie Zusammenarbeit der Schüler eröffnete außerdem gute Möglichkeiten des voneinander Lernens, da die aus der Grundschule mitgebrachten Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten unterschiedlich sind.

Sollte die Durchführung des Versuches mehr Zeit als geplant in Anspruch nehmen, ist es durchaus denkbar, die Diskussion in der nächsten Stunde zu führen und mit einer praktischen Übung zum Umgang mit Federkraftmessern zu kombinieren.

1. Voraussetzungen:

• Meßprinzip und Einheit der Größe Kraft sind bekannt
• Tabellen zur Erfassung von Meßergebnissen können erstellt werden.

2. Ziele:

• Unterschiedliche Skaleneinteilungen auf zwei vom Aufbau her verschiedenen Federkraftmessern soll selbständig erkannt werden.
• Abweichungen, die aufgrund des Nichtbeachtens dieses Faktes auftreten, sollen als Ablesefehler erkannt und korrigiert werden.
• Aus gemachten Fehlern sollen Schlußfolgerungen für das kritische Umgehen mit Ergebnissen gezogen werden. Es soll aus Fehlern gelernt werden.

3. Vorgehensweise:

• Es sollen die Gewichtskräfte von etwa sechs verschiedenen Körpern mit zwei unterschiedlichen Federkraftmessern gemessen werden. Die Ergebnisse der zwei Messungen für jeden Körper werden in einer Tabelle gegenübergestellt.
• Beim Vergleich der Werte soll eingeschätzt werden, ob es sich um normale Abweichungen aufgrund der unterschiedlichen Meßbereiche der Federkraftmesser handelt oder ob eindeutig Fehler beim Ablesen auf den verschiedenen Skalen aufgetreten sind.
• Die beim vorhergehenden Versuch gemessenen drei Gewichtskräfte von beliebigen Körpern mit der selbst angefertigten Skale können jetzt noch einmal mit einem Federkraftmesser kontrolliert werden.

4. Auswertung:

• Gemeinsam werden im Unterrichtsgespräch die Ursachen für die unterschiedlichen Ergebnisse erläutert.
• Schüler erklären den richtigen Gebrauch der verschiedenen Skalen.
• Falsche Meßwerte können korrigiert werden.

5. Eindruck vom Ablauf der Stunde:

• Bei einigen Schülergruppen setzte das Zweifeln an der Richtigkeit der notierten Meßergebnisse für Federkraftmesser 2 ( mit Metallhülse ) sehr früh ein, so daß die Ergebnisse noch einmal überprüft wurden. Das Aufspüren des Fehlers wurde mit Stolz registriert.
• Andere Gruppen, allerdings die Minderheit, bemerkten erst in der Auswertungsphase, daß ein Fehler aufgetreten war. Für diese Schüler war es besonders interessant, daß die falschen Ergebnisse nicht vom Lehrer, sondern von den Mitschülern korrigiert wurden. Der Umgang der Schüler miteinander in dieser Phase war sehr sachlich und kameradschaftlich.
• Mein Eindruck, daß der richtige Gebrauch der Meßgeräte bei Schülern aus beiden Gruppen gleichermaßen vermittelt werden konnte, hat sich in den folgenden Stunden bestätigt.