Federpendel
Infobox
Diese Seite ist Teil einer Materialiensammlung zum Bildungsplan 2004: Grundlagen der Kompetenzorientierung. Bitte beachten Sie, dass der Bildungsplan fortgeschrieben wurde.
Hinweis
Es wird darauf hingewiesen, dass für jedes Experiment entsprechend der eigenen Durchführung vor der erstmaligen Aufnahme der Tätigkeit eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt und dokumentiert werden muss. Jede fachkundige Nutzerin/jeder fachkundige Nutzer muss die aufgeführten Inhalte eigenverantwortlich prüfen und an die tatsächlichen Gegebenheiten anpassen.
Weder die Redaktion des Lehrerfortbildungsservers noch die Autorinnen und Autoren der veröffentlichten Experimente übernehmen jegliche Haftung für direkte oder indirekte Schäden, die durch exakten, veränderten oder fehlerhaften Nachbau und/oder Durchführung der Experimente entstehen. Weiterführende Informationen erhalten Sie unter www.gefahrstoffe-schule-bw.de
In den Physikbildungsstandards stehen folgende Kompetenzen:
- Kompetenz Nr. 3: Formalisierung und Mathematisierung in der Physik
- Die Schülerinnen und Schüler können den funktionalen Zusammenhang zwischen physikalischen Größen erkennen, grafisch darstellen und Diagramme interpretieren und sie können funktionale Zusammenhänge selbstständig finden
- Kompetenz Nr. 4: Spezifisches Methodenrepertoire der Physik
- Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen untersuchen, Experimente selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen. Sie können computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen.
- Kompetenz Nr. 8: Grundlegende physikalische Größen
- Neben dynamischen Betrachtungsweisen ... können die Schülerinnen und Schüler mit weiteren grundlegenden physikalischen Größen umgehen: Inhalte: Kraft, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Entropie (Entropieerzeugung)
- Kompetenz Nr. 9: Strukturen und Analogien
- Die Schülerinnen und Schüler können ... ihre Vorstellungen und Ausdrucksweisen über Schwingungen in eine angemessene Fachsprache und mathematische Beschreibung überführen. Grundkenntnisse werden bei folgenden Themen erwartet - Inhalte: Schwingung, harmonische mechanische ... Schwingung, Differenzialgleichung
Die Lösung der Differenzialgleichung bei einem Federpendel führt zu s(t), v(t) und a(t)-Diagrammen, die man deduktiv ableiten kann. Interessant sind u.a. auch die Phasenbeziehungen. Mit den passenden Sensoren kann man Vorhersagen zu diesen Diagrammen im Experiment direkt überprüfen. Die Vorhersage von s(t)-a(t)-Diagrammen - oder anderen Kombinationen - sind interessante Lernzielkontrollen auf dem Weg zum Kompetenzerwerb.
Versuchs-Material
- Notebook, Daten-Logger-Software
- Federpendel (Stativstange, Muffe, Querstange, Feder, Masse)
- Datenlogger, Netzteil, USB-Verbindungskabel
- Drehbewegungssensor, Kraftsensor, Ultraschallbewegungssensor, Beschleunigungssensor mit Verlängerungskabel
Hypothese/Theorie → Vorhersage
- [V.01]
- Welche Diagramme erwarten Sie bei einem Feder-Schwere-Pendel?
- [V.02]
- Welche Phasenbeziehungen muss man erwarten?
- [V.03]
- Welches F(t)-a(t)-Diagramm - bzw. s(t)-a(t)-Diagramm - kann man deduktiv ableiten?
- [V.04]
- Welche Rolle spielt die Entropie bei diesem Experiment?
Vorhersage → Experiment
- Installieren Sie das Federpendel, das Notebook, den Datenlogger und die Daten-Logger-Software. Achten Sie darauf, dass die Masse des Federpendels den Ultraschall-Bewegungssensor nicht beschädigt.
- Diskutieren Sie experimentelle Möglichkeiten, die relevanten physikalischen Größen bei einem Federpendel aufzuzeichnen.
- Überprüfen Sie Ihre Vorhersagen in einem passenden Experiment
Download des gesamten Workshops 2
Workshop 2: Experiment - Messerfassung: Herunterladen [pdf] [1,2 MB]
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