Schülerarbeitsblatt

Arbeitsblatt Modelle und ihre Eigenschaften

Physiker versuchen, die Wirklichkeit zu beschreiben und zu verstehen. Allerdings sind die beobachteten Phänomene häufig so komplex, dass eine Beschreibung nur mit vereinfachenden Annahmen oder unter speziellen Randbedingungen gelingt: der Physiker schafft ein Modell. So wie eine Modelleisenbahn ein vereinfachtes Abbild einer realen Eisenbahn ist, sind physikalische Modelle vereinfachte Abbilder der Realität.

Hilfsmittel:

Videoclips Fahrrad am Hang , Textblatt Dialog Fahrrad am Hang , GTR

Aufgaben

Tom hat seinen Freund Eric gefilmt, wie er sich mit dem Fahrrad, ohne in die Pedale zu treten, eine geneigte Strecke hinabrollen lässt und schließlich auf ebener Strecke zum Stehen kommt. Er möchte die Bewegung genauer untersuchen und kommt mit Lisa ins Gespräch.

1. Schauen Sie sich die beiden Videos Fahrradfahrt am Hang - Beobachterperspektive und Fahrradfahrt am Hang - Blick auf den Tacho an.

2. Lesen Sie den Dialog von Lisa und Tom und bearbeiten Sie folgende Aufträge:
   1. Einen Vorgang zu beschreiben und ihn zu erklären sind zwei verschiedene Dinge.
      Beschreiben Sie die Bewegung des Fahrrads.
      Erklären Sie den Bewegungsablauf.
   2. Lisa teilt den Vorgang in Abschnitte ein. Erläutern Sie, was damit gemeint ist.
   3. Erklären Sie, wie Lisa auf die Formel s(t) = 0,245 m/s ²  ⋅ t ² kommt.
   4. Die Tabelle zeigt die aus dem Video ermittelten Messdaten.

      Zeit in s	0	6,08	9,2	11,7	13,8	15,8	17,6	19,3	21,1	23,0	...
      Weg in m	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	...

      ...	25,0	27,2	29,5	32,0	34,9	38,2	41,8	46,2	51,8	60,8
      ...	100	110	120	130	140	150	160	170	180	190

      Ermitteln Sie mit Ihrem GTR eine Regressionskurve dritter Ordnung für die Messdaten. Warum ist Tom mit dieser Kurve noch nicht zufrieden?

3. Bei ihrer Untersuchung modellieren Tom und Lisa die Fahrradfahrt am Hang.

   In der Tabelle sind Eigenschaften naturwissenschaftlicher Modelle aufgelistet.

   (Die Tabelle findet man in ähnlicher Form in: Cornelsen, Physik Kursstufe Bad.-Württ., Best. Nr.: 130375, Seite 402 bzw. in Cornelsen; Physik Oberstufe, Gesamtband; Nr.: 130061; S. 528)

   Nennen Sie - mit Bezug auf den Dialog - für jede Eigenschaft ein Beispiel.

   Eigenschaft	Beispiel im Dialog
   Ein Modell vereinfacht oder idealisiert das Phänomen. Das Phänomen wird auf Aspekte reduziert, die für den Verwendungszweck relevant sind.
   Ein Modell beruht auf Vorstellungen und Gesetzen mit deren Hilfe das Phänomen erklärbar und verstehbar wird.
   Ein Modell ermöglicht Prognosen. Es kann den Ablauf eines realen Vorgangs voraussagen.
   Ein Modell hat seine Grenzen. Diese zeigen sich z.B. im Vergleich der Prognosen mit den experimentellen Befunden.
   Das Erkennen der Grenzen eines Modells regt zur Suche nach verbesserten Modellen an. So wird Erkenntnisfortschritt möglich.
   Ein Modell ist umso bedeutungsvoller, auf je mehr Phänomene es anwendbar und je einfacher es ist.

4. Das Begriffsnetz soll die Vermittlerrolle physikalischer Modelle im Erkenntnisgewinnungsprozess darstellen.

   

   Zur Auswahl stehen zwölf Satzteile. Beschriften Sie damit sowohl die Rechtecke als auch die Pfeile sinnvoll:

   liefert Daten und Informationen	Objekt/unmittelbare Erfahrung/Realität
   Theorie	liefert weitere Informationen
   hat erweiterten Gültigkeitsbereich	vergleicht und erstellt
   erklärt und liefert Prognosen	Modell
   verbessertes Modell	konstituiert
   hat ein Erkenntnisinteresse	erstellt

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