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Dieses Projekt wurde mit Unterstützung des Erasmus-Programms + finanziert
3 EINE KRAFT KANN DIE BEWEGUNG EINES OBJEKTS ÄNDERN
- Theorie
- Arbeitsauftrag
- 3.1 Bewegung von Objekten durch Kraftwirkung
- Arbeitsauftrag 1
- Arbeitsauftrag 2
- Arbeitsauftrag 3a
- Arbeitsauftrag 3b
- Arbeitsauftrag 4
- Arbeitsauftrag 5
- Arbeitsauftrag 6
- Arbeitsauftrag 7
- Arbeitsauftrag 8
- Arbeitsauftrag 9
- Arbeitsauftrag 10
- Arbeitsauftrag 11
- Arbeitsauftrag 12
- Arbeitsauftrag 13
- Arbeitsauftrag 14
- Arbeitsauftrag 15
- Arbeitsauftrag 16
- Arbeitsauftrag 17
- Arbeitsauftrag 18
- Arbeitsauftrag 19
- Arbeitsauftrag 20
- Arbeitsauftrag 21
- Arbeitsauftrag 22
- Arbeitsauftrag 23
- Arbeitsauftrag 24
- Arbeitsauftrag 25
- Arbeitsauftrag 26
- Arbeitsauftrag 27
- Arbeitsauftrag 28
- 3.2 Entwicklung der Idee von einfachen Maschinen
- 3.1 Bewegung von Objekten durch Kraftwirkung
- Arbeitsblätter
1. THEORETISCHER TEIL DES KAPITELS
1.1 Beschreibung des naturwissenschaftlichen Konzepts
Die auf ein Objekt einwirkende Kraft kann nicht direkt beobachtet werden, sondern wird durch eine Veränderung der Bewegung oder Körperform des Objekts sichtbar. Wenn sich das Objekt nicht bewegt, befinden sich die Kräfte, die auf es wirken, im Gleichgewicht, d. h. sie wirken mit der gleichen Kraft auf den Körper, aber in entgegengesetzter Richtung. Da die Gravitationskraft (Erdanziehungskraft) auf alle Objekte, die sich auf der Erde befinden, wirkt, muss es auch andere Kräfte geben, die dafür sorgen, dass ein Körper in Ruhe bleibt. Wenn die auf den Körper einwirkenden Kräfte ungleichmäßig stark sind, bewegt sich das Objekt in die Richtung der resultierenden Kraft. Wenn die auf den Körper einwirkenden Kräfte gleich groß sind, aber nicht in genau entgegengesetzten Richtungen auf den Körper wirken, drehen sie den Körper. (Harlen, 2015)
Das naturwissenschaftliche Konzept der Big Ideas betrachtet also das grundlegende Phänomen, dass Kräfte eine Veränderung der Bewegung sowie der Körperform bewirken können. Die Kraft selbst kann nicht mit bloßem Auge gesehen werden, wir können jedoch den Einfluss der resultierenden Kraft, die auf den Körper wirkt, beobachten. Die Entwicklung dieses Konzepts der Kräfte und ihrer Wirkung ist daher für jüngere Kinder noch sehr anspruchsvoll, da sie eine eindeutig beobachtbare Bestätigung ihrer Ideen und Hypothesen benötigen, um das Phänomen zu begreifen. Demnach ist es für sie beispielsweise noch schwer zu verstehen, wieso Kräfte auf einen Körper wirken, obwohl dieser sich nicht bewegt. Somit ist es wichtig, das Konzept, angepasst an den Entwicklungsstand der Schülerinnen und Schüler, nach und nach zu untersuchen und ihnen ausreichend Zeit sowie geeignete Situationen zur Verfügung zu stellen, sodass sie die Wirkung der einzelnen Kräfte beobachten können.
1.2 Was ist für Grundschülerinnen und Grundschüler bereits erfahrbar?
Grundschülerinnen und Grundschüler können bereits begreifen, dass Objekte durch eine Krafteinwirkung beispielsweise verformt, gezogen oder verdreht werden können. Die Bewegung oder Form von Objekten ist demnach durch die Einwirkung einer Kraft veränderbar. Kräfte wirken in verschiedene Richtungen. Gleich große Kräfte, die genau in der entgegengesetzten Richtung (entlang einer Linie) wirken, werden aufgehoben. Dann sprechen wir über Kräfte im Gleichgewicht oder „Kräftegleichgewicht“. Die Bewegung eines Objekts ändert sich, wenn die wirkenden Kräfte nicht im Gleichgewicht sind. Im Alter von 7 bis 11 Jahren erweitert sich dieses Verständnis um die Idee, dass die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Objektes ein Maß dafür ist, wie weit es sich in einer bestimmten Zeit bewegen würde. Wie schnell sich die Bewegung eines Objekts ändert, hängt von der Größe der einwirkenden Kraft sowie der Masse des Objekts ab. Je größer die Masse eines Objekts ist, desto länger dauert es, bis es beschleunigt oder verlangsamt wird. Die Masse eines Objekts ist zusätzlich auch ein Maß für die Trägheit eines Körpers. Trägheit bezeichnet das Bestreben von Körpern in ihrem Bewegungszustand zu verharren, solange keine äußere Kraft auf sie einwirkt.
Somit zeigt sich, dass es für die Betrachtung dieser naturwissenschaftlichen Big Idea in der Grundschule empfehlenswert ist, zu erforschen wie die Bewegung eines Körpers verändert werden kann (beschleunigen, verlangsamen etc.) und darüber hinaus insbesondere den Begriff der Bewegungsgeschwindigkeit in den Blick zu nehmen. Schülerinnen und Schüler können lernen, wie und nach welcher Idee einfachste Maschinen funktionieren. Das Ziel ist nicht, die einzelnen Prinzipien ihrer Funktionsweise zu verstehen, sondern die Schülerinnen und Schüler sollen lernen die Kraft zu erkennen, die zum Beispiel einen anderen Körper bewegt und beobachten, wie sich die Kraft unter verschiedenen Bedingungen verhält. Beispiele hierfür sind das Pendel, der Hebel und seine Modifikationen, die Rolle und ihre Modifikationen, die schiefe Ebene und die Zahnräder.