Arbeitsauftrag 10

Hilfsmittel:

Material für die Herstellung von Rollen und Rollenzug gemäß den Anweisungen im Arbeitsblatt, Kraftmesser

Arbeitsvorgang:

Der Zweck der Aufgabe besteht darin, die Kombination der festen und der freien Rolle zu untersuchen, wobei es sich nicht nur um einen Vergleich handelt, sondern auch um eine direkte quantitative Messung, d. h. die ausgeübte Anstrengung wird durch den Wert der Variablen (gemessen auf der Kraftmesserskala) ausgedrückt. Im ersten Teil der Aufgabe konstruieren die Schülerinnen und Schüler die einzelnen Rollen und messen die Kraft mit dem Kraftmessgerät, die benötigt wird, um die Last anzuheben. Sie schreiben den Wert aus dem Kraftmesser auf. Aufgrund der Entwicklung der Kompetenz zur Messung ist es ratsam, die Schülerinnen und Schüler anzuweisen, die Messungen zu wiederholen, sodass die Messungen für jede Situation dreimal wiederholt werden und alle Werte in den vorbereiteten Feldern in der Tabelle notiert werden. Alternativ ist es möglich, Daten so zu erfassen, dass jede Gruppe eine Messung realisiert und sie die Messwerte werden miteinander teilen. Hier kann es jedoch vorkommen, dass die Werte variieren, was Raum für die Diskussion darüber bietet, was zu unterschiedlichen Messwerten führen könnte.

Wenn die Messung auf die gleiche Weise durchgeführt wird, muss mit Sicherheit jeder das gleiche Ergebnis erzielen. Wenn die Ergebnisse nicht übereinstimmen, wurde die Messung wahrscheinlich nicht genau gleich durchgeführt. Die Realisierung dieser Zusammenhang ist auch Teil der Entwicklung der Idee über den wissenschaftlichen Prozess.

Die Aufgabe hat teilweise konstruktiven Charakter, da die Schaffung eines Systems von freien Rollen konstruktive Überlegungen und Fähigkeiten erfordert. Das Arbeiten mit Messwerten ist schon mehr oder weniger naturwissenschaftlich; die Schülerinnen und Schüler ziehen aus den gemessenen Daten eine Schlussfolgerung. Der Lehrer kann den Schülern helfen, eine Schlussfolgerung zu ziehen, indem er ihre Aufmerksamkeit darauf lenkt, anhand der gemessenen Daten zu beurteilen, wann das Herausziehen der Last am einfachsten ist. Ein wesentlicher Bestandteil der Schlussfolgerung ist der Verweis auf die gemessenen Daten. Dies bedeutet, dass der Schüler seine Schlussfolgerung anhand der gemessenen Daten ziehen muss, womit wir sicherstellen, dass der Schüler aufgrund seiner Beobachtung argumentiert. Es ist der Prozess der Argumentation, der ein wesentliches Element bei der Entwicklung der wissenschaftlichen Kommunikation ist.

Um den Abschluss zu erleichtern und gleichzeitig den Schülern beizubringen, wie sie die erhaltenen Daten in eine grafische Form umwandeln können, besteht ihre Aufgabe darin, die gemessenen Daten in einem vorbereiteten Diagramm festzuhalten. Um nicht den Durchschnitt der drei Messwerte berechnen zu müssen, zeichnen sie alle Messwerte im Diagramm auf. Die Schüler sollten ein Diagramm erstellen, in dem die ersten beiden Säulensätze ungefähr gleich sind (um eine Last mit einer festen Rolle und ohne Rolle zu ziehen, muss die gleiche Kraft ausgeübt werden). Bei einer freien Rolle verringert sich der Wert um die Hälfte und bei einem Rollenzug wird der Wert der erforderlichen Leistung wieder reduziert. Der Abwärtstrend des Diagramms zeigt deutlich, welches Rollendesign unsere Arbeit am einfachsten macht. Es ist auch interessant, mit Kindern zu besprechen, warum eine feste Rolle verwendet wird, wenn dadurch die zum Ziehen der Last erforderliche Kraft nicht verringert wird. Die Schüler können versuchen, eine Erläuterung im Internet zu finden und sie können über ihre Suchergebnisse gemeinsam diskutieren.