Geschwindigkeiten in unserer Umgebung
Koordinaten
- Klassenstufe:
- 7. Klasse
- Thematische Einordnung:
- Physikalische Größen
- Zeitbedarf:
- 6 Unterrichtsstunden
- Kooperationen mit anderen Fächern (möglich):
- Physik
- (Außerschulische) Lernorte:
- Nahegelegene Tempo 30-Zone
In diesem Projekt ging es darum, die SchülerInnen Geschwindigkeiten messen und vergleichen zu lassen. Aber wie stellt man das eigentlich an? Welche Methoden gibt es und wie genau sind diese Methoden?
Die Arbeitsgruppen verfolgten unterschiedliche Ansätze und präsentierten Ihre Ergebnisse vor der Klasse. Es folgte eine rege Diskussion über Vor- und Nachteile der Messmethoden. In Einem waren sich alle einig: Einige Autos fuhren viel zu schnell!
Wie erhalten wir möglichst genaue Messwerte?
Halten sich die Autofahrer an das Geschwindigkeitslimit in der 30er-Zone?
Wie können wir entscheiden, ob die Geschwindigkeit im erlaubten Bereich von maximal 30 km/h liegt? (Versuchsergebnisse liegen in m/s vor.)
Könnte das Ordnungsamt aufgrund unserer Messergebnisse Strafzettel verteilen?
Anwenden der Mathe.Forscher-Prinzipien
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Durchführung der Mathe.Forscher-Aktivität in drei aufeinander folgenden Doppelstunden im Fach Physik.
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Die Messergebnisse der Partnerarbeit und deren Auswertung führen zu einem Ergebnis für die gesamte Klasse.
Öffnen des Unterrichts
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Ein physikalisches Thema wird mit mathematischen Hilfsmitteln untersucht.
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Aufsuchen außerschulischer Lernumgebung: Erfassung der Messergebnisse an der nahegelegenen Verkehrsstraße mit Tempo-30-Zone.
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Optional:
Zweite Messung beim Übergang von der 50er-Zone in die 30er-Zone.
Arbeiten mit Forscherfragen
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Wie erhalten wir möglichst genaue Messwerte?
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Halten sich die Autofahrer an das Geschwindigkeitslimit in der 30er-Zone?
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Wie können wir entscheiden, ob die Geschwindigkeit im erlaubten Bereich von maximal 30 km/h liegt? (Versuchsergebnisse liegen in m/s vor.)
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Könnte das Ordnungsamt aufgrund unserer Messergebnisse Strafzettel verteilen?
Handeln als Lernbegleiter
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Zur Verfügung gestelltes Material: Stoppuhren, 25m-Maßband, Kreide.
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Assistenz bei der Gewinnung der Messergebnisse: Tipps und Tricks, damit die SchülerInnen möglichst genaue Werte messen und mehrere Messwerte für ein Auto auf einem Streckenabschnitt erhalten.
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Hilfestellung: Herleitung für Umrechnung der Einheit 1 m/s in die Einheit 1 km/h im Unterrichtsgespräch.
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Moderation der Schülerdiskussion.
Mathematik sichtbar machen
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Um Messfehler zu reduzieren, bilden wir den Mittelwert aller Messergebnisse zu einem Auto auf einem Streckenabschnitt.
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Die Messwerte werden mithilfe von Geschwindigkeitsdiagrammen dargestellt.
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Umrechnungsformel:
30 km/h = 30000 m/3600 s = 30 m/3,6 s -
SchülerInnen entdecken den Einfluss der Geschwindigkeit auf das s-t-Diagramm: Steigung im s-t-Diagramm entspricht der Geschwindigkeit.
Bei den Messungen sollte man sich auf Tempo-30-Zonen beschränken!
Das sagen die Lehrkräfte dazu
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„SchülerInnen arbeiten sehr motiviert – sowohl bei Erfassung der Messwerte, als auch bei der Auswertung.“
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„Bei normaler Klassengröße unbedingt eine weitere Person für die Gewinnung der Messwerte hinzuziehen!“
Das sagen die Lernenden dazu
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„Da waren ja einige Fahrer zu schnell!“
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„Ja, lasst uns Strafzettel verteilen!“
Das Unterrichten von „Zusammengesetzte Größen“ ist immer eine Herausforderung. Egal ob im Physik-oder im Mathematikunterricht. Die Größe „Geschwindigkeit“ als Proportionalitätsfaktor bzgl. Strecke und Zeit ist für junge Schülerinnen und Schüler deshalb besonders schwierig.
Diese Mathe.Forscher-Aktivität zeigt, wie man an einem lebens- und schülernahen Beispiel den Geschwindigkeitsbegriff von verschiedenen Seiten beleuchten kann. Über das Auftragen der Messwerte von Zeit und Strecke ergibt sich sukzessive das s–t-Diagramm.
Die Schülerinnen und Schüler kommen so das erste Mal mit dem Begriff der Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit in Kontakt. Das wird zwar nicht weiter thematisiert, aber es ist eine Erfahrung, auf die dann später aufgebaut werden kann.
Die Umrechnung zwischen den Einheiten zeigt den Schülerinnen und Schülern, dass es notwendig ist, Größen auf verschiedene Lebensbereiche anzupassen, damit man diese schnell einordnen kann. Mathematik trägt in diesem Fall auch noch zur Sicherheit bei.