Arbeitserleichterung
Intention
Die SuS überprüfen und bewerten ihre Lösungsideen, indem sie in einfachen Experimenten erproben, wie schiefe Ebene, Hebel, Rolle und Seil über fester Rolle die Arbeit erleichtern und erlangen so erste Einsichten in die Funktionsweise einfacher Maschinen.
Lernausgangslage
Die SuS haben Vorstellungen davon, welche Hilfsmittel die alten Ägypter beim Pyramidenbau verwendet haben könnten, um sich die Arbeit zu erleichtern. Sie kennen die Begriffe Rampe/ schiefe Ebene, Hebel, Rolle und Seil über fester Rolle aus der Vorstunde.
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Einstieg im Sitzkreis
- Anknüpfung an das Vorwissen der Kinder. Die Ideen aus der Vorstunde werden wiederholt. Visuelle Unterstützung durch die Plakate der Themenwand.
- Zieltransparenz: „Heute probieren wir diese Ideen aus und überprüfen an verschiedenen Stationen, ob und wie die Arbeit mit diesen Hilfsmitteln leichter wird!“
- Ablauf des Lernens an Stationen klären
- Stationen mit Hinweis auf Sicherheitsregeln vorstellen
- Ablauf des Forscherkreises wiederholen oder einführen: Vermutung, Beobachtung, Dokumentation und Ergebnis
Erarbeitung
Arbeit an den Stationen in Kleingruppen:
Station 1 "Rampe"
Erkenntnis: Zwei Orte unterschiedlicher Höhe werden mit Hilfe einer schiefen Ebene miteinander verbunden. Je steiler die Ebene, desto größer der Kraftaufwand.
Station 3a/3b "Hebel"
Erkenntnis: Kraftniveau und Weg hängen vom Hebelverhältnis ab: Je länger der Hebelarm, desto leichter kann die Last gehoben werden. Je länger der Hebelarm, desto größer ist der Weg, der zum Anheben der Last zurückgelegt werden muss.
Station 4 "Seil und feste Rolle"
Erkenntnis: Das Seil wird durch die Rolle umgelenkt, so dass die schwere Last nicht gehoben werden muss, sondern vom eigenen Körpergewicht hochgezogen wird.
Abschluss
Im Kreisgespräch werden die gefundenen Erkenntnisse besprochen, verglichen und zusammengefasst. Die Kinder visualisieren ihre Erkenntnisse mit Hilfe der noch aufgebauten Stationen. Die von den Kindern gefundenen Erklärungen werden auf einem Ergebnisplakat festgehalten. Ausblick: „In der nächsten Stunde untersuchen wir den Hebel noch genauer.“
Schüleräußerungen aus der Erprobung
- Rampe: „Die kurze Rampe ist steiler, da braucht man mehr Kraft als auf der langen Rampe.“
- Rampe: „Ich glaube, die Ägypter haben auch Rampen benutzt. Ich hätte die flachen Rampen genommen.“
- Rampe: „Wenn man unter die Steine Kufen gemacht hat, konnte man das gut mit den Rampen verbinden.“
- Rollen: „Das hilft am allerbesten. Wenn der Stein auf den Rollen liegt, geht es fast von alleine. Das ist ganz leicht. Ohne bewegt sich der Stein nur sehr schwer.“
- Hebel A: „Wenn der Stein auf der kurzen Seite liegt, kann man ihn ganz leicht hochdrücken. Das liegt daran, dass an der langen Seite mehr Gewicht ist.“
- Hebel B: „Man muss immer ganz am Ende drücken, damit das Hochdrücken einfacher wird.“
- Seil und feste Rolle: „Runterziehen geht für mich leichter.“
- Seil und feste Rolle: „Man kann die Rolle ja auch ganz weit oben, zum Beispiel an der Decke, aufhängen. Dann kann ich den Stein ganz hoch ziehen, obwohl ich hier unten bleibe.“
Beispiele aus der Erprobung (Fotos)
Bild 1: Lernspurplakat "Die Rampe"
Bild 2: Lernspurplakat "Die Rolle"
Tipps und Stolpersteine aus der Erprobung
- Algorithmus des Forschens/ Forscherkreis mit Vermutung, Beobachtung, Dokumentation und Ergebnis muss eingeführt sein und beachtet werden.
- Regeln für Versuche: Warten, bis man an der Reihe ist; das Material nur für das benutzen, wozu es gedacht ist; gemeinsam arbeiten; …
- Sicherheit beachten, da mit schweren Steinen gearbeitet wird
- Die UE dauert länger als eine Doppelstunde
- Wortspeicher füllen
Material aus der Erprobung
- Arbeitsblätter
- Lernspurplakate
- Wortmaterial siehe Wortspeicher
- Material für den Stationsbetrieb, sie Materialliste im Downloadbereich am Ende der Reihe
- Bild 1: Material für den Stationenbetrieb (Holzscheite, Rundhölzer)
- Bild 2: Material für den Stationenbetrieb (verschiedene Bretter, Backsteine, Seile)
Angestrebtes Unterrichtsergebnis
Hebel, Rampen, Rollen, und Seil über fester Rolle erleichtern auf unterschiedliche Art und Weise den Lastentransport.