Optional: Funktionsweise Hebel - Lego
Intention
Beim Bau einfacher Maschinen mit Lego untersuchen die SuS exemplarisch die Funktionsweise des Hebels und erkennen, dass die Effektivität eines Hebels davon abhängt, wo sich der Drehpunkt, der Kraftansatz und die Last befinden.
Lernausgangslage
Die SuS haben in den Versuchen der Vorstunde Erkenntnisse über Hebel gewonnen und die Erfahrung gemacht, dass man sich durch das Verschieben des Hebels auf dem Drehpunkt bzw. durch verschiedene Kraftansatzpunkte die Arbeit unterschiedlich stark vereinfachen kann. Dazu passen Erfahrungen beim Wippen auf dem Spielplatz mit unterschiedlich schweren Personen.
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Einstieg im Sitzkreis:
- Anknüpfen an das Vorwissen der Kinder. Die Versuchsergebnisse der beiden Hebelstationen werden wiederholt.
- Einführung des Materials von Lego-Education
- Einführung der Fachbegriffe: Hebelarm, Kraftansatz, Drehpunkt, Last mithilfe einer Hebelzeichnung.
- Klärung des Ablaufs und der Regeln für den Umgang mit dem Material.
Erarbeitung
- Bau von Hebeln mit Lego-Education in Kleingruppen
- Erprobung unterschiedlicher Drehpunktpositionen und Kraftansatzpunkte
- Benennung der Bauteile mit den eingeführten Fachbegriffen und Dokumentation auf dem Arbeitsblatt
Abschluss
- Zusammentragen der gewonnenen Erkenntnisse und der Funktionsprinzipien des Hebels
- Bedeutung der Lage von Drehpunkt, Kraftansatz und Last immer wieder herausstellen.
- Übertragung der untersuchten Hebel auf weitere Bauteile, die die Kinder aus dem Alltag kennen (z.B. Türklinke, Schere, Locher, …)
- Die von den Kindern gefundenen Erklärungen werden auf einem Ergebnisplakat festgehalten.
Ausblick: „In der nächsten Stunde suchen wir Hebel und andere einfache Maschinen in unserer Schulumgebung.“
Schüleräußerungen aus der Erprobung
Zum Hebelmodel:
- „Wenn der Kraftansatz weit vom Drehpunkt entfernt ist, ist es leichter.“
- „Der Hebelarm auf der Seite von der Last muss kurz sein und auf der anderen Seite muss er lang sein, dann geht es leichter.“
- „Es ist wichtig, wo der Drehpunkt ist.“
Zu Hebeln im Alltag:
- „Die Türklinke ist auch ein Hebel. Da ist der Hebelarm und da kann sie sich drehen. Das ist der Drehpunkt.“
- „Eine Wippe ist auch ein Hebel. Die sieht fast aus wie bei unserem Versuch.“
- „Eine Schere ist auch ein Hebel. Die dreht sich nur in der Mitte. Da ist der Drehpunkt.“
- „Ich weiß auch schon, wo eine Rampe ist. Die Rutsche ist eine Rampe, denn die geht so schräg hoch.“
Tipps und Stolpersteine aus der Erprobung
- Die Fachbegriffe „Hebelarm“, „Kraftansatz“, „Drehpunkt“, „Last“ helfen den Kindern, Hebel in der Lebenswirklichkeit wiederzuerkennen.
- Wortspeicher füllen!
Material aus der Erprobung
- Material zum Bau von Hebeln (siehe Vorschlag zum Bau von Hebeln aus Alltagsmaterialien)
- Arbeitsblätter
- Lernspurplakate
- Wortmaterial siehe Wortspeicher
Angestrebtes Unterrichtsergebnis
Die Lage von Drehpunkt, Kraftansatz und Last beeinflussen den Grad der Arbeitserleichterung.