Warum fliegen Flugzeuge?
Intention
Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit der Frage auseinander, warum ein Flugzeug fliegen kann und lernen in Versuchen die beim Fliegen wirkenden Kräfte kennen.
Lernausgangslage
- Kinder, die bereits über Vorwissen verfügen, warum ein Flugzeug fliegt (zum Beispiel aus Wissenssendungen im Fernsehen, durch das Internet oder aus Sachbüchern)
- Kinder mit unvollständigen, gegebenenfalls falschen oder gar keinen Vorstellungen darüber, warum ein Flugzeug fliegt
- Kinder, die diese Frage nicht beantworten können
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Einstieg im Sitzkreis
- Auf einem Plakat in der Kreismitte oder an der Tafel ist die Frage der Stunde visualisiert: „Warum fliegt ein Flugzeug?“
- Die Schülerinnen und Schüler äußern Vermutungen zur Beantwortung der Frage. Ihre Ideen werden schriftlich festgehalten.
- Die Lehrkraft erklärt den Ablauf der Stunde und des anschließenden Stationenlaufs. Dazu führt sie die Kinder von Tisch zu Tisch und erklärt kurz den Arbeitsauftrag der jeweiligen Station anhand der ausliegenden Stationskarten. Auch das organisatorische Vorgehen wird wie folgt geklärt: Nach jeweils 15 Minuten werden die Kinder mit einem Klangsignal zum Wechsel der Stationen aufgefordert. Zur Dokumentation erhalten sie ein Arbeitsblatt, auf dem sie ihre Ergebnisse und gewonnenen Erkenntnisse festhalten.
- Ziel des Stationenlaufs ist die Beantwortung der Frage: „Warum fliegt ein Flugzeug?“.
Erarbeitung
- Die Kinder werden in Gruppen eingeteilt und verteilen sich auf ihre jeweilige Start-Station.
- Die Schülerinnen und Schüler folgen den Arbeitsanweisungen auf den Stationskarten, führen die Versuche durch und halten Vermutungen, Beobachtungen und gewonnene Erkenntnisse auf ihrem Versuchsprotokoll fest.
- Schnelle Gruppen können in bereitliegenden Sachbüchern und/ oder über das Internet mit Kindersuchmaschinen oder bereitgestellten Links weiter zum Thema „Warum fliegt ein Flugzeug?“ recherchieren. So können sie gewonnene Erkenntnisse vertiefen und die Zeit bis zum Stationswechsel überbrücken.
Fotos zum Vortrieb - Versuch 1
Fotos zum Auftrieb - Versuche 2a und 2b
Fotos zum Gewicht - Versuch 3
Fotos zum Luftwiderstand - Versuche 4a und 4b
Abschluss
Reflexion im Sitzkreis
- Die Schülerinnen und Schüler beschreiben ihre gewonnenen Erkenntnisse über die Kräfte des Fliegens und die Bedingungen, die erfüllt sein müssen, damit ein Flugzeug fliegt. Auf einem Plakat mit der Abbildung eines Flugzeugs werden die wirkenden Kräfte eingetragen. Dieses dient als Erweiterung des Wortspeichers und wird anschließend aufgehängt.
- Optional sehen die Kinder gemeinsam einen Sachfilm zum Thema, der die gewonnenen Erkenntnisse noch einmal zusammenfasst. Zum Beispiel: Sachgeschichten mit der Maus - Warum fliegt ein Flugzeug? (WDR)
- Die Aussagen der Kinder vom Stundenbeginn werden abschließend auf ihre Richtigkeit geprüft. Die Schülerinnen und Schüler formulieren eine sachlich richtige Antwort zur Ausgangsfrage der Stunde: „Warum fliegt ein Flugzeug?“
Optionale Transferaufgabe
- Die Lehrkraft legt Bilder eines Flugzeugs und eines Vogels in die Kreismitte. Die Schülerinnen und Schüler nennen Gemeinsamkeiten und Unterschiede.
- Gemeinsam werden die Bauteile des Flugzeugs und Körperteile des Vogels beschriftet.
- Im Unterricht oder als Hausaufgabe bearbeiten die Kinder das AB 13: Flugzeuge und Vögel.
- Bei der abschließenden Besprechung wird die Forscherfrage wie folgt erweitert: Warum fliegen Flugzeuge und Vögel? Die Schülerinnen und Schüler stellen Gemeinsamkeiten heraus und erklären aufgrund ihres Vorwissens aus den Versuchen, warum Flugzeuge und Vögel fliegen können.
Schüleräußerungen aus der Erprobung
Vermutungen vom Unterrichtsbeginn zur Frage „Warum fliegt ein Flugzeug?“:
- „Ich glaube, es liegt auch an der Form von den Flügeln. Die lassen das Flugzeug so gleiten“
- „Das Flugzeug ist ja ganz schnell und es kommt auch auf die Schnelligkeit an. Vielleicht würde auch ein Auto, das ganz schnell ist, auch fliegen.“
Reflexion der Versuche zu den Kräften des Fliegens:
Zu Station 1 - der Vortrieb
- „Wir haben den Luftballon aufgepustet und dann zugehalten und ihn an den Strohhalm an der Schnur festgeklebt. Wenn man dann die Luft rausmacht, düst der so über die Schnur und fliegt ganz schnell nach vorne.“
- „Die Luft drückt aus dem Ballon raus und dadurch geht der nach vorne.“
- „Ein Flugzeug hat ja auch einen Antrieb, damit das ganz schnell ist und nach vorne kommt.“
Zu Station 2a - der Auftrieb (Blatt)
- „Bei der Station hat man so über das Blatt gepustet und dann ist das Papier nach oben geflattert. Das war eigentlich komisch, weil man ja nicht von unten gepustet hat, aber trotzdem ist das hochgegangen.“
- „Das könnte so sein, weil man ja oben auch die Luft wegpustet und wenn da weniger Luft ist als unten, dann geht das Blatt hoch.“
- „Man kann sich das so vorstellen, dass sich die Luftteilchen oben schneller bewegen als unten und auch deshalb das Blatt so mit hochgezogen wird.“
Zu Station 2b - der Auftrieb (Flügelmodell)
- „Mit dem Fön hat man von vorne gegen den Flügel gepustet und unten musste man so festhalten und dann ist der Flügel auch immer nach oben gegangen. Der ist sogar ein bisschen höher gegangen.“
- „Die Luft braucht ja, wenn sie oben lang geht länger, als wenn sie unten lang geht und dadurch wird der Flügel so ein bisschen hochgezogen.“
- „Das hat auch Otto Lilienthal herausgefunden, dass die Form von den Flügeln wichtig ist, damit etwas fliegen kann.“
Zu Station 3 - das Gewicht
- „Da waren so Bälle und die waren alle unterschiedlich schwer. Wenn man die dann gleichzeitig fallen lässt sind die auch nicht gleich schnell, sondern der Ball, der am schwersten ist, fällt am schnellsten runter.“
- „Auch wenn Flugzeuge total schwer sind, benutzt man trotzdem so Baumaterial, das möglichst leicht ist. So gut, wie es eben geht.“
Zu Station 4a - der Luftwiderstand (Form)
- Wir haben das Papier einmal zu einer Kugel geknüllt und einmal so flach gelassen und dann beide fallen lassen. Und die Kugel fällt viel schneller runter, denn das Papier das weht noch so hin und her.“
- „Die Luft bremst sozusagen das große Papier ab, bei dem anderen geht die Luft einfach dran vorbei.“
- „Das Flugzeug ist ja auch unten möglichst platt und groß, damit es nicht so schnell runterfällt.“
Zu Station 4b - der Luftwiderstand (Pappe)
- „Es ist viel leichter mit der Pappe zu laufen, die quer ist, als wenn man die Pappe gerade hält.“
- „Das liegt daran, dass die Luft so viel mehr gegen die Pappe drückt und einen so bremst.“
- „Flugzeuge haben deshalb so eine Form, dass die möglichst leicht nach vorne kommen. So wie Fische oder Vögel auch.“
Abschlussantwort auf die Frage „Warum fliegt ein Flugzeug“:
- „Ein Flugzeug fliegt, weil es durch seinen Antrieb sehr schnell ist und durch die Form nach vorne nur wenig gebremst wird. Die Form der Flügel lässt das Flugzeug fliegen und weil es möglichst leicht ist und unten sehr breit und flach, fällt es nicht herunter.“
Tipps und Stolpersteine aus der Erprobung
- Vorwissen, dass Luft Raum einnimmt, sollte bereits vorab im Unterricht erarbeitet worden sein.
- Der Beobachtungsbogen zum Stationenlauf kann wahlweise von jedem Kind an jeder Station ausgefüllt werden oder arbeitsteilig nur für jeweils die Station, an der die Kinder den Stationenlauf beginnen. So kann die Zeit an den einzelnen Stationen ab der zweiten Station verkürzt werden und die Kinder berichten abschließend als Experten von ihrer ersten Station.
- Während die Prinzipen von Vortrieb, Gewicht und Luftwiderstand relativ einleuchtend sind, haben die Kinder große Vorstellungsprobleme zum Auftrieb. Dieses Prinzip sollte daher auch an der Tafel visualisiert und von mehreren Kindern erklärt werden. Auch eine Murmelphase bietet sich an, um vielen Kindern die Möglichkeit zu bieten, dieses Phänomen zu versprachlichen. Unterstützend ist der Einsatz eines Sachfilms zum Thema sinnvoll.
- Die Formulierung eines abschließenden Antwortsatzes fasst die Ergebnisse zusammen.
Material
- Sachbücher zum Thema
- Stationskarten
- Versuchsbeschreibungen
- Versuchsprotokolle
- Material für die Versuche:
- Luftballons
- Wäscheklammern
- Trinkhalme
- Klebeband
- 10m dünne Schnur
- Lineale
- Papier DIN A4
- Scheren
- Fön
- Modell einer Tragfläche
- vier gleich große Bälle mit unterschiedlichem Gewicht
- Waage
- großer Bogen feste Pappe
- Abbildung Flugzeug für das Plakat
- Plakate
- Klangsignal
- Stoppuhr/ Uhr
- Tablets oder Beamer für den Sachfilm
Angestrebtes Unterrichtsergebnis
- Die Kinder kennen die beim Fliegen wirkenden Kräfte und können erklären, warum ein Flugzeug fliegt.
Alternative für den Distanzunterricht:
Die Durchführung der Versuche zu den Kräften des Fliegens ist im Distanzunterricht nicht umsetzbar. Um diese Unterrichtssequenz thematisch aufzugreifen, bietet sich vergleichbar zum Einstieg im Präsenzunterricht ein Gespräch über die Frage „Warum fliegt ein Flugzeug?“ an. Darauf aufbauend ist eine Recherche zu dieser Frage denkbar, deren Ergebnisse wieder zusammengetragen werden. Als Zusammenfassung der wichtigsten Aspekte eignet sich unter anderem der Sachfilm „Sachgeschichten mit der Maus - Warum fliegt ein Flugzeug? (WDR)“, der jedoch gemeinsam reflektiert und besprochen werden sollte. Die optionale Transferaufgabe zum Vergleich von Flugzeugen und Vögeln kann den Kindern auch zur Bearbeitung zu Hause zur Verfügung gestellt werden.