Rennwagen

• Lesen Sie sich das Online-Material für Schülerinnen und Schüler durch. Zeigen Sie diese Materialien im Unterricht mit einem Beamer.
• Es ist wichtig, dass Sie im Unterricht bereits besprochen haben, wie Muster bei Bewegungen erkannt werden können.
• Berücksichtigen Sie dabei die Fähigkeiten und den Lernstand aller Schülerinnen und Schüler. Differenzieren Sie die Aufgabe, damit alle einen Zugang dazu finden. Siehe dazu auch die Vorschläge zur Differenzierung im Abschnitt unten.

• Sehen Sie sich das Schülervideo hier an oder öffnen Sie es über das Online-Material für Schülerinnen und Schüler.

• Regen Sie eine kurze Diskussion darüber an, welche Kräfte im Video über den Rennwagen zu sehen waren.
• Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:
  • Welche Kräfte versetzen den Rennwagen in Bewegung? (Die Reaktions- oder Schubkraft wirkt auf die Räder und versetzt das Fahrzeug dadurch in Bewegung. Erzeugt wird sie von einem Motor oder einem ähnlichen Antrieb, der das Fahrzeug vorwärtsschiebt.)
  • Welche Kraft bringt den Rennwagen zum Stillstand? (Die Reibungskraft absorbiert die Energie des Fahrzeugs über die Räder, sodass es immer langsamer wird. Das wird „Rollwiderstand“ genannt.)
  • Welche Faktoren beeinflussen, ob das Fahrzeug schneller oder langsamer fährt? (Je geringer die Masse und die Oberflächenreibung sind, desto schneller fährt das Auto. Je größer die Masse und die Oberflächenreibung sind, desto langsamer fährt es.)
• Erzählen Sie der Klasse, dass sie ein Rennwagen-Modell und eine Startvorrichtung bauen und damit Experimente durchführen werden, um Muster bei der Bewegung des Fahrzeugs zu finden.
• Geben Sie jedem Team ein Set.

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweierteams das Rennwagen-Modell bauen. Sagen Sie ihnen, dass sie sich abwechseln sollen: Einer fängt an, die Steine herauszusuchen, während der andere baut. Nach jedem Schritt wird gewechselt.
• Zusätzliche Unterstützung finden Sie im Abschnitt Tipps unten.

Experiment 1:

• Lassen Sie die Teams mit den mittelgroßen, gelben Rädern ausprobieren, wie weit ihre Fahrzeuge fahren. Sie sollen die Startvorrichtung auf die Position 5 einstellen und dann loslassen.
  • Die Ergebnisse sollen sie auf ihren Arbeitsblättern notieren (Unterstützung für Lehrkräfte- Zusätzliche Ressourcen).

Experiment 2:

• Lassen Sie die Teams nun ihre Fahrzeuge mit den kleinen grauen und den großen weißen Rädern testen.
  • Erinnern Sie sie daran, die Ergebnisse der Tests aufzuzeichnen.
  • Während sie ihre Modelle testen und Beobachtungen notieren, ermutigen Sie sie dazu, vorherzusagen, wie weit das Fahrzeug fahren wird. Ihre Vorhersage sollen sie mit einem Stein an der Strecke markieren.

• Versammeln Sie alle, um das Gelernte gemeinsam zu besprechen.
• Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:
  • Was ist euch aufgefallen, als ihr die unterschiedlichen Räder ausprobiert habt? (Mit den kleineren Rädern ist das Fahrzeug nicht so weit gefahren wie mit den großen. Der Grund dafür ist, dass sich die kleineren Räder schneller auf der Achse drehen als die großen. Dadurch entsteht mehr Reibung.)
  • Was könnt ihr tun, damit euer Fahrzeug so weit wie möglich fährt? (die Feder vollständig zurückziehen, das Gewicht reduzieren, die größeren Räder verwenden und das Fahrzeug auf einer glatten Oberfläche fahren lassen)

• Versammeln Sie alle, um ihre Experimente durchzugehen und zu besprechen.
• Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:
  • Welche Muster habt ihr bei der Bewegung des Fahrzeugs beobachtet, als ihr die Größe der Räder verändert habt?
  • Konntet ihr vorhersagen, was als Nächstes geschieht?
• Nachdem sie alle Radgrößen ausprobiert haben, sollen sie ihre Fahrzeuge mit den übrigen Steinen aus ihrem Set „tunen“.
• Geben Sie den Teams ausreichend Zeit, um die Modelle auseinanderzubauen, die Steine zurück in die Schale zu sortieren und ihre Arbeitsplätze aufzuräumen.

• Ermutigen Sie die Teams durch Fragen dazu, „laut zu denken“ und so ihre Gedanken auszudrücken und die Entscheidungen zu begründen, die sie zum Lösen der Aufgabenstellung beim Bauen getroffen haben.

Checkliste für Beobachtungen

• Beurteilen Sie, wie gut die Schülerinnen und Schüler beschreiben können, wie das Bewegungsmuster eines Körpers aussieht und wie dieses Muster zum Vorhersagen von Bewegungen genutzt werden kann.
• Erstellen Sie eine geeignete Bewertungsskala. Zum Beispiel:
  1. Benötigt Hilfe
  2. Arbeitet eigenständig
  3. Kann anderen helfen

Selbsteinschätzung

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler selbst den Stein auswählen, der am besten ihrer Leistung entspricht:
  • Grün: Ich denke, ich kann ein Muster bei der Bewegung des Fahrzeugs erkennen.
  • Blau: Ich weiß, dass ich ein Muster bei der Bewegung des Fahrzeugs erkennen kann.
  • Lila: Ich kann ein Muster bei der Bewegung des Fahrzeugs erkennen, mithilfe dieses Musters Vorhersagen über seine Bewegung treffen und anderen dabei helfen, es auch zu verstehen.

Feedback von Mitschülern

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in ihren Teams über ihre Zusammenarbeit sprechen.
• Ermutigen Sie sie dazu, ihre Rückmeldungen wie folgt zu formulieren:
  • Ich fand es gut, wie/dass du …
  • Ich würde gern mehr darüber wissen, wie du …

Tipps zum Modell

• Zeigen Sie den Schülerinnen und Schülern, wie sie die Noppen auf den Platten zählen sollen, um die Steine richtig zu platzieren. Weisen Sie darauf hin, dass sie auf die Position der nummerierten Fliese und der Markierung auf der Startvorrichtung achten sollen.
• Um das Fahrzeug zu starten, müssen die Teams die Startvorrichtung auf Position 5 einstellen, das Fahrzeug vor die Vorschubplatte stellen und dann loslassen.
• Weisen Sie darauf hin, dass sie die Räder nicht zu fest aufdrücken sollen, weil dadurch mehr Reibung entsteht und das Fahrzeug langsamer wird.

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

• Die Teams nur die mittelgroßen gelben Räder und großen weißen Räder ausprobieren lassen

Um die Aufgabe anspruchsvoller zu gestalten, können Sie Folgendes tun:

• Die Teams einen Gewichtsstein hinzufügen und überprüfen lassen, ob sich dadurch das Verhalten des Fahrzeugs verändert
• Die Teams die Startvorrichtung nur auf Position 3 einstellen lassen
  • Können sie auf Grundlage ihrer Beobachtungen aus den ersten beiden Experimenten vorhersagen, wo das Fahrzeug anhalten wird?

(Hinweis: Die Erweiterungen erfordern zusätzliche Zeit.)
Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie die Schülerinnen und Schüler Standard-Maßeinheiten verwenden lassen, um die Massen der Elemente zu schätzen und dann zu messen (z. B. Gewichtsstein: 53 g, große Räder: 16 g, kleine Räder: 6 g).