Interaktiv! WASSER - Ein Streitthema - Warum die Ressource Wasser Kriege provoziert

Wo das "echte" Gold der Erde zum Problem wird

Blick ins Material

Interaktiv! WASSER - Ein Streitthema - Warum die Ressource Wasser Kriege provoziert

Wo das "echte" Gold der Erde zum Problem wird

Typ:
Unterrichtseinheit
Umfang:
56 Seiten (39,6 MB)
Verlag:
Kohl Verlag
Autor:
Lamm, Stefan
Auflage:
4 (2021)
Fächer:
Geschichte, Sowi/Politik
Klassen:
7-13
Schultyp:
Gymnasium, Realschule

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Die Beherrschung der Technik ist nicht ohne mathematische und physikalische Kenntnisse möglich. Wer Maschinen bauen will, muss sie berechnen können und Kenntnis ihrer physikalischen Parameter haben. Kraft, Arbeit, Energie und Leistung sind die grundlegenden Größen für alle technischen Vorrichtungen, egal, ob sie in der Produktion, als Verkehrsmittel, zur Energieproduktion in Kraftwerken oder als Haushaltsgeräte Einsatz finden.

Zur Abgrenzung des physikalischen Kraftbegriffes vom umgangsprachlichen Gebrauch des Wortes Kraft fordern die Aufgaben auf Seite 5 auf.

Oftmals vermengen sich in den Köpfen jüngerer Schüler die Vorstellung von „Magnetkraft“ und „magischer Kraft“. In Vorbereitung auf die Unterrichtsstunde könnten die Schüler Zeitungsartikel über Magie und Esoterik sammeln, um in der Unterrichtsstunde über Sinn oder Unsinn parawissenschaftlicher Praktiken ins Gespräch zu kommen. In Abgrenzung zu den sogenannten Kräften der Magie empfiehlt es sich, Experimente zum Magnetismus durchzuführen, um den Schülern somit die real existierenden magnetischen Kraftwirkungen zu demonstrieren. Kräfte sieht man nicht – wie auch geheimnisvolle Felder und Strahlen unsichtbar sind – sie sind aber an ihren Wirkungen erkennbar. Gerade diese wichtige Erkenntnis kann mit den Experimenten zum Magnetismus anschaulich erhärtet und durch die Bearbeitung der Aufgaben auf den Seiten 7 und 8 unterstützt werden.

Ohne Kraft bewegt sich nichts – stimmt fürs Leben und auch Aristoteles ging davon fälschlicherweise aus, dass der den Körpern innewohnende Zustand die Ruhe sei. Diese Theorie des Aristoteles deckt sich auch mit der Alltagserfahrung der Schüler. Dennoch ist sie zumindest unvollständig und in diesem Sinne fehlerhaft. Isaac Newton formulierte die Antwort auf diese strittige Frage etwa zweitausend Jahre später mit seinem Trägheitsprinzip, welches auch als erstes Newtonsches Gesetz bekannt ist: „Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Translation (im Gegensatz zur Rotation geradlinige gleichförmige Bewegung aller Massepunkte eines Körpers), sofern er nicht durch einwirkende Kräfte zur Änderung seines Zustands gezwungen wird.“

Die Gegenüberstellung beider Aussagen unter erneuter Beleuchtung der Alltagserfahrung bietet Anlass zu einer ergiebigen Diskussion dieser Problematik im Physikunterricht. Die Auswertung von Aufgabe 22 des Arbeitsblattes auf Seite 14 könnte den Auftakt zu dieser Diskussion geben. Wie kam nun der antike Naturphilosoph Aristoteles zu der Annahme, dass Körper in Ruhe bleiben, wenn keine äußere Kraft bewusst auf sie ausgeübt wird? Möglicherweise hat Aristoteles die Reibung als bedeutende Erscheinung nicht bedacht! Auch das zweite und dritte Newtonsche Gesetz werden auf den Seiten 14 und 15 angesprochen und sollten ausführlich unter Einbeziehung praktischer Erfahrungen der Schüler besprochen werden.

Der physikalisch sehr bedeutsamen Unterscheidung der Größen Masse und Gewicht sowie der Abgrenzung vom alltäglichen Sprachgebrauch des Wortes „Gewicht“ widmen sich die Arbeitsblätter auf den Seiten 16 und 17.

Herauszuarbeiten ist, dass es sich bei dem Gewicht eines Körpers um eine Kraft handelt, die als Folge der Wechselwirkung zweier Massen, der Gravitation, auftritt und demzufolge nicht in Kilogramm, sondern in der Krafteinheit Newton gemessen wird.

Wenn es die Reibungskräfte nicht gäbe, dann … gäbe es möglicherweise ein Perpetuum mobile erster Art – eine Vorrichtung, die sich nach einmaligem Anstoß ewig bewegen würde. Aber, dass diese Maschine mehr Energie abgibt, als man ihr zuführt, bleibt wohl trotz zahlreicher Versuche von Erfindern eine Illusion. So gebietet die „Goldene Regel der Mechanik“ – auf Seite 22 erläutert – verwegenen Wünschen nach Sparen von Kraft und Arbeit entschieden Einhalt. Man darf dennoch die Fantasie der Schüler spielen lassen, aber die Gültigkeit des Energieerhaltungssatzes steht als Bildungsziel an erster Stelle. Die Arbeitsblätter auf den Seiten 24 bis 32 bieten zahlreiche Aufgaben zu den Themen Energie, Energieumwandlungen und der Energiewende. Weder das Perpetuum mobile noch eine Maschine zur Energieproduktion werden die Wissenschaftler erfinden, aber der Ausbau regenerativer und damit umweltschonender Energiequellen sowie sparsamer Umgang mit Energie wird zur Erfüllung des Bedürfnisses der Menschheit nach ausreichender Energieversorgung beitragen.

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