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Übersicht Die Erarbeitung der Gravitation erfolgt im historischen Kontext ausgehend von den Erkenntnissen der Griechen Eratosthenes und Aristarch und deren Mathematisierung durch Newton. Die Schüler vollziehen diese Schritte selbstständig anhand von drei Arbeitsblättern nach. Das Gravitationsfeld und die Arbeit im Gravitationsfeld wird dann wiederum lehrerzentriert unterrichtet. Hier ein Link zum Download der aller in dieser Reihe verwendeten Folien: Sammlung Gravitation (Stand 4.6.05) Der Einstieg erfolgt als Brainstorming über antike Sternwarten oder Himmelsbeobachtungen. Dies soll einerseits motivieren (die Menschheit beschäftigt sich schon seit Jahrtausenden mit den Himmelsbeobachtungen) andererseits schon frühzeitig den Blick für die Mechanik der Kreisbewegungen öffnen.
Das zweite Kepler Gesetz wurde bei diesem Unterrichtsgang ja schon bei den Kreisbewegungen gefunden. deshalb werden hier mit OHP Kepler die drei Kepler Gesetze den Schülern einfach präsentiert. Auf der untergeordneten Seite Kepler 2 ist das gleichnamige Gesetz noch einmal mit einem Java Applet veranschaulicht.
Auf den Spuren von Eratosthenes und Aristarch
Mit Hilfe der Zentripetalbeschleunigung lässt sich dann das Gravitationsgesetz herleiten:
Eine direkte rechnerische Vertiefung erfolgt anhand von OHP menschliche_Anziehung. Der provokante Einstieg mal die Kraft zwischen zwei Schülern zu messen (am besten ein Junge ein Mädchen) führt zur verblüffenden Erkenntnis, dass sich nicht nur große, sondern auch kleine Massen gegenseitig anziehen. Von Matthias Borchardt stammt folgendes Programm mit dem ein Wurf um die Erde simuliert wird: Simulation Umlauf (390 kB). Die Aufgabenstellung enthält: OHP Simulation_Umlauf Auf den Seiten von Peter Brichzin findet sich zwei gute Simulationen zum Wurf um die Welt - sehr zu empfehlen. Nun soll die Gravitationskraft über das Gravitationsfeld beschrieben werden. Dafür werden die Fallwege von Äpfeln (um im Bild von Newton zu bleiben) rund um den Globus verfolgt: OHP Gravitationsfeld Bisher ist der Feldbergriff eher nebulös und eigentlich nur vom Magnetfeld bekannt. Deshalb zuerst einmal eine begriffliche Klarstellung mit OHP Feldbegriff. Nun wird ein Apfel genauer betrachtet: OHP Hochheben Apfel. Hier wird durch die Erhöhung des Abstands zum Masseschwerpunkt die Gravitationskraft kleiner und somit die Energiedifferenz auf einem bestimmten Weg. Auf der untergeordneten Seite Apfel kann man dies mit einem Java Applet noch einmal nachvollziehen. Mit OHP Arbeitsdiagramm ergibt sich dann
Und mit OHP Wegunabhängigkeit ergibt sich dann die Unabhängigkeit des Weges in einem radial symmetrischen Feld. letzte Änderung: 29.8.2005 |
