Blatt für Lehrkräfte · 10–11 Jahre · etwa 45–50 Minuten
Schwerkraft: die Kraft, die die Welt zusammenhält
Lektionsseite: echoesof.science/school/de/gravity/ages-10-11/ · Arbeitsblatt für Schülerinnen und Schüler: echoesof.science/school/de/gravity/ages-10-11/print/
Lernziele
- Alles mit Masse zieht alles andere an; die Anziehung wächst mit der Masse und nimmt mit der Entfernung ab.
- Die Masse bleibt gleich; das Gewicht hängt von der Schwerkraft am jeweiligen Ort ab.
- Ohne Luft fallen alle Körper gleich schnell; der Luftwiderstand hängt von Form und Größe ab.
- Einen fairen Versuch mit wiederholten Messungen planen und durchführen.
Stundenverlauf
| Zeit | Aktivität |
|---|---|
| 5 Min. | Frage: Fällt eine schwere Kugel schneller als eine leichte? Die Kinder abstimmen lassen. |
| 10 Min. | Den Text lesen (Bildschirm oder Arbeitsblatt). |
| 20 Min. | Fallschirmversuch in Dreiergruppen: eine Person lässt fallen, eine stoppt, eine schreibt. |
| 5 Min. | Die Durchschnitte an der Tafel sammeln und vergleichen. |
| 5 Min. | Quiz oder das Spiel „Geheimnisvolle Welt“ mit der ganzen Klasse. |
Material für den Versuch
- Eine dünne Plastiktüte oder Seidenpapier
- Faden oder dünne Schnur, Klebeband und eine Schere
- Für jeden Fallschirm dasselbe kleine Gewicht (zum Beispiel 3 Büroklammern oder ein Klümpchen Knete)
- Eine Stoppuhr (oder ein Handy)
- Ein Maßband
Sicherheit: Lass die Fallschirme im Stehen mit hochgestreckten Armen fallen, oder die Lehrkraft lässt sie von einem sicheren, stabilen Platz fallen. Klettere nie auf Stühle oder Tische. Vorsicht mit der Schere.
Häufige Fehlvorstellungen
| Schülerinnen und Schüler denken vielleicht… | Tatsächlich… |
|---|---|
| Schwere Dinge fallen schneller. | Nur wenn die Luft das leichte Ding bremst. Ohne Luft fallen sie zusammen (Stevin 1586, Apollo 15 im Jahr 1971). |
| Im Weltraum gibt es keine Schwerkraft. | An der Raumstation beträgt die Schwerkraft noch etwa 90 %; Astronauten schweben, weil sie um die Erde fallen. |
| Gewicht und Masse sind dasselbe. | Masse ist die Menge an Stoff; Gewicht ist die Kraft, mit der die Schwerkraft daran zieht. |
Lösungen zum Arbeitsblatt
- Masse ist, wie viel Stoff etwas ist, und überall gleich; Gewicht ist, wie stark die Schwerkraft daran zieht, und das ist von Welt zu Welt verschieden.
- Etwa 5 kg (30 ÷ 6). Die Masse des Kindes bleibt 30 kg; die Waage zeigt weniger an, weil der Mond schwächer zieht.
- Meist der 30-cm-Schirm: Der größere Schirm hat mehr Luftwiderstand.
- Sie und die Station fallen gemeinsam um die Erde (freier Fall).
Lösungen zum Quiz
- Eine Astronautin fliegt zum Mond. Was passiert mit ihrer Masse? Sie bleibt gleich. Masse ist, wie viel Stoff sie ist. Ihr Gewicht ändert sich, ihre Masse nicht.[1]
- Auf dem Mond würdest du ungefähr… ein Sechstel deines Erdgewichts wiegen. 1,6 m/s² auf dem Mond gegen 9,8 m/s² auf der Erde: etwa ein Sechstel.[2]
- Ohne Luft lässt man eine Bowlingkugel und eine Feder zusammen fallen. Was landet zuerst? Sie landen zusammen. Ohne Luftwiderstand fallen alle Körper mit derselben Beschleunigung.[6][3]
- Warum schweben Astronauten in der Raumstation? Sie fallen zusammen mit der Station um die Erde. Die Schwerkraft beträgt dort noch fast 90 % des Werts am Boden.[4]
- Was verursacht vor allem Ebbe und Flut? Die Schwerkraft des Mondes. Der Mond zieht an den Ozeanen. Die Sonne hilft ein wenig mit.[5]
- Was muss beim Fallschirmversuch gleich bleiben, damit er fair ist? Das Gewicht und die Fallhöhe. Immer nur eine Sache verändern: hier die Größe.
Weiterführend
Schneidet ein kleines Loch oben in den größten Fallschirm. Fällt er ruhiger? Warum haben echte Fallschirme eine Öffnung?
Quellen dieser Lektion
- [1] What Is Gravity? (NASA Space Place): Zuverlässigkeit Hoch
- [2] Planetary Fact Sheet (Metric) (NASA Space Science Data Coordinated Archive): Zuverlässigkeit Hoch
- [3] The Apollo 15 Hammer-Feather Drop (NASA Space Science Data Coordinated Archive): Zuverlässigkeit Hoch
- [4] What Is Microgravity? (NASA): Zuverlässigkeit Hoch
- [5] College Physics 2e, 6.5 Newton's Universal Law of Gravitation (OpenStax, Rice University): Zuverlässigkeit Hoch
- [6] University Physics Volume 1, 3.5 Free Fall (OpenStax, Rice University): Zuverlässigkeit Hoch
- [10] Galileo Galilei's and Simon Stevin's experiments (John Plaice (Substack essay)): Zuverlässigkeit Mittel
- [11] The Delft Tower Experiment (Amusing Planet (popular history site, 2024)): Zuverlässigkeit Mittel
Vollständige Liste mit Links und einer Einschätzung der Zuverlässigkeit jeder Quelle: echoesof.science/school/de/gravity/sources/
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