Unterrichtsstunde PHysik

1. Unterrichtsstunde PHysik Thema: Energie 9. Jahrgangsstufe Stephan Wanner, Irina Erbel, Christin Vetter

2. Lernziele: • Grobziel: Die Schüler sollen verstehen, dass Energie gespeicherte Arbeit ist. • Feinziele: • Verstehen des Begriffs Energie (in den verschiedenen Arten) • Energieumwandlungen • Änderung der potentiellen Energie ist wegunabhängig • Korrekte Anwendung der Formeln

3. Lehrplan Arbeit, Energie, Leistung (ca. 13 Std.) • Kennzeichen und Arten von Kraftwandlern (exemplarisch) • der Hebel; Drehmoment als abgeleitete Größe; Hebelgesetz; Anwendungen des Hebels • schiefe Ebene: Kräftezerlegung; Anwendungen der schiefen Ebene • Definition von Arbeit als abgeleitete Größe • Arten: Hubarbeit, Beschleunigungsarbeit, Verformungsarbeit, Reibungsarbeit • Energie; Arbeit als Möglichkeit, Energie von einem Körper auf einen anderen zu übertragen bzw. die Energie eines Körpers zu ändern • Arbeit als Übertragungsgröße, Energie als Speichergröße; potenzielle, kinetische und innere Energie • Energieumwandlung und Energieerhaltung; Wirkungsgrad als Gütekriterium bei Energieumwandlungen; Energieerhaltungssatz • und Hinweis auf die mit Energieumwandlungen verbundene Energieentwertung • Leistung (Energiestrom) als abgeleitete Größe

4. Motivationsphase Wiederholung zum Thema Arbeit

5. Problemgewinnung Vorüberlegung: Wieso fällt ein Stift von einem Tisch? => Schülervorschläge, Diskussion Damit ein Körper herunterfallen kann, muss er zuerst angehoben werden => Dabei wird Arbeit verrichtet Überlegung: Wo ist die Arbeit hin, wenn der Körper oben ist?

6. Problemlösung Die an einem Körper verrichtete Arbeit geht nicht verloren. Sie befähigt ihn, Arbeit an sich selbst oder einem anderen Körper zu verrichten. Merke: Die Fähigkeit eines Körpers, Arbeit zu verrichten, heißt Energie. Energie ist also gespeicherte Arbeit.

7. Frage an die Schüler: Welche Arten von Arbeit sind bereits bekannt? • Hubarbeit • Beschleunigungsarbeit Die Schüler sollen selbstständig die Formeln für die Energie mittels derer der Arbeit herleiten.

8. Arten von Energie: Lageenergie (potentielle Energie): Epot=mgh Bewegungsenergie (kinetische Energie): Ekin=1/2 mv² Weitere Arten werden noch nicht betrachtet. Bei reibungsfreien Vorgängen wandeln sich die mechanischen Energien verlustlos ineinander um.

9. Wer hat am Punkt 6 mehr gespeicherte potentielle Energie?

10. Übung/Anwendung • Arbeitsblatt mit verschiedenen Daten, wie Länge der Seilbahn oder die Länge der Wege, Höhenmeter im Tal und an Punkt 6, sowie die Masse einer Person, die die verschiedenen Wege gehen möchte

11. Aufteilung der Klasse in sechs Gruppen => Jeweils zwei Gruppen berechnen einen der Wege • Jeweils eine Gruppe stellt das Ergebnis an der Tafel vor, die zweite (mit dem gleichen Weg) überprüft das Ergebnis oder schlägt andere Rechenwege vor • Differenzierung: Falls eine Gruppe ihr Ergebnis vor den Anderen fertig hat, Bearbeitung der nächsten Wege

12. Sicherung • Ergebnis: Epot= mgh(mit h = Höhenunterschied) Wir haben festgestellt, dass man immer die gleiche potentielle Energie hat, egal auf welchem Weg oder mit welchen Hilfsmitteln man auf den Berg kommt. Merke: Die potentielle Energie ist wegunabhängig! • Wiederholung des Stundeninhalts durch die Schüler • Hausaufgabenstellung aus dem Schulbuch