Wurfbewegungen und ihre physikalischen Gesetzmäßigkeiten

Unterrichtseinheit

Wurfbewegungen lassen sich in vielfältiger Form – zum Beispiel beim Werfen eines Balles – nachvollziehen. Dabei muss unterschieden werden, in welcher Form der Ball geworfen wird: So kann man ihn senkrecht nach oben werfen oder ihn einfach aus der Hand senkrecht nach unten auf den Boden fallen lassen. In den meisten Fällen wird man den Ball aber schräg nach oben werfen, sodass ihn ein Partner oder eine Partnerin fangen kann. Man beobachtet dabei, dass die dabei entstehende Flugbahn davon abhängig ist, unter welchem Winkel und mit welcher Geschwindigkeit man den Ball abgeworfen hat.

Physik / Astronomie
Sekundarstufe II
circa 2 Unterrichtsstunden
Arbeitsblatt
2 Arbeitsmaterialien

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Bei der Besprechung von Wurfbewegungen kann man anhand von einfachen und bekannten Beispielen den Lernenden leicht verständlich machen, wie es zu einer Wurfbewegung kommt. Für die Erläuterung und Herleitung der physikalischen Gleichungen von Wurfbewegungen ist es dabei wichtig, den Unterschied zwischen einer eindimensionalen Bewegung (senkrechter Wurf und freier Fall) und der zweidimensionalen Bewegung beim schiefen Wurf schräg nach oben oder unten herauszuarbeiten.

Unterrichtsablauf

Inhalt

Sozial- / Aktionsform

Einstieg

Anhand von Beispielen aus dem Alltag (und beispielsweise durch Ergänzung mit Animationen und Folien) werden die unterschiedlichen Wurfbewegungen vorgestellt.

10 Minuten

Plenum
Waagrechter Wurf

In einer schrittweisen Erarbeitung werden die Gesetzmäßigkeiten des waagrechten Wurfes hergeleitet und in ein Arbeitsblatt eingezeichnet (Aufgabe 1). Aufgabe 2 soll als Hausaufgabe bearbeitet werden.

35 Minuten

Plenum
Hausaufgabe

Die Hausaufgabe wird kurz besprochen und gegebenenfalls korrigiert.

5 Minuten

Plenum
Schiefer Wurf

Die Besonderheiten des schiefen Wurfes werden nun ebenfalls Schritt für Schritt mittels Aufgabe 3 hergeleitet.

30 Minuten

Plenum, Gruppenarbeit
Vertiefung des Gelernten

Die Übungsaufgabe 4 wird gemeinsam besprochen, wobei die Lehrkraft auf die Besonderheiten eingehen sollte. Ein Teil der Aufgabe kann auch als Hausaufgabe aufgegeben werden.

10 Minuten

Einzelarbeit

Didaktisch-methodischer Kommentar

Wurfbewegungen und ihre physikalischen Gesetzmäßigkeiten

Wurfbewegungen sind ein Thema, zu dem die Schülerinnen und Schüler zunächst anhand von relativ einfachen Zusammenhängen gut hingeführt werden können. Dadurch werden die für die verschiedenen Wurfbewegungen herzuleitenden Formeln verständlich und damit nachvollziehbar. Erst bei etwas komplexeren Aufgabenstellungen sind etwas anspruchsvollere mathematische Kenntnisse erforderlich, um die Gesetze an die Gegebenheiten anzupassen.

Vorkenntnisse

Vorkenntnisse sind bei diesem Thema auf jeden Fall vorhanden, weil alle Lernenden mit dem Werfen von Bällen oder Steinen am Wasser vertraut sein dürften. Anhand der dabei entstehenden Flugbahnen sollte es auch gut möglich sein, die entsprechenden und sich teilweise überlagernden physikalischen Gesetze den Lernenden verständlich zu machen.

Didaktische Analyse

Das Besondere an Wurfbewegungen ist deren Abhängigkeit von Anfangsgeschwindigkeit und Abwurfwinkel in Zusammenhang mit der stets wirkenden Gravitationskraft auf das jeweilige Flugobjekt. Das können Bälle, Steine oder auch Raketen sein. Sobald sie nach dem Abschuss sich selbst überlassen sind, entsteht eine sogenannte ballistische Flugbahn, die sich – in der Realität unter Einbeziehung der Luftreibung – exakt berechnen lässt.

Methodische Analyse

Bei der Besprechung der Gesetzmäßigkeiten von Wurfbewegungen lassen sich aufgrund der dabei wirkenden Überlappungen verschiedener Bewegungen auch Zusammenhänge mit anderen Bereichen der Physik – etwa der Elektrizitätslehre bei der Bewegung von freien Elektronen – herstellen.

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Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

können die sich teilweise überlappenden Abläufe bei Wurfbewegungen beschreiben und erklären.
wissen, wie man die Formeln bei unterschiedlichen Wurfbewegungen herleitet und anwendet.
kennen die Zusammenhänge von mechanischen Wurfbewegungen mit anderen Bereichen der Physik.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

vertiefen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team.
setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschülern auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.
erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.