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2021 | OriginalPaper | Chapter

7. Unterrichtskonzeptionen zur Mechanik der Gase und Flüssigkeiten

Authors : Martin Hopf, Thomas Wilhelm

Published in: Unterrichtskonzeptionen für den Physikunterricht

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Im Physikunterricht werden verschiedene Aspekte der Mechanik der Gase und Flüssigkeiten behandelt. Traditionell wird der Druck in Fluiden anhand der Formel \(p=\frac{F}{A}\) eingeführt. Modernere Unterrichtskonzeptionen stellen dagegen den Druck als Zustandsgröße in den Mittelpunkt der Überlegungen oder diskutieren den Druck in Fluiden ausgehend vom atmosphärischen Luftdruck. Ein weiteres Thema in diesem Bereich ist das Schwimmen und Sinken. Traditionell werden dabei die verschiedenen Erklärungsansätze (Archimedisches Prinzip, Dichte und Verdrängung, Auftriebskraft) je nach Situation passend ausgewählt. Als lernwirksamer haben sich aber Unterrichtskonzeptionen erwiesen, die konsistent mit einem Erklärungsansatz arbeiten. Vorgestellt wird eine Konzeption, die Schwimmen und Sinken mit Dichte und Verdrängung erklärt, eine andere Konzeption arbeitet mit Kräften. Abschließend werden zwei Unterrichtskonzeptionen zum Fliegen vorgestellt: Eine erklärt das Fliegen anhand des Bernoulligesetzes, die andere anhand von Strömungen.

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Footnotes
1
Bei der Herleitung der barometrischen Höhenformel wird eine konstante Temperatur der Erdatmosphäre angenommen. Das ist offensichtlich nicht der Fall (Hermann 2020).
 
2
Demtröder (2008, S. 180).
 
3
Das ist anders als in der Zeit des Nationalsozialismus, als die Physik des Fliegens im Rahmen der Wehrphysik in die Lehrpläne aufgenommen wurde (Brämer 1981).
 
4
Demtröder (2008).
 
5
Wodzinski (1999a); Weltner (2002).
 
6
Für zwei Stellen mit unterschiedlicher Querschnittsfläche A und unterschiedlichen Geschwindigkeiten v gilt \({A}_{1}{v}_{1}={A}_{2}{v}_{2}\) (Kontinuitätsgleichung).
 
7
Auf der Lernplattform SUPRA („Sachunterricht praktisch“) sind Unterrichtskonzeptionen für den Sachunterricht für Sachunterrichtslehrkräfte dargestellt. http://​www.​supra-lernplattform.​de/​index.​php/​lernfeld-natur-und-technik.
 
8
Wiesner (2018)
 
9
Weltner (2002); Abschn. 7.1.
 
10
Wodzinski (1999b).
 
11
Wodzinski (1999b).
 
12
Wodzinski und Wasserburger (2000).
 
13
Wodzinski (1999b, o. S.).
 
14
Wodzinski (1999b, o. S.).
 
16
Muckenfuß und Nordmeier (Hrsg.) (2009); Heepmann et al. (2012).
 
17
Andere Länderausgaben und nachfolgende Ausgaben geben die Konzeption nicht mehr in geeigneter Weise wieder.
 
18
Jonen und Möller (2005).
 
19
Hardy et al. (2017); Möller und Wyssen (2017); Möller et al. (2021).
 
20
Möller und Wyssen (2017, S. 41).
 
21
Der Einheitswürfel aus Wasser wird durch einen hohlen Acrylglaswürfel realisiert, dessen Innenmaße gleich den Außenmaßen der anderen Würfel ist.
 
22
Hardy et al. (2006).
 
23
Wiesner et al. (2020).
 
24
Simnacher et al. (2007).
 
25
Gartmann (2019).
 
26
Weltner (2000).
 
27
Weltner (1997).
 
28
Weltner (2002).
 
29
Wodzinski (1999a).
 
30
Wilke et al. (1998); die Anordnung ist auch im Lehrmittelhandel erhältlich.
 
31
Wodzinski (1999a, S. 22).
 
Literature
Brämer, R. (1981). Naturwissenschaft als Kriegspropädeutik Zur Geschichte der gymnasialen Physikdidaktik im „Dritten Reich“. Die Deutsche Schule, 73(10), 577–588.
Demtröder, W. (2008). Experimentalphysik 1: Mechanik und Wärme (5., neu bearbeitete und aktualisierte Auflage). Berlin: Springer.
Gartmann, G. (2019). Eine Unterrichtskonzeption zum Thema „Auftrieb“ im Sachunterricht. Unterrichtsmaterialien für die Lernplattform SUPRA (wiss. Hausarbeit). Universität Frankfurt.
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Heepmann, B., Muckenfuß, H., Pollmann, M., & Schröder, W. (2012). Natur und Technik Physik 9/10. Berlin: Cornelsen.
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Muckenfuß, H., & Nordmeier, V. (Hrsg.). (2009). Physik interaktiv. Berlin: Cornelsen.
Möller, K., Labudde, P., Rösch, S., & Stübi, C. (2021). MINTeinander lernen. Spiralcurriculum Schwimmen und Sinken Sekundarbereich. Braunschweig: Westermann.
Simnacher, A., Wiesner, H., & Heran-Dörr, E. (2007). Akzeptanzbefragungen von Grundschulkindern zum Thema „Auftrieb in Wasser“. In V. Nordmeier, A. Oberländer, & H. Grötzebauch (Hrsg.), Didaktik der Physik – Regensburg 2007. Berlin: Lehmanns Media – LOB.de.
Weltner, K. (1997). Flugphysik im Unterricht. Physik in der Schule, 35(1), 3–9.
Weltner, K. (2000). Physik des Fliegens, Strömungsphysik, Raketen, Satelliten. In F. Langensiepen, R. Götz, & H. Dahncke (Hrsg.), Handbuch des Physikunterrichts Sekundarbereich I – Band 2 (S. 340–402). Köln: Aulis. Auch als Sonderdruck unter dem Titel „Flugphysik“ bei Books on Demand erhältlich.
Weltner, K. (2002). Flugphysik. Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht, 55(7), 388–396.
Wiesner, H. (2018). Auftrieb gleich Gewichtskraft der verdrängten Wassermenge? In T. Wilhelm (Hrsg.), Stolpersteine im Physikunterricht (S. 63–66). Seelze: Aulis.
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Wodzinski, R., & Wasserburger, K. (2000). Einführung in das Thema Druck. Ein Vorschlag für eine arbeitsteilige Gruppenarbeit mit einfachen Experimenten. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 11(57), 13–16.
Metadata
Title
Unterrichtskonzeptionen zur Mechanik der Gase und Flüssigkeiten
Authors
Martin Hopf
Thomas Wilhelm
Copyright Year
2021
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Book
Unterrichtskonzeptionen für den Physikunterricht

Print ISBN: 978-3-662-63052-5

Electronic ISBN: 978-3-662-63053-2

Copyright Year: 2021

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-63053-2_7

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