Physik – Mechanik – Zweiseitiger Hebel – Cornelsen

Zweiseitiger Hebel

Versuchsvideo (ohne Ton)

Übungen

Übung 1

Autor: Cornelsen/Inhouse, Bilder: Cornelsen/Inhouse, Vorlage: Cornelsen/Götze

Übung 2

Autor: Cornelsen/Inhouse

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	Kräfte, Kraft sparen
Klassenstufen	7 bis 9
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können: Kräfte am Hebel mit dem Kraftmesser messen. Messwerte unter Anleitung auswerten. das Hebelgesetz erarbeiten.

Vorausgesetzte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollten bereits mit dem Kraftmesser messen können. Das Methodenvideo „Kräfte messen mit dem Kraftmesser“ kann zur Auffrischung eingesetzt werden.

Materialliste

je Versuchsgruppe:

Hebel mit Hebelträger und Zeiger
Gewicht mit Haken, 200 g
Kraftmesser, 5 N
Doppelmuffe
Stativplattenfuß, 210 x 130 mm
Stativstab mit Gewinde

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Hinweise zur Vorbereitung

Die Lehrkraft sollte den Versuch mit den in der Schule vorhandenen Materialien vorab testen. Stellen Sie die Materialien auf einem Rollwagen übersichtlich zur Verfügung.

Hinweise zur Durchführung im Unterricht

Der Versuch kann sehr gut in Kleingruppen durchgeführt werden.

Aus Sicherheitsgründen sollte der Aufbau nicht über die Kopfhöhe der Schülerinnen und Schüler ragen. Achten Sie darauf, dass der Aufbau nicht umkippen kann.

Insbesondere bei den Messungen an kurzen Kraftarmen muss der Kraftmesser langsam und vorsichtig gezogen werden, damit die Ausschläge des Hebels auf der Lastseite nicht zu groß werden.

Vor jeder Messung sollten die Lernenden die Nullstellung des Kraftmessers prüfen und gegebenenfalls neu einstellen.

Hinweise zur Auswertung

Zur Auswertung können je nach Lernziel zwei verschiedene Protokollvorlagen genutzt werden. Protokollvorlage A fokussiert auf die qualitative Auswertung des Experiments in Form von je-desto-Sätzen. Es sind keine ergänzenden Rechnungen notwendig und die Sätze können leicht direkt aus den Tabellen mit den Messwerten formuliert werden.

Protokollvorlage B dient der Erarbeitung der Gleichung

Last · Lastarm = Kraft · Kraftarm (mathematische Formulierung des Hebelgesetzes).

Die Lernenden werden durch Rechnungen zum Finden dieses Zusammenhangs angeleitet. Dies stellt jedoch im Vergleich zur Protokollvorlage A weitaus höhere Anforderungen an die Lernenden. Je nach Lernziel kann eine der beiden Protokollvorlagen ausgewählt werden. Es erscheint auch denkbar, im Sinne von Binnendifferenzierung einzelnen Kleingruppen die leichtere (Protokollvorlage A) bzw. die schwere Version (Protokollvorlage B) zuzuordnen. In diesem Fall sollten am Ende der Stunde beide Versionen vorgestellt und auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede hin analysiert werden.

In beiden Protokollvorlagen unterstützen Satzanfänge die Lernenden bei der Formulierung des Versuchsprotokolls.

Messwerte

Teilversuch 1

Gewichtskraft am Lastarm (gerundet)	Länge des Lastarms	Länge des Kraftarms	Kraft am Kraftarm (gerundet)
2 N	0,10 m	0,10 m	2 N
2 N	0,10 m	0,20 m	1 N
2 N	0,10 m	0,05 m	4 N

Teilversuch 2

Gewichtskraft am Lastarm (gerundet)	Länge des Lastarms	Länge des Kraftarms	Kraft am Kraftarm (gerundet)
2 N	0,10 m	0,10 m	2 N
2 N	0,05 m	0,10 m	1 N
2 N	0,20 m	0,10 m	4 N