Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
- ermitteln aus Stroboskopbildern krummlinig bewegter Körper, die in ihrer Alltagserfahrung vorkommen, nach Festlegung eines geeigneten Bezugssystems Orte und Ortsänderungen durch Messen und ziehen anhand unterschiedlicher Zeitauflösungen der Bilder Rückschlüsse auf Betrag und Richtung mittlerer und momentaner Geschwindigkeiten.
- planen einfache Experimente zu gleichförmigen und beschleunigten linearen Bewegungen und führen diese mit dem Ziel durch, funktionale Abhängigkeiten zwischen zwei kinematischen Größen zu formulieren oder zu bestätigen. Dazu werten sie ihre Messdaten vorteilhaft in Tabellen oder geeigneten Diagrammen aus und führen Abhängigkeiten, ggf. auch mit transformierten Werten, auf direkte Proportionalitäten zurück.
- erstellen und interpretieren Zeit‑Ort‑, Zeit‑Geschwindigkeit‑ und Zeit‑Beschleunigung‑Diagramme von linearen Bewegungen, auch mit nicht konstanter Beschleunigung in alltagsrelevanten Kontexten. Sie stellen Zusammenhänge zwischen diesen Diagrammen her, um Aussagen über Orts‑, Geschwindigkeits‑ und Beschleunigungsänderungen sowie über mittlere und momentane Geschwindigkeits‑ und Beschleunigungswerte zu treffen. Dabei setzen sie elementare geometrische und analytische Verfahren zur Berechnung von Maßzahlen von Flächeninhalten und Steigungen ein.
- verwenden lineare und quadratische Funktionen zur quantitativen Beschreibung geradliniger Bewegungen aus ihrer Lebensumwelt, deuten die dabei auftretenden Parameter im jeweiligen Sachzusammenhang physikalisch und legen einen sinnvollen Gültigkeitsbereich ihrer Modellierung fest. Auf der Grundlage abgeschätzter und berechneter Werte beurteilen und bewerten sie auch kritische Situationen im Straßenverkehr.
- führen krummlinige Bewegungen, exemplarisch aus dem Bereich des Sports, auf einen schiefen Wurf zurück. Um das Bewegungsverhalten unter Verwendung von Vektoren und Koordinatengleichungen zu prognostizieren, legen sie geeignete Bezugssysteme fest und überprüfen ihre Prognosen beispielsweise unter Einsatz der digitalen Videoanalyse.
Inhalte zu den Kompetenzen:
- ein‑ und zweidimensionale Bewegungen, Ortsvektor, Koordinaten, Ortsänderung
- Bezugssystem
- Vektorcharakter der Geschwindigkeit und der Beschleunigung, Geschwindigkeitsbetrag, Beschleunigungsbetrag, Geschwindigkeitskoordinate, Beschleunigungskoordinate
- mittlere und momentane Geschwindigkeit, mittlere und momentane Beschleunigung
- lineare Bewegungen auch mit nicht konstanter Beschleunigung in alltagsrelevanten Kontexten, z. B. 100 m‑Sprint, Fahrtenschreiber, Beschleunigungs‑ und Überholvorgänge, Fallbewegungen mit und ohne Luftwiderstand, Beschleunigungsvorgang eines anfahrenden Autos oder Fahrrads
- Koordinatengleichungen für eine geradlinige Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit bzw. konstanter Beschleunigung, t‑x‑, t‑v‑ und t‑a‑Diagramme
- freier Fall, Fallbeschleunigung
- Video‑ und Stroboskopaufnahmen von krummlinigen Bewegungen
- schiefer Wurf (z. B. Weitsprung, Fußballflanke, Basketballwurf), Koordinatengleichungen, Bahnkurve, Orts‑, Geschwindigkeits‑ und Beschleunigungsvektor