Experimentier-Set Dynamik 2.0 mit PASCO-Sensoren
Bewegungslehre mit digitaler Messwerterfassung und eXperiScout
Schulstufe: Sekundarstufe I
Einsatz: Schülerexperimente zu Bewegung und Beschleunigung mit digitaler Messwerterfassung
Das Experimentier-Set Dynamik 2.0 mit PASCO-Sensoren verbindet klassische Schülerexperimente zur Bewegungslehre mit digitaler Messwerterfassung. Die enthaltenen PASCO-Lichtschranken und Sensoren ermöglichen Messungen von Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Die Lichtschranken können ohne externen Datenlogger über Bluetooth mit PASCO SPARKvue verbunden werden.
Zur Ausstattung gehören unter anderem PASCO-Lichtschranken, ein PASCO-Speichenrad, eine 1-m-Fahrbahn mit Skala sowie eine Tasche für Fallversuche. Damit stehen unterschiedliche Versuchsaufbauten zu Bewegung und Beschleunigung zur Verfügung.
In Kombination mit dem eXperiScout wird das praktische Experimentieren durch digitale Lernpfade ergänzt. Die Lernenden werden Schritt für Schritt durch den Experimentierprozess geführt und können ihre Messwerte direkt im Lernpfad eintragen und überprüfen. Dreifach differenzierte Lernpfade ermöglichen die Bearbeitung auf unterschiedlichen Niveaustufen.
Für Lehrkräfte steht eine separate Version mit Lösungen und Hinweisen zur Verfügung. Die Schülerversion kann per Link geteilt werden und enthält ausschließlich die für die Lernenden vorgesehenen Inhalte.
Bei ausgewählten Experimenten dieses Sets können die mit PASCO SPARKvue erfassten Messwerte in eXperiScout übernommen und innerhalb der jeweiligen Lernpfade weiterbearbeitet werden.
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Die geradlinig gleichförmige Bewegung eines angetriebenen Wagens wird untersucht. Dabei werden für unterschiedliche Wegstrecke die jeweiligen Fahrzeiten gemessen, um daraus die Geschwindigkeit zu bestimmen.
Im ersten Versuch zu den Newton’schen Gesetzen werden die Zusammenhänge a~1/m und a~F untersucht und am Ende zum zweiten Newton’schen Gesetz F=m˖a zusammengeführt. Dabei wird für unterschiedliche Konfigurationen die Beschleunigung eines Messwagens mit dem Speichenrad einer Lichtschranke direkt gemessen. Das erste und dritte Newton’sche Gesetz sind im Versuch „Newton’sche Gesetze – Teil 2“ thematisiert.
Als Fortführung des vorangegangenen Versuchs werden in diesen beiden Versuchen das erste und das dritte Newton’schen Gesetze entdeckt. Dazu werden auf der kurzen Schiene unter der Verwendung von Messwagen das Trägheitsprinzip und das Wechselwirkungsprinzip „actio gleich reaction“ beobachtet.
Das Weg-Zeit-Gesetz der geradlinigen gleichmäßig beschleunigten Bewegung wird auf einer geneigten Ebene untersucht. Dazu wird für unterschiedliche Wegstrecken auf der geneigten Ebene mit zwei Lichtschranken die von einem Messwagen benötigte Zeit gemessen.
Für einen gleichmäßig beschleunigten Messwagen werden Zeit-Weg-, Zeit-Geschwindigkeit- und Zeit-Beschleunigungs-Diagramme mit dem Speichenrad einer Lichtschranke aufgenommen. Die Messkurven werden mit den idealen Kurven verglichen und anschließend in spielerischer Form interpretiert.
Mit zwei Lichtschranken und der Falltasche für Fallversuche wird die Abhängigkeit der Fallzeit von der der Masse des fallenden Körpers untersucht. Die Resultate werden mit Theoriewerten verglichen und diskutiert. Abschließend erfolgt eine direkte Messung der Fallbeschleunigung g.
Mit einer Lichtschranke wird die Abhängigkeit der Fallgeschwindigkeit vEnd einer Fallkarte von der Fallhöhe h untersucht. Dazu wird Eingangs der Zusammenhang aus der Energieerhaltung für potentiellen und kinetischen Energie hergeleitet und mit den Messergebnissen verglichen und diskutiert.
Mit zwei Lichtschranken und der Fallkarte wird die Abhängigkeit der Fallzeit von der Fallhöhe untersucht. Die Resultate werden mit dem eingangs hergeleiteten Fallgesetz verglichen und diskutiert. Zum Arbeitsblatt gibt es eine Ergänzung die den systematischen Fehler der Messung thematisiert.
Für den waagerechten Wurf einer Holzkugel von der Tischplatte auf den Boden werden Wurfweite, Wurfhöhe und Abwurfgeschwindigkeit gemessen. Die Abwurfgeschwindigkeit wird dabei aus der Dunkelzeit einer Lichtschranke berechnet. Abschließend wird mit den Messergebnissen die Eingangs hergeleitete Formel für die Wurfweite untersucht und diskutiert.
Für ein Fadenpendel wird die Abhängigkeit der Schwingungsdauer von der Pendellänge, der Auslenkung sowie der Masse des Pendelkörpers untersucht. Dazu wird die Schwingungsdauer des Pendels direkt mit einer Lichtschranke gemessen.
Die Schwingungsdauer eines Pendels wird direkt mit einer Lichtschranke gemessen. Aus den Messergebnissen wird die Fallbeschleunigung bestimmt.
Die Dämpfung eines Fadenpendels wird mit einer Lichtschranke gemessen. Dabei ergibt sich die exponentielle Abnahme der kinetischen Energie aus der Dunkelzeit des Pendelkörpers beim Durchgang durch die Ruhelage.
Mit einem Federpendel und einer Lichtschranke wird gezeigt, wie sich mittels der gemessenen Schwingungsdauer eine unbekannte Masse bestimmen lässt.
Für den elastischen und unelastischen Stoß zweier Messwagen auf der Fahrbahn werden die Geschwindigkeiten vor und nach dem Stoß gemessen. Mithilfe der Messungen werden anschließend beide Stoßarten auf Energie- und Impulserhaltung untersucht.
- 1 × Zeiger
- 2 × Lichtschrankenhalter
- 1 × Scheibengewicht, 50 g, grün
- 1 × Stativstab, 100/10 mm, rostfrei
- 1 × Schnur, 50 m/0,5 mm
- 1 × Unterbrecherkarte 100mm
- 2 × Unterbrecherkarte 30 mm
- 2 × Klemmschieber
- 1 × Holzkugel, naturfarben, 25 mm Ø
- 1 × Scheibengewicht, 50 g, rot
- 1 × Klemmrohr
- 2 × Puffer an Stab
- 1 × Ringe mit Haken
- 2 × Doppelmuffe mit Schlitz, Aluminium
- 1 × Prallplatten mit 4mm-Stecker, Satz 2 Stück
- 1 × Tasche für Fallversuche, 100x100 mm
- 1 × Profilschiene, Aluminium, 360 mm, mit Mittel-Bohrung
- 1 × Profilschiene, Aluminium, 100 cm
- 1 × Wagen mit Antrieb
- 1 × Hartplastikbox ca. 540x450x150 mm
- 2 × Wagen mit Masse und Gewindestab
- 1 × Gewichtsträger, 10 g
- 2 × Scheibengewicht, 10 g, rot
- 2 × Scheibengewicht, 10 g, grün
- 1 × Scheibengewicht, 100 g
- 1 × Lichtschranke Bluetooth
- 1 × Lichtschranke mit Kabel
- 2 × Schraube für 78250
- 1 × Schraubenfeder, 150 mm/max. 10 N
- 1 × Schraubenfeder, 100 mm/max. 12 N
- 2 × Klett-Kabelbinder
- 1 × Mignon-(AA)-Batterie LR06, 1,5 V
- 1 × Pendelkugel, Stahl, 25 mm Ø
- 1 × Pendelkugel, Holz, 25 mm Ø
- 4 × Scheibenmagnet m.Stecker
- 2 × Stativstab für 77250 + 77260
- 1 × Schaumstoffeinsatz, unten zu 42995, 515x370x100 mm
- 1 × Stativstab 330/200 mm, Paar - Edelstahl
- 1 × Speichenrad
- 1 × Einräumplan Demo-Set Dynamik - Pasco
- 1 × Schaumstoffeinsatz, oben zu 42995, 500x355x40 mm
- 2 × Schienenfuß, einzeln