Didaktisches Begleitmaterial zum Produkt STEM Gear Tech

Unterrichtspläne, Aufgabe und Lösungen

Editierbares Format des didaktischen Begleitmaterials

Unser bereitgestelltes Lehrmaterial kann direkt im Unterricht genutzt werden. Dennoch haben viele Lehrer den Bedarf zur Individualisierung der Aufgaben und Lösungen, um der jeweiligen Anwendung auf optimale Art und Weise gerecht zu werden. Die Aufgaben- und Lösungsblätter sind deshalb bewusst in Word-Format bereitgestellt. So können Sie diese nach Belieben anpassen und verändern, bevor Sie den Druck starten.

Gliederung nach Themen

Unsere Unterrichtspläne sind nach verschiedenen Teilgebieten zum Thema Getriebe gegliedert. So können Sie spezifisch auf Bedarfe eingehen und genau die Themen Lehren, welche Sie für zielführend erachten oder Ihnen vorgegeben sind.
Es lassen sich mit dem fischertechnik STEM Gear Tech alle zur Verfügung gestellten Unterrichtspläne erfüllen.

Nachfolgend finden Sie die Lernziele sowie die Unterrichtspläne zu den verschiedenen Themen.

Lernziele

Verständnis der Grundlagen und Einsatzzwecke von Getrieben als „Kraftverstärker“
Berechnung von Übersetzungen ins Langsame und ins Schnelle
Konstruktion von Getrieben zur Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit und des Drehmoments
 

Thema

Zentrales Thema ist die Änderung des Drehmoments durch ein Getriebe und damit deren Einsatz als „Kraftverstärker“. Es werden Getriebe wie Flaschenzüge, Kardanwellen und Planentengetriebe eingeführt, konstruiert und berechnet, die in der Praxis eine wichtige Rolle spielen.

Zeitaufwand

Die Konstruktion der Getriebe sollte – ein wenig Konstruktionserfahrung mit dem fischertechnik-System vorausgesetzt – jeweils nicht mehr als 10-20 Minuten Zeit in Anspruch nehmen. Der Zeitbedarf für die Bearbeitung der thematischen Aufgabe wird auf 10-20 Minuten geschätzt. Dabei eignen sich die Aufgaben alle auch als Gruppenaufgabe. Anschließend sollten die Ergebnisse kurz bewertet und diskutiert werden (5-10 Minuten). In der Regel sollte daher – Grundkenntnisse über Getriebe vorausgesetzt (siehe Klassensatz Primarstufe) – jede der Aufgaben innerhalb einer Schulstunde behandelt werden können.
Die Experimentieraufgaben vertiefen das Thema. Sie sind entweder als Erweiterung des Themas gedacht (Aufwand: etwa eine weitere Schulstunde) oder können Schülerinnen und Schülern gegeben werden, die mit der thematischen Aufgabe vorzeitig fertig werden.
 

Bezug zum deutschen Bildungsplan

Land

Stufe/Fächer

Bezüge

BW

SEK1

SEK 7/8/9 T-3.2.3.4 Mobilität (1) (Antriebssysteme – Getriebe), S.30; PH-3.2.7 Mechanik: Dynamik (9), S. 23; GS NWT-3.2.2.2 Bewegung und Fortbewegung (2)(4), S.18 ff.; GYM 8/9/10 NWT-3.2.2.3 Bewegung und Fortbewegung (6), S.19; GYM PH-3.2.7 Mechanik: Dynamik, S. 17

BY

SEK1

RS-Physik 8 (I)-1 Mechanik und Energie, S.812ff.; GYM PH8 (3.1) Mechanik/Dynamik zweidimensionaler Bewegungen, S. 4ff.; Ph 8- 8.4 Profilbereich am NTG – Energietechnik: Kraftmaschinen, Getriebe

BE

SEK1/2

5/6 Nawi-3.9 Technik, S. 32; ISS1-7/8 WAT-Entwicklung, Planung, Fertigung und Bewertung mehrteiliger Produkte, S. 37 (systemische Betrachtung von Maschinen); SEK 2 GYM 11 PHYSIK-Kerncurriculum BE/BB/MV 4.1 - Kinematik und Dynamik der Kreisbewegung, S. 14

BB

SEK1/2

5/6 Nawi-3.9 Technik, S. 32; ISS1-7/8 WAT-Entwicklung, Planung, Fertigung und Bewertung mehrteiliger Produkte, S. 37 (systemische Betrachtung von Maschinen); SEK 2 GYM 11 PHYSIK-Kerncurriculum BE/BB/MV 4.1 - Kinematik und Dynamik der Kreisbewegung, S. 14

HB

SEK1

GYM 10 Physik-Mechanik S.53; OS 6 WAT-3 Prozessbezogene Kompetenzen S. 10

HH

SEK1

Stadtteil 5/6NWT-3.2 Bewegung S. 22ff.; Stadtteil 7/8 NWT-3.2.2 Das Fahrrad S. 36ff.; Stadtteil 8/9PHYSIK-3.1.1 Bewegung und Kraft S. 22; Stadtteil 9/10 NWT-3.2.2 Physik/Bewegung und Kraft S. 51; Stadtteil 9/10 NWT-3.2.2 Technik S. 57; GYM 5/6 NT-3.2 Bewegung, S.21; GYM 7/8 PHYSIK-3.1 Bewegung und Kraft, S.20

HE

SEK1

RS 8 PHYSIK-8.1 Mechanik-1, S. 10; GYMG8 PHYSIK-8G.1 Mechanik 1, S. 13; SEK1 GYMG8 PHYSIK-9G.1 Arbeit und Energie, S. 18; SEK2 GYM KCGO PHYSIK-E.1 Mechanik, Bewegungen und ihre Beschreibung, S. 29ff

MV

SEK1/2

GS/RegS 7/8 PHYSIK-5.3 Energie und ihre rationelle Nutzung, S.26; IGS/RegS 9/10 PHYSIK-5.7 Kinematik und Dynamik, S.31; SEK 2 GYM 11 PHYSIK-Kerncurriculum BE/BB/MV 4.1 - Kinematik und Dynamik der Kreisbewegung, S. 14

NI

SEK1/2

OS 5-10 T-HB2 Themenfeld Antriebssysteme, S. 32; RS 5-8 T-3.3 HB1 TF: Planen, Konstruieren und Herstellen, S.16, S.34; IGS 7/8 NaWi-Themenfeld 6 - Mobilität, S.31; GYM 7/8 NaWi-Physik 2.3.2 Mechanik , S.28; SEK2 PHYSIK-Kerncurriculum 3.1 - Kinematik, Dynamik, S. 14ff.

NW

SEK1/2

GS 5/6 PHYSIK-2.5.2 (3) Kräfte und Körper, S. 100; GS 7-10 PHYSIK-2.5.3 (8) Bewegungen und ihre Ursachen S. 106; PHYSIK-2.5.3 (9) Energie, Leistung, Wirkungsgrad S. 108; GYM 7-10 PHYSIK-2.3 (7) Inhaltsfeld 7: Bewegung, Kraft und Energie S.36; SEK2 T-2.1 Inhaltsfeld 2 - Technische Innovation, S. 17

RP

SEK1/2

WS 7-10 PHYSIK-Themenfeld 4 Dynamische Phänomene – Wechselwirkung (Mechanik), S. 92, S.106; SEK2 Physik-3 Themenübersicht - Kinematik, Dynamik, Kreisbewegung, Methoden der Mechanik, S.17ff.

SL

SEK1/2

GS 8 NaWi-Bewegung in Natur und Technik II, S.18ff.; GS 9 Physik (9) -1 Mechanik, S.16; GYM 7 PHYSIK (7) -Grundlagen der Mechanik, S.22; GYM 8 PHYSIK (8) -Kraft, S.30; GYM OS Technik (OS) - 1 Angewandte Mechanik I (Drehmoment (Kraftmoment), S.5ff.

SN

SEK1

OS RS/7 PHYSIK-LB1 Kraft und ihre Wirkungen, S.25; OS RS/7 PHYSIK-WB2 Einfache Maschinen, S.28; GYM 5/6 TC-LB2 Konstruieren technischer Objekte (Aufgaben von Getrieben), S.6; GYM 7 PHYSIK-LB1 Kräfte (Hebel), S.15; GYM 9 PHYSIK-LB3 Bewegungsgesetze S.27

ST

SEK1/2

GYM 7/8 PHYSIK-5.2.3 Thema: Leben unter Druck, S. 46; GYM 11/12 PHYSIK-5.3.1 Thema: Mechanik-Kinematik der Punktmasse, S. 88ff.

SH

SEK1/2

5-10 FA PHYSIK- Mechanik, S. 29ff.; SEK2 OS FA PHYSIK- Mechanik, S.48

TH

SEK1/2

GYM 5/6 MNT-2.4 Modul 4 Hebel in Alltag und Technik, S. 19; GYM 7/8 PHYSIK-2.1.1 Themenbereich: Kraft, Druck und mechanische Energie, S. 12; GYM 11 PHYSIK-3.1 Themenbereich: Kräfte und Bewegungen, S. 26


Aufgabe 1 - Balkenwaage / Hebel

Untersuchung des Verhältnis von Gewicht zu einem festen Gegenstand
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Lösung 1 - Balkenwaage / Hebel

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Balkenwaage / Hebel bereit
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Aufgabe 2 - Briefwaage / Hebel

Entdecken der Neigungswaage
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Lösung 2 - Briefwaage / Hebel

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Briefwaage / Hebel bereit
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Aufgabe 3 - Flaschenzug und Wellrad

Untersuchung eines der ältesten Getriebe
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Lösung 3 - Flaschenzug und Wellrad

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Flaschenzug und Wellrad bereit
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Aufgabe 4 - Kurbelschwinge, Schubkurbel und Scherenhub

Neue Antriebsarten entdecken
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Lösung 4 - Kurbelschwinge, Schubkurbel und Scherenhub

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Kurbelschwinge, Schubkurbel und Scherenhub bereit
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Aufgabe 5 - Kardanwelle

Änderung der Bewegungsrichtung einer Welle
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Lösung 5 - Kardanwelle

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Kardanwelle bereit
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Aufgabe 6 - Schaltgetriebe

Untersuchen von Getrieben, deren Übersetzung veränderlich ist
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Lösung 6 - Schaltgetriebe

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Schaltgetriebe bereit
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Aufgabe 7 - Uhrengetriebe

Ein Uhrengetriebe anhand einer „Freilaufnabe“ realisieren
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Lösung 7 - Uhrengetriebe

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Uhrengetriebe bereit
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Aufgabe 8 - Planetengetriebe

Untersuchung eines Getriebes für viele praktische Anwendungen
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Lösung 8 - Planetengetriebe

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Planetengetriebe bereit
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Aufgabe 9 - Differenzialgetriebe

Untersuchung einer spannenden Getriebeart
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Lösung 9 - Differenzialgetriebe

Nachfolgend stehen die Lösungen zum Thema Differenzialgetriebe bereit
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