Kinematik-Experimente mit einer selbstgebauten Lichtschrankenschiene.
von Klaus-Dieter Grüninger, Landesbildungsserver Baden-Württemberg, 2009
Für die Durchführung von Experimenten zur Kinematik gibt es
mittlerweile eine ganze Reihe von messtechnischen Alternativen
(vgl. hierzu diese
Seite)
Manche - vor allem traditionelle - Verfahren sind sehr transparent: die Schülerinnen und Schüler durchschauen leicht, wie das Experiment abläuft und wie die Messdaten gewonnen werden. Leider sind diese Verfahren manchmal aber sehr wenig effizient: das Messverfahren ist umständlich und zeitraubend. Für die Eigenständigkeit der Schüler bleibt wenig Raum.
Andere - vor allem kommerzielle - Messsysteme sind sehr effizient und
elegant: das Experiment läuft schnell ab und der Schwerpunkt kann auf
die Diskussion der Messergebnisse gelegt werden.
Auf der anderen Seite sind diese Messsysteme aber oft wenig
transparent: je eleganter das Messverfahren ist, um so weniger ist
für die Schülerinnen und Schüler zu durchschauen, wie ganz
konkret das Messsystem seine Messdaten erfasst, damit bekommt die
Messerfassung eine gewisse Künstlichkeit.
Zudem sind die Systeme dann oft auch noch so teuer, dass man sich einen ganzen
Satz für Schülerexperimente kaum wird leisten können.
Schließen sich Transparenz und Effizienz also gegenseitig aus?
Wünschenswert wäre ein Messsystem, bei dem die Art und Weise, wie
die Daten erfasst werden, für die Schülerinnen und Schüler
einfach zu durchschauen ist.
Für die Lehrkraft sollte die Handhabung einfach und ohne lange
Einarbeitungszeit möglich sein.
Die Erfassung und Auswertung der Messdaten sollte dabei
zeitgemäß und mit einem Computer erfolgen, wobei die
Messdaten zu einer späteren Auswertung auch gespeichert werden
können. Dabei sollte auf teure Erweiterungshardware möglichst
verzichtet werden und Schnittstellen benutzt werden, die der Computer
ohnehin schon mitbringt.
Das System sollte robust sein, so dass es auch für
Schülerhände geeignet ist und eigenständige Experimente der
Schülerinnen und Schüler ermöglicht.
Dabei sollte es so preisgünstig sein, dass man sich auch bei
einem knappen Sammlungsetat mehrere Messeinrichtungen leisten kann.
Der dritte Weg: Transparenz und Effizienz.
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Ein solches System - eine Lichtschrankenschiene - ist hier beschrieben.
Es kann zusammen mit Schülerinnen und Schülern in einer
Arbeitsgemeinschaft oder einem NwT-Kurs selbst gebaut werden. Dabei düften
die Kosten pro Messeinrichtung in etwa bei 100 Euro liegen. |
Sie können hier aber auch ein komfortables und kostenloses
Auswertprogramm für Windows-Rechner herunterladen (vgl. Seite
"Programme zur Auswertung der Tonsignale")
Eine Einfachversion des in Delphi geschriebenen Programmes wird im Quellcode
offen gelegt. Sie haben so die Möglichkeit das Auswertverfahren mit Ihren
Schülern zu besprechen und/oder ein eigenes Auswertprogramm unter Delphi
(oder auch einem anderen Programmsystem) zu schreiben.
| 1.) Vorüberlegungen | |
| Messtechnische Alternativen zur
Durchführung von Experimenten in der Kinematik |
| 2.) Baubeschreibung der Lichtschrankenschiene | |
| Konzeption der
Lichtschrankenschiene |
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| Mechanischer Aufbau der Lichtschrankenschiene
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| Die Lichtschranken-Elektronik |
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| Aufbau und Test der
Elektronikplatine |
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| Anbindung
Lichtschrankenschiene - Computer |
| 3.) Auswertung im Computer | |
| Programme zum Auswerten der
Tonsignale |
| 4.) Experimente und Erfahrungen | |
| Gleichförmige Bewegung |
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| Gleichmäßig beschleunigte
Bewegung |
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| Freier Fall einer Kugel,
Fallbeschleunigung |
