FNR
Zyklus: 2 - 4
Dauer: 30 Minuten
Ablauf
Um dich mit dem Ablauf und dem Material vertraut zu machen, ist es wichtig, dass du das Experiment im Vorfeld einmal durchführst.
Möchtest du die Kinder das Experiment dokumentieren lassen? Am Ende dieses Artikels (über der Infobox) findest du ein Forschertagebuch (PDF mit zwei A4-Seiten), welches die Kinder hierfür nutzen können.
Schritt 1: Stellt eine Frage und formuliert Hypothesen
Die Frage, die ihr euch in dieser Einheit stellt, lautet: Wie transportierten die Menschen in der Steinzeit schwere Lasten?
Möglicher Einstieg: Zeige den Kindern Bilder von Megalithen, die in der Jungsteinzeit, teilweise sogar vor der Erfindung des Rads, errichtet wurden. Wissen die Kinder, aus welcher Zeit diese Monumente stammen? Aus welchen Gründen werden sie heute noch bestaunt?
Du kannst das Thema auch im Geschichtsunterricht vertiefen.
Du kannst das Thema auch im Geschichtsunterricht vertiefen. Der Wortherkunft nach sind Megalithen große Steine (Griechisch mégas ‚groß‘, griechisch líthos ‚Stein‘). Die meisten Megalithen wurden zwischen 5000 und 2000 v. Chr. errichtet, und das nicht nur in unseren Gegenden, sondern weltweit. Man unterscheidet Dolmen, liegende Steine, die oft Grabstätten markierten, und Menhire, aufrechtstehende Steine, die eher als Wahrzeichen oder Orientierungspunkte dienten. Auch in Luxemburg gibt es einen Menhiren. In Mersch steht der Menhir du Béisenerbierg. Er wird als anthropomorph (Griechisch anthropos ‚Mensch‘, Griechisch morphé ‚Form‘, ‚Gestalt‘) bezeichnet, da er in etwa eine menschliche Gestalt aufweist. Vielleicht können die Kinder eine Taille, Schultern und einen Kopf erkennen. Der Stein, aus dem der Menhir in Mesch besteht, kommt an dieser Stelle nicht als Felsgestein vor. Er besteht aus eisenhaltigem Sandstein, den es etwa zwei Kilometer entfernt gibt. Man geht davon aus, dass der Stein in der Jungsteinzeit, viele 100 Jahre v. Chr., nach Mersch transportiert wurde.
Alle Steine auf den Bildern wurden über weite Strecken transportiert, bevor sie errichtet wurden. Die riesigen Megalithen aus Sandstein in Stonehenge stammen wohl aus West Woods (etwa 25 km von der Kultstätte entfernt), und die kleineren, aber dennoch tonnenschweren Steine stammen aus Steinbrüchen in Wales, etwa 200 km entfernt.
Bis heute ist nicht zweifelsfrei geklärt, auf welche Art und Weise diese Felsblöcke transportiert wurden. Man geht davon aus, dass der Land- und der Wasserweg genutzt wurden.
Können sich die Kinder vorstellen, wie die Steinblöcke über den Landweg transportiert wurden? Die Menschen damals waren wohl kaum so stark wie Obelix! Welche Hilfsgeräte könnten sie benutzt haben?
Lasse die Kinder Hypothesen (Behauptungen, Vermutungen) aufstellen. Zeichnet und notiert eure Hypothesen und/oder haltet sie an der Tafel fest. Teilt sie mit der Klasse und begründet eure Überlegungen. Die richtige Antwort zu finden ist hier nebensächlich. Es geht vielmehr darum Ideen zu entwickeln und herauszufinden, was die Kinder bereits wissen.
Mögliche Hypothesen:
- Sie haben die Blöcke über den Boden gezogen.
- Sie haben einen Wagen gebaut.
- Viele Sklaven mussten beim Tragen helfen.
- Sie haben Tiere genutzt.
- Sie haben die Steinblöcke auf Rollen befördert. (Diese Hypothese überprüft ihr im Experiment).
Frage die Kinder, ob sie eine Idee haben, wie ihr die Hypothese(n) durch ein Experiment testen könntet. Um sie zum vorgeschlagenen Experiment hinzuführen, kannst du ihnen auch das Material für das Experiment zeigen.
Schritt 2: Führt das Experiment durch
Im Experiment lernen die Kinder, wie die Verwendung von Rollen den Energieaufwand beeinflusst, den man braucht, um ein schweres Buch über einen Tisch zu bewegen.
Gehe folgende Schritte gemeinsam mit den Kindern durch, aber lasse sie das Experiment selbst durchführen:
- Nehmt ein dickes, schweres Buch und legt es auf den Tisch. Legt die Schnur zwischen die Buchseiten, lasst die beiden Enden heraushängen.
- Verknotet die Enden hinter dem Buchrücken.
- Zieht mit einem Fingen an der Schnur und versucht, das Buch in Bewegung zu setzen. Was stellt ihr fest?
- Legt nun die Bleistifte nebeneinander (parallel mit einem kleinen Abstand zueinander) auf den Tisch.
- Legt das Buch mit der Schnur auf die Bleistifte, wie auf dem 5. Foto.
- Zieht an der Schnur. Was stellt ihr nun fest?
Schritt 3: Beobachtet was passiert
Lasse die Kinder berichten, was sie nach Schritt 3 bzw. Schritt 6 beobachtet haben. Sie werden feststellen, dass das Buch viel leichter zu bewegen ist, wenn es auf Rollen liegt. Durch ein minimales Ziehen bewegt sich das schwere Buch fast von allein.
Schritt 4: Erklärt das Ergebnis
Will man das Buch bewegen, muss man eine gewisse Kraft einsetzen. Je schwerer das Buch ist und je größer die Oberfläche des Buches, die den Tisch berührt, desto mehr Kraft braucht man, um es zu bewegen. Der Kraftaufwand muss die Reibung zwischen Buch und Tisch überwinden (Haftreibung und Gleitreibung, siehe Hintergrundwissen in der Infobox). Durch die Rollen wird die Kontaktfläche zwischen Buch und Tisch verringert und die Art des Widerstandes, der überwunden werden muss, ändert sich. Er wird kleiner (Rollreibung, siehe Hintergrundwissen). Umgekehrt sorgt die Reibung auch dafür, dass der Körper abgebremst wird. Steht das Buch direkt mit dem Tisch in Kontakt, wird seine Bewegung stark abgebremst, so dass es schnell wieder zum Stillstand kommt, sobald kein Zug mehr auf das Buch ausgeübt wird. Anders ist es bei dem Buch auf Rollen. Durch die geringere Kontaktfläche (den geringeren Widerstand) zwischen Tisch und Rollen und Rollen und Buch werden das Buch und die Rollen weniger abgebremst und bleiben länger in Bewegung.
Auch heute vereinfachen Rollen noch den Transport von schweren Gegenständen. Die Kinder haben vielleicht schon das Rollenband bei der Gepäckkontrolle im Flughafen gesehen oder die Rollen bei der Rückgabe der leeren Getränkekasten im Supermarkt. Auch im „Centre de Tri“ der Post in Bettemburg werden Rollenbänder genutzt, um menschliche Kraft zu schonen und um Gegenstände schneller verladen zu können.
Eine detailliertere Erklärung und weitere Infos findest du in der Infobox.
Anmerkung: Du musst als Lehrperson nicht alle Antworten und Erklärungen bereits kennen. Es geht in dieser Rubrik „Ideen für den naturwissenschaftlichen Unterricht in der Grundschule“ vielmehr darum den Kindern die wissenschaftliche Methode (Frage – Hypothese – Experiment – Beobachtung/Fazit) näher zu bringen, damit sie lernen diese selbstständig anzuwenden. Ihr könnt die Antwort(en)/Erklärung(en) in einem weiteren Schritt gemeinsam in Büchern, im Internet oder durch Experten-Befragung erarbeiten.
Oft werfen das Experiment und die Beobachtung (Schritt 2 & 3) neue Fragen auf. Nimm Dir die Zeit auf diese Fragen einzugehen und Schritt 2 und 3 mit Hinblick auf die neugewonnenen Erkenntnisse und mit anderen Variablen zu wiederholen.
Lade dir diese Experimentbeschreibung als vollständigen Unterrichtsentwurf oder in Kurzfassung (ohne erweiterte Experimente, Ausflugsziele, und weitere zusätzliche Infos) als PDF Datei herunter.
Autoren: Olivier Rodesch (SCRIPT), Marianne Schummer (SCRIPT), Michèle Weber (FNR), scienceRELATIONS (Insa Gülzow)
Konzept: Jean-Paul Bertemes (FNR), Joseph Rodesch (FNR), Yves Lahur (SCRIPT)
Überarbeitung: Tim Penning, Thierry Frentz (SCRIPT), Michèle Weber (FNR)
Die Ausarbeitung dieser Rubrik wurde von science.lu in Kooperation mit dem Script (Service de Coordination de la Recherche et de l´Innovation pédagogiques et technologiques) durchgeführt.