Physik · Klasse 7

Ideen für aktives Lernen

Der Kompass und seine Funktion

Aktives Experimentieren eignet sich besonders für dieses Thema, weil die Schülerinnen und Schüler magnetische Kräfte und ihre Wechselwirkungen mit dem Erdmagnetfeld direkt beobachten und handhaben können. Das macht abstrakte Konzepte wie Feldlinien und Polausrichtung greifbar und nachvollziehbar.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Fachwissen
• KMK: Sekundarstufe I - Kommunikation

• 25–45 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Erfahrungsorientiertes Lernen
• 25 Min. · Kleingruppen

Experiment: Magnetfeld sichtbar machen

Streuen Sie Eisenfeilspäne auf ein Blatt Papier über einem Magneten und beobachten Sie die Feldlinien. Wiederholen Sie dies mit einem Kompass in der Nähe, um die Ausrichtung zu vergleichen. Notieren Sie die Form der Linien und diskutieren Sie die Parallelen zum Erdmagnetfeld.

Warum zeigt die Kompassnadel nach Norden und wie zuverlässig ist das?

Moderationstipp

Beim Experiment 'Magnetfeld sichtbar machen' lassen Sie die Schülerinnen und Schüler zunächst Vermutungen aufschreiben, bevor sie die Feldlinien mit Eisenfeilspänen sichtbar machen.

Worauf zu achten ist

Die Schüler erhalten eine Karte mit der Frage: 'Erklären Sie in zwei Sätzen, warum die rote Spitze Ihrer Kompassnadel nach Norden zeigt.' Sie sollen auch ein Beispiel für eine Störquelle nennen.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung
• Sozialbewusstsein

Aktivität 02

• Erfahrungsorientiertes Lernen
• 35 Min. · Partnerarbeit

Kompass bauen: Selbstkonstruktion

Magnetisieren Sie eine Nadel durch Reiben an einem Magneten und legen Sie sie auf ein Stück Styropor in Wasser. Beobachten Sie die Ausrichtung und testen Sie mit einem Partner die Zuverlässigkeit. Zeichnen Sie das Ergebnis auf.

Erklären Sie die Wechselwirkung zwischen der Kompassnadel und dem Erdmagnetfeld.

Moderationstipp

Beim Bau eines Kompasses achten Sie darauf, dass die magnetisierte Nadel vor dem Aufkleben auf den Korken in Gesprächsrunden ihre Ausrichtung zeigen muss.

Worauf zu achten ist

Zeigen Sie ein Bild eines Kompasses in der Nähe eines großen Metallgegenstandes (z.B. Schraubenschlüssel). Fragen Sie die Schüler: 'Was passiert mit der Kompassnadel und warum?' Sammeln Sie Antworten auf kleinen Zetteln.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung
• Sozialbewusstsein

Aktivität 03

• Erfahrungsorientiertes Lernen
• 40 Min. · Kleingruppen

Störquellen testen: Feldstärke prüfen

Legen Sie einen Kompass auf den Tisch und bringen Sie Metallgegenstände wie einen Schlüssel oder einen Magneten näher. Messen Sie die Abweichung der Nadel in Grad und notieren Sie, ab welcher Entfernung Störungen auftreten. Diskutieren Sie die Ergebnisse in der Gruppe.

Analysieren Sie die Grenzen der Kompassnavigation.

Moderationstipp

Testen Sie während des Spiels 'Orientierungsspiel: Kompassnutzung' gezielt schwächere Gruppen mit einfachen Wegen, bevor anspruchsvollere Aufgaben gestellt werden.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie die Frage: 'Wie zuverlässig ist ein Kompass wirklich?' Lassen Sie die Schüler in Kleingruppen diskutieren und anschließend die wichtigsten Einschränkungen und Bedingungen für eine genaue Messung sammeln und präsentieren.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung
• Sozialbewusstsein

Aktivität 04

• Erfahrungsorientiertes Lernen
• 45 Min. · Kleingruppen

Orientierungsspiel: Kompassnutzung

Verstecken Sie Stationen im Schulhof mit Aufgaben, die Nord-Süd-Richtungen erfordern. Gruppen navigieren mit Kompass und Karten, messen Abweichungen und berichten zurück. Schließen Sie mit einer Reflexion ab.

Warum zeigt die Kompassnadel nach Norden und wie zuverlässig ist das?

Moderationstipp

Lassen Sie bei der Aktivität 'Störquellen testen' die Schülerinnen und Schüler ihre Hypothesen in einem Protokoll festhalten und später mit den Messergebnissen vergleichen.

Worauf zu achten ist

Die Schüler erhalten eine Karte mit der Frage: 'Erklären Sie in zwei Sätzen, warum die rote Spitze Ihrer Kompassnadel nach Norden zeigt.' Sie sollen auch ein Beispiel für eine Störquelle nennen.

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung
• Sozialbewusstsein

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Erfahrene Lehrkräfte beginnen mit einer kurzen Alltagsfrage, etwa 'Warum zeigt mein Kompass eigentlich immer nach Norden?' und sammeln erste Ideen. Sie vermeiden zu frühe Erklärungen, sondern lassen die Schülerinnen und Schüler durch gezielte Experimente selbst Zusammenhänge entdecken. Wichtig ist, die magnetische Kraft als unsichtbare Wechselwirkung zu thematisieren und nicht mit der Schwerkraft zu vermischen.

Am Ende der Einheit sollten die Lernenden erklären können, warum die Kompassnadel nach Norden zeigt und welche Faktoren die Genauigkeit beeinflussen. Sie nutzen Fachbegriffe korrekt und dokumentieren ihre Beobachtungen strukturiert in Versuchsprotokollen.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während des Experiments 'Magnetfeld sichtbar machen' beobachten einige Schüler, dass die Feldlinien immer gerade verlaufen und vermuten, der Kompass zeige deshalb exakt zum geografischen Nordpol.

  Nutzen Sie die entstandenen Feldlinien, um zu zeigen, dass die Erde ein gekrümmtes Magnetfeld besitzt und der magnetische Nordpol nicht mit dem geografischen übereinstimmt. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler die Abweichung auf einer Karte markieren.

• Während des 'Kompass bauen: Selbstkonstruktion' glauben manche, die Nadel zeige nach Norden, weil sie 'weiß', wo Norden ist oder durch Schwerkraft ausgerichtet wird.

  Führen Sie nach dem Bau des Kompasses Drehversuche durch: Lassen Sie die Nadel in Wasser schwimmen und drehen Sie sie manuell. Die Schüler erkennen so, dass nicht die Schwerkraft, sondern die magnetische Kraft wirkt.

• Beim 'Störquellen testen: Feldstärke prüfen' nehmen einige an, dass Metallgegenstände die Nadel nur ablenken, wenn sie direkt berührt werden.

  Zeigen Sie mit einem starken Magneten, wie sich das Magnetfeld auch über Distanz auswirkt. Lassen Sie die Schüler den Abstand messen, ab dem die Störung sichtbar wird, und dokumentieren sie dies in einer Tabelle.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Erfahrungsorientiertes Lernen