Fortbewegung in der Luft

55 01241
Didaktische FWU-DVD
|
Fortbewegung in der Luft
Zur Bedienung
Die didaktische DVD startet automatisch.
Der Vorspann kann mit der Enter- oder
der Skip-Taste der Fernbedienung oder
durch einen Mausklick am PC übersprungen werden.
Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung
können Sie die Menüpunkte (z. B. Film,
Filmsequenz, Bild etc.) ansteuern und
mit Enter starten. Auch die Buttons am
unteren Bildschirmrand steuern Sie mit
den Pfeiltasten an und rufen diese mit
Enter auf:
• Der Button „Hauptmenü“ führt zurück zum Hauptmenü.
• Der Button „zurück“ führt zum jeweils übergeordneten Menü.
• Die meisten Bildschirmtafeln bieten
den Button „Info ein“ bzw. „Info
aus“, über den Sie Zusatzinformationen ein-/ausblenden können.
• Stehen innerhalb eines Menüpunktes
mehrere Bilder oder Grafiken zur Verfügung, können Sie mit den Buttons
„>“ und „<“ zwischen diesen Bildern oder Grafiken vor- und zurückblättern.
Aus dem laufenden Film oder einer laufenden Filmsequenz gelangen Sie mit der
Taste Menu oder Title der Fernbedienung
wieder in das Ausgangsmenü zurück.
2
Bezug zu Lehrplänen und
Bildungsstandards
Die Schülerinnen und Schüler
• beschreiben und erklären Wechselwirkungen zwischen Organismen
und der Materie „Luft“
• erläutern die Angepasstheit ausgewählter Pflanzen- und Tierarten an
ihre Umwelt.
• verstehen den Zusammenhang zwischen Funktion und Struktur (z. B.
Vogel- und Insektenflügel).
• ergänzen und vertiefen ihre Kenntnisse über Kraft und Bewegung.
• erlangen Kenntnisse zur Fortbewegung in der Natur und wenden
sie an.
• vergleichen die Anatomie von Organismen, die sich in der Luft fortbewegen.
• erkennen den Zusammenhang zwischen Körperbau, Körperbedeckung,
Skelett und der Fortbewegungsart
Fliegen.
• wenden Schritte aus dem naturwissenschaftlichen Weg der Erkenntnisgewinnung an.
• ordnen technische Entwicklungen in
die Technikgeschichte ein.
• vergleichen Fortbewegungsprinzipien in der Natur mit technischen
Analogien.
Zum Inhalt
„Fortbewegung in der Luft“
Film (22 min)
Durch die Lüfte schweben und gleiten –
Fliegen wie ein Vogel – das ist seit jeher
ein Traum der Menschheit. Bevor sich
der Mensch in der Luft fortbewegen
konnte wie ein Vogel, musste sich die
Technik – wie so oft – zunächst von der
Natur inspirieren lassen. Analog untersucht die didaktische DVD erst die
biologischen und physikalischen Grundlagen des Fluges bei Vögeln, Säugetieren
und Insekten und beschreibt die Flugeinrichtungen bei Pflanzen. Im Anschluss
wird die Brücke zunächst zum statischen
Auftrieb geschlagen. Die Entwicklung
und Funktionsweise von Heißluftballonen und Luftschiffen steht hierbei im
Vordergrund. Anschließend wird die
Entdeckung und Funktionsweise des
dynamischen Auftriebs am Beispiel des
Motorflugzeuges erklärt. Impressionen
und Erläuterungen zum Segelfliegen
runden den Film ab.
3
Menü „Wer fliegt wie?“
Sequenzen / Bilder / Grafiken
Die ersten „Flieger“ in der Erdgeschichte (Filmsequenz 1:50 min)
Die Luft ist der letzte Lebensraum, den
sich die Tierwelt erschlossen hat. Die
ersten flugfähigen Tiere waren die
Insekten, die es schon vor etwa 320 Mio.
Jahren gab. Vor etwa 220 Millionen
Jahren eroberten fliegende Echsen den
Luftraum. In den etwa 150 Millionen
Jahre alten Gesteinen der Jurazeit fand
man schließlich Reste des wahrscheinlich ältesten Vorfahren unserer heutigen
Vögel – des Archäopteryx.
Flugapparate bei Pflanzen
(Filmsequenz 1:20 min)
Noch vor den Tieren eroberten die Pflanzen den Luftraum. Viele Pflanzensamen
4
sind raffinierte Fluggeräte, die mit ihrer
vergrößerten Oberfläche dem Wind
reichlich Angriffsflächen bieten. So können sie durch passives Fliegen möglichst
weit verteilt werden.
Der Flug der Vögel (1) – Knochen
(Filmsequenz 1:00 min)
Ihre besondere Anatomie hat den Vögeln
das Fliegen erst ermöglicht. Ihr Körper hat
eine perfekte Stromlinienform und ist ein
Leichtbau. Ihre Knochen haben spezielle
Anpassungen an den Flug erfahren.
Der Flug der Vögel (2) – Federn
(Filmsequenz 1:50 min)
Ihr Federkleid hebt die Vögel von allen
anderen Tieren besonders ab. Vögel verwenden viel Zeit auf die Pflege der aus
Horn aufgebauten Federn. Im Gefieder
lassen sich vier Federtypen voneinander
unterscheiden: die Schwung-, Schwanz-,
Dunen- und Deckfedern. Betrachtet man
die Federn genauer, sieht man, dass die
einzelnen Federstrahlen vielfach ineinander verhakt sind.
Der Flug der Vögel (3) – Flugarten
(Filmsequenz 3:00 min)
Je nach Art beherrschen die Vögel verschiedene Arten des Fluges. Man unterscheidet zwischen Ruderflug, Rüttelflug,
Schwirrflug, Gleitflug und Segelflug.
Thermische Aufwinde unterstützen
lange Flüge.
Fliegende Säugetiere
(Filmsequenz 1:00 min)
Auch einige Säugetiere haben den Luftraum erobert. Die ersten Säuger, die
durch die Lüfte glitten, waren vermutlich
kleine Baumbewohner. Fledermäuse,
Flughunde und Flugfüchse haben den
Flug der Säuger perfektioniert; sie sind
geschickte und ausdauernde Flieger.
Fliegende Insekten
(Filmsequenz 2:40 min)
Die Insekten haben andere Flugtechniken als Vögel und Fledertiere. Sie haben
zwei hintereinander liegende Flügelpaare, die unterschiedlich entwickelt
sind. Die schnellen Flügelschläge kleiner
Insekten sind nur durch den Antrieb über
eine indirekte Flugmuskulatur möglich.
Bei größeren Insekten sind die Muskelpakete direkt mit den Flügelansätzen
verbunden. Sie schlagen langsamer; dafür können sie ihre Flügel verstellen und
verdrehen und dadurch ein hohes Eigengewicht tragen.
Leichtbauweise (3 Bilder)
Das Vogelskelett ist leicht gebaut; es besitzt zur Gewichtsreduzierung hohle
Knochen. Das sehr große Brustbein hat
einen vorspringenden Kiel, der als Ansatz
für die sehr großen Flugmuskeln dient.
Federn (2 Bilder / Grafik)
Die Konturfedern bestehen aus einem
langen und festen Federkiel sowie einer
Federfahne. Der Kiel wird weiter unterteilt in den Federschaft und die Federspule. Vom Federschaft gehen Federäste
aus, von welchen jeweils wieder Bogenstrahlen und Hakenstrahlen entspringen.
5
An den Hakenstrahlen sitzen feine
Häkchen, die sich mit den Bogenstrahlen
des benachbarten Federastes verhaken
und somit die notwendige Steifheit und
Festigkeit der Federfahne herstellen.
Flugmuskulatur der Fliege (Bild)
Die Flügel von kleinen Insekten, wie der
Fliege, werden nicht direkt von Muskeln
angetrieben. Vielmehr bringen schnell
aufeinander folgende Kontraktionen der
Brustmuskulatur den Insektenkörper in
Schwingungen. Diese übertragen sich über
ein Hebelsystem auf die Flügelansätze.
6
Menü „Der Flug des Menschen“
Sequenzen / Bilder / Grafiken
Statischer Auftrieb – Ballon und Zeppelin
(Filmsequenz 2:10 min)
Seit jeher hat sich der Mensch bemüht,
die Schwerkraft zu überwinden und den
Luftraum zu erobern - und er hat es mit
den verschiedensten Techniken versucht.
Die Gebrüder Montgolfier legten den
Grundstein für die Luftfahrt in Heißluftballons und Luftschiffen. Diese erlebte
in den 1930ern ihren Höhepunkt, bis
zahlreiche Unfälle dieser Art des Fluges
ein Ende setzen. Heutzutage werden
Heißluftballone und Luftschiffe hauptsächlich als Touristenattraktion und als
Werbemaßnahme eingesetzt.
Dynamischer Auftrieb – Von Lilienthal
zum Motorflugzeug
(Filmsequenz 4:20 min)
Zahlreiche „Erfinder“ von Fluggeräten
versuchten seit antiker Zeit meist vergebens, den Vogelflug mit mechanischen
Konstruktionen nachzuahmen. Auch Otto
Lilienthal ließ sich vom Vogelflug inspirieren. Er experimentierte systematisch an der
Form der Flügel und erkannte das Prinzip
des dynamischen Auftriebs. Dank dieser
Erkenntnis erfuhr die motorisierte Luftfahrt eine rasante Entwicklung bis hin zu
heutigen Düsenjets und Hubschraubern.
Körper, z. B. Tragflächen. Hierbei wird die
Luft nach unten umgelenkt, also beschleunigt. Der abwärts gerichteten Kraft
auf die Luft entspricht als Gegenkraft
die aufwärts gerichtete Kraft auf die
Tragfläche, der Auftrieb.
Die „Lilienthals“ von heute
(Filmsequenz 1:30 min)
Der Traum vom Fliegen wie ein Vogel –
ganz ohne Motor – wird auch heute
noch weiter geträumt. Die „Lilienthals“
unserer Tage sind Drachenflieger,
Gleitschirmflieger und Segelflugzeuge.
Für ihre stundenlangen Flüge nutzen
die segelnden Flugzeuge thermische
Aufwinde.
Statischer Auftrieb (2 Bilder)
Ein Heißluftballon kann nur hochsteigen,
wenn sein Auftrieb größer ist als sein
Gewicht. Da warme Luft ein größeres
Volumen hat als kalte Luft hat die Hülle
eines Heißluftballons an ihrem oberen
Ende eine Öffnung, damit die erwärmte
Luft entweichen kann. Dadurch wird der
Ballon leichter als die ihn umgebende
Luft und steigt auf.
Dynamischer Auftrieb (Bild)
Dynamischer Auftrieb entsteht bei
Umströmung entsprechend geformter
Verwendung im Unterricht
Die didaktische DVD ist fächerübergreifend konzipiert und kann sowohl im
Fach „Natur und Technik“ als auch im
Biologie- und Physik-Unterricht eingesetzt werden. Die inhaltlichen Schwerpunkte der DVD orientieren sich dabei
insbesondere an den Lehrplänen der
Unterstufe (aller Schulformen).
Zur Wiederholung und/oder als Grundlage für die Vertiefung spezifischer
Themenbereiche können einzelne Bausteine der DVD jedoch auch in späteren
Klassenstufen sinnvoll angewandt
werden. Ziel ist es, den Schülerinnen und
Schülern ein grundlegendes Verständnis
über Druck, Dichte und Auftrieb im Medium „Luft“ zu vermitteln. Des Weiteren
sollen anhand von beein-druckenden
Realfilmaufnahmen (zum Teil mit Highspeed-Kamera) und anschaulichen
Animationen die Vorstellungen der
7
Schülerinnen und Schüler von Geschwindigkeit und Beschleunigung im Tier- und
Pflanzenreich erweitert werden, um
davon ausgehend erste Analogien
zwischen Fortbewegungsprinzipien in
der Natur und in der Technik zu ziehen.
Die didaktische DVD behandelt folgende
Themenschwerpunkte:
• Luftraum als Lebensraum
• aktives Fliegen (Auf- und Vortrieb)
• passives Fliegen (Gleiten, Segeln)
• Flugapparate bei Pflanzen
• Angepasstheit an das Fliegen
• Flugarten
• Der Traum vom Fliegen in der Technik
Die Vielzahl der Medien (Film, Sequenzen, Bilder, Grafiken) kann in verschiedenen Unterrichtseinheiten eingesetzt
werden. Es ist hilfreich, sich zunächst die
Programmstruktur zur Hand zu nehmen,
die einen guten Überblick über die auf
der DVD vorhandenen Medien gibt.
Ergänzend werden im ROM-Teil der DVD
zahlreiche Arbeitsblätter als PDF-Dateien
angeboten sowie eine Interaktion, die
eine motivierende, spielerische Erarbeitung und Vertiefung der Lerninhalte
fördert. Die Datei unter der Rubrik „Verwendung im Unterricht“ gibt Hinweise
8
zum Einsatz im Unterricht sowie detaillierte Beschreibungen der einzelnen auf
der DVD vorhandenen Materialien.
Methodische Hinweise
Im ROM-Teil der DVD stehen die Arbeitsblätter und die Filmkommentare im Ordner
„Arbeitsmaterial/ Word_Dateien“ auch
als Word-Dokumente zur Verfügung. Sie
können bei Bedarf individuell an die jeweilige Unterrichtssituation angepasst
werden.
• Die PDF-Dateien können ausgedruckt werden.
• Die PDF-Dateien zum Ausfüllen
können direkt am Computer ausgefüllt, abgespeichert und ausgedruckt
werden.
• Die Word-Dateien (im Ordner „Arbeitsmaterial/Word_Dateien“) können individuell bearbeitet werden.
Das Materialangebot des ROM-Teils eröffnet Chancen für einen stärker schülerzentrierten, kreativen und ergebnisorientierten Unterricht.
Arbeitsmaterial
Auf der DVD stehen Ihnen Hinweise zur
Verwendung im Unterricht sowie
Arbeitsblätter (mit Lösungen), eine Interaktion und ergänzende Materialien zur
Verfügung (siehe Tabelle). Um die
Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das
DVD-Laufwerk Ihres Computers ein und
öffnen Sie im Windows-Explorer
den Ordner „Arbeitsmaterial“.
Die Datei „Inhaltsverzeichnis“ öffnet die
Startseite. Über diese können Sie bequem
alle Arbeitsmaterialien aufrufen (PDFDokumente). Am unteren Rand der aufgerufenen Seiten finden Sie Buttons
(„Inhaltsverzeichnis“, „Startseite“), die
Ihnen das Navigieren erleichtern. Diese
erscheinen nicht im Ausdruck. Um die PDFDateien lesen zu können, benötigen Sie
den Adobe Reader (im Ordner „Adobe“).
Übersicht der Arbeitsmaterialien im DVD-ROM-Teil
Ordner
Materialien
Arbeitsblätter
4 Arbeitsblätter (mit Lösungen, als PDFs zum Ausfüllen)
• Vögel – Eroberer der Lüfte
• Arten des Vogelfluges
• Statischer Auftrieb
• Dynamischer Auftrieb
Interaktion
Auftrieb im Windkanal
Grafiken
7 Grafiken
• Federtypen
• Aufbau der Feder 1
• Aufbau der Feder 2
• Vogelskelett
• Flugmuskulatur der Fliege
• Heißluftballon
• Dynamischer Auftrieb
Filmkommentar
Filmkommentar als PDF- und Word-Dokument
Begleitheft
ausführliches Begleitheft zur DVD
Programmstruktur
Übersicht über den Aufbau der DVD
Weitere Medien
Informationen zu ergänzenden FWU-Medien
Links
kommentierte Linksammlung zum Thema
9
Programmstruktur
Wer fliegt wie?
Hauptmenü
Fortbewegung in der Luft
Fortbewegung in der Luft
Wer fliegt wie?
Film 22 min
Sequenzen / Bilder
Der Flug des Menschen
Sequenzen / Bilder
Arbeitsmaterial
Die ersten „Flieger“
in der Erdgeschichte
1:50 min
Flugapparate bei Pflanzen
1:20 min
Der Flug der Vögel (1) - Knochen
1:00 min
Der Flug der Vögel (2) - Federn
1:50 min
Der Flug der Vögel (3) - Flugarten
3:00min
Fliegende Säugetiere
1:00 min
Fliegende Insekten
2:40 min
Leichtbauweise
Federn
3 Bilder
2 Bilder / Grafik
Indirekte Flugmuskulatur bei Insekten
Arbeitsmaterial
(im ROM-Teil der DVD)
Legen Sie die DVD in das DVDLaufwerk Ihres Computers und
öffnen Sie im Windows-Explorer
den Ordner Arbeitsmaterial.
Die Datei Inhaltsverzeichnis
öffnet die Startseite.
Verwendung im Unterricht
4 Arbeitsblätter (mit Lösungen)
1 Interaktion
7 Grafiken
Filmkommentar
Begleitheft
Programmstruktur
Weitere Medien
Links
10
Bild
Der Flug des Menschen
Statischer Auftrieb –
Ballon und Zeppelin
2:10 min
Dynamischer Auftrieb –
von Lilienthal zum Motorflugzeug
4:20 min
Die „Lilienthals“ von heute
1:30 min
Statischer Auftrieb
Dynamischer Auftrieb
2 Bilder
Bild
Produktionsangaben
Fortbewegung in der Luft (DVD)
Produktion
FWU Institut für Film und Bild, 2010
DVD-Konzept
Dr. Maike Schuchmann
DVD-Authoring und Design
msm-studios GmbH, im Auftrag des
FWU Institut für Film und Bild, 2010
Grafiken
Heike Gewehr, e-synergy GbR
Bildmaterial
Oiseaux et ULM 10 © Boussole – Fotolia
La mésange et sa graine 02 © Serge
ROLLET – Fotolia
rainbow in the sky © Martha Andrews – Fotolia
hummingbird in flight © johnlric – Fotolia
vautour fauve © NICOLAS LARENTO – Fotolia
lanner falcon landing © EcoView – Fotolia
Albatross © Christian Weninger – Fotolia
Airplane © Ilja Mašík – Fotolia
Balloon Fiesta 2007 © joseph pankey – Fotolia
canada geese in flight © Dennis Donohue –
Fotolia
Wikipedia: Luftfahrer, T. Voekler
Fotos aus der Wikipedia können nach der
jeweils angegebenen Lizenz genutzt werden.
Arbeitsmaterial
Dr. Maike Schuchmann
Begleitheft
Dr. Maike Schuchmann, Svenja Weiß
Pädagogische Referentin im FWU
Dr. Maike Schuchmann
Produktionsangaben zum Film
„Fortbewegung in der Luft“
Produktion
Dr. Walter Sigl, Im Auftrag des
FWU Institut für Film und Bild, 2010
Buch
Dr. Walter Sigl
Kamera
Dr. Walter Sigl, Martin Bilfinger, Dietmar Nill,
Ilona Riehl, Bernhard Rübe und andere
Animation
Heike Gewehr, e-synergy GbR
Bilder
Wikipedia:
http://commons.wikimedia.org/wiki/
File:Hindenburg_burning.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/
File:Lakehurst_LZ126-LZ127.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/
File:LZ126_arriving_at_Lakehurst,_NJ.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Uss-akron-manhattan.jpg
Fotos aus der Wikipedia können nach der
jeweils angegebenen Lizenz genutzt werden.
Sprecher
Andreas Karg
Redaktion
Dr. Maike Schuchmann
Besonderer Dank an
Deutsches Museum München
Nur Bildstellen/Medienzentren:
öV zulässig
© 2010
FWU Institut für Film und Bild
in Wissenschaft und Unterricht
gemeinnützige GmbH
Geiselgasteig
Bavariafilmplatz 3
D-82031 Grünwald
Telefon
(089) 6497-1
Telefax (089) 6497-240
E-Mail info@fwu.de
vertrieb@fwu.de
Internet
www.fwu.de
11
Didaktische FWU-DVD
46 02710
Fortbewegung in der Luft
Bevor sich der Mensch in der Luft fortbewegen konnte wie ein Vogel, musste sich die
Technik zunächst von der Natur inspirieren lassen. Analog untersucht die didaktische
DVD erst die biologischen und physikalischen Grundlagen des Fluges, bevor die Brücke
zum dynamischen Auftrieb bei Flugzeugen geschlagen wird. Die Beschreibung der
Flugeinrichtungen bei Pflanzen rundet das Medium ab. Im ROM-Teil der DVD stehen
Arbeitsblätter, eine Interaktion, didaktische Hinweise und weitere ergänzende Unterrichtsmaterialien zur Verfügung.
Erscheinungsjahr: 2010
Laufzeit: 22 min
Filmsequenzen: 10
Grafiken / Bilder: 9
Sprache: Deutsch
DVD-ROM-Teil:
Unterrichtsmaterialien
Arbeitsblätter:4 (mit Lösungen, als PDFs zum
Ausfüllen)
Interaktion: 1
Adressaten:Allgemeinbildende Schule
(Klasse 5 - 6)
Schlagwörter: Auftrieb, Aufwind, dynamischer Auftrieb, Federn, Fledermaus, Flügel, Flug,
Flugzeug, Gleitflug, Gleitschirm, Heißluftballon, Hubschrauber, Insekt,
Leichtbauweise, Lilienthal, Montgolfier, Motorflugzeug, Ruderflug, Rüttelflug, Samen, Schwirrflug, Segelflug, statischer Auftrieb, Stromlinienform,
Vogel, Vortrieb, Wright, Zeppelin
FWU Institut für Film und Bild
in Wissenschaft und Unterricht
gemeinnützige GmbH
Systematik: Biologie  Allgemeine Zoologie  Gestalt und Bau
Physik  Klassische Mechanik  Kinematik, Dynamik,
Technische Anwendungen
Telefon +49 (0)89-6497-1
Lehrprogramm
gemäß
§ 14 JuSchG
GEMA
Alle Urheber- und Leistungsschutzrechte vorbehalten.
Nicht erlaubte / genehmigte
Nutzungen werden zivil- und /
oder strafrechtlich verfolgt.
www.fwu-shop.de
Bestell-Hotline: +49 (0)89-6497-444
vertrieb@fwu.de
Systemvoraussetzungen
bei Nutzung am PC:
DVD-Laufwerk und DVDPlayer-Software, empfohlen
für Windows ME/2000/XP/
Vista/Windows 7
Geiselgasteig
Bavariafilmplatz 3
82031 Grünwald
Telefax +49 (0)89-6497-240
info@fwu.de
www.fwu.de
4602710010
4602710010