25-seitiges Material für eine Doppelstunde Mechanik in der Einführungsphase: elastischer Stoß auf einen ruhenden Partner, die Notwendigkeit einer zweiten Erhaltungsgröße, Impuls und Impulserhaltung, Rückstoß und inelastischer Stoß. Mit Schüler- oder Demonstrationsversuch — und vollständig auswertbar auch ohne Fahrbahn. PDF farbig und schwarzweiß, dazu eine bearbeitbare Word-Datei.
Beschreibung
Der Impuls wird in dieser Einheit nicht gesetzt. Er wird gebraucht.
Das ist der ganze didaktische Trick — und er beruht auf einer Rechnung, die man selten sieht.
Zwei gleich schwere Wagen, einer fährt, einer ruht, Federpuffer.
Die Energieerhaltung liefert eine Gleichung mit zwei Unbekannten: u₁² + u₂² = 0,16 (m/s)².
Eine Gleichung, zwei Unbekannte — das hat unendlich viele Lösungen.
Im Material stehen sie als Punkte auf einem Viertelkreis, und die Klasse trägt selbst weitere ein.
Das Experiment zeigt aber immer genau eine davon.
Also fehlt eine zweite Bedingung. Erst danach fällt das Wort Impuls.
Dazu ein Punkt, der rechnerisch passt und trotzdem unmöglich ist: u₁ = 0,40 m/s und u₂ = 0.
Wagen 1 müsste dafür durch Wagen 2 hindurchfahren.
Denken — Austauschen — Vorstellen.
Erst schreibt jede und jeder zwei Minuten allein, dann wird zu zweit verglichen, dann stellt ein Paar vor.
Viermal derselbe Ablauf. Kein Methodenwechsel, der Aufmerksamkeit kostet.
Durchgehend Partnerarbeit.
Alle vier Materialblätter sind für zwei gebaut. Es gibt keine Phase, in der jemand allein danebensitzt und wartet.
Test holen — und selbst auswerten.
Am Lehrerpult liegt ein Test über zwölf Punkte, überwiegend Ankreuz- und Lückenaufgaben, dazu zwei Rechnungen und eine Beurteilungsaufgabe.
Daneben liegt der Erwartungshorizont mit einer Tabelle, die Punkte in Prozent umrechnet.
Die Lernenden tragen ihre Prozentzahl auf dem Laufzettel ein und lesen dort in vier Stufen, was sie bedeutet.
Der Test wird nicht eingesammelt und nicht benotet.
Das steht auf jedem Blatt — und nur deshalb funktioniert er als ehrliche Rückmeldung.
M1 · Der Versuch.
Drei elastische Stöße auf einen ruhenden Partner, mit gleichen und mit ungleichen Massen.
Als Schülerversuch an Stationen, als Demonstration — oder mit den abgedruckten Werten, wenn keine Fahrbahn zur Verfügung steht. Die Auswertung funktioniert in allen drei Fällen vollständig.
M2 · Die Energie reicht nicht.
Die Paare rechnen die Lücke selbst nach und tragen erlaubte Wertepaare in den Kreis ein.
Am Ende steht eine offene Frage an der Tafel, nicht eine neue Formel.
M3 · Die zweite Größe.
p = m · v, die Impulserhaltung an den eigenen Messwerten geprüft — und vier Zeilen, die zeigen, dass sie gar keine neue Annahme ist: Sie folgt aus dem zweiten und dritten Axiom.
Dazu die vollständige Herleitung der Stoßformeln, Schritt für Schritt, mit der Zwischenzeile v₁ + u₁ = u₂.
M4 · Rückstoß und Knetstoß.
Zwei weitere Versuche. Beim einen ist der Gesamtimpuls vorher null, beim anderen bleibt die kinetische Energie nicht erhalten.
Der Impuls bleibt in beiden Fällen unverändert — genau das ist der Punkt.
Der Weg über die Lücke.
Die meisten Materialien führen den Impuls als Definition ein und prüfen ihn dann am Versuch.
Hier steht der Versuch am Anfang, die Lücke in der Mitte und der Impuls am Ende — als Antwort auf eine Frage, die die Klasse selbst gestellt hat.
Eine Befundseite, die auch sagt, was nicht belegt ist.
Belegt: Impuls- und Energieargumente werden systematisch vermengt. Beim elastischen Stoß liegen selbst Fortgeschrittene nur zu 48 Prozent richtig; 36 Prozent nehmen die kinetische Energie undifferenziert als erhalten an (Physical Review Physics Education Research 19, 2023).
Nicht belegt: Schülervorstellungen zum Rückstoß — dazu wurde keine Studie gefunden.
Ebenso wenig gefunden: deutschsprachige Empirie zum Impuls in der Einführungsphase. Das Standardwerk streift den Impuls nur. Diese Lücke steht im Material, statt übergangen zu werden.
Die Zahlen sind ehrlich eingeordnet.
Die zitierten Werte stammen aus US-amerikanischen Hochschul-Einführungskursen. Sie sagen: Das Problem existiert. Sie sagen nicht, wie groß es in einer deutschen E-Phase ist — und genau das steht im Heft.
Überblicksseite für die Lehrkraft mit Materialliste und Kürzungsvariante
Ablaufplan über 90 Minuten mit Minutenangaben und Sozialformen
Befundseite in drei Spalten: belegt, uneinheitlich, nicht belegt
Sachanalyse mit Impuls, Impulserhaltung, beiden Stoßformeln und drei Grenzfällen zum Prüfen
Voraussetzungsseite mit einem Fünf-Minuten-Check zum Vorlesen
Einstiegsblatt mit einer Vorhersage, die gleich danach überprüft wird
Vier Materialblätter M1 bis M4 mit je einem Arbeitsblatt
Versuchsbeschreibung mit Aufbau, Durchführung und Wertetabelle
Zwei Übungsseiten mit acht Aufgaben von AFB I bis III
Selbsttest über zwei Seiten, zwölf Punkte
Erwartungshorizont mit Punkte-Prozent-Tabelle
Laufzettel für alle drei Tests der Reihe
Lösungen zu allen Materialblättern und Übungen, mit Rechenweg
Quellenseite mit Autor, Jahr und Fundstelle
Physik in der Einführungsphase, Klasse 10 oder 11, Gymnasium und Gesamtschule.
Die Einheit setzt die kinetische Energie und das dritte Newton’sche Axiom voraus — beides wird auf der Voraussetzungsseite abgefragt.
Der Inhalt ist bundesweit einsetzbar.
Einstiegsblatt, Materialblätter, Arbeitsblätter, Übungen, Test, Erwartungshorizont und Lösungen liegen zusätzlich als bearbeitbare Word-Datei bei.
So lassen sich die Messwerte durch eigene ersetzen.
Die Sachanalyse, die Befundseite und die Quellenseite sind bewusst nicht enthalten.
PDF in Farbe, 25 Seiten, A4
PDF in Schwarzweiß, 25 Seiten, A4, für den Kopierer
Word-Datei mit allen Schülerseiten, Übungen, Test, Erwartungshorizont und Lösungen
alle Schriften eingebettet, direkt druckbar ohne Zusatzsoftware
Stand der Recherche: September 2026.
Die abgedruckten Messwerte sind gerechnete Sollwerte für einen idealen Versuch; das steht so auch im Material. Eigene Messungen weichen in der zweiten Stelle ab — ein guter Anlass, über Messunsicherheit zu sprechen.
Alle Zeichnungen, Diagramme und Skizzen sind eigene Gestaltung.
Drei vollständige Doppelstunden Mechanik für die Einführungsphase, 75 Seiten: Newton’sche Axiome und Inertialsystem, Energie und Energieerhaltung, Impuls und Impulserhaltung. Durchgehend Partnerarbeit im gleichen Takt, je acht Übungen mit Rechenweg und ein Selbsttest mit Erwartungshorizont zum Selbstauswerten. Alle drei Hefte farbig und schwarzweiß, dazu bearbeitbare Word-Dateien.BeschreibungDrei Doppelstunden, ein Takt, eine durchgehende Linie.Die Reihe heißt „Was sich nicht ändert“, und der Titel ist das Programm: Von der Kraft, die nur Änderungen erklärt, über die Energie, deren Summe gleich bleibt, bis zum Impuls, der auch dann erhalten ist, wenn die Energie es nicht mehr ist.Jede Einheit funktioniert für sich. Zusammen ergeben sie eine Argumentationskette, in der jede Einheit die nächste vorbereitet.Die drei EinheitenEinheit 1 · Ohne Kraft keine Änderung.Die drei Newton’schen Axiome und das Inertialsystem. Mit einer Zwei-Fragen-Regel, die Wechselwirkungspaar und Kräftegleichgewicht sauber trennt — der Stelle, an der die Reihe später wieder ankommt.Einheit 2 · Die Fläche unter der Kraft.Arbeit, kinetische und potenzielle Energie, Erhaltung und Systemgrenze. Die Formel ½mv² wird nicht gegeben, sondern aus zwei Diagrammflächen gewonnen.Einheit 3 · Was beim Stoß übrig bleibt.Elastischer Stoß, Impuls, Rückstoß, inelastischer Stoß. Der Impuls wird eingeführt, weil die Energieerhaltung allein unendlich viele Ergebnisse zulässt — und das Experiment genau eines zeigt.Der Takt, der in allen drei Einheiten gleich istDenken — Austauschen — Vorstellen.Erst schreibt jede und jeder zwei Minuten allein, dann wird zu zweit verglichen, dann stellt ein Paar vor.Viermal derselbe Ablauf. Kein Methodenwechsel, der Aufmerksamkeit kostet.Durchgehend Partnerarbeit.Alle vier Materialblätter sind für zwei gebaut. Es gibt keine Phase, in der jemand allein danebensitzt und wartet.Test holen — und selbst auswerten.Am Lehrerpult liegt ein Test über zwölf Punkte, überwiegend Ankreuz- und Lückenaufgaben, dazu zwei Rechnungen und eine Beurteilungsaufgabe.Daneben liegt der Erwartungshorizont mit einer Tabelle, die Punkte in Prozent umrechnet.Die Lernenden tragen ihre Prozentzahl auf dem Laufzettel ein und lesen dort in vier Stufen, was sie bedeutet.Der Test wird nicht eingesammelt und nicht benotet.Das steht auf jedem Blatt — und nur deshalb funktioniert er als ehrliche Rückmeldung.Der Laufzettel gilt für alle drei Tests.Am Ende der Reihe stehen drei Prozentzahlen untereinander, und die Lernenden sehen selbst, wo sie gleichmäßig gearbeitet haben und wo nicht.Was diese Reihe anders machtDrei Befundseiten, die auch sagen, was nicht belegt ist.Zu jeder Einheit gibt es eine Seite in drei Spalten: belegt, uneinheitlich, nicht belegt — mit Autor, Jahr und Stichprobengröße.Wo eine verbreitete Zahl sich nicht bis zur Originalquelle verfolgen ließ, steht sie nicht im Heft. Das gilt zum Beispiel für jede Prozentangabe zum dritten Newton’schen Axiom.Aufgaben, die wirklich lösbar sind.Jede Angabe, die zum Rechnen gebraucht wird, steht auf dem Aufgabenblatt.Zu jeder Aufgabe gibt es eine Lösung mit vollständigem Rechenweg, bei offenen Aufgaben einen Satzanfang, bei Beurteilungsaufgaben die Kriterien.Kein Methodenfeuerwerk.Zwölf Materialblätter, alle im selben Aufbau. Die Methode ist der Didaktik untergeordnet, nicht umgekehrt.Was drin istDrei Hefte zu je 25 Seiten, farbig und schwarzweißDrei Ablaufpläne über je 90 Minuten mit Minutenangaben und SozialformenDrei Befundseiten: belegt, uneinheitlich, nicht belegtDrei Sachanalysen für die LehrkraftDrei Voraussetzungsseiten mit Fünf-Minuten-Check zum VorlesenZwölf Materialblätter mit zwölf Arbeitsblättern24 Übungen mit vollständigem RechenwegDrei Selbsttests über je zwölf Punkte, mit Erwartungshorizont und Punkte-Prozent-TabelleLaufzettel über alle drei TestsDrei Quellenseiten mit Autor, Jahr und FundstelleDrei bearbeitbare Word-DateienFür wenPhysik in der Einführungsphase, Klasse 10 oder 11, Gymnasium und Gesamtschule.Auch für Lehrkräfte im Vorbereitungsdienst: Die Ablaufpläne, Sozialformen und Befundseiten sind so gebaut, dass sie einen Unterrichtsentwurf tragen.Der Inhalt ist bundesweit einsetzbar; Newton’sche Axiome und Erhaltungssätze stehen in allen Lehrplänen der Einführungsphase.FormatDrei PDF in Farbe, je 25 Seiten, A4Drei PDF in Schwarzweiß, je 25 Seiten, A4, für den KopiererDrei Word-Dateien mit allen Schülerseiten, Übungen, Tests und Lösungenalle Schriften eingebettet, direkt druckbar ohne Zusatzsoftware
Klassenstufen: EF (10./11. Jhg.), Q1 (11./12. Jhg.)
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