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Unterricht: James Watt und die Dampfmaschine

Die Sendung „James Watt und die Dampfmaschine“ dokumentiert die Erfindung der Dampfmaschine und stellt den Lebenslauf ihres Erfinders, James Watt, vor. Sie eignet sich gut als einführendes oder als begleitendes Unterrichtsmaterial für den physikalischen Unterricht. Ein Einsatz ist zu den Themen Mechanik und Kalorik denkbar:

  • (Quelle: SWR & Co.)

    Erste Dampfmaschinenfabrik in England

  • (Quelle: SWR & Co.)

    Planetengetriebe

  • (Quelle: SWR & Co.)

    Fliehkraftregler

  • In der Mechanik kann die Sendung im Themenkomplex „Arbeit, Energie, Leistung“ zur Einführung des Leistungsbegriffs genutzt werden. Die hier angesprochenen Begriffe beziehungsweise Einheiten (Watt, PS) sind den Schülerinnen und Schülern bereits vertraut. Zweifelhaft ist allerdings, ob auch der Sinn dieser Einheiten bekannt ist. Diese Bedeutung wird im Film anschaulich nachvollziehbar, gut aufbereitet und verständlich erläutert.
  • Weiterhin ist der Beitrag auch im Bereich der Mechanik bei der Behandlung von Energieumwandlungsketten einsetzbar. Die Dampfmaschine ist ein anschauliches Beispiel dafür, wie verschiedenen Energieformen (potentielle Energie, kinetische Energie, Rotationsenergie, Wärme) ineinander überführt werden. Die Vorführung der Sendung im Unterricht sollte in Abschnitten erfolgen, da sie sich so besonders gut für eine sorgfältige Analyse des Energieumwandlungsprozesses eignet. Die verschiedenen Energieformen und ihre Umwandlung lassen sich nach der jeweiligen Sequenz mit den Schülerinnen und Schülern besprechen.
  • Im Themenkomplex Kalorik wird laut Lehrplan von Rheinland-Pfalz das Phänomen der Volumenänderung von Gasen bei Erwärmung behandelt. Die Dampfmaschine ist eine wichtige Anwendung, die sich dieses Prinzip zu Nutze macht. Mit dem Ziel einen Zusammenhang darzustellen, werden trickfilmhaft die einzelnen Arbeitsvorgänge (Erwärmung des Gases, Ausdehnung, Arbeit am Kolben, Abkühlung des Gases, Arbeit am Kolben) mit dem dahinterliegenden physikalischen Prinzip erläutert.
  • Ein weiterer Einsatz der Sendung ist bei der Besprechung der Wärmeenergiemaschinen (zum Beispiel Zweitaktmotor) empfehlenswert. Für die Schüler, die den Mofaführerschein erwerben und an ihrem Gefährt „basteln“ oder es selbst reparieren, ist die Funktionsweise eines Motors interessant und anregend. Nicht jede Physiksammlung verfügt über ein Modell eines entsprechenden Motors. Hier gibt die Sendung einen Einblick in die Funktionsweise und hilft, einen Überblick über die Funktionsweise eines Motors zu verschaffen.
  • Auf Grundlage der Sendung ist auch ein Projekt möglich, etwa im naturwissenschaftlichen Unterricht oder innerhalb einer Projektwoche. Es werden Expertengruppen gebildet, die sich arbeitsteilig jeweils mit einem der hier aufgeführten Punkte beschäftigen und zu Spezialisten auf diesem Gebiet werden. Zu ergänzen sind bei dieser Form für die weniger naturwissenschaftlich interessierten Schüler noch weitere Aspekte wie etwa die „Historie der Dampfmaschine“, „die Bedeutung der Dampfmaschine für die damalige und die heutige Zeit“ oder „Vitae: James Watt“. In den einzelnen Gruppen besteht nun der Arbeitsauftrag darin, möglichst viele Informationen zu diesem Thema zu sammeln, beispielsweise in der Schulbibliothek, dem Internet oder in Zeitschriften. Die Ergebnisse sollen übersichtlich und allgemeinverständlich schriftlich zusammengestellt werden. Die Sammlung der einzelnen Ergebnisse der Gruppen wird am Ende dem Plenum in Referatform (vielleicht sogar als Power-Point-Präsentation) vorgestellt und in einer Projektzeitung für alle zugänglich gemacht und archiviert.

Unterrichtsmaterial zur Sendung "James Watt und die Dampfmaschine"

Dokumentendownload

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  • Lösungen zur Sendung "James Watt und die Dampfmaschine"

Sequenzierung der Sendung

Kapitel Inhalt
00:07 Themeneinstieg
01:19 James Watts Werdegang
03:27 Newcomens Dampfmaschine
05:17 Die Watt’sche Dampfmaschine
11:43 Der Durchbruch

Weitere Informationen zur Sendung