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Lehrszenario: Videoanalyse mit dem iPad
Der schiefe Wurf

2. Februar 2013

In unserer aktuellen Lehrveranstaltung „Multimediale Lernumgebungen“ für Lehramtsstudierende mit dem Wahlfach Physik haben wir – wie schon in den vorangehenden Semestern – Lernumgebungen gestaltet und untersucht bei denen Smartphones oder Tablets zum Einsatz kommen. Insbesondere wurden Apps untersucht und bewertet, die in diesem Kontext nützlich sein könnten.
Die Liste der bisher untersuchten Apps findet sich auf der Learners´ Garden-Plattform. Zum Abschluss des Semesters präsentierten die Studierenden wirklich spannende Unterrichtsszenarien, die ich hier in Kurzform dokumentieren will. Zunächst werden zwei Szenarien vorgestellt, in denen das Verfahren der Videoanalyse genutzt wird, um physikalische Zusammenhänge zu erkennen. Bei der physikalischen Videoanalyse geht es um die Bewegung von Objekten und die physikalische Beschreibung und Auswertung dieser Bewegung. Hier untersuchten die Studierenden die Fallbeschleunigung beim schiefen Wurf und nutzten für die Videoanalyse die iPad-App „Vernier Video Physics“ .

    

Der schiefe Wurf
Es geht darum, einen Ball zu werfen, dabei seine Bewegungskoordinaten zeitbezogen aufzuzeichnen und dann aus der Auswertung der Daten die Fallbeschleunigung des Balls zu ermitteln.

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Die App „Vernier Video Physics“ nutzt die interne Kamera des iPads. Dadurch sind die Schüler örtlich unabhängig und können entsprechende Messungen auch außerhalb des Klassenraums durchführen. Hier z.B. im Flur unserer Universität.

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Kalibrieren und filmen
Um möglichst genaue Messdaten zu erhalten, wird parallel zur Kameraebene des iPads ein Meterstab ins Bild gesetzt, der Koordinatenursprung in der App festgelegt und die App bezogen auf den abgebildeten Meterstab kalibriert.

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Schrittweise markieren
Nach der Aufnahme kann der Wurf am iPad Bild für Bild schrittweise dargestellt werden. Mit dem Finger markieren die Schüler in jedem Einzelbild der Sequenz die genaue Position des Balls. Die App generiert aus diesen Informationen einen Graphen, der die Grundlage bildet für die weiteren Berechnungen.

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Auswerten
Aus dem Weg-Zeit-Diagramm wird mit der App das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm abgeleitet. Aus der Steigung der darin sichtbaren Geraden und der folgenden Formel lässt sich schließlich die Fallbeschleunigung a berechnen.
formel

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