Licht, Schatten, Halbschatten – Kernschatten & faires Experiment | Physik & Sachunterricht Klasse 3–6

Licht, Schatten, Halbschatten ist eine Experimentier-Einheit für Sachunterricht und Physik in Klasse 3 bis 6. Die Kinder unterscheiden Kernschatten und Halbschatten, untersuchen, wie die Schattengröße vom Abstand zur Lampe abhängt, und planen ein faires Experiment, bei dem sie nur eine Größe verändern. Die Einheit umfasst sechs Arbeitsblätter, einen Lehrerteil mit Lösungen und reicht für vier bis sechs Stunden.

Für die Versuche genügen eine LED-Taschenlampe, eine blickdichte Figur, ein weißes Blatt und ein Lineal. Der Abstand zwischen Figur und Schirm bleibt fest, verändert wird zunächst nur der Abstand zwischen Lampe und Figur. Die Sicherheitsregeln sind klar formuliert: nicht in helle Lichtquellen sehen, keine Beobachtung der Sonne.

Das lernen Ihre Schülerinnen und Schüler

• erklären, warum ein Schatten entsteht: geradlinige Lichtausbreitung und ein lichtundurchlässiger Körper
• Kernschatten und Halbschatten mit zwei Lichtquellen erzeugen und unterscheiden
• untersuchen, wie sich die Schattengröße mit dem Abstand der Lampe ändert
• Lichtwege mit Randstrahlen skizzieren und die Vereinfachung der Zeichnung benennen
• ein Experiment fair planen: nur eine Größe verändern, die anderen konstant halten
• Schattenlängen im Alltag mit dem Sonnenstand in Verbindung bringen

Aufbau: sechs Arbeitsblätter

• 01 Schatten beobachten: Die Entstehung eines Schattens mit Lampe und Figur untersuchen und erklären.
• 02 Abstände variieren: Den Abstand Lampe–Figur verändern, die Schattengröße messen und die konstant gehaltenen Größen benennen.
• 03 Lichtwege skizzieren: Randstrahlen zeichnen, die den Schatten begrenzen, und die Grenzen der Skizze diskutieren.
• 04 Zwei Lichtquellen: Kernschatten, Halbschatten und helle Bereiche mit zwei Lampen erzeugen und begründen.
• 05 Fehler im Experiment: Einen unfairen Versuchsaufbau analysieren, bei dem mehrere Größen gleichzeitig verändert wurden.
• 06 Schatten im Alltag: Schattenlängen bei tief und hoch stehender Sonne vergleichen.

Leitfrage: Wovon hängt es ab, wie groß ein Schatten ist und wie dunkel er wird?

Das ist enthalten

• Lehrermaterial (6 Seiten): Unterrichtskonzeption mit Kompetenzzielen, Verlauf in vier Phasen mit Zeitangaben, Differenzierung und Diagnose
• Lösungen zu allen sechs Arbeitsblättern mit Zuordnung zu den Anforderungsbereichen I bis III
• Hinweise für die Durchführung und typische Stolperstellen mit Formulierungen für die Rückmeldung
• Schülermaterial (11 Seiten): Deckblatt mit Leitfrage, Lernweg, Merkseite „Wissen & Bild“
• 6 Arbeitsblätter, jeweils mit Aufgabe A (Einstieg/Sicherung) und Aufgabe B (Anwendung/Begründung)
• Forscherblatt mit Zusatzaufgaben für schnelle Lernende sowie Lerncheck mit Selbsteinschätzung
• Druckfertige PDF-Dateien im A4-Format, Lehrer- und Schülerteil getrennt

Differenzierung und Diagnose

Jedes Arbeitsblatt enthält eine Aufgabe A zur Sicherung und eine Aufgabe B mit Anwendung und Begründung. Auf Basisniveau lesen die Kinder den Merktext gemeinsam und nutzen Satzstarter für ihre Beobachtung. Auf Regelniveau bearbeiten sie Aufgabe B selbstständig. Die Erweiterung verlangt, eine eigene Forscherfrage zu stellen und die Bedingungen einer Aussage zu prüfen.

Der Lehrerteil weist darauf hin, dass bei Messaufgaben plausible Abweichungen normal sind. Typische Stolperstelle: Eine einzelne Beobachtung wird mit einer allgemeinen Regel verwechselt. Die vorgeschlagenen Rückfragen helfen, Beobachtung und Erklärung auseinanderzuhalten.

Einsatz im Unterricht

Licht und Schatten ist Pflichtthema im Sachunterricht der Klassen 3 und 4 und kehrt in der Optik der Klassen 5 und 6 wieder. Die Einheit eignet sich deshalb auch für den Übergang: Grundschulklassen arbeiten schwerpunktmäßig mit den Aufgaben A und den Beobachtungen, fünfte und sechste Klassen nutzen die Skizzen der Randstrahlen und die Planung des fairen Experiments.

Tipp für die Durchführung aus dem Lehrerteil: Nur LED-Lampen verwenden, Schirm und Figur stabilisieren und bei zwei Lampen Kern- und Halbschatten prüfen, indem jeweils eine Lampe abgedeckt wird. Weitere Physik-Einheiten finden Sie unter Physik Sek I.

Zielgruppe: Sachunterricht in Klasse 3 und 4, Physik und Naturwissenschaften in Klasse 5 und 6.

Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Kernschatten und Halbschatten?
Wenn zwei Lampen einen Gegenstand beleuchten, gibt es einen Bereich, den keine der beiden Lampen erreicht: den Kernschatten. Bereiche, die nur von einer Lampe beleuchtet werden, bilden den Halbschatten. Wo beide Lampen hinscheinen, ist es hell.

Welche Materialien brauche ich für die Versuche?
Eine LED-Taschenlampe (für Blatt 4 zwei), eine kleine blickdichte Figur, ein weißes Blatt als Schirm und ein Lineal. Mehr ist nicht nötig.

Warum wird der Schatten kleiner, wenn die Lampe weiter weg ist?
Bei größerem Abstand treffen die Randstrahlen flacher auf die Figur und laufen weniger stark auseinander, deshalb wird der Schatten auf dem Schirm kleiner. Die Kinder erarbeiten das auf Blatt 2 mit Messungen und auf Blatt 3 mit einer Skizze.

Ist das Material für die Grundschule oder für Klasse 5 und 6?
Für beide. Die Aufgaben A und die Beobachtungen passen zum Sachunterricht in Klasse 3 und 4, die Begründungen in Aufgabe B und die Planung des fairen Experiments sind auf Klasse 5 und 6 ausgerichtet.