Zum Inhalt springen

M5 M - Schrägbilder von Würfeln und Quadern

Aus MOOCsWiki Staging
aiMOOC-Siegel

M5 M - Schrägbilder von Würfeln und Quadern




Einleitung

M5 M - Schrägbilder von Würfeln und Quadern führt Dich von einem echten räumlichen Körper zu einer sauberen Zeichnung auf Papier. Du lernst, Würfel und Quader so darzustellen, dass man Vorderseite, Tiefe und verdeckte Kanten gut erkennen kann. Dabei geht es nicht darum, ein Foto möglichst realistisch nachzuzeichnen. Ein Schrägbild folgt festen Regeln.

Am Ende kannst Du einfache Schrägbilder selbst konstruieren, Zeichnungsfehler erkennen und erklären, welche Eigenschaften des echten Körpers in der Zeichnung erhalten bleiben und welche bewusst verändert werden.

Die transparente Darstellung hilft Dir, auch Kanten im Inneren beziehungsweise auf der Rückseite mitzudenken. Wichtig: Ein solches räumliches Bild ist noch nicht automatisch das Schrägbild, das Du mit Geodreieck und Lineal konstruierst.

Das kannst Du nach diesem aiMOOC Woran Du es erkennst
einen Würfel als Schrägbild zeichnen Vorderfläche, Tiefenkanten und Rückfläche stimmen
einen Quader als Schrägbild zeichnen Länge, Höhe und verkürzte Tiefe sind richtig übertragen
Zeichnung und echten Körper vergleichen Du weißt, welche Längen im Bild verändert erscheinen
verdeckte Kanten darstellen Du verwendest gestrichelte Linien
sauber konstruieren parallele Kanten bleiben parallel und die Zeichnung ist übersichtlich


Vom echten Körper zum Bild

Ein Würfel oder Quader ist dreidimensional. Er besitzt Länge, Breite beziehungsweise Tiefe und Höhe. Dein Heft ist dagegen eine zweidimensionale Fläche. Ein Schrägbild übersetzt den räumlichen Körper deshalb nach festen Zeichenregeln in die Ebene.

Beobachte die Animation: Beim Drehen des Würfels verändert sich sein Aussehen, obwohl der Körper selbst gleich bleibt. Genau deshalb musst Du zwischen dem echten Körper und seiner Darstellung unterscheiden.

Echter Körper Schrägbild
Ein Würfel hat zwölf gleich lange Kanten. Die nach hinten laufenden Kanten werden in unserer Zeichenregel verkürzt dargestellt.
An jeder Ecke treffen drei Kanten rechtwinklig aufeinander. In der Zeichnung sehen nicht alle diese Winkel wie 90 aus.
Gegenüberliegende Kanten sind parallel. Entsprechende Kanten werden auch im Schrägbild parallel gezeichnet.
Verdeckte Kanten sind echte Kanten des Körpers. Verdeckte Kanten werden gestrichelt eingezeichnet.

Ein Quader besitzt drei Kantenlängen. Wir bezeichnen sie hier mit

a=Länge

b=Tiefe

c=Höhe

Für die folgenden Konstruktionen verwenden wir eine in der Schule häufig genutzte Form des Schrägbildes:

α=45

und für die nach hinten laufende Tiefe den Verkürzungsfaktor

v=12.

Damit gilt für die gezeichnete Tiefenkante:

bBild=vb=12b.

Wichtig: In manchen Schulbüchern oder Klassen wird eine andere Schrägbild-Konvention verwendet. In diesem aiMOOC gilt bei allen Rechen- und Zeichenaufgaben ausdrücklich α=45 und v=12.


Die fünf Konstruktionsregeln

Schritt Zeichenregel Mathematischer Kern Kontrollfrage
1. Vorderfläche Zeichne zuerst das vordere Rechteck beziehungsweise Quadrat in Originalmaßen der Zeichnung. aBild=a und cBild=c Sind waagrechte und senkrechte Kanten sauber?
2. Tiefenrichtung Zeichne die nach hinten laufenden Kanten unter 45. α=45 Haben alle Tiefenkanten dieselbe Richtung?
3. Tiefe verkürzen Halbiere die tatsächliche Tiefe für das Schrägbild. bBild=12b Hast Du wirklich die Bildtiefe und nicht die echte Tiefe gezeichnet?
4. Rückfläche Verbinde die Endpunkte parallel zur Vorderfläche. parallel bleibt parallel Ist die Rückfläche nur verschoben und nicht verdreht?
5. Sichtbarkeit Zeichne verdeckte Kanten gestrichelt. sichtbar durchgezogen, verdeckt gestrichelt Kannst Du erkennen, welche Ecke hinten liegt?

Merksatz: Erst vorne, dann schräg nach hinten, anschließend parallel verbinden und zuletzt die verdeckten Kanten prüfen.


Schritt für Schritt: Schrägbild eines Würfels

Wir konstruieren einen Würfel mit

s=4cm.

Da beim Würfel alle echten Kanten gleich lang sind, gilt

a=b=c=s=4cm.

Für die Tiefenkanten verwenden wir

sTiefe,Bild=124cm=2cm.

Schritt Deine Konstruktion Rechen- oder Zeichenhilfe
A Zeichne vorne ein Quadrat mit Seitenlänge 4cm. 4cm×4cm
B Lege das Geodreieck an den vier Ecken in Tiefenrichtung an. Winkel 45
C Zeichne an jeder benötigten Ecke eine Tiefenkante von 2cm. 124cm=2cm
D Verbinde die hinteren Eckpunkte parallel zu den entsprechenden Vorderkanten. waagrecht bleibt waagrecht, senkrecht bleibt senkrecht
E Entscheide, welche hinteren Kanten verdeckt sind, und zeichne sie gestrichelt. nicht einfach alle Linien gleich stark zeichnen

Die Abbildung zeigt eine Parallelperspektive eines Würfels. Achte besonders darauf, dass parallele Kanten auch in der Darstellung parallel bleiben.


Interaktiv: Würfel drehen und Projektion beobachten

Ziehe in der folgenden GeoGebra-Darstellung am beweglichen Punkt. Beobachte dabei, was am Körper gleich bleibt und was sich nur in der Ansicht verändert.

Forscherauftrag: Drehe den Würfel so, dass Du verschiedene Seiten gleichzeitig sehen kannst. Vergleiche anschließend die räumliche Ansicht mit Deinem konstruierten Schrägbild. Der echte Würfel ändert seine Kantenlängen beim Drehen nicht.


Schritt für Schritt: Schrägbild eines Quaders

Nun zeichnen wir einen Quader mit

a=6cm,

b=4cm,

c=3cm.

Die Vorderfläche hat die Maße

6cm×3cm.

Die echte Tiefe beträgt 4cm. Im Schrägbild wird sie halbiert:

bBild=124cm=2cm.

Größe Echter Quader Im Schrägbild
Länge 6cm 6cm
Höhe 3cm 3cm
Tiefe 4cm 2cm bei 45

Beim Quader musst Du besonders darauf achten, nicht alle Kanten gleich lang zu zeichnen. Ein Quader kann drei verschiedene echte Kantenlängen besitzen.


Interaktive Zeichenhilfe: Quader

In dieser GeoGebra-Aktivität kannst Du ein Schrägbild eines Quaders untersuchen. Nutze die Darstellung nicht nur zum Anschauen: Suche jeweils Vorderfläche, Tiefenkanten, Rückfläche und verdeckte Kanten.


Die Verkürzung verstehen

Der wichtigste Rechenschritt ist meist sehr kurz:

bBild=vb.

Für unsere Regel mit v=12 wird daraus:

bBild=12b.

echte Tiefe b Rechnung gezeichnete Tiefe bBild
2cm 122cm 1cm
4cm 124cm 2cm
6cm 126cm 3cm
8cm 128cm 4cm

Bewege in der nächsten Aktivität die Verkürzung und beobachte, wie stark sich der räumliche Eindruck verändert.

Denkfrage: Warum wäre es irreführend, beim fertigen Schrägbild die schräge Tiefenkante mit dem Lineal zu messen und diese Länge als echte Körperkante auszugeben?


Sichtbare und verdeckte Kanten

Ein Körper besitzt auch Kanten, die aus einer bestimmten Blickrichtung hinter einer Fläche liegen. Im Schrägbild dürfen diese Kanten nicht einfach verschwinden. Sie werden gestrichelt dargestellt.

Art der Kante Darstellung Bedeutung
sichtbar durchgezogene Linie Du könntest diese Kante aus der gewählten Blickrichtung direkt sehen.
verdeckt gestrichelte Linie Die Kante existiert, liegt aber hinter einer Fläche.

Die folgende GeoGebra-Aufgabe trainiert genau diese Entscheidung.


Darstellung und Wirklichkeit vergleichen

Ein Schrägbild ist eine geregelte Darstellung. Deshalb darfst Du nicht jede gemessene Bildlänge direkt als echte Körperlänge deuten.

Aussage über den Körper Im Schrägbild Beurteilung
Beim Würfel sind alle echten Kanten gleich lang. Tiefenkanten erscheinen kürzer. kein Widerspruch: Die Darstellung ist verkürzt
Gegenüberliegende Kanten eines Quaders sind parallel. Entsprechende Bildkanten bleiben parallel. diese Eigenschaft wird erhalten
Drei Kanten treffen sich an einer Ecke rechtwinklig. Nicht alle gezeichneten Winkel sehen wie rechte Winkel aus. Winkel können in der Darstellung verändert erscheinen
Eine hintere Kante existiert wirklich. Sie kann gestrichelt sein. gestrichelt bedeutet verdeckt, nicht „unecht“

Die Projektion zeigt grundsätzlich, wie ein räumlicher Körper durch eine Projektionsrichtung auf eine Ebene übertragen werden kann. Für Deine Konstruktionen genügt die einfachere Schulregel mit Vorderfläche, 45-Tiefenrichtung und halbierter Tiefe.


Sauber zeichnen mit Lineal und Geodreieck

Prüfschritt So arbeitest Du sauber
Vorderfläche Zeichne waagrechte und senkrechte Linien mit Lineal beziehungsweise Geodreieck.
Tiefenwinkel Lege die 45-Markierung des Geodreiecks korrekt an.
Tiefenlänge Berechne zuerst bBild und miss erst danach.
Parallelen Verschiebe das Geodreieck, ohne die Richtung zu verändern.
Linienarten Sichtbare Kanten klar, verdeckte Kanten gestrichelt.
Endkontrolle Prüfe jede Ecke und jede Kantenfamilie, bevor Du die Zeichnung abgibst.


Visuelle Schritt-für-Schritt-Hilfe

Nutze diese Reihenfolge wie eine kleine Zeichenmaschine:

Start Tiefe Rückseite Sichtbarkeit
Vorderfläche 45 und 12b parallel verbinden verdeckte Kanten stricheln

Kurzformel für den Kopf:

Vorneschräg und halbparallel zurückSichtbarkeit prüfen


Fehlerwerkstatt

Typischer Fehler Woran Du ihn erkennst Verbesserung
Tiefenkanten haben verschiedene Richtungen. Der Körper wirkt verdreht. Alle Tiefenkanten parallel unter 45 zeichnen.
Die Tiefe wurde nicht verkürzt. Der Körper wirkt ungewöhnlich langgezogen. Vorher bBild=12b berechnen.
Die Rückfläche wurde frei Hand schief verbunden. Entsprechende Kanten sind nicht parallel. Mit Geodreieck Parallelen konstruieren.
Alle Kanten sind durchgezogen. Vorder- und Rückseite sind schwer zu unterscheiden. Verdeckte Kanten gestrichelt zeichnen.
Beim Würfel werden die schrägen Bildkanten für echte Kantenlängen gehalten. Aus der Zeichnung wird eine falsche Körperlänge abgelesen. Zwischen realer Länge und Bildlänge unterscheiden.
Hilfslinien sind genauso kräftig wie Körperkanten. Die Zeichnung wirkt unübersichtlich. Hilfslinien dünn, endgültige Kanten klar und sauber zeichnen.


Mini-Training mit Rechenweg

Berechne jeweils zuerst die Bildtiefe. Erst danach würdest Du zeichnen.

Aufgabe Rechenweg Ergebnis
b=10cm bBild=1210cm 5cm
b=7cm bBild=127cm 3,5cm
b=5cm bBild=125cm 2,5cm
b=3cm bBild=123cm 1,5cm

M-Niveau-Transfer: Wenn Du im Schrägbild eine Tiefenkante von 3cm misst und weißt, dass v=12 gilt, dann erhältst Du die echte Tiefe durch Umkehren:

b=2bBild=23cm=6cm.


Interaktive Aufgaben


Quiz: Teste Dein Wissen

Was ist ein Schrägbild? (Eine zweidimensionale Darstellung eines räumlichen Körpers nach festgelegten Zeichenregeln) (!Ein Würfelnetz zum Ausschneiden) (!Eine Rechnung für das Volumen) (!Eine Zeichnung ohne feste Regeln)




Welche Fläche zeichnest Du bei unserer Konstruktion zuerst? (Die Vorderfläche) (!Die Rückfläche) (!Nur die Bodenfläche) (!Eine beliebige Diagonale)




Unter welchem Winkel werden die Tiefenkanten in diesem aiMOOC gezeichnet? (45 Grad) (!30 Grad) (!60 Grad) (!90 Grad)




Welcher Verkürzungsfaktor gilt hier für die Tiefe? (Einhalb) (!Eins) (!Zwei) (!Drei)




Ein Quader ist 4 cm tief. Wie lang wird die Tiefenkante im Schrägbild gezeichnet? (2 cm) (!4 cm) (!6 cm) (!8 cm)




Wie werden verdeckte Kanten dargestellt? (Gestrichelt) (!Als Wellenlinie) (!Doppelt) (!Gar nicht)




Was gilt für entsprechende parallele Kanten im Schrägbild? (Sie werden ebenfalls parallel gezeichnet) (!Sie müssen sich schneiden) (!Sie werden immer senkrecht) (!Sie werden kreisförmig)




Warum erscheinen beim Schrägbild eines Würfels nicht alle Bildkanten gleich lang? (Weil die Tiefenkanten verkürzt dargestellt werden) (!Weil ein Würfel verschieden lange echte Kanten hat) (!Weil nur die Höhe halbiert wird) (!Weil ein Würfel keine parallelen Kanten besitzt)




Ein Quader hat die Tiefe 6 cm. Welche Bildtiefe erhältst Du bei unserem Verkürzungsfaktor? (3 cm) (!1 cm) (!6 cm) (!12 cm)




Welche Kontrolle gehört zu einer sauberen Schrägbildzeichnung? (Prüfen ob Tiefenkanten parallel sind und verdeckte Kanten gestrichelt wurden) (!Alle Linien verschieden lang machen) (!Jede Kante frei Hand nachziehen) (!Die Vorderfläche nachträglich verzerren)





Memory

Schrägbild räumliche Darstellung in der Ebene
Vorderfläche unverzerrter Ausgang der Konstruktion
Tiefenkante schräge verkürzte Kante
Verkürzungsfaktor Verhältnis von Bildtiefe zu echter Tiefe
gestrichelte Linie Kennzeichnung einer verdeckten Kante
Parallelität gleichbleibende Richtung entsprechender Kanten





Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu. Aufgabe im Schrägbild
Vorderfläche zuerst zeichnen
Tiefenkanten schräg und verkürzt eintragen
Rückfläche parallel zur Vorderfläche ergänzen
sichtbare Kanten durchgezogen darstellen
verdeckte Kanten gestrichelt darstellen






Kreuzworträtsel

Schrägbild Wie heißt die räumlich wirkende Zeichnung eines Körpers in der Ebene?
Vorderfläche Welche Fläche wird bei unserer Konstruktion zuerst gezeichnet?
Parallel Wie verlaufen entsprechende Kanten derselben Richtung zueinander?
Tiefenkante Wie heißt eine nach hinten laufende Kante?
Gestrichelt Wie wird eine verdeckte Kante gezeichnet?
Geodreieck Welches Zeichenwerkzeug hilft beim Konstruieren des Tiefenwinkels?





LearningApps


Lückentext

Vervollständige den Text.
Ein Schrägbild stellt einen räumlichen Körper auf einer

dar. Bei unserer Konstruktion zeichnest Du zuerst die

. Die nach hinten laufenden Kanten heißen

. Sie verlaufen in diesem aiMOOC unter einem Winkel von

. Die Tiefe wird mit dem Faktor

verkürzt. Eine echte Tiefe von 8 cm wird deshalb als

lange Tiefenkante gezeichnet. Entsprechende Kanten derselben Richtung bleiben

. Eine nicht sichtbare Kante wird

dargestellt. Beim Würfel sind alle echten Kanten

. Im Schrägbild erscheinen die Tiefenkanten trotzdem

. Zum sauberen Zeichnen eignet sich besonders ein

. Vor der Abgabe solltest Du alle Tiefenkanten und die

der Kanten kontrollieren.




Offene Aufgaben


Leicht

  1. Würfel finden: Suche zu Hause oder im Klassenzimmer drei würfelförmige Gegenstände. Fotografiere oder skizziere einen davon aus schräger Sicht und markiere Vorderfläche, Tiefenrichtung und eine mögliche verdeckte Kante.
  2. Quader untersuchen: Wähle eine Schachtel. Miss Länge, Tiefe und Höhe und notiere die drei Maße. Berechne anschließend die gezeichnete Tiefe für v=12.
  3. Zeichenfolge erklären: Erstelle vier kleine Skizzen, die nacheinander Vorderfläche, Tiefenkanten, Rückfläche und gestrichelte Kanten zeigen.
  4. 45-Grad-Training: Zeichne fünf zueinander parallele Strecken unter 45. Kontrolliere anschließend mit dem Geodreieck, ob ihre Richtung wirklich übereinstimmt.


Standard

  1. Würfel konstruieren: Zeichne ein sauberes Schrägbild eines Würfels mit s=5cm. Berechne die Tiefenkante vor dem Zeichnen und kennzeichne verdeckte Kanten korrekt.
  2. Quader konstruieren: Zeichne einen Quader mit a=7cm, b=5cm und c=4cm. Erkläre unter der Zeichnung, welche Maße unverändert und welche verkürzt dargestellt wurden.
  3. Fehlerdetektiv: Tausche Deine Zeichnung mit einer Partnerin oder einem Partner. Prüft gegenseitig Tiefenwinkel, Verkürzung, Parallelität und Linienarten und gebt Euch zwei konkrete Verbesserungshinweise.
  4. Körper drehen: Nimm einen echten Würfel, drehe ihn langsam und zeichne zwei unterschiedliche Ansichten. Beschreibe, warum der Körper gleich bleibt, obwohl die Ansichten verschieden aussehen.


Schwer

  1. Rückwärtsaufgabe: In einem Schrägbild ist die Tiefenkante 3,5cm lang. Bestimme bei v=12 die echte Tiefe und konstruiere einen passenden Quader mit selbst gewählter Länge und Höhe.
  2. Konvention vergleichen: Zeichne denselben Quader einmal mit v=12 und einmal ohne Verkürzung der Tiefe. Vergleiche die Wirkung beider Zeichnungen und begründe, welche für Dich räumlicher wirkt.
  3. Vom Objekt zum Modell: Miss einen kleinen Karton, fertige ein maßbezogenes Schrägbild an und kennzeichne in einer Tabelle „echtes Maß“ und „Bildmaß“. Erkläre, warum die beiden Spalten nicht überall übereinstimmen.
  4. Eigenes Erklärvideo: Produziere ein kurzes Erklärvideo oder eine Bildfolge, in der Du einen Quader Schritt für Schritt konstruierst. Zeige die Rechnung bBild=12b sichtbar und erläutere mindestens einen typischen Fehler.




Text bearbeiten Bild einfügen Video einbetten Interaktive Aufgaben erstellen



Lernkontrolle

  1. Fehlerhafte Konstruktion beurteilen: Ein Schüler zeichnet alle Tiefenkanten eines Würfels in voller echter Länge. Erkläre, welche Zeichenregel verletzt wurde, wie sich das Bild verändert und wie Du die Zeichnung korrigieren würdest.
  2. Von der Zeichnung zum Körper: In einem Schrägbild beträgt die Bildtiefe 2,5cm. Bestimme bei v=12 die echte Tiefe. Erkläre Deinen Lösungsweg ohne nur eine Formel hinzuschreiben.
  3. Ansichten vergleichen: Zwei Schrägbilder zeigen denselben Quader aus unterschiedlichen Richtungen. Beschreibe mindestens drei Merkmale, an denen Du erkennen kannst, dass trotzdem derselbe Körper gemeint sein kann.
  4. Zeichenplan entwickeln: Formuliere für einen Quader mit a=8cm, b=6cm und c=3cm einen vollständigen Zeichenplan. Begründe die Reihenfolge Deiner Schritte.
  5. Aussage prüfen: „Wenn eine Kante im Schrägbild kürzer aussieht, muss sie auch am echten Körper kürzer sein.“ Entscheide, ob die Aussage stimmt, und widerlege oder bestätige sie mit einem konkreten Beispiel.
  6. Zeichnung erklären: Beschreibe einer Person ohne Bild so genau, wie sie ein korrektes Schrägbild eines Würfels zeichnen soll, dass sie die Konstruktion nur nach Deiner Anleitung ausführen könnte.


Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema solltest Du zeigen, dass Du nicht nur Regeln auswendig kennst, sondern sie beim Zeichnen und Erklären sicher anwendest.

  1. Konstruktion: Du kannst ein Schrägbild eines Würfels und eines Quaders nach vorgegebenen Maßen erstellen.
  2. Tiefenrichtung: Du kannst die Tiefenkanten im vereinbarten Winkel von 45 sauber konstruieren.
  3. Verkürzung: Du kannst mit v=12 die Bildtiefe berechnen und auch aus einer Bildtiefe die echte Tiefe zurückbestimmen.
  4. Parallelität: Du kannst entsprechende Kanten parallel zeichnen und Fehler in der Parallelität erkennen.
  5. Linienarten: Du kannst sichtbare und verdeckte Kanten unterscheiden und passend darstellen.
  6. Darstellung und Wirklichkeit: Du kannst erklären, warum ein Schrägbild bestimmte Längen und Winkel verändert erscheinen lässt.
  7. Erklären: Du kannst Deinen Zeichenweg mit passenden Fachbegriffen und kurzen mathematischen Rechnungen begründen.




OERs zum Thema

Der folgende Wikipedia-Artikel vertieft den mathematischen Hintergrund von Schrägbildern als Parallelprojektionen:

Zusätzlich kannst Du den geometrischen Körper Quader nachschlagen:


Freie Medien und interaktive Lernmedien

Die im aiMOOC eingesetzten Abbildungen stammen aus Wikimedia Commons. Die jeweilige Dateiseite dokumentiert Urheberangaben und freie Lizenz beziehungsweise Gemeinfreiheit.

  1. Cube-h.svg auf Wikimedia Commons
  2. Cube Rotating.gif auf Wikimedia Commons
  3. Cuboid 01.svg auf Wikimedia Commons
  4. Cabinet projection of cube above plane.svg auf Wikimedia Commons
  5. 3-Cube with Dash Hidden Lines.svg auf Wikimedia Commons
  6. 01-Würfel-Parallelperspektive.svg auf Wikimedia Commons
  7. Quader-Wuerfel Koerper-und-Diagonale.svg auf Wikimedia Commons
  8. Projection oblique.svg auf Wikimedia Commons


Verknüpfte Lernbereiche


aiMOOC-Projekte

MOOCwiki · Deutsch

Nach dem Lernen ist vor dem Lernen

Entdecke direkt den nächsten Lernkurs. Weitere Inhalte erscheinen, wenn Du weiter nach unten scrollst.

Zur MOOCwiki-Hauptseite
Inhalte werden geladen ...

Mediathek wird aus dem Wiki geladen ...