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Physik fĂźr alle

Oly

www.olympe.at

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Lehrerheft 2. Klasse

Monyk, Kaiblinger

9 783902 779311 ISBN: 978-3-902779-31-1

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1 Vorwort

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Liebe Lehrerinnen und Lehrer!

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Das Lehrbuch„Physik für alle“ wurde so konzipiert, dass es den ganz besonderen Bedürfnissen des Faches Physik gerecht wird.

Schwierige Begriffe werden in diesem Lehrbuch im Fließtext orange hervorgehoben und in der Randspalte erklärt. Arbeitsaufgaben schaffen Querverbindungen, regen die Schüler/innen zu selbständigem Denken an und unterstützen den fächerübergreifenden Unterricht.

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Nach nahezu jedem Kapitel finden sich unter dem Motto unter dem Motto„Nun geht's los – Aufgaben für schlaue Köpfe“ vielfältige Anregungen. Mit diesen sollen die Schüler/innen zur Selbsttätigkeit angeregt werden und ein tiefes Verständnis für die Physik als Naturwissenschaft entwickeln. Die Arbeitsaufgaben zeichnen sich durch eine leichte Handhabung aus. Sie sind überdies nach Schwierigkeitsgraden gekennzeichnet und ermöglichen so auch eine Differenzierung im Unterricht. Diese Arbeitsblätter können als Portfolio herausgetrennt werden und dienen somit der Dokumentation der Leistung der Schülerinnen und Schüler während des Schuljahres.

Nach den Hauptkapiteln im Buch finden sich unter dem Titel „Physik-Labor“ jeweils auf zwei Seiten Anregungen für Experimente, die die Schüler/innen mit einfachen Mitteln – auch zu Hause – durchführen können.

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Zusätzlich wird nach den Hauptkapiteln Interessantes und Spannendes aus dem jeweiligenThemengebiet in Form einer Zeitung präsentiert. Die Inhalte der„Physik-News“ zählen nicht zum Kernstoff, sollen aber das Interesse an der Physik fördern und dienen somit als Erweiterungsstoff.

Im vorliegenden Lehrer/innenheft finden sich folgende Bausteine: eine Lehrstoffverteilung Angabe von Lernzielen Experimente, die von der Lehrerin/vom Lehrer durchzuführen sind. Viele davon können auch gemeinsam mit Schüler/innen im Unterricht zum Einsatz kommen. Experimente, die mit einem Blitzsymbol (~) gekennzeichnet sind, sollten jedoch ausschließlich von der Lehrerin/vom Lehrer durchgeführt werden.

Anleitungen für Experimente, die von Schüler/innen selbst – entweder alleine oder in Gruppen – l durchgeführt werden können, sind als Kopiervorlagen in diesem Lehrer/innenheft enthalten. eineVielzahl von direkt verwendbaren Arbeitsblättern l Vorgaben für schriftlicheWiederholungen inklusive der entsprechenden Lösungen l Lösungen für alle „Nun geht's los – Aufgaben für schlaue Köpfe“ aus dem Lehrbuch l

Oly

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All dieses Zusatzmaterial ist in der Praxis erprobt und soll Ihnen die Unterrichtsplanung erleichtern!

Wir wünschen Ihnen und Ihren Schüler/innen viel Spaß mit diesem neuen Physikbuch.

Das AutorInnenteam

2 Lehrstoffverteilung 2. Klasse (6. Schulstufe)

den jeweiligen Kapiteln ab S. 12 in diesem Lehrerbegleitheft.

Was ist Physik?

Das alles ist Physik Von der Physik zur Technik

Magnetismus Was ist Magnetismus?

Magnete sind Dipole

Kennenlernen des Unterrichtsgegenstandes und seiner Bedeutung Erkunden der physikalischen Alltagsbezüge, Berufe mit Bezug zu Physik und Technik BU: Abgrenzung zwischen belebter und unbelebter Natur GS: geschichtliche Entwicklung der Naturwissenschaften GW: wirtschaftliche Bedeutung von Physik und Technik Magnetismus als Kraft Anwendung von Magneten im Alltag BS: Orientierungslauf mit Kompass BU: Orientierung der Zugvögel GS: Bedeutung des Kompasses für Entdeckungen GW: Magnetfeld der Erde, Kompass und Himmelsrichtungen WE: Basteln eines Magnetspiels

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Oktober

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Mechanik Masse, Kraft und Gewicht

November

Mechanik Dichte und spezifisches Gewicht Kräfte und ihre Wirkung In Bewegung

Eigene Projekte

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September

Schwerpunkte/ Erweiterungsbereich/ Fächerübergreifende Projekte

Kernstoff

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Monat

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è Die jeweiligen Lernziele werden bei den einzelnen Kapiteln aufgelistet. è Die folgende Aufteilung kann in einer persönlichen Jahresplanung umgestellt werden. è Die jeweiligen Versuche und Experimente, die von der Lehrerin/vom Lehrer durchzuführen sind, finden sich unter

Zusammenhang von Masse, Kraft und Gewicht Kräfte im täglichen Leben BS: Erfahren der Wirkung von Kräften (Ballspiele usw.), Bedeutung der Reibung beim Seilklettern GS: Biografie Newtons, Geschichte der Raumfahrt, historische Entwicklung von Messgeräten GW: Bedeutung von einheitlichen Maßsystemen, dem Wägen und dem Eichen für die Wirtschaft M: Maßeinheiten und Umwandung, Abschätzen von Masse und Gewicht WE: Basteln einer Balkenwaage, Herstellen von Versuchsaufbauten zum Messen der Reibung Erkennen der Dichte als Materialeigenschaft, Unterschied von „erwünschten“ und„unerwünschten“ Kräften, Reaktionsprinzip Verwendung verschieden dichter Materialien, Alltagserfahrungen über Kräfte und Bewegungen BS: Kräfte erfahren (Seilziehen, Bogenschießen usw.)

GW: Bergbau – Vorkommen von Rohstoffen, Straßenverkehr M: Dichte/Masse/Volumen – Formeln und Umformen, Maßeinheiten

3 Schwerpunkte/ Erweiterungsbereich/ Fächerübergreifende Projekte

Kernstoff

Eigene Projekte

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Monat

Mechanik Arbeit, Energie und Leistung Einfache Maschinen

Zusammenhang zwischen Arbeit, Energie und Leistung Einfache Maschinen und ihre Anwendung BS: Verformungsarbeit (Expander), das Seil als einfache Maschine BU: Energie im Tierreich, Joule und Kalorie, Energie aus Biomasse GS: historische Entwicklung von einfachen Maschinen, Bedeutung beim Pyramidenbau GW: wirtschaftliche Bedeutung der Energie M: Berechnung von Arbeit und Energie WE: Herstellen einfacher Maschinen

Jänner

Unsere Welt besteht aus Teilchen Fest, flüssig oder gasförmig Wärme und Temperatur

Februar

Unsere Welt besteht aus Teilchen Wärme ist Energie Der Druck

März

Unsere Welt besteht aus Teilchen Der Druck in Flüssigkeiten Auftrieb in Flüssigkeiten

Aufbau aus Teilchen, Aggregatzustände, Teilchenbewegung Bedeutung von Adhäsion und Kohäsion BS: Aufwärmen der Muskulatur BU: Bedeutung der Wärme für das Leben, Körpertemperatur, Luft und Wasser als Lebensräume E: Temperaturskala in den USA GW: Wärme auf der Erde, Winter-Sommer, Arktische Klimazone M: Umrechnen zwischen Temperaturskalen, Rechnen mit Temperaturen, Durchschnittstemperatur Zusammenhang zwischen Wärme und Energie, Druck als Kraft Druck beim Tauchen bzw. Bergsteigen BS: Energiebedarf beim Sport, Druck beim Schifahren bzw. Eislaufen BU: Lebensraum Tiefsee, Energie und Körperwärme (gleich- und wechselwarme Tiere), Energiegehalt von Lebensmitteln, Blutdruck EH: Erwärmen von Speisen, Druckkochtopf, Energiegehalt von Lebensmitteln GW: Wärme und Klimazonen M: Umrechnung von Druckeinheiten Zusammenhang zwischen Druck und Teilchenmodell, Auftrieb als Kraft Druck als technisches Hilfsmittel (Hebebühnen, Pneumatik) BS: Schwimmen, Druck beim Schwimmen und Tauchen BU: Bedeutung der Schwimmblase bei Fischen GS: Entwicklung der Seefahrt GW: Handelswege auf den Meeren, Transport durch Schiffe, Artesischer Brunnen, Oasen in Wüsten WE: Herstellen von verbundenen Gefäßen

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Dezember

4 Schwerpunkte/ Erweiterungsbereich/ Fächerübergreifende Projekte

Kernstoff Unsere Welt besteht aus Teilchen Druck in Gasen – der Luftdruck Auftrieb in Gasen – das Fliegen

Zusammenhang zwischen Druck und Teilchenmodell, Auftrieb als Kraft Pneumatik BU: Zusammensetzung der Luft, Bedeutung des Sauerstoffs für das Leben GS: Entwicklung der Ballonfahrt GW: Luftdruck und Wetter, Aufbau der Atmosphäre, Brunnenbau, Barometer WE: Experimente mit Heliumballons

Mai

Unsere Welt besteht aus Teilchen Das Fliegen: Schwerer als Luft

Dynamischer Auftrieb Luftfahrt, Entwicklung und Bedeutung BS: Fallschirmspringen, Segelflug BU: Fliegen in der Tierwelt, Pollenflug, Verbreitung von Samen D: Lesen der Ikarus-Sage E: Englisch als Sprache der Luftfahrt GW: Bedeutung des Luftverkehrs, Nebel und Wolken WE: Herstellen von Modellflugzeugen

Ve Der Ton als schwingende Luft Verschiedene Methoden der Schallerzeugung BS: Tonsignale beim Mannschaftssport, Orientierungslauf durch Zurufen BU: Lauterzeugung in der Tierwelt D: Aussprache, Bildung von Lauten, Atemtechnik ME: Selbstklinger WE: Herstellen von Klappern und Rasseln

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Akustik Aus Tönen wird Musik Die Physik des Schalls

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Juni

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April

Akustik Ein Ton entsteht

Eigene Projekte

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Monat

Schallwellen und ihre Ausbreitung Musikinstrumente und Orchester BU: Walgesänge, Echoortung von Fledermäusen, Lärmbelastung für Tier und Mensch, Schallaufnahme im Ohr GW: Schallwellen zur Untersuchung des Aufbaus der Erde, Erdbebenwellen, Lärmschutz M: Entfernungsmessung mit Schallwellen ME: Instrumentenkunde, Arten der Schallerzeugung WE: Herstellen von einfachen Instrumenten (Panflöte, Trommel usw.)

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Geräte für physikalische Experimente Datum:

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Kopiervorlage Name:

schwerer Ständer aus Metall, in dessen Mitte sich ein Loch befindet, in dem eine Stange senkrecht befestigt werden kann

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Dreifuß

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Diese Geräte wirst du bei physikalischen Experimenten kennenlernen. Präge dir diese ein!

Metallstäbe

Muffe

Klemme, mit der zwei Metallstäbe verbunden werden können

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Stativstangen

in seiner Höhe verstellbares Tischchen

Vakuumgefäß

Gefäß, das aus zwei Teilen besteht, die durch eine Dichtung luftdicht miteinander verbunden werden können: ? Glasglocke ? Absaugvorrichtung mit Ventil

Dreibein mit Drahtgitter

Metallring mit drei langen Beinen, auf das ein Drahtgitter gelegt werden kann; dient zum Erhitzen über einem Bunsenbrenner

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Laborhebebühne

© Olympe Verlag

Geräte für physikalische Experimente Datum:

Kopiervorlage Name:

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säulenförmiges Glasgefäß

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Standzylinder

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Diese Geräte wirst du bei physikalischen Experimenten kennenlernen. Präge dir diese ein!

Glasgefäß mit Ausgießer

Rundkolben

kugelförmiges Glasgefäß, mit engem langem Hals

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Becherglas

Reagenzglasständer

Gestell aus Kunststoff oder Holz, in das mehrere Reagenzgläser gesteckt werden können

Bunsenbrenner

Gerät, das durch Verbrennen von Gas große Hitze erzeugt

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Reagenzglas

langes dünnes Glasgefäß, das am geschlossenen Ende wie eine Halbkugel geformt ist, wird häufig auch Eprouvette genannt

© Olympe Verlag

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Geräte für physikalische Experimente Datum:

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Arbeitsblatt / Kopiervorlage Name:

Geräte für Experimente

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Beschrifte diese Geräte, indem du die richtigen Zahlen in die Kreise einfügst!

Oly

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Rundkolben (1) * Reagenzglasständer (2) * Stativstangen (3) * Bunsenbrenner (4) * Standzylinder (5) * Absaugvorrichtung (6) * Becherglas (7) * Dreibein (8) * Reagenzglas (9) * Dreifuß (10) * Drahtgitter (11) * Glasglocke (12) * Muffe (13) * Laborhebebühne (14)

© Olympe Verlag

8 WAS IST PHYSIK? (Kapitel 1 – 2)

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1. LERNZIELE:

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Die Schüler und Schülerinnen sollen: è die Physik als Naturwissenschaft kennen lernen und erfahren, dass sie sich mit Vorgängen in der unbelebten Natur beschäftigt, è von den Teilbereiche der Physik erfahren und diese unterscheiden können, è über die geschichtliche Entwicklung der Physik Bescheid wissen, è die Arbeitsweise der Physik kennen lernen, è die Bedeutung der Physik für die Technik erfahren, è die Bedeutung der Physik für das tägliche Leben erkennen.

2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT (Versuchsanleitungen, Ideen für Rollenspiele usw.): COLLAGE ERSTELLEN: DAS ALLES IST PHYSIK

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Material: diverse Zeitschriften, Schere, Klebstoff, Stift, Bogen Packpapier

Anleitung: Der Papierbogen wird mit einem Stift in 7 Bereiche geteilt, die mit den Teilbereichen der Physik (Optik, Akustik, Atomphysik, Mechanik, Elektrizitätslehre, Magnetismus, Wärmelehre) beschriftet werden. Die Schüler/innen sollen aus Zeitschriften/Zeitungen Artikel und Abbildungen heraussuchen und ausschneiden, die mit Physik zu tun haben und möglichst alle Teilbereiche abdecken. Anschließend sollen sie diese Ausschnitte in die entsprechenden Bereiche des Papierbogens kleben.

ROLLENSPIEL: SO ARBEITET DIE PHYSIK

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Das Rollenspiel soll zeigen, dass in der Physik nur durch das Zusammenspiel der drei Bereiche Beobachtung, Hypothesenbildung und Experiment Ergebnisse erzielt werden können.

Anleitung: Die SchülerInnen bilden 3 Gruppen: è Beobachter è Theoretiker è Experimentatoren

Der Lehrer/die Lehrerin stellt sich vor die Klasse und lässt in regelmäßigen Abständen einen Gegenstand aus ca. 1,5 m Höhe fallen. Der Gegenstand sollte nicht hochspringen, optimal wäre also ein Schwamm oder ein Tuch.

Jede Gruppe bekommt die Beschreibung ihrer Aufgabe:

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Beobachter: Beobachte den Gegenstand, den der Lehrer/die Lehrerin fallen lässt! Miss die Zeit, die dieser für das Fallen benötigt.

Beschreibe, wie der Gegenstand sich beim Fallen verhält!

Halte zum Schluss die Ergebnisse schriftlich fest!

Theoretiker: Du beobachtest, wie der Lehrer/die Lehrerin einen Gegenstand fallen lässt.

Was könnte die Ursache dafür sein, dass der Gegenstand zu Boden fällt?

Wovon könnte abhängen, wie lange er für das Fallen braucht?

Halte zum Schluss die Ergebnisse schriftlich fest!

Experimentator: Du beobachtest, wie der Lehrer/die Lehrerin einen Gegenstand fallen lässt. Überlege, welche anderen Gegenstände er/sie fallen lassen könnte!

Wie könnte er/sie das Experiment verändern?

Halte zum Schluss die Ergebnisse schriftlich fest!

9 Jede Gruppe wählt 2 SchülerInnen aus, die am folgenden Rollenspiel teilnehmen sollen.

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Ein Vertreter jeder Gruppe liest der Reihe nach folgende Erklärung vor:

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Beobachter: „Ich habe beobachtet, wie ein Gegenstand zu Boden fällt. Durch meine Beobachtung habe ich eine wichtige Entdeckung gemacht. Ich habe festgestellt, dass Gegenstände zu Boden fallen, wenn man sie loslässt. Daher ist es am wichtigsten, die Natur zu beobachten.“

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Theoretiker: „Ich habe mir überlegt, warum der Gegenstand, den ich beobachtet habe, zu Boden fällt. Ich habe mir überlegt, warum er zu Boden fällt und wie schnell er fällt. Ich weiß jetzt also alles, was das Fallen eines Gegenstandes betrifft. Daher ist es am wichtigsten, eine Erklärung für eine Beobachtung zu finden.“ Experimentator: „Die Beobachtung alleine und die Erklärung dafür sind zu wenig. Man weiß ja nicht, ob nicht andere Gegenstände mit einer anderen Geschwindigkeit fallen. Man weiß auch nicht, ob überhaupt alle Gegenstände zu Boden fallen und wie sich die Höhe, aus der sie fallen, auf das Fallen auswirkt. Daher ist es am wichtigsten, dass man das ausprobiert. Man muss also sehr viele verschiedene Gegenstände aus vielen verschiedenen Höhen fallen lassen. Nur dann kann man wirklich wissen, wie Gegenstände zu Boden fallen. Daher bin ich am wichtigsten.“

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Anschließend wird in den drei Gruppen darüber diskutiert, was wirklich am wichtigsten ist. Der Lehrer/die Lehrerin soll dabei die Diskussion moderieren und in die Richtung lenken, dass nur das Zusammenspiel aller drei Gruppen zu wirklichen Ergebnissen und Erkenntnissen führt. Als Anleitung kann dazu das Diagramm im Physikbuch auf S. 7 dienen.

BRAINSTORMING: PHYSIK IN DER BERUFSWELT

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Die Schüler/innen nennen in einem Brainstorming verschiedene Berufe, die der Lehrer/die Lehrerin an die Tafel schreibt.

Anschließend soll sich jeder Schüler/jede Schülerin einen dieser Berufe aussuchen und 5 min lang überlegen, wo in diesem Beruf Physik eine Rolle spielt. Anschließend werden die Ergebnisse den Mitschülern vorgestellt.

Wiederholung Name:

Was ist Physik?

Datum:

1) Was ist die Physik?

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10

1/

Die Physik ist eine

.

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Die Physik beschäftigt sich mit in der Natur.

Wiederholung

Wird nicht angezeigt 2) Womit beschäftigt sich die Physik?

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3) Nenne die 7 Teilbereiche der Physik!

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4) Wie arbeitet ein Physiker/eine Physikerin? Trage die fehlenden Begriffe in die Grafik ein!

Physiker und Physikerinnen beobachten etwas Neues, das sie bisher noch nie gesehen haben.

Sie fragen:„Warum ist das so?“ und suchen eine mögliche Erklärung.

Sie überlegen, wie sie ihre Vermutung überprüfen könnten.

Oly

Das Ergebnis des Experiments ist anders als erwartet, die Hypothese muss geändert werden.

Das Experiment bringt das erwartete Ergebnis, die Hypothese ist vermutlich richtig.

Auch andere Beobachtungen können nun erklärt werden.

© Olympe Verlag

13: 11 – 12: 9 – 10: 7 – 8: unter 7:

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

1/

7/

4/

11 K.2/S. 9/1

9

5

4

8

Lösungswort: ZEMANEK

K.2/S. 10/2

Lösungen Lehrer/innenheft S. 10

11

13

12

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1

6

3

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1. Die Physik ist eine Naturwissenschaft.

2. Die Physik beschäftigt sich mit unbelebten Vorgängen in der Natur.

3. Optik * Wärmelehre * Akustik * Magnetismus * Atomphysik * Elektrizitätslehre * Mechanik 4.

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Wiederholung

7

rla

2

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Lösungen Buch S. 9 – 10

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Lösungen

Oly

werden nicht angezeigt

12 MAGNETISMUS (Kapitel 3 – 4)

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Die Schüler und Schülerinnen sollen: è magnetische und nicht-magnetische Stoffe unterscheiden können, è die ferromagnetischen Stoffe nennen können, è wissen, dass Magnete Dipole sind, è über das Magnetfeld Bescheid wissen, è verschiedene Formen und Arten von Magneten kennen, è wissen, wofür Magnete verwendet werden, è über das Magnetfeld der Erde Bescheid wissen.

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1. LERNZIELE:

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ausschließlich vom Lehrer/ von der Lehrerin durchzuführen

SICHTBARE FELDLINIEN

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2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT / VERSUCHSANLEITUNGEN FÜR LEHRER/INNEN:

Material: Overheadprojektor * Glasplatte * Overheadfolie * Eisenfeilspäne * Holzleisten * Stabmagnet * Hufeisenmagnet * Ringmagnet * voller Magnet (Topfmagnet)

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Anleitung: Der Stabmagnet wird auf dem OH-Projektor platziert. Auf den Magneten wird eine Glasplatte gelegt, die mit Holzleisten so fixiert wird, dass sie waagrecht liegt. Auf die Glasplatte kommt eine OH-Folie (zur leichteren Entfernung der Eisenfeilspäne). Vorsichtig werden Eisenfeilspäne gleichmäßig auf die Folie gestreut. Wiederholen des Versuchs mit weiteren Magneten.

Was geschieht?

Die Eisenfeilspäne richten sich nach den Feldlinien des Magneten aus.

Schlussfolgerung: Direkt an den Polen ist das Magnetfeld am stärksten, daher kommt es hier zu einer Konzentration der Späne. Die Form der Feldlinien unterscheidet sich je nach Magnet.

DAS SICHTBARE MAGNETFELD (Lehrervariante)

Material: Hufeisenmagnet * Präsentationsvorrichtung für Magnetfeldlinien * Overheadprojektor Anleitung: Die Präsentationsvorrichtung wird auf den Overheadprojektor gelegt. Der Hufeisenmagnet wird darüber gehalten.

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Was geschieht?

Die Südpole der Kompassnadeln zeigen zum Nordpol des Magneten und die Nordpole der Kompassnadeln zum Südpol des Magneten (siehe Abbildung).

Schlussfolgerung: Die Magnetnadeln der Präsentationsvorrichtung richten sich nach den Magnetlinien des Magnetfeldes aus.

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~

MAGNETISIEREN VON EISENFEILSPÄNEN

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Material: Reagenzglas mit Stopfen * Eisenfeilspäne * Magnet

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Anleitung: Ein Reagenzglas wird mit ca. 3 cm Eisenfeilspänen gefüllt und mit einem Stopfen fest verschlossen. Anschließend wird das Reagenzglas waagrecht gehalten und die Eisenfeilspäne durch Klopfen gleichmäßig verteilt. Unter dem Reagenzglas führt man den Pol eines Magneten hin und her.

Was geschieht?

Die Eisenteilchen machen die Bewegung des Magneten wellenförmig mit.

Schlussfolgerung: Durch die Annäherung des Magnetanen werden die Eisenfeilspäne auch magnetisch und stellen sich auf. Die Magnetkraft durchdringt das Glas des Reagenzglases.

Material: 2 Ringmagnete * Holzstab

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DER SCHWEBENDE MAGNET

Anleitung: Der Holzstab wird senkrecht auf dem Tisch gehalten und ein Ringmagnet auf den Stab geschoben. Der andere Ringmagnet wird mit entgegengesetzter Polung von oben auf den Stab geschoben.

Was geschieht?

Der obere Magnet schwebt ein Stück über dem unteren.

Oly

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Schlussfolgerung: Die magnetische Abstoßung zwischen gleichnamigen Polen erzeugt eine Kraft, die den oberen Magneten zum Schweben bringt.

Versuchsanleitungen 1 / Kopiervorlage Name:

Magnetismus Datum:

Magnetische Stoffe

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Du brauchst: verschiedene Gegenstände aus verschiedenen Stoffen (vor allem vielfältige Metallgegenstände) * einen Magnet (Stabmagnet, Hufeisenmagnet) Anleitung: ¬ Lege die verschiedenen Gegenstände aus den verschiedenen Stoffen auf denTisch! ¬ Führe den Magnet langsam an die einzelnen Gegenstände heran!

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

Herstellen eines Magneten

Du brauchst: Eisennagel oder Stricknadel aus Stahl * Stabmagnet * Büroklammer (Packung) Anleitung: ¬ Bringe den noch nicht magnetisierte Eisennagel bzw. die Stricknadel in die Nähe der Büroklammern!

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Was beobachtest du?

Streiche mit einem Pol des Stabmagneten einige Male immer in die gleiche Richtung den Nagel bzw. die Stricknadel entlang! ¬ Bringe nun den Nagel bzw. die Stricknadel in die Nähe der Büroklammern! ¬

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Wo herrscht die größte magnetische Anziehungskraft?

Du brauchst: Hufeisenmagnet * Büroklammern (Packung)

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Anleitung: ¬ Lege die Büroklammern auf einen Haufen! ¬ Bringe den Hufeisenmagnet mit den offenen Enden in die Nähe des Haufens!

Was beobachtest du? ¬ Drehe den Hufeisenmagent um und bringe das gebogene Ende in die Nähe des Haufens!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Magnetismus Datum:

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Versuchsanleitungen 2 / Kopiervorlage Name:

15

Das sichtbare Magnetfeld

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Du brauchst: Stabmagnet * 8 bis 10 Kompassnadeln (drehbar gelagert)

Anleitung: Lege den Magnet erhöht hin, sodass er auf gleicher Höhe wie die Magnetnadeln ist. ¬ Ordne nun die Kompassnadeln um den Stabmagent herum an! ¬

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

Das magnetische Wechselwirkungsgesetz Du brauchst: 2Versuchswagen * 2 Stabmagnete

S

S

mp e

N

N

Anleitung: ¬ Stelle die beiden Versuchswagen (A + B) in großem Abstand zueinander so auf den Tisch, dass sie aufeinander zurollen können! ¬ Lege die beiden Stabmagnete so auf die Wagen, dass ungleichnamige Pole an den inneren Enden der Wagen zu liegen kommen! ¬ Schieb nun den Wagen A an den Wagen B heran!

A

B

S A

S

¬

N

Drehe nun einen der Stabmagnete um, sodass gleichnamige Pole an den inneren Enden liegen!

Schieb Wagen A wieder auf den anderen zu!

Oly

¬

N

Was beobachtest du?

B

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Wiederholung Name:

Magnetismus Datum:

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1) Wähle aus und fülle die Lücken!

6/

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Jeder Magnet hat ___________ Pole. Deshalb wird er ______________ genannt. Die beiden Pole heißen _________pol und _________pol. Eisen, Nickel und Kobalt sind ____________magnetische

Stoffe. Einen Magneten, der immer sein Magnetfeld behält, nennt man _________________magnet.

Süd * Monopol * Permanent * West * vier * Nord * Dipol * zwei * Ost * Elektro * ferro

N

Ve N

2/

Anziehung

S

S

N

Anziehung

S

N

S

2) Anziehung oder Abstoßung? Kreuze richtig an!

Abstoßung

Abstoßung

3) Wie lautet das Wechselwirkungsgesetz zwischen 2 Magneten?

Wiederholung

Wird nicht angezeigt

mp e

4) Beantworte die folgenden Fragen, indem du das Richtige ankreuzt!

2/

3/

a) Wo ist die magnetische Kraft am größten? in der Mitte des Magneten

an den Polen des Magneten

b) Welches Gerät zeigt das Magnetfeld der Erde an?

Kompass

Barometer

Waage

c) Wovon wird ein Magnet umgeben?

Magnetacker

Magnetfeld

Magnetwiese

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5) Nenne 3 Arten von Magneten!

© Olympe Verlag

15 – 16: 13 – 14: 11 – 12: 8 – 10: unter 8:

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

3/

17 Lösungen Buch S. 15 – 16 Jedes ferromagnetische Material kann man sich so vorstellen, als würde es aus vielen winzigen Magneten bestehen, die man Elementarmagnete nennt. Jeder dieser winzigen Magnete hat nur ein ganz schwaches Magnetfeld. Normalerweise sind die Elementarmagnete ungeordnet, das heißt, dass jede in eine andere Richtung zeigt. Daher hat das Material nach außen hin kein Magnetfeld und es kann Stoffe aus Eisen nicht anziehen.

rla

g

K.4/S. 15/1

Wenn man mit einem Magneten über das Material streicht, richten sich die Elementarmagnete nach dem Magnetfeld des Magneten aus. Aller Elementarmagnete zeigen dann in dieselbe Richtung und die Magnetfelder der einzelnen Elementarmagnete wirken gemeinsam. Dadurch wird das Material dann selbst zu einem Magneten. Diesen Vorgang nennt man Magnetisieren. magnetisch: BÜROKLAMMER * NÄHNADEL * KÜCHENMESSER * KÜHLSCHRANK nicht magnetisch: WURSTSEMMEL * APFEL Magnete sind Dipole. Sie besitzen einen Nord- und einen Südpol

K.4/S. 15/2

Ve

K.4/S. 16/3 K.4/S. 16/4

richtige Antworten: Eisen * Dipol * Feldlinien

K.4/S. 16/5

Lösungen

Versuchsanleitungen: Beobachtungen (B)/Schlussfolgerungen (S) (Lehrer/innenheft S. 14 – 15) Magnetische Stoffe: B: Der Magnet zieht alle Gegenstände aus Eisen bzw. aus Stahl an; auch Gegenstände aus Nickel oder Kobalt * S: Es werden nur Gegenstände angezogen, die Teile aus ferromagnetischen Stoffen (Eisen, Nickel, Kobalt) enthalten.

Herstellen eines Magneten: B1: Die Büroklammern haften nicht am Nagel. * B2: Die Büroklammern haften am Nagel. * S: Durch das Magnetisieren (Entlangstreichen mit dem Stabmagneten) wird der Nagel bzw. die Stricknadel selbst zu einem Magneten.

Wo herrscht die größte Magnetische Anziehungskraft? B1: Die Büroklammern werden vom Magneten angezogen. * B2: Weniger Büroklammern werden. Man muss den Magnet näher heranbringen, damit genauso viele Büroklammern angezogen werden. S: Das Magnetfeld ist an den Polen am stärksten.

Das sichtbare Magnetfeld: B: Die Südpole der Kompassnadeln zeigen zum Nordpol des Stabmagneten, die Nordpole zum Südpol des Stabmagneten. Die Kompassnadeln neben dem Stabmagneten ordnen sich parallel an. * S: Die Kompassnadeln richten sich nach den Feldlinien des Stabmagneten aus.

Das magnetische Wechselwirkungsgesetz: B1: Sobald Wagen A in die Nähe von Wagen B kommt, wird er angezogen. * B2: Sobald Wagen A in die Nähe von Wagen B kommt, wird dieser abgestoßen. * S: Ungleichnamige Pole ziehen einander an, gleichnamige Pole stoßen einander ab.

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VA 1

werden nicht angezeigt VA 2

Oly

Lösungen Lehrer/innenheft S. 16

Wiederholung

1. Jeder Magnet hat zwei Pole. Deshalb wird er Dipol genannt. Die beiden Pole heißen Nordpol und Südpol. Eisen, Nickel und Kobalt sind ferromagnetische Stoffe. Einen Magneten, der immer sein Magnetfeld behält, nennt man Permanent (Dauermagnet.

2.

3. Gleichnamige Pole stoßen einander ab. Ungleichnamige Pole ziehen einander an.

4. an den Polen des Magneten * Kompass * Magnetfeld 5. Stabmagnet * Hufeisenmagnet * Ringmagnet * Topfmagnet * Permanentmagnet * Elektromagnet

18 MECHANIK (Kapitel 5 – 10)

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1. LERNZIELE:

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Die Schüler und Schülerinnen sollen: è den Unterschied zwischen Masse und Gewicht kennen lernen, è das Gewicht als Kraft verstehen, è die Einheiten von Masse und Kraft kennen, è Geräte zum Messen von Masse und Kräften kennen und unterscheiden können, è Kräfte grafisch darstellen können, è über das Reaktionsprinzip Bescheid wissen, è die Arten der Reibungskräfte benennen und unterscheiden können, è verschiedene Arten von Kräften kennen lernen, è den Unterschied zwischen Dichte und spezifischem Gewicht kennen und wissen, wie diese berechnet werden, è die Dichte als Eigenschaft eines Materials verstehen, è wissen, wie mehrere Kräfte kombiniert werden können, è über die Geschwindigkeit, ihre Berechnung und ihre Einheit Bescheid wissen, è die Arten der Bewegung kennen und unterscheiden können, è den Trägheitssatz kennen, è wissen, was der Schwerpunkt eines Gegenstandes ist und wie man ihn bestimmen kann, è ein Weg-Zeit-Diagramm erstellen können, è Arbeit und Leistung unterscheiden und berechnen können sowie ihre Einheiten kennen, è die verschiedenen Arten der Arbeit benennen können, è die unterschiedlichen Arten der Energie erklären, ihre Umwandlung verstehen sowie den Energieerhaltungssatz kennen lernen, è die Funktionsweise der einfachen Maschinen verstehen sowie die Goldene Regel der Mechanik erklären können.

2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT / VERSUCHSANLEITUNGEN FÜR LEHRER/INNEN:

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AM SEIDENEN FADEN (Versuchsanleitung 2 / Kopiervorlage)

Hinweis für den Lehrer/die Lehrerin: Dieses Experiment sollte unbedingt ausprobiert werden, bevor die Schüler/innen es durchführen. Da die Reißfestigkeit von Zwirn je nach Hersteller sehr unterschiedlich ist, kann es sein, dass dieser bereits beim langsamen Hochheben des 1 kg-Massestückes reißt. In diesem Fall sollte stattdessen ein kleineres Massestück – z. B. ½ kg – verwendet werden.

MESSEN VON KRÄFTEN

Material: Fuß mit Stativstange * 1 Stativstange * Muffe * Kraftmesser mit unterschiedlichen Messbereichen * 4 Kraftmesser mit gleichem Messbereich * Massestücke

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Anleitung: Zuerst die Stativstange mit Hilfe einer Muffe waagrecht an die Stativstange des Fußes befestigen. Dann die Kraftmesser an ihren Ringen auf die waagrechte Stativstange schieben. Ein Massestück von 100 g wird hintereinander an die verschiedenen Kraftmesser gehängt.

Die Federn der Kraftmesser werden verschieden stark gedehnt. Je nach Messbereich des Kraftmessers wird aber immer derselbe Wert angezeigt.

Anschließend werden die 4 Kraftmesser mit gleichem Messbereich an der Stativstange befestigt. Auf jeden Kraftmesser werden verschieden große Massestücke (100 g, 200 g, 300 g,…) befestigt. Dabei ist zu beachten, dass die Kraftmesser den passenden Messbereich aufweisen. Achtung: Die Spiralfedern der Kraftmesser dürfen nicht überdehnt werden!

Muffe

Stativstange

Fuß

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g

Was geschieht?

Dasselbe Massestück dehnt unterschiedliche Kraftmesser unterschiedlich stark. Derselbe Kraftmesser wird von unterschiedlichen Massestücken unterschiedlich stark gedehnt.

Schlussfolgerung: Die Kraft, die bei einem Massestück von 100 g gemessen wird, ist ca. 1 N. Durch Messung der Gewichtskraft kann die Masse bestimmt werden.

GLEICHE GRÖSSE UND DOCH NICHT GLEICH Material: Balkenwaage * 1 dm³ große Würfel aus Styropor und Holz Anleitung: Je ein Würfel wird auf eine Waagschale gelegt.

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Hinweis: Auf diese Weise wird auf manchen Märkten die Masse („das Gewicht“) von Waren gemessen.

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Was geschieht?

Die Waagschale neigt sich auf der Seite des Holzwürfels nach unten.

Schlussfolgerung: Je größer die Masse ist, desto größer ist bei gleichem Volumen die Dichte. Durch das Abwiegen jedes einzelnen Würfels kann die unterschiedliche Masse und dadurch die unterschiedliche Dichte gezeigt werden.

DIE DICHTE VON KÖRPERN

Material: Waage * Massesatz * Würfel aus unterschiedlichen Materialien mit jeweils 1 cm Kantenlänge

Anleitung: Mit Hilfe einer Waage werden die Massen der gleich großen Würfelchen aus unterschiedlichem Material bestimmt. Die Ergebnisse können mit dieser Tabelle verglichen werden.

Dichte in g/cm³ 0,24 0,50 2,70

Material Eisen Kupfer Blei

Dichte in g/cm³ 7,87 8,92 11,40

mp e

Material Kork Fichtenholz Aluminium

Schlussfolgerung: Da die Würfel gleiche Volumina jedoch unterschiedliche Massen aufweisen, unterscheiden sie sich in ihrer Dichte.

DIE ÜBERSCHWAPPENDE SUPPE

Material: Suppenteller * gefärbtes Wasser (Lebensmittelfarbe) * Becherglas

Anleitung: Etwas gefärbtes Wasser wird aus dem Becherglas in einen Suppenteller gegossen, sodass gerade der Boden des Tellers bedeckt ist. Zunächst wird der Teller langsam ein Stück über den Tisch gezogen. Anschließend wird der Teller ruckartig und rasch über den Tisch gezogen.

Oly

Was geschieht?

Wird langsam am Teller gezogen, so bewegt sich das Wasser mit. Wenn jedoch der Teller ruckartig gezogen wird, so „schwappt“ die Flüssigkeit über den Tellerrand.

Schlussfolgerung: Beim ruckartigen Ziehen verbleibt das Wasser aufgrund der Trägheit in Ruhe und der Teller wird unter der Flüssigkeit weggezogen.

20

Anleitung: Zu Beginn des Experiments wird die Gewichtskraft, die auf die Masse wirkt, bestimmt. Dazu wird die Masse an eine feste Schnur gebunden und an einen geeigneten Kraftmesser gehängt.

Ve

Zuerst die Stativstange mit Hilfe einer Muffe waagrecht an die Stativstange des Dreifußes befestigen. Dann in den Flaschenzug eine Schnur einfädeln (siehe Physikbuch, S. 53).

Den Flaschenzug dann am Stativ aufhängen. Nun den Kraftmesser an das Ende der Schnur des Flaschenzuges einhängen. Die Masse wird an den unteren Haken des Flaschenzugs gehängt.

rla

Material: Dreifuß mit Stativstange * Stativstange * Muffe * schwere Masse (Die Gewichtskraft der Masse muss zu Beginn des Experiments bestimmt werden. Daher darf die Masse – z. B. eines Steins – nicht den Messbereich des stärksten verfügbaren Kraftmessers übersteigen.) * feste Schnur (vor dem Versuch Reißfestigkeit überprüfen) * Kraftmesser * Flaschenzug mit mindestens 2 Rollen an jedem Ende

g

KRÄFTEERSPARNIS

Mit dem Kraftmesser dann an der Schnur ziehen und so die Masse hochheben. Zum Schluss die Anzeige am Kraftmesser ablesen.

Oly

mp e

Schlussfolgerung: Durch Ziehen am Kraftmesser lässt sich die Kraft bestimmen, die auf die Zugschnur wirkt. Bei einem Flaschenzug mit 4 Rollen (2 Rollen an jedem Ende) verteilt sich die Gewichtskraft auf 4 Schnüre. Daher ist die Kraft, die abgelesen wird, nur ¼ der Gewichtskraft, die auf die Masse wirkt.

Mechanik Datum:

Das Reaktionsprinzip

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Anleitung: ¬ Blase den Luftballon auf und verschließe ihn mit einem Gummiringerl! ¬ Klebe ihn in aufgeblasenem Zustand so auf den Wagen, dass die Öffnung in Fahrtrichtung zeigt! ¬ Entferne das Gummiringerl und halte dabei die Öffnung zu, sodass die Luft vorerst nicht entweichen kann! ¬ Stelle nun den Wagen auf den Fußboden und lasse die Öffnung los!

rla

Du brauchst: Wagen * Luftballon * Klebeband * Gummiringerl

g

Versuchsanleitungen 1 / Kopiervorlage Name:

21

Das Volumen eines Körpers

mp e

Du brauchst: Standzylinder * verschiedene Massestücke * Lebensmittelfarbe *Wasser * Faden Anleitung: ¬ Fülle den Standzylinder etwa halb voll mit gefärbtem Wasser, bis die Oberfläche genau bis zu einer der Markierungen reicht! ¬ Hänge ein an einem Stück Faden befestigtes Massestück in das Wasser!

Was beobachtest du?

¬

Wiederhole nun das Experiment mit anderen Massestücken!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 2 / Kopiervorlage Name:

Mechanik Datum:

Messen von Massen

g

22

rla

Du brauchst: Balkenwaage * Massensatz (Massen bis zu 1 kg) * verschiedene Gegenstände (Radiergummi, Bleistift, Buch usw.)

Anleitung: ¬ Lege die verschiedenen Gegenstände nacheinander auf eine derWaagschalen! ¬ Bestimme mithilfe des Massensatzes die Massen der Gegenstände möglichst genau! ¬ Ordne die Massen der Gegenstände nach der Größe ihrer Massen!

Ve

Deine Schlussfolgerung:

Ein Stapel Hefte

Du brauchst: Hefte oder Zeitschriften

Anleitung: ¬ Lege alle Hefte auf einen Stoß! ¬ Nun ziehe mit einem Ruck ein Heft aus der Mitte heraus!

Was beobachtest du?

mp e

Deine Schlussfolgerung:

Am seidenen Faden

Du brauchst: 10g Massestück * 1 kg Massestück * dünner Faden (Zwirn) Anleitung: ¬ Binde an beide Massestücke gleichlange Fäden! ¬ Hebe beide Massestücke an den Fäden gleichzeitig langsam in die Höhe!

Was beobachtest du?

Ziehe beide Massestück an den Fäden rasch in die Höhe!

Oly

¬

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Mechanik Datum:

Standfestigkeit

g

Versuchsanleitungen 3 / Kopiervorlage Name:

23

Anleitung: ¬ Stelle die Figuren nebeneinander auf die Platte! ¬ Hebe die Platte auf einer Seite immer weiter an!

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

rla

Du brauchst: verschiedene „Figuren“ (z. B. Spielkegel, Würfel, Spielklötze, Schachfiguren usw.) * Platte mit rauer Oberfläche (z. B. Holzbrett)

Der einseitige Hebel

Du brauchst: Buch * Holzklötze * 2 verschieden lange Holzleisten mit Haken an den Enden (anstelle des Hakens kann auch mit einer Schur eine Schlinge an ein Ende gebunden werden)

mp e

Anleitung: ¬ Lege das Buch auf einige Holzklötze! ¬ Befestige dann den Kraftmesser an der kürzeren Holzleiste! ¬ Schiebe nun die Leiste ein Stück unter das Buch! ¬ Ziehe die Holzleiste am Kraftmesser nach oben und hebe so das Buch hoch!

Was beobachtest du?

¬

Wiederhole das Experiment mit der längeren Holzleiste!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 4 / Kopiervorlage Name:

Mechanik Datum:

g

24

Der zweiseitige Hebel

Anleitung: ¬ Lege das Lineal so auf den Holzklotz, dass eine Wippe entsteht! ¬ Lege nun unterschiedliche Massestücke auf beide Enden des Lineals und zwar möglichst genau bei den Endmarkierungen!

rla

Du brauchst: Lineal * runder Holzklotz * unterschiedliche Massestücke (zwei der Massestücke sollten gleich groß sein)

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du? ¬ Verschiebe anschließend den Holzklotz so lange, bis dieWippe im Gleichgewicht ist! ¬ Lies nun die Entfernungen der beiden Massestücke zum Holzklotz am Lineal direkt ab!

Verteilung einer Last

mp e

Du brauchst: Holzleiste * 2 gleiche Kraftmesser * Stricknadel * 2 Sessel * Schnur * Massestück Anleitung: ¬ Lege die Holzleiste waagrecht über die beiden Lehnen der Sessel! ¬ Befestige die beiden Kraftmesser nebeneinander an der Holzleiste! ¬ Lege die Stricknadel auf die unteren Haken der Kraftmesser! ¬ Befestige das Massestück mithilfe der Schnur verschiebbar an der Stricknadel! ¬ Schiebe das Massestück an verschiedene Stellen der Stricknadel und behalte dabei die Kraftmesser im Auge!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Mechanik Datum:

Masse und Kraft

g

Arbeitsblatt 1 / Kopiervorlage Name:

25

Ve

max. 2 N

max. 5 N

max. 1 N

max. 10 N

rla

1. Auf diesen Kraftmessern ist angegeben, welche Kraft du mit ihnen höchstens messen kannst, ohne die Kraftmesser zu beschädigen. Schreibe zu jedem Kraftmesser die Nummern der Massestücke, die du anhängen kannst, um deren Gewichtskraft zu bestimmen!

3

1 25 g

2

1 000 g

4

10 g

5

500 g

6

2 000 g

100 g

Masse: 10 g

mp e

2.Welche Gewichtskraft wirkt auf folgende Massen?

Masse: 750 g

Gewichtskraft:

N

Masse: 1 000 g

Gewichtskraft:

N

Gewichtskraft:

N

Masse: 15 kg

Gewichtskraft:

N

3.Wie groß sind die Massen, auf die folgende Gewichtskräfte wirken?

Gewichtskraft: 500 N

Masse:

kg

Gewichtskraft: 20 N

Masse:

g

Gewichtskraft: 2 000 N

Masse:

kg

Gewichtskraft: 1,5 N

Masse:

g

Oly

4. Gib an, wo die Reibungskraft größer ist! Setze < oder > in das Kästchen!

5. Ordne die Reibungskräfte der Reihe nach, indem du die Ziffern 1 bis 4 einsetzt! Beginne bei der kleinsten!

© Olympe Verlag

Arbeitsblatt 2 / Kopiervorlage Name:

Mechanik Datum:

g

26

Die Dichte von Körpern

Dieser Topf hat ein Volumen von 100 cm³. Seine Masse beträgt 0,89 kg.

Seine Dichte ist

kg/dm³. .

Diese Lebensmittelverpackung hat ein Volumen von 100 cm³. Ihre Masse beträgt 1,5 g.

Ve

Er besteht aus

rla

Berechne die Dichte und das spezifische Gewicht dieser Gegenstände! Finde auch heraus, aus welchen Materialien sie bestehen!Tipp: Sieh in deinem Physikbuch auf S. 30 nach!

Ihre Dichte ist

kg/dm³.

Sie besteht aus

Dieser Armreifen hat ein Volumen von 5 cm³.

Seine Masse beträgt 52,5 g.

Seine Dichte ist

kg/dm³.

Dieser Blumentopf hat ein Volumen von 5 dm³.

Seine Masse beträgt 10,5 kg.

Seine Dichte ist

.

Er besteht aus

mp e

Er besteht aus

.

kg/dm³. .

Dieses Segelschiff hat ein Volumen von 10 cm³.

Seine Masse beträgt 25,8 g.

Seine Dichte ist Er besteht aus

kg/dm³. .

Das Kräfteparallelogramm

Oly

Hier siehst du jeweils 2 Kräfte, die gemeinsam wirken. Ermittle mit Hilfe des Kräfteparallelogramms jeweils die resultierende Kraft!

© Olympe Verlag

Mechanik Datum:

Bewegung

g

Arbeitsblatt 3 / Kopiervorlage Name:

27

rla

1. Marcel macht mit seinen Freunden eine Fahrradtour und schreibt einen Bericht darüber. Leider fehlen einige Angaben. Fülle die Lücken mit Hilfe des Zeit-Weg-Diagramms!

Um 10 Uhr fuhren wir los. Zunächst ging es ganz gut und wir

fuhren durchschnittlich --------- km/h schnell. Um 11 Uhr

machten wir die erste Pause. Nach ---------- min ging es für

Ve

30 min leicht bergauf. Da waren wir nur ---------- km/h schnell.

Aber dann ging es dafür bergab, sodass wir --------- km/h schnell waren. Nach einer -------------- --- Stunde erreichten wir wieder die Ebene und machten wieder eine Pause von

------------- min. Die letzten 15 km legten wir gemütlich mit km/h zurück.

mp e

2. Lies dir die kurzen Geschichten gut durch und berechne, wie lange es jeweils dauert, den beschriebenen Weg zurückzulegen!

A. Laurenz fährt mit seinem Motorrad von Wien nach Salzburg. Er fährt mit durchschnittlich 120 km/h. Wie lange braucht er für die 300 km lange Strecke?

Er braucht

Stunden.

Oly

B. Familie Berger nimmt im Sommer an eine Kreuzfahrt im Mittelmeer teil. Die Durchschnittsgeschwindigkeit ihres Schiffes beträgt 30 km/h. Wie lange benötigt das Schiff, um die Strecke von 810 km von Palermo nach Genua zurückzulegen?

D. Herr Dr. Obermeier fliegt zu einer geschäftlichen Besprechung von Wien nach New York. Das Flugzeug, mit dem er fliegt, ist 800 km/h schnell. Wie lange braucht er für die 6 800 km lange Strecke?

Er braucht

Es benötigt

Stunden.

C. Petras Klasse fährt mit der Bahn von Klagenfurt nach Wien. Der Zug fährt im Durchschnitt mit 100 km/h. Wie lange dauert die 350 km lange Reise?

Sie dauert

Stunden.

Stunden.

© Olympe Verlag

Mechanik Datum:

Arbeitsblatt 4 / Kopiervorlage Name:

g

28

Arbeit und Leistung

rla

1. Berechne, welche Arbeit hier geleistet wird!

1

2

Ein Baukran hebt eine Last von 2 000 kg in eine Höhe von 100 m. Welche Arbeit ist dazu erforderlich?

Ein Auto mit 1 000 kg wird mit einer Hebebühne in der Werkstatt 2 m hoch gehoben.

Welche Arbeit ist dazu erforderlich?

erforderliche Arbeit:

Nm

Nm

Ve

erforderliche Arbeit:

3

4

Ein Schiff mit 10 000 kg wird 6 m hoch aus dem Wasser gehoben. Welche Arbeit ist dazu erforderlich?

Ein Satellit mit einer Masse von 200 kg soll in eine Höhe von 500 km gebracht werden. Welche Arbeit ist dazu erforderlich?

erforderliche Arbeit:

erforderliche Arbeit:

mp e

Nm

Nm

2. Ermittle nun, welche Leistung dazu jeweils erbracht werden muss!

1) Das Hochheben des Autos dauert 10 sec.

Leistung:

W

2) Der Baukran hebt seine Last in 100 sec.

Leistung:

W

3) Das Schiff wird in 5 min hochgehoben.

Leistung:

W

3. PS oder kW? Berechne die fehlende Leistungsangabe!

Oly

Airbus A380:

Lasthubschrauber: Supertanker:

© Olympe Verlag

Güterlokomotive:

kW = 10 000 PS

36 000 kW =

PS

kW = 128 000 PS

6 000 kW =

PS

Mechanik Datum:

g

Arbeitsblatt 5 / Kopiervorlage Name:

29

Einfache Maschinen

rla

1. Eine Schnellwaage besteht aus einem Stab, der drehbar aufgehängt ist. An einer Seite befestigt man den Gegenstand, dessen Masse bestimmt weden soll. An der anderen Seite befindet sich ein Gewicht mit bekannter Masse, das am Stab verschoben werden kann. Berechne mit Hilfe des Hebelgesetztes, welche Masse der jeweilige Gegenstand besitzt!

Das bekannte Gewicht hat eine Masse von 1 kg. Der Abstand zwischen dem Drehpunkt (D) und dem Punkt, an dem der Gegenstand befestigt ist, beträgt 5 cm.

10 cm

20 cm

Ve

1 kg

1 kg

1 kg D

5 cm

D

Masse des Gegenstands:

Masse des Gegenstands:

?

kg

D

Masse des Gegenstands:

?

kg

kg

?

mp e

2. Überlege, welche Kraft du bei diesen Flaschenzügen aufbringen musst, um die Last hochzuheben! Trage die Kraft in das Kästchen ein!

100 N

100 N

100 N

Oly

3. Welche Kräfte wirken bei der Schiefen Ebene und beim Keil? Trage sie als Pfeile richtig in die Skizzen ein und beschrifte sie!

© Olympe Verlag

Mechanik Datum:

Wiederholung Name:

g

30

4/

2) Entscheide, indem du das Falsche durchstreichst!

rla

1) Nenne 4 unterschiedliche Waagen!

4/

Eine Balkenwaage misst die Masse / das Gewicht eines Körpers. Sie vergleicht zwei Kräfte / Massen

miteinander. Man legt dazu den zu wiegenden Gegenstand in eine Waagschale / Waagschüssel und ein

3) Was misst die Federwaage?

Dichte

Leistung

Ve

Massestück aus dem Massesatz / Massevorrat in die andere.

Masse

Arbeit

Kraft

1/

Geschwindigkeit

4) Zeichne in dieses Kästchen eine Kraft von 5 N ein und beschrifte sie richtig!

(1 N entspricht 1 cm)

4/

mp e

Wiederholung

Wird nicht angezeigt

5) Nenne die 3 Arten der Reibung! Ordne sie und beginne bei der kleinsten!

reibung

reibung

Oly

6) Wovon hängt die Reibung ab?

7) Wie lautet das Reaktionsprinzip?

Jede Kraft verursacht eine aber

reibung 2/

3/ , die

gerichtet ist.

8) Trage in das Kästchen die Formel für die Dichte ein!

© Olympe Verlag

3/

3/

31 9) Wähle aus und setze die Begriffe aus dem Kästchen richtig ein!

6/

Das

g

Kraft * 1 m³ * angezogen * spezifische * 1 dm³ * Masse * Gewicht * Materials * abgestoßen eines Materials ist die dieses

von der Erde

10) Schreibe diese Formel in Worten auf! V = s t

Ve

11) Nenne die beiden Arten der Bewegung!

wird.

rla

mit der

,

Bewegung

3/

2/

Bewegung

12) Schreibe diese Formel in Symbolen!

3/

Arbeit ist Kraft mal Weg.

Wiederholung

Energie Wird nicht angezeigt

mp e

13) Wie nennt man die Energie der Lage und die Energie der Bewegung noch?

2/

Energie

14) Wie heißt dieser Satz?

1/

„Energie kann nicht erzeugt und nicht vernichtet werden. Energie kann nur von einer Energieform in eine andere Energieform umgewandelt werden.“ Dies ist der

.

Oly

15) Wie lautet die Formel für die Leistung? Schreibe sie sowohl in Worten als auch in Symbolen an!

16) Wie lautet die goldene Regel der Mechanik?

44 – 48: 37 – 43: 30 – 36: 24 – 29: unter 24:

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

6/

1/

© Olympe Verlag

32 Lösungen Buch S. 21 – 56

g

Beim Fallen nicht die Geschwindigkeit eines Körpers zu. Die Geschwindigkeit des Tellers ist daher nach 1 m wesentlich größer als nach 1 cm.

Eine raue Oberfläche erhöht die Reibung (z.B. Streuen mit Rollsplitt bei Glatteis, Rillen auf der Oberfläche der Handgriffe bei Werkzeug).

Eine glatte Oberfläche verringert die Reibung (z.B. Wachsen der Lauffläche eines Schis). Auch eine Flüssigkeit zwischen den reibenden Oberflächen verringert die Reibung (z.B. Schmieröl zwischen beweglichen Teilen eines Motors, Wasser auf einer Wasserrutsche) Lösungswort: KRAFT Erde: 500 N * Mond: 80 N * Sonne: 13 700 N * Jupiter: 1 240 N * Mars: 185 N Auf der Sonne * Weil die Oberfläche zu heiß ist.

Ve

K.5/S. 27/1 K.5/S. 27/2 K.5/S. 27/3 K.5/S. 28/4

Auch zwischen den Sitznachbarn gibt es eine anziehende Kraft. Allerdings ist diese Kraft so gering (im Verhältnis zur Anziehung durch die viel schwerere Erde), dass sie nicht gespürt wird.

Die Frage müsste lauten: Wie groß ist deine Masse (bzw. die Masse deines Körpers)?

rla

K.5/S. 21 (Seitenspalte) K.5/S. 22 (Seitenspalte) K.5/S. 24 (Seitenspalte) K.5/S. 25 (Seitenspalte)

3

4

Lösungen 2

mp e

6 1

werden nicht angezeigt 7

K.5/S. 28/5

Wenn du ins Wasser steigst, wird so viel Wasser verdrängt, wie es dem Volumen deines Körpers entspricht. Dieses Wasser würde über den Rand der Badewanne rinnen.

Oly

K.6/S. 29 (Seitenspalte) K.7/S. 33/1 K.7/S. 33/2 K.7/S. 34/3

5

Löffel/Silber * Schraube/Messing * Münze/Nickel * Kugel/Eisen * Spielfigur/Aluminium MASSE * ARCHIMEDES * SPEZIFISCH * HEUREKA * EINHEIT * VOLUMEN

33

Ve

rla

g

K.7/S. 34/4

Lösungswort: TACHO

K.8/S. 39/1 K.8/S. 39/2

K.8/S. 40/3

K.8/S. 40/4

mp e

Lösungen

werden nicht angezeigt

a) 7 500 J * b) 0 J * c) 4 500 J * d) 7 500 J

Oly

K.9/S. 41 (Seitenspalte) K.9/S. 47/1 K.9/S. 47/2

In der Physik unterscheidet man 3 Arten von Gleichgewichten: das stabile, das labile und das indifferente Gleichgewicht. A. Beim stabilen Gleichgewicht kehrt der Körper wieder in seine Ausgangslage zurück, wenn er ein wenig ausgelenkt wird. Wenn man einen Stein an einer Schnur aufhängt, befindet er sich in einem stabilen Gleichgewicht. Der Schwerpunkt (S) liegt direkt unter dem Drehpunkt (D). B. Beim labilen Gleichgewicht reicht ein kleiner Stoß und der Körper setzt sich in Bewegung. Der Schwerpunkt liegt dabei über dem Drehpunkt. C. Beim indifferenten Gleichgewicht ist es egal, wie man den Körper bewegt, er befindet sich immer im Gleichgewicht. Ein Rad, das man in seinem Mittelpunkt drehbar lagert, ist ein Beispiel dafür. Der Schwerpunkt und der Drehpunkt fallen zusammen.

Dragan: 12 km/h * Julia: 3 km/h * Herr Topovic: 60 km/h * Frau Sommerlatte: 120 km/h * Otto: 5 km/h * Schiff: 10 km/h Die zu leistende Arbeit ist bei der Rollreibung am geringsten.

E

P

E

P

P E

E

34

g

K.10/S. 51 (Seitenspalte) K.10/S. 55/1

Ein Perpetuum Mobile ist ein Gerät, das sich„ewig bewegt“.

1) P ® K * 2) E ® W * 3) C ® K * 4) K ® W * 5) C ® W individuelle Lösung Eine Schiefe Ebene kann als Rampe verwendet werden, auf der Lasten langsam nach unten gleiten können. Der Vorteil besteht darin, dass die Bewegung leichter gebremst werden kann.

Wenn man auf der Straße 100 m zurücklegt, gewinnt man 18 m an Höhe.

Archimedes wollte zum Ausdruck bringen, dass man mit einem Hebel so viel Kraft erzeugen kann, dass man sogar die Welt hochheben könnte.

rla

K.9/S. 48/3 K.9/S. 48/4 K.9/S. 48/5 K.10/S. 49 (Seitenspalte)

5

1

2

9

3

8

Ve

6

7

4

von oben nach unten: 100 N * 50 N * 450 N * 400 N Lösungswort: SEIL Richtige Sätze: Ein Keil ist eine einfache Maschine, --- die aus zwei schiefen Ebenen zusammengesetzt ist.

Ein Wellrad besteht aus zwei verschieden großen Rollen, --- die an einer gemeinsamen Welle befestigt sind.

Eine Schraube ist eine Schiefe Ebene, --- die kreisförmig angeordnet ist.

Ein Flaschenzug besteht aus mehreren Rollen, --- die mit einem Seil verbunden sind.

Auf einer Schiefen Ebene ist die Normalkraft umso kleiner, --- je größer der Steigungswinkel ist.

Die goldene Regel der Mechanik besagt: --- Was an Kraft gewonnen wird, geht an Weg verloren.

Mit einem Seil oder einer Stange kann --- der Angriffspunkt der Kraft verändert werden.

Ein Hebel ist ein drehbar gelagerter Balken, --- bei dem an beiden Seiten Kräfte wirken.

Lösungen

mp e

K.10/S. 55/2 K.10/S. 56/3 K.10/S. 56/4

werden nicht angezeigt

Versuchsanleitungen: Beobachtungen (B)/Schlussfolgerungen (S) (Lehrer/innenheft S. 21 – 24)

VA 1

Oly

VA 2

Das Reaktionsprinzip: B: Der Wagen setzt sich in Bewegung. * S: Die mit hoher Geschwindigkeit ausströmende Luft erzeugt eine Kraft in die Gegenrichtung, die den Wagen in Bewegung setzt.

Das Volumen eines Körpers: B1: Der Wasserspiegel steigt an. * B2: Der Wasserspiegel steigt unterschiedlich stark an. * S: Das Volumen, um das der Wasserspiegel ansteigt, entspricht dem Volumen des eingetauchten Massestücks.

Messen von Massen: S: Das Messen von Massen ist ein Vergleich von Massen mit bekannten Massestücken.

Ein Stapel Hefte: B: Die anderen Hefte bleiben liegen. * S: Aufgrund der Trägheit bewegen sich die übrigen Hefte nicht.

Am seidenen Faden: B1: Beide Massestücke können hochgehoben werden. * B2: Der Faden am schwereren Massestück reißt. * S: Aufgrund der Trägheit wirkt beim raschen Hochziehen eine größere Kraft auf den Faden.

Standfestigkeit: B: Die Figuren fallen um, allerdings nicht alle gleichzeitig. * S: Die Standfestigkeit eines Körpers ist umso größer, je größer die Standfläche ist und je tiefer der Schwerpunkt liegt.

Der einseitige Hebel: B1: Der Kraftmesser zeigt an, dass zum Hochheben eine Kraft erforderlich ist. * B2: Die erforderliche Kraft ist geringer als beim vorherigen Experiment. * S: Die Holzleisten sind einseitige Hebel. Ihre Länge ist die Länge des Kraftarms im Hebelgesetz.

Der zweiseitige Hebel: B: Das Lineal neigt sich nach einer Seite. * S: Das Produkt aus der Masse eines Massestückes und seinem Abstand zum Holzklotz ist auf beiden Seiten gleich groß.

Verteilung einer Last: B: Die Kraftmesser zeigen unterschiedliche Werte an * S: Die Verteilung der gesamten Gewichtskraft auf die beiden Kraftmesser hängt davon ab, wo die Gewichtskraft des Massestücks an der Stricknadel angreift. Die Verteilung der Kraft folgt dem Hebelgesetz.

VA 3

VA 4

35 Lösungen Lehrer/innenheft S. 23 – 29 1. Von links nach rechts: 1, 4, 5 * 1, 2, 3, 4, 5 * 1, 2, 4, 5 * 1, 4, 5

g

AB 1

2. 10 g: 0,1 N * 750 g : 7,5 N * 1 000 g: 10 N * 15 kg: 150 N

3. 500 N: 50 kg * 2 000 N: 200 kg * 20 N: 2 000 g * 1,5 N: 150 g 4.

5.

rla

>

4

1

AB 2

2

Ve

3

Topf: 8,9 kg/dm³ – Kupfer * Lebensmittelverpackung: 0,015 kg/dm³ – Styropor * Armreifen: 10,5 kg/dm³ – Silber * Blumentopf: 2,1 kg/dm³ – Beton * Segelschiff: 2,58 kg/dm³ – Glas

AB 3

AB 4

mp e

Lösungen

werden nicht angezeigt

1. Um 10 Uhr fuhren wir los. Zunächst ging es ganz gut und wir führen durchschnittlich 20 km/h schnell. Um 11 Uhr machten wir die erste Pause. Nach 15 min ging es für 30 min leicht bergauf. Da waren wir nur 10 km/h schnell. Aber dann ging es dafür bergab, sodass wir 30 km/h schnell waren.

Nach einer halben Stunde erreichten wir wieder die Ebene und machten wieder eine Pause von 15 min. Die letzten 15 km legten wir gemütlich mit 15 km/h zurück.

2. Manfred: 2,5 Stunden * Familie Berger: 27 Stunden * Petras Klasse: 3,5 Stunden * Dir. Obermeier: 8,5 Stunden 1. Auto: 20 000 Nm * Baukran: 2 000 000 Nm * Schiff: 600 000 Nm * Satellit: 1 000 000 000 Nm 2. Leistung: a) 2 000 W * b) 20 000 W * c) 2 000 W

3. Airbus: 96 000 kW = 128 000 PS * Güterlokomotive: 6 000 kW = 8 000 PS * Lasthubschrauber: 7 500 kW = 10 000 PS * Supertanker: 36 000 kW = 48 000 PS 1. Schnellwaage: von links nach rechts: 2 kg * 4 kg * 1 kg 2. Flaschenzug: von links nach rechts: 33 1/3 N * 25 N * 20 N

Oly

AB 5

3.

FN

FH

FG

FN F

FN

36 1. Balkenwaage * Schnellwaage * Apothekerwaage * Briefwaage * Dezimalwaage * Brückenwaage 2. Eine Balkenwaage misst die Masse eines Körpers. Sie vergleicht zwei Massen miteinander. Man legt die zu wiegenden Gegenstand in eine Waagschale und ein Massestück aus dem Massesatz in die andere.

3. Kraft Richtung der Kraft 4. raft K r de rag (Länge des Pfeils: 5 cm) Bet Angriffspunkt

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

Rollreibung * Gleitreibung * Haftreibung Untergrund * Masse Jede Kraft verursacht eine Gegenkraft, die genau so groß, aber entgegengesetzt gerichtet ist. r= m V Das spezifische Gewicht eines Materials ist die Kraft, mit der 1 dm³ dieses Materials von der Erde angezogen wird.

Geschwindigkeit ist Weg pro Zeit gleichförmige Bewegung * beschleunigte Bewegung W=F•s potentielle Energie * kinetische Energie Energieerhaltungssatz Leistung ist Arbeit pro Zeit; P = W t Was an Kraft gewonnen wird, geht an Weg verloren.

Ve

5.

6.

7.

8.

9.

rla

g

Wiederholung

Lösungen

Oly

mp e

werden nicht angezeigt

37 DIE WELT BESTEHT AUS TEILCHEN (Kapitel 11 – 19)

g

1. LERNZIELE:

mp e

Ve

rla

Die Schüler und Schülerinnen sollen: è die Aggregatzustände von Stoffen kennen, è die Anordnung der Teilchen in den verschiedenen Aggregatzuständen beschreiben können, è wissen, wie sich Teilchen bewegen, è den Zusammenhang zwischen Kohäsionskraft, Adhäsionskraft, Oberflächenspannung und Kapillarwirkung herstellen können, è den Unterschied zwischen Wärme und Temperatur erklären können, è die Ursachen für die Wärmeausdehnung benennen können, è wissen, wie die Temperatur gemessen wird und die Temperaturskalen kennen, è den Unterschied zwischen Schmelz- und Siedetemperatur kennen, è von der Anomalie des Wassers und seiner Bedeutung für das Leben auf der Erde erfahren, è die Wärme als Energieform verstehen lernen, è den Druck als Kraft erkennen, è den hydrostatischen Druck sowie den Auftrieb in Flüssigkeiten verstehen, è den Zusammenhang zwischen der Dichte einer Flüssigkeit und der Auftriebskraft erfassen, è den Unterschied zwischen Schwimmen, Schweben und Sinken erkennen, è die Eigenschaften der Luft benennen können, è wissen, dass Gase komprimierbar sind, è über den Luftdruck Bescheid wissen, è die Funktionsweise von Geräten bei Unter- und Überdruck kennen lernen, è die Temperaturabhängigkeit der Dichte von Gasen erfassen, è die Auftriebskraft in Gasen als Ursache für das Fliegen von Ballons und Luftschiffen erkennen, è die Abhängigkeit des Auftriebs von der Dichte von Gasen verstehen, è die Brownsche Bewegung als Ursache für die Bewegung von Partikeln in der Luft kennen lernen, è die Entstehung von Auftrieb durch Bewegung (aerodynamischer Auftrieb) erfassen, è wissen, wie Körper, die schwerer als Luft sind, fliegen.

2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT / VERSUCHSANLEITUNGEN FÜR LEHRER/INNEN: DER SCHMELZENDE EISWÜRFEL

Material: Eiswürfel * Trinkglas oder Glasschale mit geringem Durchmesser

Anleitung: Der Eiswürfel wird zu Beginn der Unterrichtsstunde in das leere Glas gelegt.

Was geschieht?

Während der Unterrichtsstunde schmilzt das Eis. Wenn es ganz geschmolzen ist, bedeckt das Wasser den Boden des Glases.

Oly

Schlussfolgerung: Der Wasserstand des geschmolzenen Eiswürfels ist wesentlich niedriger als die Höhe des ursprünglichen Eiswürfels. Das flüssige Wasser füllt den zur Verfügung stehenden Raum vollständig aus.

DER TROCKENE FINGER

Material: mit Wasser gefülltes Glas * Bärlappsporen (in Apotheke erhältlich) Anleitung: Auf die Wasseroberfläche wird möglichst gleichmäßig eine dicke Schicht Bärlappsporen gestreut, sodass keine Lücken bleiben. Der Finger wird vorsichtig in das kalte Wasser getaucht und wieder herausgezogen. Nach dem Herausziehen des Fingers bläst man die anhaftenden Sporen weg.

Was geschieht?

Der Finger ist nach dem Wegblasen der Sporen trocken.

Schlussfolgerung: Die Bärlappsporen legen sich rund um den Finger. Diese Sporen besitzen eine wasserabweisende Oberfläche. Dadurch kann das Wasser nicht bis zur Haut des Fingers gelangen.

38 BUNTKREIDE

g

Material: Dreifuß * Stativstange * Muffe * langes Glasrohr (ca. 1 m), der Innendurchmesser muss groß genug sein, dass Kreidestücke hindurch passen * Becherglas * Lebensmittelfarbe * weiße Tafelkreide

Was geschieht?

Von unten beginnen sich die Kreidestücke zu verfärben.

rla

Anleitung: Das Glasrohr wird in das Becherglas gestellt und so mit dem Stativ fixiert, dass zwischen der unteren Kante des Rohrs und dem Boden des Becherglases ein Spalt bleibt. Danach wird von oben das Glasrohr mit Kreidestücken befüllt. In das Becherglas füllt man anschließend Wasser, das mit Lebensmittelfarbe gefärbt ist Achtung: Es sollte ausreichend Lebensmittelfarbe verwendet werden, um eine intensive Färbung des Wassers zu gewährleisten.

Ve

Schlussfolgerung: Durch die Kapillarwirkung wird gefärbtes Wasser in die Kreidestücke gesogen.

Variante: Zu Beginn kann nur so wenig gefärbtes Wasser in das Becherglas gegossen werden, dass gerade der Boden bis zum unteren Ende des Glasrohrs bedeckt ist. Sobald dieses Wasser in die Kreidestücke gesogen worden ist, kann Wasser mit einer anderen Färbung bzw. ungefärbtes Wasser nachgegossen werden. So entstehen in dem mit Kreide gefüllten Rohr unterschiedlich gefärbte Schichten, die nach oben wandern.

DAS DÜNNE GEWINNT

Material: 3 dünne Glasröhrchen (Kapillare) mit verschiedenen Durchmessern * 3 Reagenzgläser in Reagenzglasständer * intensiv mit Lebensmittelfarbe gefärbtes Wasser * weißer Hintergrund (helle Wand, weiße Platte, usw.)

mp e

Anleitung: Die Reagenzgläser im Reagenzglasständer werden gleich hoch mit gefärbtem Wasser gefüllt. Anschließend werden die 3 Kapillaren in die Reagenzgläser gestellt.

Was geschieht?

Das gefärbte Wasser wird ein Stück in die Glasröhrchen gesogen. Im Glasröhrchen mit dem geringsten Durchmesser steigt das Wasser am höchsten.

Schlussfolgerung: Die Kapillarität bewirkt, dass das Wasser an der Innenfläche der Glasröhrchen nach oben gezogen wird. Je dünner ein Glasröhrchen ist, desto größer ist seine Kapillarität und desto höher steigt das Wasser nach oben.

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DIE DICKE KUGEL

Material: Eisenkugel (an Kette mit Griff ) * Eisenring * Bunsenbrenner

Oly

Anleitung: Zuerst zeigt der Lehrer/die Lehrerin, dass die Eisenkugel mühelos durch den Eisenring fällt. Im Anschluss wird die Eisenkugel über die Flamme des Bunsenbrenners gehalten und erwärmt.

Was geschieht?

Nach dem Erwärmen passt die Kugel nicht mehr durch den Ring.

Erst nach dem Abkühlen passt die Kugel wieder hindurch.

Schlussfolgerung Beim Erwärmen dehnt sich die Eisenkugel aus. Ihr Durchmesser nimmt zu, sodass sie nicht mehr durch den Ring passt. Beim Abkühlen zieht sie sich wieder zusammen.

39 DER BIMETALLSTREIFEN

Material: Bimetallstreifen * Dreifuß, Stativstange, Muffe * Bunsenbrenner

rla

Anleitung: Der Bimetallstreifen wird waagrecht in die Muffe gespannt und mit einem Bunsenbrenner, der unter dem Bimetallstreifen steht, erwärmt.

g

~

Was geschieht?

Der Bimetallstreifen beginnt sich nach oben oder nach unten zu verbiegen.

DAS FLÜSSIGKEITSTHERMOMETER

Ve

Schlussfolgerung: Der Bimetallstreifen besteht aus zwei verschiedenen Metallen, die sich bei Erwärmung verschieden stark ausdehnen (z. B. Eisen und Messing oder Kupfer und Aluminium). Durch die unterschiedliche Ausdehnung an der Ober- und Unterseite des Streifens krümmt sich der Streifen.

Material: 3 gleich große Glasgefäße (Rundkolben) * Glaswanne * 3 Gummistopfen mit Loch * 3 Glasröhrchen (ca. 20 cm lang) mit Düse an einem Ende * Glykol * Spiritus * Wasser * 3 verschiedene Lebensmittelfarben * Tauchsieder

mp e

Anleitung: Wasser, Glykol und Spiritus werden jeweils in einem Glasgefäß mit verschiedenen Lebensmittelfarben gefärbt. Die Rundkolben dann in die Glaswanne stellen und mit den drei gefärbten Flüssigkeiten vollständig anfüllen. Danach werden die Gefäße mit Gummistopfen verschlossen. Die dabei überfließenden Flüssigkeiten in der Glaswanne auffangen. Anschließend werden die Glasröhrchen mit dem dünnen Ende (Düse) in die Löcher der Gummistopfen gesteckt. Die Wanne wird mit Wasser halb gefüllt. Dieses dann mit dem Tauchsieder erwärmt. Achtung: es darf nicht so viel Wasser in die Wanne gefüllt werden, dass die Rundkolben zu schwimmen beginnen!

Was geschieht?

Die gefärbten Flüssigkeiten steigen in den Glasröhrchen unterschiedlich rasch nach oben.

Schlussfolgerung: Die unterschiedlichen Flüssigkeiten dehnen sich beim Erwärmen unterschiedlich aus. Die Zunahme der Volumina führt dazu, dass Flüssigkeit in das zuvor leere Glasröhrchen steigt. Spiritus dehnt sich am stärksten aus, daher steigt die Flüssigkeit in diesem Röhrchen am schnellsten an. Wasser hingegen dehnt sich am geringsten aus.

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DIE TRICKFLASCHE (Lehrervariante)

Oly

Material: Glasflasche * Dreibein mit Drahtgitter * Kerze * Luftballon

Anleitung: Der Luftballon wird über die Öffnung der Flasche gezogen. Diese stellt man auf das Drahtgitter des Dreifußes und erwärmt sie von unten mit der Kerze.

Was geschieht?

Der Luftballon wird langsam aufgeblasen.

Schlussfolgerung: Beim Erwärmen dehnt sich die Luft aus. Sie entweicht aus der Flasche und füllt den Luftballon.

40 DRUCKAUSBREITUNG

g

Material: große Kunststoffspritze (mind. 20 ml) * großes Becherglas * Kerze oder Feuerzeug * dünne Nägel * Zange * gefärbtes Wasser (Lebensmittelfarbe)

rla

Anleitung: Ein Nagel wird an der Kerzenflamme erwärmt, wobei der Nagel dabei mit der Zange festgehalten wird. In die Kunststoffspritze ohne Kolben werden mit dem erhitzten Nagel ringförmig mehrere Löcher gebohrt. Der Ring sollte einige Millimeter vom Spritzenende entfernt sein. Insgesamt sollten 8 – 10 Löcher gebohrt werden. Mit der Spritze dann gefärbtes Wasser aufziehen. Anschließend wird die Düse der Spritze mit einem weiteren Nagel fest verschlossen und auf den Kolben gedrückt.

Was geschieht?

Durch das Drücken des Kolbens spritzt das Wasser gleichmäßig aus sämtliche Löchern in der Spritze.

SPÜRBARER DRUCK

Ve

Schlussfolgerung: Der Druck in der Flüssigkeit breitet sich gleichmäßig nach allen Richtungen aus.

Material: 2 kleine Luftballons („Wasserbomben“) * dünner Schlauch mit einer festen Hülle * Schnur Anleitung: Ein Luftballon wird mit einem Stück Schnur an einem Ende des Schlauchs befestigt und durch den Schlauch mit Wasser befüllt. Der andere Luftballon wird auch mit Wasser gefüllt, über das andere Ende des Schlauches geschoben und ebenfalls festgebunden.

Anschließend drückt man vorsichtig einen der beiden Ballone zusammen.

mp e

Was geschieht?

Beim Zusammendrücken wird das Wasser durch den Schlauch in den anderen Luftballon gedrückt. Dieser füllt sich stärker und wächst an.

Schlussfolgerung: Durch das Drücken auf einen Luftballon wird Druck erzeugt. Dieser pflanzt sich durch den Schlauch fort und bewirkt, dass der andere Ballon anwächst. Der Druck breitet sich nach allen Richtungen gleichmäßig aus.

DAS U-ROHR ALS VERBUNDENES GEFÄSS (Demonstration durch den Lehrer/die Lehrerin) Material: großes U-Rohr aus Glas * Lebensmittelfarbe

Anleitung: Ein U-Rohr wird bis zur Hälfte mit gefärbtem Wasser gefüllt. Nun neigt man das U-Rohr, bis ein Schenkel fast bis oben mit Wasser gefüllt ist und verschließt es mit dem Daumen.

Was geschieht?

Nach dem Aufrichten steht die Flüssigkeit in den beiden Schenkeln unterschiedlich hoch.

Die Schüler/innen werden glauben, dass der Daumen daran schuld sei.

Oly

Nun nimmt man das U-Rohr mit der anderen Hand und verschließt wie selbstverständlich mit dem Daumen der anderen Hand die andere Öffnung und sagt :„Ich habe den Daumen weggeben, doch die Flüssigkeit steht immer noch unterschiedlich hoch.“ Die Schüler/innen sollen erklären, was geschehen ist.

Schlussfolgerung: Die Luftsäule im leeren Rohr wird durch den Daumen am Ausströmen gehindert. Daher bleibt die Wassersäule bestehen.

41 Material: Dreifuß * 2 Stativstangen * Muffe * kleiner Stein (Massestück) * Becherglas * Kraftmesser * Laborhebebühne * Schnur

rla

Anleitung: Ein Stein wird an eine Schnur geknüpft und an den Kraftmesser gehängt, der am Stativ befestigt ist. Das Becherglas mit Wasser stellt man dann auf die Hebebühne und platziert es so, dass sich der Stein knapp über der Wasseroberfläche befindet. Nun wird die Laborhebebühne mit dem Becherglas höher geschraubt, wobei der Stein immer tiefer eintaucht.

Die Anzeige am Kraftmesser wird beobachtet.

g

DER STEINHEBER

Was geschieht: Die vom Kraftmesser angezeigte Kraft wird beim Eintauchen geringer.

Ve

Schlussfolgerung: Der Stein gewinnt beim Eintauchen Auftrieb. Die Auftriebskraft entspricht der Gewichtskraft, die auf das verdrängte Wasser wirkt.

Variante: Anstelle des Leitungswassers kann eine andere Flüssigkeit (Öl, Alkohol, Salzwasser) verwendet werden. Die Änderung der Kraft am Kraftmesser ist geringer oder höher, je nach verwendeter Flüssigkeit.

DIE SENKWAAGE (Lehrerversion)

Material und Anleitung siehe Kopiervorlage„Versuchsanleitungen 4“ zusätzliches Material: Speiseöl * Glycerin * Schere * wasserfester Filzstift

mp e

Anleitung: Zusätzlich zu Wasser und Kochsalzlösung wird die Senkwaage noch in Speiseöl und Glycerin getaucht. Die unterschiedliche Einsinktiefe wird ebenfalls markiert.

Variante: Falls an der Schule„echte“ Aräometer vorhanden sind, kann dieses Experiment auch mit diesen durchgeführt werden.

BUNTER COCKTAIL

Material: Speiseöl * Kochsalz * Glycerin * Haarshampoo * Lebensmittelfarbe * Paprikapulver * mehrere Mischgläser * Reagenzgläser * Glasstab oder Löffel * Cocktailglas Anleitung: In den Mischgläsern werden verschiedene Flüssigkeiten gefärbt: Speiseöl mit Paprikapulver (rot), Salzwasser mit Lebensmittelfarbe (z. B. grün), Glycerin (z. B. gelb). Im Cocktailglas überschichtet man nun die einzelnen Flüssigkeiten: unten befindet sich gelbes Glycerin, darüber grünes Salzwasser, Haarshampoo und oben das rot gefärbte Speiseöl. Das Überschichten erfolgt, indem man den Glasstab oder den Löffelstiel in die Flüssigkeit taucht. Die jeweilige Flüssigkeit wird in ein Reagenzglas geschüttet und vorsichtig am Glasstab oder am Löffelstiel entlang in das Cocktailglas gegossen.

Oly

Was geschieht?

Im Glas entsteht ein bunter Cocktail, in dem unterschiedlich gefärbte Flüssigkeiten übereinander liegen, die sich nicht vermischen.

Schlussfolgerung: Die Flüssigkeiten haben unterschiedliche Dichten. Daher bleibt die dichteste Flüssigkeit (das Glycerin) am Boden des Glases, während die leichteste (das Speiseöl) an der Oberfläche bleibt. Durch die unterschiedlichen Dichten kommt es zu keiner Vermischung.

42 DIFFUSION IM KLASSENZIMMER stark riechende Flüssigkeit (z. B. Salmiak oder intensiv riechendes Parfum) * Wattebausch

g

Anleitung: Der Wattebausch wird mit der Flüssigkeit getränkt und auf eine Unterlage auf dem Lehrertische gelegt. Die Schüler sollen aufzeigen, sobald sie den Geruch wahrnehmen.

rla

Was geschieht?

Die Schüler/innen in den ersten Reihen werden zuerst aufzeigen, die in den letzten Reihen erst später.

Schlussfolgerung: Die Flüssigkeit verdunstet. Die Flüssigkeitsmoleküle breiten sich durch Diffusion im ganzen Klassenraum aus. In der Nähe des Wattebauschs erreicht die Konzentration am raschesten einen Wert, der für die Geruchswahrnehmung erforderlich ist.

ACHTUNG: Während des Experiments sollte im Klassenraum kein Luftzug herrschen. Daher müssen Fenster und Türen geschlossen sein. Nach Ende des Experiments auf jeden Fall lüften!

Material: Tischtennisball * Föhn

Ve

DER SCHWEBENDE BALL

Anleitung: Nach dem Einschalten des Föhns wird er mit der Öffnung nach oben gehalten.

Dann hält man den Ball in den Luftstrom und lässt ihn los.

Was geschieht?

Der Ball wird im Luftstrom des Föhns „gefangen". Man kann den Föhn sogar leicht schräg stellen, trotzdem wird der Ball im Luftstrom gehalten.

mp e

Schlussfolgerung: Je schneller die Luft aus dem Föhn strömt, desto niedriger ist an dieser Stelle der Luftdruck. Das heißt, in der Mitte der Luftströmung des Föhns herrscht der niedrigste Druck. Damit wird alles in die Mitte der Strömung gesogen (BernoulliEffekt).

Variante: Wird ein Föhn mit verstellbarer Stärke verwendet, schwebt der Ball mehr oder weniger hoch. Ebenso könnte man versuchen, den Tischtennisball in die Luftströmung des Föhns zu werfen. Wie verhalten sich 2 Tischtennisbälle in der Luftströmung?

„KLEBEN“ OHNE KLEBSTOFF

Material: Trinkglas * Wasser * festes Papier oder Karton („Bierdeckel“)

Anleitung: Das Glas wird so voll wie möglich (randvoll) mit Wasser gefüllt. Anschließend wird das Blatt Papier vorsichtig auf das Glas gelegt. Nun stellt man das Glas auf den Kopf. Dabei hält man mit einer Hand das Glas und mit der anderen das Papier.

Anschließend lässt man das Papier los.

Oly

Was geschieht?

Das Wasser bleibt im Glas und rinnt nicht aus.

Schlussfolgerung: Das Papier schließt das Glas luftdicht ab, weshalb beim Umdrehen keine Luft in das Glas strömen kann. Der äußere Luftdruck presst das Papier gegen den Rand des Glases, sodass das Wasser nicht aus dem Glas rinnen kann.

Achtung: Dieser Versuch sollte über einem Waschbecken oder einer größeren Glaswanne durchgeführt werden, da einige wenige Luftbläschen in das Glas gelangen können. Dann fällt das Papier ab und das Wasser schießt heraus.

43 IM WINDSCHATTEN

g

Material: Glasflasche * brennende Kerze Anleitung: Die Glasflasche wird vor die brennende Kerze gestellt. In Höhe der Kerze bläst man nun fest auf die Glasflasche.

rla

Was geschieht?

Die Kerzenflamme erlischt.

Schlussfolgerung: Trifft eine Luftströmung auf einen Zylinder, dann teilt sich diese und vereinigt sich wieder hinter dem Zylinder. Die Luftströmung trifft dort auf die Kerzenflamme und diese erlischt.

~

DIE IMPLODIERENDE DOSE

Ve

Material: 2-Liter Speiseöldose aus Metall (mit Verschluss) * Wasser * Dreibein mit Gitternetz * Bunsenbrenner * Streichhölzer * Topflappen Anleitung: Die Dose wird etwa 1 cm hoch mit Wasser gefüllt. Dann stellt man sie auf das Dreibein mit dem Gitternetz und erwärmt sie mit dem Bunsenbrenner. Sobald das Wasser zu kochen beginnt, wird die Dose mit einem Topflappen auf eine feuerfeste Unterlage gestellt und verschlossen. Nach wenigen Sekunden nimmt man die Dose und legt sie flach in das Waschbecken. Anschließend lässt man kaltes Wasser über die Dose fließen.

Was geschieht?

Die Dose implodiert fast augenblicklich mit einem lauten Knall.

mp e

Schlussfolgerung: Erhitzt man das Wasser, verdrängt der entstehende Wasserdampf die Luft in der Dose. Nach dem Verschließen kann dieser nicht entweichen, aber auch keine Luft aus der Umgebung einströmen. Kühlt man nun die Dose ab, so kondensiert das Wasser und es entsteht ein starker Unterdruck. Infolgedessen zerquetscht der äußere Luftdruck die Dose.

Variante: Wenn man die verschlossene Dose langsam abkühlen lässt, kann beobachtet werden, wie diese langsam zusammengeknüllt wird.

TIPP: Die Schüler/innen können aufgefordert werden, geeignete Dosen von zu Hause mitzubringen. Diese können für spätere Experimente gesammelt werden.

DIE KNALLENDE GIESSKANNE

Material: Gießkanne mit seitlich angebrachtem Griff (eventuell auch Kaffeekanne) * Zellophan oder Frischhaltefolie * Gummiring * Wasserstrahlpumpe (Vakuumpumpe) * Vakuumschlauch

Oly

Anleitung: Die Zellophan-Folie wird befeuchtet, über die obere Öffnung der Gießkanne gespannt und mit dem Gummiring fixiert. Dann schiebt man den Vakuumschlauch über die Ausgießöffnung der Gießkanne und schließt ihn an die Wasserstrahlpumpe an. Die Pumpe wird eingeschaltet.

Was geschieht?

Nach einiger Zeit reißt das Zellophan mit lautem Knall.

Schlussfolgerung: Beim Evakuieren verringert sich der Druck in der Gießkanne. Der äußere Luftdruck drückt auf die Zellophan-Folie, bis diese reißt.

44 WETTERVORHERSAGE MIT EINEM BAROMETER

g

Material: Flasche mit langem Hals * hohes Glasgefäß (Trinkglas) * Lebensmittelfarbe * Markierstift

rla

Anleitung: Das Glasgefäß wird zu ca. 2/3 mit gefärbtem Wasser gefüllt. Die Flasche dann kopfüber in das Glasgefäß stecken, sodass der Flaschenhals gut zur Hälfte vom Wasser umgeben ist. Die Höhe des Wasserspiegels im Flaschenhals wird außen am Glas markiert. Diese Experimentanordnung stellt man nun an einen günstigen Platz.

Was geschieht?

Bei Hochdruckwetter steigt das Wasser im Flaschenhals. Die Veränderungen können nun mit Hilfe des Markierungsstiftes gekennzeichnet werden.

Schlussfolgerung: Erhöht sich der Luftdruck in der Umgebung, dann wirkt dieser Druck auf die Oberfläche des Wassers im Glas.

Dieser Druck wird auch auf die Luft in der Flasche übertragen. Bei höherem Außendruck wird die Luft in der Flasche daher stärker zusammengedrückt und der Wasserspiegel im Flaschenhals steigt an.

MAGDEBURGER HALBKUGELN

Ve

Achtung: Lässt man dieses„Barometer“ längere Zeit stehen, kann ein Teil des Wassers verdunsten. Auch der hydrostatische Druck, der von der Höhe des Wassers im Glas abhängt, ändert sich dadurch und führt zu einer Änderung des Wasserspiegels in der Flasche.

Material: Magdeburger Halbkugeln * Wasserstrahlpumpe oder Vakuumpumpe * Vakuumschlauch Anleitung: Die beiden Halbkugeln werden an ihren Dichtflächen zusammengepresst, dann wird die Luft mit der Pumpe herausgesaugt.

Anschließend werden zwei Schüler/innen aufgefordert zu versuchen, die beiden Hälften auseinanderzuziehen.

mp e

Was geschieht?

Die Schüler/innen werden kaum in der Lage sein, die Halbkugeln zu trennen. Erst wenn das Ventil geöffnet wird und wieder Luft hineinströmt, fallen die Halbkugeln von selbst auseinander.

Schlussfolgerung: Nach dem Evakuieren drückt der äußere Luftdruck die beiden Hälften zusammen.

Achtung: Es muss darauf geachtet werden, dass keine Verletzungen entstehen. Hinter jedem Schüler sollte ein anderer stehen, der ihn auffängt, falls die Halbkugeln sich losreißen sollten.

EIN BALLON IM WELTRAUM

Material: Vakuumgefäß * Vakuumschlauch * Wasserstrahlpumpe (Vakuumpumpe) * kleiner Luftballon („Wasserbombe“)

Oly

Anleitung: Der ein wenig aufgeblasene Luftballon wird in ein Vakuumgefäß gelegt. Das Gefäß schließt man an die Wasserstrahlpumpe (Vakuumpumpe) an und schaltet diese ein.

Was geschieht?

Nach kurzer Zeit beginnt der Ballon größer zu werden.

Schlussfolgerung: Beim Evakuieren wird der Druck im Vakuumgefäß verringert. Dadurch kann sich die Luft im Luftballon ausdehnen und die Gummihaut spannt sich.

45 DIE BOMBE PLATZT

g

Material: Vakuumgefäß * Vakuumschlauch * Wasserstrahlpumpe (Vakuumpumpe) * Schokokuss („Schwedenbombe“) Anleitung: Der Schokokuss wird in das Vakuumgefäß gestellt und dieses mit der Wasserstrahlpumpe evakuiert.

rla

Was geschieht?

Anfangs bekommt der Schokokuss Risse bis er schließlich platzt und der Schaum immer mehr aufquillt.

Schlussfolgerung: Der Schaum des Schokokusses besteht aus vielen winzigen Luftbläschen. Durch das Absinken des Luftdrucks im Glasgefäß entsteht in den Luftbläschen ein Überdruck gegenüber der Umgebung. Die Bläschen dehnen sich aus und bringen die Schokoladenhülle zum Platzen.

DIE SPRITZFLASCHE

Ve

Material: Rundkolben * Gummistopfen mit zwei Durchführungen * 2 Glasrohre (an einem Ende gebogen) * Glaswanne * Wasser

Anleitung: Der Rundkolben wird etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt und in die Glaswanne gestellt. Die beiden Glasrohre steckt man dann in den Gummistopfen. Eines der Rohre muss so weit hindurch geschoben werden, dass es fast den Boden des Rundkolbens berührt. Das andere soll nur ein kurzes Stück in den Rundkolben ragen.

Der Gummistopfen wird auf den Rundkolben gesteckt. Anschließend bläst man in das kurze Rohr.

Was geschieht ?

Aus dem anderen Rohr spritzt Wasser.

mp e

Schlussfolgerung: Beim Hineinblasen erhöht sich der Luftdruck im Rundkolben. Dieser Druck wirkt auf die Wasseroberfläche und drückt das Wasser durch das andere Rohr ins Freie.

DER FLIEGENDE TEEBEUTEL

Material: Teebeutel * feuerfeste Unterlage * Streichhölzer

Anleitung: Vom Teebeutel werden beide Enden abgeschnitten, sodass er eine schlauchähnliche Form erhält. Der Teebeutelschlauch wird auf eine feuerfeste Unterlage gestellt und vorsichtig am oberen Rand angezündet.

Was geschieht?

Der Teebeutel brennt von oben nach unten ab. Ist der Beutel nahezu abgebrannt, hebt das übrig verbliebene verbrannte leichte Papiergewebe schlagartig ab und steigt in die Höhe.

Oly

Schlussfolgerung: Die bei der Verbrennung erzeugte Hitze erwärmt die Luft im Inneren des Teebeutels. Beim Verbrennen bleibt extrem leichte Asche zurück, die aber noch die Form des ursprünglichen Teebeutels beibehält. Warme Luft steigt nach oben und reißt diese Aschereste mit sich. Nach dem Abkühlen sinkt die Asche langsam wieder ab.

Versuchsanleitungen 1 / Kopiervorlage Name:

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

g

46

Die Oberflächenspannung von Wasser

rla

Du brauchst: Trinkglas (vor dem Experiment das Glas sorgfältig reinigen, damit keine Spülmittelreste vorhanden sind) * Münzen *Teller oder Glasschale Anleitung: ¬ Fülle das Glas bis zum Rand mitWasser und stelle es in denTeller/die Glasschale! ¬ Lass vorsichtig die Münzen einzeln in das Glas gleiten!

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

Die schwimmende Büroklammer

Du brauchst: Glasschale * Löschpapier (oder Küchenpapier) * Büroklammer (oder leichte Münze) * Spülmittel

mp e

Anleitung: ¬ Fülle die Glasschale mitWasser! ¬ Lege ein Stück Löschpapier auf dieWasseroberfläche und darauf vorsichtig die Büroklammer!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung: Variante: ¬ Tropfe anschließend vorsichtig ein wenig Spülmittel in dasWasser!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Oly

Die Trickflasche

Du brauchst: Flasche (Volumen ca. 1l) * Münze, die so groß sein muss, dass sie die Öffnung der Flasche verschließt Anleitung: ¬ Stelle die Flasche auf einenTisch! ¬ Befeuchte dann den Rand der Flasche und lege die Münze so darauf, dass sie die Öffnung vollständig verschließt! ¬ Umfasse die amTisch stehende Flasche mit den Händen und halte sie eineWeile fest!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

Buntes Papier

rla

Du brauchst: Glasgefäß * gefärbtes Wasser (Lebensmittelfarbe) * verschiedene weiße Papiersorten (normales Kopierpapier, Löschpapier, Seidenpapier, Küchenpapier, Kopierkarton, WC-Papier usw.) * Stricknadel * Wäscheklammern

g

Versuchsanleitungen 2 / Kopiervorlage Name:

47

Ve

Anleitung: ¬ Fülle das Glasgefäß etwa zur Hälfte mit gefärbtem Wasser! ¬ Schneide aus den Papiersorten jeweils gleich breite Streifen (1-2 cm)! ¬ Lege die Stricknadel über das Gefäß und befestige die Papierstreifen mit den Wäscheklammern so, dass ihr unteres Ende in das Wasser eintaucht!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Wärme durch Reibung

mp e

Du brauchst: 2 gleiche Metallstäbe *Tuch

Anleitung: ¬ Nimm beide Metallstäbe in die Hände! ¬ Anschließend reibe einen der Stäbe eine Zeit lang kräftig mit demTuch! ¬ Nimm beide Metallstäbe neuerlich in die Hände!

Was spürst du?

Deine Schlussfolgerung:

Druck und Knetmasse

Du brauchst: Knetmasse * 4 starre Platten (ca. 20 x 20 cm, z. B. Glasplatten oder Fliesen) * 2 gleich große Massen (mindestens 1 kg)

Oly

Anleitung: ¬ Forme aus der Knetmasse mehrere Kugeln mit gleichem Durchmesser! ¬ Lege 2 Platten nebeneinander auf den Tisch! ¬ Lege 4 Knetmassekugeln auf die Ecken der einen Platte und verteile auf der anderen Platten gleichmäßig zahlreiche Knetmassekugeln! ¬ Lege die restlichen beiden Platten auf die Kugeln und lege jeweils eine Masse darauf!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 3 / Kopiervorlage Name:

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

g

48

Druck in verschiedenen Tiefen

rla

Du brauchst: Glaswanne * Kunststoffflasche * 3 – 4 kleine Gummistopfen * Glaswanne * Lebensmittelfarbe * spitzer Gegenstand (z. B. Nagel)

Anleitung: ¬ Bohre mit dem spitzen Gegenstand übereinander 3 – 4 Löcher in die Flasche! ¬ Verschließe die Löcher mit den Gummistopfen! ¬ Stelle die Flasche in die Glaswanne und fülle sie mit gefärbtemWasser! ¬ Ziehe die Gummistopfen aus den Löchern!

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

mp e

Die Senkwaage Du brauchst: Knetmasse * 2 Gläser * Trinkhalm aus Kunststoff * Wasser * Kochsalzlösung (Kochsalz in Wasser auflösen) * Schere * wasserfester Filzstift Anleitung: ¬ Schneide den Kunststofftrinkhalm in einer Länge von ca. 10 cm ab! ¬ Stecke ein Kügelchen aus Knetmesse an ein Ende des Halms! ¬ Fülle ein Glas mitWasser, das andere mit Kochsalzlösung! ¬ Tauche die Knetmassekugel mit demTrinkhalm in die Kochsalzlösung! ¬ Bringe nun mit dem Filzstift am Halm eine Markierung an der Stelle an, bis zu der er insWasser eintaucht! ¬ Tauche anschließend die Knetmassekugel mit demTrinkhalm insWasser!

Was beobachtest du?

Oly

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

Du brauchst: Knetmasse * Wanne mit Wasser * Reis (oder Kieselsteine) Achtung: Deine Knetmasse sollte eine höhere Dichte als Wasser haben. Da manche handelsübliche Knetmassen leichter als Wasser sind, überprüfe vor Durchführung des Experiments die Dichte!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

¬

Forme aus der Knetmasse eine flache Schale und lege diese insWasser!

Was beobachtest du?

mp e

Deine Schlussfolgerung:

¬

Ve

Anleitung: ¬ Forme aus der Knetmasse eine Kugel! ¬ Lege die Kugel insWasser!

rla

Das beladene Boot

g

Versuchsanleitungen 4 / Kopiervorlage Name:

49

Fülle die Schale langsam mit Reiskörnern!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Die Masse der Luft

Du brauchst: Luftballon * Balkenwaage mit Massestücken (elektronische Feinwaage)

Oly

Anleitung: ¬ Lege den nicht aufgeblasenen Luftballon auf dieWaage und bestimme seine Masse! ¬ Blase den Luftballon auf! ¬ Lege nun den Luftballon erneut auf dieWaage und bestimme seine Masse!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Was genau misst du:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 5 / Kopiervorlage Name:

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

g

50

Kraftübertragung durch Luft

rla

Du brauchst: 2 gleich große Injektionsspritzen (Apotheke) * dünner fester Gummischlauch

Anleitung: ¬ Ziehe eine der beiden Injektionsspritzen mit Luft auf! ¬ Verbinde beide Spritzen mit dem Gummischlauch! Achtung: Der Schlauch muss fest auf der Düse der Spritze sitzen. ¬ Drücke den Kolben der aufgezogenen Spritze hinein!

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

Zusammendrücken von Luft Du brauchst: große Injektionsspritze (Apotheke)

Anleitung: ¬ Ziehe die Spritze mit Luft auf! ¬ Verschließe die Düse mit deinem Daumen und drücke den Kolben so weit wie möglich hinein!

¬

mp e

Was beobachtest du?

Lass den Kolben wieder los!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

„Anziehungskraft“ zwischen 2 Tischtennisbällen

Du brauchst: 2 Tischtennisbälle * 2 Holzleisten (Bleistifte) * Strohhalm

Oly

Anleitung: ¬ Lege die beiden Leisten nebeneinander auf denTisch (Abstand: ca. 2 cm)! ¬ Dann lege die beiden Bälle im Abstand von ca. 2 cm auf die Leisten! ¬ Blase nun mit dem Strohhalm kräftig zwischen den Bällen hindurch!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Hinweis: Die gegenseitige Anziehung zwischen zwei Gegenständen, zwischen denen ein Gas rasch strömt, wird als Bernoulli-Effekt bezeichnet.

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

Du brauchst: 50 cm langes Lineal * großes dünnes Blatt Papier (z. B. Doppelseite aus einer großen Zeitung)

Ve

Anleitung: ¬ Lege das Lineal so auf den Tisch, dass ca. 1/3 des Lineals über dieTischkante ragt! ¬ Breite dann das Blatt Papier über dem Lineal aus! ¬ Drücke nun langsam das frei stehende Ende des Lineals nach unten!

rla

Träge Luft

g

Versuchsanleitungen 6 / Kopiervorlage Name:

51

Was beobachtest du? ¬ Schlage nun rasch von oben auf das frei stehende Ende des Lineals!

Was beobachtest du?

mp e

Deine Schlussfolgerung:

Der Wasserstau

Du brauchst: leere Flasche * Trichter mit enger Öffnung am unteren Ende * Strohhalm * Knetmasse * Wasser Anleitung: ¬ Stecke denTrichter in die Öffnung der Flasche! ¬ Dichte den Spalt zwischen Flaschenöffnung und Trichter mit Knetmasse luftdicht ab! ¬ GießeWasser in denTrichter!

Oly

Was beobachtest du?

¬

Schiebe den Strohhalm durch denTrichter in die Flasche!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 7 / Kopiervorlage Name:

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

g

52

Die schwebende Tasse

rla

Du brauchst: schmales hohes Gefäß mit Henkel (Kaffeetasse) * Luftballon * Luftpumpe * Gummiringerl

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

¬

Ve

Anleitung: ¬ Schiebe den Luftballon in das Gefäß! ¬ Blase den Luftballon mit der Pumpe auf! ¬ Verschließe dann den Luftballon mit dem Gummiringerl, sobald er das Gefäß vollständig ausfüllt! ¬ Hebe nun den Luftballon an seiner Öffnung vorsichtig hoch!

Halte mit einer Hand das Gefäß fest und versuche, mit der anderen Hand den Ballon herauszuziehen!

mp e

Was beobachtest du?

Magdeburger Saughaken

Du brauchst: 2 Saughaken mit Ansaugvorrichtung (Badezimmersaughaken)

Anleitung: ¬ Drücke die beiden Saughaken in„geöffneter“ Stellung aneinander! ¬ Klappe bei beiden Saughaken die Hebel um! ¬ Versuche, die beiden Saughaken zu trennen, indem du sie auseinander ziehst!

Was beobachtest du?

Oly

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Saughaken

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

Gestraffte Haut

rla

Du brauchst: Glasrohr, ca. 3 – 4 cm Durchmesser * 2 Luftballons * Gummiringe * Schere

g

Versuchsanleitungen 8 / Kopiervorlage Name:

53

Anleitung: ¬ Schneide die beiden Luftballons mit der Schere durch! ¬ Spanne die beiden Gummihäute mit Gummiringen über die beiden Enden des Glasrohrs! ¬ Drück mit dem Finger auf eine der Gummihäute!

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

Der Zerstäuber

Du brauchst: Trinkglas mit Wasser * 2 Strohhalme

mp e

Anleitung: ¬ Stelle einen Strohhalm in das Glas! ¬ Halte eine Öffnung des anderen Strohhalms knapp über die des Strohhalms im Glas! ¬ Blas kräftig in diesen Strohhalm!

Was beobachtest du?

Oly

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Arbeitsblatt 1 / Kopiervorlage Name:

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

g

54

fest – flüssig – gasförmig

rla

1. Zeichne in die Kästchen ein, wie dieTeilchen bei den jeweiligen Zuständen angeordnet sind!

flüssig

gasförmig

Ve

fest

2. Kreuze an, welchen Zustand diese Stoffe bei Raumtemperatur einnehmen! Wenn du alle Kreuze richtig setzt, erhältst du ein Lösungswort. flüssig

fest Sand Wasser

T R F D C H N M

Benzin Silber Holz Quecksilber Sauerstoff

mp e

Kohlenstoffdioxid

E E L L U G E W

gasförmig

S K I S B R H N

Lösungswort: . . . . . . . .

Oly

3. Wie sehen die Oberflächen von Wasser und von Quecksilber in einem engen Gefäß aus? Zeichne ein!

Wasser

© Olympe Verlag

Quecksilber

4. Warum können Wasserläufer auf dem Wasser laufen?

Wasserläufer können auf dem Wasser laufen, weil

55

Temperatur-Quiz

g

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

Arbeitsblatt 2 / Kopiervorlage Name:

rla

Kreuze das Richtige an! Achtung: Manchmal gibt es mehr als eine richtige Antwort.

1. Wodurch wird die Temperatur eines Körpers bestimmt?

Teilchenbewegung

Zustand des Körpers

Ve

Masse des Körpers

2. Wie verhalten sich Stoffe beim Erwärmen? dehnen sich aus

bleiben gleich

ziehen sich zusammen

3. Was ist ein Bimetallstreifen?

Streifen aus 2 verschiedenen miteinander verbundenen Metallen Streifen aus 3 verschiedenen miteinander verbundenen Metallen Metallstreifen, der sich beim Erwärmen verbiegt 4. Was ist keine Temperaturskala?

Fahrenheit

mp e

Kelvin

Newton

5. Bei wie viel °C liegt der absolute Nullpunkt der Temperatur?

- 273,15

-79,65

-386,12

6. Was ist die Siedetemperatur?

Temperatur, bei der ein fester Körper gasförmig wird Temperatur, bei der ein flüssiger Körper gasförmig wird Temperatur, bei der ein flüssiger Körper fest wird

7. In welchem Zustand hat Wasser die größte Dichte? fest

flüssig

gasförmig

8. Bei welcher Temperatur wird Wasser fest?

0 °C

32 °F

Oly

-3 °C

© Olympe Verlag

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

Arbeitsblatt 3 / Kopiervorlage Name:

g

56

Der Druck

rla

1. Berechne, wie hoch jeweils der Druck ist, der auf den Boden ausgeübt wird! Achte dabei auf die Einheiten!

Beim Spitzentanz steht Anna nur auf ihren Zehenspitzen, die eine Fläche von 10 cm² einnehmen. Die Masse ihres Körpers beträgt 40 kg.

Mit seinen 4 000 kg lebt Dumbo auf großem Fuß. Seine 4 Fußsohlen nehmen gemeinsam eine Fläche von ca. 0,5 m² ein.

Druck:

Druck:

Pa

Pa

Ve

Mit einer Körpermasse von 100 kg schafft es Boris, 140 kg zu stemmen.

Seine Füße mit einer Fläche von 4 dm² stehen dabei fest auf dem Boden.

Druck:

Pa

2.Wie groß ist der Druck in den angegebenen Gewässern?

Gewässer

maximale Wassertiefe

Wörthersee Bodensee Mittelmeer

2m

bar

85 m

bar

255 m

bar

5 260 m

bar

11 000 m

bar

mp e

Neusiedlersee

Calypsotief

Pazifischer Ozean

Marianengraben

maximaler Wasserdruck

3. Fritz war tauchen. Welche seiner Aussagen ist richtig und welche ist falsch? Markiere die Buchstaben, dann erhältst du ein Lösungswort!

Ich spüre es in meinen Ohren, wenn ...

falsch

... ich tiefer tauche.

D

E

... ich unter Wasser den Kopf drehe.

F

R

... ich durch einen Fischschwarm schwimme.

A

U

... ich in eine Höhle tauche.

L

C

... ich auftauche.

K

I

Oly

richtig

LÖSUNGSWORT: .

© Olympe Verlag

.

.

.

.

57

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

g

Arbeitsblatt 4 / Kopiervorlage Name:

Der Auftrieb in Flüssigkeiten

· Wasser Wie groß ist die Dichte des menschlichen Körpers ungefähr? · Blut Wie hoch ist der Salzgehalt des Toten Meeres? · Auftriebskraft Wer entdeckte den Auftrieb?

· 0,4 kg/dm³ Wie weit sinkt ein voll beladenes Schiff ins Wasser?

· Gewichtskraft Womit schwimmen Fische? · 1 kg/dm³ Welche Kraft bewirkt, dass dein Körper im Wasser leichter wird?

· Sinken Warum können Schiffe schwimmen?

Ve

Woraus besteht der menschliche Körper zum Großteil?

rla

1. Eisschollen-Quiz: Auf diesem Fluss treiben Eisschollen. Überquere ihn, indem du von Scholle zu Scholle springst! Die richtige Antwort auf die Frage weist dir den Weg. Verbinde die Schollen, die du betrittst, mit Strichen!

· Archimedes Was ergibt sich, wenn die Gewichtskraft größer ist als die Auftriebskraft?

· weil sie hohl sind

· Schweben Womit schwimmen U-Boote?

· Newton Wie schwimmen Quallen?

mp e

2. Fülle zuerst die Lücken im Text! Danach zeichne in den 3 Skizzen mit Pfeilen die Gewichts- und die Auftriebskraft ein!

Beim Schwimmen ist die Auftriebskraft

als die Gewichtskraft. Beim Schweben ist die Auftriebskraft

wie die Gewichtskraft. Beim Sinken ist die

kraft größer als die

Oly

kraft.

3. Kreuze an, ob Gegenstände aus unterschiedlichen Materialien in Wasser (Dichte: 1 kg/dm³) oder in Alkohol (Dichte: 0,79 kg/dm³) schwimmen oder sinken!

Material

Dichte

Eisen

7,8 kg/dm³

Kork

0,15 kg/dm³

Fichtenholz

0,5 kg/dm³

Eichenholz

0,8 kg/dm³

in Wasser schwimmt sinkt

in Alkohol schwimmt sinkt

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Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

Arbeitsblatt 5 / Kopiervorlage Name:

g

58

Die Luft

rla

1. Schätze, wie groß die Masse der Luft in einem Klassenzimmer ist, das 7 m lang, 5 m breit und 3 m hoch ist!

Sie ist ungefähr so groß wie die Masse ...

... eines Elefanten (ca. 4 000 kg).

... einer Maus (ca. 30 g).

Ve

... eines Schweins (ca. 120 kg).

Luft hat eine Dichte von 0,0013 kg/dm³. Berechne nun die Masse der Luft in diesem Klassenzimmer!

Volumen des Klassenzimmers: Masse der Luft:

m³ =

kg

dm³

Hast du richtig geschätzt?

mp e

2. Bei welchen dieser Bilder spielt Unterdruck eine Rolle, bei welchen Überdruck? Kreuze richtig an!

Überdruck Unterdruck

Überdruck Unterdruck

Überdruck Unterdruck

Überdruck Unterdruck

Überdruck Unterdruck

Überdruck Unterdruck

3. Welche dieser Aussagen ist richtig, welche ist falsch? Wenn du richtig liegst, ergeben die Buchstaben von hinten nach vorne gelesen ein Lösungswort. richtig falsch E

F

Die Luft lässt sich zusammendrücken.

P

A

Die Luft setzt sich aus mehreren verschiedenen Gasen zusammen.

A

N

Ein luftleerer Raum wirdVakuum genannt.

N

S

Der Luftdruck nimmt mit der Höhe zu.

D

G

Der Luftdruck wird mit einem Barometer gemessen.

U

H

Die Dichte der Luft ist größer als die vonWasser.

L

A

DieTeilchen der Luft sind regelmäßig angeordnet.

K

S

Oly

Die Luft hat keine Masse.

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LÖSUNGSWORT: .

.

.

.

.

.

.

.

59

Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

g

Arbeitsblatt 6 / Kopiervorlage Name:

rla

Kreuzworträtsel: Fliegen

1

3

Ve

2

4

6

5

8

mp e

7

9

10

Oly

11

senkrecht 1 verleiht einem Flugzeug Auftrieb 3 Lufthülle der Erde 5 Luftschiff 6 damit fliegt ein Hubschrauber 7 kleinste Teilchen

waagrecht 2 Bewegung der Luft 4 Durchmischung durch Teilchenbewegung 8 Gerät zum Messen des Luftdrucks 9 warme nach oben gerichtete Winde 10 luftleerer Raum 11 Blütenstaub

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Unsere Welt besteht aus Teilchen Datum:

Wiederholung Name:

g

60

3/

2) Wie nennt man die Haarröhrchenwirkung noch?

3) Beantworte diese Fragen! Kreuze das Richtige an!

rla

1) Nenne die 3 Zustandsformen!

1/

3/

Ve

Welche Kraft bewirkt, dass ein Wasserläufer auf dem Wasser laufen kann?

Kohäsionskraft Adhäsionskraft

Wie nennt man die anziehende Kraft zwischen den Teilchen einer Flüssigkeit und einem festen Körper?

Kohäsionskraft Adhäsionskraft Welche Kraft bewirkt, dass sich Wassertropfen bilden?

Kohäsionskraft Adhäsionskraft 4) Welche 3 Temperaturskalen kennst du?

Wiederholung

5) Mit welchem Messgerät wird die Temperatur gemessen? Kreise dieses ein!

3/

1/

mp e

FEDERWAAGE * BAROMETER * SCHLAUCHWAAGE * THERMOMETER * LINEAL

Wird nicht angezeigt

6) Streiche das Falsche durch!

5/

Die Wärme ist eine Form der Kraft/Energie. Je größer die Wärmemenge ist, die einem Körper zugeführt wird, desto stärker bewegen/drehen sich seine Teilchen. Die Einheit der Wärmemenge ist das Newton/Joule. Um ein Gramm Wasser um 1 °C zu erwärmen, benötigt man 3,9/4,2 J. Diese Wärmemenge wird auch als Kalorie/Einheitsenergie bezeichnet.

Oly

7) Wie lautet die Formel für den Druck? Gib sie sowohl in Symbolen als auch in Worten an!

8) Fülle die Lücken!

Der Druck wird in ________________ angegeben. Da es sich dabei um eine sehr kleine Einheit handelt, verwendet man häufig auch die Einheit _____________________________, Hierbei gilt: 1 ________ = ______ Pa. Der Luftdruck wird mit dem _______________________ gemessen.

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4/

5/

61 4/

g

9) Nenne 4 Beispiele für verbundene Gefäße

Er ist vom Wind abhängig.

Er ist nach allen Richtungen gleich groß.

Er hängt von der Wassertiefe ab.

rla

10) Welche 2 Aussagen treffen auf den hydrostatischen Druck zu? Kreuze an!

Ve

11) „Jeder Körper verdrängt so viel Flüssigkeit, wie es seinem Volumen entspricht.“ Wie nennt man dieses Prinzip?

Wiederholung

12) Setze die richtigen Symbole (>, = , <) in die Kästchen ein!

Schwimmen:

Gewichtskraft

Auftriebskraft

Schweben:

Gewichtskraft

Auftriebskraft

Sinken:

Gewichtskraft

Auftriebskraft

Wird nicht angezeigt

mp e

1/

14) Was bewirkt, dass winzige Gegenstände, die schwerer als Luft sind, fliegen?

Die

1/

3/

13) Warum fliegt der Heißluftballon? weil

2/

1/

Bewegung

15) Fülle die Lücken, indem du die Wörter aus dem Kästchen richtig einsetzt!

6/

Unterseite * Druckunterschied * Oberseite * Tragfläche * aerodynamischen * Unterdruck

Ein strömendes Gas erzeugt ___________

__________ einer gekrümmten __________________

Oly

___________

__________. Die Luft strömt an der

der _________________

_______ schneller vorbei als an

______. Daraus ergibt sich ein ____

___________________________

zwischenden beiden Seiten. Dieser Druckunterschied bewirkt den ________

__________________

Auftrieb.

39 – 43: 33 – 38: 27 – 32: 21 – 26: unter 21:

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

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62 Lösungen Buch S. 61 – 94

K.11/S. 63/1

A

K

K.12/S. 70/3

richtige Antworten: a) imprägnieren * b) Wachs * c) Lotusblume * d) Fett Johannesburg liegt südlich des Äquators. Wenn es bei uns Winter ist, ist auf der Südhalbkugel Sommer. von oben nach unten: 17 °C * 39 °C * -10 °C * 15 °C Mit diesem Thermometer misst du deine Körpertemperatur. - Fieberthermometer * Dieses Thermometer zeigt an, ob das Fleisch im Backrohr schon gut durchgebraten ist. Bratenthermometer * Dieses Thermometer sagt dir, wie warm es in deiner Wohnung ist. Zimmerthermometer * Mit diesem Thermometer misst du die Temperatur des Wassers in der Badewanne. - Badethermometer * Dieses Thermometer sagt dir, ob du ohne Jacke in die Schule gehen kannst. - Außenthermometer * Mit diesem Thermometer kann festgestellt werden, ob das Auto richtig funktioniert. - Motorthermometer Messing/Eisen: biegt sich nach unten * Silber/Aluminium: biegt sich nach oben * Eisen/Kupfer: biegt sich nach oben * Aluminium/Messing: biegt sich nach unten Lösungswort: CELSIUS Lösungssatz: Die Temperatur gibt den Zustand eines Körpers an. Die Wärme ist die Energie, die in einem Körper steckt. Sie wird in Joule gemessen.

Lösungswort: ENERGIE Am Gipfel ...: T * Beim Anzünden ...: W * Heute war ...: T * Wenn es ...: W * Die Temperatur ...: T * Bei meinen ...: W Lösungswort: DRUCK

Lösungen

mp e

K.12/S. 70/4 K.13/S. 73/1

K

Ve

K.11/S. 64/4 K.12/S. 65 (Seitenspalte) K.12/S. 69/1 K.12/S. 69/2

A

rla

K.11/S. 63/2 K.11/S. 64/3

g

fest: Kohäsionskraft: sehr groß, Anordnung der Teilchen: regelmäßig angeordnet flüssig: Kohäsionskraft: groß, Anordnung der Teilchen: untereinander beweglich gasförmig: Kohäsionskraft: kaum vorhanden, Anordnung der Teilchen: frei beweglich Lösungswort: FEST

K.13/S. 74/2 K.13/S. 74/3 K.15/S. 79/1 K.15/S. 79/2

a) 1 639 m * b) 36,5 bar * c) 858 m * d) 85,8 bar

Oly

K.15/S. 80/3 K.15/S. 80/4

werden nicht angezeigt

63

K.18/S. 87/1

g

K.16/S. 82 (Seitenspalte) K.16/S. 83 (Seitenspalte) K.17/S. 85 (Seitenspalte)

Archimedes entdeckte dieses Prinzip, als er für den König von Syrakus feststellen sollte, ob eine Krone tatsächlich aus reinem Gold gefertigt war.

Wird eine Badewanne vollständig angefüllt, dann läuft das Wasser, das der menschliche Körper beim Hineinlegen verdrängt, über den Rand.

Beim Herausklettern aus einem Schwimmbecken muss man sich am meisten anstrengen, wenn man fast vollständig heraußen ist. Solange noch ein Teil des Körpers unter Wasser ist, bewirkt der Auftrieb, dass die Gewichtskraft reduziert wird.

Wird Alufolie zu einer Kugel geformt, so entstehen zahlreiche luftgefüllte Hohlräume. Diese bewirken, dass die Dichte der Alukugel geringer ist als die von Wasser.

Das Speiseöl hat einer geringere Dichte als Wasser. Wasser und Öl vermischen sich nicht. Daher treibt das Öl nach oben.

Um Wasser aus einer größeren Tiefe als 10m nach oben zu befördern, benötigt man anstelle einer Saugpumpe eine Druckpumpe. Diese wird am Grund des Brunnens installiert und erzeugt einen höheren Wasserdruck als 1 bar.

rla

K.16/S. 81 (Seitenspalte)

B

Ve

A

A

B A K.18/S. 87/2 K.18/S. 87/3

K.18/S. 88/4

C

B

C

1) Quecksilber * 2) Meerwasser * 3) Wasser * 4) Olivenöl * 5) Diesel * 6) Alkohol * 7) Benzin 1) Auf einen Körper in einer Flüssigkeit wirken von allen Seiten Druckkräfte. 2) Die seitlichen Druckkräfte sind von allen Seiten gleich groß und gleichen sich daher aus. 3) Der Druck, der von oben wirkt, ist aufgrund der geringeren Tiefe kleiner als der von unten. 4) Daraus ergibt sich eine resultierende Druckkraft, die nach oben wirkt. 5) Diese spüren wir als Auftrieb.

Lösungen 1

mp e

werden nicht angezeigt 3

5

2

Dein Mittelohr ist durch die Ohrtrompete mit dem Rachenraum verbunden. Daher herrscht in deinem Ohr derselbe Druck wie in der Umgebung. Wenn du in einem Auto im Gebirge sehr rasch bergauf fährst, ändert sich durch den Höhenunterschied der Luftdruck. Dabei kann es geschehen, dass der Druck durch die Ohrtrompete nichte rasch genug ausgeglichen werden kann. Dann ist der Druck in deinem Ohr höher als außerhalb und das Trommelfell wölbt sich nach außen. Das kann sehr schmerzhaft sein. Durch Schlucken oder Kauen eines Kaugummis öffnet sich die Ohrtrompete und der Druck kann wieder ausgeglichen werden.

Durch die einzelnen Treffer mit den Softbällen bewegt sich der Fußball ein wenig hin und her. Treffen die Softbälle von allen Seiten gleichmäßig auf, dann bewegt sich der Fußball nicht in eine bestimmte Richtung sondern„zittert“ um seine ursprüngliche Position hin und her.

Flüssigkeiten mit verschiedenen Farben, die übereinander geschichtet sind, vermischen sich mit der Zeit durch Diffusion. Gießt man eine Flüssigkeit aus großer Höhe in die andere, dann erfolgt die Durchmischung schon beim Einschenken aufgrund der Strömungen in den Flüssigkeiten. Dasselbe geschieht, wenn man mit einem Löffel umrührt.

Lösungswort: LUFT von links nach rechts: 2 * 1 * 3 richtige Antworten: ein Labyrinth * mit Fäden und Wachs * weil das Wachs schmilzt

Oly

K.18/S. 88/5

K.19/S. 89 (Seitenspalte) K.19/S. 90 (Seitenspalte) K.19/S. 93/1 K.19/S. 93/2 K.19/S. 94/3

4

64 K.19/S. 94/4

C

rla

E

g

B

D

A

VA 1

Ve

Versuchsanleitungen - Beobachtungen (B)/Schlussfolgerungen (S) (Lehrer/innenheft S. 46 – 53)

Die Oberflächenspannung von Wasser: B: Das Wasser steigt, fließt aber nicht gleich über. Die Oberfläche wölbt sich nach oben. S: Die Oberflächenspannung des Wassers hält das Wasser zusammen, das über den Glasrand ragt.

Die schwimmende Büroklammer: B1: Das Papier sinkt, die Büroklammer schwimmt an der Oberfläche. * S1: Die Oberflächenspannung trägt die Büroklammer. * B2: Die Büroklammer sinkt. * S2: Das Spülmittel verringert die Oberflächenspannung.

Die Trickflasche: B: Die Münze bewegt sich auf der Flaschenöffnung. * S: Die Luft in der Flasche wird erwärmt. Der Luftdruck steigt und bewegt die Münze.

Buntes Papier: B: Die Papierstreifen färben sich unterschiedlich rasch. * S: Die Poren der Papiersorten sind unterschiedlich groß. Sie wirken als Kapillaren und saugen das Wasser unterschiedlich rasch nach oben.

Wärme durch Reibung: B: Die Stäbe sind unterschiedlich warm. * S: Durch Reibung entsteht Wärme.

Druck und Knetmasse: B: Die 4 Kugeln verformen sich stärker. * S: Der Druck verteilt sich auf unterschiedlich viele Kugeln. Die Kraft pro Fläche ist daher unterschiedlich groß.

Die Senkwaage: B: Der Halm taucht tiefer ein. * S: Die Flüssigkeiten haben unterschiedliche Dichten.

Daher ist der Auftrieb unterschiedlich groß.

Druck in verschiedenen Tiefen: B: Wasser spritz unterschiedlich weit aus den Löchern. Aus den unteren Löchern spritzt es weiter als aus den oberen. * S: Der Druck am Boden der Flasche ist am größten. Daher tritt hier das Wasser mit mehr Druck aus und spritzt am weitesten.

Das beladene Boot: B1: Die Kugel sinkt. * S1: Die Auftriebskraft ist geringer als die Gewichtskraft. * B2: Die Schale schwimmt. * S2: Die Masse der Schale ist geringer als die des verdrängten Wassers. * B3: Die Schale sinkt immer tiefer, bis sie untergeht. * S3: Die Masse nimmt zu, bis die Gewichtskraft größer als die Auftriebskraft ist.

Die Masse der Luft: B: Die Masse des aufgeblasenen Luftballons ist größer. * S: Im aufgeblasenen Ballon ist der Druck höher, daher ist auch die Dichte der Luft größer. * Man misst die Masse der Luft unter Druck abzüglich der Auftriebskraft des Ballons in der Luft.

Kraftübertragung durch Luft: B: Der andere Kolben wird herausgedrückt. * S: Der Luftdruck steigt.

Er breitet sich im Schlauch aus und bewegt den anderen Kolben.

Zusammendrücken von Luft: B1: Je weiter man den Kolben hineinschiebt, desto mehr Kraft braucht man. * B2: Der Kolben bewegt sich wieder hinaus. * S: Der hohe Druck in der Spritze drückt beim Loslassen den Kolben wieder heraus. „Anziehungskraft zwischen“ 2 Tischtennisbällen: B: Die Bälle bewegen sich aufeinander zu. * S: Sich bewegende Luft erzeugt Unterdruck. Dieser saugt die Bälle aufeinander zu.

Träge Luft: B1: Das Papier hebt sich. * B2: Das Papier hebt sich nicht. * S: Auf das Papier wirkt der Luftdruck. Beim langsamen Drücken kann die Luft unter das Papier strömen. Beim raschen Schlagen kann sie jedoch nicht rasch genug nachströmen. Der Luftdruck presst das Papier auf den Tisch.

Der Wasserstau: B1: Ein wenig Wasser fließt in die Flasche, dann bleibt das Wasser stehen. * B2: Das Wasser fließt rasch in die Flasche. * S: In der Flasche entsteht ein Überdruck, der das Eindringen von Wasser verhindert. Der Strohhalm sorgt für einen Druckausgleich mit der Umgebung.

Lösungen

VA 3

VA 4

Oly

VA 5

werden nicht angezeigt

mp e

VA 2

VA 6

65

g

VA 8

Die schwebende Tasse: B1: Die Tasse wird mitangehoben. * S: Der Luftdruck im Ballon presst diesen gegen die Innenwand des Gefäßes. Die Reibungskraft zwischen Ballon und Gefäß ist größer als die Gewichtskraft. * B2: Man muss sehr viel Kraft aufwenden.

Magdeburger Saughaken: B: Zum Trennen benötigt man sehr viel Kraft. * S: Beim Umklappen entsteht ein Unterdruck. Der Luftdruck von außen drückt dadurch die beiden Saughaken aneinander.

Gestraffte Haut: B: Die andere Gummihaut wölbt sich nach außen. * S: Durch das Drücken auf eine Gummihaut entsteht im Rohr Überdruck.

Der Zerstäuber: B: Das Wasser im Strohhalm steigt nach oben und wird zerstäubt. * S: Durch das Blasen entsteht im stehenden Strohhalm Unterdruck. Dadurch wird das Wasser nach oben gesogen.

rla

VA 7

Lösungen Lehrer/innenheft S. 54 – 61 1.

Ve

AB 1

2. Lösungswort: TEILCHEN 3.

Lösungen

4. weil sich aufgrund der Kohäsionskraft an der Oberfläche eine„Haut“ bildet.

AB 3

1. Anna: 400 000 Pa * Dumbo: 80 000 Pa * Boris: 60 000 Pa 2. Neusiedlersee: 2 bar * Wörthersee: 8,5 bar * Bodensee: 25,5 bar * Mittelmeer: 526 bar * Pazifischer Ozean: 1 100 bar 3. Lösungswort: DRUCK 1. Richtige Antworten: Wasser * 1 kg/dm³ * Auftriebskraft * Archimedes * Sinken * weil sie hohl sind 2. Beim Schwimmen ist die Auftriebskraft größer als die Gewichtskraft, beim Schweben ist die Auftriebskraft gleich groß wie die Gewichtskraft, beim Sinken ist die Gewichtskraft größer als die Auftriebskraft.

Oly

AB 4

werden nicht angezeigt

Richtige Antworten: 1. Teilchenbewegung * 2. dehnen sich aus * 3. Streifen aus 2 miteinander verbundenen Metallen / Metallstreifen, der sich beim Erwärmen verbiegt * 4. Newton * 5. -273,15 * 6.

Temperatur, bei der ein flüssiger Körper gasförmig wird * 7. flüssig * 8. 0 °C

mp e

AB 2

ACHTUNG: beim Schwimmen sind – wie beim Schweben – die beiden Pfeile gleich lang, da nur die Gewichtskraft des verdrängten Wassers als Auftriebskraft wirkt, sodass sich Gewichts- und Auftriebskraft ausgleichen.

3. Eisen: in Wasser – sinkt / in Alkohol – sinkt * Kork: in Wasser – schwimmt / in Alkohol – schwimmt * Fichtenholz: in Wasser – schwimmt / in Alkohol – schwimmt * Eichenholz: in Wasser – schwimmt / in Alkohol – sinkt

66 AB 5

g

1. Bei Beispielklassenzimmer (7m x 5m x 3m): Volumen: 105 m³ = 105 000 dm³ * Masse der Luft: 137 kg (entspricht ca. der Masse eines Schweins) 2. von links nach rechts: Unterdruck * Überdruck * Unterdruck * Überdruck * Unterdruck * Überdruck 3. Lösungswort: SAUGNAPF

Wiederholung

1) 2) 3) 4) 5) 6)

Ve

rla

AB 6

Lösungen

fest * flüssig * gasförmig Kapillarität Kohäsionskraft * Adhäsionskraft * Kohäsionskraft Celsius * Fahrenheit * Kelvin Thermometer Die Wärme ist eine Form der Energie. Je größer die Wärmemenge ist, die einem Körper zugeführt wird, desto stärker bewegen sich die Teilchen. Die Einheit der Wärmemenge ist das Joule. Um ein Gramm Wasser um 1 °C zu erwärmen, benötigt man 4,2 J. Diese Wärmemenge wird auch als Kalorie bezeichnet. r = F * Druck ist Kraft pro Fläche 7) A

mp e

werden nicht angezeigt

Oly

8) Der Druck wird in Pascal angegeben. Da es sich dabei um eine sehr kleine Einheit handelt, verwendet man häufig auch die Einheit Hekto-Pascal. Hierbei gilt: 1 hPa = 100 Pa. Der Luftdruck wird mit dem Barometer gemessen.

9) Z. B.: Siphon * U-förmiges Rohr * hydraulische Presse * Gießkanne * Artesischer Brunnen * Schlauchwaage 10) Er ist nach allen Richtungen gleich groß. * Er hängt von der Wassertiefe ab.

11) Archimedisches Prinzip 12) Schwimmen: Gewichtskraft < Auftriebskraft * Schweben: Gewichtskraft = Auftriebskraft * Sinken: Gewichtskraft > Auftriebskraft 13) weil warme Luft leichter als kalte Luft ist 14) Die Brownsche Bewegung 15) Ein strömendes Gas erzeugt Unterdruck. Die Luft strömt an der Oberseite einer gekrümmten Tragfläche schneller vorbei als an der Unterseite. Daraus ergibt sich ein Druckunterschied zwischen den beiden Seiten. Dieser Druckunterschied bewirkt den aerodynamischen Auftrieb.

67 AKUSTIK (Kapitel 20 – 22)

g

1. LERNZIELE:

Ve

rla

Die Schüler und Schülerinnen sollen: è wissen, was Akustik bedeutet, è erkennen, dass Töne Schwingungen der Luft sind, è erklären können, was eine Schallwelle ist, è wissen, wie die Luft in Schwingung versetzt wird und wie der Schall entsteht, è über die Schallausbreitung Bescheid wissen, è über die Entstehung von Schallwellen im Kehlkopf sowie die Aufnahme von Schallwellen im Ohr Bescheid wissen, è die Frequenz als Ursache für die Tonhöhe kennen, è die Amplitude als Ursache für die Lautstärke erfassen, è wissen, bei welchen Frequenzen der Hörbereich liegt, è erfahren, dass das Hertz als Einheit für die Frequenz einer Schwingung gilt, è wissen, wie Schall verstärkt und gebündelt werden kann, è über die Resonanz Bescheid wissen, è erfahren, wie Schwingungen sichtbar gemacht werden können, è den Unterschied zwischen Klang und Ton kennen lernen, è erfahren, wie der Schall in unterschiedlichen Musikinstrumenten entsteht, è über die Schallgeschwindigkeit in der Luft Bescheid wissen, è erklären können, was die Schallmauer ist, è die Einheit für die Lautstärke kennen, è über die Gesundheitsgefährdung durch laute Geräusche Bescheid wissen, è die Schallreflexion und das Echo beschreiben können.

2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT / VERSUCHSANLEITUNGEN FÜR LEHRER/INNEN: OHNE SCHALLLEITER KEIN SCHALL

mp e

Material: Vakuumgefäß * Vakuumschlauch * Wasserstrahlpumpe (Vakuumpumpe) * mechanischer Wecker Anleitung: Zu Beginn des Experiments wird das Läuten des Weckers demonstriert. Es ist wichtig, dass es sich dabei um einen Wecker handelt, bei dem das Läuten auch optisch erkennbar ist.

Anschließend wird die Weckzeit so eingestellt, dass der Wecker in ca. 5 min läuten wird. Den Wecker stellt man dann unter das Vakuumgefäß und saugt mit Hilfe der Wasserstrahlpumpe die Luft ab.

Was geschieht?

Sobald der Wecker läutet, sieht man das Läuten zwar, aber man hört es nicht.

Schlussfolgerung: Da im Vakuumgefäß keine Luft vorhanden ist, in der sich die Schallwellen ausbreiten können, hört man das Läuten des Weckers nicht.

Oly

SICHTBARE SCHWINGUNGEN

Material: Stimmgabel mit Metallstift * Glasplatte * 2 Holzklammern (Wäscheklammern) * Kerze * Streichhölzer * Overheadprojektor Anleitung: Die beiden Holzklammern werden seitlich an die Glasplatte befestigt. Nun bewegt man die Glasplatte, die an den beiden Holzklammern gehalten wird, vorsichtig so lange mehrmals über die Kerzenflamme, bis sich die Glasplatte schwarz färbt. Die Glasplatte wird mit der geschwärzten Seite nach oben auf den Overheadprojektor gelegt. Dann schlägt man die Stimmgabel an einer Tischkante an und zieht den Metallstift der schwingenden Stimmgabel rasch über die berußte Platte.

Was geschieht?

Auf dem Bild des Overheadprojektors ist zu sehen, dass die Spur, die durch die Stimmgabel auf der geschwärzten Platte entsteht, nicht gerade ist.

Schlussfolgerung: Das Ende der Stimmgabel mit dem Metallstift schwingt, sobald die Stimmgabel angeschlagen worden ist. Bei Ziehen des Stiftes über die Glasplatte bewegt sich daher der Stift hin und her.

68 SCHWINGENDE STIMMGABELN

Was geschieht?

Nach kurzer Zeit schwingt die zweite Stimmgabel mit.

STIMMGABELN IM VERGLEICH

Ve

Schlussfolgerung: Die Schallwellen breiten sich von der ersten Stimmgabel aus und versetzen die Luft im Resonanzkörper der zweiten Stimmgabel ebenfalls in Schwingung. Diese bringt die zweite Stimmgabel zum Schwingen.

rla

Anleitung: Die Stimmgabeln mit Resonanzkörper werden so aufgestellt, dass die Öffnungen der Resonanzkörper gegenüber liegen. Eine der Stimmgabeln dann mit dem Klöppel anschlagen.

g

Material: 2 Stimmgabeln mit Resonanzkörper * Anschlagklöppel

Material: 4 verschiedene Stimmgabeln (256 Hz, 322 Hz, 384 Hz, 512 Hz)

Anleitung: Auf fast allen Stimmgabeln findet man eine Zahl und die Abkürzung Hz (Hertz). Die Stimmgabeln werden hintereinander an einer Tischkante angeschlagen und nach der Höhe des erzeugten Tons geordnet.

Was geschieht?

Der Ton ist umso höher, je größer die Zahl auf der Stimmgabel ist.

Oly

mp e

Schlussfolgerung: Die Stimmgabeln sind unterschiedlich lang. Je länger eine Stimmgabel ist, desto langsamer schwingt sie und desto tiefer ist der Ton, der entsteht.

69

Das klingende Lineal Du brauchst: Lineal aus Kunststoff

g

Akustik Datum:

Versuchsanleitungen 1 / Kopiervorlage Name:

rla

Anleitung: ¬ Lege das Lineal so an eineTischkante, dass es ein Stück über die Kante ragt! ¬ Drücke es mit dem Handballen einer Hand direkt an der Kante fest an denTisch! ¬ Biege nun das Lineal mit dem Daumen der anderen Hand ein Stück nach unten und lasse es los!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du? ¬ Schiebe das Lineal ein Stück weiter über dieTischkante und wiederhole das Experiment!

Der singende Gartenschlauch

Du brauchst: 2 Stücke Gartenschlauch, von denen eines ca. 50 cm und das andere ca. 100 cm lang

mp e

Anleitung: ¬ Halte den kurzen Schlauch an einem Ende fest und versetze ihn über dem Kopf in Drehung!

Was beobachtest du? ¬ Wiederhole das Experiment mit dem längeren Stück!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Oly

Der sichtbare Schall

Du brauchst: Glas mit Wasser * Stimmgabel Anleitung: ¬ Schlage die Stimmgabel an! ¬ Tauche nun das offene Ende der Stimmgabel insWasser!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Akustik Datum:

Versuchsanleitungen 2 / Kopiervorlage Name:

Die klingende Gabel Du brauchst: Essgabel * Tisch

g

70

rla

Anleitung: ¬ Halte die Gabel ganz unten am Griff und schlage mit den Zinken fest an dieTischkante! ¬ Dann halte das Griffende leicht an dieTischplatte!

Was beobachtest du?

Ve

Deine Schlussfolgerung:

Schwingenden Wassersäulen

Du brauchst: 8 durchsichtige Glasflaschen * Lebensmittelfarbe * Becherglase * Kochlöffel Anleitung: ¬ Befülle die Flaschen verschieden hoch mit gefärbtemWasser! ¬ Schlage die Flaschen mit dem Kochlöffel am Rand des Flaschenhalses an, sodass einTon entsteht!

mp e

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Tipp: Versuche, 8 Flaschen so zu befüllen, dass die Töne die gesamte Tonleiter ergeben! Wenn du das Wasser in den Flaschen unterschiedlich färbst, bedeutet jede Farbe einen anderenTon.

Das Hörrohr

Oly

Du brauchst: Pappendeckelrohr (z. B. von WC-Papier oder Küchenrolle) * mechanische Armbanduhr * mechanischer Wecker Anleitung: ¬ Halte eine Öffnung des Pappendeckelrohres an die Armbanduhr oder denWecker! ¬ Dann halte dein Ohr an die andere Öffnung!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Akustik Datum:

A. Der Schall

g

Arbeitsblatt 1 / Kopiervorlage Name:

71

rla

Richtig oder falsch - Kreuze richtig an! Du erhältst ein Lösungswort, wenn du immer den nächsten Buchstaben im Alphabet einsetzt! richtig

falsch

U

R

S

G

Schallwellen breiten sich gleichmäßig in alle Richtungen aus.

H

N

Eine Schallwelle besteht aus Bereichen von kalter und warmer Luft.

Q

L

Schall braucht immer ein Ausbreitungsmedium.

L

T

Hohlkörper, die den Schall abschwächen, heißen Resonanzkörper.

Y

F

Die Einheit der Frequenz ist das Pascal.

I

Z

In unserem Ohr versetzt der Schall das Trommelfell in Schwingung.

A

J

Ein Schalltrichter bündelt den Schall in eine bestimmte Richtung.

D

E

Die Frequenz von Infraschall ist größer als die von Ultraschall.

C

K

Der Schall breitet sich im Vakuum besser aus als in Luft.

mp e

Ve

Eine dünne Haut wird auch Membran genannt.

LÖSUNGSWORT:

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Musikinstrumente

Welches Musikinstrument gehört zu welcher Gruppe? Schreibe die richtige Zahlen in die Kreise!

Harfe

Trommel

a

Tu b

Glockenspiel

Keyboard

Oly

1. Selbstklinger 2. Membraninstrumente 3. Saiteninstrumente 4. Holzblasinstrumente 5. Blechblasinstrumente 6. elektronische Instrumente

Bl

oc kf

lö

te

© Olympe Verlag

Arbeitsblatt 2 / Kopiervorlage Name:

Akustik Datum:

B. Der Schall

g

72

rla

1. Marcel erzählt von seinen Erlebnissen. Hilf ihm, die Entfernungen richtig zu bestimmen!

Letzte Woche kam ich am Heimweg von der Schule an einer Baustelle vorbei. Plötzlich sah ich, wie ein Stapel Bretter umfiel. Nach ca. 1 ½ Sekunden hörte ich das Scheppern.

Letzen Sommer unternahm ich mit meiner Familie eine Wanderung. Wir kamen an einem Steinbruch vorbei. Auf einem Schild stand: „Achtung! Sprengarbeiten!“ Daher gingen wir in großem Abstand am Steinbruch vorbei.

Tatsächlich sahen wir dann eine Staubwolke, die sich rasch ausbreitete. 9 Sekunden später hörten wir den Knall der Explosion.

Ve

Wie weit war der Steinbruch entfernt?

Wie weit war die Baustelle entfernt?

Zu Silvester beobachtete ich mit meinen Eltern ein Feuerwerk. 3 Sekunden nachdem ich die erste Rakete explodierte, hörte ich den Knall.

mp e

Wie weit war das Feuerwerk entfernt?

2. Von diesen Begriffen passen immer 3 zusammen. Male die zusammenpassenden Kästchen in der gleichen Farbe an!

343 m/s

Reflexion

Lautstärke

Echo

Oly

Dezibel

Mach

Hertz

Tonhöhe

Ton

Schallgeschwindigkeit

Klang

Amplitude

Frequenz

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Schall Fledermaus

Akustik Datum:

g

Wiederholung Name:

73

1) Was ist der Schall? eine Kraft

1/

eine Schwingung

ein Teilchen

rla

2) Fülle die Lücken!

3/

Die __________________ gibt an, wie oft in einer Sekunde eine volle _____________________ ausgeführt wird. Die Einheit der Frequenz ist das ____________ .

3) Schall, dessen Frequenz ... ... unterhalb des Hörbereichs des Menschen liegt, heißt

.

.

Ve

... oberhalb des Hörbereichs des Menschen liegt, heißt

4) Entscheide: Zwischen welchen Frequenzen liegt der Hörbereich des Menschen? zwischen __________ und ___________ _ Hz

2/

2/

21 000 31 4 0001 17 00 8 0 2 6

5) Musikinstrumente werden danach, wie der Ton entsteht, in verschiedene Typen eingeteilt.

Nenne 3 Typen von Musikinstrumenten!

3/

Wiederholung 434 m

mp e

6) Wie hoch ist die Schallgeschwindigkeit in der Luft?

1 235 m/

s

/h

343 km

1 23 /s 5 km /h 343 m/s

Wird nicht angezeigt

7) Was hängt wovon ab? Ordne mit Pfeilen richtig zu!

Lautstärke

Frequenz

Tonhöhe

Amplitude

1/

2/

8) Wähle aus und setze die richtigen Fachbegriffe ein!

4/

Schallwelle * Echo * Tonhöhe * Resonanz * Ultraschall * Schallmauer * Hörschwelle

Oly

Die ________________________ gibt die Lautstärke an, die ein normal hörender Mensch gerade noch wahrnehmen kann. Wird ein Körper durch Schallwellen mit seiner Eigenfrequenz angeregt, spricht man von _____________________. Reflektierte Schallwellen empfangen wir als ______________. Die

___________________________ ist eine Wand, die die Schallwellen vor einem sehr schnell fliegenden

Flugzeug bilden.

17 – 18: 15 – 16: 12 – 14: 9 – 11: unter 9:

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

© Olympe Verlag

74 Lösungen Buch S. 99 – 114

g

Ein Dosentelefon funktioniert nicht, wenn die Schnur nicht gespannt ist, da eine nicht gespannte Schnur nicht schwingen kann.

Je mehr Wasser in der Flasche ist, desto niedriger ist die Luftsäule, die schwingen kann. Daher ist der Ton umso höher, je voller die Flasche ist.

rla

K.20/S. 100 (Seitenspalte) K.21/S. 104 (Seitenspalte) K.21/S. 105/1

1

3

4

6

2

K.21/S. 105/2 K.21/S. 106/3

Lösungswort: HERTZ

Ve

5

mp e

Lösungen

werden nicht angezeigt

K.21/S. 106/4 K.22/S. 111 (Seitenspalte) K.22/S. 113/1

KEIN Musikinstrument: Bremstrommel * Sektflöte * Wasserpfeife * Nashorn * Da die Schallwellen sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreiten, brauchen sie eine gewisse Zeit, bis sie auf ein Objekt treffen und die reflektierten Schallwellen wieder das Ohr der Fledermaus erreichen.

Geoseismik

Echolot

richtige Antworten: A) Schallgeschwindigkeit * B) Zeit und Richtung * C) Ultraschall * D) Sonar * E) Schallreflexion

Oly

K.22/S. 113/2

Sonographie

K.22/S. 114/3

120 90

100 30

130

75

rla

g

K.22/S. 114/4

Versuchsanleitungen - Beobachtungen (B)/Schlussfolgerungen (S) (Lehrer/innenheft S. 69 – 70)

VA 2

Das klingende Lineal: B1: Das Lineal schwingt, ein Ton entsteht. * B2: Die Tonhöhe verändert sich. * S: Das schwingende Lineal versetzt auch die Luft in Schwingung. Die Tonhöhe hängt von der Länge ab.

Der singende Gartenschlauch: B1: Ein Ton entsteht. * B2: Der entstehende Ton ist tiefer * S: Die an der Öffnung vorbeiströmende Luft versetzt die Luft im Schlauch in Schwingung. Die Tonhöhe hängt von der Länge der schwingenden Luftsäule ab.

Der sichtbare Schall: B: Die Wasseroberfläche bewegt sich. S: Die Schwingung der Stimmgabel wird auf das Wasser übertragen und bewegt die Wasseroberfläche.

Die klingende Gabel: B: Ein Geräusch ist zu hören. * S: Nach dem Anschlagen schwingen die Zinken der Gabel. Die Tischplatte ist ein Resonanzkörper, der die Schwingungen verstärkt.

Schwingende Wassersäulen: B: Der Ton ist umso höher, je weniger Wasser darin ist. * S: Beim Anschlagen wird die Luftsäule über dem Wasser in Schwingung versetzt. Die Tonhöhe hängt von der Länge der Luftsäule ab.

Das Hörrohr: B: Der Ton wird lauter. * S: Die Schallenergie der Schallquelle kann sich nicht in alle Richtungen ausbreiten, sondern wird im Rohr gebündelt.

Ve

VA 1

Lösungen

mp e

werden nicht angezeigt

Lösungen Lehrer/innenheft S. 71 – 73

Lösungswort: STIMMGABEL

Oly

AB 1

AB 2

1. Steinbruch: 3 km * Baustelle: 500 m * Feuerwerk: 1 km 2. Zusammengehörende Begriffe: Schallgeschwindigkeit – 343 m/s – Mach Frequenz – Tonhöhe – Hertz Amplitude – Lautstärke – Dezibel Schwingung – Schall – Ton Reflexion – Echo – Fledermaus

76 1) zine Schwingung 2) Die Frequenz gibt an, wie oft in der Sekunde eine volle Schwingung ausgeführt wird. Die Einheit der Frequenz ist das Hertz.

3) Schall, dessen Frequenz unterhalb des Hörbereichs des Menschen liegt, heißt Infraschall.

Schall, dessen Frequenz oberhalb des Hörbereichs des Menschen liegt, heißt Ultraschall.

4) zwischen 16 und 21 000 Hz 5) z. B.: Selbstklinger * Membraninstrumente * Saiteninstrumente * Holzblasinstrumente * Blechblasinstrumente * elektronische Instrumente 6) 343 m/s oder 1 235 km/h 7)

rla

g

Wiederholung

Ve

8) Die Hörschwelle gibt die Lautstärke an, die ein normal hörender Mensch gerade noch wahrnehmen kann. Wird ein Körper durch Schallwellen mit seiner Eigenfrequenz angeregt, spricht man von Resonanz. Reflektierte Schallwellen empfangen wir als Echo. Die Schallmauer ist eine Wand, die die Schallwellen vor einem sehr schnell fliegenden Flugzeug bilden.

Lösungen

Oly

mp e

werden nicht angezeigt