Grundwissen physik 07 - MGF
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Grundwissen Physik (im Rahmen von Natur und Technik) 7. Klasse Elektrizitätslehre • Zunächst ein wichtiger Hinweis: Elektrischer Strom ist gefährlich. Daher zu Hause nur mit Taschenlampenbatterien arbeiten. • Einfache Stromkreise und die entsprechenden Schaltzeichen für Batterie, Leiter, Schalter, Widerstand, Lampe Die Schüler sollen die Begriffe Reihenschaltung und Parallelschaltung kennen und in einfachen Schaltbildern wiedererkennen. Die Berechnung der entsprechenden Ersatzwiderstände wird nicht verlangt. • Elektrischer Strom ist bewegte Ladung. Es gibt positive und negative Ladungen. Die Schüler sollen das Elektroskop als Nachweisgerät für elektrische Ladungen benennen können. • Die Schüler sollen die Spannung (Formelzeichen U) als Ursache des elektrischen Stroms kennen und wissen, dass in einem Stromkreis die Erhöhung des Widerstands (Formelzeichen R) eine Verminderung der Stromstärke (Formelzeichen I) bewirkt. Sie sollen die Einheiten [Q] = 1 C, [U] = 1V, [I] = 1 A und [R] = 1 Ω kennen. • Die Schüler sollen die Berechnungsgleichung R = U kennen und zur Lösung einfacher Aufgaben I verwenden können. Beispiel: An einem Widerstand von 15 Ω liegt die Spannung 4,5 V. Berechne die Stromstärke. • Die Schüler sollen folgende Wirkungen des elektrischen Stroms kennen: Die Wärmewirkung sowie die chemische und die magnetische Wirkung. Mechanik • Die Schüler sollen wissen, dass die Geschwindigkeit (Formelzeichen v) ein Maß für die Schnelligkeit der Ortsänderung eines Körpers ist. Sie sollen zwischen Durchschnitts- und Momentangeschwindigkeit unterscheiden können. Sie sollen die Berechnungsgleichung kennen und auf einfache Aufgaben anwenden können: ⎛ s zurückgelegter Weg ⎞ Berechnungsgleichung: v = ⎜⎜ Geschwindigkeit = ⎟ t dazu benötigte Zeit ⎟⎠ ⎝ Die Einheit [v] = 1 ms sowie die Umrechnung 1 ms = 3,6 km müssen bekannt sein. h Beispiel: Wie lange braucht ein Auto der Geschwindigkeit 90 km/h um 600 m zurück zu legen? • Die Schüler sollen wissen, dass die Beschleunigung (Formelzeichen a) ein Maß für die Schnelligkeit der Geschwindigkeitsänderung eines Körpers ist. Sie sollen die Berechnungsgleichung kennen und auf einfache Aufgaben anwenden können. ⎛ Δv Geschwindigkeitsänderung ⎞ Berechnungsgleichung: a = ⎜⎜ Beschleunigung = ⎟⎟ Δt dazu benötigte Zeit ⎝ ⎠ Die Einheit [a] = 1 sm2 muss bekannt sein. Beispiel: Welche Beschleunigung erfährt ein geradlinig bewegter Körper, dessen Geschwindigkeit in 2,5 s von 12 ms auf 27 ms erhöht wird? • Jede Einwirkung auf einen Körper, die den Betrag seiner Geschwindigkeit, seine Bewegungsrichtung oder seine Form ändert, ist eine Kraft (Formelzeichen F, Einheit: [F] = 1 N). Eine Kraft ist durch ihren Angriffspunkt, ihre Richtung und ihren Betrag gekennzeichnet. -1- Grundwissen Physik (im Rahmen von Natur und Technik) 7. Klasse • Jeder Körper in der Umgebung der Erde erfährt eine Kraft in Richtung des Mittelpunkts der Erde, seine Gewichtskraft (Formelzeichen FG ). Ganz allgemein ziehen zwei Körper einander an. Dieses Phänomen heißt Gravitation. • Trägheitssatz: Wirkt auf einen Körper keine Kraft oder befinden sich alle auf ihn wirkenden Kräfte im Gleichgewicht, bleibt er in Ruhe oder bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit weiter. (1. Newtonsches Gesetz) • Jeder Körper hat eine Masse (Formelzeichen m). Je mehr Masse ein Körper hat, desto schwerer ist es, ihn zu beschleunigen. Ein Körper mit mehr Masse hat eine größere Trägheit als ein Körper mit weniger Masse. Die Masse eines Körpers ist unabhängig vom Ort, an dem er sich befindet. Einheit der Masse: [m] = 1 kg • Der Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung eines Körpers wird durch die Grundgleichung der Mechanik beschrieben: F = m ⋅ a (2. Newtonsches Gesetz) Der Betrag der Gewichtskraft eines Körpers wird durch die Gleichung FG = m ⋅ g beschrieben, wobei g = 9,81 sm2 der Betrag der Fallbeschleunigung an der Erdoberfläche ist. Der Schüler kann die Grundgleichung der Mechanik auf einfache Aufgaben anwenden. Beispiel: Berechne die Masse eines festen Körpers, der durch die Einwirkung einer Kraft vom Betrag 2,5 kN eine Beschleunigung von g = 3,2 sm2 erfährt? Berechnungen mit Reibungskräften werden nicht verlangt. • Wechselwirkungsprinzip: Übt ein Körper auf einen zweiten eine Kraft aus, so wirkt stets gleichzeitig eine entgegen gerichtete von gleichem Betrag vom zweiten auf den ersten Körper. Dies ist das 3. Newtonsche Gesetz, das in der verkürzten Form actio = reactio oft zitiert wird. • Die Kräfteaddition erfolgt mithilfe des Kräfteparallelogramms. Optik • Grundlegende Begriffe: Lichtquelle, beleuchteter Körper, Lichtbündel, Lichtstrahl, Photon • Grundlegende Eigenschaften des Lichts: geradlinige Ausbreitung, Lichtgeschwindigkeit c = 300 000 km s • Schatten: Wird ein lichtundurchlässiger Körper nur von einer Seite beleuchtet, so befindet sich hinter seiner lichtabgewandten Seite ein Schattenraum. Mondfinsternisse und Sonnenfinsternisse sind auf diese Weise zu erklären. • Wird ein Lichtstrahl an einer spiegelnden Fläche reflektiert, ist stets das Reflexionsgesetz erfüllt: Einfallswinkel = Reflexionswinkel • Brechung: Trifft ein Lichtstrahl auf die Oberfläche zwischen zwei lichtdurchlässigen aber optisch verschiedenen Medien, so ändert sich seine Ausbreitungsrichtung entweder zum Einfallslot hin oder vom Einfallslot weg. • Prinzipien der Bildkonstruktion beim Strahlengang durch Sammellinsen - Ein Parallelstrahl wird zum Brennpunktstrahl. - Ein Brennpunktstrahl wird zum Parallelstrahl. - Ein Mittelpunktstrahl erfährt keine Richtungsänderung. (Auf Linsengleichungen wird verzichtet.) -2-
