Lernmaterial Physik Elektrostatik
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Berufliche Schulen Berufsfachschule Niveaudifferenziertes Lernen Kompetenzraster, Lernwegelisten und exemplarische Lernmaterialien Physik Elektrostatik zum Einsatz in den Schulversuchen Berufsfachschule Pädagogische Erprobung (BFPE) und Duale Ausbildungsvorbereitung (AV dual) sowie den Bildungsgängen VAB, BEJ, 2BFS und 1BFS Landesinstitut für Schulentwicklung Qualitätsentwicklung und Evaluation Schulentwicklung und empirische Bildungsforschung Bildungspläne Stuttgart 2015 Redaktionelle Bearbeitung Redaktion Tanja Rieger, Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Sören Finkbeiner, Landesinstitut für Schulentwicklung, Stuttgart Autor/in Martin Möller, Gewerbliche Schule für Holztechnik, Stuttgart Stand November 2015 Impressum Herausgeber Landesinstitut für Schulentwicklung (LS) Heilbronner Straße 172, 70191 Stuttgart Telefon: 0711 6642-0 Telefax: 0711 6642-1099 E-Mail: [email protected] www.ls-bw.de Druck und Vertrieb Landesinstitut für Schulentwicklung (LS) Heilbronner Straße 172, 70191 Stuttgart Telefon: 0711 6642-1204 www.ls-webshop.de Urheberrecht Inhalte dieses Heftes dürfen für unterrichtliche Zwecke in den Schulen und Hochschulen des Landes Baden-Württemberg vervielfältigt werden. Jede darüber hinausgehende fotomechanische oder anderweitig technisch mögliche Reproduktion ist nur mit Genehmigung des Herausgebers möglich. Soweit die vorliegende Publikation Nachdrucke enthält, wurden dafür nach bestem Wissen und Gewissen Lizenzen eingeholt. Die Urheberrechte der Copyrightinhaber werden ausdrücklich anerkannt. Sollten dennoch in einzelnen Fällen Urheberrechte nicht berücksichtigt worden sein, wenden Sie sich bitte an den Herausgeber. Bei weiteren Vervielfältigungen müssen die Rechte der Urheber beachtet bzw. deren Genehmigung eingeholt werden. © Landesinstitut für Schulentwicklung, Stuttgart 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Inhaltsverzeichnis Die Seiten sind als Kopiervorlagen angelegt und enthalten deshalb keine durchgängige Seitennummerierung. 1. Kompetenzraster Physik 2. Lernwegeliste Ph00.00.03 3. Lernmaterialien Lernthema Ph02.01.01 Ph02.01.02 Ph02.01.03 Ph02.01.04 Ph02.01.05 Ph02.01.06 Lernthema Ph02.01.07 Lernschritte Ph02.01.08 Ph02.01.09 Ph02.01.10 Ph02.01.11 Ph02.01.12 Ph02.01.13 Einstieg in die Elektrizitätslehre Einstieg in die Elektrizitätslehre Advance Organizer Einstieg in die Elektrizitätslehre – Infotext Atomaufbau A – C Einstieg in die Elektrizitätslehre – Hilfestellungen zu den Aufgaben A – C Einstieg in die Elektrizitätslehre – Lösungen zu den Aufgaben A – C Elektrostatik Elektrostatik – Geladene Körper Advance Organizer Elektrostatik – Geladene Körper – Ladungsexperimente A – C Elektrostatik – Geladene Körper – Experiment auswerten A – C Elektrostatik – Geladene Körper – Hilfestellungen zu den Aufgaben A – C Elektrostatik – Geladene Körper – Lösungen zu den Aufgaben A – C Ph02.02.01 Ph02.02.02 Ph02.02.03 Ph02.02.04 Ph02.02.05 Ph02.02.06 Ph02.02.07 Ph02.02.08 Ph02.02.09 Ph02.02.10 Ph02.02.11 Elektrostatik – Elektrische Ladungen Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Aufgabenplanung A – C Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung A Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung A Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung B Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung B Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung C Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung C Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Wiederholung A – C Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Hilfestellungen zu den Aufgaben A – C Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Lösungen zu den Aufgaben A – C Ph04.01.01 Ph04.01.02 Ph04.01.03 Ph04.01.04 Ph04.01.05 Ph04.01.06 Ph04.01.07 Ph04.01.08 Ph04.01.09 Ph04.01.10 Ph04.01.11 Elektrostatik – Ladungsbewegung Elektrostatik – Ladungsbewegung – Aufgabenplanung A – C Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsvorbereitung A Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsnachbereitung A Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsvorbereitung B Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsnachbereitung B Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsvorbereitung C Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsnachbereitung C Elektrostatik – Ladungsbewegung – Wiederholung A – C Elektrostatik – Ladungsbewegung – Hilfestellungen zu den Aufgaben A – C Elektrostatik – Ladungsbewegung – Lösungen zu den Aufgaben Ph04.02.01 Ph04.02.02 Ph04.02.03 Ph04.02.04 Ph04.02.05 Elektrostatik – Anwendungen Elektrostatik – Anwendungen – Präsentationen A – C Elektrostatik – Anwendungen – Domino A – C Elektrostatik – Anwendungen – Lernkärtchen A – C Elektrostatik – Anwendungen – Lösung © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Bedeutung der Icons Icon Beschreibung Icon Beschreibung Lernziel A Tipp/Hinweis, der zum Bearbeiten hilfreich ist Lernziel B Vorsicht/Achtung: wichtige Information/Hinweis. Genau lesen! Lernziel C Zeitvorgabe beachten Einzelarbeit Blätter/Materialien ablegen Partnerarbeit Blätter/Materialien holen Gruppenarbeit Lesen/Hilfsmittel/Quellenangabe: Buch oder eigene Aufschriebe Plenum Schreiben/Zeichnen/Malen/ Skizzieren Lehrer fragen / holen Rechnen/ Taschenrechner erlaubt Lehrervortrag Zeichnen/ Zeichenmaterial erforderlich Einzelvortrag, Präsentation Versuch Gruppenvortrag, Präsentation Werkstatt erledigt Beispiel / Vokabelhilfen nicht erledigt Hören Monologisches Sprechen Deutsch => Englisch Dialogisches Sprechen Englisch => Deutsch Gruppennummer, Teilthemen 1, 2 … Gruppennummer, Teilthemen 3, 4 … © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Kompetenzbereich LFS 1 LFS2 LFS 3 LFS 4 LFS 5 LFS 6 1. Fachwissen Ich kann behandelte physi- Ich kann physikalische kalische Größen wiederge- Gesetzmäßigkeiten, Definiben. tionen und Modelle wiedergeben. Ich kann einfache, mir bekannte physikalische Aufgabenstellungen und Probleme lösen. Ich kann Analogien benennen. Ich kann mir teilweise unbekannte physikalische Aufgabenstellungen und Probleme lösen. Ich kann in mir neuen Aufgabenstellungen und Problemen Analogien erkennen und diese zur Lösung nutzen. 2. Erkenntnisgewinnung Ich kann einfache physikali- Ich kann physikalische sche Phänomene beschrei- Arbeitsweisen nachvollzieben und auf bekannte hen und beschreiben. Zusammenhänge zurückführen. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Ich kann einfache Idealisierungen vornehmen und physikalische Erkenntnisse mathematisieren. Ich kann einfache physikalische Experimente selbstständig durchführen und auswerten. Ich kann Daten auswerten (Proportionalitäten, einfache Mathematisierung) und deren Gültigkeit beurteilen. 3. Kommunikation Ich kann einfache Sachver- Ich kann einem Diagramm halte umgangssprachlich Informationen entnehmen beschreiben. und diese interpretieren. Ich kann den Vorteil der Verwendung von Fachbegriffen erkennen und diese zur Beschreibung physikalischer Sachverhalte nutzen. Ich kann den Aufbau einfa- Ich kann Daten und Zucher technischer Geräte und sammenhänge in geeignederen Wirkungsweise beter Weise darstellen. schreiben. Ich kann unter physikalischen Gesichtspunkten über Arbeitsergebnisse und Sachverhalte diskutieren. 4. Bewertung Ich kann Auswirkungen Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte physikalischer Erkenntnisse benennen. in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen benennen. Ich kann gegebene Lösungen unter Berücksichtigung physikalischer Aspekte beurteilen und kommentieren. Ich kann gegebene Lösungen unter Berücksichtigung physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer Aspekte beurteilen und kommentieren. Ich kann mit meinem physikalischen Wissen Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei modernen technischen Anwendungen beurteilen. Ich kann mit meinem physikalischen Wissen Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten und im Alltag bewerten. Das Kompetenzraster umschreibt den kompletten Lehrplan für Physik. Für jedes Themengebiet im Lehrplan könnte aufs Neue das komplette Kompetenzraster durchlaufen werden. Bei einigen Themengebieten ist das benötigte fachliche Grundwissen, um höhere Lernfortschritte zu erreichen, sehr hoch. Nach Meinung der Lernmaterialerstellungskommission bietet sich für die höheren Lernfortschritte (LFS5 und LFS6) vor allem der Themenbereich Mechanik an, gefolgt von der Elektrizitätslehre (LFS4 und LFS5). Die Themengebiete Optik und Wärmelehre eignen sich dann im Umkehrschluss eher zum Einstieg in die Physik, da sich hier nur die niedrigen Lernfortschrittsstufen mit akzeptablem Aufwand erreichen lassen. Auch sind in einigen Teilbereichen der vorgegebenen Themengebiete manchmal nur einzelne Kompetenzbereiche erlernbar. Bei einer bunten Mischung an ausgewählten Themengebieten werden am Ende der Schullaufbahn sicher alle Kompetenzbereiche in den unteren und mittleren Lernfortschrittsstufen abgedeckt worden sein. Sehr gute Schülerinnen und Schüler werden auch nach Lernmaterialien für die höheren Lernfortschrittstufen suchen und diese bearbeiten wollen. Schülerinnen und Schüler, die nach dem ersten Themengebiet nur einen LFS1 oder LFS2 erreichen, sollten das folgende Themengebiet mit einem niedrigen Anforderungsbereich auswählen. Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzraster Physik Erreichbare Lernfortschrittstufen im Wahlbereich Elektrostatik im Themengebiet Elektrizitätslehre Kompetenzraster Physik für die Elektrostatik Kompetenzbereich LFS 1 LFS 2 2. Erkenntnisgewinnung Ich kann einfache physikalische Phänomene beschrei- Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen ben und mit bekannten Zusammenhängen vergleiund beschreiben. chen. 3. Kommunikation Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. 4. Bewertung Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. LFS 3 Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Ich kann Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in Ich kann gegebene Lösungen unter Berücksichtigung historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen physikalischer Aspekte beurteilen und kommentieren. nennen. LFS 4 Landesinstitut für Schulentwicklung Reduziertes Kompetenzraster für die Lernthemen Einstieg in die Elektrizitätslehre und Elektrostatik im Lernprojekt Elektrizität Landesinstitut für Schulentwicklung Lernwegeliste Fach Kompetenzbereich/Leitidee Lernfortschritt Lernwegeliste Physik Kompetenzbereich 1 Kompetenzbereich 2 Kompetenzbereich 3 Kompetenzbereich 4 LFS 1-3 LFS 1-3 LFS 1 LFS 1-3 Ph00.00.03 Kompetenz: Was Sie schon können sollten: Siehe unten - Ich kann Plakate erstellen. Ich kann präsentieren. Ich kann die Tempoduett-Methode anwenden. Ich kann mit Lernkärtchen lernen. Wofür Sie das benötigen: Wie Sie Ihr Können prüfen können: - Was Sie hier lernen können Lernmaterialien Ergänzungen Kompetenz LernSCHRITTE, LernTHEMEN und LernPROJEKTE Ich kann den Aufbau eines Atoms beschreiben. Ich kann einige Eigenschaften eines Elektrons nennen. Ich kann den Ladungszustand von Protonen und Elektronen nennen. Ph02.01.04 A-C Mit binnendifferenEinstieg in die Elektrizitätslehre – Infozierten Aufgaben text Atomaufbau auf dem Aufgabenblatt Ich kann beschreiben, wie Körper elektrisch geladen werden. Ich kann die elektrostatische Aufladung beschreiben. Ich kann den Ladungsübergang durch Reibung beschreiben. Ich kann ein Experiment nachvollziehen und beschreiben. Ph02.01.10 A-C Elektrostatik – Geladene Körper – Ladungsexperimente Ich kann beschreiben, wie Körper elektrisch geladen werden. Ich kann die elektrostatische Aufladung beschreiben. Ich kann den Ladungsübergang durch Reibung beschreiben. Ich kann ein Experiment nachvollziehen und beschreiben. Ph02.01.11 A-C Mit binnendifferenElektrostatik – Geladene Körper – zierten Aufgaben Experiment auswerten auf dem Aufgabenblatt Ich kann die elektrischen Anziehungsund Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ph02.02.02 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Aufgabenplanung Ph02.02.03 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung – Level A Ph02.02.04 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung – Level A Ph02.02.05 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung – Level B Ich kann mit einem Elektroskop den © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 A-C A A B Landesinstitut für Schulentwicklung quantitativen Ladungszustand auswerten. Ph02.02.06 B Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung – Level B Ph02.02.07 C Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung – Level C Ph02.02.08 C Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung – Level C Ich kann die elektrischen Anziehungsund Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ph02.02.09 A-C Mit binnendifferenElektrostatik – Elektrische Ladungen – zierten Aufgaben Wiederholung auf dem Aufgabenblatt Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Ph04.01.02 Elektrostatik – Ladungsbewegung Aufgabenplanung Ph04.01.03 Elektrostatik – Ladungsbewegung Versuchsvorbereitung Level A Ph04.01.04 Elektrostatik – Ladungsbewegung Versuchsnachbereitung Level A Ph04.01.05 Elektrostatik – Ladungsbewegung Versuchsvorbereitung Level B Ph04.01.06 Elektrostatik – Ladungsbewegung Versuchsnachbereitung Level B Ph04.01.07 Elektrostatik – Ladungsbewegung Versuchsvorbereitung Level C Ph04.01.08 Elektrostatik – Ladungsbewegung Versuchsnachbereitung Level C A-C – A – A – B – B – C – C – Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Ph04.01.09 A-C Mit binnendifferenElektrostatik – Ladungsbewegung – zierten Aufgaben Wiederholung auf dem Aufgabenblatt Ich kann die Entdeckung des Kopierers für die Gesellschaft beschreiben. Ich kann die Nutzung der Elektrostatik in Kopierern und Elektrofiltern kommentieren. Ich kann die Gefährdung durch Blitze und entsprechende Schutzmechanis- Ph04.02.02 A-C BinnendifferenzieElektrostatik – Anwendungen – Prärung auf Grund von sentationen Inhalten © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung men nennen und bewerten. Ich kann die Entdeckung des Kopierers für die Gesellschaft beschreiben. Ich kann die Nutzung der Elektrostatik in Kopierern und Elektrofiltern kommentieren. Ich kann die Gefährdung durch Blitze und entsprechende Schutzmechanismen nennen und bewerten. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Ph04.02.03 A-C Elektrostatik – Anwendungen – Domino Ph04.02.04 Elektrostatik – Anwendungen – Lernkärtchen Landesinstitut für Schulentwicklung LT: Einstieg in die Elektrizitätslehre Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Einstieg in die Elektrizitätslehre Physik Ph02.01.01 Kompetenz: - Ich kann den Aufbau eines Atoms beschreiben. Ich kann einige Eigenschaften eines Elektrons nennen. Ich kann den Ladungszustand von Protonen und Elektronen nennen. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Weitere Bezüge: LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT LS: Einstieg in die Elektrizitätslehre Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Einstieg in die Elektrizitätslehre Physik Ph02.01.02 Kompetenz: - Ich kann den Aufbau eines Atoms beschreiben. Ich kann einige Eigenschaften eines Elektrons nennen. Ich kann den Ladungszustand von Protonen und Elektronen nennen. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Weitere Bezüge: LernTHEMA LernSCHRITT Lernschrittplanung Phase LernPROJEKT Zeit Aufgabe Einstieg in die Elektrizitätslehre Abfrage von Vorerfahrungen, Placemat Vorstellen, Sammeln und Clustern der Vorerfahrungen Vorstellung des AO1 Geschichte, dass im Altertum zum ersten Mal Elektrizität am Bernstein festgestellt wurde Infotext Atomaufbau, reziprokes Lesen Aufgaben zum Infotext lösen Aufgabenkontrolle, Tempoduett Anwendungsaufgaben zum Infotext lösen © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Aufgabenkontrolle, Tempoduett Abfrage von Vorerfahrungen, Placemat Aufgabenstellung fürs Placemat: „Wenn ich Elektrizitätslehre © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 höre, dann fällt mir dazu ein …“ Kompetenzbereich/Leitidee LF 2 Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung Ph02.01.03 Advance Organizer Elektrizitätslehre bestehen aus: Atom Atome ● Elektronen ● Protonen ● Neutronen kommt von dem griechischen Wort Elektron Elektronen Elektron bedeutet Bernstein Elektrostatik Teil 1 der Elektrizitätslehre Bild Bernstein CC 0 Elektrodynamik Teil 2 der Elektrizitätslehre Bilder des Autors Landesinstitut für Schulentwicklung © Landesinstitut für Schulentwicklung 2014 Lernfeld Landesinstitut für Schulentwicklung Geschichtlicher Hintergrund: „Bernstein (Succinit) hat einen sehr hohen elektrischen Widerstand und eine sehr niedrige Dielektrizitätskonstante von 2,9 als Naturbernstein oder 2,74 als Pressbernstein. In trockener Umgebung kann er durch Reiben an textilem Gewebe (Baumwolle, Seide) oder Wolle elektrostatisch aufgeladen werden. Dabei erhält er eine negative Ladung, das heißt, er nimmt Elektronen auf. Das Reibmaterial erhält eine positive Ladung durch Abgabe von Elektronen. Man bezeichnet diese Aufladung auch als Reibungselektrizität. Diese Eigenschaft kann als zerstörungsfreier, wenn auch – gerade bei kleineren Stücken – nicht immer einfach durchzuführender Echtheitstest verwendet werden: Der aufgeladene Bernstein zieht kleine Papierschnipsel, Stofffasern oder Wollfussel an. Dieser Effekt war bereits in der Antike bekannt und wurde durch die Werke von Plinius dem Älteren bis ins Spätmittelalter überliefert. Der englische Naturforscher William Gilbert widmete ihm in seinem im Jahr 1600 erschienenen Werk „De magnete magneticisque corporibus“ ein eigenes Kapitel und unterschied ihn vom Magnetismus. Von Gilbert stammt auch der Begriff „Elektrizität“, den er aus dem griechischen Wort ἤλεκτρον (ēlektron) für Bernstein ableitete.“ © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Der Text dient nur zur Information der Lehrkraft, sodass die Lehrkraft nicht selbst nach Informationen zum geschichtlichen Hintergrund suchen muss. Quelle: Artikel „Bernstein“ (https://de.wikipedia.org/w iki/Bernstein) aus Wikipedia. Dieser Text steht unter der Doppellizenz Creative Commons CC BY-SA 3.0, abrufbar unter http://creativecommons.or g/licenses/bysa/3.0/legalcode. Der Artikel wurde zuletzt bearbeitet von Mabschaaf am 28.07.2015, 08:27. Am 02.07.2015, 8:27 MESZ abgerufen und unverändert übernommen. Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Einstieg in die Elektrizitätslehre – Infotext Atomaufbau Physik Ph02.01.04 Kompetenz: - Ich kann den Aufbau eines Atoms beschreiben. Ich kann einige Eigenschaften eines Elektrons nennen. Ich kann den Ladungszustand von Protonen und Elektronen nennen. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Weitere Bezüge: LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Vorgehen: Phase Zeit Aufgabe Lesen Sie den Informationstext „Das Atom“ reziprok. Wechseln Sie dazu bei dem -Symbol die Rollen. Bearbeiten Sie die Aufgabe 1) zum Informationstext „Das Atom“ schriftlich. Falls Sie beim Antworten nicht weiterkommen, notieren Sie Ihre Frage dazu. Nachdem Sie die Aufgabe 1) gelöst haben, finden Sie einen Partner mit Hilfe der Lerntempoduett-Methode. Vergleichen Sie Ihre Lösung mit Ihrem Partner und lösen Sie gegebenenfalls offene Fragen. Wählen Sie aus den Aufgaben 2) – 10) die zu Ihnen passenden Aufgaben (Durchdringungstiefe) aus und bearbeiten Sie die ausgewählten Aufgaben schriftlich. Notieren Sie bei Unklarheiten offene Fragen. Nachdem Sie die Aufgaben 2) – 10) gelöst haben, finden Sie einen Partner mit Hilfe der LerntempoduettMethode. Vergleichen Sie Ihre Lösung mit Ihrem Partner und lösen Sie gegebenenfalls offene Fragen. Das Atom Unter einem Atom verstand man lange das kleinste unteilbare Teilchen (griech.: atomos Methode: reziprokes Lesen = das Unteilbare). Erst Ende des 19. Jahrhunderts erkannte man, dass ein Atom aus dem Atomkern und der Atomhülle besteht. Später wurde bekannt, dass der Atomkern und die Atomhülle aus Teilchen bestehen. Es gibt die Teilchen Protonen, Neutronen und Elektronen. Im Atomkern befinden sich die positiv geladenen Protonen (rot) und die neutralen Neutronen (grün). Um den Atomkern herum befindet sich die Atomhülle. In ihr bewegen sich die negativ geladenen Elektronen (blau) um den Atomkern sehr schnell herum. Das hier beschriebene Atommodell wurde von Ernest Rutherford 1911 veröffentlicht und von seinem Schüler Niels Bohr weiter ausgebaut. Alle zusammengesetzten Atomkerne enthalten dicht gedrängt sowohl Protonen als auch Neutronen. Die Anzahl der Protonen Bild des Autors bestimmt, um welches chemische Element es sich handelt. Die Anzahl der Protonen und Neutronen gibt die Massenzahl an. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Nach außen hin sind vollständige Atome elektrisch neutral geladen. Die Anzahl an positiven Ladungen im Atomkern ist genauso groß wie die Anzahl an negativen Ladungen in der Atomhülle. Im vollständigen Atom befinden sich deshalb gleich viele Protonen und Elektronen. Dabei sind die Protonen positiv und die Elektronen negativ geladen. Der Durchmesser eines Atomkerns macht nur ein zehntausendstel des Atomdurchmessers aus. Der Atomkern macht jedoch den Hauptteil des Atomgewichts aus. Die Elektronen an sich sind nochmals ein zehntausendstel mal kleiner als der Atomkern. Somit besteht ein Atom Größtenteils aus Leere. Aufgaben: Methode: Lerntempoduett 1) Aufgaben zu dem Informationstext: a) Nennen Sie die drei Teilchenarten. b) Nennen Sie die Bestandteile eines Atoms. c) Nennen Sie den Ladungszustand der drei Teilchenarten. d) Nennen Sie die Teilchenart, die sich um die anderen herum bewegt. e) Nennen Sie den Entdecker des Atommodells. f) Nennen Sie die Teilchenart, die bestimmt, um welches chemische Element es sich handelt. g) Nennen Sie den Ladungszustand, in dem sich ein normales vollständiges Atom befindet. h) Beschreiben Sie das Verhältnis von Protonen und Elektronen in einem normalen vollständigen Atom. i) Sortieren Sie die Elemente eines Atoms und die Teilchen nach ihrer Größe. 2) Ordnen Sie die Bewegungsmöglichkeiten den einzelnen Teilchen zu. Welche Teilchen können sich bewegen, welche Teilchen bleiben an Ort und Stelle. Kreuzen Sie dazu in der Tabelle die Bewegungsmöglichkeit an. Bewegungsmöglichkeit Teilchen Beweglich Statisch Proton Neutron Elektron 3) Ein Kohlenstoffatom besteht unter anderem aus sechs Protonen und sechs Neutronen. Skizzieren und beschriften Sie ein vollständiges Kohlenstoffatom. 4) Ein Sauerstoffatom besteht aus acht Protonen, acht Neutronen und 8 Elektronen. Nennen Sie den Ladungszustand eines Sauerstoffatoms. 5) In einem elektrisch neutralen Kohlenstoffatom befinden sich sechs Protonen und sechs Neutronen. Nennen Sie die Anzahl der Elektronen, die sich in diesem Kohlenstoffatom befinden. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Methode: Lerntempoduett Landesinstitut für Schulentwicklung 6) Beschriften Sie das untenstehende Modell eines Kohlenstoffatoms. 7) Zeichnen Sie in Ihr obenstehendes Kohlenstoffatom die entsprechende Anzahl an Protonen, Neutronen und Elektronen ein. 8) Ein Sauerstoffatom besteht aus acht positiv geladenen Protonen, acht neutralen Neutronen und acht negativ geladenen Elektronen. Nennen Sie den Ladungszustand eines Sauerstoffatoms. 9) In einem elektrisch neutralen Kohlenstoffatom befinden sich sechs Protonen, sechs Neutronen und sechs Elektronen. Nennen Sie den Ladungszustand der Protonen, Neutronen und Elektronen. 10) Beschriften Sie das untenstehende Modell eines Kohlenstoffatoms. Nutzen Sie dazu die Begriffe: Atomhülle, Atomkern, Elektron, Neutron, Proton. Bilder des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Einstieg in die Elektrizitätslehre – Hilfestellungen zu den Aufgaben Physik Ph02.01.05 Kompetenz: - Ich kann den Aufbau eines Atoms beschreiben. Ich kann einige Eigenschaften eines Elektrons nennen. Ich kann den Ladungszustand von Protonen und Elektronen nennen. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Weitere Bezüge: Hilfestellung 1) Die Antworten verstecken sich im Informationstext a) Lesen Sie nochmal den ersten Absatz. b) Lesen Sie nochmal den ersten Absatz. c) Lesen Sie nochmal den zweiten Absatz. d) Lesen Sie nochmal den zweiten Absatz. e) Lesen Sie nochmal den zweiten Absatz. f) Lesen Sie nochmal den dritten Absatz. g) Lesen Sie nochmal den vierten Absatz. h) Lesen Sie nochmal den vierten Absatz. i) Lesen Sie nochmal den fünften Absatz. Vergleichen Sie zuerst die Atomhülle mit dem Atomkern. Vergleichen Sie den Atomkern mit den Elektronen. Überlegen Sie aus welchen Teilchen sich der Atomkern zusammensetzt. 2) Bewegungsmöglichkeit Teilchen Beweglich Statisch Proton X Neutron X Elektron X 3) Zeichnen Sie eine Atomhülle und einen Atomkern. Anschließend zeichnen Sie die entsprechende Anzahl an Protonen, Neutronen und Elektronen an den entsprechenden Stellen ein. 4) Die Protonen sind positiv geladen, die Neutronen neutral und die Elektronen negativ. Wenn jetzt acht positiv geladene Protonen und acht negativ geladene Elektronen zusammen sind, wie ist dann hinterher das gesamte Atom geladen? 5) Wenn das Atom neutral geladen sein soll, wie viele negativ geladene Elektronen müssen in dem Atom vorkommen, wenn es sechs positiv geladene Protonen gibt? 6) Nutzen Sie die Begriffe Atomhülle und Atomkern zum Beschriften. 7) Auf die Atomhülle verteilen sich die Elektronen. Im Atomkern befinden sich die Protonen und Neutronen. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 8) Wenn acht positiv geladene Protonen und acht negativ geladene Elektronen zusammen sind, wie ist dann hinterher das gesamte Atom geladen? 9) Die möglichen Ladungszustände sind: positiv geladen, neutral geladen, negativ geladen 10) Atomhülle, Atomkern, Elektron, Neutron, Proton. Bild des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Einstieg in die Elektrizitätslehre – Lösungen zu den Aufgaben Physik Ph02.01.06 Kompetenz: - Ich kann den Aufbau eines Atoms beschreiben. Ich kann einige Eigenschaften eines Elektrons nennen. Ich kann den Ladungszustand von Protonen und Elektronen nennen. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Weitere Bezüge: 1) a) b) c) d) Elektronen bewegen sich um den Atomkern herum. e) Ernest Rutherford veröffentlichte 1911 sein Atommodell. f) Die Anzahl der Protonen gibt an, um welches chemische Element es sich handelt. g) Ein vollständiges normales Atom ist neutral geladen. h) Die Anzahl von Protonen und Elektronen in einem vollständigen normalen Atom ist gleich groß. i) Von groß nach klein: Atom, Atomkern, Proton und Neutron, Elektron © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Lösung Landesinstitut für Schulentwicklung 2) Bewegungsmöglichkeit Teilchen Beweglich Statisch Proton X Neutron X Elektron X 3) Atomhülle, Atomkern, Elektron, Neutron, Proton. 4) Das Sauerstoffatom ist neutral geladen. 5) Wenn es sechs Protonen gibt, müssen auch sechs Elektronen vorhanden sein. 6) Atomhülle, Atomkern, Elektron, Neutron, Proton. 7) Siehe 9. 8) Das Sauerstoffatom ist neutral geladen. 9) Protonen sind positiv geladen. Bilder des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 10) Atomhülle, Atomkern, Elektron, Neutron, Proton. Bild des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung LT: Elektrostatik Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Kompetenzbereich 3 Kompetenzbereich 4 LFS 1-3 LFS 1 LFS 1-3 Elektrostatik Physik Ph02.01.07 Kompetenz: LernPROJEKT Hauptbezug: LernTHEMA Weitere Bezüge: LernSCHRITT LS: geladene Körper Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Elektrostatik – Geladene Körper Physik Ph02.01.08 Kompetenz: - Ich kann beschreiben, wie Körper elektrisch geladen werden. Ich kann die elektrostatische Aufladung beschreiben. Ich kann den Ladungsübergang durch Reibung beschreiben. Ich kann ein Experiment nachvollziehen und beschreiben. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Weitere Bezüge: LernTHEMA LernSCHRITT Lernschrittplanung Phase LernPROJEKT Zeit Aufgabe Beginn der Stunde Warm-up-Spiel mit Ballon Spielerische Wiederholung zum Atomaufbau mit Ballon Vorstellung des AO2 Ladungsexperimente mit dem Ballon Experiment protokollieren Austausch der Ergebnisse Wiederholungsaufgaben lösen und Experimente auswerten Aufgabenkontrolle, Tempoduett © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Warm-up-Spiel Hochball Material: Luftballone in drei Farben (rot, grün, blau) Die Schülerinnen und Schüler sollen gemeinsam die Luftballone in der Luft halten ohne die Ballone festzuhalten. Dabei kann die Anzahl der Ballone ständig gesteigert werden, bis schließlich für jede Schülerin und jeden Schüler ein Ballon vorhanden ist. Varianten dazu: www.spielfundus.de/spiele/luftballons/ballonhochhalten.htm www.kooperationsspiele.net/?page_id=164 www.kooperationsspiele.net/?page_id=167 Spielerische Wiederholung zum Atomaufbau Die Schülerinnen und Schüler sollen gemeinsam ein …-Atom (entsprechend der Anzahl der Schülerinnen und Schüler und Ballone) darstellen. Dabei stellen zum Beispiel rote Ballone Protonen dar, grüne Neutronen und blaue Elektronen. (Wichtig ist, dass die Anzahl der roten und blauen Ballone gleich groß ist, damit am Ende modellhaft ein neutral geladenes Atom dargestellt wird.) © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Kompetenzbereich/Leitidee Lernwegeliste LF 2 Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung Ph02.01.09 Quellen: Aufbau Laserdrucker.svg, T. seppelt / http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Aufbau_Laserdrucker.svg/CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de, abgerufen am 19.08.2015. Bearbeitet: Pfeile eingefügt zur Veranschaulichung. Elektroskop,©Honina, http://de.wikipedia.org/wiki/Elektroskop#mediaviewer/File:Elektroskop.PNG, CC BY-SA 3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, abgerufen am 19.08.2015. Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Kräfte, Bild des LS. Kurzschluss, Autor: https://de.wikipedia.org/wiki/Benutzer:MdE, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kurzschluss_12V20A.jpg, CC BY-SA 3.0,https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en, abgerufen am 19.08.2015. Influenz, Bism-H-9d, http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Influenz.jpg, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en, abgerufen am 19.08.2015. Landesinstitut für Schulentwicklung Lernfeld Landesinstitut für Schulentwicklung Ladungsexperimente mit dem Ballon Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1+2 Elektrostatik – Geladene Körper – Ladungsexperimente Materialien/Titel Physik Ph02.01.10 Kompetenz: - Ich kann beschreiben, wie Körper elektrisch geladen werden. Ich kann die elektrostatische Aufladung beschreiben. Ich kann den Ladungsübergang durch Reibung beschreiben. Ich kann ein Experiment nachvollziehen und beschreiben. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Weitere Bezüge: Aufgaben: Führen Sie in Partnerarbeit folgende Experimente aus. Machen Sie sich, jeder für sich alleine, Notizen zu den Experimenten. 1) Reiben Sie den Luftballon an Ihrer Kleidung. Bringen Sie dann den Luftballon in die Nähe von einigen Gegenständen in Ihrer Umgebung. Notieren Sie, was Ihnen auffällt. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2) Reiben Sie den Luftballon ausgiebig an Ihrer Kleidung (Mit Wolle oder Baumwolle geht es richtig gut.) und drücken Sie den Ballon leicht an die Wand. Lassen Sie den Ballon vorsichtig los und beobachten und notieren Sie das Verhalten des Ballons nach dem Loslassen. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3) Erzeugen Sie einige Papierschnipsel, indem Sie von einem Blatt Papier ein Stück abschneiden und dieses in kleine etwa 0,5 cm² große Stücke schneiden oder reißen. Streuen Sie die Papierschnipsel auf Ihren Tisch. Reiben Sie wieder den Luftballon an Ihrer Kleidung und nähern Sie den Luftballon langsam von oben Ihren Papierschnipseln. Beobachten und notieren Sie, was zu welchem Zeitpunkt mit den Papierschnipseln passiert. Entsorgen Sie danach Ihre Papierschnipsel im Mülleimer. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung Experiment protokollieren Suchen Sie sich eines der drei Experimente aus und protokollieren Sie es. Gliedern Sie Ihr Protokoll nach den folgenden Punkten. Benötigtes Material: ______________________________________________________ Versuchsaufbau (Skizze): __________________________________________________ Versuchsdurchführung: ___________________________________________________ _______________________________________________________________________ Beobachtungen: _________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Ergebnis: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Austausch der Ergebnisse Bei den Beobachtungen ist alles was die Schülerinnen und Schüler zum Experiment beobachtet haben erstmal richtig. Sie sollen motiviert werden alles was sie gesehen haben aufzuschreiben. Dabei sollte möglichst wenig in Stichpunkten gearbeitet werden. Je nach Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler könnte ein Schreibstil in Halbsätzen oder ganzen Sätze angestrebt werden. Zu dem Zeitpunkt reicht es, wenn durch die Wirkung des geladenen Ballons gefolgert wird, dass sich der Ballon durch die Reibung elektrisch aufgeladen hat. Die Schülerinnen und Schüler haben also Reibungselektrizität produziert. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Wiederholungsaufgaben lösen und Experimente auswerten Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Elektrostatik – geladene Körper – Experiment auswerten Physik Ph02.01.11 Kompetenz: - Ich kann beschreiben, wie Körper elektrisch geladen werden. Ich kann die elektrostatische Aufladung beschreiben. Ich kann den Ladungsübergang durch Reibung beschreiben. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Weitere Bezüge: LernTHEMA LernSCHRITT Vorgehen Phase LernPROJEKT Zeit Aufgabe Wählen Sie aus den Aufgaben 1) – 4) die zu Ihnen passenden Aufgaben (Durchdringungstiefe) aus und bearbeiten Sie die ausgewählten Aufgaben schriftlich. Notieren Sie bei Unklarheiten offene Fragen. Nachdem Sie die Aufgaben 1) – 4) gelöst haben, finden Sie eine Partnerin oder einen Partner mit Hilfe der Lerntempoduett-Methode. Vergleichen Sie Ihre Lösung mit Ihrer Partnerin oder Ihrem Partner und lösen Sie gegebenenfalls offene Fragen. Aufgaben: 1) Aufgaben zur Wiederholung: a) Nennen Sie die drei Teilchenarten. b) Nennen Sie den Ladungszustand der drei Teilchenarten. c) Nennen Sie die Teilchenart, die sich um die anderen herum bewegt. d) Nennen Sie die Teilchenarten, die sich nicht bewegen können. e) Nennen Sie den Ladungszustand, in dem sich ein normales vollständiges Atom befindet. f) Beschreiben Sie das Verhältnis von Protonen und Elektronen in einem normalen vollständigen Atom. 2) Wie wird ein Ballon elektrisch geladen? Skizzieren Sie die Ereignisse vor, während und nach dem Reiben. Zeichnen Sie dazu jeweils den Stoff und den Ballon exemplarisch mit ungefähr 10 bis 20 Teilchen. 3) Skizzieren Sie den Ladevorgang eines Ballons durch Reiben mit einem Stück Stoff. Zeichen Sie in die Zeichnungen jeweils Protonen und Elektronen ein. Die Neutronen sind für die Elektrotechnik nicht von Bedeutung. Füllen Sie unter den Bildern auch den Lückentext aus. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Vor dem Reiben Der Ballon ist __________________ Der Stoff ist ___________________ geladen geladen. Während des Reibens Einige ______________________________________________________ wandern beim Reiben vom Stoff zum Ballon. Der Ballon nimmt die ________________________ auf. Der Stoff gibt einige _________________________ ab. Die ___________________________________ bleiben an Ort und Stelle. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Bilder des Autors Landesinstitut für Schulentwicklung Nach dem Reiben Nach dem Reiben hat der Ballon Nach dem Reiben hat der Stoff mehr _____________________ als weniger __________________ als __________________________. __________________________. Er ist somit __________________. Er ist somit __________________. 4) Erstellen Sie eine Bildergeschichte, wie sich durch Reibung die Gegenstände aufladen lassen. Füllen Sie den Lückentext aus und skizzieren Sie in die Bilder die Protonen und Elektronen. Der Ballon ist vor dem Reiben Der Stoff besitzt am Anfang ge- elektrisch neutral geladen. Das nauso viele Elektronen wie Proto- heißt, dass er genauso viele Elekt- nen. Wie ist der Stoff dann gela- ronen wie Protonen besitzt. den? Er ist _________________ geladen. Vor dem Reiben Zeichnen Sie in den Ballon sechs Zeichnen Sie in den Stoff sechs Protonen mit rot ein. Protonen mit rot ein. Wie viele Elektronen besitzt dann Wie viele Elektronen besitzt dann der Ballon? ___________________ der Stoff? ___________________ Zeichnen Sie diese Elektronen mit Zeichnen Sie diese Elektronen mit blau in den Ballon ein. blau in den Stoff ein. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Bilder des Autors Von den drei Teilchenarten können sich nur die ____________________ bewegen. Die Protonen bleiben immer an Ort und Stelle. Zeichnen Sie die Protonen an dieselbe Stelle wie vor dem Reiben. Beim Reiben wandern einige ___________________________________ vom Stoff zum Ballon. Zeichnen Sie die Elektronen vom Ballon wieder in den Ballon ein. Zeichnen Sie drei Elektronen in den Stoff ein und drei Elektronen, die sich vom Stoff in den Ballon bewegen. Die Bewegung Während des Reibens könnte mit einem Pfeil gekennzeichnet werden. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Zählen Sie die Elektronen, die nach Zählen Sie die Elektronen, die nach dem Reiben im Ballon sind: _____. dem Reiben im Stoff sind: _____. Zählen Sie die Protonen im Ballon: Zählen Sie die Protonen im Stoff: __________ __________ Zeichnen Sie die Protonen und Zeichnen Sie die Protonen und Elektronen in den Ballon ein. Elektronen wieder in den Stoff ein. Da es mehr ___________________ als ____________________ gibt, Nach dem Reiben herrscht im Ballon ein Elektronenüberschuss. Der Ballon ist also _____________________ geladen. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Da es weniger _________________ als ____________________ gibt, herrscht im Ballon ein Elektronenmangel. Der Ballon ist also _____________________ geladen. Bilder des Autors Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Elektrostatik – Geladene Körper – Hilfestellungen zu den Aufgaben Physik Ph02.01.12 Kompetenz: - Ich kann beschreiben, wie Körper elektrisch geladen werden. Ich kann die elektrostatische Aufladung beschreiben. Ich kann den Ladungsübergang durch Reibung beschreiben. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Weitere Bezüge: 1) Sehen Sie in Ihren Unterlagen der letzten Stunde nach. Sie haben diese Fragen bereits beantwortet. 2) Wenn Sie überhaupt nicht wissen, wie Sie anfangen sollen, sehen Sie sich die Aufgabe 3) kurz an. 3) Vor dem Reiben sind der Ballon und der Stoff neutral geladen, das heißt Sie haben gleich viele Protonen und Elektronen. Während des Reibens wandern einige Elektronen vom Stoff zum Ballon. Nach dem Reiben hat der Ballon mehr Elektronen als Protonen. 4) Vor dem Reiben besitzt der Ballon genauso viele Protonen wie Elektronen. Es sind beides mal sechs Stück. Damit ist der Ballon neutral geladen. Beim Stoff sieht es genauso aus. Er besitzt sowohl sechs Protonen als auch sechs Elektronen. Er ist damit auch neutral geladen. Während des Reibens bewegen sich nur die Elektronen vom Stoff zum Ballon. Die Protonen können sich nämlich gar nicht bewegen. So sind nach dem Reiben mehr Elektronen im Ballon. Im Ballon befinden sich mehr Elektronen als Protonen. Die Elektronen sind in der Überzahl, es herrscht Elektronenüberschuss. Da die Elektronen negativ geladen sind, ist dann auch der Ballon negativ geladen. Im Stoff gibt es weniger Elektronen als Protonen. Es herrscht dann ein Elektronenmangel. Da dann weniger negativ geladene Elektronen als positiv geladene Protonnen im Stoff vorhanden sind, ist der Stoff positiv geladen. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Hilfestellung Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 1 Elektrostatik – Geladene Körper – Lösungen zu den Aufgaben Physik Ph02.01.13 Kompetenz: - Ich kann beschreiben, wie Körper elektrisch geladen werden. Ich kann die elektrostatische Aufladung beschreiben. Ich kann den Ladungsübergang durch Reibung beschreiben. Hauptbezug: - Ich kann einfache physikalische Phänomene beschreiben und mit bekannten Zusammenhängen vergleichen. Weitere Bezüge: Lösung 1) Wiederholungsaufgaben a) Es gibt Protonen, Neutronen und Elektronen b) Protonen sind positiv geladen, Neutronen neutral und Elektronen negativ. c) Nur die Elektronen können sich bewegen. Sie bewegen sich normalerweise um den Atomkern, der aus Protonen und Neutronen besteht. d) Die Protonen und Neutronen können sich nicht bewegen. Sie bilden den Atomkern und sind nicht beweglich. e) Ein vollständiges Atom ist im Normalzustand neutral geladen. f) In einem vollständigen neutral geladenen Atom befinden sich gleich viele Protonen wie Elektronen. 2) Vor dem Reiben Der Ballon ist neutral geladen Der Stoff ist neutral geladen. Bilder des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Während des Reibens Einige Elektronen wandern beim Reiben vom Stoff zum Ballon. Nach dem Reiben Nach dem Reiben hat der Ballon mehr Elektronen als Protonen. Er ist somit negativ geladen. Nach dem Reiben hat der Stoff weniger Elektronen als Protonen. Er ist somit positiv geladen. Der Ballon ist neutral geladen Der Stoff ist neutral geladen. 3) Vor dem Reiben Bilder des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Während des Reibens Einige Elektronen wandern beim Reiben vom Stoff zum Ballon. Der Ballon nimmt die Elektronen auf. Der Stoff gibt einige Elektronen ab. Die Protonen bleiben an Ort und Stelle. Nach dem Reiben Nach dem Reiben hat der Ballon mehr Elektronen als Protonen Er ist somit negativ geladen. Nach dem Reiben hat der Stoff weniger Elektronen als Protonen Er ist somit positiv geladen. Bilder des Autors 4) Vor dem Reiben Der Ballon ist vor dem Reiben elektrisch neutral geladen. Das heißt, dass er genausoviele Elektronen wie Protonen besitzt. Der Stoff besitzt am Anfang genauso viele Elektronen wie Protonen. Wie ist der Stoff dann geladen? Er ist neutral geladen. Zeichnen Sie in den Ballon sechs Protonen mit rot ein. Zeichnen Sie in den Stoff sechs Protonen mit rot ein. Wie viele Elektronen besitzt dann der Ballon? sechs Stück Zeichnen Sie diese Elektronen mit blau in den Ballon ein. Wie viele Elektronen besitzt dann der Stoff? sechs Stück Zeichnen Sie diese Elektronen mit blau in den Stoff ein. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Von den drei Teilchenarten können sich nur die Elektronen bewegen. Die Protonen bleiben immer an Ort und Stelle. Zeichnen Sie die Protonen an dieselbe Stelle wie vor dem Reiben. Beim Reiben wandern einige Elektronen vom Stoff zum Ballon. Zeichnen Sie die Elektronen vom Ballon wieder in den Ballon ein. Zeichnen Sie drei Elektronen in den Stoff ein und drei Elektronen, die sich vom Stoff in den Ballon bewegen. Die Bewegung könnte mit einem Pfeil gekennzeichnet werden. Während des Reibens Nach dem Reiben Zählen Sie die Elektronen, die nach dem Reiben im Ballon sind: neun Stück. Zählen Sie die Protonen im Ballon: sechs Stück Zählen Sie die Elektronen, die nach dem Reiben im Stoff sind: drei Stück Zählen Sie die Protonen im Stoff: sechs Stück Zeichnen Sie die Protonen und Elektronen in den Ballon ein. Zeichnen Sie die Protonen und Elektronen wieder in den Stoff ein. Da es mehr Elektronen als Protonen gibt, herrscht im Ballon ein Elektronenüberschuss. Der Ballon ist also negativ geladen. Da es weniger Elektronen als Protonen gibt, herrscht im Ballon ein Elektronenmangel. Der Ballon ist also positiv geladen. Bilder des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Bilder des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen Materialien/Titel Physik Ph02.02.01 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Lernschrittplanung Phase Zeit Aufgabe Beginn der Stunde Wiederholung der Lerninhalte von der letzten Einheit. Körper können durch Reibung elektrisch geladen werden. Aufgabenverteilung, Aufgabenklärung, Unterstützung bei der Gruppenfindung Gruppenfindung, Aufgabenklärung Experiment vorbereiten Ergebnisse vergleichen + Ergebnisse dem Lehrer kurz vorstellen Experiment durchführen Experiment auswerten Experiment-Präsentation vorbereiten, Plakat erstellen Experiment vorführen und erklären Wiederholungsaufgaben zu den Experimenten lösen Aufgabenkontrolle © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung Wiederholung Die Schülerinnen und Schüler werden nach den Inhalten der letzten Stunden zum Thema Elektrostatik gefragt. Sie sollten beschreiben können, wie ein Körper geladen wird, dass durch Reibung die Elektronen von einem Körper zum anderen überwechseln, die Protonen aber an ihrer Position im Atomkern bleiben. Die elektrische Ladung entsteht durch einen Elektronenmangel (positiv) oder einen Elektronenüberschuss (negativ). Aufgabenklärung Es gibt eine Lerntheke zu drei unterschiedlich schweren Themen: 1. Für die Leistungsschwachen, Level A: Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen bei geladenen Körpern 2. Für die Mittleren, Level B: Wie stark ist ein Körper geladen? Vergleich von Ladungsbeträgen am Elektroskop 3. Für die Leistungsstarken, Level C: Wie ist ein Körper geladen? Vergleich von Ladungen mit der Glimmlampe Die Lehrkraft weist die Schülerinnen und Schüler darauf hin, dass diese sich entsprechend ihrer eigenen Einschätzung zu den einzelnen Themen zuordnen sollen. Dabei sollen die einzelnen Schülergruppen nicht größer als zwei bis vier Schülerinnen und Schüler sein. Es wird zu einzelnen Themen wahrscheinlich mehrere Gruppen geben. Neben dem Experiment ist auch die theoretische Erarbeitung der Phänomene ein Teil der Aufgabe. Hierin unterscheiden sich die einzelnen Themen in ihrer Anforderungstiefe. Die Experimente durchführen kann jeder. Erklären, warum etwas so ist, ist schwieriger. Die Lehrkraft legt den Zeitpunkt der Präsentationen fest und teilt ihn den Schülerinnen und Schülern mit. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Gruppenfindung und Aufgabenklärung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Aufgabenplanung Physik Ph02.02.02 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Vorbereitung Phase Zeit Aufgabe Entscheiden Sie sich für ein Thema von der Lerntheke. Lesen Sie alle weiteren Aufgaben durch. Finden Sie sich in 2-4er Gruppen zu ihrem Thema zusammen. Besprechen Sie in der Gruppe die Aufgaben und klären Sie offene Fragen. Bereiten Sie das Experiment vor. Lesen Sie dazu die Versuchsanleitung und beantworten Sie die Fragen am Ende der Versuchsanleitung schriftlich. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse zur Versuchsanleitung in Ihrer Gruppe und klären Sie offene Fragen. Erklären Sie Ihrer Lehrkraft den Versuchsablauf und holen sich von ihm Ihr Experimentiermaterial. Führen Sie gemeinsam Ihr Experiment durch. Protokolieren Sie Ihr Experiment und beantworten Sie die Fragen zum Experiment schriftlich. Klären Sie offene Fragen in der Gruppe. Erstellen Sie ein Plakat mit den wichtigsten Informationen zum Experiment. Präsentieren Sie Ihren Mitschülerinnen und Mitschülern Ihr Experiment und erklären Sie Ihnen die Zusammenhänge mit Hilfe Ihres Plakates. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Hier können noch fachliche Lücken durch die Lehrkraft geschlossen und den Schülerinnen und Schülern die Sicherheitshinweise fürs Experimentieren nochmal aufgezeigt werden. Landesinstitut für Schulentwicklung Experiment vorbereiten Die Schülerinnen und Schüler erhalten nach den obigen Aufgaben, die von Ihnen gewählten Experimentierunterlagen. Das Experimentiermaterial wird erst, nachdem die Schülerinnen und Schüler das Experiment und den Ablauf erklären können, mit den passenden Protokollbögen verteilt. Können die Experimente nicht ausreichend erklärt werden, gehen die Schülerinnen und Schüler zurück in die Ausarbeitung des Experimentes. Die offenen Fragen sollen dann nochmals geklärt werden. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level A: Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen bei geladenen Körpern – Versuchsvorbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung – Level A Materialien/Titel Physik Ph02.02.03 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Vorgehen: Lesen und bearbeiten Sie den Informationstext und die Anleitung. Beantworten Sie dann schriftlich die Fragen am Ende des Textes. Elektrische Felder Sobald ein Körper elektrisch geladen wird, bildet sich um den Körper herum ein elektrisches Feld aus. Ein elektrisches Feld übt auf andere elektrische Felder eine Kraft aus. Es breitet sich in alle Richtungen gleichmäßig aus und die Stärke des Feldes nimmt mit der Entfernung ab. Die Stärke des elektrischen Feldes hängt auch von der Größe der elektrischen Ladung des Körpers ab. Dabei ist die Kraft klein, wenn sie weit entfernt ist und die Ladung gering ist; die Kraft ist groß, wenn Sie nah am Körper wirkt und die Ladung groß ist. Versuchsanleitung 1. Überprüfen Sie Ihr Material. Sie brauchen: - 2 Luftballons, 1 Stück Fell, 1 Stück Schnur, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch. 2. Blasen Sie die beiden Luftballons auf. 3. Binden Sie die Schnur an einen Luftballon. 4. Laden Sie die beiden Luftballons mit dem Stück Fell auf. Reiben Sie dazu den Luftballon kräftig und lange mit dem Fell. 5. Befestigen Sie den Luftballon mit Schnur so an der Decke oder einem hohen Gegenstand, dass er frei im Raum schweben kann. 6. Frischen Sie die Ladung der Ballone gegebenenfalls nochmals auf, indem Sie noch ein wenig an den Ballonen mit dem Fell reiben. 7. Bringen Sie den zweiten Ballon in die Nähe des ersten, aufgehängten Ballons. Lassen Sie die zwei Ballone sich nicht gegenseitig berühren. Wiederholen Sie diesen Vorgang ein paarmal. Beobachten Sie den hängenden Ballon. 8. Laden Sie die beiden Stäbe mit dem Baumwolltuch auf. Laden Sie bei Bedarf den aufgehängten Ballon nochmals mit dem Fell auf. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 9. Bringen Sie nacheinander die geladenen Stäbe in die Nähe des aufgehängten Ballons. Lassen Sie den Ballon die Stäbe nicht berühren. Wiederholen Sie diesen Vorgang ein paarmal. Beobachten Sie den hängenden Ballon. 10. Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben 1) Nennen Sie, wann ein elektrisches Feld entsteht. 2) Nennen Sie, was ein elektrisches Feld ausübt. 3) Beschreiben Sie, wie sich die Stärke eines elektrischen Feldes mit dem Abstand zum Körper verändert. Schreiben Sie einen „Je … , desto … .“-Satz. 4) Beschreiben Sie, wie sich die Stärke eines elektrischen Feldes mit der Ladung des Körpers verändert. Schreiben Sie einen „Je … , desto … .“-Satz. 5) Nennen Sie die benötigten Materialien. 6) Das Experiment besteht aus zwei Teilen. Beschreiben Sie, was Sie im ersten Teil machen. 7) Nennen Sie die Materialien, die Sie im ersten Teil brauchen. 8) Beschreiben Sie, was Sie im zweiten Teil des Experimentes machen. 9) Nennen Sie den letzten Arbeitsschritt. Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend stellen Sie Ihrem Lehrer oder Ihrer Lehrerin die Lösungen vor und bekommen von ihm die Versuchsmaterialien. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level A: Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen bei geladenen Körpern – Versuchsnachbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung – Level A Materialien/Titel Physik Ph02.02.04 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Aufgaben: Bevor Sie Ihr Experiment protokollieren beantworten Sie alleine schriftlich die folgenden Fragen zum Experiment: 1) Körper sind meistens elektrisch neutral geladen. Sie können aber sowohl positiv als auch negativ geladen werden. Sind die beiden Luftballons gleich geladen oder haben Sie unterschiedliche Ladungen? 2) Nennen Sie die Reaktion, die der aufgehängte Ballon zeigt, wenn Sie mit dem anderen Ballon näher kommen. 3) Nennen Sie die Reaktion, die der aufgehängte Ballon zeigt, wenn Sie mit dem Glasstab näher kommen. 4) Nennen Sie die Reaktion, die der aufgehängte Ballon zeigt, wenn Sie mit dem Kunststoffstab näher kommen. 5) Nennen Sie das Material des Stabes, der dieselbe Reaktion wie der Ballon hervorruft. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 6) Sind die beiden Stäbe gleich geladen? Antworten Sie mit einem ganzen Satz, ein „Ja“ oder „Nein“ reicht nicht aus. 7) Wieso entstehen diese Reaktionen? Nennen Sie den Fachbegriff des Phänomens, das verantwortlich ist für diese Reaktionen. 8) Protokollieren Sie das Experiment. Gliedern Sie Ihr Protokoll nach den folgenden Punkten. a) Benötigtes Material: b) Versuchsaufbau (Skizze): c) Versuchsdurchführung: d) Beobachtungen: e) Ergebnis: (Werden Sie hier ganz allgemein. Zum Beispiel könnte der erste Satz so beginnen: „Gleichnamig geladene Körper (wie die zwei Ballons) … .“ Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend erstellen Sie gemeinsam ein Infoplakat für Ihre Mitschülerinnen und Mitschüler. Überlegen Sie sich, wie Sie das Ergebnis des Experimentes den Mitschülerinnen und Mitschülern am besten präsentieren können. Vergessen Sie dabei nicht, auf die elektrischen Felder einzugehen. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level B: Wie stark ist ein Körper geladen? Vergleich von Ladungsbeträgen am Elektroskop - Versuchsvorbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung – Level B Materialien/Titel Physik Ph02.02.05 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Vorgehen: Lesen und bearbeiten Sie den Informationstext und die Anleitung. Beantworten Sie dann die Fragen am Ende des Textes schriftlich. Elektrische Ladungen Körper sind meistens elektrisch neutral geladen. Sie können aber auch elektrisch geladen werden. Für uns Menschen ist es unmöglich durch Hinschauen festzustellen, wie stark ein Körper elektrisch geladen ist. Dazu hat ein Herr William Gilbert um 1600 ein Elektroskop entwickelt. Ein Elektroskop ist ein Gerät zum Nachweis von elektrischen Ladungen. Ein einfaches Elektroskop besteht aus einem Ständer beziehungsweise einem Gehäuse. An diesem Ständer beziehungsweise in dem Gehäuse befindet sich nicht leitend ein Metallstab mit einem Metallzeiger. Meistens ist auch noch eine Skala in der Nähe des Zeigers. Am anderen, oberen Ende des Metallstabes befindet sich ein Metallteller oder Metallbecher. Der Zeiger schlägt aus, sobald das Elektroskop elektrisch geladen wird. Je stärker ein Körper elektrisch geladen ist, desto stärker schlägt das Elektroskop aus. Versuchsanleitung 1. Überprüfen Sie Ihr Material. Sie brauchen: - 1 Elektroskop, 1 Luftballon, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch. 2. Blasen Sie den Luftballon auf. 3. Laden Sie den Luftballon mit dem Baumwolltuch auf. Reiben Sie dazu den Luftballon mit dem Baumwolltuch. 4. Streifen Sie den Luftballon über den Metallteller. Beobachten Sie den Zeigerausschlag des Elektroskops. 5. Verstärken Sie die Ladung des Ballons nochmals, indem Sie noch ein wenig an den Ballonen mit dem Baumwolltuch reiben. 6. Streifen Sie wieder mit dem Ballon über den Metallteller des Elektroskops. Beobachten Sie, was nun mit dem Zeiger passiert. 7. Berühren Sie den Metallteller mit Ihren Fingern. Beobachten Sie was geschieht. 8. Laden Sie die beiden Stäbe mit dem Baumwolltuch auf. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 9. Streifen Sie nacheinander die beiden Stäbe am Metallteller ab. Berühren Sie zwischendurch immer mal wieder den Metallteller mit Ihren Fingern. Beobachten Sie den Zeigerausschlag. 10. Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben 1) Nennen Sie, was ein Elektroskop anzeigt. 2) Nennen Sie die Bauteile eines Elektroskops. 3) Beschriften Sie das Bild eines Elektroskops mit den einzelnen Bauteilnamen. Passen Sie das Bild Ihren Geräten in Ihrer Physiksammlung an. Bilder des LS 4) Nennen Sie die benötigten Materialien. 5) Das Experiment besteht aus zwei Teilen. Beschreiben Sie, was Sie im ersten Teil machen. 6) Nennen Sie die Materialien, die Sie im ersten Teil brauchen. 7) Beschreiben Sie, was Sie im zweiten Teil des Experimentes machen. 8) Nennen Sie den letzten Arbeitsschritt. Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend stellen Sie Ihrem Lehrer oder Ihrer Lehrerin die Lösungen vor und bekommen von ihm die Versuchsmaterialien. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level B: Wie stark ist ein Körper geladen? Vergleich von Ladungsbeträgen am Elektroskop – Versuchsnachbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung – Level B Materialien/Titel Physik Ph02.02.06 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Aufgaben: Bevor Sie Ihr Experiment protokollieren beantworten Sie alleine schriftlich die folgenden Fragen zum Experiment: 1) Nennen Sie die Zeigeranzeigen von den beiden Luftballonversuchen. 2) Nennen Sie, wann der Zeiger stärker ausgeschlagen hat. Beim ersten Ballonversuch oder beim zweiten. 3) Nennen Sie die Reaktion beim Berühren des Elektroskops mit den Fingern. 4) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop zeigt, wenn Sie mit den Kunststoffstab am Metallteller abstreifen. 5) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop zeigt, wenn Sie mit den Glasstab am Metallteller abstreifen. 6) Ein Stab ist positiv geladen, der andere negativ. Können Sie am Elektroskop erkennen, welcher Stab wie geladen ist? Antworten Sie mit einem ganzen Satz, ein „Ja“ oder „Nein“ reicht nicht aus. 7) Protokollieren Sie das Experiment. Gliedern Sie Ihr Protokoll nach den folgenden Punkten. a) Benötigtes Material: b) Versuchsaufbau (Skizze): c) Versuchsdurchführung: d) Beobachtungen: e) Ergebnis: (Werden Sie hier ganz allgemein. Zum Beispiel könnte der erste Satz so beginnen: „Ein Elektroskop kann nur …“. Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend erstellen Sie gemeinsam ein Infoplakat für Ihre Mitschülerinnen und Mitschüler. Überlegen Sie sich, wie Sie das Ergebnis den Mitschülerinnen und Mitschülern am besten präsentieren können. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung Level C: Wie ist ein Körper geladen? Vergleich von Ladungen mit der Glimmlampe – Versuchsvorbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsvorbereitung – Level C Materialien/Titel Physik Ph02.02.07 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Vorgehen: Lesen und bearbeiten Sie den Informationstext und die Anleitung. Beantworten Sie dann die Fragen am Ende des Textes schriftlich. Elektrische Felder Körper sind meistens elektrisch neutral geladen. Sie können aber sowohl positiv als auch negativ geladen werden. Für uns Menschen ist es unmöglich durch Hinschauen festzustellen, wie ein Körper elektrisch geladen ist. Dazu gibt es als Hilfsmittel eine Glimmlampe. Eine Glimmlampe besteht aus zwei Metalldrähten in einem Glaskolben. Die Metalldrähte sind an den äußeren Metallkontakten befestigt und berühren sich nicht. In dem Glaskolben befindet sich meistens Neon unter niedrigem Druck. Kommt die Glimmlampe mit vielen Elektronen in Kontakt, leuchtet die Seite der Glimmlampe, an der mehr Elektronen anliegen. Beim Leuchten der Glimmlampe fangen die Elektronen an, ans andere Ende der Lampe und dort in den berührenden Körper zu wandern. Dann stehen die Elektronen nicht mehr zum Leuchten zur Verfügung. Weitere Elektronen müssen herbeigeschafft werden oder die Lampe hört auf zu leuchten. Versuchsanleitung 1. Überprüfen Sie Ihr Material. Sie brauchen: - 1 Luftballon, 1 Glasstab, 1 Metallkugel auf Kunststoffstab, 1 Baumwolltuch, 1 Wimshurstmaschine und 1 Glimmlampe. 2. Drehen Sie die Kurbel an der Wimshurstmaschine langsam und gleichmäßig. 3. Halten Sie die Glimmlampe mit den Metallkontakten mal an die eine Metallkugel der sich drehenden Wimshurstmaschine, mal an die andere. Beobachten Sie die Glimmlampe. 4. Während des Drehens der Wimshurstmaschine berühren Sie mit der Metallkugel auf Kunststoffstab eine der Metallkugeln der Wimshurstmascchine. Anschließend berühren Sie mit der Glimmlampe die Metallkugel auf Kunststoffstab. Beobachten Sie die Glimmlampe. 5. Stoppen Sie die Wimshurstmaschine. 6. Reiben Sie möglichst lange und kräftig mit dem Baumwolltuch die Metallkugel auf Kunststoffstab und halten Sie anschließend die Glimmlampe an die Metallkugel. Be- © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung obachten Sie die Glimmlampe. Das Ergebnis ist nur sehr kurz zu sehen. Wiederholen Sie gegebenenfalls diesen Teil. 7. Reiben Sie möglichst lange und kräftig mit dem Baumwolltuch den Glasstab und ziehen Sie anschließend die Glimmlampe an dem Glasstab entlang. Beobachten Sie die Glimmlampe. Das Ergebnis ist nur sehr kurz zu sehen. Wiederholen Sie gegebenenfalls diesen Teil. 8. Blasen Sie den Luftballon auf. Reiben Sie möglichst lange und kräftig mit dem Baumwolltuch den Luftballon und ziehen Sie anschließend die Glimmlampe an dem Luftballon entlang. Beobachten Sie die Glimmlampe. Das Ergebnis ist nur sehr kurz zu sehen. Wiederholen Sie gegebenenfalls diesen Teil. 9. Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben 1) Nennen Sie den Verwendungszweck, zu dem eine Glimmlampe benutzt wird. 2) Beschriften Sie das Bild einer Glimmlampe mit den einzelnen Bauteilnamen. Bilder des LS 3) Beschreiben Sie, wann die Seite der Glimmlampe leuchtet, die an den Probekörper gehalten wird. 4) Beschreiben Sie, wann die Seite der Glimmlampe leuchtet, die von dem Probekörper weg zeigt. 5) Beschreiben Sie, warum die Glimmlampe irgendwann erlischt. 6) Nennen Sie die benötigten Materialien. 7) Das Experiment besteht aus zwei Teilen. Beschreiben Sie, was Sie im ersten Teil machen. 8) Nennen Sie die Materialien, die Sie im ersten Teil brauchen. 9) Beschreiben Sie, was Sie im zweiten Teil des Experimentes machen. 10) Nennen Sie den letzten Arbeitsschritt. Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend stellen Sie Ihrer Lehrerin oder Ihrem Lehrer die Lösungen vor und bekommen von ihm die Versuchsmaterialien. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level C: Wie ist ein Körper geladen? Vergleich von Ladungen mit der Glimmlampe – Versuchsnachbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Versuchsnachbereitung – Level C Materialien/Titel Physik Ph02.02.08 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Aufgaben: Bevor Sie Ihr Experiment protokollieren beantworten Sie schriftlich die folgenden Fragen zum Experiment: 1) Beschreiben Sie, was eine Wimshurstmaschine macht, wenn sie gedreht wird. 2) Nennen Sie die Reaktion der Glimmlampe an den beiden Metallkugeln der Wimshurstmaschine. 3) Gibt es einen Unterschied, wenn man die Glimmlampe umdreht und mit dem anderen Ende den Körper berührt? Antworten Sie mit einem ganzen Satz, ein „Ja“ oder „Nein“ reicht nicht aus. 4) Nennen Sie die Reaktion der Glimmlampe an der mit Baumwolle geriebenen Metallkugel. 5) Nennen Sie die Ladung der mit Baumwolle geriebenen Metallkugel. 6) Nennen Sie die Reaktion der Glimmlampe am Kunststoffstab. 7) Nennen Sie die Ladung des Glasstabs. 8) Nennen Sie die Reaktion der Glimmlampe am Luftballon. 9) Nennen Sie die Ladung des Luftballons. 10) Protokollieren Sie das Experiment. Gliedern Sie Ihr Protokoll nach den folgenden Punkten. a) Benötigtes Material: b) Versuchsaufbau (Skizze): c) Versuchsdurchführung: d) Beobachtungen: e) Ergebnis: (Werden Sie hier ganz allgemein. Zum Beispiel könnte der erste Satz so beginnen: „Mit einer Glimmlampe kann … .“ Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend erstellen Sie gemeinsam ein Infoplakat für Ihre Mitschülerinnen und Mitschüler. Überlegen Sie sich, wie Sie das Ergebnis des Expe© Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung rimentes den Mitschülerinnen und Mitschülern am besten präsentieren können. Vergessen Sie dabei nicht, auf die Elektronenbewegung einzugehen. Experimente vorführen und erklären Die Schülerinnen und Schüler präsentieren ihre Versuche und liefern die dazu nötigen Erklärungen mit Hilfe eines Plakats, warum etwas so ist. Sie sollten sich zu den einzelnen nicht selbst durchgeführten Experimenten Informationen notieren, so dass sie das folgende Arbeitsblatt zur Ergebniskontrolle eigenständig bearbeiten können. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Wiederholungsaufgaben zu den Experimenten lösen Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Wiederholung Physik Ph02.02.09 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. LernPROJEKT Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Vorgehen: Phase Zeit Aufgabe Wählen Sie aus den Aufgaben 1) – 17) die zu Ihnen passenden Aufgaben (Durchdringungstiefe) aus und bearbeiten Sie die ausgewählten Aufgaben schriftlich. Notieren Sie bei Unklarheiten offene Fragen. Nachdem Sie die Aufgaben 1) – 17) gelöst haben, finden Sie eine Partnerin oder einen Partner mit Hilfe der Lerntempoduett-Methode. Vergleichen Sie Ihre Lösung mit Ihrer Partnerin oder Ihrem Partner und lösen Sie gegebenenfalls offene Fragen. Aufgaben: Beantworten Sie die folgenden Aufgaben schriftlich. Sollten Sie nicht weiter kommen, sehen Sie sich die Plakate der anderen Gruppen an. 1) Beschreiben Sie, was in einem elektrischen Feld passiert. Gehen Sie dabei auf folgende Teilaspekte ein: a) Welche Kräfte wirken in einem elektrischen Feld? b) Wann entsteht ein elektrisches Feld? c) Bei welchen anderen physikalischen Feldern treten solche Reaktionen auf? 2) Ein Elektroskop dient zur Anzeige von elektrischen Ladungen. Begründen Sie, weshalb sich der Zeiger im Elektroskop bewegt, wenn das Elektroskop elektrisch geladen wird. Beschreiben Sie dabei auch, wieso der Zeigerausschlag von der Größe der elektrischen Ladung abhängt. 3) Beschreiben Sie, wann eine Glimmlampe leuchtet. 4) Beschreiben Sie, welche der beiden Seiten einer Glimmlampe zum Leuchten gebracht werden kann. 5) In einem elektrischen Feld wirken Kräfte. Beschreiben Sie, wie sich diese Kräfte auswirken? Folgende Begriffe können Ihnen helfen: ungleichnamig geladene Körper, gleichnamig geladene Körper. 6) Ein Elektroskop dient zur Anzeige von elektrischen Ladungen. Begründen Sie, weshalb sich der Zeiger im Elektroskop bewegt, wenn das Elektroskop elektrisch geladen wird. Welche Kräfte wirken zwischen dem Metallstab und dem Zeiger? 7) Nennen Sie Funktionen bezüglich elektrischer Ladungen, die ein Elektroskop nicht ausführen kann. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 8) Nennen Sie die Aufgabe einer Glimmlampe. 9) Nennen Sie die Seite der Glimmlampe, die leuchtet. 10) Ordnen Sie die Funktionen den Hilfsmitteln zu: Funktion Hilfsmittel Ladungsstärke anzeigen Glimmlampe Ladungsart anzeigen Elektroskop 11) Vervollständigen Sie die folgenden Satzanfänge: a) Gleichnamig geladene Körper … b) Ungleichnamig geladene Körper … 12) Zeichnen Sie die Bewegungsrichtung folgender geladener Körper ein. a) b) c) d) Bild des Autors 13) Nennen Sie die Aufgabe eines Elektroskops. 14) Beschreiben Sie, weshalb sich der Zeiger des geladenen Elektroskops bewegt. Welche Kräfte wirken zwischen dem Metallstab und dem Zeiger? 15) Nennen Sie die Aufgabe einer Glimmlampe. 16) Nennen Sie die Seite der Glimmlampe, die leuchtet. 17) Ordnen Sie die Funktionen den Hilfsmitteln zu: Funktion Hilfsmittel Ladungsstärke anzeigen Glimmlampe Ladungsart anzeigen Elektroskop © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Hilfestellungen zu den Aufgaben Materialien/Titel Physik Ph02.02.10 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Aufgaben Versuchsvorbereitung Level A 1) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 2) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 3) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 4) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 5) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 6) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 7) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 8) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 9) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level A 1) Wie war Ihr Vorgehen um die Ballone elektrisch aufzuladen? Gab es beim Vorgehen Unterschiede? 2) Was hat der aufgehängte Ballon gemacht, als Sie mit dem ersten Ballon in die Nähe des aufgehängten Ballons gekommen sind? 3) Was hat der aufgehängte Ballon gemacht, als Sie mit dem Glasstab in die Nähe des aufgehängten Ballons gekommen sind? 4) Was hat der aufgehängte Ballon gemacht, als Sie mit dem Kunststoffstab in die Nähe des aufgehängten Ballons gekommen sind? 5) War es der Stab aus Glas oder der Stab aus Kunststoff? 6) Rufen beide Stäbe dieselbe Reaktion hervor oder hat der aufgehängte Ballon unterschiedlich reagiert? 7) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 8) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung und sehen Sie in Ihren Aufzeichnungen nach. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Hilfestellung Landesinstitut für Schulentwicklung a) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. b) Skizzieren Sie den aufgehängten Ballon und die Gegenstände die Sie in dessen Nähe gebracht haben. Ein Pfeil zur Verdeutlichung hilft. c) Was haben Sie gemacht? Luftballons aufblasen und elektrisch laden gehört nicht dazu. Sie können gleich davon ausgehen, dass Sie mit einem geladenen Luftballon angefangen haben. d) Was haben Sie beobachtet. Der Satz könnt zum Beispiel mit: „Der aufgehängte Luftballon … .“ beginnen. e) Gleichnamig geladene Körper ziehen sich an. Ungleichnamig geladene Körper … . Aufgaben Versuchsvorbereitung Level B 1) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Ladungen“. 2) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Ladungen“. 3) Die Bauteilnamen sind: Gehäuse, Metallstab, Metallteller, Zeiger. 4) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 5) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 6) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 7) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 8) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level B 1) Wie hoch kletterte der Zeiger beim ersten Abstreifen, wie hoch beim zweiten? 2) Vergleichen Sie die beiden Werte. Welcher Wert ist größer? 3) Bei welchem Wert blieb der Zeiger stehen? Was zeigt das Elektroskop dann an? 4) Was hat der Zeiger angezeigt? 5) Was hat der Zeiger angezeigt? 6) Können Sie anhand des Zeigerausschlages erkennen, ob die Ladung der Stäbe positiv oder negativ ist? 7) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung und sehen Sie in Ihren Aufzeichnungen nach. a) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. b) Skizzieren Sie ein Elektroskop und die Gegenstände, die Sie nacheinander am Metallteller des Elektroskops abstreifen. Ein Pfeil mit Beschriftung hilft beim Andeuten, was mit den Materialien geschehen soll. c) Was haben Sie gemacht? Luftballons aufblasen und elektrisch laden gehört nicht dazu. Sie können gleich davon ausgehen, dass Sie mit einem geladenen Luftballon angefangen haben. d) Was haben Sie beobachtet. Schreiben Sie auf wie groß der Zeigerausschlag bei den vier Messungen war. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung e) Ein Elektroskop kann nur elektrische Ladungen anzeigen. Es kann nicht bestimmen, ob diese Ladung … . Aufgaben Versuchsvorbereitung Level C 1) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 2) Die Bauteile sind: Metalldrähte, Glaskolben, Neon-Gas, Kontakte. 3) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 4) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 5) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Felder“. 6) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 7) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 8) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 9) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 10) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level C 1) Beobachten Sie den Zwischenraum zwischen den zwei Metallkugeln. Bringen Sie gegebenenfalls die Metallkugeln näher zueinander. 2) Was passiert mit der Glimmlampe, was können Sie erkennen? Sind die Reaktionen an beiden Kugeln gleich? Worin unterscheiden sich die Reaktionen? 3) Macht es einen Unterschied, mit welcher Seite die Glimmlampe ein und dieselbe Kugel berührt? Leuchtet immer dieselbe Seite der Glimmlampe? 4) Welche Seite leuchtet kurz auf? Gegebenenfalls muss die Kugel länger und stärker gerieben werden, damit eine deutliche Reaktion gesehen werden kann. 5) Welche Ladung liegt an der Seite an, die leuchtet? Welche Ladung hat die Seite, die nicht leuchtet? Welche Seite leuchtet bei der Berührung der Metallkugel? 6) Welche Seite leuchtet kurz auf? Gegebenenfalls muss der Stab länger und stärker gerieben werden, damit eine deutliche Reaktion gesehen werden kann. Es hilft auch, mit der Glimmlampe an dem Stab entlangzufahren. 7) Welche Ladung liegt an der Seite an, die leuchtet? Welche Ladung hat die Seite, die nicht leuchtet? Welche Seite leuchtet bei der Berührung des Stabes? 8) Welche Seite leuchtet kurz auf? Gegebenenfalls muss der Ballon länger und stärker gerieben werden, damit eine deutliche Reaktion gesehen werden kann. Es hilft auch, mit der Glimmlampe an dem Ballon entlangzufahren. 9) Welche Ladung liegt an der Seite an, die leuchtet? Welche Ladung hat die Seite, die nicht leuchtet? Welche Seite leuchtet bei der Berührung des Luftballons? 10) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung und sehen Sie in Ihren Aufzeichnungen nach. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung a) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. b) Skizzieren Sie eine Glimmlampe, die nacheinander an die entsprechenden Materialien gehalten wird. Der erste Teil mit der Wimshurstmaschine ist nicht der wichtige. Er diente vor allen Dingen zum Kennenlernen der Glimmlampe. c) Was haben Sie gemacht? Luftballon aufblasen und ihn und die anderen Materialien elektrisch laden gehört nicht dazu. Sie können gleich davon ausgehen, dass Sie mit geladenen Materialien angefangen haben. d) Was haben Sie beobachtet. Schreiben Sie auf, wann welche Seite der Glimmlampe aufgeleuchtet hat. e) Mit der Glimmlampe kann die Ladungsart bestimmt werden. Beim Reiben mit Baumwolle wird … . Wiederholungsaufgaben zu den Experimenten 1) Die Auswirkung eines elektrischen Feldes kann man erst erkennen, wenn ein zweiter Körper in dieses Feld gebracht wird. a) Welche Kräfte wirken zwischen ungleichnamig geladenen Körpern und gleichnamig geladenen Körpern? b) Welche Voraussetzung muss gegeben sein, damit ein elektrisches Feld entsteht? Was muss man mit einem Körper machen? c) Überlegen Sie, wo Sie schon ähnliche Kräfte und Reaktionen gesehen haben? 2) Betrachten Sie dabei die Kräfte, die sich zwischen dem Zeiger und dem Metallstab ausbilden. Wieso wirken diese Kräfte dort? Wodurch lassen sich diese Kräfte vergrößern? 3) Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit die Glimmlampe anfängt zu leuchten? 4) Sehen Sie in Ihren Unterlagen nach. Sie haben zwei ähnliche Fragen bereits beantwortet. 5) Was passiert mit zwei elektrisch geladenen Körpern? Welche Reaktionen zeigen Sie, wenn sie nahe zusammengebracht werden. Unterschieden Sie dabei die einzelnen Möglichkeiten. 6) Weshalb bewegt sich der Zeiger eines Elektroskops? Wie ist der Zeiger und wie ist der Metallstab, an dem der Zeiger befestigt ist, geladen? Welche Kräfte wirken dort? 7) Was kann ein Elektroskop anzeigen, was nicht? Es gibt zwei Möglichkeiten: die Ladungsart oder die Ladungsstärke. 8) Wozu dient eine Glimmlampe? Wann leuchtet eine Glimmlampe? Was soll die Glimmlampe anzeigen? 9) Eine Glimmlampe leuchtet nur, wenn sie an einen geladenen Körper gehalten wird. Welche Seite leuchtet an welchem Körper? 10) Was kann eine Glimmlampe? Was kann ein Elektroskop? Zeichnen Sie die entsprechenden Verbindungslinien ein. 11) Bei der Aufgabe geht es um die Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen von geladenen Körpern. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 12) Wann stoßen sich zwei geladene Körper ab? Wann ziehen sich zwei geladene Körper an? 13) Wozu dient ein Elektroskop? Wozu wurde das Elektroskop in den Versuchen benutzt? Was sollte das Elektroskop anzeigen beziehungsweise verdeutlichen? 14) Der Metallstab und der Zeiger sind gleich geladen, da sie miteinander verbunden sind. Was passiert zwischen Körpern, die gleich geladen sind? 15) Wozu dient eine Glimmlampe? Wann leuchtet eine Glimmlampe? Was soll die Glimmlampe anzeigen? 16) Eine Glimmlampe leuchtet nur, wenn sie an einen geladenen Körper gehalten wird. Welche Seite leuchtet an welchem Körper? 17) Was kann eine Glimmlampe? Was kann ein Elektroskop? Zeichnen Sie die entsprechenden Verbindungslinien ein. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Kompetenzbereich 2 Erkenntnisgewinnung LFS 2+3 Elektrostatik – Elektrische Ladungen – Lösungen zu den Aufgaben Materialien/Titel Physik Ph02.02.11 Kompetenz: - Ich kann die elektrischen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen beschreiben. Ich kann die Stärke von elektrischen Ladungen vergleichen. Ich kann die Ladungsart mit einer Glimmlampe bestimmen. Ich kann einen Ballon elektrisch laden. Ich kann verschiedene Stäbe elektrisch laden. Ich kann mit einem Elektroskop den quantitativen Ladungszustand auswerten. Hauptbezug: - Ich kann physikalische Arbeitsweisen nachvollziehen und beschreiben. Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Sachverhalte umgangssprachlich beschreiben. Aufgaben Versuchsvorbereitung Level A 1) Sobald ein Körper elektrisch geladen wird, bildet sich um den Körper herum ein elektrisches Feld aus. 2) Ein elektrisches Feld übt auf andere elektrische Felder eine Kraft aus. 3) Je kleiner der Abstand zum geladenen Körper ist, desto stärker ist das elektrische Feld. Je größer der Abstand zum geladenen Körper ist, desto schwächer ist das elektrische Feld. 4) Je stärker der Körper elektrisch geladen ist, desto stärker ist das elektrische Feld. Je schwächer der Körper elektrisch geladen ist, desto schwächer ist das elektrische Feld. 5) 2 Luftballons, 1 Stück Fell, 1 Stück Schnur, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch. 6) Die Ballone werden aufgeblasen und durch das Reiben mit dem Fell elektrisch geladen. Anschließend wird ein Luftballon aufgehängt und der zweite ein die Nähe des ersten gebracht. Die Reaktion des aufgehängten Ballons wird beobachtet. 7) 2 Luftballons, 1 Stück Fell und 1 Stück Schnur 8) Die beiden Stäbe werden mit dem Baumwolltuch gerieben und somit elektrisch geladen. Anschließend werden die beiden Stäbe in die Nähe des aufgehängten Ballons gebracht und die Reaktion des Ballons beobachtet. 9) Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level A 1) Dadurch dass die beiden Ballone mit dem gleichen Fell gerieben und aufgeladen wurden, haben die beiden Ballone auch die gleiche Ladung. Sie sind gleich geladen. 2) Der aufgehängte Ballon versucht sich von dem anderen Ballon zu entfernen und weicht aus. Die beiden Ballone stoßen sich gegenseitig ab. 3) Der aufgehängte Ballon versucht in die Nähe des Glasstabes zu kommen. Die beiden Körper ziehen sich an. 4) Der aufgehängte Ballon versucht sich von dem Kunststoffstab zu entfernen und weicht aus. Die beiden Körper stoßen sich gegenseitig ab. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Lösung Landesinstitut für Schulentwicklung 5) Der Kunststoffstab bringt den aufgehängten Ballon auch dazu, auszuweichen. Der Ballon zeigt die gleiche Reaktion. 6) Nein, die beiden Stäbe sind unterschiedlich geladen, da sie unterschiedliche Reaktionen hervorrufen. 7) Zwischen den Körpern entsteht ein elektrisches Feld. Es bewirkt, dass sich die geladenen Körper anziehen beziehungsweise abstoßen. 8) Protokoll a) Material: 2 Luftballons, 1 Stück Fell, 1 Stück Schnur, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Stück Baumwolltuch. b) Versuchsaufbau: Geladener Ballon geladener Kunststoffstab geladener Glasstab Aufgehängter Ballon geladener c) Versuchsdurchführung: Ein geladener Luftballon wird in die Nähe eines anderen aufgehängten Luftballons gebracht. Die Reaktion des aufgehängten Ballons wird beobachtet. Im zweiten Versuch werden ein geladener Glasstab und ein geladener Kunststoffstab in die Nähe des geladenen aufgehängten Ballons gebracht. Die Reaktion des aufgehängten Ballons wird wieder beobachtet. d) Beobachtungen: Der aufgehängte geladene Ballon versucht dem näherkommenden zweiten geladenen Ballon auszuweichen. Beim Glasstab versucht der Ballon näher ranzukommen und beim Kunststoffstab wiederrum weicht der Ballon aus. e) Ergebnis: Gleichnamig geladene Körper stoßen sich ab. Ungleichnamig geladene Körper ziehen sich an. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Bild des Autors Landesinstitut für Schulentwicklung Aufgaben Versuchsvorbereitung Level B 1) Ein Elektroskop zeigt an, ob ein Körper geladen ist. Es kann ebenso die Stärke der Ladung anzeigen. 2) Ein Elektroskop besteht aus einem Ständer beziehungsweise Gehäuse. An diesem Ständer beziehungsweise in dem Gehäuse befindet sich nicht leitend ein Metallstab mit einem Metallzeiger. Meistens ist auch noch eine Skala in der Nähe des Zeigers. Am anderen, oberen Ende des Metallstabes befindet sich ein Metallteller oder Metallbecher. 3) Bild des LS 4) 1 Elektroskop, 1 Luftballon, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch 5) Im ersten Teil wird ein Luftballon aufgeblasen und durch Reiben mit einem Baumwolltuch elektrisch geladen. Der geladene Ballon wird am Metallteller des Elektroskops abgestreift und darauf der Zeigerausschlag des Elektroskops beobachtet. Dies wird einmal wiederholt. 6) 1 Elektroskop, 1 Luftballon und 1 Baumwolltuch 7) Im zweiten Teil wird der Versuch mit geladenen Glas- und Kunststoffstäben wiederholt. Zwischendrin wird der Metallteller des Elektroskops mit den Fingern berührt. Nach jedem Kontakt mit einem Körper (Stab, Ballon oder Finger) wird der Ausschlag des Zeigers beobachtet. 8) Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level B 1) Der Zeiger schlägt aus. 2) Beim zweiten Abstreifen ist der Zeigerausschlag stärker als beim ersten Abstreifen. 3) Sobald ein Finger den Metallteller des Elektroskops berührt, geht der Zeigerausschlag zurück auf null. 4) Der Zeiger schlägt aus. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 5) Der Zeiger schlägt aus. 6) Nein, mit Hilfe eines Elektroskops kann nicht abgelesen werden, welche Ladungsart ein Körper besitzt. 7) Protokoll: a) Material: 1 Elektroskop, 1 Luftballon, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch b) Versuchsaufbau: Geladener Ballon ungeladener Finger geladener Glasstab geladener Kunststoffstab Elektroskop c) Versuchsdurchführung: Ein geladener Luftballon wird zweimal nacheinander am Metallteller eines Elektroskops abgestreift und dabei der Zeigerausschlag beobachtet. Anschließend wird der Metallteller mit den Fingern berührt und wieder der Zeigerausschlag beobachtet. Zuletzt wird ein Glasstab abgestreift, wieder mit dem Finger berührt und ein Kunststoffstab abgestreift. Jedes Mal wird der Zeigerausschlag beobachtet. d) Beobachtungen: am Metallteller abgestreifter Körper Zeigerausschlag Luftballon Ausschlag Wiederholung mit dem Luftballon Stärkerer Ausschlag Finger Kein Ausschlag Glasstab Ausschlag Finger Kein Ausschlag © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Bild des Autors Landesinstitut für Schulentwicklung Kunststoffstab Ausschlag e) Ergebnis: Ein Elektroskop kann nur anzeigen, ob und wie stark ein Körper geladen ist. Aufgaben Versuchsvorbereitung Level C 1) Eine Glimmlampe wird dazu benutzt anzuzeigen, ob und wie ein Körper geladen ist. 2) Bild des LS Glaskolben Kontakt Kontakt - Metalldraht mit Neon unter geringem Druck gefüllt Metalldraht 3) Die Seite, die an einen Probekörper gehalten wird, leuchtet dann, wenn der Probekörper negativ geladen ist. 4) Die Seite, die von einem Probekörper weg zeigt, leuchtet dann, wenn der Probekörper positiv geladen ist. 5) Damit die Glimmlampe leuchtet, müssen Elektronen durch die Glimmlampe hindurchwandern. Sind alle freien Elektronen hindurchgewandert, erlischt die Glimmlampe. 6) 1 Luftballon, 1 Glasstab, 1 Metallkugel auf Kunststofstab, 1 Baumwolltuch, 1 Wimshurstmaschine und 1 Glimmlampe 7) Im ersten Teil erzeugt die Wimshurstmaschine elektrische Ladungen. Die Glimmlampe wird mal an die eine elektrisch geladene Kugel der Wimshurstmaschine gehalten, mal an die anders geladene Kugel der Wimshurstmaschine. Dabei wird die Reaktion der Glimmlampe genau beobachtet. Mit einer Metallkugel wird ein Teil der Ladung von der Maschine abgenommen und damit wieder die Glimmlampe zum Leuchten gebracht. 8) 1 Metallkugel auf Kunststofstab, 1 Wimshurstmaschine und 1 Glimmlampe 9) Im zweiten Teil wird die Ladungsart von einigen elektrisch aufgeladenen Körpern bestimmt. Dazu werden eine Metallkugel, ein Glasstab und ein Luftballon durch Reibung mit einem Baumwolltuch elektrisch geladen und durch Kontakt mit einer Glimmlampe wird die erzeugte Ladungsart bestimmt. 10) Räumen Sie den Versuch auf. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Aufgaben Versuchsnachbereitung Level C 1) Eine Wimshurstmaschine erzeugt durch Reibung elektrische Ladungen. Dabei werden die Ladungsarten getrennt und die angeschlossenen Metallkugeln unterschiedlich geladen. Die eine Kugel ist positiv, die andere negativ geladen. 2) An der einen Metallkugel leuchtet die anliegende Seite der Glimmlampe, an der anderen Kugel die nicht anliegende Seite der Glimmlampe. 3) Nein, bei derselben Metallkugel leuchtet entweder die anliegende oder die nicht anliegende Seite. Dabei ist es egal, wie rum die Glimmlampe an die Metallkugel gehalten wird. 4) Die anliegende Seite der Glimmlampe leuchtet. 5) Die Metallkugel ist negativ geladen. 6) Die nicht anliegende Seite der Glimmlampe leuchtet. 7) Der Glasstab ist positiv geladen. 8) Die anliegende Seite der Glimmlampe leuchtet. 9) Der Luftballon ist negativ geladen. 10) Protokoll: a) Material: 1 Luftballon, 1 Glasstab, 1 Metallkugel auf Kunststoffstab, 1 Baumwolltuch, 1 Wimshurstmaschine und 1 Glimmlampe b) Versuchsaufbau: Geladene Metallkugel Glimmlampe Geladener Glasstab Geladener Luftballon Bild des Autors c) Versuchsdurchführung: Eine Glimmlampe wird nacheinander an folgende geladenen Körper gehalten: Metallkugel, Glasstab und Luftballon. Die Körper wurden mit einem Baumwolltuch gerieben und elektrisch geladen. Die Reaktion der Glimmlampe wird beobachtet. d) Beobachtungen: Bei der Metallkugel leuchtet die anliegende Seite der Glimmlampe, beim Glasstab die nicht anliegende und beim Luftballon wieder die anliegende Seite. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung e) Mit einer Glimmlampe lässt sich die Ladungsart eines elektrisch geladenen Körpers feststellen. So ist eine mit einem Baumwolltuch geriebene Metallkugel negativ geladen, ein Glasstab positiv und ein Luftballon negativ geladen. Wiederholungsaufgaben zu den Experimenten 1) Ein elektrisches Feld entsteht, sobald ein Körper elektrisch geladen wird. Kommt ein zweiter Körper in dieses Feld wirken zwischen den beiden Körpern Kräfte. Sind die Körper ungleichnamig geladen wirken Anziehungskräfte, sind sie gleichnamig geladen Abstoßungskräfte. Die Stärke und Größe des elektrischen Feldes hängt von der Ladungsgröße ab. Vergleichen kann man die Reaktionen der geladenen Körper mit den Kräften zwischen Magneten. Dort ziehen sich auch ungleiche Pole an und gleiche Pole stoßen sich ab. 2) Sobald ein Elektroskop elektrisch geladen wird, verteilt sich die Ladung gleichmäßig zwischen Metallstab und Zeiger. Deshalb sind beide Teile, Metallstab und Zeiger, gleichnamig geladen. Zwischen gleichnamig geladenen Körpern wirken Abstoßungskräfte. Der Metallstab ist fest mit dem Gehäuse verbunden und kann sich nicht bewegen, aber der Zeiger kann sich vom Metallstab entfernen. Er stößt sich also vom Metallstab ab und zeigt an, dass das Elektroskop elektrisch geladen ist. Ist die elektrische Ladung stärker, dann sind auch die Abstoßungskräfte größer. Der Zeiger stößt sich dann noch stärker vom Metallstab ab und der Zeigerausschlag wird dann noch größer. 3) Eine Glimmlampe leuchtet sobald sie an einen elektrisch geladenen Körper gehalten wird und Elektronen durch sie hindurch fliesen. 4) Bei der Glimmlampe leuchtet die Seite auf, an der der größere Elektronenüberschuss herrscht. Es ist die Seite, die an einem negativ geladenen Körper anliegt oder von einem positiv geladenen Körper weg zeigt. 5) Ein elektrisches Feld entsteht, sobald ein Körper elektrisch geladen wird. Kommt ein zweiter Körper in dieses Feld wirken zwischen den beiden Körpern Kräfte. Sind die Körper ungleichnamig geladen wirken Anziehungskräfte, sind sie gleichnamig geladen Abstoßungskräfte. 6) Sobald ein Elektroskop elektrisch geladen wird, verteilt sich die Ladung gleichmäßig zwischen Metallstab und Zeiger. Deshalb sind beide Teile, Metallstab und Zeiger, gleichnamig geladen. Zwischen gleichnamig geladenen Körpern wirken Abstoßungskräfte. Der Metallstab ist fest mit dem Gehäuse verbunden und kann sich nicht bewegen, aber der Zeiger kann sich vom Metallstab entfernen. Er stößt sich also vom Metallstab ab und zeigt an, dass das Elektroskop elektrisch geladen ist. 7) Ein Elektroskop kann nicht anzeigen, mit welcher Ladungsart ein Körper elektrisch geladen ist. Es kann nur anzeigen, ob und wie stark ein Körper geladen ist. 8) Eine Glimmlampe kann nicht anzeigen, wie stark ein Körper elektrisch geladen ist. Sie kann nur anzeigen, ob und mit welcher Ladungsart ein Körper geladen ist. 9) Bei der Glimmlampe leuchtet die Seite auf, an der der größere Elektronenüberschuss herrscht. Es ist die Seite, die an einem negativ geladenen Körper anliegt oder von einem positiv geladenen Körper weg zeigt. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 10) Funktion Hilfsmittel Ladungsstärke anzeigen Glimmlampe Ladungsart anzeigen Elektroskop 11) a) Gleichnamig geladene Körper stoßen sich ab. b) Ungleichnamig geladene Körper ziehen sich an. 12) a) b) c) d) Bild des Autors 13) Ein Elektroskop kann nur anzeigen, ob und wie stark ein Körper geladen ist. 14) In einem geladenen Elektroskop sind die Teile, Metallstab und Zeiger, gleichnamig geladen. Zwischen gleichnamig geladenen Körpern wirken Abstoßungskräfte. Der Metallstab ist fest mit dem Gehäuse verbunden und kann sich nicht bewegen, aber der Zeiger kann sich vom Metallstab entfernen. Er stößt sich also vom Metallstab ab und zeigt an, dass das Elektroskop elektrisch geladen ist. 15) Eine Glimmlampe kann nicht anzeigen, wie stark ein Körper elektrisch geladen ist. Sie kann nur anzeigen, ob und mit welcher Ladungsart ein Körper geladen ist. 16) Bei der Glimmlampe leuchtet die Seite auf, an der größere Elektronenüberschuss herrscht. Es ist die Seite, die an einem negativ geladenen Körper anliegt oder von einem positiv geladenen Körper weg zeigt. 17) Funktion Hilfsmittel Ladungsstärke anzeigen Glimmlampe Ladungsart anzeigen Elektroskop © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung Physik Ph04.01.01 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. LernPROJEKT Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. LernTHEMA Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Lernschrittplanung Phase Zeit Aufgabe Beginn der Stunde Wiederholung der Lerninhalte von der letzten Einheit Aufgabenverteilung, Aufgabenklärung, Unterstützung bei der Gruppenfindung Gruppenfindung, Aufgabenklärung Experiment vorbereiten Ergebnisse vergleichen Ergebnisse der Lehrkraft kurz vorstellen Experiment durchführen Experiment auswerten Experiment-Präsentation vorbereiten, Plakat erstellen Experiment vorführen und erklären Aufgaben zu den Experimenten lösen Aufgabenkontrolle © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung Wiederholung Die Schülerinnen und Schüler werden nach den Inhalten der letzten Stunden zum Thema Elektrostatik gefragt. Sie sollten beschreiben können, wie ein Körper geladen wird, dass durch Reibung die Elektronen von einem Körper zum anderen überwechseln, die Protonen aber an ihrer Position im Atomkern bleiben. Die elektrische Ladung entsteht durch einen Elektronenmangel (positiv) oder einen Elektronenüberschuss (negativ). Elektrische Ladungen erzeugen Felder, die zu Abstoßungs- und Anziehungseffekten führen, wobei sich gleichnamige Ladungen abstoßen und ungleichnamige anziehen. Die Stärke einer elektrischen Ladung kann mit einem Elektroskop festgestellt werden, mit einer Glimmlampe kann bestimmt werden, wie der Körper geladen war. Aufgabenklärung Es gibt eine Lerntheke zu drei unterschiedlich schweren Themen: 1. Für die Leistungsschwachen, Level A: elektrische Leitung – Wie verteilen sich Ladungen auf verschiedenen Körpern? 2. Für die Mittleren, Level B: Erdung – Wie werden geladene Körper wieder neutral? 3. Für die Leistungsstarken, Level C: Influenz – Wie werden Ladungen ohne Berührung bewegt? Die Lehrkraft weist die Schülerinnen und Schüler darauf hin, dass diese sich entsprechend ihrer eigenen Einschätzung zu den einzelnen Themen zuordnen sollen. Dabei sollen die einzelnen Schülergruppen nicht größer als zwei bis vier Schülerinnen und Schüler sein. Es wird zu einzelnen Themen wahrscheinlich mehrere Gruppen geben. Neben dem Experiment ist auch die theoretische Erarbeitung der Phänomene ein Teil der Aufgabe. Hierin unterscheiden sich die einzelnen Themen in ihrer Anforderungstiefe. Die Experimente durchführen kann jeder. Erklären, warum etwas so ist, ist schwieriger. Die Lehrkraft legt den Zeitpunkt der Präsentationen fest und teilt ihn den Schülerinnen und Schülern mit. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Gruppenfindung und Aufgabenklärung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Aufgabenplanung Physik Ph04.01.02 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. LernPROJEKT Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. LernTHEMA Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. LernSCHRITT Vorbereitung Phase Zeit Aufgabe Entscheiden Sie sich für ein Thema von der Lerntheke. Lesen Sie alle weiteren Aufgaben durch. Finden Sie sich in 2-4er Gruppen zu ihrem Thema zusammen. Besprechen Sie in der Gruppe die Aufgaben und klären Sie offene Fragen. Bereiten Sie das Experiment vor. Lesen Sie dazu die Versuchsanleitung und beantworten Sie die Fragen am Ende der Versuchsanleitung schriftlich. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse zur Versuchsanleitung in Ihrer Gruppe und klären Sie offene Fragen. Erklären Sie Ihrer Lehrkraft den Versuchsablauf und holen sich von ihm Ihr Experimentiermaterial. Führen Sie gemeinsam Ihr Experiment durch. Protokolieren Sie Ihr Experiment und beantworten Sie die Fragen zum Experiment schriftlich. Klären Sie offene Fragen in der Gruppe. Erstellen Sie ein Plakat mit den wichtigsten Informationen zum Experiment. Präsentieren Sie Ihren Mitschülerinnen und Mitschülern Ihr Experiment und erklären Sie Ihnen die Zusammenhänge mit Hilfe Ihres Plakates. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Hier können noch fachliche Lücken durch die Lehrkraft geschlossen und den Schülerinnen und Schülern die Sicherheitshinweise fürs Experimentieren nochmal aufgezeigt werden. Landesinstitut für Schulentwicklung Experiment vorbereiten Die Schülerinnen und Schüler erhalten nach den obigen Aufgaben, die von Ihnen gewählten Experimentierunterlagen. Das Experimentiermaterial wird erst, nachdem die Schülerinnen und Schüler das Experiment und den Ablauf erklären können, mit den passenden Protokollbögen verteilt. Können die Experimente nicht ausreichend erklärt werden, gehen die Schüler zurück in die Ausarbeitung des Experimentes. Die offenen Fragen sollen dann nochmals geklärt werden. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level A: elektrische Leitung – Wie verteilen sich Ladungen auf verschiedenen Körpern? – Versuchsvorbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsvorbereitung – Level A Physik Ph04.01.03 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Vorgehen: Lesen und bearbeiten Sie den Informationstext und die Anleitung. Beantworten Sie dann schriftlich die Fragen am Ende des Textes. Elektrische Leitung Bei der Reibung zwischen zwei Körpern werden die Ladungen getrennt. Elektronen werden von einem zu dem anderen der beiden Körper rübergeschoben. Was geschieht nun zum Beispiel auf dem negativ geladenen Körper mit den zusätzlichen Elektronenn? Bekanntermaßen stoßen sich gleichnamige Ladungen ab. Wie verteilen sich jetzt die zusätzlichen Elektronen im Körper? Das hängt vom Körper ab. Das Material ist entscheidend. Es gibt Körper, in denen können sich die Elektronen frei bewegen und es gibt Körper, in denen sich die Elektronen nicht frei bewegen können und an ihr Atom gebunden sind. In Körpern, in denen sich die Elektronen nicht frei bewegen können, bleiben sie an dem Platz, an dem sie bei der Reibung hingeschoben wurden. In Körpern, in denen sich die Elektronen frei bewegen können, versuchen die zusätzlichen Elektronen sich möglichst weit von den anderen Elektronen zu entfernen. Am Ende sind alle zusätzlichen Elektronen gleichweit voneinander entfernt und sitzen gleichmäßig auf der Oberfläche des Körpers verteilt. Versuchsanleitung 1. Überprüfen Sie Ihr Material. Sie brauchen: - 1 Elektroskop, 1 Metallkugel, 1 Luftballon und 1 Stück Fell. 2. Blasen Sie den Luftballon auf. 3. Laden Sie den Luftballon elektrisch auf. Reiben Sie dafür kräftig, lange und überall den Luftballon mit dem Stück Fell. 4. Streifen Sie eine Seite des Luftballons am Metallteller des Elektroskops ab und beobachten Sie den Zeiger. 5. Berühren Sie den Metallteller mit dem Finger. Dadurch wird der Zeigerausschlag zurückgenommen. 6. Berühren Sie mit einer Hand die obere Rundung des Luftballons. 7. Streifen Sie die andere Seite des Luftballons am Metallteller des Elektroskops ab und beobachten Sie den Zeiger. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 8. Berühren Sie den Metallteller mit dem Finger. Dadurch wird der Zeigerausschlag zurückgenommen. 9. Laden Sie die Metallkugel elektrisch auf. Reiben Sie dafür kräftig, lange und überall die Metallkugel mit dem Stück Fell. 10. Streifen Sie eine Seite der Metallkugel am Metallteller des Elektroskops ab und beobachten Sie den Zeiger. 11. Berühren Sie den Metallteller mit dem Finger. Dadurch wird der Zeigerausschlag zurückgenommen. 12. Berühren Sie mit einem Finger die obere Rundung der Metallkugel. 13. Streifen Sie die andere Seite der Metallkugel am Metallteller des Elektroskops ab und beobachten Sie den Zeiger. 14. Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben 1) Nennen Sie, von was die Beweglichkeit der Elektronen in einem Körper abhängt. 2) Beschreiben Sie, was mit den zusätzlichen Elektronen passiert, die auf einen Körper gelangen, in dem sie sich frei bewegen können. 3) Beschreiben Sie, was mit den zusätzlichen Elektronen passiert, die auf einen Körper gelangen, in dem sie sich nicht frei bewegen können. 4) Nennen Sie die benötigten Materialien. 5) Das Experiment besteht aus zwei Teilen. Beschreiben Sie, was Sie im ersten Teil machen. 6) Nennen Sie die Materialien, die Sie im ersten Teil brauchen. 7) Beschreiben Sie, was Sie im zweiten Teil des Experimentes machen. 8) Nennen Sie den letzten Arbeitsschritt. Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend stellen Sie Ihrer Lehrerin oder Ihrem Lehrer die Lösungen vor und bekommen von ihm die Versuchsmaterialien. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level A: elektrische Leitung – Wie verteilen sich Ladungen auf verschiedenen Körpern? – Versuchsnachbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsnachbereitung – Level A Physik Ph04.01.04 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Aufgaben: Bevor Sie Ihr Experiment protokollieren beantworten Sie alleine schriftlich die folgenden Fragen zum Experiment: 1) Nennen Sie die Materialien, aus denen die zwei Prüfkörper sind. 2) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop beim ersten Abstreifen des Luftballons zeigt. 3) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop beim zweiten Abstreifen des Luftballons zeigt. 4) Beschreiben Sie, was mit der Ladung im Luftballon passiert, wenn Sie die obere Rundung mit der Hand berühren. 5) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop beim ersten Abstreifen der Metallkugel zeigt. 6) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop beim zweiten Abstreifen der Metallkugel zeigt. 7) Beschreiben Sie, was mit der Ladung in der Metallkugel passiert, wenn Sie die obere Rundung mit einem Finger berühren. 8) Protokollieren Sie das Experiment. Gliedern Sie Ihr Protokoll nach den folgenden Punkten. a) Benötigtes Material: b) Versuchsaufbau (Skizze): c) Versuchsdurchführung: d) Beobachtungen: e) Ergebnis: (Werden Sie hier ganz allgemein. Zum Beispiel könnte der erste Satz so beginnen: „Es hängt vom … ab, ob sich die Elektronen … .“ Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend erstellen Sie gemeinsam ein Infoplakat für Ihre Mitschülerinnen und Mitschüler. Überlegen Sie sich, wie Sie das Ergebnis des Experimentes den Mitschülerinnen und Mitschülern am besten präsentieren können. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung Level B: Erdung: Wie werden geladene Körper wieder neutral? – Versuchsvorbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsvorbereitung – Level B Physik Ph04.01.05 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Vorgehen: Lesen und bearbeiten Sie den Informationstext und die Anleitung. Beantworten Sie dann schriftlich die Fragen am Ende des Textes. Erdung Bei der Reibung zwischen zwei Körpern werden die Ladungen getrennt. Elektronen werden von einem zu dem anderen der beiden Körper rübergeschoben. Berühren sich zwei Körper nur, kommt es zu einem Ladungsaustausch. Dabei werden die Ladungen der beiden Körper verglichen. Sind beide Körper gleich groß bildet sich der Mittelwert/Durchschnitt beider Ladungsmengen aus. Beim Ladungsaustausch spielt die Größe der Körper eine wesentliche Rolle. Dazu ein Beispiel: In einem Schnapsglas voll Vodka ist ordentlich Alkohol drin. Wird von einem Longdrink Vodka-Red Bull ein Schnapsglas voll getrunken, hat sich die Alkoholmenge mehr als halbiert. Wird eine Flasche Vodka in eine Badewanne voll Wasser geleert und davon wiederum ein Schnapsglas voll getrunken, ist die getrunkene Alkoholmenge fast nicht nachweisbar. Genauso funktioniert die Erdung. Kommt ein kleiner stark geladener Körper in Kontakt mit einem viel größeren neutralen Körper, dann gibt der kleine Körper seine gesamte Ladung an den Großen ab und der Große merkt davon noch nicht mal was. Anschließend ist der kleine Körper wieder neutral und der Große weiterhin neutral geladen, da ihm das bisschen Ladung nichts ausmacht. Der größte für uns einfach erreichbare Körper ist der Planet Erde, auf dem wir leben. Deshalb heißt die Erdung auch Erdung, weil die Ladungen einfach in die Erde abgeleitet werden. Versuchsanleitung 1. Überprüfen Sie Ihr Material. Sie brauchen: - 1 Elektroskop, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch. 2. Laden Sie die beiden Stäbe mit dem Baumwolltuch auf. Reiben Sie dazu die Stäbe kräftig und lange mit dem Baumwolltuch. Jetzt ist der Glasstab positiv geladen und der Kunststoffstab negativ. 3. Streifen Sie einen Stab am Metallteller des Elektroskops ab und beobachten Sie den Zeiger. 4. Berühren Sie den Metallteller mit dem Finger und beobachten Sie den Zeiger. 5. Wiederholen Sie die letzten beiden Schritte mit dem anderen geladenen Stab. 6. Laden Sie die beiden Stäbe wieder mit dem Baumwolltuch auf. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 7. Bringen Sie die beiden geladenen Stäbe zusammen. Jetzt findet ein Ladungsaustausch statt. 8. Streifen Sie einen Stab am Metallteller des Elektroskops ab und beobachten Sie den Zeiger. 9. Erden Sie wieder das Elektroskop mit ihren Fingern. 10. Laden Sie die beiden Stäbe wieder mit dem Baumwolltuch auf. 11. Streifen Sie einen Stab am Metallteller des Elektroskops ab und beobachten Sie den Zeiger. 12. Streifen Sie den anderen Stab am Metallteller des Elektroskops ab und beobachten Sie den Zeiger. 13. Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben 1) Nennen Sie das Phänomen, das bei der Erdung stattfindet. 2) Nennen Sie, von welchen physikalischen Größen die Erdung abhängt. 3) Beschreiben Sie, was die elektrische Erdung mit unserem Planeten Erde zu tun hat. 4) Beschreiben Sie ein Beispiel, wie man sich einen Ladungsaustausch vorstellen kann. 5) Nennen Sie die benötigten Materialien. 6) Das Experiment besteht aus drei Teilen. Beschreiben Sie, was Sie im ersten Teil machen. 7) Nennen Sie die Materialien, die Sie im ersten Teil brauchen. 8) Beschreiben Sie, was Sie im zweiten Teil des Experimentes machen. 9) Beschreiben Sie, was Sie im dritten Teil des Experimentes machen. 10) Nennen Sie den letzten Arbeitsschritt. Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend stellen Sie Ihrer Lehrerin oder Ihrem Lehrer die Lösungen vor und bekommen von ihm die Versuchsmaterialien. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level B: Erdung: Wie werden geladene Körper wieder neutral? – Versuchsnachbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsnachbereitung – Level B Physik Ph04.01.06 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Aufgaben: Bevor Sie Ihr Experiment protokollieren beantworten Sie alleine schriftlich die folgenden Fragen zum Experiment: 1) Nennen Sie die Ladungsarten der beiden Stäbe. 2) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop beim Abstreifen eines Stabes zeigt. 3) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop beim Berühren mit einem Finger zeigt. 4) Beschreiben Sie, was mit der Ladung im Elektroskop passiert, wenn Sie das Elektroskop mit dem Finger berühren. 5) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop beim Abstreifen eines Stabes, der vorher den anderen berührt hat, zeigt. 6) Nennen Sie die Reaktion, die das Elektroskop beim Abstreifen der beiden Stäbe nacheinander zeigt. 7) Protokollieren Sie das Experiment. Gliedern Sie Ihr Protokoll nach den folgenden Punkten. a) Benötigtes Material: b) Versuchsaufbau (Skizze): c) Versuchsdurchführung: d) Beobachtungen: e) Ergebnis: Werden Sie hier ganz allgemein. Was passiert mit den Elektronen? Wie wird ein geladener Stab wieder neutralisiert? Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend erstellen Sie gemeinsam ein Infoplakat für Ihre Mitschülerinnen und Mitschüler. Überlegen Sie sich, wie Sie das Ergebnis des Experimentes den Mitschülerinnen und Mitschülern am besten präsentieren können. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung Level C: Influenz – Wie werden Ladungen ohne Berührung bewegt? – Versuchsvorbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsvorbereitung – Level C Physik Ph04.01.07 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Vorgehen: Lesen und bearbeiten Sie den Informationstext und die Anleitung. Beantworten Sie dann schriftlich die Fragen am Ende des Textes. Influenz Influenz heißt ein physikalisches Phänomen bei dem sich Ladungen ohne Berührung bewegen lassen. Die Influenz funktioniert nur in elektrisch leitfähigen Materialien wie zum Beispiel Metall. Elektrische Ladungen erzeugen elektrische Felder, wobei sich gleichnamige Ladungen abstoßen und ungleichnamige Ladungen anziehen. Mit Hilfe dieser Felder werden die Elektronen in einem Körper verschoben. In der einen Hälfte sammeln sich die Elektronen, in der anderen sind sie verschwunden. Damit ist ein und derselbe Körper an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich geladen. Es geht aber für den Körper insgesamt keine Ladung verloren. Versuchsanleitung 1. Überprüfen Sie Ihr Material. Sie brauchen: - 1 Elektroskop, 1 Luftballon und 1 Stück Fell. 2. Beobachten Sie den Zeiger des Elektroskops. 3. Blasen Sie den Luftballon auf. 4. Laden Sie den Luftballon elektrisch auf. Reiben Sie dafür kräftig, lange und überall den Luftballon mit dem Stück Fell. 5. Halten Sie den Luftballon in die Nähe des Metalltellers des Elektroskops und beobachten Sie den Zeiger. 6. Berühren Sie während sie den Ballon weiter in der Nähe des Metalltellers halten kurz den Metallteller des Elektroskops mit dem Finger. 7. Entfernen Sie den Luftballons aus der Nähe zum Metallteller des Elektroskops. 8. Beobachten Sie den Zeiger des Elektroskops. 9. Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben 1) Nennen Sie, was die Influenz bewirkt. 2) Nennen Sie, auf welche Körper die Influenz nur wirkt. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 3) Auf einen vorher neutral geladenen Körper wirkt auf einmal die Influenz ein. Nennen Sie den Ladungszustand des gesamten Körpers. 4) Beschreiben Sie, was mit den zusätzlichen Elektronen passiert, die auf einen Körper gelangen, in dem sie sich frei bewegen können. 5) Beschreiben Sie, was Sie im Experiment machen. 6) Nennen Sie den letzten Arbeitsschritt. Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend stellen Sie Ihrer Lehrerin oder Ihrem Lehrer die Lösungen vor und bekommen von ihm die Versuchsmaterialien. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Level C: Influenz – Wie werden Ladungen ohne Berührung bewegt? – Versuchsnachbereitung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Versuchsnachbereitung – Level C Physik Ph04.01.08 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Aufgaben: Bevor Sie Ihr Experiment protokollieren beantworten Sie alleine schriftlich die folgenden Fragen zum Experiment: 1) Nennen Sie das Material, aus dem der Zeiger mit Halterung des Elektroskops ist. 2) Nennen Sie den Ladungszustand des Elektroskops vor dem Versuch. 3) Nennen Sie den Zeigerausschlag des Elektroskops vor dem Versuch. 4) Nennen Sie den Zeigerausschlag des Elektroskops sobald der Luftballon in die Nähe gebracht wird. 5) Der Luftballon ist negativ geladen. Nennen Sie den Ladungszustand des Elektroskops während der Luftballon in der Nähe gehalten wird. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 6) Nennen Sie den Ladungszustand der einzelnen Bereiche des Elektroskops während der Luftballon in der Nähe gehalten wird. 7) Nennen Sie den Zeigerausschlag des Elektroskops nachdem der Finger berührt hat und der Luftballon aus der Nähe gebracht wurde. 8) Nennen Sie den Ladungszustand des Elektroskops nach dem Versuch. 9) Beschreiben Sie, was passiert ist, während der Finger den Teller des Elektroskops berührt hat. 10) Protokollieren Sie das Experiment. Gliedern Sie Ihr Protokoll nach den folgenden Punkten. a) Benötigtes Material: b) Versuchsaufbau (Skizze): c) Versuchsdurchführung: d) Beobachtungen: e) Ergebnis: (Werden Sie hier ganz allgemein. Zum Beispiel könnte der erste Satz so beginnen: „Mit Hilfe der Influenz lassen sich Ladungen … .“ Nachdem Sie die Aufgaben schriftlich beantwortet haben, besprechen Sie die Lösungen mit Ihren Gruppenmitgliedern. Anschließend erstellen Sie gemeinsam ein Infoplakat für Ihre Mitschülerinnen und Mitschüler. Überlegen Sie sich, wie Sie das Ergebnis des Experimentes den Mitschülerinnen und Mitschülern am besten präsentieren können. Vergessen Sie dabei nicht, auf die elektrischen Felder einzugehen. Experimente vorführen und erklären Die Schülerinnen und Schüler präsentieren ihre Versuche und liefern die dazu nötigen Erklärungen mit Hilfe eines Plakats, warum etwas so ist. Sie sollten sich zu den einzelnen nicht selbst durchgeführten Experimenten Informationen notieren, so dass sie das folgende Arbeitsblatt zur Ergebniskontrolle eigenständig bearbeiten können. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Wiederholungsaufgaben zu den Experimenten lösen Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Wiederholung Physik Ph04.01.09 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. LernPROJEKT Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. LernTHEMA Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Vorgehen: Phase Zeit Aufgabe Wählen Sie aus den Aufgaben 1) – 20) die zu Ihnen passenden Aufgaben (Durchdringungstiefe) aus und bearbeiten Sie die ausgewählten Aufgaben schriftlich. Notieren Sie bei Unklarheiten offene Fragen. Nachdem Sie die Aufgaben 1) – 20) gelöst haben, finden Sie eine Lernpartnerin oder einen Lernpartner mit Hilfe der Lerntempoduett-Methode. Vergleichen Sie Ihre Lösung mit Ihrer Lernpartnerin oder Ihrem Lernpartner und lösen Sie gegebenenfalls offene Fragen. Aufgaben: Beantworten Sie die folgenden Aufgaben schriftlich alleine. Sollten Sie nicht weiter kommen, sehen Sie sich die Plakate der anderen Gruppen an. 1) Beschreiben Sie, was die Influenz bewirkt. 2) Wenn ein elektrisch geladener Ballon in die Nähe von Papierschnipseln gebracht wird, zieht er die Schnipsel an. Begründen Sie dieses Phänomen. 3) Beschreiben Sie, wie ein geladener Körper wieder neutral wird. 4) Begründen Sie, weshalb bei einem Haus das eine Ende des Blitzableiters tief in der Erde steckt. 5) Beschreiben Sie, was mit zusätzlichen Elektronen auf einer Metallkugel passiert. 6) Beschreiben Sie, was mit zusätzlichen Elektronen auf einem Luftballon passiert. 7) Nennen Sie die Wirkung von Influenz. 8) Nennen Sie die Materialien, bei denen die Influenz funktioniert. 9) Beschreiben Sie, wie ein geladener Körper wieder neutral wird. 10) Begründen Sie, weshalb bei einem Haus das eine Ende des Blitzableiters tief in der Erde steckt. 11) Begründen Sie, weshalb die Größe eines Körpers bei der Erdung entscheidend ist. 12) Beschreiben Sie, was mit zusätzlichen Elektronen auf einer Metallkugel passiert. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 LernSCHRITT Landesinstitut für Schulentwicklung 13) Beschreiben Sie, was mit zusätzlichen Elektronen auf einem Luftballon passiert. 14) Nennen Sie die Wirkung von Influenz. 15) Nennen Sie die Materialien, bei denen die Influenz funktioniert. 16) Begründen Sie, weshalb das Phänomen Erdung so heißt. 17) Nennen Sie den Grund, weshalb Körper geerdet werden. 18) Nennen Sie Materialien, die Elektronen leiten. 19) Nennen Sie Materialien, die Elektronen nicht leiten. 20) Nennen Sie das Phänomen, das bewirkt, dass sich die zusätzlichen Elektronen auf einer Metallkugel gleichmäßig verteilen. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Hilfestellungen zu den Aufgaben Physik Ph04.01.10 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Aufgaben Versuchsvorbereitung Level A 1) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Leitung“. 2) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Leitung“. 3) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Leitung“. 4) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Elektrische Leitung“. 5) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 6) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 7) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 8) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level A 1) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 2) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? 3) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? 4) Was zeigte das Elektroskop beim ersten Abstreifen und beim zweiten Abstreifen an? Gibt es einen Unterschied? Hat sich der Luftballon bei der Berührung mit der Hand entladen? Wie viel Ladung ist in die Hand bei der Berührung gewandert? 5) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? 6) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? 7) Was zeigte das Elektroskop beim ersten Abstreifen und beim zweiten Abstreifen an? Gibt es einen Unterschied? Hat sich die Metallkugel bei der Berührung mit der Hand entladen? Wie viel Ladung ist in die Hand bei der Berührung gewandert? 8) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung und sehen Sie in Ihren Aufzeichnungen nach. a) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. b) Skizzieren Sie den Ballon und die Metallkugel auf der einen Seite. Das Elektroskop und die Hand auf der anderen Seite. Pfeile können die einzelnen Abstreifvorgänge verdeutlichen. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Hilfestellung Landesinstitut für Schulentwicklung c) Was haben Sie gemacht? Einen Luftballon aufblasen und ihn und eine Metallkugel elektrisch laden gehört nicht dazu. Sie können gleich davon ausgehen, dass Sie mit einem geladenen Luftballon und einer geladenen Metallkugel angefangen haben. Welche drei Schritte haben Sie mit den einzelnen Prüfkörpern vollzogen? d) Was haben Sie beobachtet. Sie können das ganze tabellarisch auflisten: Vorgang Luftballon Metallkugel Erster Abstreifvorgang Berührung mit der Hand Zweiter Abstreifvorgang e) Verallgemeinern Sie Ihre Beobachtungen. Was passiert mit elektrisch leitfähigen Körpern und bei elektrisch nicht leitfähigen Materialien mit der Ladung? Wie verteilt sich die Ladung auf diesen Körpern? Aufgaben Versuchsvorbereitung Level B 1) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Erdung“. 2) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Erdung“. 3) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Erdung“. 4) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Erdung“. Sie können sich auch gerne ein besseres Beispiel ausdenken. 5) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 6) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 7) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 8) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 9) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 10) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level B 1) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 2) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? 3) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? Wo steht der Zeiger nach der Berührung? 4) Wohin ist die Ladung aus dem Elektroskop verschwunden? Was ist mit dem Elektroskop passiert? 5) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? 6) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? 7) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung und sehen Sie in Ihren Aufzeichnungen nach. a) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung b) Skizzieren Sie die beiden Stäbe und das Elektroskop. Ein Pfeil kann den Abstreifvorgang verdeutlichen. c) Was haben Sie gemacht? Einen Stab elektrisch laden gehört nicht dazu. Sie können gleich davon ausgehen, dass Sie mit einem geladenen Stab angefangen haben. Welche drei Experimente haben Sie mit den einzelnen Prüfkörpern vollzogen? d) Was haben Sie beobachtet. Sie können das ganze tabellarisch auflisten: Vorgang Anzeige am Elektroskop Glasstab abgestreift Mit Finger berührt Kunststoffstab abgestreift Mit Finger berührt Nach dem Zusammenbringen einen Stab abgestreift Mit Finger berührt Ersten Stab abgestreift Zweiten Stab abgestreift e) Verallgemeinern Sie Ihre Beobachtungen. Es sind zwei Punkte: Wohin gehen die Ladungen? Was geschieht bei einem Ladungsaustausch? Und: Können Ladungen durch gegenteilige Ladungen neutralisiert werden? Aufgaben Versuchsvorbereitung Level C 1) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Influenz“. 2) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Influenz“. 3) Lesen Sie nochmal den Einleitungstext „Influenz“. 4) Fragen Sie die Gruppe, die sich mit der elektrischen Leitung befasst danach. 5) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 6) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level C 1) Diese Frage ist bereits in einer der letzten Stunden beantwortet worden. Sehen Sie in Ihren Unterlagen nach. 2) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. 3) Wie hoch steht der Zeiger bevor irgendetwas passiert? 4) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? 5) Hat sich an der gesamten Ladung etwas geändert? Sind Ladungen hinzugekommen oder verschwunden? 6) Was bewirkt der Luftballon? Wohin wandern die Elektronen im Elektroskop? Wie ist der Metallteller geladen, wie der untere Teil des Stabs mit Zeiger? 7) Was zeigte das Elektroskop an? Wie hoch ist der Zeiger gestiegen? © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 8) Hat sich an der gesamten Ladung etwas geändert? Sind Ladungen hinzugekommen oder verschwunden? Wie ist das Elektroskop nun geladen? 9) Sind Ladungen hinzugekommen oder verschwunden? Was ist passiert als der Finger den Metallteller berührt hat? 10) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung und sehen Sie in Ihren Aufzeichnungen nach. a) Lesen Sie nochmal die Versuchsanleitung. b) Skizzieren Sie das Elektroskop zu den verschiedenen Zeitpunkten mit den einzelnen Ladungen. c) Was haben Sie gemacht? Einen Luftballon elektrisch laden gehört nicht dazu. Sie können gleich davon ausgehen, dass Sie mit einem geladenen Luftballon angefangen haben. Welche drei Schritte haben Sie durchgeführt? d) Was haben Sie zu welchem Zeitpunkt beobachtet? Sie können nur den Zeigerausschlag beobachten. Die Vermutungen, wohin die Elektronen gewandert sind, gehören nicht dazu. e) Mit Hilfe der Influenz lassen sich Ladungen bewegen, ohne dass … . Die Ladungsbewegung lässt sich auch nutzen, um … . Wiederholungsaufgaben zu den Experimenten 1) Was ist nötig um Influenzeffekte auszulösen? Wie wirkt sie sich auf neutral geladene Körper aus? Was passiert mit den Ladungen in den neutral geladenen Körpern? 2) Ein Teil der Lösung liefert das Phänomen Influenz. Was bewirkt sie bei den Papierschnipseln? 3) Das Phänomen heißt Erdung. Was passiert bei der Erdung? 4) Blitze bestehen aus sehr großen elektrischen Ladungen. Diese Ladungen sind für Menschen und Häuser sehr gefährlich. Deshalb gibt es Blitzableiter. Wie funktionieren sie und wieso steckt das untere Ende in der Erde? 5) Wenn eine neutrale Metallkugel elektrisch geladen wird, indem zum Beispiel Elektronen hinzugefügt werden, wie verteilen sich dann diese Elektronen auf der Kugel? Bleiben sie an einer Stelle oder verteilen sie sich gleichmäßig? Warum ist das so? 6) Wenn ein neutraler Luftballon elektrisch geladen wird, indem zum Beispiel Elektronen hinzugefügt werden, wie verteilen sich dann diese Elektronen auf dem Ballon? Bleiben sie an einer Stelle oder verteilen sie sich gleichmäßig? Warum ist das so? 7) Was bewirkt die Influenz? Wenn ein geladener Körper in die Nähe eines anderen Körpers gebracht wird, können Influenzeffekte eintreten. Was passiert in dem anderen Körper? 8) Damit Influenzeffekte gut funktionieren, müssen sich im ungeladenen Körper die Ladungen frei bewegen können. Bei welchen Materialien klappt das besonders gut? 9) Das Phänomen heißt Erdung. Was passiert bei der Erdung? 10) Blitze bestehen aus sehr großen elektrischen Ladungen. Diese Ladungen sind für Menschen und Häuser sehr gefährlich. Deshalb gibt es Blitzableiter. Wie funktionieren sie und wieso steckt das untere Ende in der Erde? © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 11) Vergleichen Sie, was mit einem geladenen Körper passiert, wenn er an einen sehr kleinen Körper beziehungsweise einen sehr großen Körper gehalten wird? Wie wirkt sich das auf die Ladung aus? 12) Wenn eine neutrale Metallkugel elektrisch geladen wird, indem zum Beispiel Elektronen hinzugefügt werden, wie verteilen sich dann diese Elektronen auf der Kugel? Bleiben sie an einer Stelle oder verteilen sie sich gleichmäßig? Warum ist das so? 13) Wenn ein neutraler Luftballon elektrisch geladen wird, indem zum Beispiel Elektronen hinzugefügt werden, wie verteilen sich dann diese Elektronen auf dem Ballon? Bleiben sie an einer Stelle oder verteilen sie sich gleichmäßig? Warum ist das so? 14) Was bewirkt die Influenz? Wenn ein geladener Körper in die Nähe eines anderen Körpers gebracht wird, können Influenzeffekte eintreten. Was passiert in dem anderen Körper? 15) Damit Influenzeffekte gut funktionieren, müssen sich im ungeladenen Körper die Ladungen frei bewegen können. Bei welchen Materialien klappt das besonders gut? 16) Mit welchem „Körper“ bringen Sie das Wort Erdung in Verbindung? Er nimmt ohne Probleme jede Menge Ladungen auf. 17) Bei der Erdung werden große Ladungen in die Erde abgeleitet. Weshalb sollen große Ladungen abgeleitet werden? Welchen Nutzen bringt das? 18) Welche Materialien sind elektrische Leiter? 19) Welche Materialien sind elektrische Nichtleiter? 20) Zusätzliche Ladungen kann man als negative Ladungen betrachten. Welche Kräfte wirken zwischen mehreren negativen Ladungen? © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 1 Elektrostatik – Ladungsbewegung – Lösungen zu den Aufgaben Physik Ph04.01.11 Kompetenz: - Ich kann die Ladungsverteilung auf leitenden und nichtleitenden Körpern beschreiben. Ich kann beschreiben, wie ein geladener Körper von seiner Ladung befreit werden kann. Ich kann den Begriff Influenz erklären. Ich kann Rückschlüsse auf die Elektronenbewegung ziehen. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Sachverhalte nennen. Weitere Bezüge: - Ich kann einfache physikalische Experimente nach Anleitung durchführen und auswerten. Aufgaben Versuchsvorbereitung Level A 1) Die Beweglichkeit der Elektronen ist vom Material des geladenen Körpers abhängig. 2) In Körpern, in denen sich die Elektronen frei bewegen können, versuchen die zusätzlichen Elektronen, sich möglichst weit von den anderen Elektronen zu entfernen. Am Ende sind alle zusätzlichen Elektronen gleichweit voneinander entfernt und sitzen gleichmäßig auf der Oberfläche des Körpers verteilt. 3) In Körpern, in denen sich die Elektronen nicht frei bewegen können, bleiben sie an dem Platz, an dem sie bei der Reibung hingeschoben wurden. 4) 1 Elektroskop, 1 Metallkugel, 1 Luftballon und 1 Stück Fell 5) Im ersten Teil wird ein Luftballon aufgeladen und mit ihm nacheinander drei Aufgaben ausgeführt. Er wird zuerst an einem Elektroskop mit der vorderen Seite abgestreift, dann mit einer freien Hand an der oberen Rundung berührt und zuletzt mit der hinteren Seite wieder am Elektroskop abgestreift. Dabei wird der Zeigerausschlag des Elektroskops beobachtet. 6) 1 Elektroskop, 1 Luftballon und 1 Stück Fell 7) Im zweiten Teil wird eine Metallkugel aufgeladen und mit ihr nacheinander drei Aufgaben ausgeführt. Sie wird zuerst an einem Elektroskop mit der vorderen Seite abgestreift, dann mit einer freien Hand an der oberen Rundung berührt und zuletzt mit der hinteren Seite wieder am Elektroskop abgestreift. Dabei wird der Zeigerausschlag des Elektroskops beobachtet. 8) Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level A 1) Der Luftballon ist aus Gummi beziehungsweise Kunststoff. Die Metallkugel ist aus Metall. 2) Der Zeiger schlägt aus. 3) Der Zeiger schlägt aus. 4) Da das Elektroskop beides Mal anzeigt, dass der Luftballon geladen ist, kann maximal nur ein Teil der Ladung vom Luftballon in die Hand gewandert sein. 5) Der Zeiger schlägt aus. 6) Der Zeiger schlägt nicht aus. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Lösung Landesinstitut für Schulentwicklung 7) Da das Elektroskop nur beim ersten Mal anzeigt, dass die Metallkugel geladen ist, wird die Ladung von der Metallkugel in die Hand gewandert sein. 8) Protokoll: a) Material: 1 Elektroskop, 1 Metallkugel, 1 Luftballon und 1 Stück Fell b) Versuchsaufbau: Elektroskop 1. Geladener Ballon Geladene Metallkugel 2. Ungeladener Finger Bilder des Autors © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 3. Elektroskop c) Durchführung: Der geladene Ballon wird am Elektroskop abgestreift und das Elektroskop dabei beobachtet. Anschließend wird der Luftballon an der oberen Rundung mit der Hand berührt und darauf wieder, diesmal mit der Rückseite, am Elektroskop abgestreift. Genauso wird mit der Metallkugel verfahren. d) Beobachtung: Vorgang Luftballon Metallkugel Erster Abstreifvorgang Der Zeiger schlägt aus. Der Zeiger schlägt aus. Der Zeiger schlägt aus. Der Zeiger schlägt nicht aus. Berührung mit der Hand Zweiter Abstreifvorgang e) Ergebnis: Es hängt vom Material ab, ob sich die Elektronen von ihrer Stelle bewegen. Metallische Körper leiten die Ladungen. Nicht metallische Körper leiten die Ladungen nicht weiter. Aufgaben Versuchsvorbereitung Level B 1) Bei der Erdung kommt es zum Ladungsaustausch. 2) Bei der Erdung spielt die Größe der Körper und die Stärke der Ladung eine wesentliche Rolle. 3) Der Name ist bei beiden gleich. Das kommt daher, dass der Planet Erde der größte für uns erreichbare Körper ist, in den wir alle Ladungen ableiten können und der trotzdem neutral bleibt. 4) In einem Schnapsglas voll Wodka ist ordentlich Alkohol drin. Wird von einem Longdrink Wodka-Red Bull ein Schnapsglas voll getrunken, hat sich die Alkoholmenge mehr als halbiert. Wird eine Flasche Wodka in eine Badewanne voll Wasser geleert und davon wiederum ein Schnapsglas voll getrunken, ist die getrunkene Alkoholmenge fast nicht nachweisbar. 5) 1 Elektroskop, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Bild des LS Landesinstitut für Schulentwicklung 6) Im ersten Teil wird ein Elektroskop einmal positiv und einmal negativ geladen. Nach dem Laden wird das Elektroskop mit dem Finger berührt und der Zeigerausschlag beobachtet. 7) 1 Elektroskop, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch 8) Im zweiten Teil wird ein positiv geladener Stab mit einem negativ geladenen Stab zum Ladungsaustausch gebracht. Es wird am Elektroskop überprüft, ob die Ladungen sich gegenseitig ausgelöscht haben. 9) Im dritten Teil wird erst ein positiv, dann ein negativ geladener Stab am Elektroskop abgestreift. Beim Abstreifen des zweiten Stabes wird das Elektroskop beobachtet. 10) Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level B 1) Der Glasstab ist positiv geladen, der Kunststoffstab ist negativ geladen. 2) Der Zeiger schlägt aus. 3) Der Zeigerausschlag geht wieder zurück. 4) Die Ladung wandert durch die Finger in den menschlichen Körper. 5) Der Zeiger schlägt aus. 6) Der Zeiger schlägt aus. 7) Protokoll: a) Material: 1 Elektroskop, 1 Glasstab, 1 Kunststoffstab und 1 Baumwolltuch b) Versuchsaufbau: geladener Glasstab ungeladener Finger geladener Kunststoffstab Elektroskop c) Durchführung: Im ersten Teil wird ein Elektroskop einmal positiv und einmal negativ geladen. Nach dem Laden wird das Elektroskop mit dem Finger berührt und der Zeigerausschlag beobachtet. Im zweiten Teil wird ein positiv geladener Stab mit einem negativ geladenen Stab zum Ladungsaustausch gebracht. Es wird am Elektroskop überprüft, ob die Ladungen sich gegenseitig ausgelöscht haben. Im dritten © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Bild des Autors Landesinstitut für Schulentwicklung Teil wird erst ein positiv, dann ein negativ geladener Stab am Elektroskop abgestreift. Beim Abstreifen des zweiten Stabes wird das Elektroskop beobachtet. d) Beobachtung: Vorgang Anzeige am Elektroskop Glasstab abgestreift Ausschlag Mit Finger berührt kein Ausschlag Kunststoffstab abgestreift Ausschlag Mit Finger berührt kein Ausschlag Nach dem Zusammenbringen einen Stab abgestreift Ausschlag Mit Finger berührt kein Ausschlag Ersten Stab abgestreift Ausschlag Zweiten Stab abgestreift Ausschlag e) Ergebnis: Bei der Erdung kommt es zu einem Ladungsaustausch. Bei einem Ladungsaustausch werden die Ladungen und die Körpergrößen miteinander verglichen. Hinterher sind beide Körper gleich stark geladen. Von sehr viel größeren Körpern wird die Ladung aufgenommen ohne, dass sie geladen werden. Der Versuch gegenteilige Ladungen miteinander zu neutralisieren, funktioniert nicht. Aufgaben Versuchsvorbereitung Level C 1) Influenz heißt ein physikalisches Phänomen bei dem sich Ladungen ohne Berührung bewegen lassen. 2) Die Influenz funktioniert nur in elektrisch leitfähigen Materialien wie zum Beispiel Metall. 3) Da der vorher neutrale Körper mit keinem anderen Körper in Kontakt kam, ist er weiterhin insgesamt neutral. 4) Zwischen den zusätzlichen Elektronen herrschen Abstoßungskräfte. Deshalb verteilen sich die Elektronen gleichmäßig mit möglichst großem Abstand auf der Oberfläche des Körpers. 5) Ein geladener Luftballon wird in die Nähe eines geladenen Elektroskops gebracht und der Zeiger des Elektroskops beobachtet. Während der Ballon in der Nähe ist, wird der Metallteller des Elektroskops kurz mit dem Finger berührt. Anschließend wird der Ballon wieder aus der Nähe entfernt und der Zeiger des Elektroskops beobachtet. 6) Räumen Sie den Versuch auf. Aufgaben Versuchsnachbereitung Level C 1) Der Zeiger und der Metallstab sind aus Metall. 2) Das Elektroskop ist nicht geladen und damit neutral. 3) Der Zeiger schlägt nicht aus. 4) Der Zeiger schlägt aus. 5) Das Elektroskop bleibt im Ganzen weiterhin neutral geladen, da der Luftballon das Elektroskop nicht berührt. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung 6) Der Metallteller mit dem oberen Teil des Metallstabes ist positiv geladen, da die negativ geladenen Elektronen vom elektrischen Feld des Luftballons in die unteren Bereiche weggedrückt wurden. Der Zeiger und der untere Teil des Metallstabes sind negativ geladen. 7) Der Zeiger schlägt aus. Das Elektroskop ist elektrisch geladen. 8) Das Elektroskop ist hinterher negativ geladen. 9) Durch die Berührung mit der Hand kam es zum Ladungsausgleich zwischen der neutralen Hand und dem positiv geladenen Metallteller. Es sind Elektronen ins Elektroskop hinzugekommen um die Ladungen insgesamt auszugleichen. 10) Protokoll: a) Material: 1 Elektroskop, 1 Luftballon und 1 Stück Fell b) Versuchsaufbau: Geladener Luftballon Ungeladener Finger Elektroskop c) Durchführung: Ein geladener Luftballon wird in die Nähe eines geladenen Elektroskops gebracht und der Zeiger des Elektroskops beobachtet. Während der Ballon in der Nähe ist, wird der Metallteller des Elektroskops kurz mit dem Finger berührt. Anschließend wird der Ballon wieder aus der Nähe entfernt und der Zeiger des Elektroskops beobachtet. d) Beobachtung: Kommt der Ballon in die Nähe des Elektroskops, schlägt der Zeiger aus. Wird der Ballon wieder entfernt, geht der Zeigerausschlag wieder zurück. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Bild des Autors Landesinstitut für Schulentwicklung Wird das Elektroskop kurz berührt, während der Ballon in der Nähe ist, bleibt der Zeigerausschlag nach dem Entfernen des Ballons erhalten. e) Ergebnis: Mit Hilfe der Influenz lassen sich Ladungen verschieben. Dies geht nur bei elektrisch leitfähigen Materialien wie zum Beispiel Metallen. Wiederholungsaufgaben zu den Experimenten 1) Die Influenz bewirkt eine Ladungsverschiebung. Ladungen werden in elektrisch leitfähigen Körpern durch die in den elektrischen Feldern wirkenden Kräfte entsprechend der Ladungsart verschoben. In neutralen Körpern werden die Ladungen getrennt und dann verschoben. 2) Durch das elektrische Feld des Ballons stößt der Ballon die Elektronen in den Papierschnipseln von sich weg. Allerdings können die Elektronen in den Papierschnipseln nicht weit weg, da sie an ihren Platz im Atom gebunden sind. Allerdings bewegen sie sich doch soweit innerhalb der Atomhülle, dass es insgesamt zu einer Ladungsverschiebung innerhalb jedes einzelnen Atoms kommt. Im Papierschnipsel sind jetzt die Bereiche, die vom Ballon angezogen werden etwas näher am Ballon als die Bereiche, die abgestoßen werden. Da die Kräfte aufgrund der unterschiedlichen Entfernung auch unterschiedlich groß sind, kommt es zu einer Anziehungsreaktion zwischen Ballon und Papierschnipsel. 3) Ein geladener Körper muss nur elektrisch leitfähig mit einem wesentlich größeren neutral geladenen Körper in Kontakt gebracht werden. Dann kommt es zum Ladungsaustausch und der kleine geladene Körper ist wieder neutral. 4) Der Planet Erde ist der größte Körper in erreichbarer Nähe. Blitze bestehen aus großen Ladungen, die für den Menschen und seine Gebäude gefährlich sind. Wenn die Ladungen direkt in die Erde abgeleitet werden können, werden sie von der Erde aufgenommen und sind dann für den Menschen nicht mehr gefährlich. Der Blitzableiter steckt tief oder an sehr langen Strecken in der Erde drin, damit der Blitz an möglichst vielen Stellen mit der Erde in Berührung kommt und so die Ladungen schnell weiter abgeleitet werden. 5) Eine Metallkugel leitet Ladungen weiter. Zusätzliche Elektronen entsprechen zusätzlichen negativen Ladungen. Zwischen den Ladungen entstehen Abstoßungskräfte. Hinterher haben sich alle zusätzlichen Elektronen möglichst weit voneinander entfernt und sind dann gleichmäßig über die Oberfläche verteilt. 6) Ein Luftballon leitet Ladungen nicht weiter. Zusätzliche Elektronen entsprechen zusätzlichen negativen Ladungen. Zwischen den Ladungen entstehen zwar Abstoßungskräfte, allerdings haben die keinen Einfluss auf die zusätzlichen Elektronen, da sie sich nicht weiter bewegen können. Sie bleiben da, wo sie aufgebracht wurden. 7) Die Influenz bewirkt eine Ladungsverschiebung. 8) Influenz funktioniert bei Materialien, die elektrisch leitfähig sind, wie zum Beispiel Metallen. 9) Ein geladener Körper muss nur elektrisch leitfähig mit einem wesentlich größeren neutral geladenen Körper in Kontakt gebracht werden. Dann kommt es zum Ladungsaustausch und der kleine geladene Körper ist wieder neutral. 10) Der Planet Erde ist der größte Körper in erreichbarer Nähe. Blitze bestehen aus großen Ladungen, die für den Menschen und seine Gebäude gefährlich sind. Wenn die Ladungen direkt in die Erde abgeleitet werden können, werden sie von der Erde aufgenommen und sind dann für den Menschen nicht mehr gefährlich. Der Blitzableiter steckt tief oder an sehr langen Strecken in der Erde drin, damit der Blitz an möglichst © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung vielen Stellen mit der Erde in Berührung kommt und so die Ladungen schnell weiter abgeleitet werden. 11) Bei der Erdung ist es entscheidend, dass der geladene Körper mit einem möglichst großen neutralen Körper in Kontakt gebracht wird. Je größer ein Körper ist, desto mehr Ladungen kann er aufnehmen ohne, dass er selbst elektrisch geladen wird. Die Stärke der Ladung ist abhängig von der Größe des Körpers. 12) Eine Metallkugel leitet Ladungen weiter. Zusätzliche Elektronen entsprechen zusätzlichen negativen Ladungen. Zwischen den Ladungen entstehen Abstoßungskräfte. Hinterher haben sich alle zusätzlichen Elektronen möglichst weit voneinander entfernt und sind dann gleichmäßig über die Oberfläche verteilt. 13) Ein Luftballon leitet Ladungen nicht weiter. Zusätzliche Elektronen entsprechen zusätzlichen negativen Ladungen. Zwischen den Ladungen entstehen zwar Abstoßungskräfte, allerdings haben die keinen Einfluss auf die zusätzlichen Elektronen, da sie sich nicht weiter bewegen können. Sie bleiben da, wo sie aufgebracht wurden. 14) Die Influenz bewirkt eine Ladungsverschiebung. 15) Influenz funktioniert bei Materialien, die elektrisch leitfähig sind, wie zum Beispiel Metallen. 16) Die Erdung heißt Erdung, weil sie mit dem gleichnamigen Planeten Erde zu tun hat. Bei der Erdung wird ein geladener Körper in Kontakt mit einem viel größeren elektrisch neutral geladenen Körper gebracht. Der größte, einfach für uns Menschen zu erreichende neutral geladene Körper ist der Planet Erde. Deshalb heißt die Erdung Erdung. 17) Körper werden geerdet, damit sie elektrisch neutral werden beziehungsweise elektrisch neutral geladen bleiben. 18) Elektrisch leitfähig sind viele Metalle, aber auch Wasser oder Lebewesen. 19) Zu den Nichtleitern zählen viele Nichtmetalle wie zum Beispiel Kunststoffe oder andere Baustoffe wie Stein, Beton, Holz, Glas, … 20) Zwischen den zusätzlichen Elektronen herrschen Abstoßungskräfte, da die Elektronen alle gleich, nämlich negativ, geladen sind. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Bewertung LFS 2+3 Elektrostatik – Anwendungen Physik Ph04.02.01 Materialien/Titel Kompetenz: - Ich kann die Entdeckung des Kopierers für die Gesellschaft beschreiben. Ich kann die Nutzung der Elektrostatik in Kopierern und Elektrofiltern kommentieren. Ich kann die Gefährdung durch Blitze und entsprechende Schutzmechanismen nennen und bewerten. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen nennen. Ich kann gegebene Lösungen unter Berücksichtigung physikalischer Aspekte beurteilen und kommentieren. - Weitere Bezüge: LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Lernschrittplanung Phase Zeit Aufgabe Beginn der Stunde Wiederholung der Lerninhalte von der letzten Einheit Aufgabenverteilung, Aufgabenklärung, Unterstützung bei der Gruppenfindung Gruppenfindung, Aufgabenklärung Erstellung einer Anwendung Präsentation zu einer aktuellen Präsentation Bilder besprechen im Plenum, Wiederholen der gelernten Inhalte Domino Lernkärtchen erstellen und sortieren Wiederholung Die Schülerinnen und Schüler wiederholen die Inhalte der letzten Stunden. Die Schülerinnen und Schüler kennen die Elektrostatik mit Anziehungs- und Abstoßungsphänomenen basierend auf elektrischen Feldern, kennen geladene Körper in den beiden Ladungsarten, wissen wie Körper elektrisch neutralisiert werden und können sich unter Influenz etwas vorstellen. Aufgabenklärung Die Schülerinnen und Schüler sollen eine kleine Präsentation zu einer von ihnen gewählten Anwendung der Elektrostatik erstellen und halten. Zur Auswahl könnten folgende Themen stehen: - Wie entsteht ein Blitz? Wie funktioniert ein Kopierer? (Xerografie) Wie funktioniert ein Blitzableiter am Haus? Wie funktioniert ein Elektrofilter? Wie wird elektrostatisch lackiert? © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Die Liste kann gerne auch erweitert werden. Landesinstitut für Schulentwicklung - Wie wird ein Metall verchromt? (Galvanisieren) © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Gruppenfindung und Aufgabenklärung Kompetenzbereich Lernfortschritt Materialien/Titel Bewertung LFS 2+3 Elektrostatik – Anwendungen – Präsentationen Physik Ph04.02.02 Kompetenz: - Ich kann die Entdeckung des Kopierers für die Gesellschaft beschreiben. Ich kann die Nutzung der Elektrostatik in Kopierern und Elektrofiltern kommentieren. Ich kann die Gefährdung durch Blitze und entsprechende Schutzmechanismen nennen und bewerten. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen nennen. Ich kann gegebene Lösungen unter Berücksichtigung physikalischer Aspekte beurteilen und kommentieren. Weitere Bezüge: LernTHEMA LernSCHRITT Aufgaben: Phase LernPROJEKT Zeit Aufgabe Entscheiden Sie sich für ein Thema von der Lerntheke. Lesen Sie alle weiteren Aufgaben durch. Finden Sie sich in 3-4er Gruppen zu ihrem Thema zusammen. Besprechen Sie in der Gruppe die Aufgaben und klären Sie offene Fragen. Informieren Sie sich zu Ihrem Thema. Tragen Sie Ihre Informationen zusammen und entscheiden Sie welche Informationen für die Präsentation wichtig sind. Klären Sie offene Fragen in der Gruppe. Erstellen Sie eine kleine Präsentation zu Ihrem Thema. Präsentieren Sie Ihren Mitschülerinnen und Mitschülern Ihre Anwendung und erklären Sie Ihren Mitschülerinnen und Mitschülern die Zusammenhänge. Präsentationserstellung Informationen gibt es im Internet. Bei der Recherche ist darauf zu achten, dass wirklich gesucht wird und die Inhalte in eigenen Worten wiedergegeben werden können. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Bilder besprechen im Plenum Bild Mögliche Fragen zum Bild Was ist zu erkennen? Was ist passiert? Warum stehen die Haare zu Berge? Wie entsteht ein Blitz? Quelle: Bild „Static slide.jpg“, Ken Bosma, (http://commons.wikimedi a.org/wiki/File:Static_slide. jpg) aus Wikipedia. Dieser Text steht unter der Doppellizenz Creative Commons CC BY-2.0, abrufbar unter: https://creativecommons.o rg/licenses/by/2.0/deed.en, abgerufen am 05.08.2015, 16:00, bearbeitet am 20.11.2015, Unkenntlichmachung der Person. Quelle: Bild „Lightning3.jpg“, http://commons.wikimedia .org/wiki/File:Lightning3.jp g, CC 00 Was ist zu erkennen? Was macht die Maschine rechts? Was macht der hängende Mann? Wozu ist das Mädchen links fähig? Weshalb kann das Mädchen das Wasser anziehen? Worauf steht das Mädchen? Weshalb hängt der Mann in der Luft? © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Quelle: Bild “Watson - Electrical Experiment.jpg”, http://commons.wikimedia .org/wiki/File:Watson__Electrical_Experiment.jpg , CC 00 Landesinstitut für Schulentwicklung © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Was ist in der großen Kugel? Was passiert mit der kleinen Kugel? Quelle: Bild „Van de graaff generator sm.jpg“, Jared C. Benedict, https://commons.wikimedi a.org/wiki/File:Van_de_gra aff_generator_sm.jpg, https://creativecommons.o rg/licenses/bysa/3.0/deed.en CC 00 Was ist zu erkennen? Was ist das für ein Schirm? Wozu soll der Schirm dienen? Was ist an dem Schirm dran? Wie soll der Schirm den Blitz ableiten? Ist das eine realistische / umsetzbare Möglichkeit? Quelle: Bild „Umbrella fitted with lightning conductor.jpg “, https://wikimediafoundatio n.org/wiki/File:Umbrella_fi tted_with_lightning_condu ctor.jpg CC 00 Landesinstitut für Schulentwicklung Was ist zu erkennen? Dieses Ding steht in jedem Hausanschlussraum. Wohin gehen die Metallstreifen? Welchen Zweck haben die Metallstreifen? © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Quelle: Bild “Erder fuer Fundament.jpg“, Richard Huber http://commons.wikimedia .org/wiki/File:Erder_fuer_F undament.jpg, https://creativecommons.o rg/licenses/bysa/3.0/deed.en CC BY-SA-3.0, abgerufen am 05.08.2015, 16:00, bearbeitet am 15.08.2015 Was ist das besondere an der Tüte? Warum wird die Komponente in einer speziellen Tüte geliefert? Worauf sollte man beim Einbau achten? Quelle: Bild „Antistatic bag.jpg“, Zidane2k1 https://commons.wikimedi a.org/wiki/File:Antistatic_b ag.jpg, https://creativecommons.o rg/licenses/bysa/3.0/deed.en CC-BY-SA-3.0, abgerufen am 05.08.2015, 16:00, bearbeitet am 15.08.2015 Was ist zu erkennen? Wozu sind die Riemen gut? Aus welchem Material sind die Riemen? Funktioniert das wirklich? Warum kann der Fahrer immer noch einen Schlag bekommen, wenn er aussteigt? Quelle: Bild „Antistatremmar.jpg“, LA2 https://commons.wikimedi a.org/wiki/File:Antistatrem mar.jpg, https://creativecommons.o rg/licenses/bysa/4.0/deed.en, CC-BY-SA-4.0, abgerufen am 05.08.2015, 16:00, bearbeitet am 15.08.2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Bewertung LFS 2+3 Elektrostatik – Anwendungen – Domino Materialien/Titel Physik Ph04.02.03 Kompetenz: - Ich kann die Entdeckung des Kopierers für die Gesellschaft beschreiben. Ich kann die Nutzung der Elektrostatik in Kopierern und Elektrofiltern kommentieren. Ich kann die Gefährdung durch Blitze und entsprechende Schutzmechanismen nennen und bewerten. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen nennen. Ich kann gegebene Lösungen unter Berücksichtigung physikalischer Aspekte beurteilen und kommentieren. Weitere Bezüge: LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Aufgaben: Schneiden Sie die einzelnen Dominos aus und legen Sie mit Ihrem Sitznachbarn das Domino zusammen. Beginnen Sie mit dem Domino „Start“. Start Bild des LS Abstoßung Glimmlampe Quelle: Bild „Eine Plasmakugel“, Luc Viatour, https://de.wikipedia.org/wi ki/Plasmalampe#/media/Fi le:Plasma-lamp_2.jpg, http://creativecommons.org/licenses/bysa/3.0/, CC BY-SA-3.0, letzte Veränderung: 09:33, 26. Dezember 2014, abgerufen: 19.08.2015 Anziehung Bilder des Autors Elektron © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Bild des LS Elektroskop Quelle: Bild „Hochspannungsmast Mastfuss Erdung IMGP4568.jpg“, Smial https://commons.wikimed wi.org/wiki/File:Hochspann Hoch_mast_Mastfuss_Erd ung_IMIM4568.jpg, https://creativecommons.o rg/licenses/bysa/2.0/de/deed.en, CC-BY-SA-2.0 Influenz Proton Bild des LS Geladener Körper Erdung © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Ziel Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Bewertung LFS 2+3 Elektrostatik – Anwendungen – Lernkärtchen Materialien/Titel Physik Ph04.02.04 Kompetenz: - Ich kann die Entdeckung des Kopierers für die Gesellschaft beschreiben. Ich kann die Nutzung der Elektrostatik in Kopierern und Elektrofiltern kommentieren. Ich kann die Gefährdung durch Blitze und entsprechende Schutzmechanismen nennen und bewerten. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen nennen. Ich kann gegebene Lösungen unter Berücksichtigung physikalischer Aspekte beurteilen und kommentieren. Weitere Bezüge: LernPROJEKT LernTHEMA LernSCHRITT Aufgaben: Erstellen Sie Lernkärtchen aus den folgenden Begriffen. Elektrisch geladener Körper Anziehung Abstoßung Elektronen Protonen Atomkern Atomhülle Gleichnamig Körper Elektrische Felder Elektroskop Glimmlampe Ladung Ladungsarten Ladungsgröße Erdung Influenz Ladungsaustausch Ladungsverschiebung Neutralisieren © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 geladene Ungleichnamig Körper geladene Landesinstitut für Schulentwicklung Kompetenzbereich Lernfortschritt Bewertung LFS 2+3 Elektrostatik – Anwendungen – Lösung Materialien/Titel Physik Ph04.02.05 Kompetenz: - Ich kann die Entdeckung des Kopierers für die Gesellschaft beschreiben. Ich kann die Nutzung der Elektrostatik in Kopierern und Elektrofiltern kommentieren. Ich kann die Gefährdung durch Blitze und entsprechende Schutzmechanismen nennen und bewerten. Hauptbezug: - Ich kann Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen nennen Ich kann gegebene Lösungen unter Berücksichtigung physikalischer Aspekte beurteilen und kommentieren. Weitere Bezüge: Bilder besprechen Rutsche: Der Junge ist die Rutsche heruntergerutscht. Dabei hat seine Kleidung am Kunststoff der Rutsche gerieben. Sowohl die Rutsche als auch die Kleidung des Jungen mit dem Jungen drin haben sich aufgeladen. Die Ladung hat sich über den Jungen gleichmäßig verteilt. Ein Teil der Ladung ist in die Haare des Jungen gegangen. Da es sich um gleichnamige Ladungen handelt kommt es zu Abstoßungseffekten. Die Haare sind so leicht, dass sie sich von den anderen Haaren abstoßen. So kommt es, dass dem Jungen die Haare zu Berge stehen. Blitz: Ein Blitz entsteht, wenn in einer Gewitterwolke die verschiedenen Luftmassen aneinander oder an Wassermolekülen vorbeistreifen und sich dabei aufladen. Irgendwann ist die Ladung zu groß und wird in einem Blitz entladen. Experiment: Auf dem Bild befindet sich rechts eine Elektrisiermaschine, ein hängender Mann, ein Mädchen auf einem Holzfass und Wasserbassin. Die Maschine erzeugt durch Reibung elektrische Ladung. Diese Ladung fließt durch die beiden Menschen und erzeugt auf dem Wasserbassin einen Tröpfchennebel. Die beiden Menschen sollen den Boden nicht berühren, damit sie nicht geerdet sind und die Ladung nicht in den Boden abfließen kann. Generator: Auf der großen Kugel wird eine große Ladungsmenge erzeugt. Die kleine Kugel dient zum Entladen der großen. Es kann mittels Überschlagsblitz erfolgen, wenn die Ladung zu groß wird, oder wenn die kleine Kugel näher herangebracht wird. Die kleine Kugel kann durch Influenzeffekte in Bewegung gebracht werden. Regenschirm: Ein Mann trägt einen Regenschirm mit langer Spitze und einem Kabel, das den Boden berührt. Der Schirm soll den Mann vor einem Blitzeinschlag schützen. Die Idee, die dahinter steckt ist, dass der Blitz in die Spitze einschlägt und die Ladung dann über das Kabel in den Erdboden abgeleitet wird, ohne dass der Mann Schaden nimmt. Leider lässt sich diese Erfindung nicht realistisch einsetzten, da der Blitz gerne vom Kabel auf den Menschen überspringt. Auch wird der Mann durch seine Schrittstellung Ladung vom Erdboden aufnehmen und diese durch ihn hindurchfließen. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Lösung Landesinstitut für Schulentwicklung Fundamentanker: Ein Kabel führt zu einer abgedeckten Potentialausgleichsschiene. Von dieser aus gehen zwei Fundamentanker weiter in den Erdboden hinein. Die Fundamentanker sollen überschüssige Ladung in den Erdboden ableiten und die im Haus angeschlossenen Elektrogeräte vor Schaden schützen. Tüte: In der Tüte sind elektrisch leitfähige Materialien integriert. Diese sollen den Inhalt vor Ladungen schützen. Die elektrischen Bauteile auf der Platine gehen bei zu großen Ladungen schnell kaputt. Wenn der Mensch elektrisch aufgeladen ist, kann die Ladung vom Menschen auf die Platine überspringen und diese zerstören. Deshalb sollte sich der Anwender beim Einbau vorher erden, um sich so zu entladen. Antistatik-Riemen: Hinten am Auto sind zwei elektrisch leitfähige Riemen an der Karosserie befestigt. Die Riemen sollen die Reibungselektrizität, die durch die Gummireifen mit der Straße entsteht wieder in den Boden ableiten. Allerdings ist die so entstandene Ladung eher gering als dass sie dem Menschen etwas ausmacht. Des Weiteren kann diese Maßnahme die Reibungselektrizität, die zwischen dem Menschen und dem gepolsterten Sitz entsteht nicht ableiten. Rutscht der Fahrer beim Fahren viel im Sitz hin und her, bekommt er immer noch einen gewischt, wenn er das Metall des Autos anfasst. © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Domino Bilder des Autors Start Proton Elektron Anziehung Bild des LS Abstoßung Bild des LS Elektroskop Glimmlampe © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Quelle: Bild „Eine Plasmakugel“, Luc Viatour, https://de.wikipedia.org/wi ki/Plasmalampe#/media/Fi le:Plasma-lamp_2.jpg, http://creativecommons.org/licenses/bysa/3.0/, CC BY-SA-3.0, letzte Veränderung: 09:33, 26. Dezember 2014, abgerufen: 19.08.2015 Landesinstitut für Schulentwicklung Bild des LS Geladener Körper Quelle: Bild „Hochspannungsmast Mastfuss Erdung IMGP4568.jpg“, Smial https://commons.wikimed wi.org/wiki/File:Hochspann Hoch_mast_Mastfuss_Erd ung_IMIM4568.jpg, https://creativecommons.o rg/licenses/bysa/2.0/de/deed.en, CC-BY-SA-2.0 Influenz Erdung © Landesinstitut für Schulentwicklung 2015 Ziel
