Physik 2 BH 2009.indd

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Begleitheft zu Buch-Nr.: 125094
H. Pfaffl, W. Rentzsch: Abenteuer Physik 2
© 2009 Verlag Ed. Hölzel, Wien
[email protected]; www.hoelzel.at
Inhalt
Seite
Zum Konzept von Abenteuer Physik .......................................................................... 3
Hinweise zu den Versuchen – Lösung der Aufgaben ..................................... 4
Übungen Tests ............................................................................................................... 18
Massen sind träge ....................................................................................................... 18
Dichte ............................................................................................................................... 19
Kräfte und bewegungshemmende Kräfte ......................................................... 20
Gleichförmige Bewegung und ungleichförmige Bewegung ....................... 21
Zustandsformen .......................................................................................................... 22
Ober�ächenspannung und Kapillarität .............................................................. 23
Ausdehnung der Stoffe beim Erwärmen ............................................................ 24
Temperatur und Wärmemenge ............................................................................... 25
Druck und Druckausbreitung .................................................................................. 26
Der Druck im Wasser und in der Luft .................................................................... 27
Der Auftrieb in Flüssigkeiten ................................................................................... 28
Der Schall ....................................................................................................................... 29
Fliegen mit Ballons und Trag�ächen .................................................................... 30
Lösungen ....................................................................................................................... 31
Jahresplanung Physik – 2. Klasse ......................................................................... 33
Fragen zur ständigen Wiederholung ................................................................. 40
Übersicht ......................................................................................................................... 40
Karteikarten/Kopiervorlage .................................................................................... 42
Internethinweise .......................................................................................................... 48
2
Zum Konzept von Abenteuer Physik
Abbildungen aus der Bildseite zu
einem Unterkapitel
Das Lehrbuch Abenteuer Physik besteht aus mehreren Hauptund Unterkapiteln. Motivierende Bildseiten leiten die
Hauptkapitel ein. Die Bildseiten zu jedem Unterkapitel
enthalten sechs bis neun Bilder aus Alltag, Technik, Natur, Sport
usw., die in inhaltlichem Zusammenhang zum Lehrstoff des
folgenden Kapitels stehen. Bei der Betrachtung und den
Unterrichtsgesprächen zu diesen Bildern muss zunächst nicht
unbedingt die physikalische Sichtweise im Vordergrund stehen.
Aus diesem Grund sind auch die Bildkommentare weitgehend
„unphysikalisch“.
Fliegen können blitzschnell
ihre Bewegungsrichtung
ändern.
Eine Rutschpartie auf
vereister Fahrbahn
Zwei einander gegenüberliegende Textseiten sind inhaltlich
verwandt. Dies ermöglicht es den Schüler/innen, sich die
Lerninhalte „auf einen Blick“ anzueignen.
Beispiele für Abbildungen zu
Schülerversuchen
gekennzeichnet.
Schülerversuche sind mit dem Logo
Der überwiegende Teil der Schülerversuche ist ohne
Geräteaufwand mit einfachen Mitteln durchführbar. Die
Abbildungen zu den Versuchen stehen fast immer unmittelbar
neben den Versuchsbeschreibungen.
Lehrerversuche sind mit dem Logo
gekennzeichnet.
Falls erforderlich, werden die Versuche in diesem Lehrerheft
genauer beschrieben und/oder Tipps zu deren Durchführung und
Auswertung sowie für den Einsatz im Unterricht gegeben.
Einige Schüler/innen
stellen sich nacheinander
auf ein biegsames Brett,
das auf Holklötzen liegt.
Die Erkenntnisse aus den Versuchen und Überlegungen werden
in sprachlich einfachen, einprägsamen Merksätzen zusammengefasst.
Das Glühbirne-Logo steht für Aufgabenstellungen wie
Informationsbeschaffung, Vorhersagen von Versuchsergebnissen, Planung und Durchführung von Versuchen, Anfertigung von
Versuchsprotokollen usw. Die Lösungen zu den Aufgabenstellungen finden Sie in diesem Heft.
Schau dir noch einmal die Bilder auf
S. 35 an. Betrachte sie durch die
„physikalische Brille“ und wende das
Gelernte an!
Am Ende der letzten Textseite zu jedem Unterkapitel werden die
Schüler/innen aufgefordert, die Bildseite zum durchgenommenen
Unterkapitel noch einmal anzusehen. Die Bilder sollen jetzt
jedoch durch die „physikalische Brille“ betrachtet werden.
Die Unterkapitel schließen mit Informationen und Aufgaben.
Die Lösungen der Aufgaben finden Sie in diesem Heft.
Blick in die
Geschichte
Am Ende jedes Hauptkapitels folgt eine Seite mit vorwiegend
geschichtlichem Inhalt (z.B.: Aus dem Leben Galileo Galileis,
Aus der Geschichte des Thermometers usw.).
Zum
Weiterforschen
Die Inhalte des Kapitels Zum Weiterforschen gehen über den
Kernbereich des Lehrplans hinaus. Sie bieten Anregungen für
einen vertiefenden Unterricht.
Experimente,
Experimente
Auf den abschließenden Seiten Experimente, Experimente sind
Versuche beschrieben, die zum größten Teil auch als
Hausübungen durchgeführt werden können.
2
3
Hinweise zu den Versuchen  Lösungen der Aufgaben
Seite 6
Versuch: Die Geheimschrift
Zur Information: Der berühmte Maler und
Techniker Leonardo da Vinci konnte flüssig in
Spiegelschrift schreiben. Er wollte auf diese Art
verhindern, dass seine Manuskripte von
Unbefugten gelesen werden konnten.
Versuch: Licht aus Strom
Tipp: Der Versuch kann auch zum „einfachen
Stromkreis“ mit zwei Leitungen erweitert
werden.
Versuch: Bis zum ersten Fehler
Glühbirne: Die Zeiten stimmen vor allem
wegen der unterschiedlichen Reaktionszeiten
nicht überein.
Versuch: Genaue Körpergröße?
Tipp: Möchte man die Körpergröße „genau“
messen, muss sich die zu messende Person
mit dem Rücken an eine Wand stellen. Mit
einem rechtwinkeligen Dreieck kennzeichnet
man die Körpergröße (z.B. auf einem Türstock) und misst ab.
Glühbirne: Unterschiedliche Dehnung des
Maßbandes und parallaktische Fehler beim
Ablesen sind Beispiele für die Ursache von
unterschiedlichen Messergebnissen.
Seite 7
Versuch:
Magnetisches und nicht Magnetisches
Glühbirne: Die meisten Stoffe, die der Magnet
anzieht, sind aus Eisen. Bei Münzen kann
auch Nickel mit im Spiel sein.
Versuch: Trinkglasversuche
Im Versuch a) verhindert die Luft im Trinkglas
ein Eindringen des Wassers. Im Versuch b)
verhindert der Luftdruck das Ausfließen des
Wassers.
Versuch: Roter Rauch
Tipp: Das warme Wasser im kleinen Glas wird
mit Lebensmittelfarbe (z.B. Ostereierfarbe)
gefärbt.
Glühbirne: Wenn das gefärbte kalte Wasser
im kleinen Gefäß ist, bleibt es wegen seiner
größeren Dichte im Gefäß. Kaltes und warmes
Wasser unterscheiden sich außer in der
Temperatur auch in der Dichte: Kaltes Wasser
ist „schwerer“ als warmes Wasser.
Versuch: Das Hörrohr
Sicherheitshinweis: Die Schüler/innen müssen
eindringlich darauf hingewiesen werden, nur
leise in das „Hörrohr“ zu sprechen. Selbst das
Sprechen in normaler Lautstärke wird vom
Partner oder von der Partnerin als schmerzhaft
empfunden. Lautes Sprechen kann das Gehör
schädigen!
Seite 10
Versuch: Zirkusreif
Tipps: Es muss ein glattes Tuch ohne Saum
verwendet werden; Statt mit dem Besenstiel
auf das durchhängende Tuch zu schlagen,
kann man es auch mit den Händen ruckartig
wegziehen; Üben kann man auch mit Gefäßen
aus Kunststoff.
Versuch: Ohne Gurt
Wagon und Holzklotz sind in Bewegung. Der
Holzklotz will in Bewegung bleiben. Wenn man
mit dem Auto gegen ein Hindernis prallt,
passiert mit dem Körper Ähnliches wie mit dem
Holzklotz.
Versuch: Wenn der Zwang wegfällt
Tipp: Statt die Kugel mit der Hand zu
beschleunigen, kann man sie auch von einer
schräg gestellten Kugelbahn bergab in die
Kurvenbahn rollen lassen.
Versuch: Abbildung unten links
Das rohe Ei dreht sich langsamer als das
gekochte. Wenn man die Drehbewegung des
rohen Eis kurz stoppt und daraufhin das Ei
wieder loslässt, setzt es seine Drehbewegung
fort. Ursache für die beiden Beobachtungen ist
die Trägheit des flüssigen Inhalts des rohen
Eis.
Versuch: Abbildung unten Mitte
Die Kugel rollt wegen der Trägheit gegen die
Vorderwand des Wagons.
Versuch: Abbildung unten rechts
Die Kugel will wegen der Trägheit die
geradlinige Bewegung fortsetzen und rollt
gegen die Seitenwand des Wagons.
Seite 11
Versuch: Mir bleibt die Luft weg
Tipp: Der Versuch mit dem beladenen
Modellbahnwagon kann auch als kleiner
Wettbewerb in Gruppen durchgeführt werden.
Der Wagon wird dabei z.B. mit zwei Hakengewichten (Masse je 50 g) belastet, auf eine
Schiene gestellt und durch Anblasen in
Bewegung gesetzt. Jede Gruppe ermittelt
ihren Sieger. Aus den Gruppensiegern wird
3
4
der „Klassenchampion im Wagonblasen“
gekürt. (Zeitaufwand: ca. 20 Minuten)
Versuch: Abbildung unten links
Ergebnis: 1 Liter Wasser hat die Masse 1 kg
(genau bei 4 °C, was bei diesem Versuch
allerdings nicht unbedingt thematisiert werden
muss).
Tipp: Fächerübergreifend mit dem Mathematikunterricht kann auch gezeigt werden, dass 1 l
3
= 1 dm .
Versuch: Abbildung unten rechts
Tipp: Geschätzt und mit den Messergebnissen
verglichen werden können z.B. auch die
Masse einer Vogelfeder oder eines Gummirings. Dazu reicht eine Waage mit der
Messgenauigkeit 0,1 g.
Tipp: Statt fertiges Popcorn zu kaufen, kann
Rohpopcorn auch im Unterricht geröstet
werden.
Glühbirne: Ein Stück Rohpopcorn und ein
Stück geröstetes Popcorn haben annähernd
die gleiche Masse (sind gleich schwer). Die
geringere Dichte von geröstetem Popcorn
kann vor der Erarbeitung des Begriffs Dichte
durch einen „Beißversuch“ festgestellt werden.
Glühbirne: Bei gleichem Volumen gilt: Je
kleiner die Masse eines Körpers ist, desto
kleiner ist die Dichte.
Seite 15
Glühbirne: Die Quader von S. 14 sind aus
Eisen (Dichte: 7,8) bzw. Aluminium (Dichte:
2,6).
Seite 12
Aufgabe 1:
Der Versuch „Zirkusreif“ wäre auch auf dem
Mond durchführbar, weil die Trägheit eines
Körpers ortsunabhängig ist.
Aufgabe 2:
z.B.: Beim Anfahren eines Autos wird man in
den Sitz gedrückt, beim Bremsen Richtung
Windschutzscheibe (Gurt, Airbag!), bei der
Kurvenfahrt gegen die Tür usw.
Aufgabe 3:
Beim Abbremsen behält die Getränkedose
wegen ihrer Trägheit die Bewegung bei. Sie
kann zur „Bombe“ werden.
Aufgabe 4:
Beispiele dazu sind auch im Experimentierteil
auf S. 102 zu finden.
Aufgabe 5:
Wegen der Trägheit des Fahrrads und des
Körpers könnte man vornüber stürzen.
Abbildung rechts oben:
Der Zug fährt los.
Abbildung rechts Mitte:
Wegen der Trägheit liest man von der Waage
eine größere (kleinere) Masse ab.
Abbildung rechts unten:
Wegen der Trägheit der Rolle reißt das Papier
leichter ab, wenn man ruckartig zieht. Von
einer vollen Klopapierrolle gelingt das
Abreißen leichter, weil sie wegen der größeren
Masse die größere Trägheit hat.
Seite 14
Versuch: Popcornversuche
Versuch: Dichteberechnungen
Tipps: Es ist darauf zu achten, dass der Stein
bzw. die anderen festen Stoffe so festgebunden werden, dass sie während der
Volumsbestimmung nicht in das Messglas
fallen können. Bruchgefahr! Das Messglas
muss so gewählt werden, dass die
Wasserverdrängung deutlich ablesbar ist.
Versuch: Wasserdichte
Tipp: Bei elektronischen Waagen mit einer
Tara-Taste ist die Masse des Becherglases
bedeutungslos.
Versuch: Spiritusdichte
Sicherheitshinweis: Die Schüler/innen sind vor
Versuchsbeginn eindringlich auf die Gefahren
im Umgang mit Spiritus hinzuweisen!
Glühbirne: Wasser hat (bei 4 °C) die Dichte 1,
Spiritus (= Alkohol) die Dichte 0,83.
Seite 16
Aufgabe 6:
a) Die sechs Elemente mit der größten Dichte
(in g/cm³ bei 20 °C) sind: Iridium: 22,65 Osmium: 22,61 - Platin: 21,45 - Gold: 19,32 Wolfram: 19,26 - Uran: 18,97; Die sechs
3
Elemente mit der kleinsten Dichte (in g/cm bei
20 °C für feste Stoffe bzw. in g/L bei 1013 hPa
für gasförmige Stoffe) sind: Natrium: 0,97 Kalium: 0,86 - Neon: 0,84 - Lithium: 0,53 Helium: 0,17 - Wasserstoff: 0,084
b) Die Dichte ist temperaturabhängig. Sie
nimmt im Allgemeinen mit steigender
Temperatur ab. Ausnahme: Die Dichte von
Wasser nimmt im Temperaturbereich von 0 °C
bis 4 °C zu (Anomalie des Wassers).
Aufgabe 7:
3
Die Dichte von Gold ist 19,32 g/cm . Das
3
Volumen des Koffers beträgt 12 000 cm . Die
Masse des Goldes beträgt daher  232 kg.
Selbst ein sehr kräftiger Dieb kann damit nicht
4
5
fliehen. (Abgesehen davon würde sicher der
Griff des Koffers abreißen!)
Aufgabe 8:
z.B. Wasser (unten) und Spiritus (Alkohol)
Aufgabe 9:
Aus den „Informationen“ ist ersichtlich: Der
3
Saturn hat eine mittlere Dichte von 0,69 g/cm .
Wäre der Saturn nicht um vieles größer als die
Erde, könnte er somit im Meer (Dichte des
3
Meerwassers:  1,02 g/cm ) schwimmen.
Seite 18
Aufgabe 11:
0,6 N; 1,8 N; 1,5 N
Aufgabe 12:
Quellen: Lexikon, Internet, Fachbücher,
fachkundige Personen usw.
Versuch: Wo ist der Treffpunkt?
Glühbirne: Die beiden Wagen treffen beim
ersten Versuch a) in der Mitte aufeinander,
weil sie die gleiche Masse und damit die
gleiche Trägheit haben. Im zweiten Versuch b)
hat der Wagen in der Abbildung rechts die
größere Masse (= die größere Trägheit) und
kommt deswegen weniger in „Schwung“.
Seite 22
Glühbirne: Die Erde wird von der Gewichtskraft nicht in Bewegung gesetzt, weil sie eine
sehr großen Masse und damit eine sehr große
Trägheit hat.
Versuch: Einer profiliert sich
Für den Schuh mit glatter Sohle ist die
Gleitreibung kleiner.
Glühbirne: Zwei (drei, vier …) gleiche Massestücke dehnen die Feder doppelt (dreimal,
viermal ...) so stark.
Seite 19
Glühbirne: Das Gewicht von 1 kg Masse ist 
10 N.
Glühbirne: Die Masse der Schokolade beträgt
sowohl auf der Erde als auch auf dem Mond
100 g; Das Gewicht (die Gewichtskraft) der
Tafel Schokolade mit 100 g beträgt auf der
Erde  1 N, auf dem Mond  1/6 N  0,17 N.
Versuch: Abbildung unten links
Die elastische Kraft des Bretts drückt nach
oben, das Gewicht (die Gewichtskraft) nach
unten.
Versuch: Abbildung unten Mitte
Muskelkraft (und Gewichtskraft) bewegen den
Hammer nach links, elastische Kräfte bewegen
den Hammer in die Gegenrichtung.
Versuch: Abbildung unten rechts
Die „Motorkraft“ verursacht die Bewegung des
Autos nach links, die Reibungskraft die
Bewegung des Bretts in die Gegenrichtung.
Seite 20
Aufgabe 10:
Hinweise zum Versuchsaufbau: Durch einen
abgeschnittenen Trinkhalm wird eine dünne,
6
reißfeste Schnur (z.B. eine Drachenschnur)
gefädelt und gespannt. Der aufgeblasene
Luftballon wird mittels Klebebändern am
Trinkhalm befestigt und die Öffnung des
Ballons freigegeben. Erklärung: Eine Kraft
drückt die Luft aus dem Ballon. Die Gegenkraft
bewegt den Ballon entlang der Schnur.
Versuch: Der Schuhtest
a) Die Kraft, die man aufwenden muss, um den
Rollschuh in Bewegung zu setzen, ist deutlich
kleiner als beim Schischuh.
b) Der Rollschuh kann mit kleinerer Kraft in
Bewegung gehalten werden als der Schischuh.
Versuch:
Der schwere und der leichte Schuh
Für den belasteten Schuh ist die Gleitreibung
größer.
Abbildung unten links:
Durch Reibung entsteht Wärme.
Abbildung unten Mitte und rechts:
Mindestprofiltiefen: Motorfahrräder: 1 mm Motorräder: 1,6 mm - PKW: Sommerreifen: 1,6
mm; Radial-Winterreifen: 4 mm; DiagonalWinterreifen: 5 mm (Stand: Juli 2003).
Seite 23
Versuch: Die fallenden Beilagscheiben
Glühbirne: Im luftgefüllten Gefäß erreicht die
Beilagscheibe im freien Fall die höchste
Geschwindigkeit, im ölgefüllten Gefäß die
geringste Geschwindigkeit.
Versuch:
Auf den Luftwiderstand kommt es an
Das gleich schnelle Fallen der Körper ist auch
bei folgendem Experiment gut zu beobachten:
In den Boden eines Kunststoffbechers wird mit
einem heißen Eisennagel ein Loch gestochen.
Während man das Loch mit einem Finger
verschließt, wird der Becher mit Wasser gefüllt.
Von einem erhöhten Standort beobachtet man
nun zunächst das Ausfließen des Wassers in
einen untergestellten Behälter. Nun verschließt
man die Öffnung wieder mit dem Finger und
lässt den mit Wasser gefüllten Becher kurz
darauf fallen. Beobachtung: Während des
5
freien Falls fließt kein Wasser aus dem
Becher.
Versuch:
Leichtes und Schweres im freien Fall
Glühbirne: Gefühlsmäßig meinen die meisten
Schüler/innen: Der schwere Eisenquader
gewinnt das Rennen. Das Vorwissen der
Schüler/innen: Bei gleichem Luftwiderstand
fallen die Körper gleich schnell. Da die beiden
Quader gleiche Abmessungen haben, besitzen
sie auch den gleichen Luftwiderstand und
fallen daher gleich schnell.
Seite 24
Aufgabe 13:
Reibung erwünscht: beim Gehen, zwischen
den Reifen eines Fahrzeugs und der Straße,
zwischen einem Nagel und dem Holz usw.;
Reibung unerwünscht: in den Lagern einer
Maschine (Kugellager!), zwischen einem
fahrenden Fahrzeug und der Luft usw.
Aufgabe 14:
Die Eisenbahnwagons rollen wegen der
geringen
Rollreibungszahl
(0,002).
Die
Gleitreibungszahl zwischen Stahl/Stahl beträgt
mit Ölfilm nur 1/10 der Gleitreibungszahl ohne
Ölfilm.
Aufgabe 15:
…, desto größer ist auch der Treibstoffverbrauch und die damit verbundene Umweltbelastung.
Aufgabe 16:
Bei einer Absprunghöhe von 4000 m werden
3000 m im freien Fall zurückgelegt. Für die
ersten 300 m werden 10 s benötigt und eine
maximale Geschwindigkeit von rund 200 km/h
erreicht. Bei dieser Geschwindigkeit sind die
Gewichtskraft des Springers und der Luftwiderstand gleich groß und der Fallschirmspringer fällt etwa 2700 m ( 50 s), bevor er
den Fallschirm öffnet. Die Maximalgeschwindigkeit ist u. a. von der Körperhaltung
(Luftwiderstand!) und der Dichte der Luft
(Lufttemperatur, Höhe!) abhängig.
Seite 26
Versuch: Ein Wettbewerb
Glühbirne: An der schnellsten Zeit erkennt
man den Gruppensieger.
Glühbirne: Die beiden Möglichkeiten zur
Ermittlung des Klassenchampions: Es werden
die Zeiten für gleiche Wege (z.B. 5 cm)
berechnet. Der Wagon des Siegers hat diesen
Weg in der schnellsten Zeit zurückgelegt.
Oder: Es werden die Wege für gleiche Zeiten
(für eine Sekunde) berechnet. Der Wagon des
Siegers hat in dieser Zeit den längsten Weg
6
zurückgelegt. (Erfahrungsgemäß wählen viele
Schüler/innen die erste Möglichkeit bei der
Ermittlung des Klassenchampions.)
Seite 27
Versuch: Gehversuche und Laufversuche
Glühbirne: Aus dem ersten Diagramm kann
man ablesen: Herr Mechanikus wandert in
einer Stunde 5 km, in zwei Stunden 10 km
usw.
Glühbirne: Aus dem zweiten Diagramm kann
man ablesen: Die Geschwindigkeit beträgt 15
km/h. Mit dieser Geschwindigkeit könnte sich
z.B. ein Radfahrer bewegen.
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Aufgabe 17:
a) 40 m
b) 4 s
c) 20 m/s = 72 km/h. Es könnte sich z.B. um
ein Auto handeln.
Aufgabe 18:
a) nach einer Stunde
b) eine Stunde
c) 10 km
Aufgabe 19:
Geschwindigkeit des Läufers beim 100 m-Lauf:
100 m: 9,78 s  10,2 m/s  37 km/h
Geschwindigkeit der Läuferin beim 100 mLauf: 100 m: 10,49s  9,5 m/s  34 km/h
Der Gepard ist das schnellste Landsäugetier
und erreicht eine Geschwindigkeit von bis zu
120 km/h auf kurzer Strecke.
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Glühbirne:
Beim
Abbremsen
wirken
Reibungskräfte, beim Beschleunigen wirkt die
„Motorkraft“, bei der Kurvenfahrt z.B. die
Muskelkraft und die Reibungskraft.
Versuch: Immer schneller
Die Zeitmessung sollte digital erfolgen. Jede
Zeitmessung wird z.B. 5-mal wiederholt. Aus
den einzelnen Messergebnissen wird die
Durchschnittszeit berechnet.
Glühbirne: Aus der Abbildung zum Versuch
ergeben sich folgende Werte für die ersten
beiden
Teilstrecken:
Durchschnittsgeschwindigkeit für die erste Teilstrecke: 0,3 m:
1,1 s  0,27 m/s; Zeit vom Messpunkt 1 zum
Messpunkt 2:  0,46 s, Durchschnittsgeschwindigkeit:  0,65 m/s
Seite 31
Versuch: Zeitverdopplung
Rechnerisch braucht der Wagon die doppelte
Zeit, wenn er die vierfache Strecke durchfährt.
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Diesen theoretischen Wert wird man bei
diesem einfachen Versuchsaufbau nicht
erreichen. Das Versuchsergebnis zeigt aber,
dass der Wagon in der doppelten Zeit „weit
mehr“ als nur den doppelten Weg (gemessen
vom Start) zurücklegt.
Glühbirne: Rechnerischer Wert: In der
dreifachen Zeit legt der Wagon die neunfache
Strecke (gemessen vom Start) zurück.
Glühbirne: In der ersten Sekunde 0,3 m; in
zwei Sekunden 1,2 m; in drei Sekunden 2,7 m;
Streckenvergleich: Im Vergleich zur ersten
Sekunde legt der Körper in zwei Sekunden die
vierfache Strecke, in drei Sekunden die
neunfache Strecke zurück.
Glühbirne: 4-fache Zeit: 16-fache Strecke; 5fache Zeit: 25-fache Strecke usw.
Glühbirne: Bild links: gleichförmige Bewegung; Bild Mitte: Verzögerung (negative Beschleunigung); Bild rechts: Beschleunigung
und Verzögerung (negative Beschleunigung)
Seite 32
Aufgabe 20:
Die Beschleunigung des Rennautos wird durch
die „steile“ Gerade dargestellt, die Beschleunigung des Personenkraftwagens durch die
„flache“ Gerade. Begründung: PKW: 100 km/h
 27, 8 m/s in 11,2 s. Daraus ergibt sich:
Geschwindigkeit nach einer Sekunde  2,5
m/s, nach zwei Sekunden  5 m/s usw.
Rennauto: analog zu PKW
Seite 36
Lehrerversuch: Lückenfüller
Statt eines Standzylinders kann auch ein
Glasrohr (Durchmesser: z.B. 4 cm, Länge: z.B.
1 m) verwendet werden.
Tipps: Es ist vorteilhaft, eine der beiden
Flüssigkeiten mit Lebensmittelfarbe (z.B.
Ostereierfarbe) zu färben, um nach dem
Überschichten des Wassers mit dem Spiritus
die beiden Flüssigkeiten optisch getrennt
wahrnehmen zu können; Beim Überschichten
hält man das etwa zur Hälfte mit Wasser
gefüllte Gefäß schräg und leert den Spiritus
zunächst sehr vorsichtig so in das Gefäß, dass
er entlang der Gefäßwand auf das Wasser
fließt; Beim Mischen der beiden Flüssigkeiten
presst man den Handballen gegen die
Gefäßöffnung. Durch den Unterdruck, der
durch die Volumsverminderung entsteht, wird
der Handballen in das Gefäß „gesaugt“.
Versuch: Mischung von Bohnen und Salz
Die Bohnen müssen auf das Salz geleert
werden. Macht man es umgekehrt, rieselt ein
Teil des Salzes bereits vor dem Mischen
zwischen die Bohnen.
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Glühbirne: Das Salz rieselt in die Lücken
zwischen die Bohnen.
Versuch: Lückenlos
In der Injektionsspritze darf keine Luft sein
(denn Luft lässt sich komprimieren).
Versuch: Selbstmischung
Der Vorgang des Unterschichtens muss so oft
wiederholt werden, bis auf dem Boden des
Gefäßes eine deutlich erkennbare Schicht
Fruchtsirup (z.B. Himbeersirup) erkennbar ist.
Glühbirne: Die Teilchen der beiden Flüssigkeiten sind in ständiger regelloser Bewegung.
Diese Bewegung wurde 1827 vom britischen
Botaniker Robert Brown (1773-1858) entdeckt
und heißt „brownsche Bewegung“.
Seite 37
Versuch: Die Luftfeder
Der Kolben lässt sich in die Spritze drücken.
Wenn man ihn anschließend loslässt, kehrt er
annähernd wieder in seine ursprüngliche Lage
zurück.
Glühbirne: Zwischen den Teilchen der Luft
(von Gasen) ist „viel“ Platz.
Versuch: Kristalle
Die Lösung ist heiß gesättigt, sobald sich kein
Kaliumnitrat mehr in der heißen Flüssigkeit
löst.
Tipp: Das Experiment kann mehrmals
wiederholt werden, wenn man die Lösung mit
den Kristallen wieder erhitzt und anschließend
neuerlich abkühlt.
Glühbirne: Die Anziehungskräfte zwischen
den Teilchen flüssiger Stoffe sind geringer als
zwischen den Teilchen fester Stoffe. Die
Anziehungskräfte zwischen den Teilchen
gasförmiger Stoffe sind geringer als zwischen
den Teilchen flüssiger Stoffe. (Genauer:
Zwischen den Teilchen gasförmiger Stoffe
wirken praktisch keine Anziehungskräfte.) Die
Teilchen der Luft sind in ständiger regelloser
Bewegung, stoßen aneinander und füllen
deswegen den zur Verfügung stehenden
Raum.
Seite 38
Aufgabe 21:
Bild links: flüssig (Teilchen ungeordnet, dicht
beisammen); Bild Mitte: gasförmig (Teilchen
ungeordnet, weit auseinander); Bild rechts:
fest (Teilchen geordnet, dicht beisammen)
Aufgabe 22:
Sprechblase 1 (von links): falsch, denn kein
Körper ist „aus einem Stück“; Sprechblase 2:
richtig, denn jeder Stoff besteht aus kleinen
Teilchen; Sprechblase 3: falsch, denn jeder
Stoff besteht aus winzig kleinen Teilchen;
Sprechblase 4: falsch, denn Stoffe können
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nicht einfach „verschwinden“; Sprechblase 5:
falsch, denn Zucker kann nicht „dünner“
werden; Sprechblase 6: richtig.
Seite 40
Versuch: Spannungslos
Tipps: Statt der Büroklammer ist z.B. auch ein
Teil eines Laubsägeblatts geeignet; Die
Schüler/innen
sollten
auch
auf
das
„Grübchen“, in dem die Büroklammer liegt,
aufmerksam gemacht werden.
Versuch: Der Wassergupf
Tipp: Die letzten Tropfen werden mit einer
Tropfpipette auf den „Wassergupf“ aufgesetzt.
Glühbirne: Das Waschpulver vermindert die
Oberflächenspannung.
Versuch: Zerfließende Tropfen
Tipp: Ein Stück Alufolie (Größe: etwa 10 x 10
cm) wird mit einem Borstenpinsel mit Öl
eingefettet. Auf die eingefettete Folie werden
(z.B. mit dem Finger) einige Tropfen Wasser
gespritzt. Auf die „stehenden Tropfen“ wird
mithilfe eines Zahnstochers etwas Spülmittel
gegeben und das Zerfließen der Tropfen
beobachtet.
Glühbirne: Spülmittel vermindert die Oberflächenspannung.
Seite 41
Versuch: Wasser klettert
Das Wasser klettert an den Gefäßrändern
etwas in die Höhe.
Versuch: Das Dünne macht das Rennen
Tipp: Das Wasser wird mit Lebensmittelfarbe
(z.B. Ostereierfarbe) gefärbt, um den
Flüssigkeitsstand in den Kapillaren besser
beobachten zu können.
Versuch: Abbildung unten links
Statt dem in der Abbildung ersichtlichen
fertigen Versuchsgerät kann man auch zwei
Kunststoffplatten (oder Glasplatten) verwenden. Die Platten werden in eine flache
Schüssel mit gefärbtem Wasser gestellt. Der
Keil wird gebildet, indem zwischen die beiden
Platten auf einer Seite ein Abstandhalter (z.B.
ein Holzstab) gesteckt wird.
Versuch: Abbildung unten rechts
Die in der Abbildung dargestellte zweifärbige
Blüte ist ein Glücksfall. Das Umfärben von
weißen Blüten mit einer Farbe gelingt
hingegen in den meisten Fällen. Wichtig dabei
ist, dass der Stängel der Blume schräg
angeschnitten wird und das Wasser intensiv
gefärbt ist.
Seite 42
Aufgabe 23:
Anleitung zur Durchführung des abgebildeten
Versuchs mit einfachen Mitteln: Aus einer
Injektionsspritze (Volumen z.B. 10 ml) wird der
Kolben herausgezogen und auf die Öffnung
der Spritze, die für die Nadel vorgesehen ist,
ein passender Kunststoffschlauch (Länge:
etwa 10 cm) gesteckt. In den Schlauch wird ein
„Knopf“ gebunden. Dieser „Knopf“ wird so weit
zusammengezogen, dass das in die Spritze
gefüllte Wasser tropfenweise austreten kann
(Abstand
zwischen
den
einzelnen
Wassertropfen: ca. 1 s). Nun stellt man unter
den Schlauch ein Gefäß und zählt die Tropfen,
die z.B. einem Volumen von 5 ml Wasser
entsprechen. Die Tropfenzahl wird notiert und
der Versuch mit Spiritus wiederholt.
Versuchsergebnis: Bei gleichem Flüssigkeitsvolumen zählt man etwa doppelt so viele
Spiritustropfen wie Wassertropfen. Folgerung:
Die Spiritustropfen sind kleiner als die
Wassertropfen. Erklärung: Wasser hat im
Vergleich zu Spiritus die größere Oberflächenspannung.
Aufgabe 24:
Adhäsionskräfte zwischen der Wasseroberfläche und dem Kunststoffring sind die
Ursache für die Dehnung der Feder des
Kraftmessers. (Anmerkung: Auf ähnliche Art
wird in der Physik nach der so genannten
„Bügelmethode“ die Größe der Oberflächenspannung bestimmt.)
Aufgabe 25:
Ursache für das Hochsteigen des Lampenöls
ist die Kapillarität.
Aufgabe 26:
z.B. die Saugfähigkeit eines Schwamms oder
einer Küchenrolle, das Hochsteigen des
Wassers mit Nährstoffen in Pflanzen usw.
Aufgabe 27:
Wenn
die
Oberflächenspannung
(Kraft
zwischen den Teilchen der Flüssigkeit an der
Oberfläche) nicht mehr ausreicht, platzt die
Seifenblase.
Aufgabe 28:
Das (gefärbte) Wasser steigt in den kleinen
Zwischenräumen zwischen den Kreideteilchen
wegen der Haarröhrchenwirkung hoch.
Seite 44
Versuch: Heiße und kalte Luft
Wenn die Flasche im warmen Wasser steht,
dehnt sich die Seifenhaut, im kalten Wasser
zieht sie sich zusammen.
Tipp: Statt der kleinen Glasflasche ist auch ein
kleiner Erlenmeyerkolben (100 ml) geeignet.
8
9
Glühbirne: Wenn sich die Luft in der
Glasflasche erwärmt, dehnt sie sich aus, beim
Abkühlen zieht sie sich zusammen.
Versuch: Münzgeklapper
Tipp zu Versuch b: Statt die Flasche in kaltes
Wasser zu stellen, kann man sie auch einfach
an der Luft abkühlen lassen.
Glühbirne: Beim Abkühlen entsteht in der
Flasche ein Unterdruck. Der Luftdruck von
außen presst die Münze an die Flasche.
Glühbirne: Beim Abkühlen nimmt
durchschnittliche
Bewegungsenergie
Teilchen ab.
die
der
Versuch: Wasserthermometer
Das Wasser steigt im Glasrohr hoch.
Tipps: Zwischen dem Stopfen und der
Wasseroberfläche im Standkolben sollte keine
Luft eingeschlossen sein; Zum Vergleich kann
das Experiment auch mit gefärbtem Spiritus
(Alkohol) durchgeführt werden. Versuchsergebnis: Spiritus (Alkohol) dehnt sich bei
gleicher Erwärmung stärker als Wasser.
Glühbirne: Wenn man den Kolben in kaltes
Wasser stellt, zieht sich die Flüssigkeitssäule
im Glasrohr wieder zusammen.
Versuch: Das Bimetall
Tipp: Bei Lehrmittelfirmen sind Bimetallstreifen
relativ preisgünstig erhältlich. Sie biegen sich
meist schon im warmen Luftstrom eines Föhns
und können als Bimetallschalter in einfache
Stromkreise eingebaut werden.
Glühbirne: In der Abbildung zum Versuch
(mittleres Bild) hat sich das untere Metall
stärker gedehnt, weil der Bogen mit dem
größeren Radius die größere Länge hat.
Versuch: Abbildung rechts unten
In eine Getränkeflasche aus Kunststoff wird
heißes Wasser gefüllt. Versuchsergebnis:
Unter Beibehaltung der Form verringert sich
das Volumen der Flasche.
Seite 46
Glühbirne:
Beim Abkühlen nimmt die durchschnittliche
Bewegungsenergie der Teilchen ab.
Aufgabe 29:
a) Die Ausdehnungskoeffizienten von Eisen
und Beton sind gleich groß.
b) Jenaerglas dehnt sich weniger stark als
Normalglas.
c) Erwärmung von 10 l Benzin um 10 °C:
3
Volumszunahme: 120 cm ; Erwärmung von 50
3
l Benzin um 10 °C: Volumszunahme: 600 cm ;
Erwärmung von 50 l Benzin um 30 °C:
3
Volumszunahme: 1800 cm = 1,8 l
Seite 45
Seite 48
Versuch: Kugel und Ring
Tipp: Die Kugel passt auch dann wieder durch
den Ring, wenn man den Ring erhitzt, statt die
Kugel abzukühlen.
Glühbirne: Die Kugel dehnt sich beim
Erwärmen aus.
Versuch: Alles ist relativ
Tipp: „Sehr kaltes“ Wasser erreicht man am
einfachsten durch die Zugabe von Eiswürfeln.
Versuch: Metalldehnung
Tipp: Die Dehnung eines Metallstabs kann gut
in Schattenprojektion mithilfe eines Overheadprojektors gezeigt werden. Den Versuchsaufbau zeigt die Abbildung. (Der Abstand vom
Metallstab zum Holzklotz beträgt im kalten
Zustand des Stabs nur wenige Millimeter.)
Holzklotz
Metallstab
OH-Projektor
Brenner
Projektortisch
Glühbirne: Aus der unterschiedlichen Stellung
der Zeiger kann man schließen, dass sich die
10
verschiedenen Metalle bei gleicher Erwärmung
unterschiedlich stark dehnen.
Seite 49
Versuch:
Schmelzendes Eis und siedendes Wasser
Sicherheitshinweis: Die Schüler/innen sind auf
die Gefahren bei Versuchen mit siedendem
Wasser hinzuweisen.
Glühbirne: Gründe für Unterschiede in den
Messergebnissen: Ungenauigkeit der Thermometer, unterschiedliche Eintauchtiefe usw.
Versuch: Wärmespeicher
Zur Beobachtung der Temperaturabnahme
während des Beobachtungszeitraums sind nur
Thermometer mit 0,1 °C Genauigkeit geeignet.
Tipp: Die gleiche Ausgangstemperatur des
Wassers in den beiden Styroporbehältern
erreicht man am einfachsten, indem man 1 l
Wasser auf etwa 50 °C erwärmt und dann auf
die beiden Behälter aufteilt.
Glühbirne:
Die
Temperaturabnahmen
während des Versuchs und die Temperaturdifferenz am Ende des Experiments hängen
von mehreren Faktoren ab und können hier
nicht angegeben werden.
9
Seite 50
weniger. Was man an Kraft spart, muss man
an Weg zusetzen.
Aufgabe 31:
a) Die Vorgänge in unserem Körper laufen in
einem Temperaturbereich von ungefähr 35 °C
bis 40 °C ab.
b) Winterschläfer (z.B. Hamster, Igel,
Murmeltier, Fledermaus usw.) senken im
Winter ihre Körpertemperatur auf ca. 3 °C ab.
Wegen der geringeren Temperaturdifferenz
zwischen der Körpertemperatur und der
Außentemperatur gibt der Körper wenig
Wärmeenergie ab. Dadurch können diese
Tiere den Winter entweder ohne oder nur mit
wenig Nahrungsaufnahme überdauern.
c) Die Oberflächentemperatur der Sonne
beträgt ca. 5500 °C, die Kerntemperatur ca. 15
Mill. °C.
Aufgabe 32:
a) Wasser erstarrt bei 32 °F und siedet bei 212
°F.
b) Die durchschnittliche Körpertemperatur
beträgt  100 °F.
Seite 52
Versuch: Der Parkettbodenfeind
Tipp: Statt der Knetmasse kann auch ein
flaches Stück Styropor verwendet werden.
Glühbirne: Die Stöckel von Damenschuhen
können in Parkettböden Abdrücke hinterlassen.
Glühbirne: 100 g Masse üben eine
2
Gewichtskraft von  1 N aus. 1 m Packpapier
drückt daher mit etwa 1 Pascal auf die
Tischfläche.
2
Glühbirne: 1 bar = 10 N/1 cm = 100 000 N/10
2
2
000 cm = 100 000 N/1 m = 100 000 Pa
Seite 53
Glühbirne: Reifendruck in PKW-Reifen:
durchschnittlich 2 bar. Höherer Treibstoffverbrauch führt zu mehr Abgasen, insbesondere CO2 (eines der „Treibhausgase“).
Versuch: Hydraulikmodell
a) Die Druckkräfte sind gleich groß.
b) Die Druckkraft auf den Kolben der kleinen
Spritze ist kleiner als auf den Kolben der
großen Spritze.
Tipp: In der Abbildung ist das Wasser in den
Spritzen gefärbt, um es im Bild besser sichtbar
zu machen. Bei der Durchführung des
Versuchs sollte man darauf verzichten, um
Farbflecken auf der Kleidung zu vermeiden,
falls sich der Schlauch von der Spritze löst.
Glühbirne: Während man den Kolben der
kleinen Spritze weit hinunterdrückt, hebt sich
der Kolben der großen Spritze deutlich
10
Glühbirne: Beispiele für die Anwendung
hydraulischer Kraftübertragung: für Steuer-,
Regel-, Antriebs- und Bremsvorrichtungen bei
Fahrzeugen und Werkzeugmaschinen; für
Hub- und Kippeinrichtungen bei Fahrzeugen;
in der Bühnentechnik.
Seite 54
Aufgabe 34:
2
Druck in Pascal mit Schier: 750 N : 0,22 m 
3409 Pa; Druck in Pascal ohne Schier: 750 N :
2
0,06 m = 12 500 Pa
Aufgabe 35:
Nägel sind spitz, um einen möglichst hohen
Druck erzeugen zu können. Die Köpfe von
Reißnägeln sind stumpf, damit der Druck auf
den Finger gering ist und keine Schmerzen
verursacht.
Aufgabe 36:
Wegen der kleinen Fläche ist der Druck der
Stöckel groß, der von breiten Absätzen wegen
der größeren Fläche vergleichsweise gering.
Aufgabe 37:
Gewichtskraft des Autos: 10 000 N; Kraft auf
den Pumpkolben: 100 N
Seite 56
Versuch: Wasserspiele
Tipp: Als Schülerexperiment sollte dieser
Versuch wegen der „Überschwemmungsgefahr“ im Freien durchgeführt werden.
Glühbirne: Je größer die Tiefe, desto größer
der Wasserdruck.
Versuch: Es drückt von allen Seiten
Dieser einfache Versuchsaufbau ist nur für ein
qualitatives Versuchsergebnis geeignet.
Tipps: Wenn sich die gebogenen Glasrohre
nicht in der Versuchssammlung befinden,
können Sie sie leicht selbst hergestellen: Ein
gerades Glasrohr wird mithilfe eines Glasschneiders auf die gewünschte Länge zugeschnitten. Jener Teil des Rohres, der gebogen
werden soll, wird in der heißen (= blauen)
Flamme eines Gasbrenner so lange gedreht,
bis sich die Spitze der Brennerflamme deutlich
gelb (= Flammenfärbung von Natrium) färbt.
Nun ist das Glas ausreichend zähflüssig, um
es biegen zu können; Wenn Sie als
Eintauchgefäß eine abgeschnittene Getränkeflasche aus Kunststoff verwenden, sollte es
sich um eine 2 l-Flasche handeln. Die Flasche
können Sie leicht mit einem Stanleymesser
abschneiden.
11
Seite 57
Lehrerversuch: Das Gewicht der Luft
Wegen der Implosionsgefahr ist unbedingt ein
Standkolben (kein Erlenmeyerkolben, keine
Glasflasche usw.) zu verwenden.
Versuch: Der Flaschencrash
Der Luftdruck zerdrückt die Flasche. Die
Flasche kann man wieder „ganz“ machen,
wenn man kräftig Luft in sie bläst.
Glühbirne:
Geringere
geringerer Luftdruck
Glühbirne: Der Luftdruck wirkt auf unseren
Körper von innen und von außen – wie auf die
Kunststoffflasche vor dem Absaugen der Luft.
Aufgabe 38:
a) Luftdruck auf Meereshöhe:  1000 hPa; auf
dem Großglockner:  600 hPa; auf dem Mt.
Everest:  320 hPa; in der Höhe von Verkehrsflugzeugen:  290 hPa
b) Zwischen Luftdruck und Höhe besteht keine
direkte Proportionalität, z.B.: von 0 m auf 1000
m nimmt der Luftdruck um  120 hPa ab, von
8000 m auf 9000 m nur um  50 hPa.
c) In 5500 m beträgt der Luftdruck etwa 500
hPa.
Versuch: Wenn die Luft weg ist …
Der Luftballon dehnt sich wegen des
abnehmenden äußeren Luftdrucks aus.
Glühbirne: Wenn man die Luft wieder unter
den Rezipient strömen lässt, schrumpft der
Ballon wegen des zunehmenden Luftdrucks.
Seite 58
Glühbirne: Was beim Trinken mit einem
Trinkhalm passiert, ist aus der Abbildung
ersichtlich. Auf dem Mond könnte man mit
einem Trinkhalm nicht trinken, weil der
Luftdruck
(Gasdruck)
fehlt.
Getränkepackungen können beim Leersaugen vom
Luftdruck zusammengedrückt werden; Die
Vergrößerung des Volumens unter der
Saugglocke bewirkt eine Abnahme des
Luftdrucks. Der äußere Luftdruck presst dann
die Scheibe an den Saugheber.
Versuch: Das Wasserbarometer
Tipps: Wie füllt man den (mind.) 10 m langen
durchsichtigen
Kunststoffschlauch
mit
Wasser?
Eine
erprobte
Methode
als
Vorschlag: Man gibt das eine Schlauchende in
einen Kübel mit ausreichend viel gefärbtem
Wasser und schließt das andere Ende an eine
Wasserstrahlpumpe an, wobei die Wasseroberfläche im Kübel höher sein muss als der
Anschluss an die Wasserstrahlpumpe. Nachdem sich der Schlauch blasenfrei mit Wasser
gefüllt hat, zieht man ihn vom Pumpenanschluss ab und verschließt ihn dicht mit
einem passenden Gummistopfen. Bei Durchführung des Versuchs bindet man an das
Schlauchende, das im Kübel ist, einen
schweren Gegenstand (z.B. ein Massestück
mit 5 kg). So wird ein Herausgleiten des
Schlauchs aus dem Kübel während der
Durchführung des Experiments verhindert.
Glühbirne: Ca. 1 bar Luftdruck verhindern das
Ausfließen des Wassers.
Seite 59
Glühbirne: Quecksilber hat die Dichte  13,5
3
3
g/cm . Das Wasser (Dichte: 1 g/cm bei 4 °C)
12
würde unter „idealen“ Versuchsbedingungen
etwa 10,3 m hoch im Schlauch stehen. Die
Höhe der Quecksilbersäule beträgt daher 10,3
m : 13,5  0,760 m = 760 mm; Aktuelle
Information aus dem Internet: z.B. www.orf.at,
Wetterseite.
Teilchenzahl
–
Seite 60
Aufgabe 39:
Der Druck in 10 m Wassertiefe ist 2 bar (1 bar
Wasserdruck + 1 bar Luftdruck).
Aufgabe 40:
a) Beim Gerätetauchen werden mit modernen
Atemgeräten und Taucheranzügen annähernd
300 m Tiefe erreicht.
b) Jacques Piccard (geb. 1922), ein Schweizer
Tiefseeforscher, tauchte 1960 zusammen mit
dem amerikanischen Marineleutnant Don
Walsh mit der von der US-Marine gekauften
„Trieste“ im Marianengraben in eine Tiefe von
10 916 m. – Wasserdruck:  1100 bar
Seite 62
Versuch: Die Sandflasche
Tipp: Kleine Getränkeflaschen aus Kunststoff
werden für die Gruppenarbeit einmal mithilfe
eines Trichters mit feinem Sand gefüllt und
aufbewahrt. Die Kraftmesser sollten für eine
Maximalbelastung von 10 N geeignet sein.
Glühbirne: Der Wasserdruck ist auf die
Deckfläche
des
Quaders
wegen
der
geringeren Eintauchtiefe kleiner als auf die
Grundfläche.
Versuch: Wasserverdrängung und Auftrieb
Wenn man nach dem vollständigen Eintauchen des Aluminiumquaders den darüberliegenden Becher mit Wasser füllt, zeigt der
Kraftmesser wieder das gleiche Gewicht wie
zu Beginn des Versuchs.
Glühbirne:
Das verdrängte Wasservolumen und das
Volumen des Wassers im Becher sind (fast)
gleich; Der (scheinbare) Gewichtsverlust wird
durch das Gewicht des Wassers, das in den
11
Becher gefüllt wird, ausgeglichen. Daher sind
der scheinbare Gewichtsverlust und das
Gewicht des Wassers im Becher gleich; Das
Gewicht des Wassers im Becher und das
Gewicht des Wassers, das der Aluminiumquader verdrängt, sind (wegen des gleichen
Volumens) gleich groß; Der scheinbare
Gewichtsverlust wird durch die Auftriebskraft
(den Auftrieb) verursacht.
Aus der zweiten und dritten Aufgabenstellung
ergibt sich der Merksatz: scheinbarer
Gewichtsverlust = Gewicht des Wassers im
Becher = Gewicht des verdrängten Wassers –
scheinbarer Gewichtsverlust = Gewicht des
verdrängten Wassers
Seite 63
Versuch: Ungleicher Auftrieb
Tipp: Statt der Wanne können auch zwei
getrennte wassergefüllte Behälter verwendet
werden.
Glühbirne: Der Körper mit dem größeren
Volumen verdrängt mehr Wasser. Das Gewicht
des Wassers, das dieser Körper verdrängt, ist
größer und somit auch der scheinbare
Gewichtsverlust (= die Auftriebskraft).
Versuch: Nicht nur zur Osterzeit
Tipp: Statt der Mischung aus Leitungswasser
und Salzlösung kann man im mittleren Gefäß
zunächst auch gesättigte Salzlösung mit
gefärbtem Wasser überschichten. Das Ei
schwebt dann an der Grenzfläche zwischen
den beiden Flüssigkeiten mit unterschiedlicher
Dichte.
Glühbirne: Der unterschiedliche Auftrieb wird
von der unterschiedlichen Dichte der Flüssigkeiten verursacht.
Versuch: Kugel sinkt, Schiffchen schwimmt
Tipps: Statt das Schiffchen „aus einem etwa
gleich großen Stück“ Knetmasse zu formen,
kann es auch aus demselben Stück
Knetmasse hergestellt werden; Wenn eine
ausreichend
empfindliche
Digitalwaage
(Genauigkeit: 0,1 g) zur Verfügung steht, kann
der Auftrieb auf die Kugel aus Knetmasse mit
dem Auftrieb auf das Schiffchen aus
Knetmasse verglichen werden. Dabei geht
man so vor: Man stellt das wassergefüllte
Gefäß auf die Waage und legt die Kugel aus
Knetmasse
neben
das
Gefäß.
Das
Messergebnis wird notiert. Nun gibt man die
Kugel ins Wasser. Ergebnis: Die Waage zeigt
wegen der Gegenkraft zur Auftriebskraft etwas
mehr Gewicht an als vorher. Aus der Kugel
wird ein Schiffchen geformt und auf das
Wasser gesetzt. Ergebnis: Die Waage zeigt im
Vergleich zum vorangegangenen Versuch
noch mehr Gewicht, weil die Auftriebskraft auf
das Schiffchen – und damit die Gegenkraft –
größer ist.
Glühbirne: Wegen der größeren Wasserverdrängung wirkt auf das Schiffchen aus
Knetmasse die größere Auftriebskraft.
Seite 64
Aufgabe 41:
Im Gefäß B könnte z.B. Spiritus (Alkohol) sein.
Begründung: Im Alkohol ist der Auftrieb
geringer, weil seine Dichte geringer ist. Im
Gefäß C könnte z.B. Salzlösung sein.
Begründung: In der Salzlösung ist der Auftrieb
größer, weil die Dichte größer ist.
Aufgabe 42:
Das schwimmende Schiffchen verdrängt mehr
Wasser als das gesunkene. Daher sinkt der
Wasserspiegel (allerdings unmerklich).
Aufgabe 43:
Der süßere Most ist im Gefäß B. Begründung:
Weil der süßere Most die größere Dichte hat,
ist auch der Auftrieb größer.
Seite 68
Versuch: Linealschwingungen
Tipp: Statt des Lineals kann man z.B. auch
einen „Zeigestab“ aus Kunststoff verwenden.
Versuch: Von Becher zu Becher
Tipp: Bei der Aufbewahrung des „Bechertelefons“ wird die Schnur um einen der beiden
Kunststoffbecher gewickelt und dieser Becher
samt aufgewickelter Schnur in den anderen
Becher gestellt. Damit kann man sich ein
Entwirren der Schnüre vor der nächsten
Verwendung ersparen.
Glühbirne: Der nahende Zug versetzt die
Schienen in hörbare Schwingungen.
Glühbirne: Im Wasser (in Flüssigkeiten) liegen
die Teilchen dicht beisammen, in der Luft (in
Gasen) sind sie weit voneinander entfernt.
Seite 69
Lehrerversuch: Wie schnell ist der Schall?
Digitalzähler
R3
Schallquelle: 2 Stativstäbe mit 4
mm – Bohrung
R2
4,5 V
R1
R1, R2, R3: je 100 
Transistor: BC 141 o.ä.
Schaltung des Schallempfängers
12
13
Im Lehrmittelhandel ist ein Gerätesatz zum
Messen der Schallgeschwindigkeit erhältlich.
Wenn man keine allzu hohen Ansprüche an
die Messgenauigkeit stellt, reicht der in der
Abbildung oben dargestellte Versuchsaufbau.
Als Schallquelle werden zwei kurze Stativstäbe
mit 4 mm-Bohrung verwendet. Die Stativstäbe
sind durch Leitungen mit der Startfunktion des
Digitalzählers verbunden. Durch kräftiges
Zusammenschlagen der beiden Stativstäbe
wird einerseits die Zeitnehmung ausgelöst und
andererseits eine Schallwelle erzeugt. Als
Schallempfänger
verwendet
man
ein
dynamisches Mikrofon, das man z.B. aus
einem unbrauchbaren Telefon ausbaut. Das
Schaltbild in der Abbildung zeigt eine einfache
Transistorschaltung, mit der das vom Mikrofon
empfangene Signal ausreichend verstärkt der
Stoppfunktion des Digitalzählers zugeführt
wird. Die Schaltung wird auf einer Lochrasterplatine gelötet. (Hinweis: Wenn man den
Festwiderstand R1 durch ein entsprechendes
Potentiometer ersetzt,
kann man die
Empfindlichkeit der Schaltung den verwendeten Bauteilen optimal anpassen.)
Teils beobachten, wenn man einen „Zeigestab“
aus Kunststoff verwendet.
Versuch: Das Schraubenpendel
Für eine volle Schwingung braucht das Pendel
ca. 1 s.
Glühbirne: Je länger (kürzer) die Schnur ist,
desto geringer (größer) ist die Frequenz.
Glühbirne:
Quellen:
Lexikon,
Internet,
Fachbücher, fachkundige Personen usw.
Versuch: Der Kammerton „a“
Glühbirne: Der Ton der Stimmgabel kann
verstärkt werden, indem man ihren Stiel z.B.
auf einen Tisch, an eine Glasscheibe usw.
hält. Der Ton wird lauter, weil ein geeigneter
Gegenstand die Schwingungen der Stimmgabel mitmacht. Der Gegenstand wirkt als
Resonanzkörper.
Seite 73
Glühbirne: Schallgeschwindigkeit im Wasser:
1224 km/h * 4,4 = 5385,6 km/h
Versuch: Die Flaschenorgel
Tipps: Statt der Flaschen können im
Schülerversuch
auch
Reagenzgläser
verwendet werden, die man in einen
Reagenzglasständer stellt; Wenn man sechs
(statt fünf) Flaschen oder Reagenzgläser
stimmt, kann man weitere Kinderlieder auf der
„Flaschenorgel“ spielen; Ein „Songcontest“ mit
der „Flaschenorgel“: Jede Gruppe spielt ihr
Lied den anderen Gruppen vor, die
zuhörenden Gruppen werten mit Punkten …
Glühbirne: Schallgeschwindigkeit im Eisen:
1224 km/h * 14,7 = 17992,8 km/h
Glühbirne: Je länger die Orgelpfeife ist, desto
tiefer ist der Ton.
Seite 70
Glühbirne: Die Saite mit dem tiefsten
(höchsten) Ton ist die dickste (dünnste) Saite.
Wenn man die Saite stärker spannt, wird der
Ton höher. Je kürzer der schwingende Teil der
Saite ist, desto höher ist der Ton.
Glühbirne: Aus der Abbildung ergibt sich: 3 m
: 0,0082 s  340 m/s
Glühbirne: Die Schallgeschwindigkeit in der
Luft: 340 m/s * 3,6 = 1224 km/h
Aufgabe 44:
Der Schall braucht 0,5 Sekunden bis zum
Grund des Sees: 1500 m/s * 0,5 s = 750 m
Aufgabe 45:
Auf dem Mond könnte man sich nicht
unterhalten, weil die Luft zur Schallübertragung fehlt.
Glühbirne: Man fühlt das Vibrieren des
Kehlkopfs.
Aufgabe 46:
340 m/s * 6 s = 2040 m  2 km
Aufgabe 48:
Auf der längeren Klarinette kann man tiefere
Töne spielen. Begründung: Je länger die
schwingende Luftsäule ist, desto tiefer ist der
Ton.
Aufgabe 47:
340 m/s * 6,72 = 2284,8 m/s
2284,8 m/s * 3,6 = 8225,28 km/h
Seite 72
Versuch: Frequenzzunahme
Je kürzer der schwingende Teil des Lineals ist,
desto
höher
ist
die
Frequenz
der
Schwingungen und desto höher ist der Ton.
Tipp: Noch besser als bei einem Lineal kann
man die Frequenzzunahme des schwingenden
Seite 74
Aufgabe 49:
Die Frequenz der Flügelschläge eines
Schmetterlings ist gering. Der Schall, der
dadurch erzeugt wird, ist nicht hörbar. Die
Frequenz der Flügelschläge einer Gelse ist
hoch. Die dadurch erzeugte Schallfrequenz
empfinden wir als unangenehm.
13
14
Aufgabe 50:
Schlaginstrumente mit nicht veränderbarer
Frequenz: Trommel und Triangel. Schlaginstrumente mit veränderbarer bzw. unterschiedlicher Frequenz: Pauke, Glockenspiel.
Glühbirne: Die große Styroporkugel auf der
rechten Seite der Auftriebswaage verdrängt
mehr Kohlenstoffdioxid als der kleine Metallkörper auf der linken Seite. Daher ist die
Auftriebskraft auf die Styroporkugel größer als
auf den Metallkörper.
Seite 76
Versuch: Hüpfende Körnchen
a) Je größer die Lautstärke ist, desto stärker
vibriert der Lautsprecher.
b) Je größer die Lautstärke ist, desto höher
hüpfen die Kochsalzkörnchen.
Lehrerversuch:
Der Heliumballon (Wasserstoffballon)
Tipp: Es macht den Schüler/innen Spaß, mit
dem Ballon eine Luftpost (= Grüße der Klasse
mit Schuladresse und Unterschriften) zu
verschickt. Ab und zu hat man Glück und es
kommt auch eine Antwort. Um den Brief vor
Regen und Feuchtigkeit zu schützen, wird er
laminiert und mit Schnüren an drei bis vier
Ballons geknüpft. Ein Ballon reicht meist nicht
aus, weil die Laminierfolie relativ schwer ist.
Glühbirne: Die Auftriebskraft auf den prall
gefüllten Ballon ist größer als auf den kleinen
Ballon. Die Auftriebskraft auf den großen
Ballon ist größer als sein Gesamtgewicht
(seine Gewichtskraft), daher steigt er.
Seite 77
Seite 83
Versuch: Gut gekapselt
Die Lautstärke nimmt von einem Versuchsschritt zum nächsten ab.
Glühbirne:
Das
Gesamtgewicht
eines
luftgefüllten Ballons ist immer größer als das
Gewicht der verdrängten Luft (= die
Auftriebskraft); Wenn der Ballon schwebt, sind
das Gesamtgewicht des Ballons und der
Auftrieb gleich groß.
Versuch: Die Schallkanone
Wenn man auf die Membran klopft, flackert die
Kerzenflamme, weil die Luft (und damit die
Kerzenflamme) in Schwingungen versetzt wird.
Glühbirne: Je stärker man auf die Membran
klopft, desto stärker flackert die Kerzenflamme.
Begründung: Je stärker man auf die Membran
klopft, desto größer werden die in der Luft
erzeugten Druckunterschiede.
Versuch: Tonübertragung
a) Die nicht angeschlagene Stimmgabel
schwingt weiter und erzeugt einen Ton.
b) Wenn man die Frequenz einer Stimmgabel
geringfügig verändert (z.B. durch Anklemmen
einer Wäscheklammer), schwingt die andere
nach dem Dämpfen des Tons der angeschlagenen Stimmgabel nicht.
Glühbirne: Der Ton wird von einer Stimmgabel auf eine andere nur dann übertragen,
wenn beide Stimmgabeln auf dieselbe
Frequenz gestimmt sind. Diese Voraussetzung
ist nur im Versuch a) gegeben.
Seite 78
Aufgabe 51:
Trittschalldämmplatten
und
Randstreifen
absorbieren einen Teil des Schalls. So wird der
Schall auch nur zum Teil auf die Betondecke
übertragen.
Glühbirne: Der Luftdruck nimmt mit der Höhe
ab. Deswegen kann sich das Gas im Ballon
ausdehnen.
Versuch: Der Heißluftmüllsack
Tipps: Es gibt Müllsäcke aus „dünnem“ und
aus „dickem“ Material. Nur „dünne“ Müllsäcke
sind für den Versuch geeignet; Bei Windstille
kann man den „Heißluftmüllsack“ auch im
Freien steigen lassen. Drei bis vier Meter
Steighöhe sind kein Problem.
Glühbirne: Die Dichte der heißen Luft im
Müllsack ist geringer als die Dichte der
umgebenden Luft. Deswegen ist das
Gesamtgewicht des „Heißluftmüllsacks“ kleiner
als das Gewicht der verdrängten Luft (= die
Auftriebskraft).
Seite 84
Aufgabe 52:
Beispiele für Lärmschutzmaßnahmen: Schalldämpfer und Schalldämmstoffe bei Maschinen,
Lärmschutzwände, Mindestflughöhen und Verwendung geräuscharmer Triebwerke bei Flugzeugen.
Seite 82
Versuch: Auftrieb in Kohlenstoffdioxid
Beobachtung: Die große Kugel (aus Styropor)
hebt sich.
14
Versuch: Das Fahnenknattern
Noch einfacher kann der Versuch durchgeführt
werden, wenn man beide Papierblätter an
einem Ende faltet, über zwei Bleistifte hängt
und dazwischen durchbläst.
Versuch: Der schwebende Tischtennisball
Der Versuch gelingt leider nicht mit jedem
Trichter gleich gut und sollte daher vorher
ausprobiert werden.
15
Glühbirne: Eng beisammen liegende Stromlinien sind gleichbedeutend mit Unterdruck.
Der größere äußere Luftdruck hält den
Tischtennisball.
Seite 85
Versuch: Das schwebende Blatt
Aus Zeichenkarton werden zwei gleich große
Quadrate (s  10 cm) ausgeschnitten. In eines
der beiden Quadrate wird ein Loch gestochen,
dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser
des Trinkhalms entspricht. Der Trinkhalm wird
an einem Ende an einigen Stellen mehrere
Millimeter tief eingeschnitten und die Schnittstellen werden nach außen umgebogen. Das
andere Ende des Trinkhalms wird durch das
Loch im Kartonquadrat geschoben. Die umgebogenen Schnittstellen werden am Karton
festgeklebt.
Glühbirne: Eng beisammen liegende Stromlinien sind gleichbedeutend mit Unterdruck.
Der größere äußere Luftdruck hält das untere
Kartonquadrat.
Versuch: Das Tragflächenmodell
Zur Herstellung des Tragflächenmodells sollte
Naturpapier oder Zeichenkarton verwendet
werden.
Glühbirne: Eng beisammen liegende Stromlinien sind gleichbedeutend mit Unterdruck. Es
gilt daher: F2 > F1
Exportsperre nicht zur Verfügung. Am
6.5.1937 kam es zur Katastrophe. Die
„Hindenburg“ explodierte, von Frankreich
kommend, bei der Landung in Lakehurst
(USA). An Bord waren 36 Passagiere und 61
Besatzungsmitglieder. 62 Menschen überlebten das Unglück. Unter dem Eindruck dieser
Katastrophe, aber auch wegen der Konkurrenz
des schnelleren Flugzeugs, wurde die
Luftschifffahrt eingestellt.
Seite 92
Versuch: Auf den Punkt gebracht
Unter dem Besenstiel rutscht zunächst nur die
Hand auf der leichteren Seite des Besens. Erst
später setzt sich auch die andere Hand in
Bewegung. Wenn man die Bewegung der
Hände sich selbst überlässt, treffen sie
einander immer beim Schwerpunkt.
Versuch: Balanceakt und Besenpendel
Die beiden Versuche sollten auch mit
Alltagserfahrungen, Übungen aus dem Turnunterricht usw. in Zusammenhang gebracht
werden.
Versuch: Der Schwerpunkt Österreichs
Der „Schwerpunkt“ Österreichs liegt in der
Nähe von Liezen.
Tipp: Der „Österreichkarton“ kann wieder
verwendet werden, wenn man ihn laminiert
und die Schwerlinien mit nicht wasserfestem
Faserschreiber zeichnen lässt.
Seite 88
Aufgabe 54:
Durch die Ablenkung des Luftstroms nach
unten entsteht ein aerodynamischer Auftrieb.
Glühbirne: Diese Aufgabe
fächerübergreifend mit dem
unterricht durchgeführt werden.
kann auch
Mathematik-
Seite 93
Aufgabe 55:
Wegen der Wölbung des Blattes liegen die
(gedachten) Stromlinien an der Oberseite des
Blattes eng beisammen. An der Blattoberseite
herrscht somit ein Unterdruck.
Aufgabe 56:
Informationen zur „Hindenburg“: Ferdinand
Graf Zeppelin (1838-1917) erbaute ein lenkbares Luftschiff, das mit Wasserstoff gefüllt
war. Es startete 1900 zu seinem Jungfernflug.
Ab 1910 gab es einen planmäßigen Linienverkehr mit Luftschiffen und Ende der 20erJahre überquerten die Zeppeline den Atlantik.
Die „Hindenburg“ war das größte je gebaute
Luftschiff. Sie hatte eine Länge von 245 m,
einen Durchmesser von 41 m und konnte eine
Nutzlast von 60 t befördern. Von vier Dieselmotoren mit je 1320 PS Leistung angetrieben,
erreichte die „Hindenburg“ eine Geschwindigkeit von 125 km/h. Ursprünglich sollte dieses
Luftschiff
nicht
mit
dem
gefährlichen
Wasserstoff, sondern mit Helium gefüllt
werden. Dieses Gas stand aber wegen einer
Glühbirne: Unterschiedliche Standflächen:
Der rechte Becher hat wegen seiner größeren
Standfläche den besseren Stand; Unterschiedliche Massen: Der rechte Becher hat
wegen seiner größeren Masse den besseren
Stand; Unterschiedliche Lagen der Schwerpunkte: Der linke Becher hat wegen der
tieferen Lage des Schwerpunkts den besseren
Stand.
Tipps: Vor der Durchführung der Versuche
„Unterschiedliche
Standflächen“
und
„Unterschiedliche Massen“ müssen die
leeren Becher gegen Verrutschen gesichert
werden (z.B. mit einem Bleistift); Für den
Versuch
„Unterschiedliche
Lagen
der
Schwerpunkte“ stellt man zunächst zwei etwa
gleich große Kugeln aus Knetmasse her. Die
eine Kugel legt man auf den Boden des
einen Bechers, aus der anderen formt man
einen Ring und drückt diesen auf den oberen
Rand des zweiten Bechers.
15
16
Versuch: Das Minilot
Die ungefähre Lage des Schwerpunkts der
Kunststoffbecher ermittelt man, indem man
die Becher auf dem ausgestreckten Zeigefinger ins Gleichgewicht bringt. Dann stellt
man die beiden Becher (einen mit der
kleinen, den anderen mit der großen
Standfläche) auf ein Blatt Papier und
kennzeichnet sowohl die Punkte unter jedem
Lot als auch die beiden Kippkanten. Die
Becher kippen, wenn das Schwerpunktlot
außerhalb der Kippkante liegt.
Seite 96
Seite 94
Glühbirne:
Quelle:
Lexikon,
Internet,
Fachbücher, fachkundige Personen usw.
Glühbirne: Im rechten Bild gelingt es dem
Mädchen leichter, die Schraube zu lockern,
weil die Stange länger ist.
Seite 97
Glühbirne: Der Nussknacker ist ein einseitiger
Hebel, weil Hebelarm 1 und Hebelarm 2 vom
Drehpunkt aus gesehen auf derselben Seite
liegen.
Glühbirne: Sowohl bei der Zange als auch
beim Nussknacker ist der Hebelarm 1 länger
als der Hebelarm 2. Sowohl bei der Zange als
auch beim Nussknacker ist die Kraft 1 kleiner
als die Kraft 2.
Glühbirne: Hebelwirkung
Finger usw.
der
Beine,
Versuch: Joule – Arbeit
Tipp: Mit Hakengewichten (bzw. Schlitzgewichten) können noch weitere „Joule-Arbeiten“
veranschaulicht werden. Außerdem kann auch
auf den Begriff der (mechanischen) Leistung
eingegangen werden, z.B.: 1 N Gewicht wird in
1 s 1 m hoch gehoben. Leistung: 1 Watt (1 W);
1 N Gewicht wird in ½ s 1 m hoch gehoben:
Leistung: 2 W; 2 N Gewicht werden in 1 s 1 m
hoch gehoben …
der
Seite 95
Versuch: Der Ausgleich
Zur Durchführung des Versuchs ist ein Bleistift
mit kreisförmigem Querschnitt besser geeignet
als einer mit sechsseitigem Querschnitt.
Versuch: Wetten, dass …
Tipp: Die Spannung wird bei diesem Wettspiel
erhöht, wenn man den Hebel erst loslässt,
sobald der „Kanditat“ oder die „Kanditatin“
überzeugt ist, die Wette gewonnen zu haben.
Glühbirne: Das Produkt „Anzahl der
Schlitzgewichte * Länge des Hebelarms“ ist für
beide Seiten gleich groß.
Versuch: Rollen
Die Kräfte sind gleich groß; Die Wege, die die
Last und die Hand zurücklegen, sind gleich
groß; Die andere Hälfte der Last trägt die
Aufhängevorrichtung; Der Weg der Hand ist
doppelt so groß wie der Weg der Last; Die
beweglichen Rollen verringern den Kraftaufwand. Sie erhöhen jedoch den Wegaufwand.
Glühbirne: Elektrische Energie wird durch
eine Glühlampe in Lichtenergie und Wärmeenergie umgewandelt; Elektrische Energie wird
durch eine Heizplatte in Wärmeenergie umgewandelt.
Versuch: Schlecht genützte Energie
Tipp: Die Wärmeabgabe der beiden Lampen
kann eindrucksvoll durch den folgenden
Lehrerversuch gezeigt werden: Durch den
Deckel eines großen Styroporbehälters (z.B.
40x40x40 cm) bohrt man ein „großes“ Loch,
durch das die Baustellenfassung für eine
Glühlampe passt, und ein „kleines“ Loch,
durch das der Temperaturfühler eines
elektronischen Thermometers gesteckt wird.
Zuerst misst man bei eingeschalteter
Energiesparlampe etwa drei Minuten lang den
Temperaturanstieg
im
Innenraum
des
Behälters. Der Versuch wird mit der Glühlampe
wiederholt. Die Temperaturanstiege werden
verglichen.
Seite 98
Ordne die Texte den Bildern zu:
1: Erdöl und Erdgas; 2: Sonne; 3:
Windenergie; 4: Energie des Wassers; 5:
Gezeitenenergie; 6: Biomasse; 7: Kernenergie
Seite 99
Glühbirne: Bei den Energieumwandlungen
wird auch Wärmeenergie abgegeben.
Lehrerheft zu Schulbuchnummer 125094
Hans Pfaffl, Werner Rentzsch
Abenteuer Physik 2. Klasse
 Verlag Neues Schulbuch
[email protected]
www.vns.at
16
17
Massen sind träge
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 10 – 12)
1.
Schreib 3 Sätze zur Trägheit auf und verwende folgende Begriffe: Ruhe, Bewegung, geradlinig!
� Ein Körper, der in Ruhe ist, will in Ruhe bleiben.
� Ein Körper, der sich bewegt, will in Bewegung bleiben.
� Er bewegt sich geradlinig, wenn er nicht zu einer Kurvenbahn gezwungen
wird.
2.
Ergänze: Die Ursache der Trägheit eines Körpers ist seine _________. Sie wird in ______________amm
gemessen.
3.
Du hast drei Merksätze zur Trägheit gelernt. Schreib zu den folgenden Erfahrungen aus dem Alltag einen
passenden Merksatz:
Alltagserfahrung
Aus einem Stapel von Zeitschriften wird eine
beliebige Zeitschrift ruckartig herausgezogen, ohne
den Stapel zu zerstören.
Ein Körper, der in Ruhe ist, will in
Ruhe bleiben.
Ein nicht angegurteter Autofahrer wird bei einem
Auffahrunfall gegen die Windschutzscheibe
geschleudert.
Ein Körper, der sich bewegt, will in
Bewegung bleiben.
Ein Auto fährt mit überhöhter Geschwindigkeit und
bricht in einer Kurve aus.
Ein Körper bewegt sich geradlinig,
wenn er nicht zu einer Kurvenbahn
gezwungen wird.
4.
Trägheitssatz
Zwei gleiche LKW mit gleich gut funktionierenden Bremsen fahren auf einer geraden Straße mit gleicher
Geschwindigkeit. LKW A ist beladen, LKW B ist unbeladen. Beide LKW bremsen.
Entscheide und kennzeichne:
� A hat einen größeren Bremsweg als B.
� A hat einen kleineren Bremsweg als B.
� A und B haben gleich lange Bremswege.
Begründe deine Entscheidung mit der Trägheit der Körper:
Der Bremsweg von A ist größer, weil er die größere Masse hat:
Je größer die Masse eines Körpers ist, desto größer ist seine Trägheit.
5.
Zwei Gedankenexperimente:
Du stößt einen Medizinball von dir und spürst dessen Trägheit.
Du wiederholst diese Übung auf dem Mond. Was stellst du fest?
� Beim Wegstoßen des Medizinballs spüre ich auf dem Mond weniger Widerstand als auf der Erde.
� Beim Wegstoßen des Medizinballs spüre ich auf dem Mond einen größeren Widerstand als auf der Erde.
� Beim Wegstoßen des Medizinballs spüre ich auf dem Mond und auf der Erde den gleichen Widerstand.
Begründe deine Entscheidung:
Die Trägheit hängt nicht vom Ort ab, an dem man sich befindet.
18
Dichte
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 14 – 16)
1.
Wie heißt die Formel zur Berechnung der Dichte?
Dichte = Masse/Volumen
2.
Die beiden Körper A und B haben die gleiche Masse.
a) Ergänze: Die kleinere Dichte hat der Körper ____B.
A
B
b) Begründung:
3.
Schau dir die Abbildungen rechts genau an und berechne
die Dichte des eingetauchten Körpers! (1 ml = 1 cm3)!
a)
5.
40 ml
30 ml
30 ml
20 ml
20 ml
10 ml
10 ml
26 g
Ergebnis (mit Benennung):
b) Beantworte mithilfe der Tabelle:
Dieser Körper ist aus dem Stoff _____________.
4.
40 ml
Die beiden Körper A und B haben das gleiche Volumen.
Kennzeichne die richtige Lösung: Die Dichte des Körpers B …
� ist gleich groß mit der Dichte von A.
� ist dreimal so groß wie die Dicht von A.
� beträgt ein Drittel der Dichte von A.
Die beiden Körper A und B Körper haben die gleiche Dichte. Das
Volumen von Körper A ist 4 – mal so groß wie das Volumen von
Körper B.
Ergänze im leeren Textfeld die Masse des Körpers A!
Stoff
Aluminium
Eisen
Gold
Dichte in g/cm3
2,6
7,8
19,3
A
B
100 g
300 g
Die beiden Körper stehen auf
Digitalwaagen.
A
B
100 g
Die beiden Körper stehen auf
Digitalwaagen.
19
Kräfte und bewegungshemmende Kräfte
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 18 – 23)
Ein Brett biegt sich. - Ein Auto bremst, fährt in eine Kurve und beschleunigt.
Ergänze:
Die gemeinsame Voraussetzung für die genannten Veränderungen ist das Wirken von _______________
2.
Wie heißt die Maßeinheit der Kraft?
3.
Ergänze die Größe der Gewichtskräfte: Auf der Erde wirkt ….
a) auf 100 g Masse die Gewichtskraft _________.
b) auf 1 kg Masse die Gewichtskraft _________.
4.
Kennzeichne durch Ankreuzen: Das Gewicht von 1 kg Äpfel ist …
� auf dem Mond und auf der Erde gleich groß.
� auf dem Mond kleiner als auf der Erde.
� auf dem Mond größer als auf der Erde.
5.
Kräfte messen:
a) Ergänze: Das Messinstrument, das die Abbildung zeigt, heißt _______________ .
b) Schreib den Messwert auf, den die Skala zeigt: _______
c) Ergänze in der Abbildung die Masse des Körpers!
6.
Die gegenseitigen Anziehungskraft zwischen dem Apfel und der Erde (und der
Erde und dem Apfel) – die Gewichtskraft – ist gleich groß.
Warum kann die Gewichtskraft nur den Apfel in Bewegung setzen, nicht aber die
Erde? – Begründe:
max. 100 N
1.
Die Erde wird von der Gewichtskraft nicht in
Bewegung gesetzt, weil sie eine sehr großen Masse
und damit eine sehr große Trägheit hat.
7.
Beschreibe das Wirken von Kraft und Gegenkraft am Beispiel
des Versuchs „Die Luftballonrakete“:
8.
Reibungskräfte:
a) Notiere drei Arten von Reibungskräften zwischen festen Körpern:
Haftreibung, Rollreibung, Gleitreibung
b) Ordne diese Reibungskräfte aufsteigend nach ihrer Größe:
Gleitreibung < Rollreibung < Haftreibung
9.
20
Wovon hängt die Reibungskraft zwischen zwei festen Stoffen ab?
a)
von der Beschaffenheit der Flächen, die aneinander reiben
b)
Die „Luftballonrakete“
Gleichförmige Bewegung und ungleichförmige Bewegung
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 26 – 32)
1.
Ergänze:
Je weniger Zeit ein Körper für eine bestimmte Strecke braucht, desto ___________________ist seine
Geschwindigkeit.
2.
Wie heißt die Formel zu Berechnung der Geschwindigkeit?
Geschwindigkeit = ____________
3.
Ergänze das Maß und wandle (mit dem Taschenrechner) in m/s um:
Die höchstzulässige Geschwindigkeit im Ortsbereich ist 50 ______ � _______ m/s
150
Die Abbildung zeigt das Weg – Zeitdiagramm einer gleichförmigen
Bewegung.
a) Welchen Weg legt der Körper in 3 Sekunden zurück?
90 m
b) Wie groß ist die Geschwindigkeit des Körpers in m/s?
30 m/s
120
90
Weg in m
4.
60
30
c) Wie groß ist die Geschwindigkeit des Körpers in km/h?
108 km/h
0
0
1
2
3
4
5
Zeit in s
5.
Ermittle die fehlenden Werte der Tabelle durch Kopfrechnung:
Weg
Zeit
Geschwindigkeit
120 km 3 h
210 km 3 h
400 km 5 h
40 km/h
70 km/h
80 km/h
6.
Geschwindigkeits – Zeit – Diagramme:
a)
Geschwindigkeit m/s
15
12
9
6
3
0
Welche Bewegungsart zeigt das Diagramm A?
eine gleichförmige Bewegung
0
1
eine (gleichförmig) beschleunigte
(ungleichförmige) Bewegung.
Begründung:
4
5
4
5
15
Geschwindigkeit m/s
b) Welche Bewegungsart zeigt das Diagramm B?
3
Diagramm A
Begründung:
Der Körper bewegt sich mit gleichbleibender
Geschwindigkeit.
2
Zeit in s
12
9
6
3
0
0
1
2
3
Zeit in s
Diagramm B
21
6
Zustandsformen
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 36 – 37)
1.
Kennzeichne die richtigen Behauptungen:
Manche Stoffe bestehen aus winzig kleinen Teilchen, andere nicht.
Manche Stoffe kann man immer weiter teilen, bis sie schließlich verschwunden sind.
Zucker besteht aus winzig kleinen Teilchen.
Jedes Zuckerkörnchen ist „aus einem Stück“ und nicht weiter teilbar.
Wenn man Zucker im Wasser auflöst, schmeckt man ihn nur noch. Der Zucker selbst ist nicht mehr da.
Wenn Zucker im Wasser aufgelöst wird, zerfällt er in kleinste Zuckerteilchen, die sich im Wasser
verteilen.
�
�
�
�
�
�
2.
Ordne den Modellen folgende Begriffe zu: fest, flüssig, gasförmig
3.
Ergänze mithilfe der Wortgruppen der Textfelder zu richtigen Aussagen:
a)
Die Kräfte zwischen den Teilchen fester Stoffe sind
__________________.
b) Die Kräfte zwischen den Teilchen flüssiger Stoffe sind
_____________________________________.
c)
d)
e)
f)
4.
sehr groß
kleiner als zwischen den
Teilchen fester Stoffe
___________________________.
an bestimmte Plätze gebunden
Die Teilchen fester Stoffe sind
frei beweglich
___________________________.
gegeneinander verschiebbar
Die Teilchen flüssiger Stoffe sind
___________________________.
Die Teilchen gasförmiger Stoffe sind
_________________.
Erkläre mit dem Teilchenmodell:
a) Das Volumen von Gasen kann durch Druck verkleinert werden.
Erklärung mit dem Teilchenmodell:
b)
22
Die Kräfte zwischen den Teilchen gasförmiger Stoffe sind
vernachlässigbar klein
Das Volumen flüssiger und fester Stoffe kann durch Druck nicht verkleinert werden.
Erklärung mit dem Teilchenmodell:
Oberflächenspannung und Kapillarität
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 40 – 41)
1.
2.
3.
4.
Nenne mindestens drei Beispiele aus dem Alltag, die mit der Oberflächenspannung erklärt werden können:
die Bildung von Wassertropfen,
der „Wassergupf“ auf einem Glas,
ein Wasserläufer kann auf der Wasseroberfläche laufen
Begründe die Oberflächenspannung mit dem Teilchenmodell:
Zwischen den Teilchen an der Oberfläche einer Flüssigkeit wirken Kräfte.
Diese Kräfte bewirken die Oberflächenspannung.
Wie wirkt sich Spülmittel oder Waschpulver auf die Oberflächenspannung aus?
Spülmittel (Waschpulver) verringern die Oberflächenspannung.
Die Abbildung zeigt drei Röhrchen mit unterschiedlich kleinem inneren Durchmesser.
a)
Wie heißen Röhrchen mit sehr kleinem inneren Durchmesser in der Fachsprache?
Haarröhrchen (Kapillaren)
b) Zeichne in die Abbildung mit Farbstift ein, welche Beobachtung du erwartest!
c) Nenne mindestens drei Beispiele aus dem Alltag, die mit der Wirkung solcher
Röhrchen erklärt werden können:
die Saugfähigkeit eines Schwammes oder einer
Küchenrolle,
das Hochsteigen des Wassers samt den Nährstoffen in Pflanzen,
das Hochsteigen von flüssigem Wachs im Docht einer Kerze
5.
Die Abbildungen unten zeigen Versuchsergebnisse mit Wasser und Spiritus.
Die Oberflächenspannung von Wasser ist größer als die Oberflächenspannung von Spiritus.
a)
b)
In welchen Gefäßen ist Wasser? Wasser
ist in den Gefäßen B, C, F
In welchen Gefäßen ist Spiritus? Ethanol ist in den Gefäßen A, D E
E
A
6.
Wasser
B
C
F
D
Seifenblasen können nur bis zu einer bestimmten Größe aufgeblasen werden. Dann platzen sie.
Begründe:
Wenn die Kraft zwischen den Teilchen der Flüssigkeit an der Oberfläche die Oberflächenspannung - nicht mehr ausreicht, platzt die Seifenblase.
23
Ausdehnung der Stoffe beim Erwärmen
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 44 – 46)
1.
Skizziere die zu
erwartenden
Veränderungen mit
Farbstift!
„kalter“ Eisenstab
Offenes Glarohr
??
??
Gefäß mit heißem Wasser
Wassergefüllter
Standkolben
2.
3.
Streiche die falsche Behauptung:
a) Unterschiedliche feste Stoffe dehnen sich bei gleicher Erwärmung gleich stark/verschieden stark aus.
b) Unterschiedliche Flüssigkeiten dehnen sich bei gleicher Erwärmung gleich stark/verschieden stark aus.
c) Unterschiedliche Gase dehnen sich bei gleicher Erwärmung gleich stark/verschieden stark aus.
Abbildung 1 zeigt einen mit Luft gefüllten Standkolben mit
aufgesetzter Injektionsspritze. Der Standkolben steht schon
einige Minuten in heißem Wasser.
Skizziere in Abbildung 2 die Stellung des Kolbens der
Injektionsspritze nach dem Abkühlen des Standkolbens!
Erkläre die Veränderung mit dem Teilchenmodell:
Nach dem Abkühlen des Kolbens bewegen sich die Teilchen
der Luft langsamer. Sie brauchen weniger Platz. Deswegen
verringert sich das Volumen der eingeschlossenen Luft.
Kolben der
Injektionsspritze
??
Mit Luft gefüllter
Standkolben - luftdicht
verschlossen – in heißem
Wasser
Abb. 2
Abb. 1
4.
Beschreibe den Aufbau eines Bimetalls:
5.
Die Abbildung 1 zeigt die Änderung der Länge eines Zinkstreifens und eines
Eisenstreifens bei gleicher Erwärmung. (Anmerkung: Die Zunahme der Länge ist
übertrieben dargestellt.) - Aus den beiden Metallstreifen wird ein Bimetall hergestellt
(Abb. 2) und erwärmt.
Kreuze das Richtige an: Der Bimetallstreifen biegt sich ….
� nicht
� nach unten
� nach oben
Bimetalle bestehen aus zwei verschiedenen Metallen, die fest miteinander
verbunden sind.
Zink
Eisen
Abb.1
Zink
Eisen
Begründe deine Entscheidung:
Zink dehnt sich stärker aus als Eisen.
Abb.2
6.
24
Schreib mindestens zwei Beispiele für technische Anwendungen von Bimetallen auf:
Bimetalle werden z. B. zur Temperaturregelung in Bügeleisen und Haarföhns verwendet.
Temperatur und Wärmemenge
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 48 – 49)
1.
Thermometer
a) Nenne (mindestens) zwei verschiedene Arten von Thermometern:
Flüssigkeitsthermometer, Bimetallthermometer (Thermometer mit
Digitalanzeige)
b) Beschreibe die Funktion dieser beiden Thermometer:
Flüssigkeitsthermometer nützen die Ausdehnung einer Flüssigkeit beim Erwärmen.
In Bimetallthermometern ändert sich mit der Temperatur die Krümmung einer Spirale aus
Bimetall.
(Thermometer mit Digitalanzeige messen die Temperatur mit Hilfe des elektrischen Stromes.)
2.
Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Temperatur eines Stoffs und der Bewegung seiner Teilchen?
3.
Ergänze:
Wasser erstarrt zu Eis bei ___ °C. - Wasser siedet bei _____ °C. - Die Fixpunkte der Celsiusskala heißen
____________ und _____________.
4.
Mit welchem Maß messen Physiker die Temperatur? _______________.
Je heftiger sich die Teilchen eines Körpers bewegen, desto höher ist seine
Temperatur
Wasser
5.
Löse die folgenden
Aufgaben mithilfe der
Balkendiagramme:
Spiritus
Aluminium
Eisen
a)
Mithilfe der Balken kannst du die Wärmemengen
vergleichen, …
� die notwendig sind, um gleiche Massen dieser
Stoffe um 1 °C zu erwärmen,
� die gleiche Massen dieser Stoffe bei Abkühlung
um 1 °C abgeben,
� die in gleichen Massen dieser Stoffe bei gleicher
Temperatur gespeichert sind.
Vergleiche die Wärmemengen, die in den beiden Flüssigkeiten der Abbildung
gespeichert sind!
In 1 kg Wasser ist bei gleicher Temperatur mehr Wärme
erforderlich ist.
Eisen
1 kg Wasser
Aluminium
b) Schau dir die Abbildung rechts genau an und entscheide, in
welchem der beiden Gefäße (A, B) der Temperaturanstieg
größer ist, wenn man die Metalle vollständig ins Wasser
taucht und abkühlen lässt.
50 °C
50 °C
1 kg Spiritus
Die beiden Metalle haben die
gleiche Masse, gleiche Oberfläche
und gleiche Temperatur.
Im Gefäß A ist der Temperaturanstieg größer als im
Gefäß B.
Begründe:
Aluminium hat bei gleicher Temperatur mehr Wärme gespeichert als
Eisen. Deswegen kann das Aluminium mehr Wärme an das Wasser
abgeben und der Anstieg der Wassertemperatur ist größer als im Gefäß
B.
A
B
In beiden Gefäßen ist die
gleiche Masse Wasser mit der
gleichen Temperatur.
25
Druck und Druckausbreitung
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 52 – 53)
Gewicht: 10 N
1.
Gewicht: 10 N
Welcher der beiden Körper (A, B) übt
den größeren Druck aus?
Körper B
B
A
Begründe:
Das Gewicht (10 N) drückt
auf eine kleinere Fläche.
2.
3.
Wie heißt die Formel zur Berechnung des Drucks?
Druck = Druckkraft/gedrückte
Fläche
Flächeninhalt: 1 m2
Gewicht: 1 N
Wie groß ist der Druck auf die Unterlage?
1 Pascal (Pa)
4.
Wie heißen Geräte, mit denen man den Druck misst?
5.
Der Druck in einem Autoreifen beträgt 2 bar.
a) Wie viele Newton Kraft wirken auf 1 cm2 dieses Reifens?
A
Manometer
20 N
b) Wie groß ist die Masse, die dieser Gewichtskraft entspricht?
2 kg
6.
Der Flächeninhalt der Grundfläche des Kolbens 2 ist 10 – mal so
groß wie der Flächeninhalt der Grundfläche des Kolbens 1. Ein
Körper mit 1 kg Masse wird auf den Kolben 2 gestellt.
a) Mit welcher Kraft musst du auf den Kolben 1 drücken, um
diesen Körper zu heben?
Kolben 1
Kolben 2
Mit 1 N Kraft
b) Wie hoch hebt sich der Kolben 2, wenn du den Kolben 1 um 10
um nach
10 cmunten
nachdrückst?
unten drückst?
cm
Flüssigkeit
Körper mit 1 kg Masse
Um 1 cm
7.
Übertragung von Kräften mit Flüssigkeiten
a) Wie heißen Anlagen, in denen Flüssigkeiten zur Übertragung von Kräften verwendet werden?
Hydraulische Anlagen
b) Nenne (mindestens) 2 Beispiele für die technische Anwendung solcher Anlagen:
Beispiele für die Anwendung hydraulischer Kraftübertragung: für Steuer-, Regel-, Antriebs- und
Bremsvorrichtungen bei Fahrzeugen und Werkzeugmaschinen; für Hub- und Kippeinrichtungen bei
Fahrzeugen; in der Bühnentechnik.
26
Der Druck im Wasser und in der Luft
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 56 – 59)
1.
Wasserdruck und Tiefe:
a) Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Wasserdruck und der Tiefe?
Je größer die Tiefe, desto größer der Wasserdruck.
b) Erkläre diesen Zusammenhang mit dem Teilchenmodell:
Die Ursache für den zunehmenden Druck ist das Gewicht der
Wasserteilchen
2.
Wie groß ist der Wasserdruck in 10 m Tiefe?
1 bar (= 100 000 Pa)
3.
Kreuze die richtige Behauptung an:
Der Druck im Wasser wirkt …
� nur von oben
� nur von unten
� von allen Seiten
4.
Ein mit Luft gefüllter Ballon ist in einem wassergefüllten Glaskolben. Aus
dem Ballon kann keine Luft ausströmen. Wie verändert sich die Form des
Ballons, wenn man den Kolben wie in der Zeichnung gegen das Wasser
drückt?
Wasser
Luft
Der mit Luft gefüllte Ballon wird kleiner, ändert jedoch
seine Form nicht.
Begründung:
Der Druck breitet sich im Wasser (und in allen anderen Flüssigkeiten)
gleichmäßig aus.
5.
6.
Warum zerquetscht dich der Luftdruck nicht?
Der Luftdruck wirkt auf den Körper von innen und von außen.
Alltagsbeispiele zum Luftdruck
a) Nenne (mindestens) zwei Beispiele aus dem Alltag, die mit dem einseitig wirkenden Luftdruck erklärt
werden können:
Mit dem einseitig wirkenden Luftdruck kann z. B. erklärt werden, dass
man mit einem Trinkhalm trinken kann und vakuumverpackter Kaffee
steinhart ist.
b) Erkläre eines dieser Beispiele genauer:
Wenn man mit dem Halm trinkt, saugt man die Luft aus dem Röhrchen. Der von außen wirkende
Luftdruck drückt das Getränk hoch. (Vakuumverpackter Kaffee wird durch den von außen wirkenden
Luftdruck zusammengepresst. Durch das Hinunterdrücken des Hakens entsteht unter dem „Knopf“ ein
luftverdünnter Raum. Der von außen wirkende größere Luftdruck presst den Haken an die Wand.)
7.
8.
Messen des Luftdrucks
a) Wie groß ist der Luftdruck in Meereshöhe?
� 1 bar
b) Wie hoch ist die Wassersäule, die dieser Luftdruck „halten“ kann?
� 10 m
c) Wie heißen Messgeräte zum Messen des Luftdrucks?
Barometer
Wie ändert sich der Luftdruck, wenn du auf einen Berg wanderst?
Der Luftdruck nimmt ab.
27
Der Auftrieb in Flüssigkeiten
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 62 – 63)
1.
Kreuze die richtige Behauptung an:
Wenn man einen Körper, der erst teilweise im Wasser ist, tiefer ins Wasser taucht, …
� ändert sich die Auftriebskraft nicht.
� wird die Auftriebskraft größer.
� wird die Auftriebskraft kleiner.
2.
Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem scheinbaren Gewichtsverlust (der
Auftriebskraft) und dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit?
Der scheinbare Gewichtsverlust (die Auftriebskraft) und das
Gewicht der verdrängten Flüssigkeit sind gleich groß.
3.
Du tauchst einen Körper einmal in eine Kochsalzlösung, dann in Wasser und beobachtest den Auftrieb:
a) Vergleiche den Auftrieb:
Der Auftrieb ist in der Kochsalzlösung größer als im Wasser.
b) Begründe den Unterschied:
Die Kochsalzlösung hat die größere Dichte
her auch den größeren Auftrieb.
4.
Zwei Körper mit gleicher Masse aber unterschiedlichem Volumen
werden an einer Balkenwaage befestigt und in eine Wanne mit
Wasser getaucht.
Abb. 1
a)
In welcher Abbildung ist das Versuchsergebnis richtig
dargestellt?
In Abb. 2
b) Begründung:
Je größer das Volumen des Körpers ist, desto
größer ist der Auftrieb.
5.
6.
28
Abb. 3
Abb. 2
Streiche die falsche Behauptung:
Ein Körper steigt in einer Flüssigkeit auf, wenn der Auftrieb größer/ kleiner/ gleich groß ist als das
Gewicht des Körpers.
Ein Körper sinkt in einer Flüssigkeit, wenn der Auftrieb größer/ kleiner/ gleich groß ist als das Gewicht
des Körpers.
Ein Körper schwimmt oder schwebt in einer Flüssigkeit, wenn Auftrieb und Gewicht des Körpers größer/
kleiner/ gleich groß sind.
Abb. 1: Ein Holzquader hat 2 Newton (2 N) Gewicht.
Abb. 2: Der Holzquader wird in ein Überlaufgefäß gelegt, das bis zur
Ausflussöffnung mit Wasser gefüllt ist. Das überlaufende Wasser wird
von einem Becherglas aufgefangen.
Abb. 3: Das Gewicht des leeren Becherglases beträgt 1 N.
Abb. 4: Das vom Holzquader verdrängte Wasser (aus Abb. 2) wird in
das Becherglas gegossen.
a) Ergänze das Gewicht im leeren Textfeld!
b) Begründe:
Ein schwimmender Körper taucht so tief ins
Wasser, dass das Gewicht des verdrängten
Wassers und sein Gewicht gleich groß sind.
2N
Abb. 1
Abb. 2
1N
3N
Abb. 3
Abb. 4
13
Der Schall
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 68 – 78)
1.
Kreuze die richtige Feststellung an:
Schallwellen breiten sich … aus.
� nur in festen Stoffen.
� nur in Flüssigkeiten.
� nur in gasförmigen Stoffen.
� in festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen
2.
Die Abbildung zeigt die Entstehung und Ausbreitung des
Schalls mit dem Teilchenmodell. Ergänze die leeren Kästchen mit folgenden Begriffen:
Luftverdichtung, Luftverdünnung, größerer Druck,
kleinerer Druck
Luftverdichtung
Luftverdünnung
größerer Druck
kleinerer Druck
3.
Ergänze: Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt etwa ________ m/s.
4.
Ein Gedankenexperiment: Du sitzt auf dem Mond auf deiner Terrasse und drehst den Fernsehapparat auf.
a) Welchen Unterschied merkst du im Vergleich zur Erde?
Ich sehe zwar das Bild, höre aber keinen Ton.
b) Begründe:
Auf dem Mond fehlt die Luft, die den Schall überträgt.
5.
Kreuze die richtige Behauptung an:
In festen und flüssigen Stoffen ist die Schallgeschwindigkeit …
� gleich groß wie in der Luft.
� kleiner als in der Luft.
� größer als in der Luft.
6.
Die Frequenz bestimmt den Ton.
a) Was versteht man unter dem Begriff Frequenz?
Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde
b) Mit welchem Maß misst man die Frequenz?
c)
In Hertz (Hz)
Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Frequenz der Schwingungen einer Schallquelle und der
Tonhöhe?
Je größer die Frequenz ist, desto höher ist der Ton.
7.
Die Lautstärke
a) Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Schwingungsweite einer Schallquelle und der Lautstärke
des Tons?
Je größer die Schwingungsweite der Schallquelle ist, desto lauter ist der
Ton.
b) Mit welchem Maß misst man die Lautstärke?
Die Lautstärke wird in Dezibel (dB) gemessen.
8.
Nenne (mindestens) zwei Beispiele für Lärmschutzmaßnahmen:
Lärmschutzwände reflektieren einen Teil des Schalls.
Gehäuse von Kompressoren absorbieren Schall.
29
14
Fliegen mit Ballons und Tragflächen
(Pfaffl, Rentzsch: Abenteuer Physik 2, S. 82 – 85)
1.
Kreuze die richtige Behauptung an:
Die Auftriebskraft in der Luft (in Gasen) ist …
� kleiner als das Gewicht der verdrängten Luft (des verdrängten Gases).
� größer als das Gewicht der verdrängten Luft (des verdrängten Gases).
� ist gleich groß mit dem Gewicht der verdrängten Luft (des verdrängten Gases).
2.
Ergänze:
3.
Ein Ballon steigt, wenn die Auftriebskraft _________ ist als das Gesamtgewicht des Ballons.
Bei einem Versuch wurden drei Ballons unterschiedlich stark mit
Helium aufgeblasen (Siehe Abbildung!). Die Beobachtungen
zeigen: Ein Ballon steigt, ein Ballon schwebt und ein Ballon sinkt.
Ergänze die fehlenden Buchstaben:
A
B
C
Der Ballon ___ steigt.
Der Ballon ___ sinkt.
Der Ballon ___ schwebt.
4.
Abb. 1: Eine „große“ Styroporkugel und
ein „kleiner“ Metallzylinder sind im
Gleichgewicht, solange der Glasbehälter
mit Luft gefüllt ist.
Abb. 2: Nach dem Absaugen der Luft ist
die Styroporkugel scheinbar schwerer.
Begründe:
Metallzylinder
Styroporkugel
Auf die Styroporkugel wirkt in der
Luft eine größere Auftriebskraft als auf
den Metallzylinder. Nach dem
Absaugen der Luft fällt diese „große“
Auftriebskraft weg, und die
Styroporkugel ist scheinbar schwerer
als der Metallzylinder.
Abb. 1: Im Glasbehälter ist Luft
Luft wird abgesaugt
Abb. 2: Die Luft wird abgesaugt
5.
Ein Versuch zeigt:
Wenn man wie in der Abbildung Luft zwischen zwei Blättern
durchbläst, werden die Blätter zusammen gedrückt.
Begründe das Versuchsergebnis:
Zwischen den Blättern strömt die Luft
schneller. Wegen der höheren
Strömungsgeschwindigkeit entsteht zwischen
den Blättern ein Unterdruck, und der größere
Luftdruck von außen presst die Blätter
zusammen.
30
Strömungslinien
der Luft
Lösungen
S. 18
S. 19
S. 20
S. 21
S. 22
S. 23
S. 24
S. 25
1. Ein Körper, der in Ruhe ist, will in Ruhe bleiben. - Ein Körper, der sich bewegt, will in Bewegung
bleiben. - Er bewegt sich geradlinig, wenn er nicht zu einer Kurvenbahn gezwungen wird.
2. Masse, Kilogramm
3. Ein Körper, der in Ruhe ist, will in Ruhe bleiben. - Ein Körper, der sich bewegt, will in Bewegung
bleiben. - Ein Körper bewegt sich geradlinig, wenn er nicht zu einer Kurvenbahn gezwungen wird.
4. A hat einen größeren Bremsweg als B. - Begründung: Der Bremsweg von A ist größer, weil er die
größere Masse hat. Je größer die Masse eines Körpers ist, desto größer ist seine Trägheit.
5. Beim Wegstoßen des Medizinballs spüre ich auf dem Mond und auf der Erde den gleichen
Widerstand. - Begründung: Die Trägheit eines Körpers hängt nicht vom Ort ab, an dem man sich
befindet.
1. Dichte = Masse/Volumen - 2. a) B – b) Je größer das Volumen eines Körpers ist, desto kleiner ist die
Dichte. - 3. a) 2,6 g/ cm3 – b) Aluminium - 4. …ist dreimal so groß wie die Dicht von A.
5. 400 g
1. Kräften - 2. 1 Newton – 3. a) 1 Newton – b) 10 Newton – 4. auf dem Mond kleiner als auf der Erde. –
5. a) Kraftmesser (Federwaage) – b) 70 N – c) 7 kg – 6. Die Erde wird von der Gewichtskraft nicht in
Bewegung gesetzt, weil sie eine sehr großen Masse und damit eine sehr große Trägheit hat.
7. Eine Kraft drückt die Luft aus dem Ballon. Die Gegenkraft bewegt den Ballon in entlang der Schnur.
8. a) Haftreibung, Rollreibung, Gleitreibung – b) Rollreibung <Gleitreibung < Haftreibung
9. von der Beschaffenheit der Flächen, die aneinander reiben - vom Gewicht des Körpers
1. größer - 2. Weg/Zeit - 3. 50 km/h � 13,9 m/s - 4. a) 90 m
b) 30 m/s c) 108 km/h 5. 40 km/h - 3 h - 400 km - 6. a) gleichförmige Bewegung – Begründung: Der
Körper bewegt sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit. - b) eine (gleichförmig) beschleunigte
(ungleichförmige) Bewegung. - Begründung: Die Geschwindigkeit des Körpers nimmt zu.
1. Zucker besteht aus winzig kleinen Teilchen. Wenn Zucker im Wasser aufgelöst wird, zerfällt er in
kleinste Zuckerteilchen, die sich im Wasser verteilen. – 2. flüssig, fest, gasförmig – 3. a) sehr groß – b)
kleiner als zwischen den Teilchen fester Stoffe. – c) vernachlässigbar klein - d) an bestimmte Plätze
gebunden. e) gegeneinander verschiebbar - f) frei beweglich – 4. a) Die Teilchen gasförmiger Stoffe
sind weit voneinander entfernt. - b) Die Teilchen flüssiger und fester Stoffe sind dicht beisammen.
1. die Bildung von Wassertropfen, der „Wassergupf“ auf einem Glas, ein Wasserläufer kann auf der
Wasseroberfläche laufen – 2. Zwischen den Teilchen an der Oberfläche einer Flüssigkeit wirken
stärkere Kräfte als in der Flüssigkeit. Diese Kräfte bewirken die Oberflächenspannung. – 3. Spülmittel
(Waschpulver) verringert die Oberflächenspannung. – 4. a) Haarröhrchen (Kapillaren) - b) In der linken
Kapillare steigt das Wasser am höchsten. - c) die Saugfähigkeit eines Schwammes oder einer
Küchenrolle, das Hochsteigen des Wassers samt den Nährstoffen in Pflanzen, das Hochsteigen von
flüssigem Wachs im Docht einer Kerze 5. a) B, C, F - b) A, D E - 6. Wenn die Kraft zwischen den
Teilchen der Flüssigkeit an der Oberfläche (die Oberflächenspannung) nicht mehr ausreicht, platzt die
Seifenblase.
1. Eisenstab wird länger , Wasser steigt im offenen Glasrohr hoch – 2. Falsch ist …a) gleich stark – b)
gleich stark - c) verschieden stark – 3. Kolben bewegt sich abwärts. – Erklärung: Nach dem Abkühlen
des Kolbens bewegen sich die Teilchen der Luft langsamer. Sie brauchen weniger Platz. – 4. Bimetalle
bestehen aus zwei verschiedenen Metallen, die fest miteinander verbunden sind. – 5. nach unten Begründung: Zink dehnt sich stärker als Eisen. – 6. z. B. zur Temperaturregelung in Bügeleisen und
Haarföhns
1. a) Flüssigkeitsthermometer, Bimetallthermometer (Thermometer mit Digitalanzeige) –
b) Flüssigkeitsthermometer: Ausdehnung einer Flüssigkeit beim Erwärmen. - Bimetallthermometer:
Änderung der Krümmung einer Spirale aus Bimetall. - (Thermometer mit Digitalanzeige: Temperaturmessung mithilfe des elektrischen Stromes.)
2. Heftigere Teilchenbewegung � höhere Temperatur - 3. 0 °C, 100 °C, Eispunkt und Siedepunkt –
4. in Kelvin. - 5. a) In 1 kg Wasser ist bei gleicher Temperatur mehr Wärme gespeichert als in
1 kg Spiritus. – b) Im Gefäß A ist der Temperaturanstieg größer als im Gefäß B. - Begründung:
Aluminium hat bei gleicher Temperatur mehr Wärme gespeichert als Eisen. Deswegen kann das
Aluminium mehr Wärme an das Wasser abgeben und der Anstieg der Wassertemperatur ist größer als
im Gefäß B.
31
S. 26
S. 27
S. 28
S. 29
S. 30
32
1. B. – Begründung: Gewicht drückt auf kleinere Fläche – 2. Druckkraft/gedrückte Fläche – 3. 1 Pascal
(Pa) – 4. Manometer – 5. a) 20 N – b) 2 kg – 6. a) 1 N – b) 1 cm 7. a) Hydraulische Anlagen - b) für
Steuer-, Regel-, Antriebs- und Bremsvorrichtungen bei Fahrzeugen und Werkzeugmaschinen; für Hubund Kippeinrichtungen bei Fahrzeugen; in der Bühnentechnik
1. a) Je größer die Tiefe, desto größer der Wasserdruck. -b) das Gewicht der Wasserteilchen. - 2. 1 bar
(= 100 000 Pa) - 3. von allen Seiten
4. Der Ballon wird kleiner, ändert jedoch seine Form nicht. - Begründung: Gleichmäßige Ausbreitung
des Drucks.
5. Der Luftdruck wirkt auf den Körper von innen und von außen.
6. Beispiele: Trinken mit einem Trinkhalm. Vakuumverpackter Kaffee ist steinhart. Saughaken halten an
einer glatten Wand. – Erklärung: Wenn man mit einem Halm trinkt, saugt man die Luft aus dem
Röhrchen. Der von außen wirkende Luftdruck drückt das Getränk hoch. Vakuumverpackter Kaffee wird
durch den von außen wirkenden Luftdruck zusammengepresst. Durch das Hinunterdrücken des Hakens
entsteht unter dem „Knopf“ ein luftverdünnter Raum. Der von außen wirkende größere Luftdruck presst
den Haken an die Wand.
7. a) � 1 bar - b) � 10 m – c) Barometer - 8. Der Luftdruck nimmt ab.
1. wird die Auftriebskraft größer – 2. Der scheinbare Gewichtsverlust (die Auftriebskraft) und das
Gewicht der verdrängten Flüssigkeit sind gleich groß. – 3. a) Der Auftrieb ist in der Kochsalzlösung
größer als im Wasser. – b) Die Kochsalzlösung hat die größere Dichte und daher auch den größeren
Auftrieb. – 4. a) In Abb. 2 – b) Je größer das Volumen des Körpers ist, desto größer ist der Auftrieb. –
5. Richtig ist …: größer – kleiner – gleich groß – 6. a) 3 N – b) Ein schwimmender Körper taucht so tief
ins Wasser, dass das Gewicht des verdrängten Wassers und sein Gewicht gleich groß sind.
1. in festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen – 2. untereinander links: Luftverdichtung - größerer
Druck – rechts: Luftverdünnung - kleinerer Druck – 3. 340 – 4. a) Ich sehe zwar das Bild, höre aber
keinen Ton. – b) Auf dem Mond fehlt die Luft, die den Schall überträgt – 5. größer als in der Luft. –
6. a) die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde - b) Hertz (Hz) – c) Je größer die Frequenz, desto
höher der Ton.7. a) Je größer die Schwingungsweite der Schallquelle ist, desto lauter ist der Ton. –
b) Dezibel (dB) - 8. Lärmschutzwände reflektieren einen Teil des Schalls. - Gehäuse von Kompressoren
absorbieren Schall.
1. ist gleich groß mit dem Gewicht der verdrängten Luft (des verdrängten Gases). – 2. größer – 3. B, C,
A – 4. Auf die Styroporkugel wirkt in der Luft eine größere Auftriebskraft als auf den Metallzylinder.
Nach dem Absaugen der Luft fällt diese „große“ Auftriebskraft weg, und die Styroporkugel ist scheinbar
schwerer als der Metallzylinder – 5. Zwischen den Blättern strömt die Luft schneller. Wegen der
höheren Strömungsgeschwindigkeit entsteht zwischen den Blättern ein Unterdruck, und der größere
Luftdruck von außen presst die Blätter zusammen.
17
Jahresplanung Physik – 2. Klasse
Woche
Abenteuer
Physik S.
…
.
1.
S. 5
2.
Lernziele/ Das sollten jede Schülerin und jeder Schüler
wissen …
Thema: Physik bestimmt unser Leben
Physikalisches und nicht physikalisches Denken
unterscheiden
Wecken des Interesses für physikalische Teilbereiche
S. 6 - 7
3.
Den Teilbereich „Magnetismus“ genauer kennen lernen
S. 7
� Welche Stoffe werden von einem Magnet
angezogen?
� Was versteht man unter den „Polen des Magneten“.
– Wie heißen sie?
� Was versteht man unter dem Begriff „Magnetfeld“?
� Welche Stoffe durchdringt das Magnetfeld, welche
Stoffe nicht?
� Welche Pole ziehen einander an, welche stoßen
einander ab?
� Wie orientiert man sich mit dem Kompass im
Magnetfeld der Erde?
Thema: Massen sind träge
4.
S. 9 -12
Die Trägheit als Eigenschaft der Masse erkennen
�
�
�
�
Was meint man in der Physik mit Trägheit?
Formuliere drei Sätze zur Trägheit!
Was ist die Ursache der Trägheit?
Wie heißt die Maßeinheit der Masse?
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 9) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 12) lösen können.
5.
S. 13 - 16
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
Versuche aus den Teilbereichen …
Optik: Die Geheimschrift
Elektrizität: Licht aus Strom
Messen: Bis zum ersten Fehler/Genaue
Körpergröße?
Magnetismus: Magnetisches und nicht
Magnetisches
Luftdruck: Trinkglasversuche
Dichte: Roter Rauch
Schall: Hörrohr
S. 7:
Magnetisches und nicht Magnetisches
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 10:
Zirkusreif
Ohne Gurt
Wenn der Zwang wegfällt
Das rohe und das gekochte Ei
2 Experimente mit Modellbahnwagons
S. 11:
Mir bleibt die Luft weg
„1 L Wasser = 1 kg“
Schätzen und Messen der Masse verschiedener
Gegenstände aus der Schultasche
Thema: Dichte - Dichteunterschiede und
Dichteberechnungen
Den Begriff Dichte als eine von Masse und Volumen
abgeleitete Größe verstehen
S. 10
Popcornversuche
� Zwei Körper haben die gleiche Masse (das gleiche
Volumen). Das Volumen (die Masse) von Körper 1
ist größer als das Volumen von Körper 2. Welcher
S. 11
Dichteberechnung (eines unregelmäßigen
Körpers)
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
33
18
Körper hat die größere (kleinere) Dichte?
� Wie heißt die Formel (Maßeinheit) zur Berechnung
der Dichte?
� Aus gegebener Masse und gegebenem Volumen
Körpers die Dichte berechnen können.
� Aus der Dichte (Dichtetabelle S. 16) und gegebenem
Volumen (gegebener Masse) die Masse (das
Volumen) berechnen können.
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 13) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 16) lösen können.
Thema: Kräfte … immer paarweise
6. + 7.
S. 17 - 20
Das paarweise Wirken von Kräften(Kraft und
Gegenkraft) erkennen und beschreiben können
� Nenne einige Arten von Kräften!
� Woran kann man erkennen, dass eine Kraft wirkt?
� Erkläre das Wirken von Kraft und Gegenkraft am
Beispiel …!
� Wie heißt die Maßeinheit der Kraft
� Wie groß ist (ungefähr) die Masse, die die
Gewichtskraft 1 N ausübt?
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 17) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 20) lösen können.
Thema: Bewegungshemmende Kräfte
8.
S. 21 - 24
S. 25 - 28
34
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 18
Wo ist der Treffpunkt
Vergleich der Gewichtskräfte mit
Schraubenfedern
S. 19
Kraft und Gegenkraft – gezeigt mithilfe eines
Modellautos
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
Reibung als Kraft erkennen- Reibungsarten
unterscheiden können –Die Reibung in Flüssigkeiten und
der Luft als Ursache für unterschiedliche
Fallgeschwindigkeiten begreifen
S. 22
Der Schuhtest
Einer profiliert sich
Der schwere und der leichte Schuh
� Welche Arten der Reibung kennst du?
� Ordne diese Reibungsarten der Größe nach!
� Wovon hängt die Reibung zwischen zwei Körpern
ab?
� Warum fällt eine Flaumfeder langsamer als eine
kleine Eisenkugel?
� Warum fallen ein Aluminiumquader und ein
Eisenquader mit gleichen Abmessungen gleich
schnell?
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 21) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 24) lösen können.
S. 23
Fallende Beilagscheiben
Auf den Luftwiderstand kommt es an
Leichtes und Schweres im freien Fall
Thema: Geschwindigkeit und gleichförmige
Bewegung
9. + 10.
Wasserdichte
Spiritusdichte
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
Den Begriff Geschwindigkeit als eine von Weg und Zeit
abgeleitete Größe verstehen
S. 26
Ein Wettbewerb
� Welcher Zusammenhang besteht zwischen Weg, Zeit
und Geschwindigkeit?
� Wie heißt die Formel zur Berechnung der
Geschwindigkeit?
� Wie heißt die Maßeinheit der Geschwindigkeit?
� Wie rechnet man m/s in km/h (und umgekehrt) um?
� Lies aus einem Weg – Zeit – Diagramm ab ….
� Lies aus einem Weg – Zeit – Diagramm die
Geschwindigkeit ab!
S. 27
Gehversuche und Laufversuche
19
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 25) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 28) lösen können.
Thema: Ungleichförmige Bewegung
11.
S. 29 - 32
Die Änderung der Geschwindigkeit und/oder der
Bewegungsrichtung als Folge der Einwirkung einer
Kraft verstehen
� Was versteht man unter einer ungleichförmigen
Bewegung?
� Was ist die Ursache einer ungleichförmigen
Bewegung?
� Wie berechnet man die
Durchschnittsgeschwindigkeit?
� Woran erkennt man, dass sich ein Körper
beschleunigt (verzögert) bewegt?
� Welchen Weg legt ein Körper bei gleichmäßiger
Beschleunigung in der 2- (3, 4, ..) –fachen Zeit
zurück?
� Lies aus dem Weg – Zeit – Diagramm ab …
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 29) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 32) lösen können.
12.
S. 33
13. + 14.
S. 35 - 38
Stundenausgleich
Querverbindung zu Geschichte: Aristoteles; Galilei;
Kopernikus
Thema: Zustandsformen
Erstes Kennenlernen der Teilchen als Bausteine der
Materie – Die Zustandsformen fest, flüssig und
gasförmig mit dem Teilchenmodell erklären können
� Vergleiche die Kräfte, die zwischen den Teilchen
fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe wirken!
� Vergleiche die Abstände …
� Vergleiche die Ordnung (Anordnung) ….
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 35) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 38) lösen können.
Thema: Oberflächenspannung
15.
S. 39 - 42
Die Oberflächenspannung als Folge der Wirkung von
Kräften zwischen den Teilchen an der Oberfläche einer
Flüssigkeit verstehen
� Erkläre die Ursache der Oberflächenspannung!
� Welche Kräfte bewirken, dass ein Wasserläufer (eine
Büroklammer, …) an der Oberfläche bleiben?
� Warum kann man auf ein mit Wasser gefülltes Glas
einen „Gupf“ machen?
� Erkläre die Bildung von Wassertropfen!
� Erkläre die Wirkung von Geschirrspülmitteln
(Waschpulver)!
Thema: Haarröhrchenwirkung (Kapillarität)
16.
S. 39 - 42
Die Kapillarität als Folge der Wirkung von Kräften
zwischen den Teilchen einer Flüssigkeit und eines festen
Stoffs verstehen
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 30
Immer schneller
S. 31
Zeitverdopplung
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 36:
Lückenfüller
Mischung von Bohnen und Salz
Lückenlos
Die Selbstmischung
S. 37:
Die Luftfeder
Kristalle
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 40
Spannungslos
Der Wassergupf
Zerfließende Tropfen
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 41:
Wasser klettert
Das Dünne macht das Rennen
„Wasserkeil“
35
20
� Wie heißt der Fachbegriff für enge Röhrchen?
� Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem
(inneren) Durchmesser einer Kapillare und der
Steighöhe der Flüssigkeit?
� Nenne Alltagsbeispiele für die Kapillarität!
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 39) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 42) lösen können.
17.
Weihnachtsferien
18.
Weihnachtsferien
19.
Stundenausgleich - Wiederholung
Thema: Ausdehnung der Stoffe beim Erwärmen
20.+ 21.
S. 43 - 46
22.
S. 47 - 50
Die Wärmedehnung mit dem Teilchenmodell erklären
können
� Erkläre die Wärmedehnung fester, flüssiger und
gasförmiger Stoffe mit dem Teilchenmodell!
� Was versteht man unter einem Bimetall?
� Warum biegt sich das Bimetall bei Erwärmung?
� Nenne technische Anwendungsbeispiele für
Bimetalle!
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 43) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 46) lösen können.
Thema: Temperatur, Thermometer und
Wärmemenge
Den Zusammenhang zwischen der Temperatur eines
Stoffs und der Bewegungsenergie seiner Teilchen
erfahren – Erklären können, wie die Temperaturskala
nach Celsius festgelegt ist – Zwischen der Temperatur
eines Stoffs und der gespeicherten Wärmemenge
unterscheiden können
Blüte färben
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 44:
Heiße und kalte Luft
Münzgeklapper
Wasserthermometer
S. 45:
Kugel und Ring
Metalldehnung
Erwärmung eines Bimetallstreifens
Ausnahmen bestätigen die Regel
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 48:
Alles ist relativ
S. 49:
Schmelzendes Eis und siedendes Wasser
Wärmespeicher
� Wie funktionieren Flüssigkeitsthermometer
(Bimetallthermometer, Digitalthermometer)?
� Erkläre wie man zur Temperaturskala in
Celsiusgraden kommt!
� Warum braucht ein Kachelofen länger zum
Warmwerden (Abkühlen) als ein Ofen aus Eisen?
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 47) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 50) lösen können.
Thema: Druck und Druckausbreitung
23.
S. 51 - 54
Den Begriff Druck als eine von Druckkraft und Fläche
abgeleitete Größe verstehen- Die Maßeinheiten1Pascal
und 1 Bar erklären können
� Ein und dieselbe Druckkraft kann großen oder
kleinen Druck erzeugen. Erkläre!
� Wie heißt die Formel zur Berechnung des Drucks?
� Mit welchem Maß messen Physiker den Druck?
� Beschreibe den Druck 1 Pascal anschaulich!
� Mit welchem Maß misst man den Druck im Alltag?
� Beschreibe, was man sich unter dem Druck 1 Bar
vorstellen kann!
� Mit welchem Messgerät misst man den Druck?
� Wie funktioniert die Kraftübertragung bei
hydraulischen Anlagen?
36
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 52:
Der Parkettbodenfeind
S. 53:
Hydraulikmodell
21
� Welchen Vorteil (Nachteil) hat diese Art der
Kraftübertragung?
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 51) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 54) lösen können.
Thema: Der Druck im Wasser
24.
S. 56
Die Zunahme des Drucks und den allseitig wirkenden
Druck im Wasser mit dem Teilchenmodell erklären
können
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 56:
Wasserspiele
Es drückt von allen Seiten
� Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem
Wasserdruck und der Tiefe?
� Aus welchen Richtungen wirkt der Wasserdruck auf
deinen Körper?
25.
26.
Stundenausgleich - Wiederholung
Semesterferien
Thema: Der Luftdruck
27.
Den Luftdruck als Folge des Gewichts der Luft und das
Wirken des Luftdrucks mit dem Teilchenmodell erklären
können.
S. 57 – 60
� Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Höhe
und dem Luftdruck?
� Weshalb bemerkst du nichts von dem Luftdruck auf
deinen Körper?
� Nenne Alltagsbeispiele, an denen man den einseitig
wirkenden Luftdruck beobachten kann und erkläre!
� Mit welchem Maß misst man in der Meteorologie
den Luftdruck?
� Wie groß ist der Luftdruck auf Meereshöhe?
� Wie heißt das Messgerät zum messen des
Luftdrucks?
� Erkläre wie ein Dosenbarometer funktioniert!
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 57:
Das Gewicht der Luft
Der Flaschencrash
Wenn die Luft weg ist …
S. 58:
Das Wasserbarometer
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 55) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 60) lösen können.
Thema: Der Auftrieb in Flüssigkeiten
28.
S. 61 - 64
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
Die Einsicht gewinnen, dass der Auftrieb in Flüssigkeiten
eine nach oben gerichtete Kraft ist, deren Betrag gleich
mit dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit ist.
S. 62:
Die Sandflasche
Wasserverdrängung und Auftrieb
� Was versteht man unter dem Begriff Auftrieb?
� Wie ändert sich die Auftriebskraft mit der
Eintauchtiefe? Erkläre die Zunahme (Abnahme)!
� Du tauchst zwei Körper mit unterschiedlichem
Volumen ins Wasser. Vergleiche die Auftriebskraft
auf die beiden Körper! Erkläre den Unterschied
� Du tauchst einen Körper einmal in Kochsalzlösung,
dann in Wasser. Vergleiche den Auftrieb! Erkläre
den Unterschied!
� Warum schwimmt ein Schiff aus Eisen? Warum
sinkt ein (quaderförmiges) Stück Eisen mit gleicher
Masse wie das Schiff?
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 61) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 64) lösen können.
S. 63:
Ungleicher auftrieb
Nicht nur zur Osterzeit
Kugel sinkt, Schiffchen schwimmt
37
22
Thema: Der Auftrieb in ruhender Luft- Ballonflug
29.
S. 82 – 83
30.
31.
.
32.
S. 67 - 70
Die Einsicht gewinnen, dass der Auftrieb in Gasen eine
nach oben gerichtete Kraft ist, deren Betrag gleich mit
dem Gewicht der verdrängten Luft
Luftt ist.
ist.
S. 82:
Auftrieb in Kohlenstoffdioxid
Der Heliumballon (Wasserstoffballon)
� Warum ist der Auftrieb in Kohlenstoffdioxid größer
als in der Luft?
� Warum steigt ein mit Helium (Wasserstoff) gefüllter
Ballon nur, wenn der Ballon ein ausreichend großes
Volumen hat?
� Warum sinkt ein mit Luft gefüllter Ballon –
unabhängig von seinem Volumen?
� Warum steigt ein Heißluftballon?
S. 83:
Der Heißluftmüllsack
Osteferien
Stundenausgleich – Wiederholung
Querverbindung zu Geschichte:
Aus der Geschichte des Thermometers (S. 65)
Thema: Entstehung und Ausbreitung des Schalls
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
Die Schwingungen einer Schallquelle als Ursache der
Entstehung des Schalls erkennen und die Ausbreitung
des Schalls mit dem Teilchenmodell erklären können
S. 68:
Die Linealschwingungen
Von Becher zu Becher
� Wie entsteht Schall?
� Wie entsteht das Echo?
� Erkläre die Ausbreitung des Schalls mit dem
Teilchenmodell!
� Wie groß ist (ungefähr) die Schallgeschwindigkeit in
der Luft?
� Vergleiche die Schallgeschwindigkeit in der Luft mit
der Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten und
Gasen!
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 67) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 70) lösen können.
S. 69:
Wie schnell ist der Schall?
Thema: Tonhöhe und Frequenz
33.
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
Die Tonhöhe als Folge unterschiedlicher Frequenzen der
Schallquelle verstehen
� Was versteht man unter dem Begriff Frequenz?
� Mit welchem Maß misst man die Frequenz?
� Welcher Zusammenhang besteht zwischen der
Frequenz der Schwingungen einer Schallquelle und
der Tonhöhe?
� In welchem Frequenzbereich liegt der Hörschall?
� Wann spricht man von Infraschall (Ultraschall)?
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 72:
Frequenzzunahme
Das Schraubenpendel
Der Kammerton „a“
S. 73:
Die Flaschenorgel
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 71) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 74) lösen können.
Thema: Lärm und Lärmschutz
34.
S. 75 – 78
38
Die negativen gesundheitlichen Auswirkungen des Lärms
und Möglichkeiten des Lärmschutzes kennen lernen
� Mit welchem Maß misst man die Lautstärke?
� Welche Dezibelzahl ist bereits
gesundheitsschädlich?
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
S. 76:
Die Schallkanone
Hüpfende Körnchen
S. 77:
Gut gekapselt
23
35.
36.
S. 84 - 85
� Nenne Möglichkeiten zur Verringerung des Lärms!
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 75) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 78) lösen können.
Stundenausgleich
Querverbindung zur Medizin:
Von der Disco zum Ohrenarzt (S. 79)
Thema: Fliegen mit Tragflächen
Tonübertragung
Druckunterschiede und das Wirken von Kraft und
Gegenkraft als Voraussetzungen für das Fliegen mit
Tragflächen kennen lernen
S. 84:
Das Fahnenknattern
Der schwebende Tischtennisball
� Welcher Zusammenhang besteht zwischen
strömender Luft und dem Druck?
� Erkläre mithilfe eines Stromlinienbilds die
dynamische Auftriebskraft auf eine Tragfläche!
� Warum trägt der Anstellwinkel einer Tragfläche zum
Auftrieb bei?
� Nenne Faktoren, von denen der Auftrieb auf eine
Flugzeugtragfläche abhängt!
S. 85:
Das schwebende Blatt
Das Tragflächenmodell
Thema: Fliegen im Tierreich und im Pflanzenreich
37.
S. 86- 87
38.
39.
S. 92 - 93
Flugformen im Tierreich und im Pflanzenreich kennen
lernen
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
� Was versteht man unter „Gleitflug“? Warum können
Vögel im Gleitflug sehr große Strecken
zurücklegen?
� Was versteht man unter Schlagflug? Erkläre die
Vorgänge aus physikalischer Sicht!
� Warum können Pollen bis zu tausenden Kilometern
weit vertragen werden?
� Das Gelernte auf Alltagsbeispiele (S. 81) anwenden
und Aufgaben zum Thema (S. 88) lösen können
Stundenausgleich - Wiederholung
Querverbindung zu Geschichte:
Aus der Geschichte des „Traums vom Fliegen“ (S. 89)
Thema: Schwerpunkt und Standfestigkeit
Experimente aus
„Abenteuer Physik“ – 2.Klasse
Den Begriff Schwerpunkt und die Lage des
Schwerpunkts bei verschiedenen Gleichgewichtslagen
kennen lernen – Die Faktoren, die die Standfestigkeit
beeinflussen, erfahren
S. 92:
Auf den Schwerpunkt kommt es an
Balanceakt und Besenpendel
Der Schwerpunkt Österreichs
� Nenne Möglichkeiten, die Lage des Schwerpunkts
eines Körpers zu ermitteln!
� Beschreibe drei physikalisch unterschiedliche
Beispiele, bei denen einen Körper im Gleichgewicht
ist.
� Von welchen Faktoren hängt die Standfestigkeit ab?
� Wann kippt ein Körper? Verwende zur Erklärung die
Begriffe Standfläche und Schwerpunkt!
S. 93:
Versuche zur Standfestigkeit
Das Minilot
39
Fragen zur ständigen Wiederholung - Übersicht
Fragen
Trägheit
1. Was versteht man in der Physik unter dem Begriff „Trägheit“?
2. Formuliere drei Sätze zur Trägheit!
3. Was ist die Ursache der Trägheit?
4. Mit welchem Maß misst man die Masse?
Dichte
1. Welcher der beiden Körper hat die kleinere Dichte? Begründe!
(Abbildung: Siehe „Kopiervorlagen – Dichte 1“)
2. Wie heißt die Formel zur Berechnung der Dichte?
Kräfte
1. Nenne mindestens drei Wirkungen von Kräften!
2. Wenn man den Luftballon loslässt, setzt er sich in Bewegung. Erkläre
das Versuchsergebnis.
3. Wie heißt die Maßeinheit der Kraft?
4. Wie groß ist die Masse, die auf der Erde die Gewichtskraft 1 N
ausübt?
5. Nenne die drei Arten der Reibung zwischen festen Stoffen!
6. Wovon hängt die Reibung zwischen zwei festen Körpern ab?
7. Warum fällt eine Flaumfeder langsamer als eine kleine Eisenkugel?
Bewegung
1. Wie heißt die Formel zur Berechnung der Geschwindigkeit?
2. Wie heißt die Maßeinheit der Geschwindigkeit?
3. Wie rechnet man m/s in km/h (und umgekehrt) um?
4. Was ist die Ursache einer ungleichförmigen Bewegung?
5. Woran erkennt man, dass sich ein Körper beschleunigt bewegt?
Zustandsformen
1. Nenne drei Zustandsformen von Stoffen!
2. Vergleiche die Kräfte, die zwischen den Teilchen fester, flüssiger und
gasförmiger Stoffe wirken!
3. Ordne den Modellen die Zustandsformen fest, flüssig und gasförmig
zu!
Oberflächenspannung und Haarröhrchenwirkung
1. Warum kann man auf ein mit Wasser gefülltes Glas einen „Gupf“
machen?
2. Was ist die Ursache für die Oberflächenspannung!
3. Welche Wirkung haben Waschmittel auf die Oberflächenspannung?
4. Wie heißt der Fachbegriff für enge Röhrchen?
5. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem inneren Durchmesser
einer Kapillare und der Steighöhe des Wassers?
Ausdehnung der Stoffe beim Erwärmen
1. Warum kann ein aufgeblasener Luftballon platzen, wenn man ihn in
die Sonne legt? Erkläre mit dem Teilchenmodell!
2. Was versteht man unter einem Bimetall? Warum biegt sich das
Bimetall bei Erwärmung?
Temperatur und Thermometer
1. Wie funktionieren ein Flüssigkeitsthermometer und ein
Bimetallthermometer?
2. Wie heißen die Fixpunkte der Celsiusskala?
3. Mit welchem Maß messen Physiker die Temperatur?
4. Bei etwa wie viel Grad Celsius liegt der absolute Nullpunkt (0 K)?
40
Raum für Anmerkungen
Fragen
Fragen
Raum für Anmerkungen
Raum für Anmerkungen
Druck und Druckausbreitung
Druck und Druckausbreitung
Bei gleicher
Druckkraft
gilt:
Je kleiner
1.gleicher
Ergänze:
1. Ergänze: Bei
Druckkraft
gilt: Je
kleiner die
Fläche,
destodie
….Fläche, desto ….
der Druck.
der Druck.
2. Formel
Wie heißt
die Formel zur
des Drucks?
zur Berechnung
desBerechnung
Drucks?
2. Wie heißt die
Maß messen
Physiker den Druck?
Mit
welchem
messen
Physiker
den Druck?
3. Mit welchem3.Maß
Beschreibe
den anschaulich!
Druck 1 Pascal anschaulich!
den Druck
1 Pascal
4. Beschreibe 4.
Maß Druck
misst man
den
Druck
häufig in der Technik?
Mit
welchem
5. Mit welchem5.Maß
misst
man den
häufig
in der
Technik?
was dem
man Druck
sich unter
Druck 1kann!
Bar vorstellen kann!
wasBeschreibe,
man sich unter
1 Bardem
vorstellen
6. Beschreibe,6.
Der Druck
Der Druck im Wasser
undim
in Wasser
der Luftund in der Luft
1. Welcher Zusammenhang
besteht
zwischen dem
Wasserdruck
und der
besteht zwischen
dem Wasserdruck
und
der
1. Welcher Zusammenhang
Wassertiefe?
Wassertiefe?
besteht
zwischenund
demder
Luftdruck und der
2. Welcher Zusammenhang
besteht zwischen
dem Luftdruck
2. Welcher Zusammenhang
Höhe?
Höhe?
3. Weshalb
bemerkst
du nichts
vonauf
dem
Luftdruck
auf deinen Körper?
3. Weshalb bemerkst
du nichts
von dem
Luftdruck
deinen
Körper?
Erkläre
Trinken
mit einem Trinkhalm!
4. Erkläre das 4.
Trinken
mit das
einem
Trinkhalm!
groß ist
der
Luftdruck auf Meereshöhe?
auf
Meereshöhe?
5. Wie groß ist5.derWie
Luftdruck
6. Messgerät
Wie heißtzum
das messen
Messgerät
messen des Luftdrucks?
6. Wie heißt das
deszum
Luftdrucks?
Auftrieb in Flüssigkeiten
Der Auftrieb inDer
Flüssigkeiten
1. man
Was
versteht
unter
dem Begriff „Auftrieb“?
„Auftrieb“?
1. Was versteht
unter
dem man
Begriff
2. Wenn
man
Körper
ins verliert
Wasser er
taucht,
verliert
Körper
inseinen
Wasser
taucht,
scheinbar
an er scheinbar an
2. Wenn man einen
Welcher Zusammenhang
besteht
zwischen dem scheinbaren
Gewicht.
Zusammenhang
besteht zwischen
dem scheinbaren
Gewicht. Welcher
und
dem
Gewicht der
verdrängten Flüssigkeit?
Gewichtsverlust Gewichtsverlust
und dem Gewicht
der
verdrängten
Flüssigkeit?
besteht
zwischeneines
dem Volumen eines
3. Welcher Zusammenhang
besteht zwischen
dem Volumen
3. Welcher Zusammenhang
und derinAuftriebskraft
in einer Flüssigkeit?
Körpers und derKörpers
Auftriebskraft
einer Flüssigkeit?
4. Welcher Zusammenhang
besteht
zwischen
4. Welcher Zusammenhang
besteht zwischen
der Dichte
einerder Dichte einer
Flüssigkeit
und der Auftriebskraft?
Flüssigkeit und der
Auftriebskraft?
ein Schiff
aussinkt
Eisen?
5. Warum
schwimmt
5. Warum schwimmt
ein Schiff
aus Eisen?
Warum
einWarum sinkt ein
(quaderförmiges)
Eisen
mit wie
gleicher
Masse wie das Schiff?
(quaderförmiges)
Stück Eisen mit Stück
gleicher
Masse
das Schiff?
Schall
Schall
Wie großdie
istSchallgeschwindigkeit
(ungefähr) die Schallgeschwindigkeit
in der Luft?
in der Luft?
1. Wie groß ist1.(ungefähr)
in der Luft mit der
2. Schallgeschwindigkeit
Vergleiche die Schallgeschwindigkeit
2. Vergleiche die
in der Luft mit der
Schallgeschwindigkeit
Flüssigkeiten
und festen Stoffen!
Schallgeschwindigkeit
in Flüssigkeiten in
und
festen Stoffen!
3. man
Was
versteht
unter
dem Begriff
Mit welchem Maß
3. Was versteht
unter
dem man
Begriff
„Frequenz“?
Mit „Frequenz“?
welchem Maß
misst man die Frequenz?
misst man die Frequenz?
4. Welcher Zusammenhang
besteht
zwischen
der Frequenz der
besteht zwischen
der Frequenz
der
4. Welcher Zusammenhang
einer
und der Tonhöhe?
Schwingungen
Schwingungen einer
Schallquelle
undSchallquelle
der Tonhöhe?
besteht
zwischen der Schwingungsweite
5. Welcher Zusammenhang
5. Welcher Zusammenhang
besteht zwischen
der Schwingungsweite
einer
und der Lautstärke?
einer Schallquelle
undSchallquelle
der Lautstärke?
Mit
welchem
MaßLautstärke?
misst man die Lautstärke?
6. Mit welchem6.Maß
misst
man die
Fliegen
Fliegen
1. Welcher Zusammenhang
besteht
zwischen derauf
Auftriebskraft auf
1. Welcher Zusammenhang
besteht zwischen
der Auftriebskraft
und
Gewicht der
verdrängten Luft?
einen Ballon undeinen
dem Ballon
Gewicht
derdem
verdrängten
Luft?
2. Welche muss
Voraussetzung
muss
erfüllt
sein, damit
ein Ballon steigt?
2. Welche Voraussetzung
erfüllt sein,
damit
ein Ballon
steigt?
3. des
mithilfe des Stromlinienbilds
dynamische Auftriebskraft
Erkläre
3. Erkläre mithilfe
Stromlinienbilds
die dynamische die
Auftriebskraft
auf eine Tragfläche!
auf eine Tragfläche!
4.derWarum
trägt der
Anstellwinkel
zum Auftrieb bei?
4. Warum trägt
Anstellwinkel
einer
Tragflächeeiner
zum Tragfläche
Auftrieb bei?
auf eine Flugzeugtragfläche
ab? Nenne
5. der
Wovon
hängt
5. Wovon hängt
Auftrieb
auf der
eineAuftrieb
Flugzeugtragfläche
ab? Nenne
mindestens dreimindestens
Faktoren! drei Faktoren!
Die Frage-Antwort-Kärtchen auf den folgenden 6 Seiten enthalten jeweils die Fragen auf der ersten und die Antworten auf der zweiten Seite. Die Antworten sollten auf die Rückseite der Fragen kopiert werden.
Wenn Sie im betreffenden Schuljahr unsere Buchreihe „Abenteuer Physik“ an Ihrer Schule eingeführt haben, bieten
wir bei Bedarf an, Ihnen als Lehrkraft die Frage-Antwort-Kärtchen in Klassenstärke zuzuschicken. Bitte schreiben Sie
uns dazu an [email protected] mit Angabe Ihres Namens, der benötigten Menge und der Lieferadresse oder rufen
Sie unter (01) 615 46 70 – 40 an.
41
42
Trägheit-1
Wie rechnet man m/s
in km/h (und
umgekehrt) um?
Was ist die Ursache
einer ungleichförmigen
Bewegung?
Woran erkennt man,
dass sich ein Körper
beschleunigt bewegt?
Bewegung - 5
18
Bewegung – 4
17
Bewegung – 3
16
Kräfte - 7
Warum fällt eine
Flaumfeder langsamer
als eine Eisenkugel?
13
Bewegung. Erkläre das
Versuchsergebnis!
Die „Luftballonrakete“
Wovon hängt die
Reibung zwischen zwei
festen Körpern ab?
Kräfte – 6
Kräfte - 2
Wenn man den Luftballon
loslässt, setzt er sich in
8
Trägheit -3
Was ist die Ursache der
Trägheit?
3
Nenne die drei Arten
der Reibung zwischen
festen Körpern!
Ordne diese
Reibungsarten der
Größe nach!
Kräfte - 5
12
Kräfte - 1
11
7
Nenne mindestens drei
Wirkungen von
Kräften!
Dichte - 2
Trägheit -2
Formuliere drei Sätze
zur Trägheit!
2
Wie heißt die Formel
zur Berechnung der
Dichte?
6
Was versteht man in
der Physik unter dem
Begriff „Trägheit“?
1
Trägheit -4
Kräfte – 3
Bewegung - 1
Zustandsformen – 1
Nenne drei
Zustandsformen von
Stoffen!
19
Wie heißt die Formel
zur Berechnung der
Geschwindigkeit?
14
Wie heißt die
Maßeinheit der Kraft?
9
Mit welchem Maß misst
man die Masse?
4
Dichte - 1
Kräfte - 4
Die Tafelwaage ist
im Gleichgewicht.
B
Zustandsformen - 2
Wie heißt die
Maßeinheit der
Geschwindigkeit?
Bewegung - 2
Vergleiche die Kräfte,
die zwischen den
Teilchen fester,
flüssiger und
gasförmiger Stoffe
wirken!
20
15
Wie groß ist die Masse,
die auf der Erde die
Gewichtskraft 1 N
ausübt?
10
A
Welcher der beiden
Körper hat die kleinere
Dichte? Begründe!
5
43
Zustandsformen - 2
Die Anziehungskräfte
zwischen den Teilchen
fester Stoffe sind weit
größer als bei flüssigen
Stoffen. - Bei gasförmigen Stoffen sind solche
Anziehungskräfte praktisch nicht vorhanden.
20
Die Geschwindigkeit
wird in Metern pro
Sekunde (m/s)
gemessen. Im Alltag
gibt man die
Geschwindigkeit in
Kilometern pro Stunde
(km/h) an.
Zustandsformen – 1
Fest, flüssig und
gasförmig
19
Die Formel zur
Berechnung der
Geschwindigkeit lautet:
Geschwindigkeit =
Weg : Zeit
Bewegung - 1
14
15
Bewegung - 2
Die Maßeinheit der
Kraft ist 1 Newton
(1 N).
Kräfte – 3
Die Gewichtskraft auf
100 g Masse ist auf
der Erde ungefähr 1
Newton (1N).
Kräfte - 4
9
Trägheit -4
10
4
Die Masse eines
Körpers wird in
Kilogramm (kg)
gemessen.
Dichte - 1
Der Körper B hat die
kleinere Dichte.
Begründung:
Bei gleicher Masse gilt:
Je größer das
Volumen eines
Körpers ist, desto
kleiner ist die Dichte.
5
Trägheit -3
Kräfte – 2
Kräfte - 7
Bewegung - 5
Ein Körper bewegt sich
beschleunigt, wenn
seine
Geschwindigkeit
zunimmt.
18
Die Flaumfeder fällt
langsamer als die
Eisenkugel, weil sie
einen größeren
Luftwiderstand hat.
13
Eine Kraft treibt die
Luft aus dem Ballon.
Die Gegenkraft setzt
den Ballon in
Bewegung.
8
Ursache der Trägheit
eines Körpers ist seine
Masse.
3
Trägheit -2
Kräfte – 6
Bewegung – 4
Die Ursache einer
ungleichförmigen
Bewegung ist das
Wirken von Kräften.
17
Die Reibung hängt ab
von der Beschaffenheit der Flächen, die
aneinander reiben und
vom Gewicht:
Je größer das Gewicht
des Körpers ist, desto
größer ist die Reibung.
12
Kräfte …
� verformen Körper,
� lenken sie aus der
geraden Bewegungsrichtung ab,
� setzen sie in Bewegung oder bremsen
sie.
Kräfte - 1
Ein Körper, …
� der in Ruhe ist, will in
Ruhe bleiben.
� der sich bewegt, will in
Bewegung bleiben.
� bewegt sich geradlinig,
wenn er nicht zu einer
Kurvenbahn gezwungen wird.
7
2
Trägheit-1
Dichte - 2
Kräfte - 5
m/s
16
: 3,6
* 3,6
km/h
Bewegung – 3
Die drei Reibungsarten
heißen Haft-, Gleit und Rollreibung.
Die Haftreibung ist
größer als die
Gleitreibung, die
Gleitreibung größer als
die Rollreibung.
11
Die Formel zur
Berechnung der
Dichte lautet:
Dichte =
Masse : Volumen
6
In der Physik versteht
man unter dem Begriff
„Trägheit“ den Widerstand gegen eine
Bewegungsänderung
.
1
44
Zustandsformen – 3
B
C
Druck/Druckausbreitung - 5
Mit welchem Maß misst
man den Druck häufig
in der Technik?
Druck/Druckausbreitung - 4
Beschreibe den Druck
1 Pascal anschaulich!
37
Beschreibe den Druck 1 Bar
anschaulich!
Druck/Druckausbreitung - 6
38
Druck in Wasser und Luft - 2
Welcher Zusammenhang
besteht zwischen dem
Luftdruck und der Höhe?
Welcher Zusammenhang
besteht zwischen dem
Wasserdruck und der
Wassertiefe?
40
Druck in Wasser und Luft - 1
39
Mit welchem Maß
messen Physiker den
Druck?
Wie heißt die Formel
zur Berechnung des
Drucks?
Ergänze: Bei gleicher
Druckkraft gilt: Je
kleiner die Fläche,
desto …. der Druck.
Bei etwa wie viel Grad
Celsius liegt der absolute Nullpunkt (0 K)?
Mit welchem Maß
messen Physiker die
Temperatur?
36
Druck/Druckausbreitung - 3
35
Druck/Druckausbreitung - 2
34
Druck/Druckausbreitung - 1
33
Temperatur/Thermometer - 4
Wie heißen die
Fixpunkte der
Celsiusskala?
Temperatur/Thermometer - 2
30
Wie heißt der
Fachbegriff für enge
Röhrchen?
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 4
25
Temperatur/Thermometer - 3
32
Temperatur/Thermometer - 1
29
31
Wärmedehnung - 2
Wie funktionieren ein
Flüssigkeitsthermometer und ein
Bimetallthermometer?
28
Welche Wirkung haben
Waschmittel auf die
Oberflächenspannung?
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 3
24
Was versteht man
unter einem Bimetall?
Warum biegt sich das
Bimetall bei
Erwärmung?
Wärmedehnung – 1
Was ist die Ursache für
die
Oberflächenspannung?
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 2
23
Warum kann ein
aufgeblasener
Luftballon platzen,
wenn man ihn in die
Sonne legt? Erkläre mit
dem Teilchenmodell!
27
Warum kann man auf
ein mit Wasser
gefülltes Glas einen
„Gupf“ machen?
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 1
22
Welcher
Zusammenhang
besteht zwischen dem
inneren Durchmesser
einer Kapillare und der
Steighöhe des
Wassers?
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 5
26
A
Ordne den Modellen die
Zustandsformen fest,
flüssig und gasförmig
zu!
21
45
Der Luftdruck nimmt
mit der Höhe ab.
Ein Bar (1bar) ist der
Druck von 10 Newton
auf 1 cm2.
Im Wasser (und in
allen anderen Flüssigkeiten) nimmt der
Druck mit der Tiefe
zu.
38
Bei gleicher Druckkraft
gilt:
Je kleiner die Fläche,
desto größer der
Druck.
Druck/Druckausbreitung - 1
Druck/Druckausbreitung - 6
39
40
Wärmedehnung - 2
Bimetalle bestehen aus
zwei verschiedenen
Metallen, die fest
miteinander verbunden
sind. - Bei Erwärmung
biegt sich das Bimetall,
weil sich die beiden
Metalle unterschiedlich
stark ausdehnen.
33
28
Die Ursache der
Oberflächenspannung
sind Kräfte zwischen
den Teilchen an der
Oberfläche einer
Flüssigkeit.
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 2
23
Druck in Wasser und Luft - 1
Druck =
Druckkraft :
gedrückte Fläche
Physiker messen den
Druck in Pascal (Pa)
Druck in Wasser und Luft - 2
Druck/Druckausbreitung - 2
34
Flüssigkeitsthermometer
nützen die Ausdehnung
einer Flüssigkeit beim
Erwärmen. - In Bimetallthermometern ändert
sich mit der Temperatur
die Krümmung einer
Spirale aus Bimetall.
Temperatur/Thermometer - 1
Druck/Druckausbreitung - 3
35
Auf der Celsiusskala
sind die Fixpunkte der
Eispunkt (0 °C) und
der
Siedepunkt (100 °C).
Temperatur/Thermometer - 2
29
Waschmittel verringern
die
Oberflächenspannung.
Haarröhrchen
(Kapillare)
30
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 3
24
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 4
25
Wärmedehnung – 1
In der Technik misst man
den Druck häufig in
Bar (bar).
Druck/Druckausbreitung - 5
37
Der absolute Nullpunkt
liegt bei etwa -273 °C.
Temperatur/Thermometer - 4
32
Beim Erwärmen wird die
Bewegung der Teilchen
der Luft heftiger. Sie
brauchen mehr Platz. Der
Ballons dehnt sich. Wenn
die Ballonhaut der Beanspruchung nicht mehr
Stand hält, platzt sie.
27
… wegen der
Oberflächenspannung
des Wassers
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 1
22
Zustandsformen – 3
Wenn die Druckkraft
1 Newton (1N) auf
den Flächeninhalt
1 m2 wirkt, dann ist
der Druck
1 Pascal (1 Pa).
Druck/Druckausbreitung - 4
36
Physiker messen die
Temperatur in
Kelvin (K).
Temperatur/Thermometer - 3
31
Je enger das
Haarröhrchen ist, desto
höher steigt das
Wasser.
Oberflächenspannung /
Haarröhrchenwirkung - 5
26
Fest: Modell B
Flüssig: Modell A
Gasförmig: Modell C
21
46
Fliegen - 1
Welcher
Zusammenhang
besteht zwischen der
Auftriebskraft auf einen
Ballon und dem
Gewicht der
verdrängten Luft?
56
Vergleiche die
Schallgeschwindigkeit
in der Luft mit der
Schallgeschwindigkeit
in Flüssigkeiten und
festen Stoffen.
Fliegen - 2
Welche Voraussetzung
muss erfüllt sein, damit
ein Ballon steigt?
57
Was versteht man
unter dem Begriff
„Frequenz“? Mit
welchem Maß misst
man sie?
Fliegen - 3
Erkläre mithilfe des
Stromlinienbilds den
dynamischen Auftrieb
auf eine Tragfläche!
58
Welcher
Zusammenhang
besteht zwischen der
Frequenz der
Schwingungen einer
Schallquelle und der
Tonhöhe?
Fliegen - 4
Warum trägt der
Anstellwinkel einer
Tragfläche zum
Auftrieb bei?
59
Welcher
Zusammenhang
besteht zwischen der
Schwingungsweite
einer Schallquelle und
der Lautstärke?
Fliegen - 5
Wovon hängt der
Auftrieb auf eine
Flugzeugtragfläche ab?
Nenne mindestens drei
Faktoren!
60
Mit welchem Maß misst
man die Lautstärke?
Schall - 6
55
Schall - 5
54
Schall - 2
Schall - 4
53
52
51
Schall - 3
Wie groß ist (ungefähr)
die
Schallgeschwindigkeit
in der Luft?
Warum schwimmt ein
Schiff aus Eisen?
Warum sinkt ein (z. B.
quaderförmiges) Stück
Eisen mit gleicher
Masse wie das Schiff?
Schall - 1
Welcher
Zusammenhang
besteht zwischen der
Dichte einer Flüssigkeit
und der Auftriebskraft?
Auftrieb in Flüssigkeiten - 2
Welcher
Zusammenhang
besteht zwischen dem
Volumen eines Körpers
und der Auftriebskraft
in einer Flüssigkeit?
50
Was versteht man
unter dem Begriff
„Auftrieb“?
Auftrieb in Flüssigkeiten - 1
45
Welcher Zusammenhang besteht zwischen
dem scheinbaren
Gewichtsverlust eines
ins Wasser getauchten
Körpers und dem
Gewicht der verdrängten Flüssigkeit?
Auftrieb in Flüssigkeiten - 5
49
Wie heißt das
Messgerät zum Messen
des Luftdrucks?
Druck in Wasser und Luft - 6
44
Auftrieb in Flüssigkeiten - 4
48
Wie groß ist der
Luftdruck auf
Meereshöhe?
Druck in Wasser und Luft - 5
43
Auftrieb in Flüssigkeiten - 3
47
Erkläre das Trinken mit
einem Trinkhalm!
Weshalb bemerkst du
nichts von dem
Luftdruck auf deinen
Körper?
46
Druck in Wasser und Luft - 4
42
Druck in Wasser und Luft - 3
41
47
Schall - 1
Die Größe des Auftriebs hängt ab von der
Fluggeschwindigkeit
und der Form, dem
Flächeninhalt und
dem Anstellwinkel
der Tragfläche.
Fliegen - 5
Der Anstellwinkel
bewirkt ein Umlenken
des Luftstroms nach
„unten“. Die Gegenkraft wirkt nach
„oben“ und trägt zur
Auftriebskraft bei.
Fliegen - 4
59
Schall - 5
60
54
Je größer die
Schwingungsweite
der Schallquelle ist,
desto lauter ist der
Ton.
Schall - 6
Wegen der größeren
Wasserverdrängung
wirkt auf das Schiff
eine größere Auftriebskraft als auf ein Stück
Eisen mit gleicher
Masse.
Auftrieb in Flüssigkeiten - 5
49
Geräte zum Messen
des Luftdrucks heißen
Barometer.
Druck in Wasser und Luft - 6
44
Die Lautstärke wird in
Dezibel (dB)
gemessen.
55
Die Schallgeschwindigkeit beträgt in der Luft
etwa 340 m/s.
50
Im Wasser (in Flüssigkeiten) wirkt eine
Kraft nach oben.
Diese Kraft heißt
Auftriebskraft
(Auftrieb).
Auftrieb in Flüssigkeiten - 1
45
47
48
Fliegen – 3
An der Oberseite der
Tragfläche liegen die
Stromlinien enger
beisammen. Eng
beisammen liegende
Stromlinien sind
gleichbedeutend mit
Unterdruck.
58
Je größer die
Frequenz ist, desto
höher ist der Ton.
Wenn das Gewicht
der verdrängten Luft
(= Auftriebskraft)
größer ist als das
Gesamtgewicht des
Ballons, steigt der
Ballon.
Die Auftriebskraft ist
gleich groß mit dem
Gewicht der Luft, die
der Ballon verdrängt.
Fliegen - 1
56
57
Fliegen - 2
In Flüssigkeiten und in
festen Stoffen breitet
sich der Schall
schneller aus als in
der Luft.
Schall - 2
Frequenz ist die Anzahl
der Schwingungen pro
Sekunde. - Die Frequenz wird in Hertz
(Hz) gemessen. Ein
Hertz ist eine Schwingung pro Sekunde.
51
52
53
Schall - 3
Der scheinbare
Gewichtsverlust (die
Auftriebskraft) und das
Gewicht des verdrängten Wassers
sind gleich groß.
Je größer das
Volumen des Körpers
ist, desto größer ist
der Auftrieb in einer
Flüssigkeit.
Je größer die Dichte
der Flüssigkeit ist,
desto größer ist der
Auftrieb.
Schall - 4
Auftrieb in Flüssigkeiten - 2
46
Der Luftdruck wirkt von
und nach allen Seiten.
Er macht sich nur bei
Druckunterschieden
bemerkbar.
Druck in Wasser und Luft - 3
41
Auftrieb in Flüssigkeiten - 3
Auftrieb in Flüssigkeiten - 4
Aus dem Trinkhalm
wird mit dem Mund
Luft abgesaugt. Der
äußere Luftdruck
drückt nun das Getränk
im Trinkhalm hoch.
Druck in Wasser und Luft - 4
42
Der Luftdruck beträgt
in Meereshöhe
ungefähr 1 bar
(= 1 000 hPa).
Druck in Wasser und Luft - 5
43
Internethinweise
Unter der Internetadresse www.abenteuer-physik-chemie.at finden Sie …
• für die Schülerinnen und Schüler
interaktive Aufgaben (Auswahlaufgaben, Zuordnungsübungen, Kreuzworträtsel usw.) zur
Physik (2.–4. Klasse) und zur Chemie (4. Klasse)
• für die Lehrerinnen und Lehrer
Unterrichtshilfen zur Unterstützung Ihrer Vorbereitungsarbeit.
Besonders wollen wir auf die in den „Unterrichtshilfen“ vorgeschlagenen Jahresplanungen
(2. – 4. Klasse Physik) hinweisen. Hier kommen Sie per Mausklick zu …
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Versuchen, die aus Platzmangel nicht im Schulbuch sind.
Merkstoffvorschlägen, die – nach Ansicht der Autoren – als Fundamentum gewertet
werden können.
Anwendungsbeispielen zu dem behandelten Lehrstoff. Die Beispiele sind „beamertauglich“ gestaltet, können aber auch auf OH - Folien gedruckt werden.
animierten Powerpoint-Präsentationen zu Themen der 3. und 4. Klasse.