Die Sonnenenergie wird dabei als Solarenergie sowohl zur Erzeugung von Wärme (Solarthermie) als auch zur Erzeugung von Strom (Photovoltaik) genutzt.

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1 2 von 34 Die Energie der onne (Klassen 5/6) und um die eihe Warum wir das Thema behandeln Die onne ist unsere einzige Lichtquelle und oraussetzung für das Leben. ie erwärmt unsere Erde, lässt Pflanzen wachsen und ist ausschlaggebend für das Klima und Wetter. Das onnenlicht hat einen positiven Einfluss auf unsere Laune und gibt uns Menschen neue Energie für jeden Tag. Zunehmend nutzen wir die onnenenergie in unserem lltag zur Energiegewinnung. Dabei decken erneuerbare Energien schon knapp ein Drittel unseres tromverbrauchs. Die onnenenergie wird dabei als olarenergie sowohl zur Erzeugung von Wärme (olarthermie) als auch zur Erzeugung von trom (Photovoltaik) genutzt. Mit dem Thema onnenenergie untersuchen die chüler, wie sie die onnenenergie im lltag nutzen. ierzu führen sie ersuche zur Fotosynthese und zum Wärmetransport durch. Des Weiteren setzen sie sich mit den Gefahren der -trahlung auseinander und erfahren, wie man sich vor diesem Teil der onnenstrahlung schützen kann. Was ie zum Thema wissen müssen Die onnenstrahlung ie besteht sowohl aus elektromagnetischer trahlung als auch aus einigen Teilchen, wie Neutronen oder Neutrinos. Durch die Erdatmosphäre wird ein Großteil der trahlung absorbiert oder reflektiert, sodass hauptsächlich das sichtbare Licht, die ltraviolettstrahlung und das Infrarotlicht die Erdoberfläche erreichen. ichtbares Licht Die onne sendet für das uge sichtbare elektromagnetische trahlung aus, das sichtbare Licht. Dieses umfasst den Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis 750 nm. Das sichtbare Licht ist für die Erzeugung von Biomasse notwendig, da Pflanzen als Produzenten die Energie des Lichts für die Fotosynthese benötigen. ltraviolettstrahlung Die ltraviolettstrahlung (-trahlung) umfasst den Wellenlängenbereich von 10 nm bis 380 nm und kann vom Menschen nicht wahrgenommen werden. Folgen einer zu intensiven Bestrahlung sind onnenbrand, autkrebs oder ugenschäden. Die Eigenschutzzeit der aut und damit die verträgliche Bestrahlungsdauer variiert dabei von Mensch zu Mensch. m die Eigenschutzzeit der aut zu erhöhen, können onnenschutzmittel angewendet werden. Neben schädlichen Eigenschaften hat die -trahlung auch eine gesundheitsfördernde Wirkung. ie ist für den Körper notwendig, um itamin D zu produzieren. Es spielt bei der Entwicklung der Knochen, der bwehrkräfte und der Bildung von Blut eine wichtige olle. Infrarotstrahlung Die Infrarotstrahlung wird auch Wärmestrahlung genannt. Das pektrum dieser elektromagnetischen trahlung umfasst die Wellenlängen von 750 nm bis 1 mm. Neben der onne geben auch alle anderen warmen Körper und Gegenstände Wärmestrahlung ab. Die Energie dieser trahlung können Menschen als Wärme spüren. hne die Energie der Wärmestrahlung wäre ein Leben auf der Erde für jegliche Lebewesen unmöglich. Materie wie beispielsweise der Erdboden ist in der Lage, die Energie der Wärmestrahlung zu absorbieren, sodass sich diese aufwärmt und schließlich selbst Wärmestrahlung emittiert. Die bsorptionsfähigkeit hängt dabei von dem jeweiligen toff und seiner Farbe ab. Wärmeleitfähigkeit Eine physikalische Eigenschaft von toffen ist die Fähigkeit, Wärme zu leiten. Dabei ließt die Wärme immer vom Bereich hoher Temperatur zum Bereich niedriger Temperatur, bis ein Temperaturausgleich stattgefunden hat. Man unterscheidet zwischen schlechten und guten Wärmeleitern. chlechte Wärmeleiter wie Glas, tyropor, Kunststoff, olz, Luft und Wasser 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion

2 18 von 34 Die Energie der onne (Klassen 5/6) Erläuterung (M 4 M 8) Die Klasse wird in zwei Gruppen und B aufgeteilt. Die Gruppen setzen sich jeweils entweder mit dem Thema Wärmestrahlung (M 4) oder dem Thema B sichtbares Licht und ltraviolettstrahlung (M 6) auseinander. Im nschluss bearbeiten die chüler das jeweils zugehörige rbeitsblatt (M 5) oder B (M 7). Dies kann in Einzelarbeit oder Gruppen geschehen. Die Texte beinhalten Informationen über erfahrbare Eigenschaften der trahlungen, wie etwa Wahrnehmungsmöglichkeiten und Nutzung in der Natur. Die rbeitsblätter haben je einen Multiple-hoice-Teil und verlangen außerdem, dass die Lernenden einen Merksatz formulieren. Danach bereitet jeder chüler oder jede Gruppe einen Kurzvortrag zum Text bzw. B vor. Tipp für leistungsheterogene Gruppen: Das Niveau von Text B ist etwas höher als das von Text. Text führt mehr lltagsbeispiele an, während Text B technische und physikalische chwerpunkte setzt. Tipp für leistungsstarke Gruppen: ier können ie die rbeitsblätter M 4 und M 6 auslassen und die chüler ohne ilfestellungen den Text zusammenfassen lassen, um sie dem Partner vorzutragen. In bhängigkeit des eigenen rbeitstempos sucht jeder der Gruppe einen Partner der Gruppe B. ie setzten sich einander gegenüber und halten sich gegenseitig den Kurzvortrag. Zur icherung und Festigung der Inhalte wird der Lückentext mit dem Buchstabensalat auf dem rbeitsblatt (M 8) gemeinsam gelöst. Zuletzt setzen sich die Lernenden mit zwei Fragen bezüglich der Notwendigkeit des Lichts für Lebewesen auseinander. o können ie eine Überleitung zum Thema des Lernzirkels schaffen. Lösungen (M 5 und M 7) ufgabe 1: Für beide rbeitsblätter sind die richtigen atzenden:,,, und. ufgabe 2: Je eine mögliche Lösung für den Merksatz lautet: Text : Die Infrarotstrahlung stellt den nteil des onnenlichts dar, der in Form von Wärme die Erde erreicht. Wir können sie nur spüren oder mithilfe von Wärmebildkameras sichtbar machen. Lösungen (M 8) Text B: Die ltraviolettstrahlung können wir Menschen weder sehen noch spüren. ie gefährdet unseren Körper und kann onnenbrand oder autkrebs auslösen. Das sichtbare Licht können wir sehen. hne Licht ist die rientierung schwierig. Daher nutzen wir künstliches Licht oder Feuer. ufgabe 1: Im Buchstabensalat rechts sind die Lösungswörter markiert. Die richtige eihenfolge der Wörter im Lückentext lautet: 1 Licht, 2 sehen, 3 / 12 Wärmestrahlung, 4 Wärmebildkamera, 5 ltraviolettstrahlung, 6 Leben, 7 gefährlich, 8 onnenbrand, 9 onne, 10 / 11 Feuer, 11 / 10 Lampen, 12 / 3 Infrarotstrahlung, 13 Mensch und 14 olarium. ufgabe 2: (mögliche ntworten sin: keine Nahrung vorhanden, kaum rientierung möglich, Gefahren schwer oder gar nicht erkennbar, ufgabe 2: (mögliche ntworten sin: ja, z. B. Planzen zum Wachsen, Tiere zum Jagen oder Wärmen, Einzeller, Bakterien, 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion

3 Die Energie der onne (Klassen 5/6) 1 von 34 Die Energie der onne ihre Bedeutung für Mensch und Natur erforschen Ein Beitrag von ndrea-xenia Klußmann, amburg und ilvija Markic, Bremen Die Energie der onne ist oraussetzung für alles Leben auf der Erde. uch der Mensch nutzt die Energie der onne. Doch die onnenstrahlung birgt auch Gefahren: iele chüler verbringen in den ommerferien ihren rlaub im üden, häufig einen Badeurlaub, in dem sie sehr intensiv der onne ausgesetzt sind. Dabei unterschätzen sie häufig die Kraft der onnenstrahlung, speziell den nteil der ultravioletten trahlung. Foto: Pixelio In dieser eihe lernen Ihre chüler die drei Komponenten der onnenenergie aus dem elektromagnetischen pektrum kennen: Wärmeenergie, sichtbares Licht und ultraviolette trahlung. ie erforschen den Einfluss der onnenenergie auf Pflanzen und Lebewesen. chließlich erkunden sie, wie wir die onnenenergie nutzen und welche Gefahren von der onnenstrahlung für unsere Gesundheit ausgehen. nsere onne das Leben wäre ohne sie nicht vorstellbar. uzzle und Mit Partner-P r Forscher! Lernzirkel fü Das Wichtigste auf einen Blick Klassen: 5 und 6 us dem Inhalt: Dauer: 8 10 tunden us welchen trahlungsarten besteht die onnenenergie? Kompetenzen: Die chüler ermitteln Wärmetransportarten und beschreiben diese. können Experimente zu den Themen Fotosynthese, Wärmeleitfähigkeit und Wärmeschutz durchführen und beschreiben. können Gefahren der onnenstrahlung für den Menschen benennen und gesundheitsbewusstes andeln ableiten. Beteiligte Fächer: Biologie hemie Welche toffe leiten Wärme gut oder schlecht? Wie nutzen Tiere oder Planzen die onnenenergie? Wie schütze ich mich vor der ultravioletten trahlung aus der onnenenergie? Physik nteil hoch mittel gering 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion

4 Die Energie der onne (Klassen 5/6) 7 von 34 Die eihe im Überblick = orbereitungszeit D = Durchführungszeit = chülerversuch Fo = Folie b = rbeitsblatt/informationsblatt LEK = Lernerfolgskontrolle tunden 1/2: Die Eigenschaften der onne M 1 ( Felix und Yasmina das Geheimnis der onnenstrahlen M 2 ( Die onne ein teckbrief tunden 3/4: Die drei Komponenten der onnenstrahlung ein Partnerpuzzle M 3 ( Felix und Yasmina lüften das Geheimnis der onnenstrahlen M 4 ( Was ist onnenstrahlung? Wärmestrahlung (Teil ) M 5 ( Ein nteil der onnenstrahlung die Wärmestrahlung (Teil ) M 6 ( Was ist onnenstrahlung? ichtbares Licht und -trahlung (Teil B) M 7 ( Ein nteil der onnenstrahlung sichtbares Licht und -trahlung (Teil B) M 8 ( Die onnenstrahlung kennst du dich aus? tunden 5 8: Nutzung der onnenenergie ein tationenlernen mit Experimenten M 9 () : 10 min D: 20 min tation 1: Brauchen Pflanzen Licht zum Wachsen? M 10 ( Brauchen Pflanzen Licht zum Wachsen? Die Fotosynthese M 11 () : 5 min D: 20 min tation 2: Welche toffe leiten Wärme gut oder schlecht? M 12 ( eiß und kalt die Wärmeleitfähigkeit erforschen M 13 () : 5 min D: 20 min tation 3: Ist dunkle oder helle Kleidung in der onne wärmer? luminiumfolie Kressepflanzen mit Boden zwei hohe Gläser zwei Petrischalen Wasser fünf täbe aus verschiedenen Ma- fünf Wachsplättchen terialien (luminium, Eisen, Glas, einen Wasserkocher mit Wasser olz, Kunststoff, Kupfer, tyropor) eine Plastikwanne eine Pappscheibe eine chere eine otlichtlampe luminiumfolie drei eagenzglasverschlüsse mit drei Thermometer Loch toff (weiß und schwarz) drei eagenzgläser ein eagenzglasständer Wasser eine toppuhr oder hr 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion

5 Die Energie der onne (Klassen 5/6) 8 von 34 M 14 ( Dunkle oder helle Kleidung? Energie der Wärmestrahlung M 15 ( tation 4: Wie halten sich Tiere warm? Überlebensstrategien M 16 ( Wie schützen sich Lebewesen vor Kälte? Überlebensstrategien M 17 ( tation 5: ommer, onne, onnenbrand -trahlung M 18 ( icherheit durch onnenschutz Gefahren der -trahlung tunden 9/10: Die onnenenergie nutzen Projektarbeit und Lernerfolgskontrolle M 19 ( Felix und Yasmina tromausfall auf dem ampingplatz M 20 (LEK) luminiumfolie mehrere große Bechergläser Küchenrollen-/Toilettenpapier Zeitungspapier Klarsichtfolie/Plastikbeutel Fettcreme mehrere Gummiringe mehrere Pappschachteln Watte mehrere Plastikbecher Kennst du dich aus? Ein onnen-domino Minimalplan Es ist möglich, das Partnerpuzzle M 3 bis M 8 getrennt von der restlichen nterrichtseinheit durchzuführen, sodass die chüler die drei trahlungsarten des onnenlichts kennenlernen. uch können die tationen voneinander getrennt als chülerexperimente im Klassenverband oder als Gruppenpuzzle durchgeführt werden. Es ist denkbar, die Projektarbeit aus Zeitgründen wegzulassen. 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion

6 10 von 34 Die Energie der onne (Klassen 5/6) M2 Die onne ein teckbrief Wusstest du, dass unsere onne ein durchschnittlich großer tern ist? nd wie weit ist die onne von der Erde entfernt? Fülle den teckbrief aus und finde es heraus. o sehe ich die onne! Die onne ist ein Foto: olourbox Beschreibe kurz die onne: riesiger glühender Ball aus Gas. Wie groß ist die onne? Wie alt ist die onne? Wie weit ist die onne von der Erde entfernt? Wie heiß ist es auf der berfläche der onne? Wie heiß ist es im Inneren der onne? ufgabe 1 Fülle den teckbrief der onne aus! uche dazu in Büchern und im Internet nach Informationen über die onne. ufgabe 2 Ergänze den teckbrief mit eigenen Fragen und beantworte sie. 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion

7 Die Energie der onne (Klassen 5/6) 11 von 34 Felix und Yasmina lüften das Geheimnis der onnenstrahlen M3 Jetzt kennst du die onne und ihre Eigenschaften. Doch was sind jetzt onnenstrahlen? ufgabe Lies den folgenden omic mit Felix und Yasmina. Jetzt wissen wir, wie alt, groß und heiß unsere onne ist, aber etwas richtig pannendes war noch nicht dabei Da muss doch etwas sein! ber jetzt gibt es erst mal Essen. Guck mal, Yasmina, das Bild habe ich für Mama gemalt! Ja, genau! 2 Das sieht aber nicht nach der onne aus. Die hat keine solchen gelben triche. Man sieht die onne nur als cheibe am immel. Lea, ich habe onnenstrahlen noch nie gesehen! Das sind die onnenstrahlen! 4 Ich aber schon! Jetzt ist es aber genug! Ja, aber das ist schwer zu erklären. Nach dem Essen kann ich euch ein Buch holen, da steht einiges zu den onnenstrahlen drin. nd was sind onnenstrahlen jetzt? lle erzählen davon, aber keiner weiß, was sie sind! Mama, weißt du das? Das ist schön geworden Lea. Ist das unsere onne? 6 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion

8 14 von 34 M5 Die Energie der onne (Klassen 5/6) Ein nteil der onnenstrahlung die Wärmestrahlung (Teil ) Jetzt weißt du, was die Wärmestrahlung ist. Prüfe, ob du alles richtig verstanden hast! ufgabe 1 ervollständige die ätze. Kreuze das richtige atzende an. Die trahlung der onne enthält öntgenstrahlung. Wärmestrahlung. radioaktive trahlung. adiowellen. Die Wärmestrahlung können wir Menschen sehen. sehen und spüren. überhaupt nicht wahrnehmen. nur spüren. Neben der onne senden alle warmen oder heißen Körper Wärmestrahlung aus. nur kalte Körper Wärmestrahlung aus. nur gelbe und rote Körper Wärmestrahlung aus. keine weiteren Körper Wärmestrahlung aus. Eidechsen sonnen sich morgens, weil sie braun werden wollen. weil sie dabei gut schlafen können. weil sie erst warm werden müssen. um ihre Beute anzulocken. Die Wärmestrahlung kann man sehen. lso müssen wir die Wärmestrahlung nicht sichtbar machen. mit einer Wärmebildkamera sichtbar machen. mit einer andy-kamera sichtbar machen. mit einem Mikroskop sichtbar machen. ufgabe 2 Erkläre in einem kurzen Text die Infrarotstrahlung: Merke: Die Infrarotstrahlung ufgabe 3 Bereite einen kurzen ortrag über das Gespräch (Teil ) vor. chreibe dazu wichtige tichpunkte von diesem rbeitsblatt auf einen Zettel. Den Zettel darfst du beim ortragen benutzen. Tipp Überlege dir, was du deinem Partner erzählen möchtest und in welcher eihenfolge. 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion

9 Die Energie der onne (Klassen 5/6) 19 von 34 tation 1: Brauchen Pflanzen Licht zum Wachsen? M9 Felix hat eine Überraschung für seine Mutter zum Geburtstag vorbereitet. Er geht zu seinem Kleiderschrank und zeigt sie Yasmina. Tadaa! Diese Planze schenke ich meiner Mutter zum Geburtstag. Foto: olourbox Der Baum ist aber klein! Der kann noch ein bisschen wachsen. Der Geburtstag ist ja erst in zwei Wochen. ber in den chrank kommt doch gar kein onnenlicht. Können Planzen denn auch ohne Licht wachsen? ilf Felix und Yasmina bei der Beantwortung der Frage. Das benötigst du zwei hohe Gläser zwei Petrischalen luminiumfolie Kressepflanzen mit Boden o führst du den ersuch durch Foto: Thinkstock/emera Wasser 1. Trenne vorsichtig zwei Quadrate (etwa 1 cm x 1 cm) Boden mit Kresse-Pflanzen ab. Pass auf, dass du dabei die Wurzeln nicht abreißt! 2. etze je ein Quadrat der Kresse-Planzen in jede Petrischale. 3. Gieße die Pflanzen mit etwas Wasser. 4. Nimm dir ein Glas und umwickle es vollständig mit luminiumfolie. 5. tülpe das eingewickelte und das nich eingewickelte Glas je über eine der Petrischalen mit der Kresse und markiere sie. telle die zwei abgedeckten Petrischalen auf die Fensterbank. 6. Lasse deine Planzen eine Woche oder länger auf der Fensterbank stehen. ufgabe Führe den ersuch durch und schreibe ein ersuchsprotokoll. Mein ersuchsprotokoll Das Wachstum von Kresse mit und ohne onnenlicht Was brauchst du alles für den ersuch? Wie wurde der ersuch durchgeführt? Worauf musstest du besonders achten? Werden die Planzen nach den sieben Tagen gewachsen sein? telle eine ermutung an. Bearbeite nach den sieben Tagen das rbeitsblatt Brauchen Planzen Licht zum Wachsen?. 12 bits Naturwissenschaften November 2014 zur ollversion