Download. Frustfach. ade! Motivationskoffer. 8 Motivationsideen Wärmelehre. Frustfach ade Motivationskoffer Physik. Vito Tagliente (Hrsg.

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1 Download Vito Tagliente (Hrsg.) Jessica Lang 8 Motivationsideen Frustfach ade Motivationskoffer Physik Downloadauszug aus dem Originaltitel: m V. Tagliente (Hg.) / J. Lang Frustfach ade! Motivationskoffer P Frustfach ade! Motivationskoffer Physik Sekundarstufe I Vito Tagliente (Hg.) / Jessica Lang Konkrete, originelle und schnell einsetzbare Ideen zu den Kernthemen des Lehrplans

2 Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt.

3 Warm oder kalt? 5 min handlungsorientiertes Lernen drei Becher (mit warmem und kaltem Wasser sowie mit Leitungswasser) pro Schülerpaar Die Schüler erleben, wie subjektiv und manipulierbar unser Wärmeempfinden ist. Angsttyp, Hilfetyp, Stresstyp Vorbereitung durch den Lehrer: Die drei Becher sollten jeweils mit A, B und C beschriftet werden. Becher A wird mit kaltem Wasser, Becher B mit Leitungswasser und Becher C mit warmem Wasser gefüllt. Diese Zuordnung sollten die Schüler nicht kennen. Die Lehrkraft stellt je einen gefüllten Becher A, B und C vor zwei Schüler. Die Schüler werden aufgefordert, für ca. zehn Sekunden je eine Hand in Wasser A und eine Hand in Wasser C einzutauchen. Danach sollen beide Hände in Wasser B eingetaucht werden. Das unterschiedliche Wärmeempfinden beider Hände wird mit den Schülern besprochen. Weitere Hinweise / Varianten Im Anschluss bietet sich die Thematisierung eines Lebensweltbezuges in Form der Frage Sollte man vor dem Schwimmen duschen? an. Aber auch eine Thematisierung der Notwendigkeit einer objektiven Temperaturmessung ist denkbar. 1

4 Die machten Eis, die Römer! 45 min anwendungsorientiertes Lernen große Plastikschüssel, kleine Metallschüssel (sie muss in die große Plastikschüssel hineinpassen), Eispulver (bspw. Eis-Zauber von DIAMANT), Handtuch, pro Gruppe: Crushed Ice, Speisesalz, Thermometer, Digitalkamera Die Schüler nutzen ihr Wissen zur Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien, um ihre Eismischung schnell zu kühlen. Lusttyp, Hilfetyp, Langeweiletyp Der Lehrer rührt aus dem Eispulver eine Eismischung an. Der Lehrer erklärt kurz, dass bereits die Römer im Sommer gern gefrorenen Honig oder gefrorene Sahne aßen und sie aus Mangel an modernen Kühlgeräten hierfür auf einen Trick zurückgreifen mussten: Sie mischten im Winter gesammeltes Eis mit Salzen. Der Lehrer präsentiert den Schülern eine Crushed-Ice-Salz-Mischung (Hinweis: Es wird etwa ¼ so viel Salz wie Crushed Ice benötigt). Nun lässt er die Temperatur des Gemischs bestimmen. Je nach Salz ist eine Temperatur von ca. 19 C zu erwarten. Der Aufbau wird erklärt: In einer großen, mit Crushed Ice und Speisesalz gefüllten Plastikschüssel steht eine kleinere Metallschüssel mit etwas Eismischung. Ein Plastiklöffel liegt bereit, um die Mischung zu rühren. Die Schüler sollen zunächst erklären, warum die äußere Schüssel aus Plastik und die innere aus Metall besteht. Bei der Erklärung sollte die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Stoffe zentral sein. 2

5 Die Klasse wird in Dreiergruppen eingeteilt. Jede Gruppe erhält etwas Eismischung und die restlichen Materialien. Der Lehrer sollte darauf verweisen, dass nur sehr kleine Mengen der Eismischung auf einmal verwendet werden sollten, da es andernfalls wesentlich länger dauern würde, bis die Mischung gefriert. Die Schüler werden feststellen, dass das Eis immer am Rand der Schüssel zu gefrieren beginnt und sich auch auf der Außenseite der großen Schüssel eine Eisschicht bildet. All das sowie die Temperatur, die Materialien und das Endergebnis können in Form von Fotos sehr gut festgehalten werden. Mit den Bildern werden anschließend Plakate gestaltet, auf denen Beobachtungen und Vorgehensweise noch mal nachgelesen werden können. Weitere Hinweise / Varianten n der Stunde zuvor sollten die Schüler über die benötigten Materialien in Kenntnis gesetzt und Informationen zu möglichen Unverträglichkeiten eingeholt werden. Es ist auch denkbar, dass die Schüler nicht vorgegeben bekommen, aus welchen Materialien die Schüsseln und der Löffel bestehen sollten, und sich dies durch ihr Wissen zur Wärmeleitfähigkeit selbst in der vorherigen Stunde erarbeiten. Zusätzlich können sie sich auch bereits im Voraus über Kältemischungen informieren. 3

6 Bewegte Temperatur 10 min erlebnisorientiertes Lernen keines Die Schüler stellen die Teilchenbewegungen bei unterschiedlichen Temperaturen nach. Angsttyp, Stresstyp, Ablenkungstyp Der Lehrer erinnert die Schüler daran, dass alles aus winzigen Teilchen besteht, die sich immerzu bewegen. Das Vorhaben wird erklärt: Jeder Schüler stellt ein winziges Teilchen dar. Durch schnellere und stärkere Bewegungen werden höhere Temperaturen dargestellt, durch langsamere und schwächere Bewegungen niedrigere Temperaturen. Die Schüler stehen auf und laufen. Diese Geschwindigkeit soll die momentane Raumtemperatur von etwa 20 C darstellen. Der Lehrer gibt Temperaturen vor und die Schüler versuchen, sich diesen durch Bewegung anzupassen. Weitere Hinweise / Varianten Die Schüler müssen bereits wissen, dass alles aus Atomen besteht. Viele Klassen sind zunächst sehr zurückhaltend und wissen nicht, wie sie mit der ungewohnten Situation umgehen sollen. In solchen Fällen ist es hilfreich, wenn der Lehrer sich direkt am Geschehen beteiligt und zu Beginn ebenfalls die entsprechenden Bewegungen durchführt. 4

7 Unser Bimetallstreifen 15 min produktorientiertes Lernen Papierstreifen (ca. 1 cm 15 cm), Klebestift, Schere, Teelicht pro Schüler; Feuerzeug, Alufolie Die Schüler bauen einen Bimetallstreifen. Ablenkungstyp, Lusttyp, Angsttyp Jeder Schüler nimmt Klebestift und Schere zur Hand. Anschließend erhält jeder einen Streifen Papier und Alufolie. Der Lehrer erklärt das Vorgehen: Eine Seite des Papierstreifens wird mit Alufolie beklebt. Überstehende Alufolie wird anschließend abgeschnitten. Jeder Schüler erhält ein angezündetes Teelicht. Die Schüler halten den Aluminium-Papier-Streifen an einem Ende und heben ihn in ca. 5 cm über die Kerzenflamme. Dabei muss darauf geachtet werden, dass man sich weder verbrennt noch das Papier anzündet. Durch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten und die Erwärmung rollt sich der Aluminium-Papier-Streifen auf, sodass das Papier auf der Innenseite und das Aluminium auf der Außenseite der Spirale sind. Weitere Hinweise / Varianten Der Lehrer kann die Papier-Aluminium-Streifen natürlich auch bereits vorbereiten. 5

8 Luftblasenzauber 5 min motivierender Einstiegsversuch Wasserschale, Erlenmeyerkolben, ein dazu passender Gummistopfen mit Loch und ein passendes Glasröhrchen Die Schüler sehen, bei welch geringen Temperaturänderungen es bereits zu einer Volumenänderung von Gasen kommt. Stresstyp, Hilfetyp und Angsttyp Vorbereitung: Mit dem Gummistopfen wird der Erlenmeyerkolben verschlossen. Anschließend wird das Glasröhrchen so im Loch des Gummistopfens platziert, dass der größte Teil noch oben herausschaut. Die Schüler werden aufgefordert, Vermutungen aufzustellen, was passiert, wenn das offene Ende des Glasröhrchens ins Wasser getaucht und der Erlenmeyerkolben fest in beide Hände genommen wird. Der Versuch wird durchgeführt. Aufgrund der Wärme unserer Hände wird die Luft im Inneren des Erlenmeyerkolbens erwärmt und beginnt sich auszudehnen. Nach wenigen Sekunden steigen kleine Bläschen aus dem Glasröhrchen auf. Weitere Hinweise / Varianten Der Versuch kann sowohl als Demonstrationsexperiment von einzelnen Schülern vorgeführt werden als auch in Partnerarbeit erfolgen. Beide Varianten können sowohl als Einstieg zum Thema der Ausdehnung von Gasen als auch als Anwendung nach der theoretischen Erarbeitung eingesetzt werden. 6

9 Implosion 45 min Experiment leere Getränkedose, Schale mit Leitungswasser, Bunsenbrenner, Zange Die Schüler bekommen eine Vorstellung der enormen Kräfte, die bei der temperaturbedingten Volumenänderung von Gasen auftreten. Ablenkungstyp, Lusttyp, Langeweiletyp Ohne weitere thematische Hinweise werden die Schüler aufgefordert, genau hinzusehen. Die Schale mit dem Leitungswasser wird bereitgestellt. Der Bunsenbrenner wird angezündet. Die leere Getränkedose wird mit einem Schluck Wasser gefüllt und mit der Zange über den Bunsenbrenner gehalten. Aus Sicherheitsgründen ist es sehr wichtig, die Dose maximal 2 mm hoch mit Wasser zu füllen! Sobald aus der Dose Wasserdampf aufsteigt, wird diese durch eine rasche Drehung mit der Öffnung nach unten in die Wasserschale getaucht. Aufgrund des plötzlich kondensierenden Wasserdampfes und des umgebenden Luftdrucks wird die Dose sofort implodieren. Weitere Hinweise / Varianten Dieses Demonstrationsexperiment kann sowohl als Einstieg in das Thema der Volumenänderung durch Temperaturänderung als auch als Anlass zum Transfer von bereits Gelerntem auf eine neue Situation dienen. Es könnte in dieser Form ebenfalls im Themengebiet Druck angewandt werden. 7

10 Wärme durch Handauflegen 10 min handlungsorientiertes Lernen Infrarotthermometer pro Gruppe Die Schüler erleben die Wärmeleitung am eigenen Leib. Angsttyp, Hilfetyp, Lusttyp Der Lehrer erklärt das Vorhaben, die Temperaturen verschiedener Gegenstände vor und nach dem Handauflegen zu bestimmen. Die Schüler werden auf die korrekte Nutzung der Infrarotthermometer hingewiesen: Das Thermometer muss immer etwa im selben Abstand gehalten werden. In Dreiergruppen erstellen die Schüler eine Tabelle mit drei Spalten und folgenden Überschriften: Gegenstand, Temperatur, Temperatur nach 10 s Handauflegen. Jede Gruppe erhält ein Infrarotthermometer und beginnt mit ihren Messungen. Die gemessenen Temperaturen werden hinter den Gegenständen in der Tabelle notiert. In einem Klassengespräch können die Gegenstände mit besonders hohen Temperaturänderungen gesammelt und die unterschiedliche Effektivität verschiedener Hände besprochen werden. 8

11 Weitere Hinweise / Varianten Diese Messung kann derart erweitert werden, dass auch die Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität verschiedener Materialien thematisiert wird. Hierzu benötigen die Gruppen zusätzlich eine Stoppuhr und müssen ihre Tabelle um eine vierte Spalte mit der Überschrift Zeit bis zur ursprünglichen Temperatur erweitern. Nachdem die Hand vom Gegenstand genommen wurde, wird die Temperatur in sehr kurzen Zeitabständen so oft neu gemessen, bis sie wieder auf die Ausgangstemperatur zurückgefallen ist. Die Zeit hierfür wird von den Schülern gestoppt und in der entsprechenden Spalte notiert. Im Anschluss an diese Versuchsvariante können die unterschiedlichen Zeiten verschiedener Materialien besprochen werden. Warnhinweis: Die meisten Infrarotthermometer sind mit einem Laserpointer ausgestattet. Der Einsatz der Laserpointer unterliegt speziellen Sicherheitsrichtlinien (siehe RiSU). Es ist zwingend notwendig, die Schüler über die bestehenden Gefahren aufzuklären und ein Laserwarnschild aufzustellen. Fliegende Teebeutel 5 min motivierender Einstieg Teebeutel, Feuerzeug, feuerfeste Unterlage Die Schüler erleben ein Beispiel für die Wirkung der Wärmeströmung in Gasen. Ablenkungstyp, Stresstyp 9

12 Vorbereitung: Der Teebeutel wird von Schnur und Inhalt befreit, sodass nur noch der leere Beutel übrig bleibt. Dieser wird senkrecht auf einer feuerfesten Unterlage für alle Schüler sichtbar aufgestellt. Ein Schüler wird nach vorne gebeten und soll das obere Ende des Beutels mit dem Feuerzeug anzünden. Hierbei ist darauf zu achten, dass die gesamte Klasse zu jedem Zeitpunkt sieht, was genau passiert. Sobald der Teebeutel weit genug heruntergebrannt ist, werden die letzten Reste durch den Luftstrom mit nach oben getragen. Die Frage Wie ist das möglich? kann als Ausgangspunkt der weiteren Stunde dienen. 10

13 Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel Frustfach ade! Motivationskoffer Physik Immer besser unterrichten Über diesen Link gelangen Sie direkt zum Produkt: Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des umfangreichen Auer-Verlagsprogramms finden Sie unter Auer Verlag, Augsburg AAP Lehrerfachverlage GmbH Alle Rechte vorbehalten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werks ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlags. Sind Internetadressen in diesem Werk angegeben, wurden diese vom Verlag sorgfältig gepru ft. Da wir auf die externen Seiten weder inhaltliche noch gestalterische Einflussmöglichkeiten haben, können wir nicht garantieren, dass die Inhalte zu einem späteren Zeitpunkt noch dieselben sind wie zum Zeitpunkt der Drucklegung. Der Persen Verlag u bernimmt deshalb keine Gewähr fu r die Aktualität und den Inhalt dieser Internetseiten oder solcher, die mit ihnen verlinkt sind, und schließt jegliche Haftung aus. Illustrationen: Steffen Jähde Satz: Typographie & Computer, Krefeld Bestellnr.: 07850DA3