Download. Physik an Stationen. Licht und Schatten. Optik an Stationen. Downloadauszug aus dem Originaltitel: Optik.

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1 Download Jennifer Day-Betschelt Optik an Stationen Sekundarstufe I Jennifer Day-Betschelt Physik an Stationen Downloadauszug aus dem Originaltitel: SPEZIAL Optik

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 Materialaufstellung und Hinweise Die Schüler erhalten jeweils ein Exemplar des Laufzettels. Die Stationen 1 bis 7 sind in entsprechender Anzahl zu kopieren und den Schülern bereitzulegen. Als Alternative können die Stationsblätter je nach Schülerzahl 3- bis 8-mal laminiert und als Stationenkarten eingesetzt werden. Dann müssen die Schüler Tabellen, Aufgaben, Informationen und Merksätze in das Heft / den Ordner übertragen. Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten zur Verfügung gestellt werden. S. 3 Station 1 Die Größe von Schattenbildern: 1 Lichtquelle (Kerze oder Experimentierleuchte), 1 lichtundurchlässiger Gegenstand, 1 weißer Schirm mit Halterung S. 5 Station 3 Schatten mit mehreren Lichtquellen: 2 Lichtquellen (Kerzen oder Experimentierleuchten mit Farbblenden), 1 lichtundurchlässiger Gegenstand, 1 weißer Schirm mit Halterung S. 6 Station 4 Tag und Nacht auf der : 1 Globus, 1 Aufkleber, 1 Taschenlampe S. 10 Lernzielkontrolle : 1 Zusatzblatt 1

4 Laufzettel Arbeitsanweisung 1. Lies dir zuerst die gesamte Arbeitsanweisung bei der jeweiligen Station durch. 2. Kläre Fragen mit deinem Partner oder frage deinen Lehrer. 3. Räume deinen Arbeitsplatz nach dem Experimentieren immer sorgfältig auf. 4. Sammle die Ergebnisse und Arbeitsblätter jeder Station sorgfältig in deinem Physikordner oder Physikheft. Beachte die Reihenfolge. 5. Denke daran, die bearbeitete Station auf deinem Laufzettel abzuhaken. Dieser Laufzettel gehört Wird ein lichtundurchlässiger Körper von einer Lichtquelle beleuchtet, so entsteht hinter dem Körper ein Bereich, der gar nicht oder nur teilweise beleuchtet wird. Diesen Bereich bezeichnet man in der Physik als Schatten. Dabei wird das Aussehen eines Schattens und die Art des Schattens durch mehrere Faktoren beeinflusst. Die Stationen zu im Überblick: Nummer Titel der Station erledigt am 1 Die Größe von Schattenbildern 2 3 Schatten mit mehreren Lichtquellen 4 Tag und Nacht auf der 5 Der Mond und seine Gestalt 6 Die Mondfinsternis 7 Die Sonnenfinsternis 2

5 Station 1 Die Größe von Schattenbildern Material 1 Lichtquelle (Kerze oder Experimentierleuchte), 1 lichtundurchlässiger Gegenstand, 1 weißer Schirm mit Halterung Aufgabe Untersuche, wovon die Größe des Schattenbildes eines Gegenstands abhängig ist. Vermutung Notiere zuerst deine Vermutung, bevor du mit dem Experiment beginnst. Skizze des Versuchaufbaus Abstand Gegenstand zum Schirm Lichtquelle Gegenstand Größe des Schattenbildes Schirm Durchführung 1. Untersuche, was du verändern kannst, damit sich die Größe des Schattenbildes ändert. 2. Beobachte, was sich (neben der Schattengröße) zusätzlich am Schattenbild verändert. Beobachtung Auswertung Ein Schatten ist der Bereich, in den fällt. Je der lichtundurchlässige Gegenstand ist und je der an der steht, desto und ist das Schattenbild. Je der lichtundurchlässige Gegenstand ist und je der von der entfernt steht, desto und ist das Schattenbild. 3

6 Station 2 Aufgaben 1. Anna meint zu ihrer Freundin Gina: Schatten hängen von der Farbe der Kleidung ab. Helle Kleidung erzeugt helle Schatten und dunkle Kleidung erzeugt dunkle Schatten. Notiere, wie du dazu stehst. 2. Löse die Aufgabe zeichnerisch, indem du den Strahlengang des Lichts konstruierst, und gib an, welche der Punkte beleuchtet werden und welche nicht. + E + D + C + A 3. Tina meint: Schatten gibt es nur an Orten, an denen kein Licht ist. Wenn es nachts vollkommen dunkel ist, gibt es keine Schatten. Sarah entgegnet: Im Gegenteil, nachts gibt es nur Schatten! Erläutere. + B 4. Tim hat einen neuen Schreibtisch bekommen und möchte nun seine Schreibtischlampe aufstellen. Tim überlegt: An welcher Position sollte ich die Lampe als Rechtshänder aufstellen? Begründe deine Entscheidung

7 Station 3 Schatten mit mehreren Lichtquellen Material 2 Lichtquellen (Kerzen oder Experimentierleuchten mit Farbblenden), 1 lichtundurchlässiger Gegenstand, 1 weißer Schirm mit Halterung Aufgabe Oft werden Gegenstände von zwei oder mehreren Lichtquellen beleuchtet. Erkläre, anhand des Versuchs, was hierbei zu beobachten ist. Vermutung Notiere zuerst eine Vermutung, bevor du mit dem Experiment beginnst. Versuchsaufbau / Versuchsdurchführung 1. Baue den Versuch wie in der Zeichnung dargestellt auf. Achte darauf, dass beide Lichtquellen gleich weit vom Schirm entfernt sind. 2. Schalte die beiden Lampen an. Lichtquelle 1 Schirm Beobachtung Beschreibe deine Beobachtungen. Lichtquelle 2 Gegenstand Ergebnissicherung 1. Zeichne in die Skizze oben die Strahlengänge der beiden Lichtquellen ein. 2. Schraffiere die Schattenbereiche entsprechend ihrer Helligkeit. 3. Erkläre die Begriffe Kernschatten und Halbschatten anhand dieser Skizze. 5

8 Station 4 Tag und Nacht auf der Material 1 Globus, 1 Aufkleber, 1 Taschenlampe Versuchsaufbau / -durchführung ybefestige einen Aufkleber auf dem Globus, an der Stelle, wo du dich befindest. ybeleuchte den Globus seitlich mit einer Lampe und drehe ihn langsam gegen den Uhrzeigersinn um seine eigene Achse. ybeobachte deinen Standpunkt bei seinem Lauf durch die Licht- bzw. Schattenseite um die. Beobachtung Aufgaben 1. Vervollständige den Lückentext. Ein Tag hat daran, dass die Stunden. Dies liegt insgesamt Stunden benötigt, um sich einmal um ihre eigene zu drehen. Während sich die ihre eigene von der um dreht, wird immer nur eine Hälfte der beleuchtet. Auf der beleuchteten Seite ist es. Auf der unbeleuchteten Seite ist es. 2. Zeichne den Schatten ein, den der Gegenstand an den jeweiligen Positionen der Sonne wirft. Sonne um 12 Uhr Sonne um 9 Uhr Süden Sonne um 17 Uhr Osten Westen 6

9 Station 5 Der Mond und seine Gestalt Aufgabe Die Mondphasen Der Mond dreht sich um die und wird von der Sonne beleuchtet. a) Färbe die beleuchtete Seite des Mondes gelb und die unbeleuchtete Seite grau ein. b) Kennzeichne den Neumond und den Vollmond. paralleles Sonnenlicht Mondbahn c) Beschreibe und skizziere, wie wir den Mond von der aus in den dargestellten acht Mondphasen sehen d) Die traditionelle Merkhilfe, mit der du die Mondphasen unterscheiden kannst, beruht auf der (alt-)deutschen Schrift: Das Schreibschrift-a ( ) hat seinen Bogen links, ebenso wie die Sichel des abnehmenden Mondes. Das alte Schreibschrift-Z ( ) hingegen hat seinen Bogen, wie die Sichel des zunehmenden Mondes, rechts. Zeichne die beiden Buchstaben an den dazugehörigen Mond und benenne die dargestellte Mondphase. e) Überprüfe noch einmal deine Lösung aus Aufgabenteil c) mit der Merkhilfe aus Aufgabenteil d). Korrigiere, falls nötig. 7

10 Station 6 Die Mondfinsternis Aufgaben 1. Vervollständige den Text. Bei einer totalen Mondfinsternis liegen, und auf einer. Der Mond streift oder durchquert dabei den der. Die verdeckt die, die den Mond normalerweise beleuchten. Daher sieht es so aus, als würde der langsam verschwinden. Eine totale Mondfinsternis tritt nur bei auf. 2. Die totale Mondfinsternis a) Zeichne den Strahlenverlauf der Sonne und markiere den Halbschatten und den Kernschatten der. Sonne b) Zeichne den Mond in der Position ein, bei der eine totale Mondfinsternis eintritt. c) Erkläre, warum eine Mondfinsternis nur bei Vollmond auftritt. d) Erkläre, warum wir nicht bei jedem Vollmond eine Mondfinsternis beobachten können. 3. Die partielle Mondfinsternis Erkläre, wann von einer partiellen Mondfinsternis gesprochen wird und woran man diese erkennt. 8

11 Station 7 Die Sonnenfinsternis Aufgaben 1. Vervollständige den Text. Bei einer Sonnenfinsternis steht der zwischen der und der. Der des Mondes fällt auf die. Von der aus sieht man, wie sich der als dunkle Scheibe vor die des Mondes, kann man beobachten, wie der schiebt. Befindet man sich im die vollständig verdeckt. Eine totale Sonnenfinsternis tritt nur bei auf. 2. Die totale Sonnenfinsternis a) Zeichne den Mond an der Position ein, bei der eine totale Sonnenfinsternis stattfindet. Sonne b) Konstruiere den Strahlengang der Sonne und markiere den Halbschatten und den Kernschatten des Mondes. c) Erkläre, warum eine Sonnenfinsternis nur bei Neumond beobachtet werden kann. d) Erkläre, warum eine Sonnenfinsternis in Deutschland so selten stattfindet. 3. Die partielle Sonnenfinsternis Erkläre, wann man von einer partiellen Sonnenfinsternis spricht und woran diese zu erkennen ist. 9

12 Lernzielkontrolle Hinweis: Beantworte die Aufgaben auf einem Zusatzblatt. Aufgabe 1 a) Beschrifte im Bild die Punkte 1 4. (2 P.) b) Erkläre die Begriffe Schattenraum und Schattenbild. (2 P.) 2 3 c) Erkläre, wann ein Schattenbild möglichst klein erscheint. Fertige eine Skizze zu deiner Erklärung an. (2 P.) Aufgabe 2 Ein lichtundurchlässiger Gegenstand wird von zwei Lampen beleuchtet. a) Konstruiere hier den Strahlengang des Lichts. (2 P.) b) Benenne und schraffiere hier die einzelnen Schattenbereiche mit den entsprechenden Farben. (2 P.) c) Erkläre die Begriffe Halbschatten und Kernschatten. (2 P.) Aufgabe 3 Erkläre das Zustandekommen von Tag und Nacht auf der P. 6 P. 3 P. Aufgabe 4 Die Mondphasen a) Schraffiere hier die Schattenseiten des Mondes. (4 P.) b) Markiere hier den Neumond und den Vollmond im Bild. (1 P.) c) Erkläre, was man unter den Mondphasen versteht und wie sie zustande kommen. (3 P.) paralleles Sonnenlicht P. Mondbahn Aufgabe 5 Die Sonnenfinsternis a) Erkläre, unter welchen Bedingungen (in Deutschland) eine totale Sonnenfinsternis beobachtet werden kann. (3 P.) b) Fertige eine Skizze an, aus der die Stellung von Sonne, Mond und bei einer totalen Sonnenfinsternis hervorgeht. Beschrifte und schraffiere die einzelnen Schattenzonen. (3 P.) 6 P. 10

13 Station 1: Die Größe von Schattenbildern Seite 3 Vermutung: Individuelle Lösungen Beobachtung: Individuelle Lösungen Auswertung Ein Schatten ist der Bereich, in den kein Licht fällt. Je größer der lichtundurchlässige Gegenstand ist und je näher der lichtundurchlässige Gegenstand an der Lichtquelle steht, desto größer und unschärfer ist das Schattenbild. Je kleiner der lichtundurchlässige Gegenstand ist und je weiter der lichtundurchlässige Gegenstand von der Lichtquelle entfernt steht, desto kleiner und schärfer ist das Schattenbild. Station 2: Seite 4 1. Ein Schatten ist der Bereich, in den kein Licht fällt. Daher ist ein Schatten immer dunkel. 2. Grafische Lösung: + E + D + C + A Fazit: Beleuchtet: A, D, C; unbeleuchtet: B, E 3. Wenn man sagt, es gibt keine Schatten, ist das richtig. Denn Schatten entstehen, wenn Licht auf einen lichtundurchlässigen Gegenstand fällt, sodass hinter diesem ein Bereich entsteht, in den kein Licht gelangt der Schatten. Wenn man sagt, es gibt nur Schatten, ist dies auch korrekt, da die von der Sonne abgewendet ist und in ihrem eigenen Schatten liegt. 4. Tim sollte seine Lampe links an Position 1 aufstellen, da das Licht somit ungehindert auf das Blatt Papier gelangen kann. An Position 2 würde Tims Arm einen Schatten erzeugen, der auf das Blatt fallen würde. + B Station 3: Schatten mit mehreren Lichtquellen Seite 5 Vermutung: Individuelle Lösungen Beobachtung: Es entstehen mehrere Schatten. Ergebnissicherung 1. / 2. Strahlenverlauf und Schattenbereiche: Halbschatten Kernschatten Halbschatten 3. Der Kernschatten ist der Bereich, in den weder Licht von der einen noch von der anderen Lichtquelle gelangt. Der Halbschatten ist der Bereich, in den Licht von einer der beiden Lichtquellen gelangt. 11

14 Station 4: Tag und Nacht auf der Seite 6 Beobachtung: Die Markierung wandert vom beleuchteten Teil der in den unbeleuchteten Teil. Auf der beleuchteten Seite ist es Tag, auf der unbeleuchteten Seite ist es Nacht. 1. Ein Tag hat 24 Stunden. Dies liegt daran, dass die insgesamt _24_ Stunden benötigt, um sich einmal um ihre eigene Achse zu drehen. Während sich die um ihre eigene Achse dreht, wird immer nur eine Hälfte der von der Sonne beleuchtet. Auf der beleuchteten Seite ist es Tag. Auf der unbeleuchteten Seite ist es Nacht. 2. Korrekte Schattenwürfe: Sonne um 12 Uhr Sonne um 9 Uhr Osten Süden Sonne um 17 Uhr Westen Station 5: Der Mond und seine Gestalt Seite 7 a) / b) Korrekte Markierung: paralleles Sonnenlicht Mondbahn c) / e) Korrekte Mondphasen: d) unehmend bnehmend 12

15 Station 6: Die Mondfinsternis Seite 8 1. Bei einer totalen Mondfinsternis liegen Sonne, und Mond auf einer Linie. Der Mond streift oder durchquert dabei den Kernschatten der. Die verdeckt die Sonnenstrahlen, die den Mond normalerweise beleuchten. Daher sieht es so aus, als würde der Mond langsam verschwinden. Eine totale Mondfinsternis tritt nur bei Vollmond auf. 2. a) / b) Strahlenverläufe und Schattenbereiche: Halbschatten Kernschatten Halbschatten Sonne Mond c) Eine Mondfinsternis tritt nur bei Vollmond auf, weil Sonne, und Mond dann genau in einer Linie stehen und es so aussieht, als wurde der voll beleuchtete Mond verschwinden. d) Weil Sonne, und Mond nicht bei jedem Vollmond genau in einer Linie stehen, können wir nicht immer eine Mondfinsternis beobachten. 3. Eine partielle Mondfinsternis tritt auf, wenn sich der Mond im Halbschatten der befindet. Die partielle Mondfinsternis erkennt man daran, dass der Vollmond nur teilweise zu verschwinden scheint. Station 7: Die Sonnenfinsternis Seite 9 1. Bei einer Sonnenfinsternis steht der Mond zwischen der und der Sonne. Der Schatten des Mondes fällt auf die. Von der aus sieht man, wie sich der Mond als dunkle Scheibe vor die Sonne schiebt. Befindet man sich im Kernschatten des Mondes, kann man beobachten, wie der Mond die Sonne vollständig verdeckt. Eine totale Sonnenfinsternis tritt nur bei Neumond auf. 2. a) / b) Strahlenverläufe und Schattenbereiche: Kernschatten Halbschatten Mond Sonne c) Eine Sonnenfinsternis kann nur bei Neumond beobachtet werden, weil dann Sonne, Mond und genau in einer Linie stehen. d) Eine Sonnenfinsternis ist ein seltenes Ereignis, weil Sonne, Mond und in einer Linie stehen müssen. Zudem ist der Kernschatten im Vergleich zur sehr klein, wodurch nur auf einem kleinen Teil der die Sonnenfinsternis zu sehen ist. Gleichzeitig muss sich Deutschland genau zu diesem Zeitpunkt an dieser Stelle befinden. 3. Man spricht von einer partiellen Sonnenfinsternis, wenn sich die im Halbschatten des Mondes befindet. Dies ist daran zu erkennen, dass der Mond die Sonne nur teilweise verdeckt. 13

16 Lernzielkontrolle: Seite 10 Aufgabe 1 a) Korrekte Beschriftung: (1) Lichtquelle, (2) lichtundurchlässiger Gegenstand, (3) Schattenraum, (4) Schattenbild (2 P.) (0,5 P. pro korrekten Begriff) b) Der Schattenraum ist der Bereich zwischen dem lichtundurchlässigen Gegenstand und dem Schirm, in den kein Licht gelangt. (1 P.) Das Schattenbild ist das Abbild des Gegenstandes auf dem Schirm. (1 P.) c) Das Schattenbild ist möglichst klein, wenn der Gegenstand sehr weit von der Lichtquelle entfernt ist. (1 P.) Skizze: Individuelle Lösungen (1 P.) Aufgabe 2 a) / b) Korrekter Strahlengang: Halbschatten Kernschatten Halbschatten c) Der Kernschatten ist der Bereich, in den kein Licht gelangt, weder das Licht der grünen noch das Licht der roten Lichtquelle. (1 P.) Der Halbschatten ist der Bereich, in den nur Licht von einer Lichtquelle gelangt, aber nicht von der anderen. (1 P.) Aufgabe 3 Die benötigt 24 Stunden, um sich einmal um sich selbst zu drehen. (1 P.) Während sich die um ihre eigene Achse dreht, wird immer nur eine Hälfte von der Sonne beleuchtet. (1 P.) Auf der beleuchteten Seite herrscht Tag und auf der unbeleuchteten Seite Nacht. (1 P.) Aufgabe 4 a) / b) Mondphasen: paralleles Sonnenlicht Mondbahn (4 P.) / (1 P.) c) Als Mondphasen bezeichnet man die wechselnde Gestalt des Mondes. (1 P.) Der Mond umkreist die und wird dabei von der Sonne beleuchtet. (1 P.) Je nachdem, an welcher Position sich der Mond befindet, verändert sich für den Beobachter sein Aussehen, da er mal mehr und mal weniger beleuchtet wird. (1 P.) Aufgabe 5 a) Bei einer Sonnenfinsternis steht der Mond zwischen der und der Sonne. Der Schatten des Mondes fällt auf die. Von der aus sieht man, wie sich der Mond als dunkle Scheibe vor die Sonne schiebt. Befindet man sich im Kernschatten des Mondes, kann man beobachten, wie der Mond die Sonne vollständig verdeckt. Eine totale Sonnenfinsternis tritt nur bei Neumond auf. Eine Sonnenfinsternis ist ein seltenes Ereignis, weil Sonne, Mond und in einer Linie stehen müssen. Zudem ist der Kernschatten im Vergleich zur sehr klein, wodurch nur auf einem kleinen Teil der die Sonnenfinsternis zu sehen ist. Gleichzeitig muss sich Deutschland genau zu diesem Zeitpunkt an dieser Stelle befinden. (3 P.) b) Totale Sonnenfinsternis: Kernschatten Halbschatten Mond Sonne (1 P. für korrekte Stellung von Sonne, Mond und, 1 P. für korrekten Strahlengang des Lichts, 1 P. für korrekte Schattenzonen) 14

17 Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel Physik an Stationen Spezial: Optik 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. Covergestaltung: Kirstin Lenhart, Mu nchen Umschlagfoto: Mikroskop: fotolia Urheber: psdesign1; Mann mit Brille: fotolia Urheber: blackday; Discokugel: fotolia Urheber: REDPIXEL Illustrationen: Stefanie Aufmuth, Corinna Beurenmeister, Steffen Jähde, Hendrik Kranenberg, Stefan Leuchtenberg, Sandra Schu ler, Thorsten Trantow, Bettina Weyland Satz: Fotosatz H. Buck, Kumhausen Bestellnr.: 07724DA2