INHALTSVERZEICHNIS. 7 Temperatur und Zustandsänderungen 48 V1 Einfaches Flüssigkeitsthermometer 48 V2 Bimetallthermometer 50 Warm und kalt 52

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1 INHALTSVERZEICHNIS Verhaltensregeln 3 Einführung in das Praxisbuch 4 1 Physik bestimmt unser Leben 6 V1 Längenmessung 6 V2 Messung des Volumens 8 Exp Schwingunsdauer 10 Mein Zeigefinger! 12 2 Alles in Bewegung 14 V1 Der 10-Meter-Lauf 14 V2 Section Control 15 Section Control einmal anders 17 3 Kräfte und ihre Wirkungen 19 V1 Umgang mit einer Federwaage 19 V2 Zusammenhang zwischen Kraft und Dehnung 20 Exp Reibungskraft 22 Miss deine Kräfte selber 24 4 Trägheit und Masse 27 V1 Welche Münze ist am trägsten? 27 V2 Bestimmung der Masse und Umgang mit einer Waage 28 Exp Welche Schnur reißt? 30 Selfmade-Waage 31 7 Temperatur und Zustandsänderungen 48 V1 Einfaches Flüssigkeitsthermometer 48 V2 Bimetallthermometer 50 Warm und kalt 52 8 Akustik 54 V1 Schallquellen unter der Lupe 54 V2 Ausblasen einer Kerze 55 Exp Wasserspiel 56 Laut und hoch 58 9 Druck und Auftrieb in Flüssigkeiten 60 V1 Bestimmung der Auftriebskraft I 60 V2 Bestimmung der Auftriebskraft II 61 Exp Auftriebskraft in Süß- und Salzwasser 63 Der schwebende Korken Druck und Auftrieb in Gasen 68 V1 Aerodynamik 68 Exp1 Luft hat auch eine Masse 69 Exp2 Atemvolumen 70 Der Ei-Crasher 72 5 Arbeit Energie Leistung 34 V1 Messung der Arbeit und der Leistung 34 V2 Einen Hebel ins Gleichgewicht bringen 35 Exp Bungeejumping 37 Mach die Energie sichtbar 39 6 Aufbau der Materie 42 V1 Den Farben auf der Spur 42 V2 Der perfekte Ring 43 Exp Löslichkeit von Salz 44 Wasserspritze 46 2

2 B 1 PHYSIK BESTIMMT UNSER LEBEN LÄNGENMESSUNG In diesem Versuch sollen die Verwendung und der Umgang mit einem Rollmeter und einer Schiebe lehre erlernt werden. B V 1 Geräte & Materialien Schiebelehre Rollmeter zwei Stativstangen unterschiedlicher Länge Messzylinder (aus Kunststoff, 100 ml) Informationen Verwendung der Schiebelehre: Innenmaß über 3,8 fixe Skala Tiefenmaß Außenmaß Noniusskala (bewegliche Skala) 4. Teilstrich passt genau mit dem oberen Teilstrich, daher ist die zweite Dezimalstelle eine 4 : 3,84 Abb. 1: Verwendung und Bestandteile einer Schiebelehre Verwendung der Noniusskala: Die Noniusskala ermöglicht die Angabe von Längenmaßen mit einer Genauigkeit von 0,1 mm. Die Vorgehensweise ist, wie folgt: Der vorderste Teilstrich (Null bzw. Strich Nr. 0) auf der Noniusskala zeigt den ungefähren Wert an. In Abbildung 1 wäre dieser Wert etwas mehr als 3,8 cm. Um die zweite Dezimalstelle zu bestimmen, sucht man nun jenen Teilstrich der Noniusskala, der sich genau unter einem Teilstrich der fixen Skala befindet. Die zweite Dezimalstelle entspricht der Zahl des entsprechenden Teilstrichs. In unserem Beispiel ist die zweite Dezimalstelle eine 4 und das gesuchte Maß ist daher 3,84 cm. 6

3 Versuche Durchführung 1. Überlege dir vor den einzelnen Messungen, welches Messinstrument sich besser eignet, das Roll meter oder die Schiebelehre. 2. Bestimme die Länge und die Dicke (Durchmesser) der beiden Stativstangen. 3. Der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Messzylinders sollen gemessen werden. 4. Bestimme die Höhe des Messzylinders. 5. Trage die Messergebnisse in der Tabelle ein. Messwerte Ergebnis der Messung Länge der Stativstange 1 Länge der Stativstange 2 Dicke der Stativstange 1 Dicke der Stativstange 2 Innendurchmesser des Messzylinders Außendurchmesser des Messzylinders Höhe des Messzylinders Schlussfolgerung Notiere, welches Messinstrument sich wofür eignet. Für die Länge der Stativstangen eignet sich. Für die Dicke der Stativstangen eignet sich. Für den Durchmesser des Messzylinders eignet sich. Für die Höhe des Messzylinders eignet sich. 7

4 1 PHYSIK BESTIMMT UNSER LEBEN SCHWINGUNGSDAUER Galilei zeigte, dass die Schwingungsdauer eines Fadenpendels mit zunehmender Länge des Fadens zunimmt. Wie wird sich wohl die Schwingungsdauer ändern, wenn du verschiedene Massen schwingen lässt? Plane ein Experiment, mit dem du diese Frage untersuchen kannst. Führe dein Experiment durch. Notiere deine Ergebnisse. B Exp B Geräte & Materialien 4 Schlitzgewichte e (50 g) Teller für Schlitzgewichte Faden Schere Rollmeter Stativmaterial Stoppuhr Vermutung: Skizziere und beschreibe dein Experiment: 10

5 Versuche Messwerte: Interpretation: Selbsteinschätzung Kreuze an, was du schon kannst. = kann ich = kann ich nicht Ich kann ein Experiment planen und durchführen, in dem untersucht wird, wie die Schwingungsdauer eines Fadenpendels von der Masse abhängt. Ich kann mit verschiedenen Messgeräten die Länge von Körpern messen. Ich bin in der Lage, mit einer Noniusskala zu arbeiten. Ich kann das Volumen eines Körpers mithilfe der Wasserverdrängung bestimmen. 11

6 1 PHYSIK BESTIMMT UNSER LEBEN MEIN ZEIGEFINGER! Vorbereitung 1. Bildet Gruppen mit drei Personen. Problemstellung Du kennst schon einige Methoden, mit denen man das Volumen verschiedener Körper bestimmen kann. Dein Zeigefinger hat drei Glieder. Wie groß ist wohl das Volumen der ersten zwei Glieder? Bestimme das Volumen der ersten zwei Glieder deines Zeigefingers. Kreative Denkphase Zeit: ca. 3 Minuten Überlege dir zunächst alleine, wie du das Volumen deines Zeigefingers bestimmen könntest. Gehe davon aus, ausreichend Zeit und beliebige Materialien zur Verfügung zu haben. Trage deine Ideen am Entwurfsblatt ein. Entscheidungsfindung Zeit: ca. 5 Minuten 1. Tauscht eure Ideen in der Gruppe kurz aus. 2. Nun sollt ihr das Problem nur mit den zur Verfügung gestellten Materialien aus der flex-box lösen. Entscheidet in der Gruppe, wie mit den bereits gefundenen Ideen und den vorhandenen Materialien das Problem gelöst werden kann. Folgende Materialien stehen euch aus der flex-box zur Verfügung: Knetmasse flex-box Schieblehre Overheadstift Luftballon Schnur Messzylinder Schere Becherglas mit Wasser Plastikbecher Untersetzer 3. Notiert die beste Idee am Entwurfsblatt mittels Beschreibung und Skizze. Stellt diese der Lehrkraft vor. 12

7 flex Experimentelle Phase Setzt eure Idee nun experimentell um. Notiert euer Ergebnis. Ergebnis Beschreibe und skizziere die Vorgehensweise. Präsentation & Diskussion Präsentiert eure Vorgehensweise und eure Ergebnisse. Diskutiert über aufgetretene Schwierigkeiten und Verbesserungsmöglichkeiten. Kreative Ideensammlung Methode und Beschreibung Geräte & Materialien 13

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