3.1 Magie: Aus Blau wird Rot ca Min. ab Kl. 5

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1 3.1 Magie: Aus Blau wird Rot ca Min. ab Kl. 5 2 Waschflaschen, 2 Bechergläser, 1 Trichter, 3 Schlauchabschnitte, Karton, Wasser, 2 Lebensmittelfarben Es wird ein Versuch gezeigt, der verblüffend und zunächst nicht erklärbar ist. Der Effekt der Magie kann verstärkt werden, indem ein Zaubertuch, ein Zauberstab oder schlicht und einfach magische Hände verwendet werden. Der Versuch wird entsprechend der Skizze aufgebaut. Dabei ist auf den korrekten Anschluss der Waschflaschen zu achten. Die linke Waschflasche wird mit rot angefärbtem Wasser gefüllt. Der Versuchsaufbau wird in einem Karton verborgen, (z. B. vom Kopierpapier). Aus dem Karton schauen der Trichter und der linke Schlauch heraus. Gibt man in den Trichter blau angefärbtes Wasser, so kommt auf der anderen Seite rot angefärbtes Wasser heraus. Weitere Hinweise: Der Versuch eignet sich insbesondere für eine Übungsstunde zum Thema Luft ist nicht nichts!. Statt mit Lebensmittelfarbe lässt sich das Wasser auch mit flüssigem Universal indikator und etwas Säure bzw. Lauge anfärben Mechanik

2 3.2 Kognitiver Konflikt: Leichtes schwimmt!? ca. 5 Min. ab Kl. 6 1 Holzklotz (z. B. Bauklotz), 1 Stein (z. B. Kieselstein, jedoch geringere Masse als der Holzklotz), 1 Gefäß mit Wasser (z. B. großes Becherglas) Es wird ein Experiment gezeigt, das ganz offensichtlich ein Ergebnis liefert, das so nicht erwartet wurde bzw. den Erfahrungen widerspricht. Der Widerspruch zum Vorwissen führt zu einem starken kognitiven Konflikt. Auf dieser Grundlage kann die Aneignung von neuem Wissen erfolgen. Es wird die Frage gestellt, warum ein Holzklotz schwimmt und ein Stein untergeht. Meistens wird die Antwort sein, dass Stein schwerer ist als Holz. Für den Versuch werden ein kleiner Stein und ein großer Holzklotz verwendet. Beide werden für die Bestimmung ihrer Masse auf die Waage gelegt und anschließend in ein Gefäß mit Wasser gegeben. Der Stein geht trotz geringerer Masse unter. Das widerspricht der Formulierung Stein ist schwerer als Holz.. Weiterer Hinweis: An diesen Einstieg kann sich eine Diskussion darüber anschließen, dass die Volumina gleich sein müssen. 3 Mechanik 25

3 5.2 Black Box: Der magische Eisenkern ca. 5 Min. ab Kl. 7 1 Spule (z. B. 600 Windungen), 1 Netzgerät, Experimentierkabel, 1 Stabmagnet, 1 Eisenkern (passend zur Spule), 1 dünnes Tuch Eine Black Box ist ein System, bei dem nur Input und Output betrachtet werden (können). Man erhält eine Black Box, indem ein Teil eines Versuchsaufbaus gezielt verhüllt wird. Zum Verhüllen eignen sich z. B. Kisten, Kopierkartons oder Tücher. Die Verhüllung erfolgt so, dass von außen einzelne Parameter verändert werden können (Input) und die Veränderung eine beobachtbare Wirkung hat (Output). Eine Spule wird an ein Netzgerät angeschlossen (ca V Gleichspannung). Die Spule wird mit einem dünnen Tuch verdeckt (im Idealfall auch Kabel und Netzgerät). Die Anziehung von Eisenkern und Stabmagnet wird gezeigt, so dass klar ist, dass von diesen Teilen keine Magie ausgeht. + Der Eisenkern wird in die Spule gesteckt, soweit das mit dem Tuch möglich ist. Nun nähert man nacheinander die beiden Pole des Stabmagneten dem Eisenkern (Input). Es ist zu erkennen, dass die eine Seite des Magneten angezogen wird, die andere Seite wird abgestoßen (Output). Wenn man den Magneten sehr locker hält, kann man ihn um den Eisenkern kreisen lassen. Das wirkt sehr magisch. Weitere Hinweise: Die Spule wird im Laufe der Zeit heiß und sollte daher nur kurz in Betrieb sein! Je nach Alter der Schüler kommt die Vermutung, dass sich unter dem Tuch ein Elektromagnet befindet mit mehr oder weniger Hilfe. Es kann dann ein Elektromagnet selber gewickelt werden und so die Vermutung überprüft werden Elektromagnetismus

4 5.3 Funktionsmodell: Kontaktfreie Stromübertragung! ca. 3 Min. ab Kl. 8 2 Spulen (z. B. 600 Windungen) jeweils mit Eisenkern, 1 Netzgerät, Kabel, 1 Lampe mit Fassung, 1 Karton (oder Kiste) Es wird ein Modell für ein technisches Gerät hergestellt. Der Fokus liegt auf der Erklärung der Funktion und nicht auf der detailgetreuen Nachbildung. Es wird das Funktionsmodell für eine kontaktlose Übertragung elektrischer Energie gezeigt, wie sie z. B. bei einer elektrischen Zahnbürste Verwendung findet. Dazu wird eine Lampe an eine Spule mit Eisenkern angeschlossen. Die Spule legt man in einen Karton (Modell für das Gehäuse der Ladestation). Dabei ist wichtig, dass die Spule möglichst nahe am Rand des Kartons liegt. Eine weitere Spule mit Eisenkern wird an ein Netzgerät angeschlossen (ca V Wechselspannung). Nähert man die Spulen einander, so leuchtet die Lampe. Die Helligkeit nimmt mit zunehmender Entfernung rasch ab. Weiterer Hinweis: Der Einstieg ist auch mit einer Black Box (vgl. Einstieg 5.2) durchführbar. 5 Elektromagnetismus 43

5 Übersicht der fachlichen Themen 1. Optik Brechung: 1.6 Dreidimensionales Sehen: 1.10 Linsen: 1.7, 1.8 Reflexion: 1.5, 1.9 Schatten: 1.3, 1.4 Sehvorgang: 1.1, 1.2, 1.10 Sender-Empfänger-Modell: 1.1, Energie Alltagsvorstellungen: 2.1, 2.6 Energieerhaltung: 2.4, 2.5 Energieentwertung: 2.7 Energieformen: 2.1, 2.2, 2.6 Energieumwandlung: 2.2, 2.3, Mechanik Beschleunigung: 3.5 Dichte: 3.2, 3.3 Eigenschaften von Luft: 3.1 Einfache Maschinen: 3.7, 3.8 Geschwindigkeit: 3.4 Gravitation: 3.9 Reibung: 3.6 Schwerelosigkeit: 3.9 Schwimmen, Schweben, Sinken: 3.2, Elektrizitätslehre Elektrostatik: 4.1, 4.2 Geschlossener Stromkreis: 4.3 Leitfähigkeit: 4.8 Reihen- und Parallelschaltung: 4.5, 4.7 Spannung: 4.7 Stromstärke: 4.6 Stromwirkungen: 4.4 Widerstand: Elektromagnetismus Eigenschaften von Magneten: 5.1 Elektromagnet: 5.2 Generator: 5.4 Stromversorgungsnetz: 5.5 Transformator: Wärmelehre Ausdehnung: 6.3, 6.4, 6.5 Wärmedämmung: 6.7, 6.8 Wärmekapazität: 6.2, 6.6, 6.9 Wärmeleitung: 6.1, 6.2, 6.6 Wärmeströmung: Radioaktivität und Kernenergie Atombau: 7.2 Atombombe: 7.4 Chancen: 7.5 Kernenergie: 7.1, 7.3, 7.5, 7.6, 7.7 Radioaktivität: 7.1, 7.3, 7.6, 7.7 Risiken: 7.3, 7.4, 7.6, 7.7 Übersicht der fachlichen Themen 63

6 Quellenverzeichnis Bildquellen: S. 7 Sonnenstrahlen Michael Pohl; MEV-Verlag (Nr ) S. 8 Laserpointer Digipic; Fotolia.com (Nr ) S. 13 Tageslichtprojektor mailer_diablo; Wikimedia.com ( ) S. 14 Abbildung vom Linsen Edler von Rabenstein; Fotolia.com (Nr ) S. 20 Pendel philippe simier; Fotolia.com (Nr ) S. 29 Blitzeis sp4764; Fotolia.com (Nr ) S. 31 Wippe JZhuk; Fotolia.com S. 40 Achtung Hochspannung Duesentrieb; Wikimedia.com ( ) S. 43 Elektrische Zahnbürste Nataly Studio; Shutterstock.com (Nr ) S. 53 Dach mit Schnee Ron Zmiri; Shutterstock.com (Nr ) S. 54 Thermosflasche Gavran333; Shutterstock.com (Nr ) S. 58 Atomkraftwerk und Windenergie were; Fotolia.com (Nr ) S. 60 Kernkraftwerk in Glühlampe jaroslava V; Shutterstock.com (Nr ) S. 62 Wildschwein MEV-Verlag Textquellen: S. 27 Auf Inline-Skates geblitzt auto.de S. 61 In der Strahlenhölle von Martin Fritz in Themen des Tages, taz vom , Seite 3 64 Quellenverzeichnis

7 Die Internetadressen, die in diesem Werk angegeben sind, wurden vom Verlag sorgfältig geprüft (Redaktionsschluss Juni 2016). 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 Auer Verlag übernimmt deshalb keine Gewähr für die Aktualität und den Inhalt dieser Internetseiten oder solcher, die mit ihnen verlinkt sind, und schließt jegliche Haftung aus. Hinweisen an auf veränderte Inhalte verlinkter Seiten werden wir selbstverständlich nachgehen. Gedruckt auf umweltbewusst gefertigtem, chlorfrei gebleichtem und alterungsbeständigem Papier. 1. Auflage Auer Verlag, Augsburg AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg 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 geprüft. 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 Auer Verlag übernimmt deshalb keine Gewähr für die Aktualität und den Inhalt dieser Internetseiten oder solcher, die mit ihnen verlinkt sind, und schließt jegliche Haftung aus. Illustrationen: Stefanie Aufmuth, Corina Beurenmeister, Julia Flasche, Carmen Hochmann, Steffen Jähde, Hendrik Kranenberg, Carla Miller, Björn Okesson, Thorsten Trantow, Bettina Weyland, Michael Wrede Satz: krauß-verlagsservice, Niederschönenfeld Druck und Bindung: Kessler Druck + Medien GmbH, Bobingen ISBN