Begleitmaterialien für Unterrichtsgänge in das Deutsche Museum erarbeitet von Lehrkräften

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1 Begleitmaterialien für Unterrichtsgänge in das Deutsche Museum erarbeitet von Lehrkräften Thema Wirkungen der Luft DM- Abteilung Physik Kurzbeschreibung Vier Arbeitsblätter zu Luft, Luftdruck und Vakuum Schulart Hauptschule Jahrgangsstufe 7 Schulfach Autor/ Autorin (Schul)-Adresse PCB Judith Hartl, Robert Gerhard, Josef Frohnwieser VS Oberbergkirchen Ziegelberg Oberbergkirchen GS.THSI.Oberbergkirchen@iiv.de Homepage Schule Anmerkungen/ Hinweise Erstellungsjahr 2002 Deutsches Museum 2003

2 Deutsches Museum Lageplan Physik und Umwelt

3 DIE WIRKUNG DER LUFT - Versuche im Vakuum - Lehrerinfo Lehrplan: PCB 7. Jahrgangsstufe: 7.1 und 7.2 Sammlung: Physik (Lageplan Nr 25) 1. OG Umwelt (Nr 40) 2. OG Vorwissen: Begriff Vakuum Material:: Schreibgerät (Bleistift, blauer Farbstift), Lineal Zeitbedarf: Minuten Ausstellungsobjekte und Versuche, die von den Schülern erkundet werden sollen: 1. Magdeburger Halbkugeln (Otto von Guerricke) - Anschauungsobjekt und Informationstext 2. Halbkugelversuch im Modell (an der gegenüberliegenden Wand) 3. Luft hat eine Masse - Wägung der Luft frühzeitig einen Vorführer bestellen! (Versuchstisch in der Raummitte) 4. Funktionsmodell einer Kolbenluftpumpe - Erzeugung eines Vakuums 5. Schallquelle (Klingel) im luftleeren Raum 6. Freier Fall im luftleeren Raum 7. Gummiblase im luftleeren Raum (Vorführung und Erklärung durch die Lehrkraft) Der Luftrest in der Gummiblase kann sich im Vakuum durch den fehlenden Druck von außen ausdehnen. 8. Zusammensetzung der Luft Infotext in der Abteilung Umwelt PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Seite 1 von 1

4 Wirkungen der Luft Blatt 1 1. Du kommst zu den Magdeburger Halbkugeln. Beschreibe das aufsehenerregende Experiment des Otto von Guericke! 2. Gehe nun zum Halbkugelversuch und führe ihn durch! Was stellst du fest? PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Seite 1

5 Wirkungen der Luft Blatt 2 Diese Wörter musst du in die Merksätze einsetzen: Gewicht Gewicht Schall Vakuum Fall Luftdruck 3. Lass dir den Versuch zur Wägung der Luft vorführen! Ausgangssituation : Zeichne ein, was passiert, wenn aus einem Glaskolben die Luft abgesaugt wird! Male die mit Luft gefüllte Kugel blau aus! Merke: Die Luft hat ein 4. Gehe zurück zum Halbkugelversuch! Erklärung: An den Halbkugeln wirken Kräfte. Die Luft drückt von außen auf die Schalen und im gleichen Maße auch von innen. Luft Luft Luft Luft Vakuum Luft kein Luftdruck Überlege: Die Luft im Inneren wird abgesaugt, es entsteht ein Vakuum (luftleerer Raum). Warum kannst du die Kugeln nun nicht mehr trennen? Lösung: Die Luft hat ein, sie übt einen aus. Man nennt das auch. PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Seite 2

6 Wirkungen der Luft Blatt 3 5. Gehe nun zum Modell der Kolbenluftpumpe! Hier siehst du, wie man mit einer Pumpe Luft absaugen kann ( Vakuumverpackung!). a) Beschrifte die Zeichnung mit folgenden Begriffen: Behälter, Pumpkolben, Pumpengehäuse, Dreiwegehahn (blau), Manometer Behälter Manometer Pumpgehäuse Dreiwegehahn Pumpkolben b) Drücke nun den Knopf am Modell und beobachte genau, was passiert! Im Ausgangszustand strömt die Luft von außen in den Behälter. Der Dreiwegehahn wird um 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht. Der Kolben fährt nach rechts und saugt dabei die Luft aus dem Behälter. Zeichne mit blauer Farbe den Weg der Luft ein! Der Dreiwegehahn wird nochmals um 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht. Der Behälter wird abgesperrt, und der Kolben fährt nach links und schiebt die abgepumpte Luft nach draußen. Ergänze die fehlenden Teile der Pumpe und zeichne den Weg der Luft blau ein! c) Starte den Versuch noch einmal! Wie viele Pumpvorgänge sind nötig, damit der Behälter luftleer wird? 4 PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Seite 3

7 Wirkungen der Luft Blatt 4 6. Gehe zur Vakuumglocke mit der Klingel und drücke beide Knöpfe gleichzeitig einige Sekunden. Was stellst du fest? Merke: Der breitet sich in der Luft aus, aber nicht im. 7. Gehe zum Versuch Fall im freien Raum und führe ihn durch! Was beobachtest du? Merke: Die Luft bremst den 8. Gehe zur Vakuumglocke mit den Luftballons und lass dir den Versuch von deinem Lehrer erklären! Was geschieht, wenn die Luft herausgepumpt wird? PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Seite 4

8 Wirkungen der Luft Blatt 1 1. Du kommst zu den Magdeburger Halbkugeln. Beschreibe das aufsehenerregende Experiment des Otto von Guericke! Berühmt wurde Guericke durch seine öffentlichen und spektakulären Versuche mit den Magdeburger Halbkugeln, die er 1656 in Magdeburg und 1663 in Berlin dem staunenden Publikum vorführte. Auf die aufeinandergelegten und leergepumpten Halbkugeln wirkte der äußere Luftdruck so stark, daß sie nur durch die Kraft von ungefähr 16 bis 18 Pferden auseinandergerissen werden konnten. 2. Gehe nun zum Halbkugelversuch und führe ihn durch! Was stellst du fest? Die Halbkugeln lassen sich nicht voneinander trennen, wenn die Luft abgesaugt wird. PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Lösungen Seite 1

9 Wirkungen der Luft Blatt 2 Diese Wörter musst du in die Merksätze einsetzen: Gewicht Gewicht Schall Vakuum Fall Luftdruck 3. Lass dir den Versuch zur Wägung der Luft vorführen! Ausgangssituation : Zeichne ein, was passiert, wenn aus einem Glaskolben die Luft abgesaugt wird! Male die mit Luft gefüllte Kugel blau aus! (z.zt. außer Betrieb) Merke: Die Luft hat ein Gewicht 4. Gehe zurück zum Halbkugelversuch! Erklärung: An den Halbkugeln wirken Kräfte. Die Luft drückt von außen auf die Schalen und im gleichen Maße auch von innen. Luft Luft Luft Luft Vakuum Luft kein Luftdruck Überlege: Die Luft im Inneren wird abgesaugt, es entsteht ein Vakuum (luftleerer Raum). Warum kannst du die Kugeln nun nicht mehr trennen? Lösung: Die Luft hat ein Gewicht, sie übt einen Druck aus. Man nennt das auch Luftdruck. Das Vakuum im Innern der Kugel übt keinen Gegendruck mehr aus. PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Lösungen Seite 2

10 Wirkungen der Luft Blatt 3 5. Gehe nun zum Modell der Kolbenluftpumpe! Hier siehst du, wie man mit einer Pumpe Luft absaugen kann ( Vakuumverpackung!). a) Beschrifte die Zeichnung mit folgenden Begriffen: Behälter, Pumpkolben, Pumpengehäuse, Dreiwegehahn (blau), Manometer Behälter Manometer Pumpgehäuse Dreiwegehahn Pumpkolben b) Drücke nun den Knopf am Modell und beobachte genau, was passiert! Im Ausgangszustand strömt die Luft von außen in den Behälter. Der Dreiwegehahn wird um 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht. Der Kolben fährt nach rechts und saugt dabei die Luft aus dem Behälter. Der Dreiwegehahn wird nochmals um 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht. Der Behälter wird abgesperrt, und der Kolben fährt nach links und schiebt die abgepumpte Luft nach draußen. c) Starte den Versuch noch einmal! Wie viele Pumpvorgänge sind nötig, damit der Behälter luftleer wird? 4 PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Lösungen Seite 3

11 Wirkungen der Luft Blatt 4 6. Gehe zur Vakuumglocke mit der Klingel und drücke beide Knöpfe gleichzeitig einige Sekunden. Was stellst du fest? Das Klingelgeräusch wird immer leiser, wenn die Luft abgesaugt wird. Merke: Der Schall breitet sich in der Luft aus, aber nicht im Vakuum. 7. Gehe zum Versuch Fall im freien Raum und führe ihn durch! Was beobachtest du? Kugel und Feder fallen gleich schnell hinunter, wenn die Luft abgesaugt wird. Merke: Die Luft bremst den freien Fall 8. Gehe zur Vakuumglocke mit den Luftballons und lass dir den Versuch von deinem Lehrer erklären! Was geschieht, wenn die Luft herausgepumpt wird? Die Luftballons werden größer, wenn die Luft abgesaugt wird. d.h. kein Luftdruck! PCB im Deutschen Museum Wirkungen der Luft Lösungen Seite 4