Lösungen. zum MATERIALIENPAKET Nr. 1 (Kopier vorlagen des Lehrerbandes)

Transkript

1 EREBNIS PHYSIK 3 ösungen zum MTERIIENPKET Nr. 1 (Kopier vorlagen des ehrerbandes)

2 01 Unser eben im Wär mebad" " Der Treibhauseffekt Wie kommt es, dass die Erde ins Schwitzen gerät? Schreibe einen passenden Text zum Bild. Was könnte die Erde den Menschen sagen? Müsst ihr Menschen wirklich... ösungen zu Erlebnis Physik 3 1 Verlag E. DORNER

3 02 Unser eben im Wär mebad" " Temperatur und innere Energie 3 Gefäße enthalten verschieden viel Wasser. Die Temperatur des Wassers ist in allen Gefäßen gleich groß, in allen Gefäßen wurde das Wasser mit der gleichen Wärmequelle erwärmt. +55 C +55 C +55 C 2 kg 0,5 kg 1 kg B C Welches Wasser hatte als Erstes die Temperatur von +55 C erreicht? Welches Wasser hatte als Zweites die Temperatur von +55 C erreicht? Welches Wasser hatte als Drittes die Temperatur von +55 C erreicht? Welches Wasser enthält die größte Wärmeenergie? Welches Wasser enthält die geringste Wärmeenergie? ls Erstes hat Wasser B die Temperatur erreicht, weil es die kleinste Masse hat. ls Zweites hat Wasser C die Temperatur erreicht, weil es die zweitkleinste Masse hat. ls Drittes hat Wasser die Temperatur erreicht, weil es die größte Masse hat. Wasser enthält die größte Wärmeenergie. 5. Wasser B enthält die geringste Wärmeenergie. ösungen zu Erlebnis Physik 3 2 Verlag E. DORNER

4 Unser eben im Wär mebad" Energieabgabe (bkühlung) " 03 Ein Topf mit kochendem Wasser wird auf einer Korkplatte abgestellt. Während das Wasser abkühlt, misst man ständig die Temperatur. Ein Diagramm zeigt die Temperaturwerte Temperatur in C Zimmertemperatur Zeit in Minuten Wie hoch ist zu Beginn die Temperatur des Wassers? Welche Temperatur hat das Wasser nach einer Minute? 100 C 70 C Wie groß ist die bnahme der Temperatur während der ersten Minute? Nimmt die Temperatur in jeder Minute um diesen Betrag ab? 30 C nein Wird die bnahme der Temperatur pro Minute größer oder kleiner im weiteren Verlauf der bkühlung? kleiner uf welche Temperatur wird sich das Wasser schließlich abkühlen? Hast du dafür eine Erklärung? auf 20 C 20 C ist die Zimmertemperatur. ösungen zu Erlebnis Physik 3 3 Verlag E. DORNER

5 04 Unser eben im Wär mebad" " Energietransport Wärmeleitung Sieh dir die Zeichnungen an und überlege: Ist Stab X aus Eisen, aus Glas oder aus Kupfer? aus Glas X X Zu Beginn der Erwärmung Stäbe aus Eisen, Glas und Kupfer werden erwärmt. Nach 5 Minuten Stab X fühlt sich noch immer nicht heiß an. MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 04 Unser eben im Wär mebad" " Energietransport Wärmeleitung Ein Überlege: Magnet Woraus wird kleinen ist Stab Eisennägeln Y? genähert. Woraus ist Stab Z? Zeichne, wie sich die Nägel am Magneten anordnen könnten. Eisen Eisen Glas Kupfer Glas Kupfer Y Z Y Z Eisblock Zu Beginn der Erwärmung Stäbe aus Eisen, Glas und Kupfer werden erwärmt. Nach 5 Minuten Die Stäbe sanken in das Eis. ösungen zu Erlebnis Physik 3 4 Verlag E. DORNER

6 05 Unser eben im Wär mebad" " Energietransport Wärmeströmung m Boden eines Becherglases befindet sich ein färbiger Kristall. Das Wasser um den Kristall wird erwärmt. Wie bewegen sich seine Teilchen mit dem erwärmten Wasser mit, wenn der Kristall sich langsam auflöst? B MP01 C D EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 05 Unser eben im Wär mebad" " Energietransport Ein In Geschäften Magnet wird werden kleinen Kühltruhen Eisennägeln oft nicht genähert. abgedeckt. Zeichne, wie sich die Nägel am Magneten anordnen könnten. Wärmeströmung Schmilzt das Gefriergut in der Kühltruhe deswegen nicht, weil weniger Elektrizität verbraucht wird? weil kalte uft nicht aufsteigt? weil die Kühltruhe die Wärmestrahlung aufnimmt? weil die Kühltruhe ein guter Wärmeleiter ist? ösungen zu Erlebnis Physik 3 5 Verlag E. DORNER

7 06 Unser eben im Wär mebad" " Ergänze die fehlenden Bezeichnungen. ggregatzustände Übergänge gasförmiger Zustand flüssiger Zustand fester Zustand Erwärmen Wärmezufuhr, Wärmeentzug, bkühlen gasförmiger Zustand flüssiger Zustand Kondensationstemperatur Schmelztemperatur Siedetemperatur Erstarrungstemperatur fester Zustand MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 06 Unser eben im Wär mebad" " ggregatzustände Ergänze Ein Magnet die wird fehlenden kleinen Bezeichnungen. Eisennägeln genähert. Zeichne, wie sich die Nägel am Magneten anordnen könnten. Verdampfen Wasserdampf Gas Übergänge Kondensieren Wasser Flüssigkeit Wasser Flüssigkeit Schmelzen Festkörper, Schmelzen, Erstarren, Eis, Kondensieren, Flüssigkeit, Wasser, Wasserdampf Eis Festkörper Erstarren ösungen zu Erlebnis Physik 3 6 Verlag E. DORNER

8 07 Unser eben im Wär mebad" " ggregatzustände auf der Erde Welchen ggregatzustand nehmen die angeführten Stoffe bei Zimmertemperatur (+20 C) und normalem uftdruck ein? ggregatzustand auf der Erde bei +20 C und Normaldruck Schmelztemperatur Siedetemperatur fest flüssig gasförmig lkohol 114 C 78 C Sauerstoff 219 C 183 C Blei 327 C 1750 C Eisen 1535 C 2730 C Essigsäure 17 C 118 C Quecksilber 39 C 357 C Silber 961 C 1950 C MP01 Chlor 101 C 34 C EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 07 Unser eben im Wär mebad" " ggregatzustände auf der Venus Ein Stell Magnet dir vor, wird es wäre kleinen auf der Eisennägeln Erde so heiß genähert. wie auf der Venus (durchschnittlich 460 C). wie Wären sich die die Nägel folgenden am Magneten Stoffe dann anordnen fest, flüssig könnten. oder gasförmig? Zeichne, (Der auf der Venus herrschende Druck soll bei unseren Überlegungen unberücksichtigt bleiben.) ggregatzustand auf der Venus Schmelztemperatur Siedetemperatur fest flüssig gasförmig lkohol 114 C 78 C Sauerstoff 219 C 183 C Blei 327 C 1750 C Eisen 1535 C 2730 C Essigsäure 17 C 118 C Quecksilber Silber Chlor 39 C 961 C 101 C 357 C 1950 C 34 C ösungen zu Erlebnis Physik 3 7 Verlag E. DORNER

9 08 Unser eben im Wär mebad" " 1 m³ uft wird von 25 C auf 10 C abgekühlt. Wetter uftfeuchtigkeit Wie viel Feuchtigkeit wird dabei abgegeben? 23 g 9,4 g = 13,6 g Es werden 13,6 g Wasserdampf abgegeben. Finde weitere Beispiele. MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 08 Unser eben im Wär mebad" " Wetter Wetterbeobachtung Ein Magnet wird kleinen Eisennägeln Welche genähert. Messgeräte erkennst du? Zeichne, wie sich die Nägel am Magneten 1. anordnen könnten Welche Messwerte zeigen die Geräte an? Hygrometer Barometer Thermometer 64 % relative Feuchte 1018 hpa 17 C 3 Das Foto wurde zur Mittagszeit aufgenommen. Welche Jahreszeit könnte es sein? Frühling, Herbst ösungen zu Erlebnis Physik 3 8 Verlag E. DORNER

10 09 Berührungselektrizität Erkläre, wie du vorgehen musst, damit sich zwei aufgeblasene uftballons so zueinander verhalten, wie es auf den Bildern gezeigt wird. B : B: Wenn die Ballons aneinandergerieben werden, gehen Elektronen von einem Ballon auf den anderen über. Dadurch sind die Ballons elektrisch ungleich geladen und ziehen einander an. Wenn beide Ballons z.b. an den Haaren gerieben werden, gehen Elektronen von den Haaren auf die Ballons über. Beide Ballons sind dann negativ geladen und stoßen einander ab. ösungen zu Erlebnis Physik 3 9 Verlag E. DORNER

11 10 tommodell Wenn ein Natriumatom ein Elektron abgibt, wird es zu einem positiv geladenen Natriumion. Zeichne die elektrischen adungen ein. Natriumatom Natriumion Na Na+ MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 10 tommodell Wenn Ein Magnet ein Chloratom wird kleinen Elektron Eisennägeln aufnimmt, genähert. wird es zu einem negativ geladenen Chlorion. Zeichne, Zeichne wie sich die die elektrischen Nägel am Magneten adungen anordnen ein. könnten Chloratom Chlorion Cl Cl - ösungen zu Erlebnis Physik 3 10 Verlag E. DORNER

12 11 Elektrische adungen ) Ein negativ geladener Hartgummistab wird einem Elektroskop genähert, berührt es aber nicht. Die Plättchen spreizen sich. Überlege und zeichne: B) Der Hartgummistab wird wieder entfernt. Wie verhalten sich die Plättchen? C) Die adungen des Gummistabes werden auf das Elektroskop übertragen, dann wird er entfernt. Wie ist die Stellung der Plättchen dann? B C : B: Die Plättchen spreizen sich aufgrund von Influenz. Die negative adung des Gummistabs drängt die Elektronen in die Plättchen. Wenn der Gummistab entfernt wird, endet die adungstrennung und die Plättchen gehen in den Ruhezustand zurück. C: Wenn der Gummistab den Kontakt berührt und die adung abgestreift wird, geht adung auf das Elektroskop über. Die Plättchen bleiben gespreizt, auch wenn der Gummistab entfernt wird. ösungen zu Erlebnis Physik 3 11 Verlag E. DORNER

13 12 Elektrische adungen Was verändert sich an den Elektroskopen und B, wenn sie mit einem Metallstab verbunden werden? Zeichne und beschreibe. B B Es kommt zu einem adungsausgleich. Beide Elektroskope sind gleich stark geladen. Die adung von ist kleiner geworden, die adung von B ist größer geworden. ösungen zu Erlebnis Physik 3 12 Verlag E. DORNER

14 13 Ist das dargestellte Verhalten richtig oder falsch? Gewitter B C D E F : B: C: D: E: Falsches Verhalten! Falsches Verhalten! Falsches Verhalten! Falsches Verhalten! Richtiges Verhalten! F: Richtiges Verhalten! ösungen zu Erlebnis Physik 3 13 Verlag E. DORNER

15 14 Hintereinanderschaltung Verkable die drei Flachbatterien so, dass sich für die ampe eine Gesamtspannung von 13,5 V ergibt. Zeichne eine Schaltskizze. Die Batterien sind hintereinandergeschaltet. Dabei addieren sich die Einzelspannungen. ösungen zu Erlebnis Physik 3 14 Verlag E. DORNER

16 15 Parallelschaltung Verkable die drei Flachbatterien so, dass sich für die ampe eine Gesamtspannung von 4,5 V ergibt. Zeichne eine Schaltskizze. Die Batterien sind parallel geschaltet. ösungen zu Erlebnis Physik 3 15 Verlag E. DORNER

17 16 Welche Spannungswerte zeigen die Voltmeter an? Schaltungsarten V 0 V 3 V V V V 0 V 1,5 V MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 16 Schaltungsarten Ein Welche Magnet Spannungswerte wird kleinen Eisennägeln zeigen die Voltmeter genähert. an? Zeichne, wie sich die Nägel am Magneten anordnen könnten. 4, ,5 ösungen zu Erlebnis Physik 3 16 Verlag E. DORNER

18 17 Elektrische Stromstärke (I) Ergänze die fehlenden Begriffe und Symbole für die Stromstärke. Messgerät Schaltzeichen Einheit Schaltung nschluss Strommesser ( ) mpere () H (Serienschaltung) Überall im Stromkreis mperemeter intereinanderschaltung Schaltskizze MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 17 Elektrische Stromstärke (I) Ein n der Magnet Stelle wird K zeigt kleinen das Eisennägeln mperemeter genähert. eine Stromstärke von 0,2 mpere. Zeichne, Was zeigt wie das sich mperemeter die Nägel am bei Magneten, M, N und anordnen O? könnten. M K: 0,2 : 0,2 6 V M: N: 0,2 0,2 K O N O: 0,2 ösungen zu Erlebnis Physik 3 17 Verlag E. DORNER

19 18 Ergänze die fehlenden Begriffe und Symbole. Elektrische Spannung (U) Messgerät Schaltzeichen Einheit Schaltung nschluss Spannungsmesser (V ) V Volt (V) arallelschaltung oltmeter P Parallel zur Stromquelle bzw. zum Elektrogerät Schaltskizze V V MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 18 Elektrische Spannung (U) Ein Zwischen Magnet M wird und kleinen N zeigt Eisennägeln der Spannungsmesser genähert. 6 Volt an. Zeichne, Was zeigt wie er zwischen sich die Nägel O und am P? Magneten anordnen könnten. 6 V 6 V M N O P 12 V ösungen zu Erlebnis Physik 3 18 Verlag E. DORNER

20 19 Wie groß ist bei X die Gesamtspannung des Stromkreises? Elektrische Spannung (U) X 24 V 30 V 12 V 12 V X 10 V 12 V 8 V MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 19 Elektrische Spannung (U) Ein Welche Magnet Spannungswerte wird kleinen Eisennägeln zeigen die Spannungsmesser genähert. an? Zeichne, wie sich die Nägel am Magneten anordnen könnten. 24 V 36 V 8 V 8 V 8 V 8 V 8 V 20 V ösungen zu Erlebnis Physik 3 19 Verlag E. DORNER

21 20 Stromkreise Kreuze an, was richtig ist. (Beide ampen und beide Batterien sind gleichwertig.) 4,5 V 4,5 V Widerstand X Y In Schaltung X ist die Spannung der Stromquelle größer als in Y. In Schaltung Y leuchtet das ämpchen weniger hell als in X. In Schaltung X ist die Stromstärke größer als in Y. In Schaltung Y leuchtet das ämpchen länger als in X. In X leuchtet das ämpchen länger als in Y, dafür weniger hell. Beide ämpchen leuchten gleich lange. MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 20 Stromkreise Ein Überlege Magnet und wird kreuze kleinen an, Eisennägeln was richtig ist. genähert. Zeichne, wie sich die Nägel am Magneten anordnen könnten. 0,2 3 V 3 V 0,65 X Y In welchem Stromkreis ist die Spannung größer? leuchtet das ämpchen länger? X ist die Stromstärke kleiner? ist der elektrische Widerstand kleiner? X Y ist die Stromstärke größer? ist der elektrische Widerstand größer? Y X ösungen zu Erlebnis Physik 3 20 Verlag E. DORNER

22 21 Elektrischer Widerstand (R) In einen elektrischen Stromkreis werden nacheinander drei Festwertwiderstände eingebaut. Dabei kann Folgendes beobachtet werden: Festwertwiderstand Festwertwiderstand B Festwertwiderstand C Die ampe leuchtet nicht. Die ampe leuchtet hell. Die ampe leuchtet schwach. Bei welchem Widerstand ist die Stromstärke am größten? Bei welchem Widerstand ist die Stromstärke am kleinsten? Bei welchem Widerstand ist der elektrische Widerstand am größten? Bei welchem Widerstand ist der elektrische Widerstand am kleinsten? B B MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 21 Elektrischer Widerstand (R) Ein Wie Magnet groß ist wird der elektrische kleinen Eisennägeln genähert. Ergänze. Zeichne, Widerstand wie in sich der die Schaltung? Nägel am Magneten anordnen könnten. Ein eiter hat den Widerstand 1 von W, wenn eine Spannung 1 von V erforderlich ist, damit 1 ein Strom von Stärke fließt. U R. I Widerstand = Spannung : Stromstärke R = U : I ösungen zu Erlebnis Physik 3 21 Verlag E. DORNER

23 22 Berechne den elektrischen Widerstand des Drahtes. Ohm'sches Gesetz R =? W U R. I U = 12 V I = 0,5 R =? W U = I = U R = R. I R U I R = U I = 12 V 0,5 = 24 W Der elektrische Widerstand des Drahtes ist 24 Ohm. ösungen zu Erlebnis Physik 3 22 Verlag E. DORNER

24 23 Berechne die elektrische Spannung. Ohm'sches Gesetz R = 20 W? U R. I 0.3 R = 20 W I = 0,3 U =? V U = I = U R = R. I R U I U = R. I = 20 Ẇ0,3 = 6 V Die elektrische Spannung beträgt 6 Volt. ösungen zu Erlebnis Physik 3 23 Verlag E. DORNER

25 24 Berechne die elektrische Stromstärke. Ohm'sches Gesetz R = 96 W U R. I U = 24 V R = 96 W I =? U = I = U R = R. I R U I I = U R = 24 V = 0,25 96 W Die elektrische Stromstärke im Stromkreis beträgt 0,25 mpere. ösungen zu Erlebnis Physik 3 24 Verlag E. DORNER

26 25 Gibt es dafür eine Erklärung? Elektrischer Widerstand Karl schließt einen langen, dünnen Eisendraht an eine Batterie an. Der Draht beginnt zu glühen. Darauf kühlt Karl einen Teil des Drahtes mit kalter uft, um zu verhindern, dass der Draht durchbrennt. Zu Karls Erstaunen glühen die anderen Teile jetzt sogar stärker. Warum ist das so? Der elektrische Widerstand eines eiters hängt auch von seiner Temperatur ab. Mit steigender Temperatur nimmt der Widerstand zu. Karl kühlt einen Teil des Drahtes und bewirkt damit, dass dort der Widerstand abnimmt. Daher kann nun mehr Strom durch den Stromkreis fließen, wodurch die anderen Drahtabschnitte noch mehr erhitzt werden. ösungen zu Erlebnis Physik 3 25 Verlag E. DORNER

27 26 Stromkreise und Schaltzeichen In jeder Schaltskizze ist ein Fehler. Finde ihn und stelle die Zeichnungen im unteren Feld richtig. 6 V 6 V 6 V 6 V!! 12 6 V! 6 V 6 V 12 V 12 V! 6 V 6 V 6 V 6 V 12 V 12 V V 6 V 6 V 12 V 12 V ösungen zu Erlebnis Physik 3 26 Verlag E. DORNER

28 27 Stromkreise und Schaltzeichen In jeder Schaltskizze ist ein Fehler. Finde ihn und stelle die Zeichnungen im unteren Feld richtig. 12 V 6 V! 6 V! R = V ED 6 V!! Kaltleiterwiderstand J 12 V 12 V 6 V R = 25 W 12 V 6 V ED Kaltleiterwiderstand J ösungen zu Erlebnis Physik 3 27 Verlag E. DORNER

29 28 Elektrotechnik macht viele s möglich Ergänze. Mechanische rbeit (W) 1N Die Einheit der rbeit ist das N. ewtonmeter (Nm) 1m m = 102 g 1Nm = 1 N. 1 m. rbeit = Kraft Weg 1N W = F ṡ MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 28 Elektrotechnik macht viele s möglich Mechanische rbeit (W) Ein Georg Magnet schiebt wird den kleinen Wagen Eisennägeln mit den Säcken genähert. 45 m weit. Er wendet dabei eine Schubkraft Zeichne, wie von sich 180 die N Nägel auf. Wie am groß Magneten ist die anordnen von ihm verrichtete könnten. rbeit? Georg Schubkraft 180 N. rbeit = Kraft Weg W = 45 m. 180 N 45 m = 8100 Nm = 8100 J ösungen zu Erlebnis Physik 3 28 Verlag E. DORNER

30 29 Elektrotechnik macht viele s möglich Ergänze. Mechanische eistung (P) Die Einheit der eistung ist das W. att(w) 1N 1m m = 102 g 1W = 1 Nm :1 s 1N P = W t: MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 29 Elektrotechnik macht viele s möglich Mechanische eistung (P) Georg benötigt für die Strecke von 45 m eine Zeit von 60 s. Wie groß ist seine eistung? Georg Schubkraft 180 N P = 45 m 8100 Nm : 60 s = 135 Watt (W) ösungen zu Erlebnis Physik 3 29 Verlag E. DORNER

31 30 Elektrotechnik macht viele s möglich Welche eistungsaufnahme haben die ämpchen? Elektrische eistung (P) 3,8 0,07 V 6,0 0,4 V 2,2 0,22 V 3,5 0,3 V 0,266 W 2,4 W 0,484 W 1,05 W elektrische MP01 EPH3 ösungen zu Erlebnis Physik 3 Verlag E. DORNER 30 Elektrotechnik macht viele s möglich Berechne die fehlenden Werte. Elektrische eistung (P) E-Gerät Glühlampe Glühlampe Bohrmaschine Heizstrahler Fernsehapparat Spannung 230 V 12 V 230 V 230 V 230 V Stromstärke 0,43 6 4,5 3,5 0,6 eistung 98,9 W 72 W 1035 W 805 W 138 W P U. I P = U = P I = U. I I P U ösungen zu Erlebnis Physik 3 30 Verlag E. DORNER

32 31 Elektrotechnik macht viele s möglich Elektrische rbeit (W) Berechne die elektrische rbeit für den Betrieb der beiden Elektrogeräte.. W = P t P = 75 W = kw t = 4 h W =? ampe: Herd: P = 75 W = 0,075 kw t = 4 h W = 0,075 kw. 4 h = 0,3 kwh (Kilowattstunden) P = 1,8 kw t = 2 h W = 1,8 kw. 2 h = 3,6 kwh ösungen zu Erlebnis Physik 3 31 Verlag E. DORNER

33 32 Elektrotechnik macht viele s möglich Elektrische rbeit (W) Berechne die elektrische rbeit für den Betrieb der beiden ampen. 0,5 12 V 230 V 0,5 X Y ampe X: ampe Y: P = 12 V. 0,5 = 6 W = 0,006 kw t = 12 h W = 0,006 kw. 12 h = 0,072 kwh P = 230 V. 0,5 = 115 W = 0,115 kw t = 5,5 h W = 0,115 kw. 5,5 h = 0,6325 kwh ösungen zu Erlebnis Physik 3 32 Verlag E. DORNER