Leiter oder Nichtleiter?

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1 Leiter oder Nichtleiter? Zuordnung zum Kompetenzmodell (KM) Aufgabe(n) KM Beschreibung 1 W4 Ich kann die Auswirkungen von Vorgängen in Natur, Umwelt und Technik auf die Umwelt und Lebenswelt erfassen und beschreiben N1 Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln. 2 E2 Ich kann zu Vorgänge und Phänomenen in Natur, Umwelt und Technik Fragen stellen und Vermutungen aufstellen. N1 Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln. E2 Ich kann zu Vorgänge und Phänomenen in Natur, Umwelt und Technik Fragen stellen und Vermutungen aufstellen. 3 N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. 4 N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. Seite 1

2 5 W2 Ich kann aus unterschiedlichen Medien und Quellen fachspezifische Informationen entnehmen. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. Didaktischer Kommentar: Ausgehend von einer durchaus realistischen Alltagserfahrung (Weidezaun) sollen in diesem Beispiel die Schüler in theoretischer Form anhand einiger Fotos den Versuchsablauf zur Überprüfung der Leitfähigkeit von Stoffen, die in irgendeiner Form im Unterricht experimentell gemacht worden sein sollte, nachvollziehen. Die Fragestellung soll unter Verwendung elementarer Kenntnisse zur Leitfähigkeit von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen bearbeitet und anhand der vorhandenen Darstellungen der entsprechenden Materialen überprüft werden. Es soll ermittelt werden, wie geeignet diese Aufgabe ist, Schüler konsequent und in einzelnen Schritten vom Auftreten einer physikalischen Frage bis zu deren Lösung zu führen. Das Ziel ist, Schüler in weiterer Folge im Unterricht praktisch erfahrbar zu machen, wie mit relativ einfachen Mitteln (einfacher, unterbrochener Stromkreis, verschiedene Materialien) Leiter und Isolatoren unterschieden werden können. In einem weiteren Schritt sollen aber auch wesentliche Abläufe der Stromleitung durch das Teilchenmodell erklärt werden. Seite 2

3 Leiter oder Nichtleiter? Aufgabe 1 Simone macht mit ihren Eltern einen Spaziergang im Herbst. Sie kommen an einer Viehweide (siehe Bilder) vorbei und das Mädchen berührt mit der Hand den elektrischen Weidezaun. Simone spürt zum ersten Mal elektrischen Strom. Was passiert deiner Meinung nach? Klicke an! Simone bekommt einen lebensgefährlichen elektrischen Schlag. Simone bleibt am Leitungsdraht kleben. Simone spürt einen unangenehmen elektrischen Schlag. Simone verliert das Bewusstsein. Seite 3

4 Aufgabe 2 Da Simone sehr neugierig und nicht besonders ängstlich ist, probiert sie etwas aus. Sie will wissen, ob nur ihre Finger oder auch andere Materialien den Strom leiten. Sie berührt den Draht des Weidezaunes mit verschiedenen Gegenständen. Welche Erfahrungen macht das Mädchen bei folgenden Stoffen? Klicke jeweils die richtige Antwort an! Simone spürt nichts Simone spürt etwas Nasser Grashalm O X Trockenes Holzstück X O Haustorschlüssel O X Stein X O 2 - Münze O X Papas Plastikkamm X O Seite 4

5 Aufgabe 3 In der nächsten Physikstunde sollen die Schüler im Rahmen einer Gruppenarbeit die Leitfähigkeit von Stoffen überprüfen. Simone kann in der Gruppe ihre Erfahrungen mit dem Weidezaun einbringen. So sieht der Versuchsaufbau für die Arbeit in der Gruppe aus: Im linken Bild siehst du einen unterbrochenen Stromkreis. Im rechten Bild wurde die unterbrochene Stelle mit einem leitenden Stoff überbrückt. Die Lampe leuchtet. Simone soll nun mit ihrer Gruppe auf diese Weise einige Materialien auf ihre Leitfähigkeit überprüfen. Auf den folgenden Bildern siehst du verschiedene Stoffe. Sie sollen auf ihre Leitfähigkeit überprüft werden. Wird das Lämpchen im Stromkreis leuchten oder nicht? Beispiel: Seite 5

6 Das Lämpchen leuchtet nicht. Glas ist ein Nichtleiter. Klicke nun das deiner Meinung nach richtige Ergebnis an! nicht nicht nicht nicht Seite 6

7 nicht Aufgabe 4 nicht Simone hat mit ihrer Gruppe alle Beispiele richtig gelöst! Die nächste Frage lautet: Warum leiten manche Stoffe den Strom, andere aber nicht? Ergänze den Lückentext! Die Wörter in den Kästchen helfen dir dabei. Achtung! Nicht alle sind richtig! Ziehe die passenden Wörter mit der Maus in die entsprechende Lücke! Elektronen positive ungeladene unbewegliche frei bewegliche negative Nullleiter Ionen Neutronen Halbleiter? Leiter Nichtleiter a) Metalle sind elektrische Leiter, weil sie frei bewegliche Elektronen haben. b) Flüssigkeiten sind elektrische Leiter, wenn sie negative und positive enthalten. Ionen c) In einem elektrischen Nichtleiter gibt es keine frei beweglichen Ladungsträger. d) Bei einer hohen Spannung ist Luft ein elektrischer Leiter.. Seite 7

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9 Aufgabe 5 Zum Abschluss der Gruppenarbeit folgt noch ein Beschreibungsrätsel? Kannst auch du es lösen? Salzlösungen leiten den elektrischen Strom. Dazu müssen die Teile einer bestimmten Bindungsart ausreichend beweglich sein. Wie heißt diese Bindung? Ich will sie dir kurz beschreiben und auch zeigen: Eine Atomsorte gibt Elektronen ab, die andere nimmt Elektronen auf. Dadurch entstehen positiv bzw. negativ geladene Teilchen. Diese ziehen sich gegenseitig an es bilden sich Salze. In Flüssigkeiten (z.b. Wasser) zerfallen diese in ihre Bestandteile und die beweglichen Teilchen übernehmen die Stromleitung. Bei der beschriebenen Bindungsart handelt es sich um die Ionenbindung Elektronenpaarbindung Metallbindung Ziehe den richtigen Begriff ins leere Kästchen! Ionenbindung Seite 9