Musteraufgabe: Bestimme mit einem Strommessgerät, Kabeln und einer 4,5 V Batterie den Widerstand eines Glühlämpchens.

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1 ut-physik: GRUDWISSE 7. KLASSE METHODIK METHODE BEISPIEL Modellvorstellungen: aturwissenscaft benutzt Modelle, um Vorgänge in der atur quantitativ zu bescreiben und vorerzusagen. Lictstralen gedact als unendlic sale Lictbündel benutzen wir, um die geradlinige Ausbreitung von Lict sowie seine Reflexion und Brecung an Grenzfläcen zu bescreiben. Dokumentation von Experimenten: Ein Versucsprotokoll, besteend aus ragestellung, Versucsaufbau, Versucsdurcfürung und Versucsauswertung, soll ein Experiment so genau bescreiben, dass ein anderer das Experiment mit Hilfe des Protokolls wiederolen kann. Strukturiertes Lösen von Aufgaben: Die Aufteilung in gegebene Größen, gesucte Größen, Lösungsweg und Antwort erleictert das Verständnis von Aufgabenstellung und Lösung. Recnen mit geltenden Ziffern: Recenergebnisse können nict genauer sein als die Messwerte, aus denen sie berecnet werden. ragestellung: Welce Stoffe leiten elektriscen Strom gut, welce sclect? Versucsaufbau: Materialliste, Scaltskizze Durcfürung: Bescreibung des Vorgeens. Dokumentation der Ergebnisse in einer Tabelle oder einem Diagramm. Auswertung: Alle Metalle leiten el. Strom gut, Plastik, Holz etc. leiten el. Strom sclect. Ein Kugelstoßer bescleunigt die 7,5 kg Kugel beim Stoß 0,0 s lang mit einer Kraft von 400. Berecne die Gescwindigkeit der Kugel im Moment des Loslassens. Geg.: m = 7,5 kg, = 400, t = 0,0 s Ges.: Gescwindigkeit v v = a. t und a = /m = 400 / 7,5 kg = 55, /kg = 55, (kg m)/(kg s ) = 55, m/s v = a. t = 55, m/s. 0,0 s = m/s Antwort: Die Gescwindigkeit beträgt m/s Strecke: 0,045 at zwei geltende Ziffern (Vornullen zälen nict dazu). Zeit: 0,0 s at drei geltende Ziffen (Endnullen zälen dazu). Die Gescwindigkeit = Strecke / Zeit at nur zwei geltende Ziffern: v = 4,5 m/s. Recnen mit Eineiten: Alle Recnungen werden mit den pysikaliscen Eineiten durcgefürt. So erält man die rictige Eineit für das Ergebnis und eine Kontrolle für Recenfeler. Vergleice die Aufgabe zum Punkt: Strukturiertes Lösen von Aufgaben. Musteraufgabe: Bestimme mit einem Strommessgerät, Kabeln und einer 4,5 V Batterie den Widerstand eines Glülämpcens. Versuc: Batterie, Strommessgerät und Lämpcen werden mit Kabeln in Reie gescaltet und der fließende Strom I = 0,5 A abgelesen. Modellannamen: Die Widerstände von Kabel, Spannungsquelle und Messgerät werd vernaclässigt. Auswertung: Der Widerstand des Lämpcens ist R = U / I = 4,5 V / 0,5 A = 36 Ω. Da die Spannung nur zwei geltende Ziffern at, kann auc der Widerstand nur auf zwei geltende Ziffern bestimmt werden.

2 OPTIK ut-pysik: ERKLÄRUG GRUDWISSE 7. KLASSE VERASCHAULICHUG Modellvorstellung: Die geradlinige Lictausbreitung wird durc Lictstralen dargestellt. Reflexionsgesetz: Einfallender Stral, Lot auf den Spiegel im Auftreffpunkt und reflektierter Stral liegen in einer Ebene. Einfallswinkel α = Reflexionswinkel α Entsteung des Spiegelbilds: Beim Spiegelbild sceint das Lict von einem (nict vorandenen) Gegenstand inter dem Spiegel zu kommen. Es ist ein virtuelles Bild. Man siet das Spiegelbild genauso weit inter dem Spiegel wie der Gegenstand selbst davor stet. Brecung: eben dem gebrocenen Lictstral tritt auc noc ein reflektierter Stral auf. Beim Übergang vom optisc dünneren zum optisc dicteren Medium wird der Stral zum Lot in gebrocen. Beim Übergang vom optisc dicteren zum optisc dünneren Medium wird der Stral vom Lot weg gebrocen. Überscreitet der Lictstral beim Übergang vom optisc dicteren zum optisc dünneren Medium den Einfallswinkel α gr, so tritt Totalreflexion ein. Man bezeicnet α gr als Grenzwinkel der Totalreflexion. Abbildung an einer Sammellinse: Der Parallelstral vor der Linse wird zum Brennpunktstral inter der Linse. Der Brennpunktstral vor der Linse wird zum Parallelstral inter der Linse. Der Mittelpunktstral get geradlinig durc die Mitte der Linse. Der Bildpunkt ergibt sic als Scnittpunkt der gebrocenen Lictstralen.

3 ut-physik: GRUDWISSE 7. KLASSE Elektrizitätslere Atommodell GRÖSSE ORMEL EIHEIT Elektrisce Ladung Atommodell Modellvorstellung elektriscer Strom Positive elektrisce Ladung egative elektrisce Ladung Gleicnamige Ladungen stoßen sic ab, ungleicnamige zieen sic an Atomkern: Protonen: Trägerteilcen der postiven Elementarladung eutronen: Kleben Protonen zu einem winzigen Kern zusammen Atomülle: Elektronen: Trägerteilcen der negativen Elementarladung, umscwirren in großem Abstand den Atomkern in Elektronenwolke Elektrisc neutrales Atom. reie Elektronen in Metallen Elektriscer Strom als luss von Elektronen im metalliscen Leiter von Minus- zu Pluspol. Tecnisce Stromrictung Magnetismus Wirkungen des elektriscen Stroms Stabmagnet, ord- und Südpol Hufeisenmagnet Magnetisce Wirkung des elektriscen Stroms, Elektromagnet Elektrisce Stromstärke I [I] = A (Ampere) Elektrisce Spannung U [U] = V (Volt) Elektriscer Widerstand R = U V I [ R ] = = A Ω (Om) Elektriscer Stromkreis Pluspol, Minuspol Scaltsymbole für Gleic- und Wecselstromquelle, Scalter, Glülampe, Amperemeter und Voltmeter,

4 ut-physik: GRUDWISSE 7. KLASSE Elektrizitätslere Atommodell: Musteraufgaben. Zum Atommodell a. Die nebensteende Abbildung zeigt den modellaften Aufbau eines Atoms. Erläutere die Begriffe Atomkern und Elektronenwolke. b. Warum tragen mance Teilcen ein Plus-, andere ein Minusund wieder andere gar kein Zeicen? c. Wie viele Protonen entält der Atomkern? Siet man sie alle auf dem Bild? Der Kern befindet sic im Zentrum des Atoms und ist aus Protonen und eutronen aufgebaut. Die Elektronen kreisen ser scnell um den Kern erum und bilden so die Elektronenwolke. Die Elektronen sind elektrisc negativ geladen und tragen desalb ein Minuszeicen. Die Protonen sind elektrisc positiv geladen und tragen desalb ein Pluszeicen. Die elektrisc neutralen eutronen alten die Protonen entgegen irer Abstoßung im Kern. Die Zal der Protonen im Kern ist 8 und stimmt mit der Zal der Elektronen in der Elektronenwolke überein. Alle 8 Protonen sind zu seen. ac außen ist das Atom elektrisc neutral.. Zu Magnetismus und Wirkungen des elektriscen Stroms a. Was ist in der Elektrizitätslere der Unterscied zwiscen ord- und Südpol, bzw. Plus- und Minuspol? b. Zeicne einen einfacen Stromkreis, in dem alle vier Pole einmal vorkommen. Der ordpol ist dasjenige Ende einer auf einer lotrecten Acse drebar gelagerten Kompass- oder Magnetnadel, das sic nac orden ausrictet. Das andere Ende eißt Südpol. Plus- und Minuspol eißen die Ansclüsse einer Batterie bzw. Gleicstromquelle. Die Zeicnung entält eine Stromquelle mit Plus- und Minuspol sowie eine stromdurcflossene Spule mit Eisenkern als Elektromagnet. Die Enden des Eisenkerns sind dann ord- bzw. Südpol des Elektromagneten. S 3. Zum elektriscen Stromkreis a. Welce Scalter müssen gesclossen werden, damit beide Lampen leucten? b. Welce Scalter musst du scließen, damit nur Lampe L leuctet? c. Die Batterie besitzt die Spannung 6,0 V. Der Widerstand der Glübirne L beträgt 3,0 Ω. Berecne die Stromstärke in der Lampe L bei der Scalterstellung wie in Aufgabe b. d. Wie viele Scalter kannst du öcstens scließen, one dass eine Lampe leuctet? Welce sind das? Damit beide Lampen leucten, müssen die Scalter S, S, S 4 und S 5 gesclossen werden. Scalter S 3 bleibt offen. Zum ausscließlicen Leucten der Lampe L müssen alle Scalter außer S 4 gesclossen werden. U U 6,0 V R = I = I = I =, 0 A I R 3,0 Ω Wenn einer der Scalter S bzw. S bzw. S 5 geöffnet bleibt, können die übrigen 4 gesclossen werden, one dass eine Lampe leuctet.

5 ut-physik: GRUDWISSE 7. KLASSE Mecanik GRÖSSE ORMEL EIHEIT Δs [s] = m v = Δt [t] = s Weg s Zeit t Gescwindigkeit v Bescleunigung a Δv a = Δt Δs: Ortsdifferenz Δt: Zeitdifferenz Δv: Gescw.differenz m [v] = =3,6 s m [a] = s Kraft. Auf einen Körper wirkt die Kraft vom Betrag, wenn dieser in s auf die Gescwindigkeit m bescleunigt wird. s. Eine Kraft ist die Ursace für eine Änderung der Gescwindigkeit oder der Bewegungsrictung eines Körpers. kg m = (ewton) s Kraft als Vektor (Pfeil) Die Kraft besitzt eine Rictung, einen Betrag und einen Angriffspunkt (Vektor). Angriffspunkt Betrag Rictung. Wirkt auf einen Körper keine Kraft, so ändert sic auc sein Bewegungszustand nict. Das eißt der Körper beält Betrag und Rictung der Gescwindigkeit bei. ewtonsce Gesetze. = m. a 3. Kräfte treten nur paarweise auf: Greift der Körper A mit der Kraft r am Körper B an, so übt B auf A die Gegenkraft r vom gleicen Betrag und entgegengesetzter Rictung aus. A B Kräfteparallelogramm. Die Kräfte r und r werden mit Hilfe des Kräfteparallelogramms zu der Ersatzkraft r zusammen gesetzt.. Umgekert: Die Kraft r kann in die Kräfte r und r zerlegt werden. Gewictskraft G oder G Masse m Ortsfaktor g Denung Δs ederärte D g = m G D := D = G = m. g [ G ] = [m] = kg [g] = kg (Def. von D) l 0 l [s] = m [D] = = const. Δs (Hookesces Gesetz) Δs=l l 0 m

6 ut-physik: GRUDWISSE 7. KLASSE Mecanik: Musteraufgaben Aufgabe : Holger färt um 5 mit dem Moped von Müncen nac Ulm, um seine Großeltern zu besucen. Die Kilometeranzeige des Mopeds zeigt 565. Um 6 00 kommt er bei den Großeltern an. Die Kilometeranzeige zeigt nun (Unterwegs at er noc eine Pause eingelegt!) a) Berecne die mittlere Gescwindigkeit, mit der er die Strecke von Müncen zu den Großeltern zurück gelegt at. b) Wann wäre er bei den Großeltern angekommen, wenn er die ganze Strecke mit der konstanten Gescwindigkeit v = 50 zurück gelegt ätte? a) Gegeben: s =565, s =5775, b) Gegeben: Δs= 50, v = 50 t = 5min, t = 6 00min Gesuct: Δt =? Gesuct: v=? Δs= s - s =50, v = Δ t Antwort: Δt= t - t = 3 45min 60 v = = = Die mittlere Gescwindigkeit beträgt v = Δt = Δt v Δt = = = 3, Antwort: Er wäre um 5 5 angekommen. Aufgabe : Eine unbelastete Scraubenfeder der Länge l o = 0 wird bei einer Belastung von =,7 auf die Länge l = 5 gedent. a) Berecne die ederärte D der eder. b) An die unbelastete Scraubenfeder wird eine Kugel der Masse 00 g geängt. Um welce Strecke wird die eder gedent? (Recne mit =!) kg g 9, 8 a) Gegeben: l 0 = 0, l = 5, =,7 Gesuct: D =? Δs = l - l 0 = 5, D =,7 D = = 0, 8 Antwort: Die ederärte D beträgt 5 0,8. b) Gegeben: D = 0, 8, m = 00 g Gesuct: Δs =? m g D = = = D D. (mit = m g) 0,0 kg 9,8 kg = = Antwort: Die eder wird um gedent. 0,8