Station 6 Die Masse. 1. Notiert Euch zur Masse eine Erklärung, Formelzeichen, Einheit und Messgerät.

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1 1 Station 6 Die Masse Umgangssprachlich sagt man zur Masse auch oftmals Gewicht. Dies ist nicht ganz richtig, da der gleiche Körper auf anderen Planten, z.b. auf dem Mond, ein anderes Gewicht auf einer Waage anzeigen würde als auf der Erde. Die Masse bleibt jedoch überall im Universum gleich. Um die Masse zu bestimmen, verwenden wir deshalb keine digitale Waage oder Federwaage, sondern vergleichen die Masse mit bekannten Massestücken. Hierzu verwenden wir eine Balkenwaage, welche vor euch steht. Die Balkenwaage funktioniert wie eine Wippe. Sind die Massen auf beiden Seiten gleich groß, so ist sie in Waage, d.h. gleich hoch. Das Formelzeichen für die Masse ist m und die Einheit ist Gramm (g), Kilogramm (kg) oder Miligramm (mg). Diese Einheiten sind regelmäßig, da sie nach der Vorsilbentabelle unten funktionieren. Unregelmäßige Einheiten sind Tonne (t), Unze (uz) oder Pfund (Pfd). 1. Notiert Euch zur Masse eine Erklärung, Formelzeichen, Einheit und Messgerät. 2. Schreibt die Umrechnung für die regelmäßigen Einheiten auf. 3. Schätzt die Massen für die vorliegenden Gegenstände und messt dann nach. Notiert auch, wie genau ihr vermutet gemessen zu haben in der folgenden Tabelle. Gegenstand Schätzwert Messwert Genauigkeit Hund c. 10kg 8,9 kg +/- 100 g Abweichung, weil er sicherlich nicht ruhig hält 4. HA: Findet mindestens 5 alte oder fremdländische Einheiten zur Masse und gebt ihre Umrechnung in g oder kg an. Tipp: Schaut unter wikipedia unter alte Maßeinheiten nach. Regelmäßige Vorsilbentabelle: Verkleinerung Vergrößerung Abkürzung Vorsilbe Umrechnungszahl Abkürzun g Vorsilbe Umrechnungszahl d- Dezi- ein Zehntel c- Zenti- ein Hunderstel h- Hekto- Hundert mal m- Milli- ein Tausendstel k- Kilo- Tausend mal µ- Mikro- ein Millionstel M- Mega- Millionen mal n- Nano- ein Milliardstel G- Giga- Milliarden mal T- Tera- Billionen mal

2 2 Station 5 Die Zeit Zeit umgibt uns überall. Das Formelzeichen für die Zeit kommt vom englischen Wort time und ist t. Die gebräuchlichsten Einheiten kennt ihr bereits. Sie werden y, mon, d, h, min und s abgekürzt. Diese Abkürzungen kommen von den englischen Bezeichnungen. Leider ist ihre Umrechnung unregelmäßig. Es gibt aber auch noch regelmäßige Zeiteinheiten. Sie werden im Sport und oft in den Naturwissenschaften eingesetzt und sind ms, µs und ns. Die Zeit kann mit verschiedenen Geräten gemessen werden. Früher nutzte man oftmals Sand- oder Wasseruhren. Später kamen mechanische Uhren hinzu, welche das hin- und herschwingen eines Pendels oder einer Feder mitzählten. Mit Hilfe der Elektrizität nutze man noch kleinere Teilchen, die Elektronen, die sich hin- und herbewegten. Dadurch wurde man noch genauer und musste die Uhren kaum noch nachstellen. Die besten Uhren arbeiten mit dem Hin- und Herwackeln von Atomen und gehen in 1 Mio. Jahren um höchstens 1 s falsch. 1. Notiert Euch zur Zeit eine Erklärung, Formelzeichen, Einheit und Messgerät. 2. Schreibt die Umrechnung für die unregelmäßigen und die regelmäßigen Einheiten auf. 3. Schätzt die Zeit, welche die Pendel benötigen, um einmal hin und her zu schwingen und messt anschließend nach. Notiert auch, wie genau ihr vermutet gemessen zu haben in der folgenden Tabelle. Pendel Schätzwert Messwert Genauigkeit Nr. 1 c. 10 s 2 s +/- 2 s Abweichung, weil wir gar nicht so schnell drücken konnten 4. HA: Notiert die durchschnittliche Lebensdauer von folgenden Dingen: Fruchtfliege, Mücke, Katze, Hund, Pferd, Mensch, Wal, Tanne, Eiche, Sonne. Notiert weitere interessanten Zeitangaben. Tipp: Schaut unter wikipedia unter Lebensdauer nach. Regelmäßige Vorsilbentabelle: Verkleinerung Vergrößerung Abkürzung Vorsilbe Umrechnungszahl Abkürzun g Vorsilbe Umrechnungszahl d- Dezi- ein Zehntel c- Zenti- ein Hunderstel h- Hekto- Hundert mal m- Milli- ein Tausendstel k- Kilo- Tausend mal µ- Mikro- ein Millionstel M- Mega- Millionen mal n- Nano- ein Milliardstel G- Giga- Milliarden mal T- Tera- Billionen mal

3 3 Station 4 Die Temperatur Jedes Lebewesen fühlt die Temperatur um sich herum. Trotzdem benötigen wir Messgeräte um eine vergleichbare Temperatur zu messen. Jedes Lebewesen empfindet nämlich die Temperatur subjektiv (s. auch Deutsch, das Subjekt). Ein Thermometer hingegen misst objektiv (s. auch Deutsch, das Objekt). Ihr findet vor euch drei Schüsseln mit unterschiedlich warmem Wasser. Hier könnt ihr prüfen, dass euer Temperatursinn sich täuschen lässt. Die Temperatur hat verschiedene Einheiten, welche man ebenfalls umrechnen kann. Die Anleitung dazu findet ihr im Buch. Dort findet ihr ebenfalls weitere Informationen zur Temperatur. Es gibt zum Beispiel Grad Celsius ( C), Grad Fahrenheit ( F) und Kelvin (K). In Europa verwendet man meist C, während in den USA F sehr gebräuchlich ist. Das Formelzeichen für die Temperatur ist T und das Messgerät das Thermometer. Es gibt Flüssigkeitsthermometer, aber auch Farbthermometer oder digitale Thermometer. Jedes Thermometer hat zudem einen bestimmten Messbereich. Darunter oder darüber kann es die Temperatur nicht messen. Die Temperatur ist nach oben hin unbegrenzt, besitzt aber ein Minimum. 1. Notiert Euch zur Temperatur eine Erklärung, das Formelzeichen, die Einheit und das Messgerät. 2. Führt das Experiment nach der Anweisung auf S.115 Nr. 1 des Buches durch und notiert euch eure Beobachtungen. 3. Führt das Experiment nun mit 2 Thermometern statt 2 Händen durch und prüft ob sich die Thermometer täuschen lassen. 4. Übernehmt einige interessante Temperaturangaben von der letzten Seite im Buch. 5. HA: Findet heraus, wer unser heutiges Celsius-Thermometer erfunden hat und wann dies war.

4 4 Station 3 Die Länge Die Längen und deren Messung habt ihr sicherlich schon kennengelernt. Eine Länge muss jedoch nicht immer geradeaus gemessen werden. Viele Dinge in unserer Umgebung haben zum Beispiel einen Umfang, den man genauso wie die Länge messen kann. Das Formelzeichen für die Länge ist s, für den Umfang ist es u. Bis auf diesen kleinen Unterschied hat der Umfang sowohl die Einheiten als auch die Messgeräte mit der Länge gemeinsam. 1. Notiert Euch zur Länge eine Erklärung, Formelzeichen, Einheit und Messgerät. 2. Schreibt die Umrechnung für 5 regelmäßige Einheiten auf. 3. Schätzt nun den Umfang der vorliegenden Figuren, einer Tischplatte, der Tafel, eines Fensterrahmens, eines Türrahmens und von euch selbst (Bauchumfang) ab und messt anschließend nach. Notiert auch, wie genau ihr vermutet gemessen zu haben in der folgenden Tabelle. Gegenstand Schätzwert Messwert Genauigkeit Buch (Umfang) c. 25 cm 34,5 cm +/- 0,5 cm Abweichung, weil die Ecken abgerundet und schlecht messbar sind 4. HA: Messt, wenn möglich, den Umfang eures Wohnhauses nach und notiert diesen. Regelmäßige Vorsilbentabelle: Verkleinerung Vergrößerung Abkürzung Vorsilbe Umrechnungszahl Abkürzun g Vorsilbe Umrechnungszahl d- Dezi- ein Zehntel c- Zenti- ein Hunderstel h- Hekto- Hundert mal m- Milli- ein Tausendstel k- Kilo- Tausend mal µ- Mikro- ein Millionstel M- Mega- Millionen mal n- Nano- ein Milliardstel G- Giga- Milliarden mal T- Tera- Billionen mal

5 5 Station 2 Die Fläche Die Einheit cm 2 heißt Quadratzentimeter weil sie von einem Quadrat abstammt. Die Seitenlänge des Quadrats ist genau ein Zentimeter. Wie man die Fläche eines Rechtecks berechnet erklärt euch der zweite Zettel. Lest euch diesen zuerst durch. Allerdings haben auch andere Formen als Rechtecke eine Fläche. Um diese zu bestimmen kann man verschiedene Methoden anwenden. Man kann durch kleine Quadrate die Fläche ausfüllen und auszählen. Man kann die Figur zerlegen oder zu etwas Größerem ergänzen und darüber erklären wie groß sie ist. Man kann in schlauen Büchern Formeln für bestimmte Figuren finden, oder diese selbst heraus bekommen. An dieser Station sollt ihr für verschiedene Figuren die Fläche selbst ermitteln. Wie ihr dabei vorgeht bleibt euch überlassen, solange ihr in der Gruppe alle verstanden habt, wie es funktioniert. 1. Notiert Euch zur Fläche noch einmal kurz eine Erklärung, Formelzeichen, Einheit und Messgerät. 2. Schätzt die Flächen der vorliegenden Figuren ab und bestimmt diese dann über eine Methode eurer Wahl. Notiert auch, wie genau ihr vermutet gemessen zu haben in der folgenden Tabelle. 3. Schreibt die Umrechnung für 3 regelmäßige Einheiten auf. Achtung! Die Flächen haben einen anderen Umrechnungsfaktor als die jeweiligen Längen. Orientiert euch an der Beispielrechnung auf dem zweiten Zettel. Figur Schätzwert Messwert Genauigkeit Dreieck c. 50 cm cm 2 +/- 10 cm 2 Abweichung, weil es an den Rändern keine vollen Quadrate mehr sind 4. HA: Schätzt erst und berechnet dann die Fläche eures eigenen Zimmers.

6 6 Die Berechnung der Fläche eines Rechtecks Der Flächeninhalt ist wichtig, wenn du wissen willst, wie groß eine Figur ist. Du willst z. B. eine Wand streichen und sollst herausfinden, wie viel Farbe du für die Wand benötigst. Eine Wand hat oft die Form eines Rechtecks. Das Rechteck hat eine Länge und eine Breite. Die Fläche bestimmst du, indem du das Rechteck in Quadrate teilst. Ein Quadrat ist ein cm lang und ein cm breit. In die Länge passen 6 Quadrate und um die ganze Fläche auszufüllen, müssen mehrere Reihen ausgefüllt werden. Für dieses Rechteck füllst du 4 Reihen aus, denn diese Figur hat eine Breite von 4 cm. Die Fläche eines Rechtecks bestimmst du, indem du die Anzahl der Quadrate zählst. Eine Reihe sind 6 Quadrate und bei 4 Reihen sind das 6*4=24 Quadrate. Da ein Quadrat 1 cm lang ist, beträgt die Fläche 24 cm². Die Einheit ergibt sich aus 1cm * 1cm = 1cm². Das Formelzeichen für die Fläche ist A. Somit kennst du die erste Formel zur Berechnung der Fläche: A = Länge * Breite Umrechnung der Einheiten: Die Fläche des Rechtecks bleibt gleich groß, auch wenn ich sie in mm² angebe. Wenn ich allerdings die Anzahl der mm² Kästchen zähle sind dies natürlich deutlich mehr als cm² Kästchen. Bei der Umrechnung muss sowohl die Länge als auch die Breite einzeln umgerechnet werden. Erst dann wird multipliziert. Beispiel: 8 cm² = 4 cm * 2 cm = 40 mm * 20 mm = 800 mm² 24 cm² = 6 cm * 4 cm = 60 mm * 40 mm = 2400 mm²

7 7 Station 1 - Das Volumen (von Flüssigkeiten ) Den Begriff Volumen kennt ihr sicherlich aus dem Alltag. Die Einheiten des Volumens sind zwar regelmäßig, aber nicht alle werden genutzt. Es gibt Liter (l), den Hektoliter (hl), Milliliter (ml) und Mikroliter (µl). Die kleinen Einheiten werden vor allen Dingen in der Medizin benutzt, während die großen Angaben bei Bauern, Wasserwerken und Tanklastern benötigt werden. Das Formelzeichen für das Volumen ist V. Für Flüssigkeiten gibt es den Messzylinder als Messgerät. Hier gießt man einfach die Flüssigkeit hinein und liest den entsprechenden Wert ab. Wenn man jedoch feste Körper hat, muss man die Differenzmethode benutzen. Das Wort beinhaltet schon die Vorgehensweise. Die Methode benutzt das sogenannte Verdrängungsprinzip. Es besagt: Wo ein Körper ist, kann kein anderer sein. Dass heisst, wenn ihr einen Stein vorsichtig in das Wasser legt, verdrängt er das Wasser, was eigentlich an seiner Stelle war. Vermutlich wisst ihr nun schon, wie die Differenzmethode funktioniert. Für regelmäßige Körper kann man auch wieder die Mathematik zu Hilfe nehmen und das Volumen aus der Länge berechnen. Dies werden wir uns in Mathematik noch genauer anschauen. 1. Notiert Euch zum Volumen eine Erklärung, Formelzeichen, Einheit und Messgerät. 2. Legt eine Tabelle mit 4 Spalten für die vorliegenden Gegenstände an, in die ihr den Schätzwert, den Messwert und die Genauigkeit eintragt. 3. Schätzt das Volumen der Flüssigkeit im Becher und der vorliegenden Gegenstände und messt diese dann nach. Benutzt für die festen Körper die Differenzmethode. Notiert auch, wie genau ihr vermutet gemessen zu haben. 4. Notiert kurz, wie man bei der Differenzmethode vorgeht. Fertigt dazu auch eine kleine Skizze an. 5. HA: Notiert das Volumen einer Limonadenflasche, einer Coladose, eines Wischeimers, des Benzintanks eines Autos und schätzt das Volumen eurer Badewanne.