1. Federwaage 5 Punkte

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1 1. Federwaage 5 Punkte Experiment Du hast folgendes Material zur Verfügung: Gummifaden, 5 kleinere Beilagscheiben mit bekannter Masse (1,4g) und 1 Beilagscheibe, deren Masse du nicht weißt. Maßband, Klebestreifen, Büroklammer. Teil 1: An einem Ende des Gummifadens befestigst du eine Büroklammer als Haken. Gummifaden und Maßband werden an der Tischkante angeklebt und zwar so, dass die Länge des Gummifadens mit 1 an die Büroklammer gehängten Beilagscheibe etwa 40 cm ist. Siehe Foto! Aufgabe: Du sollst in einer Messreihe die Länge des Gummifadens in Abhängigkeit von der Anzahl der an dieser Federwaage hängenden Beilagscheiben (1 5 Scheiben) ermitteln. Wähle dazu eine passende Teilung für die x-achse und für die y-achse (Tipp: Es ist nicht empfehlenswert, bei der y-achse mit dem Wert 0 zu beginnen). Zeichne die Achsen und die Achsenbeschriftung ein. Zeichne anschließend die Messpunkte ein. Bitte wenden!

2 Teil 2: Aufgabe: Verwende deine Versuchsanordnung und deine Messreihe aus Teil 1, um die unbekannte Masse der größeren Beilagscheibe möglichst genau zu ermitteln. Die Masse der großen Beilagscheibe: Notiere hier deine Messungen, Überlegungen und deine Rechenschritte:

3 2. Licht und Schatten 8 Punkte a) Wie kamen die Schatten auf dem Schirm zu Stande? Die Bilder zeigen die Schatten eines oder mehrerer Quader. Auf der rechten Seite findest du mögliche Erklärungen für die Entstehung dieser Schattenbilder. Aufgabe: Ordne jeweils einem Bild eine Erklärung (a, b, c, d oder e) zu und begründe deine Antwort: Bild 1 Erklärung Das Bild zeigt a. den Schatten eines Quaders, der von einer Kerze beleuchtet wird. Bild 2 b. den Schatten eines Quaders, der von zwei Kerzen beleuchtet wird. c. den Schatten zweier Quader, die von einer Kerze beleuchtet werden. Bild 3 d. den Schatten zweier Quader, die von zwei Kerzen beleuchtet werden. e. den Schatten dreier Quader, die von einer Kerze beleuchtet werden. Zu Bild 1 passt Erklärung. Begründung: Zu Bild 2 passt Erklärung. Begründung: Zu Bild 3 passt Erklärung. Begründung: Bitte wenden!

4 b) Schatten einer roten und einer grünen Lichtquelle Mit einer roten und einer grünen Lampe wird der Schatten eines Gegenstandes auf einem Schirm erzeugt. Aufgabe: Zeichne mit Lineal die unterschiedlichen Farbbereiche auf dem Schirm ein. c) Kamele in der Morgensonne Die Aufnahme wurde am frühen Morgen in der Sahara gemacht. Aufgabe: Wohin gehen die Kamele? Kreuze die richtige Antwort an und begründe sie. Die Kamele gehen nach Süden. Die Kamele gehen nach Westen. Die Kamele gehen nach Osten. Die Kamele gehen nach Norden. Meine Begründung:

5 3. Flachland 4 Punkte Beetle wohnt in einer flachen Welt, so wie in der Zeichnung (unten) als x-y-ebene mit Koordinatenachsen dargestellt. Er startet zur Zeit t=0 im Ursprung des Koordinatensystems und bewegt sich so, wie es die beiden Diagramme zeigen. Das erste Diagramm (s-t-diagramm) zeigt die Bewegung in die x-richtung, das andere (v-t-diagramm) zeigt die Geschwindigkeit in die y-richtung. s-t-diagramm (x-richtung) v-t-diagramm (y-richtung) Aufgabe: Zeichne den Weg von Beetle in der x-y-ebene ein.

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7 4. Experimente mit einem Wasserbehälter 6 Punkte Wir stellen uns einen Behälter vor, in dem eine Flüssigkeit, z.b. Wasser, ist. Mit diesem Behälter führen wir verschiedene Bewegungen aus. Aus der Erfahrung wissen wir, dass wir so einen Behälter mit Vorsicht bewegen müssen, da die Flüssigkeit leicht herausschwappt. Man darf etwa einen mit Suppe gefüllten Teller nicht ruckartig verschieben. Bei allen folgenden Beispielen stellen wir uns vor, dass unser Behälter die beschriebene Bewegung schon seit einiger Zeit macht, sodass die Flüssigkeitsoberfläche zur Ruhe gekommen ist und nicht schaukelt. Deine Aufgabe ist es, zu jeder der beschriebenen Bewegungen des Behälters die richtige Stellung der Flüssigkeitsoberfläche einzuzeichnen (rechte Spalte der Tabelle), z.b. so:. Wenn die Oberfläche geneigt ist, soll man erkennen, dass sie geneigt ist und auf welche Seite. Der genaue Winkel der Neigung spielt keine Rolle. a) Behälter bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit nach rechts b) Behälter bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit nach links c) Behälter wird nach rechts beschleunigt Behälter befindet sich auf einem Ringelspiel in Kreisbewegung d) Bitte wenden!

8 Behälter befindet sich auf einem Karussell e) f) Behälter gleitet (reibungsfrei) eine schiefe Ebene hinab

9 5. Experimente mit einer Küchenwaage 4 Punkte Versuchsbeschreibung Experimente mit einer Küchenwaage, Wasser und Apfelsaft, einer 1-Liter PET-Flasche ( kleine PET-Flasche ) mit Schraubverschluss und einer 1,5-Liter PET-Flasche ( große PET-Flasche ), deren oberes Ende man entfernt hat. Die kleinere Flasche passt locker in die größere hinein. Start: Die leere kleine Flasche und die mit 0,35 Liter Wasser gefüllte große Flasche stehen auf der Waage. Die Anzeige der Waage ist 0,4kg, wie im Bild rechtsersichtlich. In den folgenden Versuchen A bis E ist die große Flasche immer auf der Waage, die Wassermenge in ihr bleibt unverändert. Versuch A: Die leere kleine PET-Flasche wird in die Position gebracht, wie im Bild A dargestellt. Sie wird so weit in die große Flasche eingetaucht, dass das Wasser fast bis zum Schraubverschluss der kleinen Flasche steigt. Versuch B: In die kleine Flasche werden 0,5 Liter Apfelsaft eingefüllt. Versuch C: Die mit 0,5 Liter Apfelsaft gefüllte kleine PET-Flasche wird wieder in die große Flasche eingetaucht t, wie im Bild C dargestellt. Das Wasser in der großen PET-Flasche steigt dabei fast bis zum Schraubverschluss der kleinen PET-Flasche. Versuch D: In der kleinen Flasche ist jetzt 1 Liter Apfelsaft. Versuch E: Die mit 1 Liter Apfelsaft gefüllte kleine PET-Flasche wird in die Position gebracht, wie im Bild E dargestellt. Das Wasser in der großen PET-Flasche steigt dabei fast bis zum Schraubverschluss der kleinen PET-Flasche. A B C D E Gefragt ist: Wie kann man diese Versuche der Reihe nach ordnen? Wird die Waage bei A, B, C, D oder bei E am meisten anzeigen? Gibt es Fälle, wo die Waage (fast) gleich viel anzeigt? Bitte wenden!

10 Wichtig ist: 1 Liter Wasser bzw. 1 Liter Apfelsaft haben ziemlich genau 1 kg Masse. Der Boden der inneren Flasche berührt bei diesen Versuchen nie den Boden der äußeren Flasche! Aufgabe 1: Reihe die Fälle A, B, C, D und E nach der Anzeige der Waage. Kleinste Anzeige größte Anzeige. Wenn die Anzeige zwischen benachbarten Fällen deiner Meinung nach (fast) gleich ist, dann setze in das Kästchen das Gleichheitszeichen ( = ), ansonsten das Kleiner-Zeichen ( < ). Aufgabe 2: Trage in das Feld in den Bildern A, B, C, D bzw. E die Anzeige der Waage in kg ein.

11 6. Feder und Faden 4 Punkte Experimente mit Pendeln Jemand besitzt mehrere Massen von jeweils einem bzw. zwei Kilogramm. Eine Masse von einem Kilogramm hängt er an das Ende einer Spiralfeder, eine andere Masse von ebenfalls einem Kilogramm an das Ende eines Fadens. Er befestigt sowohl die Feder als auch den Faden in der dargestellten Weise und versetzt in beiden Fällen die Masse in Schwingung. Die Masse an der Feder schwingt auf und ab, die Masse am Faden hin und her. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem Federpendel bzw. von einem Fadenpendel. Die Person stellt fest, dass die Zeitdauer für eine Schwingung in beiden Fällen genau eine Sekunde beträgt. Aufgabe: Wähle bei (a) und (b) die jeweils richtigen Aussagen! a) Nun wird am Faden und an der Feder jeweils eine Masse von zwei Kilogramm befestigt. Das führt dazu, dass die Schwingungsdauer des Federpendels länger als eine Sekunde dauert weniger lang als eine Sekunde dauert unverändert eine Sekunde dauert des Fadenpendels länger als eine Sekunde dauert weniger lang als eine Sekunde dauert unverändert eine Sekunde dauert b) Die Schwerkraft auf dem Mond beträgt etwa 1/6 der Schwerkraft auf der Erde. Die beiden Pendel mit einer Masse von jeweils einem Kilogramm werden auf den Mond gebracht und in Schwingung versetzt. Das führt dazu, dass die Schwingungsdauer des Federpendels länger als eine Sekunde dauert weniger lang als eine Sekunde dauert unverändert eine Sekunde dauert des Fadenpendels länger als eine Sekunde dauert weniger lang als eine Sekunde dauert unverändert eine Sekunde dauert

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13 7. Reflexion und Brechung 5 Punkte Wettschießen am Königssee a) Am Königssee findet jedes Jahr ein Wettschießen über den See statt. Die Zielscheibe befindet sich auf dem gegenüberliegenden Seeufer. Die Aufgabe des Schützen besteht darin, die Zielscheibe zu treffen, ohne direkt auf diese zu zielen. Stattdessen muss das Gewehr so auf das Wasser gerichtet sein, dass die an der Wasseroberfläche abprallende Kugel die Zielscheibe trifft. Der Schütze sieht das Spiegelbild der Zielscheibe im Wasser. Um die Zielscheibe zu treffen, muss der Schütze genau das Spiegelbild anvisieren etwas vor das Spiegelbild zielen etwas hinter das Spiegelbild zielen Aufgabe: Markiere die richtige Aussage. b) Eine Person sitzt in der Nähe eines Ufers in einem Boot und betrachtet das Spiegelbild eines Baumes, der an einer Böschung steht. Sieht diese Person auch das Spiegelbild der Böschung? Aufgabe: Beantworte die Frage und begründe deine Antwort! Meine Antwort, meine Begründung: Bitte wenden!

14 c) Das folgende Bild zeigt den Weg eines Lichtstrahls. Der Weg des Lichtstrahls befindet sich dabei zu einem Teil in Luft und zu einem Teil in Glas. Medium 1 Handelt es sich beim oberen Medium ( Medium 1 ) um Luft oder um Glas? das Medium 1 ist das Glas das Medium 1 ist die Luft um wissen zu können, ob das Medium 1 Luft oder Glas ist, müsste man wissen aus welcher Richtung der Lichtstrahl gekommen ist. Aufgabe: Markiere die richtige Aussage. Medium 2 d) Eine Luftblase, die die Form einer Linse hat, befindet sich im Boden eines Trinkglases (siehe Bild). Licht, das auf diese Luftblase fällt, wird gebrochen. Die Skizze zeigt zwei Lichtstrahlen, die die Linse (nach oben) verlassen. Aufgabe: Ergänze das Bild, indem du den Strahlenverlauf unterhalb der Linse(Luftblase) einzeichnest.