Freihandexperimente zur Ausdehnung von Gasen

Transkript

1 Heike Hofmann Freihandexperimente zur Ausdehnung von Gasen Fertige Stunden zum Thema Wärme und Temperatur Nach der Lernmethodik von Dr. Heinz Klippert Heike Hofmann Downloadauszug aus dem Originaltitel: Physik Wärme und Temperatur Wärme und Energie

2 Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt.

3 LS 09 Wärme und Temperatur LS 09 Freihandexperimente in Stationen zur Ausdehnung von Gasen durchführen Zeit Lernaktivitäten Material Kompetenzen 1 PL 5 L gibt einen Überblick über den bevorstehenden Ablauf der Stunde. 2 EA 5 Die S überfliegen ihren Arbeitsauftrag. Eventuelle Fragen werden geklärt. 3 GA 25 Die Gruppen arbeiten in einer ersten Runde an den Stationen. 4 PA 10 In Tandems werden die Beobachtungsergebnisse besprochen, Erklärungen gesucht und notiert. 5 GA 20 Die Stationenarbeit wird in einer zweiten Runde fortgesetzt. 6 PA 10 Die Beobachtungsergebnisse werden besprochen und der Laufzettel vervollständigt. 7 GA 5 Die S losen eine Station aus und bereiten sich in Gruppen auf eine Präsentation mit Erklärung vor. 8 PL 10 Die S präsentieren ren ihre Ergebnisse und dberich- ten von der Stationenarbeit. tione arbeit. Rückfragen können geklärt werden. M5 M5 M1 M4, Versuchsmaterialien M1 M4, Versuchsma- terialien M5 mit physikalischen Experimentiergeräten umgehen einfache Experimente planen und durchführen mit einem Partner arbeiten, planen, sich einigen Mo Modelle zur Wissensgenerie- rung verwenden den Aufbau und die Wirkungs- weise einfacher technischer Geräte beschreiben Merkposten Für die Stationen braucht man: Luftballons, kleine Glasflaschen, ein bis zwei Geldstücke, heißes und dkaltes Wasser, Erlenmeyerkolben, Reagenzgläser, Stopfen mit Loch, Glasröhrchen, Kerzen bzw. Teelichter 1 Erläuterungen zur Lernspirale Ziel der Doppelstunde ist es, die Ausdehnung von Gasen am Beispiel von Luft mit Freihandexperi- erin näher zu menten und historischen hen Erfindungen beleuchten. Die Schüler arbeiten dazu in Gruppen an Stationen. n. Es sollten nicht mehr als vier Schüler zusammen men arbeiten. Das bedeutet, dass die Stationen in mehrfacher Ausführung zur Verfügung ste- hen müssen, damit es keinen Stau gibt. Die Beobachtungen n und Vermutungen werden auf einem Laufzettel notiert und anschließend im Plenum präsentiert. Am Ende der Doppelstunde sollen die Schüler an Beispielen das Verhalten von Luft bei Erwärmung verstehen und erklären können. Zum Ablauf im Einzelnen: Im 1. Arbeitsschritt erklärt der Lehrer, wie die Stationenarbeit ablaufen soll. Er verweist auf die bestehenden Sicherheitsbestimmungen im Umgang mit heißem Wasser und offenem Feuer. Nach dem Verteilen der Laufzettel lesen sich die Schüler im 2. Arbeitsschritt die Regeln der Stationenarbeit durch. Sie überfliegen die bevorstehenden Aufgaben und können gegebenenfalls Fragen stellen. Anschließend werden durch ein Losverfahren die Gruppen gebildet. Im 3. Arbeitsschritt beginnt die Arbeit an den Stationen. Dabei führen die Schüler die Experimente durch oder erarbeiten die Wirkungsweise der historischen Erfindungen von Guericke und Heron. Nach zirka 25 Minuten bietet es sich im 4. Arbeitsschritt an, die Arbeit zu unterbrechen und eine Zwischenbilanz zu ziehen. Die Gruppen haben dann wahrscheinlich zwei der Stationen bearbeitet und kommen zu Tandems zusammen. Sie besprechen ihre Beobachtungen und gleichen ihre Notizen ab. Die Arbeitschritte 5 und 6 schließen sich in gleicher Weise an. Nach Abschluss der Stationenarbeit folgt im 7. Arbeitsschritt die Zuweisung einer Stationsnummer an die Schüler. In dann neuen Mischgruppen besprechen die Schüler ihre Ergebnisse und bereiten sich auf eine kurze griffige Präsentation ihrer Ergebnisse vor. Im 8. Arbeitsschritt wird aus jeder Gruppe ein Schüler ausgelost, der die Station und die Ergebnisse vorstellt. Zusätzlich sollte über die Stationenarbeit selbst reflektiert werden.

4 Wärme und Temperatur LS 09.M Freihandexperimente in Stationen zur Ausdehnung von Gasen durchführen 1 Der Geist in der Flasche Führt den abgebildeten Versuch durch, in dem ihr: 1. eine Flasche mit heißem, die andere mit kaltem Wasser ausspült oder hineinstellt, 2. schnell je einen leicht aufgeblasenen enen Luftballon über die Flaschen zieht, 3. beobachtet, was mit den Luftballons passiert. Führt diesen Versuch durch, in dem ihr: 1. die Flasche mit dem Eiswasser ausspült, 2. mit dem Geldstück die Flaschenöffnung nung verschließt, 3. mit den Händen n die Flasche umgreift und das Geldstück beobachtet. Notiert eure Beobachtungen auf dem Laufzettel. 2 Die Luft im Wasser 2 Führt die abgebildeten Versuche nacheinander durch, in dem ihr: 1. den Erlenmeyerkolben / das Reagenzglas mit kaltem Wasser ausspült, 2. die Öffnung des Glasrohres schnell unter Wasser haltet und erst dann 3. die Kerze anzündet bzw. den Erlenmeyerkolben / das Reagenzglas mit den Händen umfasst. 4. versucht, mit einem gefüllten Reagenzglas die Luftbläschen aufzufangen, indem ihr die Öffnung unter Wasser haltet. 5. die Menge der aufgefangenen Luftbläschen miteinander vergleicht. Notiert eure Beobachtungen und Messungen auf dem Laufzettel. Wichtiger Tipp : Vorsicht im Umgang mit offenem Feuer!

5 LS 09.M3+4 Wärme und Temperatur 3 Automatischer Türöffner Betrachtet das Bild des Altars von Heron genau und löst den Lückentext auf dem Laufzettel. 4 Der Temperaturengel erat enge 3 Sortiert die Sätze, bringt sie in die richtige Reihenfolge und notiert sie auf dem Laufzettel. Der Engel zeigt auf große Wärme was ist passiert? Er zieht den Engel am anderen Ende das Seils nach oben. Er lässt den Engel am anderen Ende des Seils nach unten gleiten. Die sehr warme Luft erhitzt die Hohlkugel und mit ihr die Luft darin. Dadurch steigt die Alkoholsäule im Kupferrohr rechts nach oben. Sie drückt dadurch die Alkoholsäule im Kupferrohr rechts nach unten. Da der Schwimmer links auf dem Alkohol schwimmt, steigt er nach oben. Der Engel zeigt große Kälte an. Der Engel zeigt große Wärme an. Der Engel zeigt auf große Kälte was ist passiert? Da der Schwimmer links auf dem Alkohol schwimmt, wandert er mit nach unten. Die kalte Luft in der Hohlkugel zieht sich zusammen. Die Luft dehnt sich stark aus.

6 Wärme und Temperatur LS 09.M5 Laufzettel Protokollblatt So läuft die Stationenarbeit ab: In deiner Gruppe arbeiten höchstens vier Schüler zusammen. Lest die Aufgabe an der Station genau durch, bevor ihr anfangt. Schreibt die Beobachtungen und Vermutungen auf euren Laufzettel. Nach dem Experimentieren räumt ihr den Arbeitsplatz wieder auf. Wechselt zur nächsten freien Station, bis ihr alle Stationen durchlaufen habt. 1 Der Geist in der Flasche Was hast du beobachtet? Was vermutest du? 2 Die Luft im Wasser Was hast du beobachtet? 4 Was vermutest du?

7 LS 09.M5 Wärme und Temperatur 3 Automatischer Türöffner Hier öffnet sich die Tür zum Tempel nur, wenn das Opferfeuer heiß und lange genug brennt. So funktioniert es: Das erwärmt die unter dem Altar. Sie sich in den Behälter mit Wasser aus. Das Wasser wird durch die der Luft in den Kessel gedrückt. Der Kessel wird und bewegt sich nach. Am Kessel sind befestigt. Am andere Ende einer Kette bewegen sich dann die drehbaren Säulen. Sie öffneten die des Tempels. 4 Der Temperaturengel Der Engel zeigt auf große Kälte was ist passiert? Der Engel zeigt auf große Wärme was ist passiert? 5

8 Wärme und Temperatur LS 09.M5 Lösung 1 Der Geist in der Flasche 2 3 Die Luft im Waser Automatischer Türöffner Was hast du beobachtet? Der Luftballon über der Flasche mit der warmen Luft dehnt sich aus und stellt sich auf. Das Geldstück bewegt sich auf dem Flaschenhals. Was vermutest du? Warme Luft deht sich aus. Da die Glaswand zu fest ist, wird der Luftballon ausgedehnt oder das Geldstück angehoben. Was hast du beobachtet? Im Wasserbecken en können Luftbläschen beobachtet werden, die nach oben steigen. Aus dem Erlenmeyerkolben kommen mehr Luftbläschen als aus dem kleinen Reagenzglas. Was vermutest du? Die Luft im Glaskolben wird erwärmt. Sie benötigt mehr Platz und dehnt sich aus. Die Luft verlässt das Glasrohr und kann n durch das zweite Reagenzglas aufgefangen gen werden. Eine kleinere Luftmenge dehnt sich weniger aus als eine große Luft menge. Hier öffnet sich die Tür zum Tempel nur, wenn das Opferfeuer heiß und lange genug brennt. So funktioniert es: Das Feuer erwärmt die Luft unter dem Altar. Sie dehnt sich in den Behälter mit Wasser aus. Das Wasser wird durch die Ausdehung der Luft in den Kessel gedrückt. Der Kessel wird schwerer und bewegt sich nach unten. Am Kessel sind Ketten befestigt. Am andere Ende einer Kette bewegen sich dann die drehbaren Säulen. Sie öffneten die Türen des Tempels. 4 Der Temperaturengel 6 Der Engel zeigt auf große Kälte was ist passiert? Die kalte Luft in der Hohlkugel zieht sich zusammen. Dadurch steigt die Alkoholsäule im Kupferrohr rechts nach oben. Da der Schwimmer links auf dem Alkohol schwimmt, wandert er mit nach unten. Er zieht den Engel am anderen Ende das Seils nach oben. Der Engel zeigt große Kälte an. Der Engel zeigt auf große Wärme was ist passiert? Die sehr warme Luft erhitzt die Hohlkugel und mit ihr die Luft darin. Die Luft dehnt sich stark aus. Sie drückt dadurch die Alkoholsäule im Kupferrohr rechts nach unten. Da der Schwimmer links auf dem Alkohol schwimmt, steigt er nach oben. Er lässt den Engel am anderen Ende des Seils nach unten gleiten. Der Engel zeigt große Wärme an.

9 Individuelle Förderung bei gleichzeitiger Lehrerentlastung Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel Wärme und Temperatur Wärme und Energie Über diesen Link gelangen Sie direkt zum Produkt: Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des Programms ms von Klippert Medien finden Sie unter ww.k 2017 Klippert Medien AAP Lehrerfachverlage GmbH Alle Rechte vorbehalten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werks ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlags. Sind Internetadressen in diesem Werk angegeben, wurden diese vom Verlag sorgfältig geprüft. Da wir auf die externen Seiten weder inhaltliche noch gestalterische Einflussmöglichkeiten haben, können wir nicht garantieren, dass die Inhalte zu einem späteren Zeitpunkt noch dieselben sind wie zum Zeitpunkt der Drucklegung. Der Persen Verlag übernimmt deshalb keine Gewähr für die Aktualität und den Inhalt dieser Internetseiten oder solcher, die mit ihnen verlinkt sind, und schließt jegliche Haftung aus. Autor: Heike Hofmann Covergestaltung: fotosatz griesheim GmbH Norbert Funk Umschlagfoto: fotolia.com # Illustrationen: Steffen Jähde