Volumenbestimmung regelmäßiger und unregelmäßiger Körper (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Gedruckt: :33:4 P099:400 Volumenbestimmung regelmäßiger und unregelmäßiger Körper (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-0 Lehrplanthema: Mechanik Unterthema: Stoff- und Materialeigenschaften Experiment: Volumenbestimmung regelmäßiger und unregelmäßiger Körper Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 0 Minuten 0 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schere Schiebegewichtswaage Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformationen Die Schüler sollen das Volumen fester Körper mit 3 verschiedenen Methoden bestimmen. Dabei sollen sie wissen, dass die Einheit des Volumens das Kubikmeter (m 3 ) ist und außerdem die Bezeichnung Liter (l) üblich ist.. Beim Eintauchen eines festen Körpers in einen Messzylinder ergibt die Differenz der abgelesenen Wasserstände direkt das Volumen. Diese Messmethode ist umso genauer, je enger der Messzylinder, d.h. je größer die Differenz der Wasserstände ist. 2. Beim Eintauchen eines Körpers in ein Überlaufgefäß und Auswiegen der Masse des ausgelaufenen Wassers erhält man in der Regel bessere Messergebnisse, da die Ablesung an der Waage genauer möglich ist als am Messzylinder (Meniskus!). 3. Bei regelmäßigen Körpern ist die Volumenberechnung aus Länge, Breite und Höhe, die mit dem Messschieber gemessen werden, die genaueste Messmethode (s. Versuch Längenmessung). Die Volumen-Toleranzen betragen bei den beiden Säulen,2 cm 3 und,5 cm 3 bei der Doppelmuffe. Hinweise zur Durchführung Die Ablesung des Wasserstandes im Messzylinder sollte wegen des Meniskus im mittleren - ebenen - Teil des Wasserspiegels erfolgen. Der kleine Becher (00 ml) muss vor jedem neuen Versuch trocken sein. Vor der Messung sind die Schrauben aus der Doppelmuffe zu entfernen, da das Volumen der Doppelmuffe später ohne Schrauben benötigt wird. Statt der Balkenwaage kann auch eine andere Waage mit einem Wägebereich von 00 g und Teilung g (oder besser) verwendet werden (s. Materialliste). Anmerkung Bei der Volumenbestimmung mit der Überlaufmethode wurde vorausgesetzt, dass die Dichte von Wasser g/cm 3 ist. Dieser Sachverhalt wird im Versuch Dichtebestimmung flüssiger Körper experimentell erarbeitet. Im Versuch Massenbestimmung fester und flüssiger Körper wurde bereits eine Wassermenge ausgewogen. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

2 Gedruckt: :33:4 P099:400 Volumeebestimmueg regelmäßiger ued ueregelmäßiger Körper (Artikeler.: P ) Aufgabe ued Material Aufgabe Wie viel Wasser verdräegt eie Körper? Bestimme das Volumen fester Körper auf drei unterschiedliche Weisen.. Tauche die beiden Metallsäulen in den mit Wasser gefüllten Messzylinder und bestimme das Volumen des verdrängten Wassers aus der Differenz der beiden Wasserstände. 2. Tauche alle drei festen Körper nacheinander in das gefüllte Überlaufgefäß und miss das Volumen des verdrängten Wassers mit dem Messzylinder. 3. Miss Länge, Breite und Höhe der beiden regelmäßigen Körper mit dem Messschieber und berechne aus den gemessenen Daten ihr Volumen. Vergleiche die nach den verschiedenen Messmethoden erhaltenen Ergebnisse untereinander. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

3 Gedruckt: :33:4 P099:400 Material Positioe Material Besteller. Meege Messzylinder 50 ml, PP transparent 3662:-0 Pipette mit Gummikappe Doppelmuffe Becher, Polypropylen, niedrige Form, 00 ml Eisensäule, vernickelt Aluminiumsäule Messschieber (Schieblehre), Kunststoff Angelschnur, auf Röllchen, d = 0,7 mm, 20 m 020: Waagschale, Kunststoff Platte mit Skale Zeiger für Hebel : Hebel Stativfuß, variabel Stativstange Edelstahl :/:, l = 250 mm, d = 0 mm Haltebolzen Präzisionsgewichtsatz g...50 g, in Etui Überlaufgefäß, 250 ml Zusätzliches Material Schere Schiebegewichtswaage Aufbau ued Durchführueg Aufbau Baue mit dem Stativfuß (Abb. ), der Stativstange (Abb. 2) und der Doppelmuffe (Abb. 3) ein Stativ auf. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

4 Gedruckt: :33:4 P099:400 Abb. Abb. 2 Abb. 3 Halte die Platte mit Skale in die Mitte des Hebels, stecke dann den Haltebolzen durch das Zeigerloch und durch das Hebelloch (Abb. 4). Befestige den Haltebolzen dann mit der Doppelmuffe. (Abb. 5). Abb. 4 Abb. 5 Setze die Waagschalen zusammen (Abb. 6) und hänge jede an ein Ende des Hebels (Abb. 7). Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

5 Gedruckt: :33:4 P099:400 Abb. 6 Abb. 7 Stelle den Zeiger so ein, dass er genau auf die Nullmarke zeigt (Abb. :). Abb. : Entferne die beiden Schrauben aus der Doppelmuffe, fülle das große Becherglas mit Wasser und befestige an den beiden Metallsäulen und der Doppelmuffe je ein Stück Angelschnur (Abb. 9). Abb. 9 Durchführueg Fülle den Messzylinder mit ca. 35 ml Wasser (V 0 ) und lies den Wasserstand ab. Tauche dann die Eisensäule in den Messzylinder, so dass sie völlig von Wasser bedeckt ist (Abb. 0). Lies erneut den Wasserstand ab (V ) und trage den abgelesenen Wert in Tabelle im Protokoll ein. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

6 Gedruckt: :33:4 P099:400 Wiederhole den Versuch mit der Aluminiumsäule und trage diesen Messwert ebenfalls in Tabelle ein. Abb. 0 Wiege den kleinen Becher auf der Waage (Abb. ) und notiere dir den erhaltenen Wert (m 0 ). Abb. Stelle dann den kleinen Becher unter den Auslauf des Überlaufgefäßes und fülle dieses soweit mit Wasser, bis es gerade aus dem Überlauf herausläuft. Trockne den kleinen Becher sorgfältig aus, stelle es wieder unter das Überlaufgefäß und tauche einen der 3 Körper in das Gefäß. Achte darauf, dass der Körper völlig untertaucht (Abb. 2). Abb. 2 Warte, bis das Wasser aus dem Überlaufgefäß abgetropft ist, und wiege dann das kleine Becherglas mit dem Wasser erneut (m ). Trage diesen Wert in Tabelle 2 im Protokoll ein. Verfahre mit den beiden anderen Körpern in gleicher Weise. Achte stets daraus, dass der Becher vor jeder Messung gut ausgetrocknet ist. Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

7 Gedruckt: :33:4 P099:400 Miss an den beiden regelmäßigen Körpern die Länge l, Breite b und Höhe h mit dem Messschieber und trage die Messwerte in Tabelle 3 im Protokoll ein. Um den Stativfuß auseinanderzubauen, drücke die gelben Knöpfe (Abb. 3). Abb. 3 Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

8 Gedruckt: :33:4 P099:400 Protokoll: Volumeebestimmueg regelmäßiger ued ueregelmäßiger Körper Ergebeis - Tabelle (3 Puekte) Trage deine Messwerte zur Tauchmethode in die Tabelle ein (Messzylinder V 0 = 35 ml) und berechne das Volumen V der beiden Körper aus der Differenz V = V V 0. Körper Eisensäule Aluminiumsäule V in ml V in cm 3 0 Ergebeis - Tabelle 2 (6 Puekte) Trage deine Messwerte zur Überlaufmethode in die Tabelle ein (Becherglas, leer m 0 = 6 g) und berechne aus der Differenz beider Wägungen das Volumen V aus der Wassermasse m = m m 0. (In Versuch Massenbestimmung fester und flüssiger Köper wurde ermittelt, dass ml (= cm 3 ) Wasser g wiegt.) Körper Eisensäule Aluminiumsäule Doppelmuffe m in g V in cm 3 Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

9 Gedruckt: :33:4 P099:400 Ergebeis - Tabelle 3 (8 Puekte) Trage deine Messwerte zur Volumenberechnung in die Tabelle ein und berechne aus V = l b h das Volumen. Körper l in cm b in cm h in cm V in cm 3 Eisensäule Aluminiumsäule Auswertueg - Frage (0 Puekte) Bestehen Abweichungen zwischen den Messwerten, die du nach den verschiedenen Methoden erhalten hast? Wenn ja, kannst du eine Erklärung dafür geben? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax:

10 Gedruckt: :33:4 P099:400 Auswertueg - Frage 2 (0 Puekte) Wie lässt sich das Volumen eines flüssigen Körpers bestimmen? Auswertueg - Frage 3 (0 Puekte) Warum ist für die Doppelmuffe keine Berechnung des Volumens vorgesehen? Robert-Bosch-Breite 0 Tel: info@phywe.de Göttingen Fax: