Kerstin Brausewetter Stoff e und Stoff eigenschaften · in einer Mindmap dar und präsentieren sie den anderen Niveau 1-Gruppen. Nach einer Bespre-chung der verschiedenen Ansätze

Kerstin Brausewetter

Stoff e und Stoff eigenschaftenAnwendung und Erforschung von Stoff eigenschaften

Stoffe und

Stoffeigenschaften

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Kerstin Brausewetter

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Stoffe und

StoffeigenschaftenAnwendung und Erforschung

von Stoffeigenschaften

http://www.auer-verlag.de/go/dl7773

Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel

Über diesen Link gelangen Sie zur entsprechenden Produktseite im Web.Stoffe und Stoffeigenschaften

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Vorwort 2

Aufbau der Lerneinheiten und allgemeine didaktische Hinweise 2

III Anwendung und Erforschung von Stoffeigenschaften 4

Didaktische Hinweise 4

Tabellarischer Ablauf 6

Schokoladenverkostung (Niveau 1) 7

Variante A: Angeleitete Verkostung 7

Variante B: Eigenständige Planung 10

Weitere Stoffeigenschaften (Niveau 2) 11

Materialprüfung (Niveau 3) 21

Lösungen 30

III Anwendung und Erforschung von Stoffeigenschaften 30

Quellenverzeichnis 33

Inhaltsverzeichnis

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gEinleitung

Vorwort

Heterogene Lerngruppen sind eine Realität an vielen Schulen und in vielen Klassen. Wie aber kann der einzelne Fachlehrer die damit verbundenen hohen Anforderungen in seinem Chemieun-terricht erfüllen?Der vorliegende Download bietet Ihnen dreifach differenziertes Material. So können alle Ihre Schüler1 in einem binnen differenzierten Unterricht am gleichen Lerngegenstand arbeiten und lernen.

Ich wünsche Ihnen mit diesem Download viel Freude und viel Erfolg,Kerstin Brausewetter

Aufbau der Lerneinheit und allgemeine didaktische Hinweise

Der vorliegende Download ist Teil eines Buches mit vier Lernschritten:

Lernschritt Thema „Stoffe und Stoffeigenschaften“

IDie Schüler können Objekte mit ihren Sinnen erfassen.� I Stofferkennung mit den Sinnen

IIDie Schüler können Objekte mithilfe von Versuchen nach speziellen Stoffeigen-schaften qualitativ erfassen. � II Weitere Stoffeigenschaften

IIIDie Schüler können Objekte nach ausgewählten messbaren Eigenschaften er-fassen.� III Anwendung und Erforschung von Stoffeigenschaften

IVDie Schüler können Stoffeigenschaften mit dem Teilchenmodell erfassen.� IV Teilchenebene

Die Lernschritte sollten in der hier gewählten Reihenfolge behandelt werden. Für jeden Lernschritt gibt es eigene didaktische Hinweise, einen tabellarischen Ablauf und das dazugehörige Material. Die Lösungen befinden sich gesammelt am Ende des Buches.

Für die einzelnen Lernschritte werden Materialien auf unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden an-geboten, entsprechend der Leistungsfähigkeit der einzelnen Schüler. So können Sie im Unterricht Lernsettings entsprechend der unterschiedlichen Lernvoraussetzungen Ihrer Schüler entwickeln und umsetzen. • Niveau 1 entspricht einem einfachen Niveau, das für Schüler mit großen Schwierigkeiten

oder einem Förderbedarf gedacht ist und nicht immer den Anforderungen der Regelschule ent-spricht.

• Niveau 2 stellt ein mittleres Anforderungsprofil dar, das den Anforderungen der Regelschu-len im Allgemeinen entspricht.

• Niveau 3 ist ein weiterführendes Niveau, das im Allgemeinen über die Anforderungen der Regelschule der jeweiligen Klassenstufe hinausgeht und sich besonders an leistungsstarke und begabte Schüler wendet.

1 Aufgrund der besseren Lesbarkeit ist in diesem Buch mit Schüler auch immer Schülerin gemeint, ebenso verhält es sich mit Leh-rer und Lehrerin.

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Die Dreifachdifferenzierung wird in den Lernschritten unterschiedlich umgesetzt:• Es gibt Fragestellungen mit stark problemlösendem Charakter, bei denen die Schüler, je nach

ihrem Leistungsvermögen, ihr Vorgehen unterschiedlich planen und durchführen können.• Es gibt Binnendifferenzierung auf drei Niveaustufen.• Es gibt eine Differenzierung bei vertiefenden Aufgaben, bei denen die Schüler entsprechend

ihrem Niveau unterschiedliche Fragestellungen bearbeiten.

Die angebotenen Lernaufgaben haben sich im Unterricht bewährt. Allerdings ist jede Klasse un-terschiedlich zusammengesetzt und die Schüler unterscheiden sich in ihren Lernvoraussetzungen und ihrer Motivation. Mit dem vorliegenden Material können Sie jedem Schüler in jeder Lerneinheit das passende Material anbieten.Es ist zum Beispiel denkbar, dass Sie einen Schüler so einschätzen, dass in Lernschritt I das Niveau 1 das richtige für ihn ist, in Lernschritt II aber das Niveau 2. Während des Unterrichtsgan-ges kann sich die Einschätzung natürlich auch in die andere Richtung bewegen.

Beim differenzierenden Arbeiten werden die Schüler in arbeitsteiligen Kleingruppen aktiv, d. h., Sie als Fachlehrer können nicht immer alle Schüler permanent im Blick haben. Gegebenenfalls müs-sen die Schüler für ihre Kleingruppenarbeit auch auf Räumlichkeiten außerhalb des Fachraumes ausweichen. Damit dies möglich ist, wurden beispielsweise Stoffe ausgewählt, die als Lebensmit-tel Verwendung in der Küche finden. Dies hat zudem den Vorteil, dass viele Schüler die meisten der verwendeten Stoffe aus ihrem Alltag kennen.

In Lernschritt I werden Lebensmittel verkostet. Auch in Lernschritt III ist für ein Niveau eine Le-bensmittelverkostung (von Schokolade) vorgesehen. Diese Experimente werden aus Sicherheits-gründen außerhalb des Fachraumes durchgeführt. Für die Verkostung werden keine Laborgeräte, sondern Haushaltsgeräte, also normales Geschirr und Besteck, verwendet. Beim Arbeiten im Labor werden dagegen meistens die fachtypischen Laborgeräte eingesetzt. Auf Ausnahmen wird in den didaktischen Hinweisen zum jeweiligen Lernschritt eingegangen.Auf das unterschiedliche Verhalten im und außerhalb des Fachraumes (im Fachraum wird nicht gegessen und getrunken) und auf die Unterscheidung der Benutzung von Haushaltsgeräten und Laborgeräten muss in der Sicherheitseinweisung am Anfang des Schuljahres und bei jeder sich bietenden Gelegenheit erneut hingewiesen werden.

Die Kopiervorlagen sind so aufgebaut, dass ausreichend Schreibplatz für die Beantwortung der gestellten Aufgaben zur Verfügung steht. Bei den Antworten auf Niveau 3 kann es gelegentlich vorkommen, dass manche Schüler sehr ausführlich und genau antworten. In diesem Fall kann die Rückseite des Arbeitsblattes mit genutzt werden. Es bietet sich an, dass die Schüler ihre Unterla-gen zu jedem Thema in einer Mappe sammeln und dort ordentlich abheften.

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Didaktische Hinweise

Der Lernschritt „III Anwendung und Erforschung von Stoffeigenschaften“ findet als binnendiffe-renzierter Abschnitt auf drei Niveaus statt. Die Schüler werden in arbeitsteiligen Kleingruppen auf ihrem jeweiligen Niveau aktiv, indem sie die Themen und Methoden aus den Lernschritten I und II auf ihrem jeweiligen Niveau differenziert anwenden bzw. vertiefen:• Auf Niveau 1 führen die Schüler eine Schokoladenverkostung durch bzw. planen sie eigenstän-

dig. Dabei wenden sie insbesondere ihre Kenntnisse aus Lernschritt I an.• Auf Niveau 2 lernen die Schüler weitere, z. T. messbare, Stoffeigenschaften kennen und testen

sie. Sie untersuchen hier die Dichte, Wärmeleitfähigkeit, Magnetisierbarkeit, elektrische Leit-fähigkeit, Härte und Verformbarkeit verschiedener Stoffe. Da der Stoffbegriff noch nicht einge-führt ist, wird bei den Schülermaterialien der Begriff „Substanz“ verwendet.

• Auf Niveau 3 erfolgt eine Werkstoffprüfung verschiedener Stoffe anhand der Stoffeigenschaften Dichte, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Der erhöhte Anforderungsbereich im Vergleich zu Niveau 2 besteht darin, dass sie hier mit quantitativ messbaren Stoffeigenschaften aus der Literatur arbeiten. Da der Stoffbegriff noch nicht eingeführt ist, wird bei den Schüler-materialien der Begriff „Substanz“ verwendet.

In diesem Lernschritt werden die Schüler, wie bisher auch, durch Arbeitsblätter angeleitet. D. h., als Fachlehrer können Sie nicht immer alle Schüler im Blick haben. Zudem müssen die Kleingrup-pen teilweise auf Räumlichkeiten außerhalb des Fachraumes ausweichen.Am Ende dieses Lernschrittes haben alle Gruppen Stoffsteckbriefe erarbeitet, die im Plenum vor-gestellt werden.

Niveau 1: SchokoladenverkostungDa hier Lebensmittel verkostet werden, werden die Experimente aus Sicherheitsgründen außer-halb des Fachraumes, z. B. im Klassenraum, durchgeführt. Auf das unterschiedliche Verhalten im und außerhalb des Fachraumes und auf die Unterscheidung der Benutzung von Haushaltsgeräten und Laborgeräten muss in der Sicherheitseinweisung zu Beginn des Lernschrittes ausführlich eingegangen werden!Je nach dem Leistungsstand der Gruppe können Sie zwischen den folgenden Varianten wählen:• Bei Variante A werden die Schüler angeleitet und verkosten verschiedene Schokoladensorten

mit ihren Sinnen. • Bei Variante B hat der Unterricht einen stärker problemlösenden Charakter. Die Schüler planen

hier eigenständig eine Schokoladenverkostung mit allen Sinnen. Ihre Überlegungen stellen sie in einer Mindmap dar und präsentieren sie den anderen Niveau 1-Gruppen. Nach einer Bespre-chung der verschiedenen Ansätze werden diese praktisch erprobt.

Niveau 2: Untersuchung von weiteren Stoffeigenschaften• Als Lehrkraft wählen Sie die zu untersuchenden Stoffe, Metalle

und Nichtmetalle, aus. Dabei können Sie sich auch daran orientie-ren, welche Stoffe Ihnen, in der jeweiligen Körperform zur Verfü-gung stehen.

• Dichte: Hier müssen die Schüler das richtige Ablesen der Skala am unteren Rand der Wasseroberfläche (Meniskus) lernen und üben (s. Bild 1).

• Wärmeleitfähigkeit: Hier werden Körper mit gleicher Länge und Dicke benötigt, z. B. in Form von Stäben. Bei den Versuchen gelten die allgemeinen Sicherheitsaspekte beim Umgang mit Feuer18. Da die Schüler verschiedene Experimente durchführen, müssen Sie als Lehrkraft die Vertrauenswürdigkeit jeder Gruppe und ihrer

Bild 1: Korrektes Ablesen beim Messzylinder1

18 Vgl. Punkt II-1.5 in der RiSU 2013: http://www.kmk.org/fileadmin/veroeffentlichungen_beschluesse/1994/1994_09_09-Sicherheit-im-Unterricht.pdf (24.11.2015)

III Anwendung und Erforschung von Stoffeigenschaften

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gIII Anwendung und Erforschung von Stoffeigenschaften

• Mitglieder einschätzen. Es bietet sich deshalb an, dass Sie die Hoheit über die Entzündungs-quelle (z. B. Streichhölzer oder Feuerzeug) haben und diese (auch in Folgestunden) nicht aus der Hand geben.

• Magnetisierbarkeit: Eisen und Nickel sind oft die einzigen ferromagnetischen Stoffe in der Sammlung. Vor dem Einsatz im Unterricht sollte mit den Schülern die Gefahr von Nickel als Kontaktallergen besprochen werden!

• Elektrische Leitfähigkeit: Alternativ zur Prüfstrecke können hier auch 2 Isolierstützen oder ande-re Systeme verwendet werden. Bei diesem Experiment gelten die allgemeinen Sicherheitsas-

pekte für den Umgang mit elektrischem Strom19. Es bietet sich an, dass Sie die Hoheit über die Spannungsquelle haben und diese nicht aus der Hand geben.

Niveau 3: MaterialprüfungDer erhöhte Anforderungsbereich besteht hier in dem Arbeiten mit den folgenden, quantitativ messbaren Stoffeigenschaften aus der Literatur: Dichte, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Die Schüler werden mit ihnen unbekannten Größen und Einheiten konfrontiert, die sie eigenständig den folgenden Stoffen zuordnen sollen: Eisen, Kupfer, Aluminium, Nickel, Holz, Kunststoff / Gummi, Glas. Ihre Ergebnisse können sie mithilfe der Kontrollblätter überprüfen. Ausgehend von den untersuchten Stoffeigenschaften sollen sich die Schüler über Werkstoffe im Karosseriebau, Wärmedämmung und elektrische Leiter / Isolatoren informieren. Als Zusatzauftrag können Sie die Schüler die Verwendungen der untersuchten Stoffe recherchieren lassen. Die Informationen zu den verschiedenen Stoffen und Eigenschaften gibt es u. a. im Internet. Hier bie-ten sich u. a. die Suchbegriffe „Werkstoffe im Karosseriebau“, elektrische Leiter 20/ Isolatoren“ und „Dämmstoffe“ an. Die eingebauten Selbstkontrollen unterstützen das eigenständige Arbeiten und werden den Schü-ler zur Verfügung gestellt. Kopieren Sie daher die Seiten so, dass die Aufgaben auf der Vordersei-te und die Lösungen auf der Rückseite abgebildet werden; ggf. müssen die Kontrollblätter halbiert werden. Das Laminieren der Blätter erhöht deren Haltbarkeit.

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19 Vgl. Punkt I-11 in der RiSU 2013: http://www.kmk.org/fileadmin/veroeffentlichungen_beschluesse/1994/1994_09_09-Sicherheit-im-Unterricht.pdf (24.11.2015)

20 https://www.kupferinstitut.de/fileadmin/user_upload/kupferinstitut.de/de/Documents/Shop/Verlag/Downloads/Anwendung/Elekt-rotechnik/brosch09.pdf (01.06.2015)

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Versuchsbeschreibung: Schokoladenverkostung A

Vorbereitung:1. Besorgt euch die Schokolade sowie die Materialien und richtet euren Arbeitsplatz

her. 2. Beschriftet die Teller mit den Nummern 1 bis 4.3. Verteilt die Steckbriefe, Gläser, Taschentücher, Servietten und das Schreibmaterial

an jedes Gruppenmitglied.4. Zerteilt die erste Schokoladensorte so, dass jedes Gruppenmitglied mindestens ein

Stück zur Untersuchung bekommt. Wichtig: Die Stücke müssen so groß sein, dass man sie gut zerbrechen kann. Legt die Schokoladenstücke auf den Teller mit der Nummer 1.

5. Wiederholt Schritt 4 mit den restlichen Schokoladensorten.

1

Durchführung:A) Hören

1. Nehmt ein Stück Schokolade von Teller 1.2. Haltet es ans Ohr und zerbrecht es.3. Beschreibt das Bruchgeräusch. 4. Säubert eure Hände mit der Serviette und notiert anschließend das Geräusch im

Steckbrief.5. Wiederholt die Schritte 1 bis 4 mit den restlichen Schokoladensorten.

B) Sehen1. Nehmt ein Stück Schokolade von Teller 1.2. Schaut euch das Schokoladenstück genau an. Achtet auf seine Farbe und einen

eventuell vorhandenen Glanz.3. Beschreibt das Aussehen der Schokolade. 4. Säubert eure Hände mit der Serviette und notiert anschließend das Aussehen im

Steckbrief.5. Wiederholt die Schritte 1 bis 4 mit den restlichen Schokoladensorten.

2

Benötigte Lebensmittel:

• 4 verschiedene Schokoladensorten (z. B. Weiße Schokolade, Vollmilch-, Marzi-pan-, Halbbitterschokolade)

Benötigte Materialien:

• Je Gruppenmitglied: 1 Steckbrief und Schreibmaterial (Bleistift und Radiergummi)• 4 Teller• 4 Zettelchen mit den folgenden Beschriftungen: 1, 2, 3 und 4• Je ein Trinkglas pro Gruppenmitglied• 1 Rolle Kreppband und 1 dicker Filzstift • Leitungswasser• Wischlappen oder Papiertücher • 1 Serviette und 1 Taschentuch pro Gruppenmitglied• Abfallbehälter


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C) Tasten1. Nehmt ein Stück Schokolade von Teller 1.2. Betastet das Schokoladenstück.3. Beschreibt, wie sich die Oberfläche anfühlt. 4. Säubert eure Hände mit der Serviette und notiert anschließend die Oberflächen-

beschaffenheit im Steckbrief.5. Wiederholt die Schritte 1 bis 4 mit den restlichen Schokoladensorten.

D) Riechen1. Schließt die Augen und haltet euch ein Stück Schokolade von Teller 1 unter die

Nase.2. Riecht an der Schokolade, ohne sie mit der Nase zu berühren.3. Beschreibt den Geruch der Schokolade. 4. Säubert eure Hände mit der Serviette und notiert anschließend den Geruch im

Steckbrief.5. Wenn euch die Nase kribbelt, macht eine Pause und schnäuzt euch mit einem

Taschentuch die Nase.6. Wiederholt die Schritte 1 bis 4 mit den restlichen Schokoladensorten.

E) Schmecken1. Beschriftet euer Trinkglas mit eurem Namen und füllt es mit Leitungswasser.

Wischt verschüttetes Wasser mit dem Wischlappen auf.2. Schließt die Augen und legt euch ein Stück Schokolade von Teller 1 in den Mund.3. Lasst die Schokolade langsam im Mund zergehen und verteilt sie gleichmäßig im

Mund.4. Beschreibt den Geschmack der Schokolade. 5. Säubert eure Hände mit der Serviette und notiert anschließend den Geschmack

im Steckbrief.6. Trinkt vor dem nächsten Durchgang etwas Wasser.7. Wiederholt die Schritte 2 bis 6 mit den restlichen Schokoladensorten.

Aufräumen:

• Entsorgt die Reste der angebissenen Schokoladenstücke im Abfallbehälter oder esst sie auf.

• Säubert eure Hände mit der Serviette.• Räumt euren Arbeitsplatz auf, wenn ihr mit der Arbeit fertig seid.

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Versuchsbeschreibung 1: Dichte

Durchführung:1. Beginnt mit Substanz 1 und bestimmt ihre Masse, indem ihr sie auf der Waage

wiegt. Notiert diesen Wert im Steckbrief. 2. Verwendet nun den mit 50 ml gefüllten Messzylinder. Bestimmt das Volumen von

Substanz 1, indem ihr sie vorsichtig in den wassergefüllten Messzylinder gebt. Lest am unteren Rand der Wasseroberfläche erneut das Volumen ab.

3. Notiert das Volumen des Wassers (mit Substanz) im Steckbrief unter Vgesamt.4. Nehmt die Substanz wieder aus dem Messzylinder heraus. Überprüft den Wasser-

stand des Messzylinders und füllt ihn wenn nötig wieder bis zur 50 ml-Marke.Wischt verschüttetes Wasser mit dem Wischlappen auf.

5. Notiert eure Beobachtungen.6. Wiederholt die Schritte 1 bis 4 mit den restlichen Substanzen.

2

Aufräumen:Räumt euren Arbeitsplatz auf, wenn ihr mit der Arbeit fertig seid.

3

Aufgaben:1. Berechnet für alle untersuchten Substanzen das Volumen (VSubstanz).

Beachtet: 1 ml = 1 cm3.2. Berechnet für alle Substanzen die Dichte ρ = m / VSubstanz und notiere eure Ergebnisse.

4

Benötigte Substanzen:

• verschiedene Metalle (z. B. Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium) und Nichtmetalle (z. B. Holz, Kunststoff, Gummi)

• Leitungswasser


• Je Gruppenmitglied: 1 Steckbrief und Schreibmaterial (Bleistift und Radiergummi) • Zettelchen mit Nummern (z. B. 1 – 7) in Anzahl der gewählten Substanzen• 1 Waage• 1 Messzylinder für 100 ml• Wischlappen und / oder Papiertücher

Vorbereitung:1. Besorgt euch die Substanzen und Materialien und richtet eu-

ren Arbeitsplatz her.2. Legt die Substanzen auf dem Tisch aus und nummiert sie mit

den Zettelchen.3. Füllt den Messzylinder genau bis zur 50 ml-Marke mit Wasser.

(Wichtig: Lest den Wert am unteren Rand der Wasseroberflä-che ab.)

4. Notiert das Volumen des Wassers (ohne Substanz) auf dem Steckbrief unter Vleer. Dieser Wert ist für alle Substanzen gleich.

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Versuchsbeschreibung 2: Wärmeleitfähigkeit


• gleich lange und dicke Stäbe aus verschiedenen Metallen (z. B. Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium) und Nichtmetallen (z. B. Holz, Kunststoff, Gummi)

• Wachs• Leitungswasser


• Je 1 Haargummi für jedes Gruppenmitglied mit längeren Haaren• Zettelchen mit Nummern (z. B. 1 – 7) in Anzahl der gewählten Substanzen• 1 Wasserkocher• 1 Becherglas (hoch und schmal)• 1 Papiertuch• 1 feuerfeste Unterlage• 1 Teelicht• 1 Stoppuhr• 1 Mülleimer

Aufbau:

Wachs an der Stabspitze

Stab (Metalle und Nichtmetalle)

Becherglas

heißes Wasser

Sicherheitshinweise:

• Achtet bei diesem Versuch auf die Gefahren beim Umgang mit Feuer und mit heißem Wasser und haltet euch genau an die Anweisungen eures Lehrers!

• Bindet eure Haare mit einem Haargummi nach hinten, falls ihr längere Haare habt!

• Tragt Kleidung mit eng anliegenden Ärmeln!• Euer Lehrer sagt euch, wann ihr das

Teelicht anzünden dürft!

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Vorbereitung: 1. Besorgt euch die Substanzen und Materialien und richtet euren Arbeitsplatz her. 2. Legt die Substanzen auf dem Tisch aus und nummeriert sie mit den Zettelchen. 3. Bringt ungefähr 300 ml Wasser im Wasserkocher zum Kochen. 4. Legt ein Papiertuch auf den Tisch und stellt das Becherglas darauf. 5. Legt die feuerfeste Unterlage in die Mitte des Tisches und stellt das Teelicht darauf. 6. Entzündet das Teelicht erst dann, wenn euch euer Lehrer dazu auffordert. 7. Wartet ab, bis sich im Teelicht etwas flüssiges Wachs gebildet hat. 8. Taucht die Spitzen aller Stäbe kurz und gleich tief in das flüssige Wachs. 9. Löscht die Flamme des Teelichts durch Auspusten und nehmt die Stabspitzen aus

dem Wachs.10. Lasst das Wachs erkalten.

2


4

Durchführung:1. Füllt das Becherglas zu Zweidritteln mit heißem Wasser aus dem Wasserkocher.2. Beginnt mit Substanz 1 und stellt sie mit den wachsfreien Enden so in das heiße

Wasser, dass das Wachsende aus dem Wasser herausschaut.3. Messt die Zeit, bis das Wachsende schmilzt und notiert sie.4. Wiederholt die Schritte 1 bis 3 mit den restlichen Substanzen.

Tipp: Ihr könnt zwei bzw. drei Substanzen gleichzeitig untersuchen. Beachtet dabei, dass sich die Stäbe nicht berühren.

5. Vergleicht eure Messungen und notiert eure Erkenntnisse im Steckbrief.

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Versuchsbeschreibung 3: Magnetisierbarkeit

Vorbereitung:1. Besorgt euch die Substanzen und Materialien und richtet euren Arbeitsplatz her.2. Legt die Substanzen auf dem Tisch aus und nummeriert sie mit den Zettelchen.

1

Durchführung:1. Beginnt mit Substanz 1 und haltet sie in die Nähe des Magneten.2. Notiert eure Beobachtungen im Steckbrief. 3. Wiederholt die Schritte 1 und 2 mit den restlichen Substanzen.

2


3

Aufgabe:1. Erläutert anhand eurer Versuchsbeobachtungen, ob Magnetisierbarkeit eine

Eigenschaft aller Metalle ist.

4


• gleich lange und dicke Stäbe aus verschiedenen Metallen (z. B. Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium) und Nichtmetallen (z. B. Holz, Kunststoff, Gummi)


• Zettelchen mit Nummern (z. B. 1 – 7) in Anzahl der gewählten Substanzen• 1 Magnet


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Versuchsbeschreibung 4: Elektrische Leitfähigkeit


• verschiedene Metalle (z. B. Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium) und Nichtmetalle (z. B. Holz, Kunststoff, Gummi)


• Zettelchen mit Nummern (z. B. 1 – 7) in Anzahl der gewählten Substanzen• 1 Spannungsquelle (z. B. 3 V)• 1 Schalter• ausreichend Kabel• 1 Glühlampe• 1 Prüfstrecke

Aufbau:

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• Dieser Versuch darf nur in Gegenwart eures Lehrers durchgeführt werden!• Achtet bei diesem Versuch auf die Gefahren beim Umgang mit Strom!• Euer Lehrer sagt euch, wann ihr mit dem Experiment beginnen dürft!

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Durchführung:1. Beginnt mit Substanz 1 und prüft, ob sie den elektrischen Strom leitet: (Öffnet zu-

nächst den Schalter), baut die Substanz in die Prüfstrecke ein und schließt den Schalter (wieder).

2. Notiert eure Beobachtungen im Steckbrief. 3. Wiederholt die Schritte 1 und 2 mit den restlichen Substanzen.

3


4

Aufgabe:1. a) Beschreibt, aus welchen Materialien ein Kabel aufgebaut ist.

b) Erklärt die Verwendung dieser Materialien mithilfe eurer Versuchsbeobachtun-gen.

5

Vorbereitung:1. Besorgt euch die Substanzen und Materialien und richtet euren Arbeitsplatz her.2. Legt die Substanzen auf dem Tisch aus und nummeriert sie mit den Zettelchen.3. Baut den elektrischen Stromkreis bei geöffnetem Schalter, entsprechend der

Bilder 1–3, auf.

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Versuchsbeschreibung 5: Härte

Information:Unter der Härte einer Substanz versteht man den Widerstand, den sie ihrer mechanischen Abnutzung entgegenbringt. Die Härte beschreibt also, ob und wie stark beispielsweise ein spitzer bzw. harter Gegenstand in einen weichen Gegenstand eindringen kann. Diese Tatsache nutzte der Geologe Friedrich Mohs (1773 – 1839). Er ritzte verschie-dene Substanzen gegeneinander und ordnete sie nach ihrer Härte. Mithilfe der Mohsschen Härte-skala21 kann man also bestim-men, welche Härte eine Substanz hat.

1


3

Durchführung:1. Beginnt mit Substanz 1 und führt Ritzproben mit eurem Fingernagel, der Kupfermün-

ze und dem Taschenmesser durch.2. Notiert eure Beobachtungen im Steckbrief.3. Ordnet der Substanz einen Härtegrad nach der Mohnschen Härteskala zu (vgl. Infor-

mation). 4. Wiederholt die Schritte 1 bis 3 mit den restlichen Substanzen.

4

1

21 Verändert nach: https://de.wikipedia.org/wiki/H%C3 %A4rte#Mohs (25.11.2015)

Mineral Härte (nach Mohs)

Ritzprobe Bemerkungen

Talk 1 mit Fingernagel schabbar

Gips 2 mit Fingernagel ritzbar

Kalkspat 3 mit Kupfermünze ritzbar

Flussspat 4 mit Taschenmesser leicht ritzbar

Apatit 5 mit Taschenmesser noch ritzbar

Das härteste mensch-liche Gewebe (Zahn-schmelz) hat diesen Härtegrad.

Feldspat 6 mit Stahlfeile ritzbar

Quarz 7 ritzt Fensterglas

Topas 8 ritzt Quarz

Korund 9 ritzt Topas

Diamant 10 ritzt Korund Zusammen mit einem anderen, ist das das här-teste natürlich vorkom-mende Mineral.


Mohnsche Härteskala21


• Bleche aus verschiedenen Metallen (z. B. Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium) und Nichtmetallen (z. B. Holz, Kunststoff, Gummi)


• Zettelchen mit Nummern (z. B. 1 – 7) in Anzahl der gewählten Substanzen• 1 Kupfermünze• 1 Taschenmesser

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Information:Unter der Verformbarkeit einer Substanz versteht man die Änderung ihrer Form durch eine äußere Kraft. Eine spröde Substanz zerbricht dabei. Eine biegsame Substanz behält die Verformung dauerhaft bei. Eine elastische Substanz kehrt in ihre Ausgangs-form zurück.

1


3


5

Durchführung:1. Beginnt mit Substanz 1 und versucht sie mit der Hand zu verformen.

Wichtig: Geht so sorgsam mit den Substanzen um, dass sie nicht beschädigt wer-den!

2. Notiert eure Beobachtungen im Steckbrief.Verwendet hierzu die Fachbegriffe aus der Information.

3. Wiederholt die Schritte 1 und 2 mit den restlichen Substanzen.

4

Versuchsbeschreibung 6: Verformbarkeit


• Bleche aus verschiedenen Metallen (z. B. Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium) und dünne nichtmetallische Proben (z. B. Holz, Kunststoff, Gummi)


• Zettelchen mit Nummern (z. B. 1 – 7) in Anzahl der gewählten Substanzen

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Versuchsbeschreibung 1: Dichte

Vorbereitung:1. Besorgt euch die Substanzen und Materialien und richtet euren Arbeitsplatz her.2. Legt die Substanzen auf dem Tisch aus und beschriftet sie mit den Zettelchen.3. Füllt den Messzylinder genau bis zur 50ml-Marke mit Wasser.

(Wichtig: Lest den Wert am unteren Rand der Wasseroberfläche ab.)4. Notiert das Volumen des Wassers (ohne Substanz) auf dem Steckbrief unter Vleer.

Dieser Wert ist für alle Substanzen gleich.

1

Durchführung:1. Beginnt mit einer Substanz und bestimmt ihre Masse, indem ihr sie auf der Waage

wiegt. Notiert diesen Wert im Steckbrief. 2. Verwendet nun den mit 50 ml gefüllten Messzylinder. Bestimmt das Volumen der

gleichen Substanz, indem ihr sie in den wassergefüllten Messzylinder gebt. Lest vorsichtig am unteren Rand der Wasseroberfläche erneut das Volumen ab.

3. Notiert das Volumen des Wassers (mit der Substanz) auf dem Steckbrief unter Vgesamt.

4. Nehmt die Substanz wieder aus dem Messzylinder heraus. Überprüft den Wasser-stand des Messzylinders und füllt ihn, wenn nötig, wieder bis zur 50 ml-Marke.Wischt verschüttetes Wasser mit dem Wischlappen auf.

5. Notiert eure Beobachtungen.6. Wiederholt die Schritte 1 bis 5 mit den restlichen Substanzen.

2


3

Benötigte Sustanzen:

• verschiedene Metalle (Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium) und Nichtmetalle (Holz, Kunststoff, Glas)

• Leitungswasser


• Je Gruppenmitglied: 1 Steckbrief und Schreibmaterial (Bleistift und Radiergummi)• 7 Zettelchen mit den Namen der Substanzen (Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium,

Holz, Kunststoff, Glas)• 1 Waage• 1 Messzylinder für 100 ml• Wischlappen


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Aufgaben:1. a) Berechnet für alle untersuchten Substanzen das Volumen (VSubstanz).

Beachtet: 1 ml = 1 cm3. b) Berechnet für alle Substanzen die Dichte ρ = m / VSubstanz und notiert eure Ergeb-

nisse in die Tabelle.2. Vergleicht eure Ergebnisse mit dem Literaturwert auf Kontrollblatt 1.3. Ein Glas Wasser stand im Kühlschrank. Die Dichte des auf 4°C gekühlten Wassers

beträgt genau 1 g / cm3. Formuliert eure Vermutung, ob die von euch untersuchten Substanzen auf diesem Wasser schwimmen würden.

4. Informiert euch über Werkstoffe im Karosseriebau und die Dichte der dabei verwen-deten Substanzen.

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Kontrollblatt 1 – Aufgabe: Dichte

Holz

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Kontrollblatt 1 – Lösung: Dichte

Dichte ρ von Holz: 0,4 – 0,8 g / cm3*

Dichte ρ von Kunststoff: 0,8 – 2,2 g / cm3**

Dichte ρ von Glas: 2,5 – 2,6 g / cm3***

Dichte ρ von Aluminium: 2,7 g / cm3*

Dichte ρ von Eisen: 7,9 g / cm3*

Dichte ρ von Kupfer: 8,9 g / cm3*

Dichte ρ von Nickel: 8,9 g / cm3**

*** Quelle: Römpp Chemielexikon*** Quelle: www.wikipedia.com (25.11.2015)*** Quelle: Wikibooks (2014)


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Versuchsbeschreibung 2: Wärmeleitfähigkeit

Vorbereitung:1. Besorgt euch die Substanzen und Materialien und richtet euren Arbeitsplatz her.2. Legt die Substanzen auf dem Tisch aus und beschriftet sie mit den Zettelchen.

1

Durchführung:1. Beginnt mit einer Substanz und legt sie auf den Tisch. Berührt ihre Oberfläche mit

der ganzen Hand.2. Beschreibt, wie sich ihre Oberfläche anfühlt (eher warm oder eher kalt).3. Entscheidet, ob sie sich wie ein guter oder ein schlechter Wärmeleiter anfühlt.4. Wiederholt den Handtest mit den restlichen Substanzen. 5. Bringt die Substanzen in eine Reihenfolge von guten zu schlechten Wärmeleitern.6. Überprüft ggf. noch einmal eure Reihenfolge mithilfe der Schritte 2 und 3.7. Notiert diese Beobachtungen und vergleicht anschließend eure Ergebnisse mit dem

Literaturwert auf Kontrollblatt 2.

2


3


• gleich große und gleich dicke Platten aus verschiedenen Metallen (Eisen, Kupfer, Nickel und Aluminium) und Nichtmetallen (Holz, Kunststoff und Glas)


• 7 Zettelchen mit den Namen der Substanzen (Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium, Holz, Kunststoff, Glas)

Aufgaben:1. Recherchiert im Internet zu Substanzen (Materialien), die beim Hausbau verwendet

werden. Informiert euch über ihre Wärmeleitfähigkeit.

2. Informiert euch im Internet über die Verwendung guter Wärmeleiter in der Küche.

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Kontrollblatt 2 – Aufgabe: Wärmeleitfähigkeit

Holz

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Eisen

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Aluminium

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Kontrollblatt 2 – Lösung: Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit λ von Holz (senkrecht zur Faser): 0,09 – 0,19 W / (m • K)**

Wärmeleitfähigkeit λ von Kunststoff: 0,17 -0,52 W / (m • K)**

Wärmeleitfähigkeit λ von Glas: 0,7 – 1,4 W / (m • K)*

Wärmeleitfähigkeit λ von Eisen: 81 W / (m • K)*

Wärmeleitfähigkeit λ von Nickel: 85 W / (m • K)**

Wärmeleitfähigkeit λ von Aluminium: 237 W / (m • K)*

Wärmeleitfähigkeit λ von Kupfer: 399 W / (m • K)*

** Quelle: Römpp Chemielexikon** Quelle: Wikipedia (2016)


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Versuchsbeschreibung 3: Elektrische Leitfähigkeit

Information:Unterschiedliche Substanzen werden in Leiter und Isolatoren eingeteilt. Leiter leiten den elektrischen Strom, sodass beispielsweise eine Glühlampe leuchtet, Isolatoren nicht. Je besser eine Substanz den elektrischen Strom leitet, desto geringer ist ihr spezifischer Widerstand ρ (sprich: roh, griechischer Buchstabe). Er hat die Einheit Ohm mal Meter (Ω • m). Gute elektrische Leiter haben einen sehr kleinen spezifischen Wi-derstand (weniger als 10-4 Ωm), Isolatoren einen sehr großen (mehr als 106 Ωm).

1


• Dieser Versuch darf nur in Gegenwart eures Lehrers durchgeführt werden!• Achtet bei diesem Versuch auf die Gefahren beim Umgang mit Strom!• Euer Lehrer sagt euch, wann ihr mit dem Experiment beginnen dürft!

3



• verschiedene Metalle (Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium) und Nichtmetalle (Holz, Hartgummi, Glas)


• 7 Zettelchen mit den Namen der Substanzen (Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium, Holz, Hartgummi, Glas)

• 1 Spannungsquelle (z. B. 3 V)• 1 Schalter• ausreichend Kabel• 1 Glühlampe• 1 Prüfstrecke

Aufbau:

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Durchführung:1. Beginnt mit Substanz 1 und prüft, ob sie den elektrischen Strom leitet: (Öffnet zu-

nächst den Schalter), baut die Substanz in die Prüfstrecke ein und schließt den Schalter (wieder).

2. Notiert eure Beobachtung im Steckbrief.3. Wiederholt die Schritte 1 und 2 mit den restlichen Substanzen.4. Betrachtet eure ausgefüllt Tabelle. Trefft gemeinsam Aussagen darüber, ob sich die

untersuchten Substanzen als Isolatoren, Leiter, Wärmeleiter oder Dämmstoffe eignen.5. Schätzt mithilfe der Angaben in der Information die Größenordnung der spezifischen

Widerstände. 6. Vergleicht eure Ergebnisse mit dem Literaturwert auf Kontrollblatt 3.

5

Aufgabe:1. Recherchiert, wofür die untersuchten Substanzen in der Industrie und im Alltag ver-

wendet werden.

7


6

Vorbereitung:1. Besorgt euch die Substanzen und Materialien und richtet euren Arbeitsplatz her.2. Legt die Substanzen auf dem Tisch aus und beschriftet sie mit den Zettelchen.3. Baut den elektrischen Stromkreis, bei geöffnetem Schalter, entsprechend des Bildes

auf.

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Kontrollblatt 3 – Aufgabe: Elektrische Leitfähigkeit

Nickel

Aluminium

Kupfer

Eisen

Holz

Glas

Hartgummi

Kontrollblatt 3 – Lösung: Elektrische Leitfähigkeit

spezifischer Widerstand ρ von Nickel: 6,9 • 10-8 m*

spezifischer Widerstand ρ von Aluminium: 2,7 • 10-8 m*

spezifischer Widerstand ρ von Kupfer: 1,7 • 10-8 m*

spezifischer Widerstand ρ von Eisen: 1 • 10-7 – 1,5 • 10-7 m*

spezifischer Widerstand ρ von Holz (trocken): 104 – 1010 m*

spezifischer Widerstand ρ von Glas: 1010 – 1015 m*

spezifischer Widerstand ρ von Hartgummi: 1013 m*

* Quelle: Wikipedia (2015)

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Steckbrief 1: Schokoladenverkostung A (Variante A) S. 7

Individuelle Lösungen; Beispiel:

Schokolade

NummerA) Hören B) Sehen C) Tasten D) Riechen E) Schmecken

1 Weiße Scho-kolade Knochenbruch milchfarben glatt, erhaben künstlich zart schmel-

zend

2 Vollmilch-Schokolade) hart, kurzes

Knackenmatt, dunkel, einfarbig

leicht gum-miert süß zart schmel-

zend

3 Marzipan-Schokolade dumpf glänzend,

dunkel schmierig schokoladig leicht bitter

4 Halbbitter-Schokolade hart, kurzes

Knackenmatt, dunkel, einfarbig

leicht gum-miert herb klebrig

Mindmap: Schokoladenverkostung B (Variante B) S.10

1 Individuelle Lösungen; Beispiel:

Schmecken

SehenRiechen

Tasten

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süß

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