Physikalische Schulversuche für die 7. und 8. … · Physikalische Schulversuche für die 7. und 8. Jahrgangsstufe Lokale Lehrerfortbildung des Staatlichen Schulamts im Landkreis

Physikalische Schulversuche

für die

7. und 8. Jahrgangsstufe

Lokale Lehrerfortbildung des Staatlichen Schulamts

im Landkreis Weilheim-Schongau Zeit: Mittwoch, 21.04.2004 von 14.30 bis 17.00 Uhr Leitung: Jürgen Große, Lehrer

Dienstanschrift: Volksschule Schongau - Hauptschule Bgm.-Lechenbauer-Str. 5 86956 Schongau Tel: 08861 8584 Privatanschrift: Raiffeisenstraße 19 b 86978 Hohenfurch Tel: 08861 909645 E-Mail: [email protected]

Physikalische Schulversuche Jahrgangsstufe 7 und 8

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Inhaltsverzeichnis

1 Einführung ...................................................................................................................... 3

1.1 Sicherheitsvorschriften............................................................................................. 3 1.2 Weiterführende Informationen.................................................................................. 3

2 Umgang mit Elektrizität ................................................................................................... 5

2.1 Allgemeines ............................................................................................................. 5 2.2 Begleiterscheinungen des elektrischen Stroms – Licht............................................. 5 2.3 Begleiterscheinungen des elektrischen Stroms – Wärme......................................... 6 2.4 Messen der elektrischen Stromstärke I .................................................................... 7 2.5 Messen der elektrischen Spannung U...................................................................... 8 2.6 Elektrischer Widerstand ........................................................................................... 9 2.7 Abhängigkeiten des Widerstands ........................................................................... 10

3 Magnetismus, Elektromagnetismus .............................................................................. 12

3.1 Allgemeines ........................................................................................................... 12 3.2 Magnetisieren einer Eisennadel ............................................................................. 12 3.3 Feldlinienbild eines Dauermagneten ...................................................................... 13 3.4 Versuch von Oersted ............................................................................................. 14 3.5 Wickeln von Elektromagneten................................................................................ 15 3.6 Der Elektromotor .................................................................................................... 16 3.7 Elektrische Klingel.................................................................................................. 17

4 Elektromagnetische Induktion ....................................................................................... 18

4.1 Allgemeines ........................................................................................................... 18 4.2 Erzeugen einer Induktionsspannung ...................................................................... 18 4.3 Abhängigkeiten bei der Erzeugung der Induktionsspannung.................................. 19 4.4 Aufbau eines Generators ....................................................................................... 20 4.5 Aufbau und Funktionsweise eines Transformators ................................................. 21 4.6 Hörnerblitz (Hochspannungstransformator)............................................................ 22 4.7 Hochstromtransformator (Schmelzrinne)................................................................ 23

5 Grundlagen der Mechanik............................................................................................. 24

5.1 Allgemeines ........................................................................................................... 24 5.2 Messen von Kräften ............................................................................................... 24 5.3 Hebel als einfache Maschine.................................................................................. 25 5.4 Flaschenzug (Rollen) als einfache Maschine ......................................................... 26

6 Anhang ......................................................................................................................... 27

6.1 Vergleich Lehrplan 1997 mit 2004 PCB 7. Jahrgangsstufe..................................... 27 6.2 Vergleich Lehrplan 1997 mit 2004 PCB 8. Jahrgangsstufe..................................... 31 6.3 Notizen................................................................................................................... 38


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1 Einführung

1.1 Sicherheitsvorschriften

Bei eigenständigem Experimentieren im PCB-Unterricht kommen die Schüler immer wieder

mit chemischen und physikalischen Geräten sowie Chemikalien in Berührung. Um Unfälle

und langfristige Schäden zu vermeiden, müssen die Sicherheitsvorschriften gemäß der

„Empfehlung für Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht“ (Beschluss der Kultusminister-

konferenz vom 9. September 1994 in der Fassung vom 28. März 2003), die am 01. Januar

2004 in Kraft getreten ist, beachtet werden. Sie ersetzt die Bekanntmachung des

Bayerischen Staatsministeriums für Unterricht, Kultus, Wissenschaft und Kunst über

"Richtlinien zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht an den Schulen in Bayern“

vom 30. März 1995 (KWMBl I S. 233).

Im Internet sind hierzu nähere Informationen unter den Adressen

http://www.km.bayern.de/km/amtsblatt/amtsblatt_2003/18-18.html

und

http://www.km.bayern.de/km/lehrer/informationen/index.shtml

erhältlich.

Bei physikalischen Schulversuchen muss vor allem auf einen gesicherten statischen Aufbau

sowie auf die Verwendung von ungefährlichen Spannungen und Stromstärken geachtet

werden. Sollte ein Versuch Hochspannungen bzw. hohe Ströme erfordern, ist dies bei der

jeweiligen Beschreibung vermerkt.

Um vor allem die empfindlichen Messgeräte zu schützen, sollten sie jeweils auf den

größtmöglichen Messbereich gestellt werden, bevor die eigentliche Messung erfolgt. Bei

dieser kann dann in einen empfindlicheren und besser geeigneten Messbereich geschalten

werden.

1.2 Weiterführende Informationen

Für die 7. Jahrgangsstufe wurde der zum kommenden Schuljahr verbindlich einzuführende

neue Lehrplan für die Hauptschulen in Bayern zu Grunde gelegt. Durch die Trennung in zwei

eigenständige Ausführungen für Regel- und M-Klassen haben sich hier Änderungen

gegenüber dem Lehrplan von 1997 ergeben, die vor allem den Bereich Physik betreffen,

aber zu keinen Änderungen in der Auswahl der Versuche führen.

Zusätzliche Informationen zu möglichen Stundenbildern mit Kopiervorlagen sind in den

jeweiligen Lehrerhandbüchern zu den meisten Schulbüchern sowie in der ergänzenden

Literatur (z.B. Unterrichtssequenzen PCB, Auer-Verlag, Donauwörth) abgedruckt.


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Im Internet lässt sich ebenfalls eine Reihe von Sammlungen mit Versuchsbeschreibungen

und Unterrichtsmaterialien finden. Hier einige Beispiele:

• Zentrale für Unterrichtsmedien im Internet e.V.

http://www.zum.de

• For-Teachers

http://www.4teachers.de

• Dieter Walz,Ulm, kostenlose Unterrichtsmaterialien für Physik und Mathematik

http://www.zum.de/dwu/uma.htm

• Didaktik-Lehrstühle der verschiedenen Universitäten

• …


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2 Umgang mit Elektrizität

2.1 Allgemeines

In diesem Kapitel des Lehrplans werden die Grundlagen im Bereich Elektrizitätslehre für die

weiteren Jahrgangsstufen gelegt. Dazu gehören die Begrifflichkeiten Stromstärke, Spannung

und Widerstand sowie eine Einführung in die jeweiligen Messmethoden. In M-Klassen soll

auch die Modellvorstellung für den elektrischen Strom vermittelt werden, ebenso wie die

Abhängigkeit des Widerstands eines Leiters von Material, Länge, Querschnitt und

Temperatur.

Definitionen der elektrischen Grundgrößen:

• Elektrische Stromstärke = Ladungsfluss pro Zeiteinheit (I = dQ / dt)

• Spannung = Potentialdifferenz zwischen zwei Messpunkten in einem elektrischen

Feld; gibt den „Druck“ an, mit dem die Elektronen „fließen“ (U = P2 – P1)

• Elektrischer Widerstand = Material- bzw. Geräteeigenschaft (R = � * l / A)

bei Temperaturunabhängigkeit gilt das Ohm’sche Gesetz: R = U / I

2.2 Begleiterscheinungen des elektrischen Stroms – Licht

Einfaches Vorführen einer Glühbirne.


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2.3 Begleiterscheinungen des elektrischen Stroms – Wärme

Versuchsaufbau:

Versuchsart: • Schülerübung

Versuchsmaterial: • Stromquelle (Transformator, …)

• Dünner Eisendraht (d=0,2 mm)

• Wachskügelchen

• Experimentierkabel

• 2 Isolierständer mit Tonnenfüßen

Versuchsanleitung: • Draht in Isolierständer einklemmen

• Wachskügelchen an den Draht pressen

• Ständer mit Stromquelle verbinden

• Spannungsregler auf Nullstellung bringen, Gerät

einschalten

• Spannungsregler langsam hochregeln

• Wachskügelchen fällt herab

Hintergrund: • Durch den angelegten Strom werden die im Metallgitter

befindlichen Elektronen zu Schwingungen angeregt.

• Dabei geben sie Energie in Form von Wärme ab.


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2.4 Messen der elektrischen Stromstärke I

Versuchsaufbau:

Schaltskizze:


Versuchsmaterial: • Stromquelle (Experimentiertransformator, …)

• Verbraucher (Glühbirne, …)


• (Schaltplatte mit Verbindungsbrücken)

• Multifunktionsmessgerät (Amperemeter)

Versuchsanleitung: • Amperemeter auf größten Messbereich einstellen

• Schaltung aufbauen

• Elektrischen Strom bei verschiedenen Spannungs-

einstellungen bzw. Verbrauchern messen

Messbereich sinnvoll einstellen

Ausweitung: • Verzweigungen in den Stromkreis einbauen und jeweils

die Einzelströme Ii messen

Hintergrund: • Die Messung der elektrischen Stromstärke I in einem

Stromkreis erfolgt in Reihe zu einem Verbraucher.

• Bei Verzweigungen im Stromkreis teilt sich die

Stromstärke entsprechend der jeweiligen Widerstände

auf: Iges = � Ii

• Sind mehrere Verbraucher in Reihe geschaltet, so liegt

an jedem dieselbe Stromstärke an.


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2.5 Messen der elektrischen Spannung U

Versuchsaufbau:

Schaltskizze:


Versuchsmaterial: • Stromquelle (Experimentiertransformator, …)

• Verbraucher (Glühbirne, …)



• Multifunktionsmessgerät (Voltmeter)

Versuchsanleitung: • Schaltung aufbauen

• Spannungen bei verschiedenen Trafoeinstellungen bzw.

unterschiedlichen Verbrauchern messen

Ausweitung: • Verzweigungen in den Stromkreis einbauen und jeweils

die Einzelspannungen messen

• Mehrere Verbraucher einbauen und die jeweils

abfallenden Spannungen Ui messen

Hintergrund: • Die Messung der elektrischen Spannung U in einem

Stromkreis erfolgt parallel zu einem Verbraucher bzw.

einer Stromquelle.

• Bei Verzweigungen im Stromkreis liegt überall die

gleiche Spannung an.

• Sind mehrere Verbraucher in Reihe geschaltet, so teilt

sich die Spannung entsprechend der jeweiligen

Widerstände auf: Uges = � Ui.


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2.6 Elektrischer Widerstand

Versuchsaufbau:

Schaltskizze:


Versuchsmaterial: • Regelbare Stromquelle (Transformator, …)

• Widerstand (z.B. Glühlämpchen, …)



• 2 Multifunktionsmessgeräte (Voltmeter/Amperemeter)

Versuchsanleitung: • Schaltung aufbauen

• Spannung und Stromstärke bei verschiedenen Trafo-

einstellungen

Ausweitung: • Veränderliche Widerstände einbauen und verschiedene

Messwerte aufnehmen (bei konstanter Spannung):

Potentiometer

Fotowiderstand

Temperaturwiderstand (Heißleiter PTC,

Kaltleiter NTC)

Hintergrund: • Bei einem konstanten Widerstand (z. B. Festwiderstand)

ergeben sich quotientengleiche Wertepaare.

• Bei veränderlichen Widerständen erhält man bei

konstanter angelegter Spannung unterschiedliche

Messwerte für die Stromstärke.


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2.7 Abhängigkeiten des Widerstands

Versuchsaufbau:

Schaltskizze:

Versuchsart: • Schülerübung (M-Klasse!)

Versuchsmaterial: • Regelbare Stromquelle (Transformator, …)

• Drähte

Verschiedenes Material (Kupfer, Eisen,

Konstantan, …)

Verschiedener Querschnitt (z.B. d= 0,02 mm,

0,04 mm, 0,1 mm)


• 2 Multifunktionsmessgeräte (Voltmeter/Amperemeter)

• Krokodilklemme

• 2 Isolierständer mit Tonnenfüße

Versuchsanleitung: • Draht in Isolierständer einspannen und Schaltung wie

oben beschrieben aufbauen

• Messwerte erfassen

Verschiedene Materialien

Verschiedene Querschnitte

Verschiedene Längen (bei unverändertem

Draht) mit Krokodilklemme abtasten

• Auswertung z.B. mit Excel-Tabelle


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Hintergrund: • Aus den gewonnenen Messwerten lässt sich jeweils der

Widerstand ermitteln (R = U / I)

• Dabei wird eine Abhängigkeit vom Material, vom

Querschnitt und von der Länge festgestellt.

• Je länger der Draht, desto größer der Widerstand.

• Je größer der Querschnitt, desto kleiner der Widerstand.

• Je wärmer der Draht wird, desto kleiner der Widerstand

(Ausnahme: Konstantan).


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3 Magnetismus, Elektromagnetismus

3.1 Allgemeines

Gegenstände aus Eisen, Cobalt und Nickel lassen sich mit Hilfe eines vorhandenen

Dauermagneten anziehen bzw. selbst zu einem Dauermagneten machen. Bei einem

Magneten verlaufen die Feldlinien vom Nordpol zum Südpol. Die Polung lässt sich über eine

Eselsbrücke leicht merken: Grün � Südpol, Rot � Nordpol.

Der dänische Physiker Oersted fand heraus, dass sich um einen Strom durchflossenen

Leiter ein Magnetfeld ausbildet. Dieser Elektromagnetismus ist die Grundlage für die

moderne Kommunikation. Kein Telefon, Fax oder Computer würde ohne dieses Phänomen

arbeiten können.

3.2 Magnetisieren einer Eisennadel


Versuchsmaterial: • Eisennadel

• Stabmagnet

• Büroklammer aus Eisen

Versuchsanleitung: • Wirkung von Eisennadel auf Büroklammer überprüfen

• Mit dem gleichen Pol eines Stabmagneten mehrmals in

der gleichen Richtung über die Eisennadel streichen

• Erneut die Wirkung der Nadel auf Büroklammer

überprüfen

Ausweitung: • Eisennadel mehrmals auf den Tisch fallen lassen und

erneut Wirkung überprüfen

Hintergrund: • Durch das Überstreichen werden die so genannten

Elementarmagnete in der Eisennadel ausgerichtet und

es bildet sich ein „großer“ Magnet aus.

• Stoffe aus Eisen, Cobalt und Nickel lassen sich so

magnetisieren.


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3.3 Feldlinienbild eines Dauermagneten

Versuchsart: • Schülerdemonstration

Versuchsmaterial: • Tageslichtprojektor (OHP)

• Dauermagnet (Stabmagnet, Hufeisenmagnet)

• OHP-Folie

• Eisenfeilspäne

Versuchsanleitung: • Magnet auf OHP legen und mit Folie abdecken

• Eisenfeilspäne über Magneten streuen

• Späne richten sich entlang der magnetischen Feldlinien

aus

Ausweitung: Feldlinien eines anderen Magnettyps bestimmen

Hintergrund: • Die magnetischen Feldlinien verlaufen vom

magnetischen Nordpol (rot) zum magnetischen Südpol

(grün). Die sehr leichten Eisenfeilspäne richten sich

daran aus und ergeben so die charakteristischen Linien.

• An den Polen ergibt sich eine Verdichtung, die auf eine

größere Stärke schließen lässt.


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3.4 Versuch von Oersted

Versuchsaufbau:


Versuchsmaterial: • Gleichstromquelle (Transformator, …)

• Dünner Kupferdraht (d=0,02 mm)



• Kompass bzw. Kompassnadel

Versuchsanleitung: • Kompassnadel aufstellen

• Draht in Isolierständer einklemmen und über

Kompassnadel ausrichten

• Ständer mit Stromquelle verbinden

• Spannungsregler auf Nullstellung bringen, Gerät

einschalten

• Spannungsregler langsam hochregeln

• Kompassnadel wird abgelenkt

Hintergrund: • Um einen Strom durchflossenen Leiter bildet sich ein

Magnetfeld aus, das die Kompassnadel ausschlagen

lässt.

Die Richtung lässt sich mit Hilfe der „Rechte-Hand-

Regel“ bestimmen. Dabei zeigt der Daumen in Richtung

der technischen Stromrichtung (von Plus nach Minus).

Die restlichen Finger geben dann die Richtung des

Magnetfelds und somit der Ablenkung an.


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3.5 Wickeln von Elektromagneten


Versuchsmaterial: • Stromquelle

• Klingeldraht (isoliert)

• Spulenhülsen (Plastik oder Papier)

• Experimentierkabel, evtl. Krokodilklemmen

• Büroklammern aus Eisen

• Eisenkern

Versuchsanleitung: • Mehrere Hülsen bereitstellen, damit die verschiedenen

Abhängigkeiten erarbeitet werden können

• Draht gleichmäßig um Hülse wickeln (unterschiedliche

Windungszahl)

• Drahtenden abisolieren und mit Stromquelle verbinden

• Strom durch Spule fließen lassen und Magnetwirkung

überprüfen (verschiedene Stromstärken)

• Eisenkern einführen

• Büroklammern werden jetzt angezogen

Hintergrund: • Durch den angelegten Strom wird um den Draht ein

Magnetfeld aufgebaut. Im Inneren der Spule verlaufen

die Feldlinien parallel und verstärken sich, ebenso wie

auf der Außenseite. Es bildet sich ein Magnet aus, der

einem Dauermagneten sehr ähnlich ist.

• Die Wirkung eines Elektromagneten wird verstärkt durch:

• Höhere Windungszahl

• Höhere Stromstärke

• Einführen eines Eisenkerns.


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3.6 Der Elektromotor

Versuchsaufbau:



• Experimentiersatz Elektromotor (mit Anker, Polschuhen

und Stromwender)

• Hufeisenmagnet


Versuchsanleitung: • Elektromotor zusammenbauen und Hufeisenmagnet auf

die Polschuhe stellen

• Schleifkontakte auf Stromwender einstellen und an

Stromquelle anschließen

• Nach dem Einschalten des Stroms beginnt sich der

Anker zu drehen

Hintergrund: • Die Polschuhe verstärken die Wirkung des

Dauermagneten. In der Spule wird durch die angelegte

Spannung ebenfalls ein Magnetfeld erzeugt. Es tritt in

Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des

Dauermagneten.

• Ungleichnamige Pole stoßen sich ab, gleichnamige

ziehen sich an. Durch einen Stromwechsel im richtigen

Moment bleibt dieses „Wechselspiel“ ständig im Gange.

Der Rotor dreht sich ohne Pause.


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3.7 Elektrische Klingel

Versuchsaufbau:

Schaltskizze:



• Schalter bzw. Taster


• Spule mit Eisenkern

• Blattfeder mit Klöppel und Kontaktstift

• Glockenschale

• Stativmaterial

Versuchsanleitung: • Schaltung gemäß der obigen Zeichnung aufbauen

• Darauf achten, dass Kontakt zwischen Stift und

Blattfeder hergestellt ist, aber noch „Luft“ zwischen

Spulenkern und Feder

• Stromkreis schließen

• Klöppel schlägt auf Glockenschale

Hintergrund: • Nach dem Schließen des Stromkreises wird in der Spule

ein Magnetfeld aufgebaut. Dadurch wird die Feder

angezogen, der Klöppel trifft auf die Schale und der

Stromkreis wird unterbrochen.

• Die Magnetwirkung nimmt ab, die Feder schwingt zurück.

• Der Stromkreis wird wieder geschlossen und der

Vorgang beginnt von vorne.


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4 Elektromagnetische Induktion

4.1 Allgemeines

Der englische Physiker Michael Faraday erkannte, dass die Umkehrung des Versuchs von

Oersted, nämlich die Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld, einen elektrischen

Stromfluss zur Folgen hat. Durch die Änderung des Magnetfelds werden die Elektronen im

Leiter zu einer Bewegung angeregt. Liegt keine Änderung des Magnetfelds vor, weil z.B. der

Leiter sich relativ zum Magneten nicht bewegt, fließt auch kein Strom.

4.2 Erzeugen einer Induktionsspannung

Versuchsaufbau:


Versuchsmaterial: • Spule

• Stabmagnet


• Voltmeter mit Mittelnullstellung

Versuchsanleitung: • Aus Spule, Messgerät und Kabel einen geschlossenen

Stromkreis aufbauen

• Magnet in die Spule ein- und ausführen

• Ausschlag am Voltmeter bei Bewegung des Magneten

Ausweitung: • Bewegung der Spule im Magnetfeld

Hintergrund: • Durch die relative Bewegung zueinander ergibt sich eine

ständige Änderung des Magnetfelds, die einen

Stromfluss zur Folge hat.


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4.3 Abhängigkeiten bei der Erzeugung der Induktionsspannung

Versuchsaufbau:


Versuchsmaterial: • 2 Spulen mit verschiedener Windungszahl

• Stabmagnet


• Voltmeter (mit Mittelnullstellung)

• Eisenkern

Versuchsanleitung: • Aus Spulen, Messgerät und Kabel einen geschlossenen

Stromkreis aufbauen

• Magnet in die Spulen ein- und ausführen

• Ausschlag am Voltmeter bei Bewegung des Magneten ist

bei größerer Windungszahl stärker

Ausweitung: • Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Magneten

in der Spule

• Einsetzen eines Eisenkerns in die Spulen

Hintergrund: • Die erzeugte Induktionsspannung ist abhängig von:

Schnelligkeit der Änderung

Anzahl der Windungen

Stärke des Magneten (Eisenkern)


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4.4 Aufbau eines Generators

Versuchsaufbau:


Versuchsmaterial: • Experimentiersatz Generator (mit Polschuhe,

Schleifkontakten und Spule)

• Hufeisenmagnet


• Wechselstromvoltmeter

Versuchsanleitung: • Generator auf Hufeisenmagnet stellen

• Voltmeter mit Schleifkontakten verbinden

• Anker drehen

• Ausschlag am Voltmeter

Ausweitung: • Spannung auf Oszilloskop darstellen

• Andere Ringkontakte benutzen

• Gleichrichter einbauen

Hintergrund: • In der sich drehenden Spule findet ständig eine

Magnetfeldänderung statt. Dadurch wird in der Spule

eine Induktionsspannung erzeugt, die über die

Schleifkontakte abgegriffen und am Messgerät angezeigt

wird.

• Durch das Abgreifen am Stromwender erhält man eine

pulsierende Gleichspannung, die Diode „schneidet“

jeweils eine Halbwelle ab.


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4.5 Aufbau und Funktionsweise eines Transformators

Versuchsaufbau:

Schaltskizze:


Versuchsmaterial: • Fahrraddynamo

• Glühbirnchen

• Experimentierkabel und Krokodilklemmen

• 2 Spulen gleicher Windungszahl

• U-Kern mit Joch

Versuchsanleitung: • Spulen auf den U-Kern stecken und mit Joch

verschließen

• Dynamo an linke Spule anschließen

• Glühbirnchen an rechte Spule anschließen

• Rädchen am Dynamo bewegen

• Lämpchen leuchtet, ohne dass direkte Verbindung mit

dem Dynamo besteht

Ausweitung: Unterschiedliche Spulen benutzen

� verschiedene Übersetzungsverhältnisse

Hintergrund: • Der Dynamo erzeugt eine Wechselspannung, die in der

Primärspule ein sich ständig veränderndes Magnetfeld

hervorruft.

• Über den geschlossenen Eisenkern werden diese

Magnetfeldänderungen zur zweiten Spule übertragen

und induzieren dort wieder eine Spannung. Diese lässt

das Lämpchen leuchten.


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4.6 Hörnerblitz (Hochspannungstransformator)

Versuchsaufbau:

Versuchsart: • Lehrerdemonstration

Versuchsmaterial: • Schaltbare Steckdose


• 2 Hörnerblitzableiter


• Experimentiertransformator mit z.B.

Primärspule 300 Windungen

Sekundärspule 12000 Windungen

• Sicherheitsschild „Hochspannung“ mit Tonnenfuß

Sicherheitshinweis: • ACHTUNG HOCHSPANNUNG! LEBENSGEFAHR!

Versuchsanleitung: • Hörnerblitzableiter in Isolierständer einspannen und mit

Sekundärspule verbinden

• Aufbau in ca. 0,5 cm Abstand voneinander aufstellen

• Primärspule mit Steckdosenleiste verbinden

• Steckdosenleiste mit Netzspannung verbinden

• Netzspannung einschalten

• Blitze steigen an den „Hörnern“ nach oben

• Ausschalten der Netzspannung, dann Abbau der

weiteren Geräte

Hintergrund: • Das Übersetzungsverhältnis ist beim Hochspannungs-

transformator definiert als UP / US = NP / NS

• Dadurch ergibt sich beim Anlegen einer Primärspannung

von 230V eine Sekundärspannung von 9200V.


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4.7 Hochstromtransformator (Schmelzrinne)

Versuchsaufbau:

Versuchsart: • Lehrerdemonstration

Versuchsmaterial: • Schaltbare Steckdose


• Experimentiertransformator mit z.B.

Primärspule 600 Windungen

Schmelzrinne (1 Windung)

• Zinn

Sicherheitshinweis: • ACHTUNG HOCHSPANNUNG! LEBENSGEFAHR!

Versuchsanleitung: • Zinn in die Schmelzrinne geben

• Experimentiertransformator aufbauen, Schmelzrinne als

Skundärspule verwenden

• Primärspule mit Steckdosenleiste verbinden

• Steckdosenleiste mit Netzspannung verbinden

• Netzspannung einschalten

• Zinn schmilzt in der Rinne

• Ausschalten der Netzspannung, dann Abbau der

weiteren Geräte

Hintergrund: • Das Übersetzungsverhältnis ist beim Hochstrom-

transformator definiert als UP / US = NS / NP bzw.

IP / IS = NP / NS

• Dadurch ergibt sich beim Anlegen einer Primärspannung

von 230V eine Sekundärspannung von unter 1V, aber

ein Strom von ca. 9600A. Dieser reicht aus, um das Zinn

zu schmelzen.


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5 Grundlagen der Mechanik

5.1 Allgemeines

Kräfte sind die Grundlage für den Bereich der (Newton’schen) Mechanik. Es gibt

verschiedene Arten von Kräften, u.a.:

• Gewichtskraft

• Reibungskraft

• Federkraft bzw. Spannkraft

Der Kraft sind dabei eine Richtungskomponente und ihr Betrag zugeordnet. Im Rahmen des

PCB-Unterrichts der Hauptschule wird die Richtungskomponente meist vernachlässigt.

Mit Hilfe von einfachen Maschinen wie Hebel oder Flaschenzug lässt sich die

aufzubringende Kraft verringern. Dies geht aber zu Lasten eines längeren Weges, der

zurückgelegt werden muss, z.B. ein längeres Seil beim Flaschenzug.

5.2 Messen von Kräften


Versuchsmaterial: • Kraftmesser (Federwaage)

• Massestückchen zu 10g und 50g

• Reibungsklotz

• Sandpapier

Versuchsanleitung: • An den Kraftmesser werden verschiedene Massen

angehängt und die jeweilige Gewichtskraft ermittelt

• Ein Reibungsklotz wird über verschieden beschaffene

Unterlagen (glatter Tisch, Papier, Sandpapier) mit dem

Kraftmesser gezogen

Ausweitung: • Zusatzmassen an dem Klotz befestigen

• Andere Auflagefläche des Klotzes wählen

Hintergrund: • Eine Masse von 100 g hat ungefähr eine Gewichtskraft

von 1 N. 1 kg � ~ 10 N

• Die Reibungskraft ist unabhängig von der Größe der

Auflagefläche. Sie verändert sich mit zunehmender

Masse und rauer werdendem Untergrund.


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5.3 Hebel als einfache Maschine

Versuchsaufbau:


Versuchsmaterial: • Kraftmesser (Federwaage)

• Massestückchen zu 10g und 50g

• Hebelwaage

• Stativmaterial (Fuß, Stange, Lager)

Versuchsanleitung: • Stativ aufstellen und Hebel auf Lager aufstecken

• Massenstückchen an Hebel befestigen

• Mit Kraftmesser bei verschiedenen Abständen zum

Drehpunkt die jeweils notwendigen (Halte-)Kräfte

bestimmen

Ausweitung: • Zweiseitiger Hebel

• Haltekräfte auf der anderen Seite des Lagers

bestimmen.

• Mathematische Auswertung:

Goldene Regel der Mechanik

“Je länger der Weg, desto kleiner die Kraft.“

Hintergrund: • Je weiter der Kraftmesser vom Drehpunkt entfernt

angesetzt wird, desto kleiner ist die aufzubringende Kraft.

• Mit einem langen Hebelweg genügen also schon relativ

kleine Kräfte, um eine große Wirkung zu erzielen.


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5.4 Flaschenzug (Rollen) als einfache Maschine

Versuchsaufbau:

Versuchsart: • Schülerübung, M-Klasse

Versuchsmaterial: • Kraftmesser

• Feste Rollen

• Lose Rollen

• Schnur

• Massestückchen

• Stativmaterial

Versuchsanleitung: • Massestückchen an der Schnur befestigen und diese

über feste Rolle laufen lassen

• Haltekraft bestimmen

(Gleiche Kraft wie ohne Rolle)

• Massestückchen an loser Rolle befestigen und diese auf

einseitig festgebundener Schnur laufen lassen

• An losem Ende erforderliche Kraft messen

(Halbierung der Gewichtskraft pro loser Rolle)

• Kombination aus festen und losen Rollen zum

Flaschenzug

Hintergrund: • Durch eine feste Rolle wird eine Kraft nur umgelenkt, ihr

Betrag bleibt konstant.

• Jede eingesetzte lose Rolle halbiert die aufzubringende

Kraft, verdoppelt aber den zurückzulegenden Weg

(=Seillänge)


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6 Anhang

6.1 Vergleich Lehrplan 1997 mit 2004 PCB 7. Jahrgangsstufe

Lehrplan 1997 Lehrplan 2004 Regelklasse Lehrplan 2004 M-Klasse

7.1 Luft - Lebensgrundlage und Lebensraum Den Schülern soll bewusst werden, dass die Luft neben der Sonne und dem Wasser eine Voraussetzung für das Leben auf der Erde und für Vorgänge in der unbelebten Natur ist. Sie lernen die Zusammensetzung der Luft kennen und erweitern ihr Wissen darüber, dass grüne Pflanzen Sauerstoff erzeugen. Die Schüler gewinnen einen Überblick über den Vorgang und die Aufgabe der Atmung des Menschen und erhalten Grundkenntnisse über die Zusammensetzung und Aufgaben des Blutes. Dabei werden sie mehr und mehr fähig, ein Mikroskop zu bedienen. Sie eignen sich Wissen über den Blutkreislauf, das Herz und die Blutgefäße an und erkennen, wie Atmung und Blutkreislauf zusammenwirken. An diesem Beispiel verstehen sie, wie ein System als Ganzes funktioniert. Sie lernen Risikofaktoren von Atmungs- und Kreislauferkrankungen sowie vorbeugende Maßnahmen für eine gesunde Lebensführung kennen. Luft ist auch ein Lebensraum für Vögel. An heimischen Vögeln erweitern die Schüler ihre Formen- und Artenkenntnis. Ihnen soll die Anpassung von Tieren an den Lebensraum Luft einsichtig werden. Schließlich werden sie auf gemeinsame Merkmale und typische Verhaltensweisen von Vögeln aufmerksam.

7.1 Luft – Lebensgrundlage und Lebensraum Lernziele Den Schülern soll bewusst werden, dass die Luft eine der Lebensgrundlagen ist. Sie lernen möglichst durch eigene Versuche Bestandteile der Luft und deren chemische Zeichen kennen. Sie gewinnen einen Überblick über Bestandteile des Blutes und erwerben Kenntnisse über Atmung und Blutkreislauf beim Menschen. Daraus sollen sie Folgerungen für eine gesunde Lebensführung ziehen. Die Schüler lernen heimische Vögel kennen. An einem Beispiel erfahren sie, wie Vögel dem Lebensraum Luft angepasst sind. Beim Vergleichen verschiedener Vogelarten stellen sie gemeinsame Merkmale fest.

7.1 Luft – Lebensgrundlage und Lebensraum Lernziele Den Schülern soll bewusst werden, dass die Luft eine der Lebensgrundlagen ist. Sie lernen durch eigene Versuche Bestandteile der Luft kennen und ordnen diesen die entsprechenden chemischen Zeichen zu. Sie lernen die Bestandteile des Blutes kennen und gewinnen einen Überblick über die Atmung und den Blutkreislauf beim Menschen. Sie verstehen, wie Atmung und Blutkreislauf zusammenhängen. Daraus sollen sie Folgerungen für eine gesunde Lebensführung ziehen. Die Schüler lernen heimische Vögel kennen. Durch möglichst selbstständiges Beobachten und Untersuchen erfahren sie, wie Vögel dem Lebensraum Luft angepasst sind. Beim Vergleichen verschiedener Vogelarten stellen sie gemeinsame Merkmale fest und lernen die Ordnung der Wirbeltiere kennen.

7.1.1 Zusammensetzung der Luft G/Sk/Ek 7.2

− Bedeutung der Luft für Mensch und Natur; Beschaffen, Auswerten und Wiedergeben von Informationen D 7.1.1, 7.2.3

− Luft als gasförmiges Gemisch; Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid als Bestandteile der Luft 7.1.2, 7.2.2

− Nachweismethoden für Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid; chemische Zeichen: C, N, O; CO2

7.1.1 Zusammensetzung der Luft

− Bedeutung der Luft für Mensch und Natur

− Luft als gasförmiges Gemisch; Bestandteile: Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf → 7.1.2, 7.2

− Nachweisen von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im Experiment; chemische Zeichensprache: C, N2, O2; CO2, H2O

7.1.1 Zusammensetzung der Luft

− Bedeutung der Luft für Mensch und Natur

− Luft als gasförmiges Gemisch; Bestandteile: Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf; Edelgase: Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon → 7.1.2, 7.2

− Nachweisen von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im Experiment; chemische Zeichensprache: C, N2, O2; CO2, H2O, He, Ne, Ar, Kr, Xe

∗ Periodensystem der Elemente (Einstieg)

7.1.2 Atmung des Menschen

− Atemwege und Atmungsorgane: Nase/Mund, Luftröhre, Bronchien, Lunge

− Aufgabe der Atmung: Gasaustausch; Abgabe von Kohlenstoffdioxid, Aufnahme von Sauerstoff 7.1.3, S 7.1

− Kreislauf der Gase bei der Fotosynthese: Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff 7.1.1

7.1.2 Atmung des Menschen → → → → S 7.1

− Atemwege und Atmungsorgane: Bronchien, Lunge, Lungenbläschen

− Aufgabe der Atmung: Gasaustausch, Abgabe von Kohlenstoffdioxid, Aufnahme von Sauerstoff → 7.1.1, 7.1.3

7.1.2 Atmung des Menschen → → → → S 7.1

− Atemwege und Atmungsorgane: Aufbau und Funktion von Bronchien, Lunge und Lungenbläschen

− Aufgabe der Atmung: Gasaustausch in den Lungenbläschen, Zellatmung als Oxidation; Abgabe von Kohlenstoffdioxid, Aufnahme von Sauerstoff → 7.1.1, 7.1.3

7.1.3 Blutkreislauf des Menschen

− Bestandteile des Blutes: Blutplasma, Blutzellen; wichtige Aufgaben: Transport von Sauerstoff und

7.1.3 Blutkreislauf des Menschen → → → → S 7.1

− Bestandteile des Blutes: Blutplasma, Blutzellen

7.1.3 Blutkreislauf des Menschen → → → → S 7.1

− Bestandteile des Blutes: Blutplasma, Blutzellen; Blutgruppen


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Kohlenstoffdioxid, Abwehr, Wundverschluss; Blutspende

− Aufbau des Blutkreislaufs; Herz; Blutgefäße (Arterien, Venen, Kapillaren)

− Zusammenwirken von Atmung und Blutkreislauf in einem System; Einflüsse vor allem durch Lebensweise (Rauchen!) und Luftqualität 7.1.2; Erkrankungen, z. B. Asthma, Herzinfarkt, Bluthochdruck; Vorbeugung S 7.1

− Gebrauchen des Mikroskops

− wichtige Aufgaben: Gas- und Stofftransport, Abwehr, Wundverschluss

− Dauerpräparate (Blut) unter dem Mikroskop betrachten

− Aufbau des Blutkreislaufs; Herz; Blutgefäße: Arterien, Venen, Haargefäße

− Zusammenwirken von Atmung und Blutkreislauf; negative Einflüsse vor allem durch Lebensweise (Rauchen); Erkrankungen → 7.1.2

− wichtige Aufgaben: Gas- und Stofftransport, Abwehr, Wundverschluss

− Dauerpräparate (Blut) unter dem Mikroskop betrachten

− Aufbau des Blutkreislaufes: Herz, Blutgefäße: Bau von Arterien, Venen, Kapillaren

− Zusammenwirken von Atmung und Blutkreislauf in einem System; negative Einflüsse vor allem durch Lebensweise (Rauchen); Erkrankungen → 7.1.2

7.1.4 Luft - Lebensraum für Vögel

− heimische Vögel; Kennübungen; Artenschutz

− Angepasstheit von Vögeln an den Lebensraum Luft: Körperbau, Federkleid; Bedeutung für den Flug

− Verhaltensweisen bei Nahrungsaufnahme und Fortpflanzung (z. B. Balz, Brutpflege)

− gemeinsame Merkmale von Vögeln

7.1.4 Luft – Lebensraum für Vögel


− Angepasstheit von Körperbau und Federkleid an den Lebensraum Luft; Bedeutung für den Flug; Untersuchen von Tierpräparaten

− weitere Vogelarten; gemeinsame Merkmale

7.1.4 Luft – Lebensraum für Vögel


− Angepasstheit von Körperbau und Federkleid an den Lebensraum Luft; Bedeutung für den Flug; Beobachten von Vögeln, Untersuchen von Tierpräparaten

− Projekt: „Vom Fliegen“ − weitere Vogelarten; gemeinsame

Merkmale − Wirbeltiere

��Wiederholen, Üben, Anwenden, Vertiefen

− Arbeitsweisen kennen und ggf. einüben: Experimentieren, Nachweisen von Stoffen; Kennübungen, Untersuchen

− Begriffe und Symbole kennen: Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasser; chemische Formeln: C, N, O2; CO2, H2O

− Zusammenhang von Bau und Funktion erkennen (Atmung und Blutkreislauf)

− Vögel kennen und ihre Merkmale benennen

− Angepasstheit an den Lebensraum verstehen (Vögel)

− auf den eigenen Körper achten (Atmung und Blutkreislauf)


− Arbeitsweisen einüben: Experimentieren; Nachweisen von Stoffen; Bestimmen, Beobachten, Untersuchen

− Begriffe und Symbole kennen: Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasser; Edelgase; chemische Formeln: C, N, O2; CO2, H2O

− Zusammenhang von Bau und Funktion erkennen (Atmung und Blutkreislauf)

− Vögel kennen und ihre Merkmale benennen; Wirbeltiere kennen

− Angepasstheit an den Lebensraum verstehen (Vögel)

− auf den eigenen Körper achten (Atmung und Blutkreislauf)

7.2 Luft - Voraussetzung für Vorgänge in der unbelebten Natur An den Themen "Wetter" und "Verbrennung" soll den Schülern bewusst werden, dass die Luft auch eine Voraussetzung für Vorgänge in der unbelebten Natur ist. Ausgehend von eigenen Erfahrungen gewinnen sie Grundkenntnisse über Wetterfaktoren. Beim Beobachten und Aufschreiben des Wetters wird ihnen zunehmend einsichtig, welche Vorteile die Arbeit in Gruppen bietet. Die Schüler sollen verstehen, was Wetterkarten aussagen; sie erfahren, unter welchen Voraussetzungen Wolken und Niederschläge entstehen, und erhalten einen Einblick in das Phänomen des Luftdrucks und dessen Zusammenhang mit dem Wettergeschehen. Den Schülern soll einsichtig werden, welche Bedeutung das Feuer für den Menschen hat. Sie lernen brennbare und nichtbrennbare Stoffe sowie die Voraussetzungen für eine Verbrennung kennen. Daraus schließen sie auf

7.2 Luft – Voraussetzung für die Verbrennung Lernziele Aufbauend auf ihrem Vorwissen lernen die Schüler Bedingungen für die Verbrennung kennen und leiten daraus Brandschutzmaß nahmen ab. Sie erfahren, dass die Verbrennung eine chemische Reaktion ist, und erweitern ihr Wissen über chemische Zeichen. Bei Versuchen berücksichtigen sie Grundregeln des Experimentierens.

7.2 Luft – Voraussetzung für die Verbrennung Lernziele Aufbauend auf ihrem Vorwissen lernen die Schüler Bedingungen für die Verbrennung kennen und leiten daraus selbstständig Brandschutzmaß nahmen ab. Sie sollen die Verbrennung als chemische Reaktion verstehen und erweitern ihr Wissen über die Fachsprache der Chemie. Bei selbstständigen Versuchen berücksichtigen sie Grundregeln des Experimentierens.


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Möglichkeiten der Brandbekämpfung und vorbeugende Maßnahmen des Brandschutzes. Sie sollen die Verbrennung als chemische Reaktion verstehen und Arten der Oxidation unterscheiden.

7.2.1 Wetter G/Sk/Ek 7.2

− Auswirkungen von Wetterlagen auf den Menschen, z. B. Atmung, Wohlbefinden

− Beobachten und Protokollieren des örtlichen Wettergeschehens: Bewölkung, Niederschläge, Temperatur, Wind, Luftdruck 7.3.1; Wetterkarte und ihre Symbole; Darstellen in Tabellen und Diagrammen M 7.2

− Luftfeuchte in Abhängigkeit von der Temperatur

− Luftdruck; Einfluss auf das Wetter; Barometer als Messinstrument (Einheit: 1 Hektopascal - 1 hPa)

7.2.2 Bedingungen für die Verbrennung

− Bedeutung des Feuers für den Menschen

− brennbare und nichtbrennbare Stoffe − Voraussetzungen für die

Verbrennung: Brennstoff, Erreichen der Entzündungstemperatur, Vorhandensein von Sauerstoff 7.1.1

− Brandbekämpfung, Brandschutz − Umgehen mit Versuchsgeräten, z. B.

dem Bunsenbrenner



Verbrennung: Brennstoff, Erreichen der Entzündungstemperatur, Vorhandensein von Sauerstoff → 7.1.1


dem Bunsenbrenner; Sicherheitsbestimmungen beim Experimentieren



Verbrennung: Brennstoff, Erreichen der Entzündungstemperatur, Vorhandensein von Sauerstoff → 7.1.1


dem Bunsenbrenner; Sicherheitsbestimmungen beim Experimentieren

7.2.3 Vorgang der Verbrennung

− chemische Reaktion − Oxidation, Begriff: Oxid (Metalloxid,

Nichtmetalloxid) − Stille Oxidation, Rost − Wortgleichungen (keine

Formelgleichungen); chemische Zeichen

7.2.2 Verbrennung – Oxidation

− Oxidation, Begriff: Oxid: Metalloxid, Nichtmetalloxid → 7.1.1

− stille Oxidation, z. B. Rost − chemische Reaktion − Wortgleichungen; chemische

Zeichensprache: Fe, C, O2

7.2.2 Verbrennung – Oxidation

− Oxidation, Begriff: Oxid: Metalloxid, Nichtmetalloxid → 7.1.1

− Verbrennung, Explosion; stille Oxidation, z. B. Rost

− chemische Reaktion, Synthese − Wortgleichungen, Reaktionsgleichung − chemische Zeichensprache: Fe, C, S,

O2; Eisenoxid; Kohlenstoffdioxid CO2; Schwefeldioxid SO2

��Wiederholen, Üben, Anwenden,

Vertiefen

− Denk- und Arbeitsweisen kennen und ggf. einüben: Umgehen mit Versuchsgeräten, Sicherheitsbestimmungen; Wortgleichungen

− Begriffe und Symbole kennen: Verbrennung, Oxidation, Reaktion; Sauerstoff, Kohlenstoff, Eisen; chemische Formeln: O2, C, Fe


− Denk- und Arbeitsweisen anwenden: Umgehen mit Versuchsgeräten, Sicherheitsbestimmungen; Wortgleichungen

− Begriffe und Symbole kennen: Verbrennung, Oxidation, Reaktion, Synthese; Sauerstoff, Kohlenstoff,

− Schwefel, Eisen, Kohlenstoffdioxid, Schwefeldioxid, Eisenoxid; chemische Formeln: O2, C, S, Fe, CO2; SO2

7.3 Umgang mit Elektrizität GtB 7.3.2 Anhand des Phänomens der Berührungselektrizität erwerben die Schüler eine erste Vorstellung, was Elektrizität ist. Sie erhalten einen Überblick über Spannungsquellen und Begleiterscheinungen des elektrischen Stroms. Sie lernen die elektrische Spannung, die Stromstärke und den Widerstand sowie deren Zusammenhänge kennen. An Beispielen vollziehen sie nach, wie diese Erkenntnisse technisch genutzt werden. Sie wenden Schaltzeichen an,

7.3 Umgang mit Elektrizität → → → → GtB 7.4 Lernziele Anhand einfacher Modelle von elektrischen Geräten erwerben die Schüler handlungsorientiert Grundkenntnisse über den elektrischen Strom. Darauf aufbauend lernen sie die elektrische Spannung, die Stromstärke und den Widerstand sowie deren Zusammenhänge kennen. Sie sollen Schaltpläne verstehen, sachgerecht mit Versuchsgeräten umgehen sowie Sicherheitsbestimmungen beachten.

7.3 Umgang mit Elektrizität → → → → GtB 7.4 Lernziele Anhand einfacher Modelle von elektrischen Geräten erwerben die Schüler handlungsorientiert Kenntnisse über den elektrischen Strom. Darauf aufbauend eignen sie sich Wissen über die elektrischen Größen Spannung, Stromstärke und Widerstand an und erforschen auch quantitativ deren Zusammenhänge. Sie sollen Schaltpläne zeichnen, mit Versuchsgeräten möglichst


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erwerben grundlegende Fähigkeiten im Umgang mit Experimentier- und Messgeräten und sollen einsehen, dass beim Umgang mit Elektrizität Gefahren auftreten und Sicherheitsbestimmungen zu beachten sind. Bei der Festlegung der Maßeinheiten begegnen sie bedeutenden Forschern aus der Geschichte der Physik.

selbstständig sachgerecht umgehen und Sicherheitsbestimmungen beachten.

7.3.1 Elektrische Spannung und Stromstärke

− Erfahrungen mit Elektrizität: Berührungselektrizität (Reibungselektrizität); elektrischer Strom als Bewegung von Ladungsträgern 7.2.1

− Spannungsquellen, z. B. Batterie, Akkumulator, Solarzelle

− Spannung; Einheit: 1 V (Volt); Messen mit dem Voltmeter; Schaltpläne

− Stromstärke; Einheit: 1 A (Ampere); Messen mit dem Amperemeter; Schaltpläne

− Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke

− Begleiterscheinungen des elektrischen Stroms, z. B. Wärme, Licht, chemische Vorgänge

− Kurzschluss, Schmelzsicherung


− Funktionsmodelle von einfachen elektrischen Geräten bauen und skizzieren

− Begleiterscheinungen des elektrischen Stroms, z. B. Wärme und Licht, chemische Vorgänge, magnetische Wirkung

− elektrischer Stromkreis; Spannungsquellen

− Spannung, Einheit: 1 V; Stromstärke, Einheit: 1 A ; Alessandro Volta, André Marie Ampère

− Messen mit dem Voltmeter und Amperemeter in verschiedenen Schaltungen (Parallel- bzw. Reihenschaltungen); Schaltpläne

− Gefahren im Umgang mit Elektrizität; Kurzschluss


− Funktionsmodelle von einfachen elektrischen Geräten bauen, skizzieren und erklären

− Begleiterscheinungen des elektrischen Stroms, z. B. Wärme und Licht, chemische Vorgänge, magnetische Wirkung

− elektrischer unverzweigter/verzweigter Stromkreis; Spannungsquellen

− Spannung, Einheit: 1 V; Stromstärke, Einheit: 1 A; Alessandro Volta, André Marie Ampère

− Messen mit dem Voltmeter und Amperemeter in verschiedenen Schaltungen (Parallel- bzw. Reihenschaltungen); Schaltpläne

− Modellvorstellung des elektrischen Stromes

− Gefahren im Umgang mit Elektrizität; Kurzschluss

7.3.2 Elektrischer Widerstand

− elektrischer Widerstand eines Drahtes in Abhängigkeit von Länge, Querschnitt, Material, Temperatur

− Beziehungen zwischen Widerstand, Stromstärke und Spannung (ohmsches Gesetz); Einheit des Widerstands: 1 � (Ohm); einfache Rechenbeispiele M 7.5.2

− Festwiderstände, veränderbare Widerstände

− Gefahren im Umgang mit Elektrizität HsB 7.1


− Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke; Widerstand als Geräteeigenschaft;

− Einheit des Widerstands: 1 � ; Georg Simon Ohm

− verschiedene Widerstandsarten; Aufgaben und Funktionen; Anwendung in der Technik


− Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke; grafisches Darstellen; Berechnungen; Widerstand als Geräteeigenschaft

− ohmsches Gesetz; Einheit des Widerstands: 1 � ; Georg Simon Ohm

− elektrischer Widerstand eines Drahtes in Abhängigkeit von Länge, Querschnitt, Material, Temperatur

− verschiedene Widerstandsarten; Aufgaben und Funktionen; Anwendung in der Technik


− Denk- und Arbeitsweisen einüben: Experimentieren, Messen (Stromstärke, Spannung und Widerstand)

− Begriffe und Schaltzeichen kennen: Spannung, Stromstärke, Widerstand; Einheiten: 1 V, 1 A, 1 � ; Spannungsquelle, Voltmeter, Amperemeter, Widerstand

− Begleiterscheinungen des elektrischen Stromes kennen

− Gefahren des elektrischen Stromes einschätzen


− Denk- und Arbeitsweisen anwenden: Experimentieren, Messen (Stromstärke, Spannung, Widerstand), Quantifizieren von Versuchsreihen

− Begriffe und Schaltzeichen kennen und anwenden: Spannung, Stromstärke, Widerstand; Einheiten:1 V, 1 A, 1 � ; Spannungsquelle, Voltmeter, Amperemeter, Widerstand, Fotowiderstand, Potentiometer

− Begleiterscheinungen des elektrischen Stromes kennen

− Gefahren des elektrischen Stromes einschätzen

7.4 Grundlagen der Mechanik Den Schülern soll klar werden, welchen Kräften sie begegnen. Ausgehend vom Alltagsverständnis von "Kraft", "Arbeit" und "Energie" werden sie auf die physikalischen Bedeutungen aufmerksam. Sie lernen die Maßeinheiten kennen und entwickeln durch Messungen ein Gefühl für die Größenordnung von Kräften. An einem ausgewählten Beispiel erfassen sie das Prinzip einer einfachen Maschine und sollen dabei verstehen, dass man durch

7.4 Grundlagen der Mechanik → → → → GtB 7.2 Lernziele Ausgehend von Alltagserfahrungen lernen die Schüler bei Experimenten den physikalischen Begriff der „ Kraft“ kennen. Am Phänomen des Hebels erfahren sie die „ goldene Regel der Mechanik“.

7.4 Grundlagen der Mechanik → → → → GtB 7.2 Lernziele Ausgehend von Alltagserfahrungen und durch selbstständiges Experimentieren sollen die Schüler mit dem physikalischen Begriff „ Kraft“ vertraut werden und Werkzeuge als Kraftwandler kennen lernen. Daraus leiten sie die „goldene Regel der Mechanik“ ab.


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deren Gebrauch zwar Kraft, aber keine Arbeit einsparen kann.

7.4.1 Kräfte

− unterschiedliche Kräfte, z. B. Gewichtskraft, Schwerkraft, Federkraft, Reibungskraft

− Messen von Kräften; Einheit: 1 N (Newton)

7.4.1 Kräfte

− unterschiedliche Kräfte, z. B. Gewichtskraft, Schwerkraft, Federkraft

− Messen von Kräften; Einheit: 1 N; Isaac Newton

7.4.1 Kräfte

− unterschiedliche Kräfte, z. B. Gewichtskraft, Schwerkraft, Federkraft, Reibungskraft

− Messen von Kräften; Einheit: 1 N; 1000 N = 1 kN; Isaac Newton

− Pfeildarstellung von Kräften mit Ansatzpunkt und Richtung

7.4.2 Mechanische Arbeit und Energie

− Einfache Maschinen, z. B. schiefe Ebene, Rolle, Hebel GtB 7.3.1

− Arbeit W = F . s; Energie; Einheit: 1 Nm (Newtonmeter) = 1 J (Joule); goldene Regel der Mechanik M 7.5.2

7.4.2 Werkzeuge als Kraftwandler

− Hebel als Werkzeug − Zusammenhang von Kraft und Weg:

goldene Regel der Mechanik − Experimentieren, Darstellen in Je-

desto-Sätzen

7.4.2 Werkzeuge als Kraftwandler

− Hebel und Rollen als Werkzeuge − Zusammenhang von Kraft und Weg:

goldene Regel der Mechanik − Experimentieren, Darstellen in Je-

desto-Sätzen, Berechnen


− Arbeitsweisen einüben: Experimentieren, Messen (Kräfte)

− Begriffe und Symbole kennen: Kraft; Einheit: 1 N

− die goldene Regel der Mechanik kennen


− Arbeitsweisen anwenden: Experimentieren, Messen (Kräfte); Berechnen

− Begriffe und Symbole kennen: Kraft; Einheit: 1 N; 1 kN

− die goldene Regel der Mechanik verstehen

6.2 Vergleich Lehrplan 1997 mit 2004 PCB 8. Jahrgangsstufe


8.1 Boden - Lebensgrundlage und Lebensraum EvR8.1.1, G/Sk/Ek8.5 Den Schülern soll klar werden, dass der Boden eine wesentliche Voraussetzung für die Lebewesen auf der Erde ist. Sie erkennen möglichst durch eigene Untersuchungen, welche Bedeutung Kleinlebewesen für die Güte des Bodens haben. Im Besonderen lernen sie Bakterien als spezielle Einzeller kennen. An Beispielen lernen sie die Bodenqualität zu bestimmen. Sie stellen fest, wodurch der Boden gefährdet ist, und sollen darüber nachdenken, welcher Beitrag zum Erhalt der Bodenqualität geleistet werden kann.

8.1 Boden – Lebensgrundlage und Lebensraum Lernziele Den Schülern soll klar werden, dass der Boden eine wesentliche Voraussetzung für die Lebewesen auf der Erde ist. Sie lernen Kleinlebewesen und Bakterien als Zersetzer im Boden kennen. Exemplarisch untersuchen sie Bodenproben. Sie stellen fest, wodurch der Boden gefährdet ist, und sollen bereit werden, selbst zum Schutz des Bodens beizutragen.

8.1 Boden – Lebensgrundlage und Lebensraum → → → → G/Sk/Ek 8.4 Lernziele Den Schülern soll klar werden, dass der Boden eine wesentliche Voraussetzung für die Lebewesen auf der Erde ist. Sie erkennen, möglichst durch eigene Untersuchungen, welche Bedeutung Kleinlebewesen für die Güte des Bodens haben. Im Besonderen lernen sie Bakterien als spezielle Einzeller kennen. An Beispielen lernen sie die Bodenqualität zu bestimmen. Sie stellen fest, wodurch der Boden gefährdet ist, und sollen bereit werden, selbst zum Schutz des Bodens beizutragen.

8.1.1 Lebewesen im Boden

− Bedeutung des Bodens für den Menschen, für Tiere und Pflanzen

− Beschaffen, Auswerten und Wiedergeben von Informationen KR8.5.1, D8.1.1, D8.2.3

− Lebewesen in der Laubstreu und im Boden, z. B. Regenwurm, Pilze, Kleinlebewesen; ihre Funktion bei der Zersetzung abgestorbener Pflanzen und Tiere; Verrottung Ph/Ch/B8.2.2

− Bakterien und ihre Bedeutung; Koloniebildung; Betrachten mit dem Mikroskop Ph/Ch/B8.3.1,


− Bedeutung des Bodens für den Menschen, für Tiere und Pflanzen

− Lebewesen in der Laubstreu, im Kompost und im Boden z. B. Regenwurm, Spinnentiere, Insekten; ihre Bedeutung für den Boden → 8.2

− Betrachten mit Vergrößerungshilfen, Kennübungen

− Bakterien als einzellige Lebewesen und ihre Bedeutung → 8.3.1


− Bedeutung des Bodens für den Menschen, für Tiere und Pflanzen; Entstehung des Bodens

− Lebewesen in der Laubstreu, im Kompost und im Boden, z. B. Regenwurm, Pilze, Spinnentiere, Insekten; ihre Bedeutung für den Boden →→→→ 8.2

− Betrachten mit Vergrößerungshilfen, einfache Bestimmungsschlüssel

− Bakterien als einzellige Lebewesen und ihre Bedeutung; Koloniebildung →→→→ 8.3.1


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Ph/Ch/B8.3.3

∗ Projekt: „Bakterien“

8.1.2 Bodenqualität

− Bodenproben (Schulhof, Garten, Acker, Baustelle o. Ä.); Untersuchungen, z. B. hinsichtlich Körnigkeit, Bindigkeit, Formbarkeit, Luftdurchlässigkeit, Wasserhaltevermögen, Kalkgehalt, pH-Wert 8.4.1, Wachstum auf verschiedenen Böden

− Bewahrung, Gefährdung und Vernichtung des Bodens; Verantwortung des Menschen KR8.5.1


− Untersuchen von Bodenproben, hinsichtlich Formbarkeit, Wasserhaltevermögen, Kalkgehalt, pHWert (ein Verfahren auswählen) → 8.4.1

− Bewahrung, Gefährdung und Vernichtung des Bodens; Verantwortung des Menschen


− Untersuchen von Bodenproben hinsichtlich - Körnigkeit - Bindigkeit - Formbarkeit - Luftdurchlässigkeit - Wasserhaltevermögen - Kalkgehalt - pH-Wert Zwei Verfahren sind verbindlich.

− Bodengüte abschätzen → 8.4.1 − Bewahrung, Gefährdung und

Vernichtung des Bodens; Verantwortung des Menschen

�� Wiederholen, Üben, Anwenden,

Vertiefen

− Arbeitsweisen einüben: Betrachten, Kennübungen, Untersuchen

− Kleinlebewesen im Boden kennen; Merkmale von Bakterien benennen

− einen eigenen Beitrag zum Schutz des Bodens leisten können�

�� Wiederholen, Üben, Anwenden, Vertiefen

− Arbeitsweisen anwenden: Betrachten, Bestimmen, Untersuchen

− Kleinlebewesen im Boden kennen; Merkmale von Bakterien benennen

− einen eigenen Beitrag zum Schutz des Bodens leisten können

8.2 Lebensgemeinschaft Wald Die Schüler lernen den Lebensraum Wald sowie einige wichtige Tiere und Pflanzen darin kennen und werden dabei zunehmend mit Bestimmungshilfen vertraut. An einem Beispiel stellen sie Zusammenhänge zwischen dem Wachstum heimischer Waldbäume und Standortfaktoren her. Sie erwerben an einem nach örtlichen und jahreszeitlichen Gegebenheiten ausgewählten Insekt ein Grundwissen über dessen Lebensweise und Entwicklung und verschaffen sich einen Überblick über gemeinsame Merkmale der Insekten. An einem einfachen Nahrungsnetz werden den Schülern Zusammenhänge zwischen Pflanzen und Tieren im Wald bewusst. Sie erkennen die Bedeutung des Waldes für den Menschen und erfahren, wodurch der Wald gefährdet ist und wie er geschützt werden kann.

8.2 Lebensgemeinschaft Wald Lernziele Nach Möglichkeit bei einem Unterrichtsgang lernen die Schüler einige Tiere und Pflanzen des Waldes kennen und bestimmen sie. Sie erhalten einen Überblick über Insekten und ihre Merkmale. Ausgehend von Nahrungsbeziehungen im Wald erhalten die Schüler einen Einblick in Stoffkreisläufe und in die Bedeutung der Fotosynthese. Sie gewinnen einen Einblick in die Bedeutung und Gefährdung des Waldes für den Menschen, erfahren, wodurch der Wald gefährdet ist und überlegen, wie er geschützt werden kann.

8.2 Lebensgemeinschaft Wald Lernziele Nach Möglichkeit bei einem Unterrichtsgang lernen die Schüler Tiere und Pflanzen des Waldes kennen und bestimmen sie. Sie eignen sich Kenntnisse über Insekten, ihre Merkmale und ihre Stellung im Tierreich an. Ausgehend von Nahrungsbeziehungen im Wald erkennen die Schüler mit Hilfe möglichst anhand selbstständig durchgeführter Experimente Zusammenhänge in Stoffkreisläufen. Dabei sollen sie begreifen, dass die Fotosynthese die Grundlage aller Lebensvorgänge auf der Erde ist. Sie informieren sich über die Bedeutung des Waldes, erfahren, wodurch der Wald gefährdet ist, und überlegen, wie er geschützt werden kann.

8.2.1 Pflanzen und Tiere im Wald

− Nadelbäume - Laubbäume, Sträucher, Kräuter; Tiere; Bestimmungsübungen Ku8.2

− Waldbäume und ihre Ansprüche an den Standort, z. B. hinsichtlich Licht, Wasser, Boden, Klima

− Insekten im Lebensraum Wald, z. B. Staaten bildende Insekten, Borkenkäfer

− weitere Insekten, gemeinsame Merkmale


− Pflanzen und Tiere des Waldes (im Überblick); Bestimmen mit Bestimmungsbüchern

− Insekten im Lebensraum Wald, z. B. Staaten bildende Insekten → 8.1.1

− weitere Insekten im Überblick, gemeinsame Merkmale


− Tiere des Waldes (im Überblick); Pflanzen des Waldes: typische Vertreter der Kraut-, Strauch- und Baumschicht; Bestimmen mit einfachen Bestimmungshilfen

− Insekten im Lebensraum Wald, z. B. Staaten bildende Insekten, Borkenkäfer, Ameisen, Wildbienen

− weitere Insekten, gemeinsame Merkmale; Stellung der Insekten im Tierreich

∗ Projekt „Wald“

8.2.2 Funktionen des Waldes

− Nahrungsbeziehungen im Wald; Erzeuger, Verbraucher, Zersetzer Ph/Ch/B8.1.1, Ph/Ch/B8.3.1, Ph/Ch/B8.3.3

− Bedeutung des Waldes, z. B.: Lebensraum, Reinhaltung der Luft,

8.2.2 Nahrungsbeziehungen – Stoffkreisläufe

− Nahrungsbeziehungen im Wald: Nahrungskette – Nahrungsnetz

− Fotosynthese; Produktion von Zucker und Stärke; Umsetzung der Gase

− Versuche: Nachweis von Stärke,

8.2.2 Nahrungsbeziehungen – Stoffkreisläufe

− Nahrungsbeziehungen im Wald: Nahrungskette – Nahrungsnetz

− Fotosynthese; Produktion von Zucker und Stärke (Biomasse); Umsetzung der Gase; Umwandlung von Energie


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Wasserspeicher, Erosionsschutz, Erholungsraum für den Menschen, Holzlieferant

− Gefährdung des Lebensraums, z. B. durch menschliche Eingriffe, Monokulturen, sauren Regen Ph/Ch/B8.4.1, KR8.5.1, EvR8.1.1

Freisetzung von Sauerstoff − Wortgleichung → 8.4 − Bedeutung der grünen Pflanzen für

das Leben auf der Erde − einfaches Modell der Beziehungen

zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Zersetzern

→→→→ 8.3.1 − Versuche: Nachweis von Stärke,

Freisetzung von Sauerstoff − Wort- und einfache chemische

Gleichung, z. B. 6H2O+6CO2 � C6H12O6+6O2 →→→→ 8.4

− Bedeutung der grünen Pflanzen für das Leben auf der Erde

− einfaches Modell der Beziehungen zwischen Produzenten, Konsumenten und Destruenten

∗ Kohlenstoffkreislauf

8.2.3 Funktionen des Waldes →→→→ 8.4.1

− Bedeutung des Waldes, z. B. für die Reinhaltung der Luft, als Wasserspeicher, Erosionsschutz, Erholungsraum für den Menschen (ein regionales Beispiel auswählen)

− Wald als Wirtschaftsraum; Prinzip des nachhaltigen Wirtschaftens

− Gefährdung des Lebensraums, z. B. durch menschliche Eingriffe, Monokulturen, sauren Regen

8.2.3 Funktionen des Waldes → → → → 8.4.1

− Bedeutung des Waldes - für die Reinhaltung der Luft, - als Wasserspeicher, - als Erosionsschutz, - als Erholungsraum für den

Menschen Zwei Beispiele sind hinsichtlich der regionalen Voraussetzungen auswählen.

− Wald als Wirtschaftsraum; Prinzip des nachhaltigen Wirtschaftens

− Gefährdung des Lebensraums, z. B. durch menschliche Eingriffe, Monokulturen, sauren Regen


Vertiefen

− Denk- und Arbeitsweisen einüben: Bestimmen; Experimentieren; Modellvorstellung (Kreislauf); Wortgleichung

− Begriff kennen: Fotosynthese − Tiere und Pflanzen des Waldes

kennen; Merkmale von Insekten benennen

− einen Stoffkreislauf anhand eines Schaubildes oder Modells verstehen

− einen eigenen Beitrag zum Schutz des Waldes leisten können


− Denk- und Arbeitsweisen anwenden: Bestimmen, Einordnen; Experimentieren; Modellvorstellung (Kreislauf), Wort- und Formelgleichung

− Begriffe kennen: Fotosynthese, Stoffkreislauf

− Tiere und Pflanzen des Waldes kennen; Merkmale von Insekten benennen; Stellung der Insekten im Tierreich kennen

− Modell eines vereinfachten Stoffkreislauf selbst darstellen

− einen eigenen Beitrag zum Schutz des Waldes leisten können

8.3 Gesunde Lebensführung Die Schüler werden angeleitet, vor der Klasse zu schildern, was sie über die Ernährung des Menschen und über den sachgemäßen Umgang mit Nahrungsmitteln im Fach "Hauswirtschaftlich-sozialer Bereich" erfahren haben. Ihnen soll klar werden, dass die Pflanzen durch ihre Fähigkeit zur Fotosynthese die Grundlage des Stoffkreislaufs und damit der Nahrung von Mensch und Tier sind. Sie untersuchen Getränke und machen sich bewusst, warum Menschen trinken müssen. Indem sie den Weg der Nahrung durch den Körper nachvollziehen, wird ihnen die Aufgabe der Verdauungsorgane deutlich. Sie erkennen, wie sie durch ausgewogene Ernährung und gesunde Lebensführung Krankheiten vorbeugen können. Die Schüler erfahren, wie Infektionskrankheiten entstehen können, wie diese in der Regel verlaufen und wie sie sich davor schützen können. Sie erhalten grundlegende Informationen zur

8.3 Richtige Lebensführung Lernziele Die Schüler erfahren, dass die Ernährung dem Körper lebensnotwendige Stoffe und Energie zuführt. Sie lernen den Weg der Nahrung durch den Körper und die Aufgabe der Verdauungsorgane kennen. Ihnen soll bewusst werden, dass sie durch eine gesunde Lebensführung Krankheiten vorbeugen können. Sie erfahren, wie Infektionskrankheiten entstehen können, wie sie in der Regel verlaufen und wie man sich davor schützen kann. Sie erhalten Informationen zu Aids und sollen einsehen, dass der beste Schutz davor das verantwortungsbewusste Verhalten gegenüber sich selbst und anderen ist. Sie sollen ein Gespür entwickeln, wie man angemessen mit Kranken umgeht. Die Schüler werden auf Ursachen, Folgen und Gefahren des Gebrauchs von Genussmitteln und Drogen aufmerksam. Am Beispiel alltäglicher Situationen, bei Veranstaltungen mit außerschulischen

8.3 Richtige Lebensführung Lernziele Die Schüler erkennen, dass die Ernährung notwendig ist, um dem Körper lebensnotwendige Stoffe zuzuführen und seinen Energiebedarf zu decken. Sie lernen den Weg der Nahrung durch den Körper und die Aufgabe der Verdauungsorgane kennen. Ihnen soll bewusst werden, dass sie durch eine gesunde Lebensführung Krankheiten vorbeugen können. Die Schüler erfahren, wie Infektionskrankheiten entstehen können, wie sie in der Regel verlaufen und wie man sich davor schützen kann. Sie erhalten Informationen zu Aids und sollen einsehen, dass der beste Schutz verantwortungsbewusstes Verhalten gegenüber sich selbst und anderen ist. Sie sollen ein Gespür entwickeln, wie man angemessen mit Kranken umgeht. Die Schüler werden auf Ursachen, Folgen und Gefahren des Gebrauchs von Genussmitteln und Drogen aufmerksam.


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Infektionskrankheit Aids und sollen einsehen, dass der beste Schutz davor das verantwortungsbewusste Verhalten gegenüber sich selbst und anderen ist. Sie können ein Gespür entwickeln, wie man angemessen mit Kranken umgeht. Die Schüler werden auf Ursachen des Konsums von Genussmitteln und Drogen sowie auf Folgen des Missbrauchs aufmerksam. Besonders soll ihnen die Gefahr von Alkohol und Drogen im Straßenverkehr verdeutlicht werden. Am Beispiel alltäglicher Situationen werden ihnen Wege aufgezeigt, wie sie der Gefahr, süchtig zu werden, begegnen können. Sie sollen einsehen, dass ein besonderer Schutz vor Sucht darin besteht, dem Leben einen Sinn zu geben und praktikable Möglichkeiten der Lebensbewältigung verfügbar zu haben.

Partnern und durch Informationsmaterial werden ihnen Wege einsichtig, wie sie der Gefahr, süchtig zu werden, begegnen können. Sie sollen über Fragen nachdenken, die mit ihrer pubertären Entwicklung zusammenhängen.

Am Beispiel alltäglicher Situationen, bei Veranstaltungen mit außerschulischen Partnern und durch selbst beschafftes Informationsmaterial werden ihnen Wege einsichtig, wie sie der Gefahr, süchtig zu werden, begegnen können. Sie sollen über Fragen nachdenken, die mit ihrer pubertären Entwicklung zusammenhängen.

8.3.1 Ernährung des Menschen

− Grundsätze einer ausgewogenen Ernährung, Nährstoffe; Aufbewahren, Zubereiten und Haltbarmachen/Konservieren von Nahrungsmitteln (Hygiene) HsB8.1, Ph/Ch/B8.2; Beschaffen, Auswerten und Wiedergeben von Informationen D8.1.1, D8.2.3

− Pflanzen als Grundlage der Nahrung: Stoffkreislauf - Fotosynthese (Teil II); Produktion von Zucker und Stärke, Nachweis von Stärke Ph/Ch/B8.1.1, Ph/Ch/B8.2.2; wichtige Kulturpflanzen (Überblick)

− Getränke und ihre Bestandteile: Milch (als Emulsion), Limonade (als Lösung); ausreichende Aufnahme von Flüssigkeit und von Mineralsalzen S8.1.5

8.3.1 Ernährung und Verdauung →→→→ HsB 8.2.1

− Grundsätze einer ausgewogenen Ernährung; Nährstoffe; Vitamine, Mineralstoffe, Ballaststoffe

− Energieaufnahme des Körpers; Umwandlung der Energie; Einheit: 1 Joule → 8.2.2; James Prescott Joule

− Weg der Nahrung im Körper; Verdauungsorgane und ihre Funktionen; einfache Experimente

− Erkrankungen der Verdauungsorgane; Vorbeugung; Zusammenhang von Ernährung und Gesundheit

∗ Projekt „Gesundes Frühstück“

8.3.1 Ernährung und Verdauung → → → → HsB 8.2.1

− Grundsätze einer ausgewogenen Ernährung; Nährstoffe; Vitamine, Mineralstoffe, Ballaststoffe

− Nachweis von Kohlenstoff und Wasser in Lebensmitteln; Kohlenhydrate

− Energieaufnahme des Körpers; Umwandlung der Energie; Einheit: 1Joule; Berechnungen →→→→ 8.2.2; James Prescott Joule

− Weg der Nahrung im Körper; Verdauungsorgane und ihre Funktionen; einfache Experimente


∗ Projekt „Gesundes Frühstück“

8.3.2 Verdauung beim Menschen

− Weg der Nahrung im Körper − Verdauungsorgane und ihre Funktion;

Verdauungsvorgänge (einfache Experimente)


8.3.3 Infektionskrankheiten

− Krankheiten, z. B. durch Bakterien Ph/Ch/B8.1.1, Ph/Ch/B8.2.2 und Viren; Infektion und Verlauf HsB8.2

− Schutz und Vorbeugung; Verhalten bei Erkrankung

− Aids: Ansteckung, Verlauf, Schutz Eth8.2.2

− Verhalten gegenüber Kranken


− Infektionskrankheiten durch Bakterien, Viren und Pilze, Ansteckung und Verlauf

− Bakterien und Viren in ihrer Wirkung als Erreger → 8.1.1

− Schutz und Vorbeugung; Funktionsweise des körpereigenen Immunsystems, Verhalten bei Erkrankung

− HI-Virus als Ursache von AIDS: Ansteckung, Verlauf, Schutz



− Infektionskrankheiten durch Bakterien, Viren und Pilze, Ansteckung und Verlauf

− Bakterien und Viren in ihrer Wirkung als Erreger, Vergleich von Bau und Stoffwechsel → 8.1.1

− Schutz und Vorbeugung: Funktionsweise des körpereigenen Immunsystems, aktive und passive Immunisierung; Verhalten bei Erkrankung

− HI-Virus als Ursache von AIDS: Ansteckung, Verlauf, Schutz


8.3.4 Genussmittel und Drogen KR8.1.2, EvR8.2.2, Eth8.1

− Genuss, Gewöhnung, Abhängigkeit, Sucht

− Ursachen von Sucht: Mensch, Milieu,

8.3.3 Genussmittel und Drogen �� KR 8.1.2, 8.1.3, EvR 8.2.2, Eth 8.1.2

− Genussmittel und Drogen; Ursachen und Folgen von Sucht

− Wirkung von Rauschmitteln, auch im

8.3.3 Genussmittel und Drogen �� KR 8.1.2, 8.1.3, EvR 8.2.2, Eth 8.1.2

− Genussmittel und Drogen; Ursachen und Folgen von Sucht

− Wirkung von Rauschmitteln, auch im


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Mittel und Markt; legale und illegale Suchtmittel

− Wirkung von Rauschmitteln; Alkohol und Drogen im Straßenverkehr; Arzneimittelmissbrauch

− Folgen von Sucht, z. B. organische, psychische, soziale Schäden

− Suchtprävention als Entwicklung von Lebenskompetenzen, z. B. Selbstbewusstsein im Umgang mit sich und anderen KR8.1.3, S8.1

Straßenverkehr − Suchtprävention als Entwicklung von

Lebenskompetenzen, z. B. Selbstbewusstsein im Umgang mit sich und anderen

Straßenverkehr − Suchtprävention als Entwicklung von

Lebenskompetenzen, z. B. Selbstbewusstsein im Umgang mit sich und anderen

8.3.4 Pubertät, Sexualität → → → → KR 8.3.2, Eth 8.4.2

− Entwicklungsbedingte Krisen des Jugendlichen in der Pubertät

− Problematik früher Sexualbetätigung; Empfängnisregelung

8.3.4 Pubertät, Sexualität → → → → KR 8.3.2, Eth 8.4.2

− Entwicklungsbedingte Krisen des Jugendlichen in der Pubertät

− Problematik früher Sexualbetätigung; Empfängnisregelung


Vertiefen

− Arbeitsweisen einüben: Untersuchen − Begriff kennen: Energie; Einheit: 1 J

(Joule) − Zusammenhang von Bau und

Funktion kennen (Verdauungsorgane) − Bakterien und Viren sowie die

Funktion des Immunsystems kennen − eine verantwortliche Lebensführung

anstreben (Ernährung, Infektionskrankheiten, Aids, Suchtmittel, Drogen; Sexualität)


− Arbeitsweisen anwenden: Untersuchen, Berechnen

− Begriff kennen: Energie; Einheit: 1 J (Joule)

− Zusammenhang von Bau und Funktion verstehen (Verdauungsorgane, Immunsystem)

− Bakterien und Viren unterscheiden − eine verantwortliche Lebensführung

anstreben (Ernährung, Infektionskrankheiten, Aids, Suchtmittel, Drogen; Sexualität)

8.4 Stoffe im Alltag und in der Technik Ausgehend von Beispielen aus ihrer Umgebung erfahren die Schüler, dass Säuren, Laugen und Salze im Alltag und in der Technik vielfältig zur Anwendung kommen. Sie erwerben sich Grundkenntnisse über diese Stoffe und überlegen, wie man sie mit einfachen Methoden nachweisen kann. Dabei erkennen sie, dass man chemische Vorgänge mit Formeln und Gleichungen beschreiben kann. Sie sollen verstehen, dass durch richtigen Umgang mit diesen Stoffen Gefährdungen der Umwelt vermieden werden. Bei Versuchen werden sie auch mit den entsprechenden Sicherheitsbestimmungen vertraut.

8.4 Stoffe im Alltag und in der Technik Lernziele Ausgehend von Beispielen aus ihrer Umgebung erfahren die Schüler, dass Säuren, Laugen und Salze im Alltag und in der Technik vielfältig zur Anwendung kommen. Sie erwerben Grundkenntnisse über diese Stoffe und sollen wissen, dass man beim Experimentieren Sicherheitsbestimmungen beachten muss. Dabei lernen sie chemische Vorgänge zu beschreiben. Sie sollen verstehen, dass durch sachgemäß en Umgang mit diesen Stoffen Gefährdungen der Umwelt vermieden werden.

8.4 Stoffe im Alltag und in der Technik Lernziele Ausgehend von Beispielen aus ihrer Umgebung erfahren die Schüler, dass Säuren, Laugen und Salze im Alltag und in der Technik vielfältig zur Anwendung kommen. Sie erwerben Kenntnisse über diese Stoffe und experimentieren damit auch selbstständig unter Beachtung der Sicherheitsbestimmungen. Dabei lernen sie, chemische Vorgänge mit Formeln und Gleichungen zu beschreiben. Sie sollen verstehen, dass durch sachgemäß en Umgang mit diesen Stoffen Gefährdungen der Umwelt verringert werden.

8.4.1 Säuren und Laugen

− Säuren (Säurelösungen) und Laugen aus dem Erfahrungsbereich der Schüler, z. B. im Haushalt; sachgemäßer Umgang, Gefahren

− Nachweisen von Säuren und Laugen − Eigenschaften von Säuren und

Laugen; Wirkungen auf andere Stoffe; Anwendungen

− Herstellen einer Säure (z. B. schweflige Säure, Salzsäure) und einer Lauge (z. B. Natronlauge)

− Formelschreibweise, z. B. H2SO3, HCl; NaOH

− Umweltgefährdungen, z. B. saurer Regen Ph/Ch/B8.1.2, Ph/Ch/B8.2.2, Reinigungsmittel WTG8.6


− Säuren (Säurelösungen) und Laugen aus dem Erfahrungsbereich der Schüler, z. B. im Haushalt;

− sachgemäß er Umgang, sicheres Experimentieren; Gefahren und Gefahrensymbole

− Nachweisen von Säuren und Laugen; pH-Wert als Maßeinheit;

− Eigenschaften von Säuren und Laugen; Wirkungen auf andere Stoffe; Anwendungen

− Herstellen einer Säure (z. B. schweflige Säure, Salzsäure) und einer Lauge (z. B. Natronlauge)

− Wortgleichungen → 8.2.2 − Umweltgefährdungen, z. B. saurer


− Säuren (Säurelösungen) und Laugen aus dem Erfahrungsbereich der Schüler, z. B. im Haushalt;

− sachgemäßer Umgang, sicheres Experimentieren; Gefahren und Gefahrensymbole

− Nachweisen von Säuren und Laugen; pH-Wert als Maßeinheit

− Eigenschaften von Säuren und Laugen; Wirkungen auf andere Stoffe; Anwendungen

− Herstellen einer Säure (z. B. schweflige Säure, Salzsäure) und einer Lauge (z. B. Natronlauge);

− Begriff: Synthese − Wortgleichung und

Formelschreibweise, z. B. H2SO3,


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Regen → 8.2.3, Reinigungsmittel

HCl; NaOH →→→→ 8.2.2 − Umweltgefährdungen, z. B. saurer

Regen → 8.2.3, Reinigungsmittel

8.4.2 Salze

− Salze aus dem Erfahrungsbereich der Schüler, z. B. Kochsalz; sachgemäßer Umgang

− Eigenschaften von Salzen; Wirkungen; Nachweis von Salzen

− Herstellen eines Salzes, z. B. durch Synthese oder Neutralisation; Element, Verbindung; Reaktion

− Wortgleichung und Formelschreibweise: NaOH + HCl NaCl + H2O + Energie

− Verwendung von Salzen, z. B. Streusalz, Düngemittel; Umweltgefährdungen Ph/Ch/B8.1.2, WTG8.6

8.4.2 Salze

− Salze aus dem Erfahrungsbereich der Schüler, z. B. Kochsalz; sachgemäß er Umgang; sicheres Experimentieren

− Eigenschaften von Salzen; Wirkungen; Nachweis von Salzen

− Herstellen eines Salzes, z. B. durch Neutralisation

− Wortgleichungen → 8.2.2 − Verwendung von Salzen, z. B.

Streusalz, − Düngemittel; Umweltgefährdungen

→ 8.1.2

8.4.2 Salze

− Salze aus dem Erfahrungsbereich der Schüler, z. B. Kochsalz; sachgemäßer Umgang; sicheres Experimentieren

− Eigenschaften und Verwendung von Salzen; Wirkungen; Nachweis von Salzen; Begriff: Analyse

− Herstellen eines Salzes z. B. durch Neutralisation oder Synthese

− Reaktionsgleichungen: Wort- und Formelgleichungen, z. B.: NaOH + HCl � NaCl + H2O + Energie →→→→ 8.2.2

− Bildung weiterer Salze, z. B. Phosphate, Sulfite, Nitrate, Carbonate

− Verwendung von Salzen, z. B. Streusalz, Düngemittel; Umweltgefährdungen →→→→ 8.1.2

∗ Periodensystem der Elemente (Fortführung)


Vertiefen

− Denk- und Arbeitsweisen kennen: chemische Verfahren, Wortgleichungen

− Begriffe kennen: Reaktion; Säuren, Laugen, Salze; pH-Wert

− mit Stoffen verantwortungsbewusst umgehen (Säuren, Laugen, Salze)


− Denk- und Arbeitsweisen anwenden: chemische Verfahren, Wort- und Formelgleichungen

− Begriffe kennen: Reaktion, Synthese, Analyse; Säuren, Laugen, Salze; pH-Wert; chemische

− Formeln (Auswahl) − mit Stoffen verantwortungsbewusst

umgehen (Säuren, Laugen, Salze)

8.5 Umgang mit Elektrizität M8.5.1 Die Schüler erwerben wichtige Kenntnisse über Wirkungen und Zusammenhänge des Magnetismus. Mit Hilfe dieses Wissens verstehen sie, wie ein Gleichstrommotor funktioniert. Sie beschäftigen sich mit den Grundlagen der elektromagnetischen Induktion und sollen begreifen, wie diese beim Generator und Transformator angewendet wird. Ausgehend vom Begriff "Leistung" im Alltag verstehen die Schüler, was er in der Physik bedeutet. An Beispielen aus ihrem Erfahrungsbereich setzen sich die Schüler mit "elektrischer Leistung" und "elektrischer Energie" auseinander und werden mit den Maßeinheiten bekannt. Dabei lernen sie, wie elektrische Energie gemessen und abgerechnet wird. Bei ihnen soll die Bereitschaft geweckt werden, verantwortlich mit elektrischer Energie umzugehen.

8.5 Umgang mit Elektrizität → → → → GtB 8.4 Lernziele Die Schüler erwerben wichtige Kenntnisse über Wirkungen und Zusammenhänge des Elektromagnetismus. Sie beschäftigen sich mit den Grundlagen der elektromagnetischen Induktion und sollen begreifen, wie diese beim Generator und Transformator angewendet wird.

8.5 Umgang mit Elektrizität � GtB 8.4 Lernziele Die Schüler erwerben anhand von Versuchen wichtige Kenntnisse über Wirkungen und Zusammenhänge des Elektromagnetismus. Sie erarbeiten sich Grundlagen der elektromagnetischen Induktion und sollen begreifen, wie diese beim Generator und Transformator angewendet wird. Beim Experimentieren werden sie zunehmend selbstständiger.

8.5.1 Magnetismus, Elektromagnetismus

− Wirkung von Dauermagneten (untereinander bzw. auf andere Stoffe)

− das magnetische Feld; Feldlinien als Modellvorstellung

− magnetische Wirkung des elektrischen Stroms; Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters; Beziehung zwischen Stromrichtung und Richtung des Magnetfelds (ohne Rechte-Hand-Regel)

− Elektromagnet: Abhängigkeit des



− das magnetische Feld; Feldlinien als Modellvorstellung

− magnetische Wirkung des elektrischen Stroms; Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters; Beziehung zwischen Stromrichtung und Richtung des Magnetfelds

− Elektromagnet: Abhängigkeit des Magnetfeldes von Windungszahl,



− das magnetische Feld; Feldlinien als Modellvorstellung; Wirkung zweier Magnetfelder aufeinander

− magnetische Wirkung des elektrischen Stroms; Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters; Beziehung zwischen Stromrichtung und Richtung des Magnetfelds

− Elektromagnet: Abhängigkeit des Magnetfeldes von Windungszahl,


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Magnetfeldes von Windungszahl, Stromstärke und Eisenkern

− Gleichstrommotor und weitere Anwendungen, z. B. Gong, Relais, Klingel GtB8.3

Stromstärke und Eisenkern − Gleichstrommotor und weitere

Anwendungen: Gong, Relais, Klingel (ein Beispiel auswählen)

Stromstärke und Eisenkern − Gleichstrommotor und weitere

Anwendungen, z. B. Gong, Relais, Klingel

∗ Anwendung von Elektromotor, Relais, Elektromagnet in elektrischen Geräten

8.5.2 Elektromagnetische Induktion

− Erzeugung von Induktionsspannung − Abhängigkeit der induzierten

Spannung von der Windungszahl der Induktionsspule, von der Stärke und der Änderungsgeschwindigkeit des Magnetfeldes

− Wechselspannung, Wechselstrom; Frequenz

− Funktionsweise eines Generators − Transformator; Funktion und

Anwendungen; einfache Berechnungen


− Erzeugen einer Induktionsspannung − Abhängigkeit der induzierten

Spannung davon, wie schnell sich das Magnetfeld an der Spule ändert, von der Windungszahl der Induktionsspule und der Stärke des Magnetfeldes

− Wechselspannung, Wechselstrom; Frequenz

− Funktionsweise eines Generators − Transformator; Funktion und

Anwendungen; einfache Berechnungen (am unbelasteten Transformator)


− Erzeugen einer Induktionsspannung − Abhängigkeit der induzierten

Spannung davon, wie schnell sich das Magnetfeld an der Spule ändert, von der Windungszahl der Induktionsspule und der Stärke des Magnetfeldes

− Wechselspannung, Wechselstrom; Frequenz, Einheit: 1 Hz (Hertz); Heinrich Hertz

− verschiedene Arten von Wechselspannungen

− Funktionsweise eines Generators; Vergleich mit dem Elektromotor

− Transformator; Funktion und Anwendungen; Berechnungen (am unbelasteten Transformator)

8.5.3 Leistung

− mechanische Leistung

− Bedeutung der Leistungsangabe bei

Elektrogeräten − Zusammenhang von elektrischer

Leistung, Spannung und Stromstärke; Berechnen der elektrischen Leistung P = U I; Einheit: 1 VA (Voltampere) = 1 W (Watt) = 1 J (Joule); Maßeinheiten: 1 mW, 1 W, 1 kW, 1 MW

8.5.4 Elektrische Energie

− Bedeutung elektrischer Energie in der Schule, zu Hause

− Zusammenhang zwischen Energiebedarf, Leistung und Einschaltdauer elektrischer Geräte; Einheit: 1 VAs (Voltamperesekunde) = 1 Ws (Wattsekunde); Maßeinheiten: 1 Ws, 1 kWh

− elektrische Energie: Zähler, Kosten (Stromrechnung); verantwortlicher Umgang, Einsparungsmöglichkeiten


− Arbeitsweisen einüben: Experimentieren

− Begriffe kennen: Wechselspannung, Gleichspannung; Frequenz

− Dauer- und Elektromagnet kennen − Funktionsweise von Gleichstrommotor

und Transformator kennen


− Arbeitsweisen anwenden: Experimentieren, Berechnen

− Begriffe kennen: Wechselspannung, Gleichspannung; Frequenz; Einheit: 1 Hz (Hertz)

− Dauer- und Elektromagnet kennen − Funktionsweise von Gleichstrommotor

und Transformator erklären und vergleichen


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6.3 Notizen

Documents

Physikalische Schulversuche für die 7. und 8. … · Physikalische Schulversuche für die 7. und 8. Jahrgangsstufe Lokale Lehrerfortbildung des Staatlichen Schulamts im Landkreis