Fehling-Lab Schüler-Mitmachlabor und
Lehrerfortbildungszentrum Stuttgart 1
Anregungen zum experimentellen Arbeiten Zusammengestellt von Peter Dünschede, Stuttgart [email protected]
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Wärme verändert
• Das Thema ist sehr auf den Alltag der Schüler bezogen und kann deswegen auch schon in Klasse 5 eingesetzt werden
• Auch lassen sich hier bereits offene Unterrichtsansätze einsetzen.
• Alle „alten“ Fächer sind leicht zu beteiligen.
• Grundfertigkeiten naturwissenschaftlichen Arbeitens werden eingeführt und
vertieft.
• Starke Beteiligung aller MNT – Fächer
• Hier noch einmal die Kompetenzen und Inhalte die zum Ende der Klasse 6 vorhanden sein müssen:
1
1 Bildungsplan 2004
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Schüler -Versuch
Wärmeleitung 1
Warum mache ich diesen Versuch?
Was passiert mit den Streichhölzern am Ende der Metalle?
Material
Brenner 3 Streichhölzer fertige Schülerversuchsvorrichtung mit drei verschiedenen Metallen an einem Ende und einem Griff
Skizze
Durchführung • 3 Streichhölzer auf die Enden der
unterschiedlichen Metalle in gleicher Entfernung von der Mitte legen.
• Mit rauschender Brennerflamme die Mitte der drei Metalle erhitzen.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
Achtung! Keine Streichholzköpfe verwenden! Diese können durch die Klasse fliegen. Immer ganze Streichhölzer nehmen.
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Schüler -Versuch
Wärmeleitung 3
Warum mache ich diesen Versuch?
Wie gut leitet Wasser die Wärme?
Material
Brenner Reagenzglas Reagenzglashalter Eiswürfel (evtl. mit eingefrorenem Zwirnsfaden oder eingefrorener Mutter) Hammer, Tuch Schraubenmutter oder Nagel Glasplatte oder Glaskolben mit Wasser Schutzbrille
Skizze
Durchführung • Eiswürfel kommen in ein Reagenzglas mit
großem Durchmesser. • Es wird mit kaltem Wasser aufgefüllt, das
Wasser muss sich über dem Eis befinden. • Das Reagenzglas wird etwas oberhalb des
Eises gefasst. • Das Wasser soll mit rauschender
Brennerflamme erhitzt werden. • Zusätzlich hält man eine Glasplatte über die
Reagenzglasöffnung.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
• Beim Erhitzen die Reagenzglasöffnung von Personen weggerichtet halten. • Statt einer Glasplatte kann man einen mit kaltem Wasser gefüllten Kolben
verwenden.
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Schüler -Versuch
Münzversuch
Warum mache ich diesen Versuch?
Wie verhalten sich Feststoffe bei Erwärmung ?
Material
1 Hammer 1 Holzbrettchen 1 große Münze 2 Nägel 1 Bunsenbrenner 1 Tiegelzange
Skizze
Durchführung • Schlage 2 Nägel so in das Holzbrettchen,
dass eine Münze (1€-Münze) zwischen ihnen gerade noch durchpasst.
• Erhitze das Geldstück in einer Gasflamme. • Versuche, die Münze noch einmal zwischen
den beiden Nägeln hindurch fallen zu lassen.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
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Schüler -Versuch
Flaschenversuch
Warum mache ich diesen Versuch?
Wie heißt der Flaschengeist?
Material
1 Literflasche 1 Münze
Skizze
Durchführung • Befeuchte den Öffnungsrand einer gut
gekühlten, leeren Flasche. • Lege darauf eine Münze, so dass die
Flaschenöffnung dicht verschlossen ist. • Halte die Flasche mit beiden Händen fest.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
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Schüler -Versuch
Flaschenthermometer
Warum mache ich diesen Versuch?
Wie verhalten sich Gase bei Erwärmung?
Material
1 Flasche oder 1 Erlenmeyerkolben 1 durchbohrter Stopfen 1 Glasrohr Lebensmittelfarbe
Skizze
Durchführung • Gieße etwas kaltes, gefärbtes Wasser in
eine Flasche, die mit einem durchbohrten Stopfen verschlossen werden kann.
• Schiebe ein Glasrohr so weit hindurch, bis
es in die Flüssigkeit ragt. • Lege deine Hand an die Flasche (Hände an
der Gasphase) und beobachte.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
Das Wasser in der Flasche lässt sich z.B. mit einer winzigen Menge Eosin (Tinte, Universalindikator...) färben. Nur eine geringe Wassermenge einfüllen!
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Schüler -Versuch
Die Wunderspirale
Warum mache ich diesen Versuch?
Warum verhalten sich die beiden Spiralen unterschiedlich?
Material
Alufolie, Schreibpapier, Klebestift oder Zigarettenschachtelpapier Tiegelzange Schere Kerze Bleistift
Skizze
Durchführung • Das Schreibpapier mit Alufolie möglichst
faltenfrei beschichten oder Zigarettenschachtelpapier verwenden.
• Aus dem Papier ca. 1 cm breite Streifen schneiden und über den Bleistift zu zwei verschiedenen Spiralen drehen. Einmal ist das Papier und einmal ist die Alufolie außen.
• Die Spiralen können mit der Tiegelzange gehalten oder an Trinkhalmen befestigt werden
• Die Röllchen hintereinander in einigem Abstand über die Kerzenflamme halten.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
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Schüler -Versuch
Brausegetränk
Warum mache ich diesen Versuch?
Wir stellen ein Brausegetränk her. Welche Rolle spielt dabei Wärme?
Material
Becherglas (100ml), hohe Form Thermometer (-20°C - +120°C) Pulverlöffel (Teelöffel) Glasstab Natriumhydrogencarbonat („Kaiser-Natron“) Citronensäure Zucker Reagenzglas Wasser
Skizze
Durchführung • Gib in das Becherglas ca. 40ml Wasser und
bestimme die Temperatur. • Fülle in ein Reagenzglas jeweils 1cm hoch
Zitronensäure, Natriumhydrogencarbonat und Zucker und mische gut durch (schütteln).
• Rühre nun das Pulvergemisch langsam und vorsichtig mit einem Glasstab ein und bestimme anschließend erneut die Temperatur.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
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Schüler -Versuch
Eisen reagiert mit Schwefel
Warum mache ich diesen Versuch?
Was passiert beim Erhitzen eines Schwefel-Eisen-Gemisches?
Material
Eisenpulver Schwefel (Waage) Reibschale mit Pistill Brenner Reagenzglas und Reagenzglashalter Porzellanschale
Skizze
Durchführung
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
2
1
S
F • Vermische 7g Eisenpulver mit 4gSchwefelpulver in der Reibschale. • Fülle das Reagenzglas 3 cm hoch mit
dem Gemisch. • Erhitze das Reagenzglas kräftig in der
nicht leuchtenden Brennerflamme bis die Reaktion einsetzt, nimm dann das Reagenzglas aus der Flamme.
• Untersuche das erkaltete Reaktionsprodukt in der Porzellanschale (Aussehen, Zustand, Magnetismus, ...).
Das Reagenzglas ist nach dem Versuch nicht mehr verwendbar, nehmen Sie deshalb nicht die teuren. Das Reagenzglas kann unter einem Tuch gefahrlos zerstört werden.
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Schüler -Versuch
Subjektives Temperaturempfinden der Haut
Warum mache ich diesen Versuch?
Wie empfinden wir Temperaturen? Eignen sich unsere Hände zur Temperaturmessung?
Material
3 Schüsseln (in die je eine Hand hineinpasst) Eiswasser Wasser von etwa 20°C Wasser von etwa 45°C evtl. Tauchsieder Thermometer Evtl. Lebensmittelfarbe rot und blau für das warme und kalte Wasser
Skizze
Durchführung
• Fülle die drei Schüsseln mit den versch. temperierten Wassern und stelle sie der Reihe nach auf.
• Tauche nun beide Hände gleichzeitig (ca. eine Minute) in das kalte und in das heiße Wasser. (1)
• Danach tauchst du beide Hände in die
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
2 1
1
mittlere Schüssel. (die Hände sollten sich nicht berühren) (2)• Überprüfe die Temperatur anschließend mit einem Thermometer.
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Schüler -Versuch
Wärmedämmung bei Mensch und Tier
Warum mache ich diesen Versuch?
Welchen Zweck hat Kleidung / Fell?
Material
2 Bechergläser mit heißem Wasser 1 großes Becherglas Wolle, Fell, Styropor, Luft, Watte, .... 2 Thermometer 2 Stative mit Muffen und Klammern 2 Uhrgläser Uhr
Skizze
Durchführung
• Erstelle den Versuchsaufbau (siehe Skizze).
• Fülle die beiden Bechergläser mit je der gleichen Menge Wasser und versuche die Bechergläser etwas abzudecken.
• Miss in regelmäßigen Abständen (jede min) die Temperaturen und erstelle ein Diagramm.
• Wiederhole den Versuch mit anderen Materialien und versuche zu optimieren.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
Der Versuchsaufbau kann auch selbständig entwickelt werden und zu einem Wettbewerb in Bezug auf die beste Dämmung zwischen den Gruppen führen.
Vgl. Eisbärenfell
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Schüler -Versuch
Vom Eis zum Wasserdampf – Erstellen eines Siedediagramms
Warum mache ich diesen Versuch?
Wie stellt sich der Temperaturverlauf dar, wenn man Eiswasser bis zum Sieden erhitzt?
Material
1 Becherglas 250 ml, hohe Form Eis, Wasser 1 Dreifuß 1 Keramikdrahtnetz 1 Brenner 1 Thermometer (-20°C - +120°C) 1 Uhr
Skizze
Durchführung • Gib das Eis mit etwas Wasser in das
Becherglas und bestimme die Temperatur. • Erhitze nun mit dem Brenner und notiere
nach jeder Minute die Temperatur. Die Messwerte sollten auch noch einige Minuten nach dem erreichen des Siedepunktes aufgenommen werden.
• Trage alle Messwerte in ein Zeit-Temperaturdiagramm ein.
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
Das Vorratsgefäß des Thermometers sollte sich beim Ablesen stets im Zentrum der Flüssigkeit befinden.
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Schüler -Versuch
Eichen eines Thermometers
Warum mache ich diesen Versuch?
Anwendung von theoretischem und verfahrenstechnischem Wissen
Material
Thermometer ohne Skala Bechergläser .....? Becherglas mit Wasser einerunbekannten Temperatur
Skizze
Durch
• ÜVk
Beobachtung
Ergebnis Erklärung
Tipps & Tricks
Arbeitsauftrag: 1. Plane schriftlich das Eichen des Leerthermometers. 2. Führe deine geplante Eichung durch und ändere sie gegebenenfalls ab. 3. Miss die Temperatur des Wassers im Becherglas, mit der vorgegebenen Temperatur
führung
berlege, wie du bekannte ergleichstemperaturen herstellen annst.
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Literaturliste zum Thema Wärme: Lehrerbücher: • Werner Rentzsch: Experimente mit Spaß; Bd. 1 Wärme, Aulis-Verlag
• Volker Richter: Physik: Wärmelehre;Kopiervorlagen mit Lösungen, Auer-Verlag
Kinderbücher: • Hans Jürgen Press: Spiel, das Wissen schafft; Ravensburger Buchverlag 1995.
• Michael Allaby: Spannendes Wissen über Klima und Wetter; Reihe: Experimentieren
und Kapieren; Christian Verlag, München 2000.
• Judith Hann: Spannendes aus Wissenschaft und Technik, Reihe: Experimentieren
und Kapieren, Christian Verlag, München 1999.
Schulbücher: • Urknall, Bayern 5, Physik, Chemie, Biologie; Ernst Klett Schulbuchverlag, Leipzig
1997.
• Erlebnis Physik/Chemie 1, Niedersachsen, Schroedel Verlag, Hannover 1999.
• Erlebnis Biologie 1, Schroedel Verlag, Hannover 1999. (Tiere im Winter)
• Einblicke MNT 1 Ernst Klett Verlag Stuttgart 2004
• Erlebnis Natur & Co, Hannover 2004