Physik verstehen 3, Arbeitsheft

Physik Mašin | Grois | Glaeser verstehen 3 Arbeitsheft

Physik verstehen 3, Arbeitsheft + E-Book Schulbuchnummer: 220383 Physik verstehen 3, Arbeitsheft E-Book Solo Schulbuchnummer: 220385 Mit Bescheid des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Forschung vom 23. August 2024, GZ 20230.722.310, gemäß § 14 Abs. 2 und 5 des Schulunterrichtsgesetzes, BGBl. Nr. 472/86, und gemäß den derzeit geltenden Lehrplänen als für den Unterrichtsgebrauch für die 3. Klasse an Mittelschulen im Unterrichtsgegenstand Physik (Lehrplan 2023) und für die 3. Klasse an allgemein bildenden höheren Schulen – Unterstufe im Unterrichtsgegenstand Physik (Lehrplan 2023) geeignet erklärt. Dieses Werk wurde auf der Grundlage eines zielorientierten Lehrplans verfasst. Konkretisierung, Gewichtung und Umsetzung der Inhalte erfolgen durch die Lehrerinnen und Lehrer. Liebe Schülerin, lieber Schüler, du bekommst dieses Schulbuch von der Republik Österreich für deine Ausbildung. Bücher helfen nicht nur beim Lernen, sondern sind auch Freunde fürs Leben. Kopierverbot Wir weisen darauf hin, dass das Kopieren zum Schulgebrauch aus diesem Buch verboten ist – § 42 Abs. 6 Urheberrechtsgesetz: „Die Befugnis zur Vervielfältigung zum eigenen Schulgebrauch gilt nicht für Werke, die ihrer Beschaffenheit und Bezeichnung nach zum Schul- oder Unterrichtsgebrauch bestimmt sind.“ Das Arbeitsheft verwendet Ideen für Unterrichtskonzeptionen (Text und Abbildungen) aus diesen Quellen: Alle Kapitel: M.Hopf, H. Schecker, D. Höttecke, H. Wiesner (Hrsg., 2021). Physikdidaktik kompakt. AulisVerlag in Friedrich Verlag GmbH; H. Schecker, Th. Wilhelm, M. Hopf, R. Duit (Hrsg., 2018).Schülervorstellungen und Physikunterricht. Heidelberg: Springer Spektrum; Th. Wilhelm,H.Schecker & M. Hopf (Hrsg., 2021). Unterrichtskonzeptionen für den Physikunterricht. Heidelberg: Springer Spektrum; J.-P. Burde et al. Eine Einführung in die Elektrizitätslehre mit Potenzial und Kontexten (https://www.einfache-elehre.de/epo.php, abgerufen am07.05.2024); M. Hopf, T. Wilhelm, C. Waltner, V. Tobias, H. Wiesner. Einführung in die Mechanik; E. Hofer, A. Lembens. Forschendes Lernen. plus Lucis (Ausgabe 1/2021);J.-P.Burde, T. Wilhelm. Einfache Stromkreise (Ausgabe 2/2022) Umschlagbild: samsam62 / Getty Images - iStockphoto 1. Auflage (Druck 0001) © Österreichischer Bundesverlag Schulbuch GmbH & Co. KG, Wien 2025 www.oebv.at Alle Rechte vorbehalten. Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, gesetzlich verboten. Redaktion: Marion Heszle, Wien Herstellung: Harald Waiss, Wien Umschlaggestaltung: Power-Design Thing GmbH, Berlin Layout: Power-Design Thing GmbH, Berlin Illustrationen: Matthias Pflügner, Berlin Technische Zeichnungen: Arnold & Domnick, Leipzig Satz: Arnold & Domnick, Leipzig Druck: Ferdinand Berger & Söhne Ges.m.b.H., Horn ISBN 978-3-209-12324-4 (Physik verstehen 3, Arbeitsheft + E-Book) ISBN 978-3-209-12868-3 (Physik verstehen 3, Arbeitsheft E-Book Solo) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

Christian Mašin Gerald Grois Pia Glaeser www.oebv.at Arbeitsheft Physik verstehen 3 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

2 V1 Vorwort Liebe Schülerin, lieber Schüler! Im Physikunterricht hast du bestimmt viele Versuche gesehen, gemacht und erklärt bekommen. Du hast sicher auch die Funktion vieler Dinge des Alltags und Gesetzmäßigkeiten der Natur und Technik kennengelernt. Dieses Arbeitsheft soll dir helfen, das Gelernte und Erprobte noch einmal zu wiederholen und zu üben. Hier findest du ein paar Hinweise zur Verwendung dieses Buches: – Achte bei den multiple choice-Aufgaben („Kreuzerltests“) darauf, dass nicht immer nur eine Antwort richtig ist! Manchmal stimmen mehrere Aussagen! – Zu den Worträtseln: Die Umlaute (Ä, Ö, Ü) werden auch als solche geschrieben! – Viele Aufgaben kannst du mithilfe deines Physikbuches lösen. Bei manchen Aufgaben hilft nur denken und selber ausprobieren! Alle Aufgaben in diesem Buch sind mit einem dreieckigen Zeichen markiert. Damit weißt du auf einen Blick, um welche Aufgabenart es sich handelt. Wenn du die Aufgaben löst, kannst du selbst überprüfen, was du gut beherrschst und wobei du dir noch schwertust. Aufgaben mit diesem Zeichen helfen dir, dein Fachwissen anzuwenden, zu erweitern und zu kommunizieren. Bei diesen Aufgaben sollst du Vermutungen aufstellen und Versuche planen, durchführen, festhalten und auswerten. Diese Aufgaben fordern dich auf, dir eine eigene fachlich begründete Meinung zu bilden, neue Informationen kritisch zu bewerten und verantwortungsbewusste Entscheidungen zu treffen. Die Autorin und die Autoren wünschen dir und deiner Lehrerin oder deinem Lehrer viel Vergnügen beim Physiküben! Christian Mašin, Gerald Grois, Pia Glaeser Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

3 Bewegungen und Kräfte Wir beschreiben Bewegungen 4 Das Tempo gibt die Schnelligkeit an 6 Tempo und Richtung bestimmen die Geschwindigkeit 8 Wenn sich die Geschwindigkeit ändert 10 Schneller und langsamer werden 12 Kräfte ändern Bewegungen 14 Physik im Alltag: Das Beharrungsprinzip – ein Sonderfall der Newtonschen Bewegungsgleichung 16 Das Prinzip der Wechselwirkung 18 Kräfte im Alltag – Gravitationskraft und Reibungskräfte 20 Kräfte im Alltag – magnetische und elektrische Kraft 21 Elektrizität und Magnetismus Atome – elektrische Ladungen im Teilchenmodell 22 Die Spannung – ein elektrischer Druckunterschied 24 Physik im Alltag: Elektrische Druckunterschiede durch elektrische Spannungsquellen 25 Einfache Stromkreise 26 Die elektrische Stromstärke – ein Strömen der Elektronen 28 Der Widerstand beeinflusst den Elektronenstrom 29 Wirkungen des Elektronenstroms 30 Parallelschaltung und Reihenschaltung 32 Gefahren des elektrischen Stroms 34 Felder beschreiben Kräfte mit Fernwirkung 36 Die Modellvorstellung der Magnete/ Der Stromfluss führt zu Magnetfeldern 37 Ohne Energie geht nichts Energie – die Fähigkeit etwas zu bewirken 38 Mechanische Energieformen 39 Elektrische Energie im Haushalt 40 Elektromotoren – Bewegung durch Elektrizität 42 Induktion – Spannung durch veränderliche Magnetfelder 44 Energieübertragung durch Induktion 46 Physik im Alltag: Kraftwerke betreiben Generatoren 48 2 3 4 I Inhaltsverzeichnis Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

4 2  Schulbuchseiten 10–11 Viele Kurven Material: Filzstift, Karton, zwei gleiche Scheibenmagnete a) Zeichne mit dem Filzstift einen kurvigen Weg auf Karton. Lege einen Magneten auf das Startfeld. Versuche diesen Magneten mithilfe des zweiten Magneten zum Ziel zu bringen, ohne dass er vom Weg „abkommt“. Halte den zweiten Magneten so, dass er den anderen abstoßen kann. Beide Magnetscheiben haben dabei denselben Magnetpol nach oben gerichtet. Gelingt es dir, dass auch der zweite Magnet auf dem Weg bleibt? Beschreibe deine Beobachtung. b) Wie könnte es gelingen, dass beide Magnete auf dem Weg bleiben? Beschreibe. A1 Emma macht mit ihren Großeltern einen Spaziergang durch den ersten Bezirk (Innere Stadt) Wiens. Emma möchte gerne den Stephansdom und die Kapuzinergruft sehen. Oma interessiert die Ankeruhr und das Burgtheater. Opa möchte das Kunstforum und die Hofburg sehen. a) Stelle für Emma und ihre Großeltern mit einem Routenplaner einen möglichst kurzen Fußweg zusammen. In welcher Reihenfolge befinden sich die Sehenswürdigkeiten auf deinem Weg? Schreibe die Zahlen von 1 bis 6 daneben. Stephansdom: Kapuzinergruft: Ankeruhr: Burgtheater: Kunstforum: Hofburg: b) Wie lange ist die Gehzeit deines Weges? A2 Sucht mithilfe eines Routenplaners die Wegstrecken von Innsbruck nach St. Pölten. Vergleicht die Bahnstrecke mit der Autostrecke. Welche Vor- und Nachteile hat die Bahnfahrt oder die Fahrt mit dem Auto? Denkt dabei auch an die Auswirkungen auf die Umwelt. Besprecht eure Ideen in Gruppen. Notiert euch Stichworte. Anschließend sendet jede Gruppe eine Person mit Argumenten für die Bahn und eine Person mit Argumenten für das Auto zur Diskussion. Eine unabhängige Moderatorin oder ein unabhängiger Moderator bestimmt die Redezeit und die Reihenfolge der Diskussionsteilnehmerinnen und Diskussionsteilnehmer. Die Moderatorin oder der Moderator achtet auch darauf, dass jede oder jeder seine Argumente vorbringen kann und ausreden darf. Der Rest der Klasse hört den Argumenten aufmerksam zu. Welche Argumente können die Klasse am besten überzeugen? Stellt das Ergebnis durch eine geheime Abstimmung auf Notizblättern (Bahn oder Auto) fest. V1 Wir beschreiben Bewegungen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

5 Bewegungen und Kräfte A3 Selma lässt einen Papierflieger in einem Bogen durch ihr Zimmer gleiten. Du siehst in der Zeichnung den Papierflieger an seinem höchsten Punkt und bei seiner Landung. a) Zeichne die vermutlichen Positionen des Papierfliegers an den Linien der Zeitabstände ein. b) Am schnellsten war der Flieger im Zeitabstand 1, 2, 3, 4, 5, 6. Am langsamsten war der Flieger im Zeitabstand 1, 2, 3, 4, 5, 6. Begründe deine Entscheidung: Tipp: Ein Gegenstand ist schneller, je weiter er in einer bestimmten Zeit kommt. Daumenkino Ein Daumenkino ist ein zusammenhängender Block von vielen Einzelbildern auf Papier. Die Bilder unterscheiden sich nur wenig voneinander. Beim schnellen Durchblättern des Blocks siehst du eine vollständige Bewegung. a) Suche eine Daumenkino-Vorlage im Internet (Suchbegriff „Daumenkino Vorlagen“). Übertrage sie auf die Blätter eines Notizblocks und stelle dein Daumenkino der Klasse vor. b) Zeichne auf eine leere Vorlage Bilder eines eigenen Daumenkinos. c) Zeichne zB die einzelnen Bilder der Bewegungsabfolge eines hüpfenden Balls (Bild rechts) auf die Blätter eines Notizblocks. A4 Carlos und Tina sind bei einer Geburtstagsparty eingeladen. Carlos hat die Adresse auf seinem Routenplaner am Handy eingegeben. „In etwa 15 Minuten sind wir dort.“, meint er. Tina findet es gefährlich, dass Carlos ständig auf sein Smartphone schaut und nicht auf seine Umgebung achtet. Was soll sie Carlos sagen? Schreibe Stichworte für Tina auf. V2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

6 2  Schulbuchseiten 12–13 A1 Tempolimits auf Straßen a) Erkläre: Was bedeutet die Zahl auf diesem Verkehrsschild? b) Suche im Internet unter dem Suchbegriff „Tempolimits Österreich“. Notiere, wie schnell mit diesen Fahrzeugen gefahren werden darf. Gib auch die richtige Maßeinheit an. Fahrzeug Straße Ortsgebiet Freilandstraße Autostraße Autobahn Auto (Pkw) Autobus (Omnibus) Motorrad Moped (Motorfahrrad) Lkw über 3,5 t A2 Welche zwei Angaben für das Tempo sind richtig geschrieben? Kreuze an. 300 ​m __ s ​ 300 hkm 300 ​ s __ m ​ 300 ​ km __ h ​ 300 kms Wie werden die richtigen Angaben ausgesprochen? Schreibe sie in Worten auf. 300 und 300 A3 Mila hört im Radio den Wetterbericht: „Es bleibt bewölkt, zum Teil regnet es auch. Der Wind weht mit bis zu 60 ‚Ka-Em-Ha‘ aus Westen.“ Was stört sie daran? Erkläre. A4 Diese Stroboskopbilder von zwei Kugeln sind in Abständen von 0,05 Sekunden aufgenommen worden. Der Meterstab zeigt Abstände von 0,1 m (= 10 cm) an. Bestimme und notiere die fehlenden Messergebnisse anhand der Stroboskopbilder. Kugel 1 kommt in 0,05 s etwa m weit. In 0,1 s wird sie bei diesem Tempo etwa m, in 1 s m weit kommen. Ihr Tempo beträgt daher etwa ​m __ s ​. Kugel 2 kommt in 0,1 s etwa m weit. Ihr Tempo beträgt daher etwa ​m __ s ​. In diesem Tempo benötigt sie für eine Weglänge von 10 m etwa s. A5 Auf Straßen, Rad- und Gehwegen sind zB Autos, Busse, Motorräder, Fahrräder, E-Scooter und Fußgängerinnen und Fußgänger mit unterschiedlichen Tempos unterwegs. Das kann oft unübersichtlich sein. Überlegt in Gruppen: Gibt es in der Umgebung eurer Schule oder dem Schulweg Orte, wo es zB für Verkehrsteilnehmerinnen und Verkehrsteilnehmer gefährlich ist? Wie könnte die Lage verbessert werden? Entwerft einen Plan mit Verbesserungsmaßnahmen und stellt ihn den anderen Gruppen vor. Kugel 1 Kugel 2 Das Tempo gibt die Schnelligkeit an Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

7 Bewegungen und Kräfte Bestimme das Tempo eines aufziehbaren Spielzeugautos mit Maßband und Stoppuhr auf drei Arten. Berechne jeweils das durchschnittliche Tempo v mit dem Taschenrechner auf einem Smartphone. a) Stoppe die Zeit, die das Auto für 1 m Weglänge benötigt. Weg s = 1 m, gestoppte Zeit t = s v = ​s _ t ​ = ​ 1 __________ ​ ​m __ s ​= etwa ​ m __ s ​ b) Miss die Weglänge, die das Spielzeugauto in 3 s fährt. Weg s = m, Zeitdauer t = 3 s v = ​s _ t ​ = ​ __________ 3 ​ ​ m __ s ​= etwa ​ m __ s ​ c) Miss die Weglänge, die das aufziehbare Spielzeugauto fahren kann. Stoppe auch die Zeitdauer. Weg s = m, Zeitdauer t = s v = ​s _ t ​ = ​ __________ ​ ​m __ s ​= etwa ​ m __ s ​ Obwohl dasselbe Fahrzeug verwendet wurde, sind die Werte bei den drei Versuchen unterschiedlich. Woran könnte das liegen? Besprecht gemeinsam in Gruppen. A6 Luis langweilt sich auf der Urlaubsfahrt im Auto. Kannst du ihm bei seinen Überlegungen helfen? a) „Wir sind jetzt gerade in Graz. Von hier sind es noch etwa 140 km bis Klagenfurt. Das dauert noch etwa 1,5 Stunden, sagt der Routenplaner. Wie schnell müssen wir dann durchschnittlich fahren?“ b) „Von Klagenfurt sind wir dann noch etwa 20 km vom Hafnersee entfernt. Da kommen wir sicher nur mit durchschnittlich 40 ​km __ h ​weiter. Wie lange wird das wieder dauern?“ A7 Ronja und Tobias fahren mit dem Fahrrad durch die Stadt, Filip fährt mit dem Roller mit. In einer Begegnungszone ist ein Schild angebracht: „Radfahren im Schritttempo erlaubt.“ Ronja meint: „Da müssen wir absteigen und das Rad schieben.“ Tobias entgegnet: „Nein, da dürfen wir mit dem Rad weiterfahren. Wir müssen nur langsam fahren und dürfen nicht schneller als Fußgängerinnen und Fußgänger sein.“ Filip meint: „Ich fahr mal schnell vor und hol mir ein Eis. Für mich gilt das Schild nicht, da ich auf dem Roller unterwegs bin.“ Wer hat deiner Ansicht nach recht? Schreibe deine Meinung in dein Physikheft. A8 Im Jahr 1886 stellte Carl Benz den „Motorwagen“ vor. Dabei handelte es sich um das erste Auto mit Verbrennungsmotor, das später verkauft wurde. Viele Menschen hatten damals Bedenken gegenüber dieser neuen Erfindung. So machte man sich zB Sorgen um die Sicherheit. Man sagte außerdem, dass das Auto für Familien und den Alltag ungeeignet war, da es zB keine Tankstellen oder Werkstätten gab. Deshalb unternahm Bertha Benz mit ihren beiden Söhnen die erste längere Autofahrt der Welt (106 km). Mit dieser erfolgreichen Fahrt konnte sie zeigen, dass das Auto als neues Verkehrsmittel geeignet war. Außerdem konnte Bertha den „Motorwagen“ mit technischen Erfindungen verbessern. Überlegt in Gruppen: Wie und warum hat sich die Meinung der Gesellschaft zum Auto im Laufe der Zeit verändert? Gibt es auch heute noch Erfindungen, die wir zuerst kritisch sehen, bevor sie sich durchsetzen? V1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

8 2  Schulbuchseiten 14–15 A1 Auf der Autobahn Finde anhand des Textes heraus, welche Person sich in welchem Fahrzeug befindet. Schreibe die Buchstaben zu den Namen. Hubert fährt mit 90 ​km __ h ​in südöstliche Richtung. Anna fährt in die Gegenrichtung. Sie ist gerade von Iva überholt worden. Furkan überholt Tibor. Nayla ist um 20 ​km __ h ​schneller als Furkan. Anna: Furkan: Hubert: Iva: Nayla: Tibor: Mit welchem Tempo sind die Fahrzeuge unterwegs? Beachte die Informationen im Text und die Länge der Geschwindigkeitspfeile ​(2 mm je 10 ​km __ h ​)​. Schreibe die Buchstaben zu den Tempoangaben. 80 ​km __ h ​: 90 ​km __ h ​: 100 ​km __ h ​: 130 ​km __ h ​: 150 ​km __ h ​: Welche Person ist mit überhöhtem Tempo unterwegs? Erkläre, welche Personen durch die zu schnell fahrende Person gefährdet werden. Triff in den Becher Material: zwei gleiche Becher, zwei gleiche Spritzflaschen (Kunststoffflaschen mit abgewinkeltem Steigrohr) mit unterschiedlich gefärbtem Wasser, Tisch, Tücher zum Reinigen des Tisches (und des Bodens) Führt den Versuch zu zweit durch. Stellt die leeren Becher an zwei nebeneinander liegende Ecken des Versuchstisches. Verwendet zwei gleiche, mit unterschiedlich gefärbtem Wasser gefüllte Spritzflaschen. Stellt euch an die Tischecken, die sich gegenüber der zwei Becher befinden. Versucht nun mit den Spritzflaschen möglichst viel Wasser in die Becher zu bekommen, die euch schräg gegenüberstehen. Wer bekommt mehr Wasser in seinen Becher? Beschreibe, wie du das Tempo und die Richtung des Wassers aus der Spritzflasche verändern kannst. Was musst du beachten, um möglichst viel Wasser in deinen Becher zu bringen? Notiere Tipps. N S O W A C B E D F V1 Tempo und Richtung bestimmen die Geschwindigkeit Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

9 Bewegungen und Kräfte A2 Stroboskopbild „springender Ball“ a) Zeichne Geschwindigkeitspfeile zu den einzelnen Positionen des Balls. Achte auf die Länge und auf die Richtung der Pfeile. b) Wie hast du erkannt, von welcher Richtung der Ball ins Bild kommt? A3 Betrachte die drei Pläne (A, B, C) und bearbeite die Aufgaben. a) „Gehe zuerst südlich. Biege rechts ab. Dann gehst du etwa 6 Minuten geradeaus und biegst links ab. Kurz danach gehst du die Straße rechts hinein. Am Ende der Straße gehst du wieder rechts und dann etwa 5 Minuten geradeaus. Jetzt bist du am Ziel.“ Welcher Plan zeigt den beschriebenen Weg? A, B, C b) Plan ist nicht der richtige Weg, weil Plan ist nicht der richtige Weg, weil c) Der richtige Weg hat eine Weglänge von m = km. Du gehst ungefähr mit einem Tempo von 5 ​km __ h ​. Wie lange wirst du für den beschriebenen Weg brauchen? Berechnungsformel: t = : A4 Auf der Achterbahn a) Zeichne Geschwindigkeitspfeile bei den angegebenen Positionen des Wagens ein. An welchen Stellen wird das Tempo höher oder niedriger sein? Achte auf die Länge und auf die Richtung der Pfeile. b) Suche die drei schnellsten Achterbahnen der Welt im Internet (Suchbegriff „schnellste Achterbahnen“). Wie heißen sie? In welchen Ländern stehen sie? Was ist das höchste Tempo, das sie erreichen? Schreibe die Antworten auf diese Fragen in dein Physikheft. N S W O A Start Ziel 150 m 400 m 50 m 200 m 600 m B Ziel Start N S W O 100 m 300 m 400 m 200 m 500 m C N S W O Ziel 200 m 300 m 200 m 400 m Start 150 m Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

10 2  Schulbuchseiten 18–19 „Pfitschigogerl“ Dieses Spiel ist eine einfache Ausführung von Tischfußball. „Pfitschen“ bedeutet „schnell dahingleiten“. Der „Gagel“ ist eine runde Scheibe. Jeweils zwei Spielerinnen oder Spieler treten gegeneinander an. Eine kleine Münze (zB 1 Cent) ist der Ball. Die zwei größeren Spielmünzen (zB 1 Euro) sind farblich markiert. Sie werden mit einem Lineal angeschlagen. Das Spielfeld (siehe Plan rechts) wird auf einen Bogen Packpapier gezeichnet und auf dem Spieltisch zB mit Klebeband befestigt. Ziel ist es, den Ball mit den Spielmünzen zu treffen und ins gegnerische Tor zu bringen. Die Spielregeln: • Zwei Spielerinnen oder Spieler spielen gegeneinander. • Beim Spielbeginn liegt der Ball in der Mitte des Spielfelds. Ein Münzwurf entscheidet, wer beginnt. • Wird der Ball nicht getroffen oder geht er aus dem Spielfeld, ist die gegnerische Spielerin oder der gegnerische Spieler dran. • Wenn der Ball aus dem Spielfeld geht, dann wird er an der Stelle wieder eingeworfen, wo er das Spielfeld verlassen hat. Dafür legst du den Ball auf eine Handfläche und schlägst mit der zweiten Hand von unten gegen die erste Hand. So wird der Ball auf die Spielfläche geworfen. • Nach einem Tor wechselt die Reihenfolge der Spielerinnen oder Spieler ebenfalls. Der Ball wird zum Anstoß wieder in die Mitte gelegt. • Wer nach einer bestimmten Zeit (zB 3 Minuten) die meisten Tore erzielt hat, hat gewonnen. Wie kannst du den Ball gezielt nach links oder rechts schießen? Notiere deine Beobachtungen. „Minigolf im Klassenzimmer“ Baut aus unterschiedlichen Materialien – zB Brettchen, Holzleisten, Rohren, Schüsseln … – Hindernisbahnen für eine Holzkugel mit etwa 4 cm Durchmesser auf. Am Ende jeder Bahn wird ein liegender Trinkbecher mit Klebeband befestigt. Er ist das Ziel. Leichte Hindernisse solltest du ebenfalls mit Klebeband befestigen. Als Schläger kann eine Holzleiste verwendet werden. Gespielt wird in gleich großen Gruppen. Jede Gruppe baut eine eigene Bahn auf. Gewonnen hat die Person, die mit möglichst wenigen Schlägen die Holzkugel ins Ziel jeder Bahn gebracht hat. V1 € € Ball Spielerin oder Spieler 1 Spielerin oder Spieler 2 Lineal Lineal Tor 1 Tor 2 65 cm 100 cm 18 cm V2 Wenn sich die Geschwindigkeit ändert Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

11 Bewegungen und Kräfte A1 Am Fußballplatz Carmen, Maria, Ferenc und Tim üben am Fußballplatz zupassen, übernehmen und Tore schießen. Stelle die Beispiele mithilfe von Geschwindigkeitspfeilen dar (siehe Anleitung rechts). Bedenke, dass du beim Verschieben der Pfeile die Richtung und die Länge der Pfeile nicht ändern darfst! a) Ferenc passt mit der Anfangsgeschwindigkeit ​→v ​ A zu Maria. Mit welcher Zusatzgeschwindigkeit ∆ ​→ v ​ muss sie den Ball übernehmen, damit er mit der Endgeschwindigkeit ​→v ​ E ins Tor trifft? b) Tim spielt zu Carmen. Sie übernimmt mit der Zusatzgeschwindigkeit ∆ ​→ v ​. Spielt sie den Ball zu Ferenc oder zu Maria? Zeichne ​→v ​ E ein und bestimme damit die Richtung des Balls. c) Maria passt mit der Anfangsgeschwindigkeit ​→v ​ A zu Ferenc. Er übernimmt den Ball mit der Zusatzgeschwindigkeit ∆ ​→ v ​. Spielt er den Ball zu Tim, zu Carmen oder ins Tor? Bestimme die Richtung des Balls. d) Carmen spielt zu Maria. Maria übernimmt und passt weiter zu Ferenc. Er übernimmt den Ball und schießt. Wird er das Tor treffen? Bestimme die Richtung des Balls. ... Anfangsgeschwindigkeit des Fußballs ... Endgeschwindigkeit des Fußballs ... Zusatzgeschwindigkeit, mit der der Fußball übernommen wird Ferenc Maria Ferenc Maria Carmen Tim Ferenc Maria Carmen Tim Ferenc Maria Carmen Tim Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

12 2  Schulbuchseiten 20–21 A1 Schwimmen im Bertenbach Der rote Pfeil gibt die Fließgeschwindigkeit des Bertenbachs (Zusatzgeschwindigkeit ∆ ​→ v ​) an. Die grünen Pfeile zeigen dir die Endgeschwindigkeiten ​→v ​ E der Schwimmerinnen und Schwimmer. a) Welche Person schwimmt an welcher Position? Kreuze an. Person A lässt sich vom Wasser tragen. Hannah, Ivan, Hakima, Patrick Person B scheint sich nicht von der Stelle zu bewegen. Hannah, Ivan, Hakima, Patrick Person C möchte mit möglichst hohem Tempo schwimmen. Hannah, Ivan, Hakima, Patrick Person D macht die kräftigsten Schwimmbewegungen. Hannah, Ivan, Hakima, Patrick b) Welche Person schwimmt mit welcher Anfangsgeschwindigkeit ​→v ​ A? Schreibe die Namen unter die Geschwindigkeitspfeile. = 0 c) Hakima versucht, ihr Schwimmen als Pfeildarstellung zu zeichnen. Bei welcher Darstellung ist ihr das gelungen? A, B Was hat sie bei der anderen Darstellung falsch gemacht? d) Zeichne die Pfeildarstellungen von Ivan, Patrick und Hannah. Verwende Grün für ​→v ​ E und Blau für ​ →v ​ A. Entnimm die Pfeillängen aus dem ersten Bild. Patrick Hakima Ivan Hannah A B Ivan Patrick Hannah Schneller und langsamer werden Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

13 Bewegungen und Kräfte A2 Welche Beschreibung von Anfangsgeschwindigkeit ​→v ​ A, Zusatzgeschwindigkeit ∆ ​ → v ​ und Endgeschwindigkeit ​→v ​ E trifft bei welcher Bewegung zu? Kreuze an. Alma fängt den Ball beim Völkerball. ​→v ​ A= 0, ∆ ​ → v ​ und ​→v ​ E ≠ 0 ​→v ​ E = 0, ∆ ​ → v ​ und ​→v ​ A≠ 0 ∆ ​→ v ​ = 0, ​→v ​ A und ​ →v ​ E ≠ 0 ∆ ​→ v ​, ​→v ​ A und ​ →v ​ E ≠ 0 Lukas stellt sich im Einkaufszentrum auf die Rolltreppe und fährt damit ein Stockwerk höher. ​→v ​ A= 0, ∆ ​ → v ​ und ​→v ​ E ≠ 0 ​→v ​ E = 0, ∆ ​ → v ​ und ​→v ​ A≠ 0 ∆ ​→ v ​ = 0, ​→v ​ A und ​ →v ​ E ≠ 0 ∆ ​→ v ​, ​→v ​ A und ​ →v ​ E ≠ 0 Xenia gibt beim Tischtennis den Ball zurück. ​→v ​ A= 0, ∆ ​ → v ​ und ​→v ​ E ≠ 0 ​→v ​ E = 0, ∆ ​ → v ​ und ​→v ​ A≠ 0 ∆ ​→ v ​ = 0, ​→v ​ A und ​ →v ​ E ≠ 0 ∆ ​→ v ​, ​→v ​ A und ​ →v ​ E ≠ 0 Die Bowlingkugel rollt mit gleichbleibendem Tempo auf der Bowlingbahn. ​→v ​ A= 0, ∆ ​ → v ​ und ​→v ​ E ≠ 0 ​→v ​ E = 0, ∆ ​ → v ​ und ​→v ​ A≠ 0 ∆ ​→ v ​ = 0, ​→v ​ A und ​ →v ​ E ≠ 0 ∆ ​→ v ​, ​→v ​ A und ​ →v ​ E ≠ 0 Balltransport – Teamwork gefragt Ein Golfball soll eine 15 m lange Strecke zu einem Kübel transportiert werden. Der Transport erfolgt mithilfe von 1 m langen Dachrinnenstücken aus Kunststoff. Jedes Team erhält zu zweit ein Dachrinnenstück. Das erste Team legt den Golfball in die Rinne, das letzte Team muss den Ball in den Kübel rollen. Der Transport des Balls ist ausschließlich durch das Aneinanderreihen der Dachrinnenstücke erlaubt. Wie könnt ihr das Rolltempo des Golfballs beeinflussen? Wann rollt der Ball schneller oder langsamer? Notiert eure Beobachtungen und erstellt eine Liste mit den fünf besten Tipps zum Balltransport. A3 Diskutiert die folgenden Behauptungen in der Gruppe. Haltet eure Schlussfolgerungen schriftlich fest. a) „Wenn alle drei Geschwindigkeitspfeile in dieselbe Richtung zeigen, wird eine Bewegung schneller.“ Die Behauptung stimmt, weil … Die Behauptung stimmt nicht, weil … b) „Wenn der Pfeil der Zusatzgeschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung zeigt, wird eine Bewegung immer gestoppt.“ Die Behauptung stimmt, weil … Die Behauptung stimmt nicht, weil … c) „Der Pfeil der Endgeschwindigkeit muss immer länger sein als der Pfeil der Zusatzgeschwindigkeit.“ Die Behauptung stimmt, weil … Die Behauptung stimmt nicht, weil … V1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

14 2  Schulbuchseiten 22–23 Die abgelenkte Eisenkugel Lass eine Eisenkugel von einer Rampe auf den Boden hinunterrollen. Ihre Anfangsgeschwindigkeit ist umso höher, je steiler die Rampe ist und je höher die Kugel startet. Die Kugel soll an einem am Boden befestigten Magneten vorbeirollen und von seiner Magnetkraft abgelenkt werden. Führe folgende Untersuchungen durch. Denke daran, dass du dabei immer nur eine Änderung am Versuchsaufbau vornimmst. Nur so kannst du die Auswirkung der Änderung feststellen. a) Wie ändert sich die Ablenkung der Kugel, wenn sie an einem stärkeren Magneten vorbeirollt? Wie ändert sich dabei das Tempo der Zusatzgeschwindigkeit? b) Wie ändert sich die Ablenkung der Kugel, wenn der Magnet näher an die Bahn der Kugel rückt? Ändert sich dabei das Tempo der Zusatzgeschwindigkeit? Welche Aussage über die Magnetkraft kannst du durch diese Untersuchung machen? c) Wie ändert sich die Ablenkung der Kugel, wenn du Eisenkugeln mit anderer Masse verwendest? Wie ändert sich dabei das Tempo der Zusatzgeschwindigkeit? d) Lass die Kugel mit einem höheren oder niedrigeren Anfangstempo rollen. Ändert sich dabei das Tempo der Zusatzgeschwindigkeit? Weshalb hat sich die Ablenkung – die Endgeschwindigkeit der Kugel – verändert? e) Wie kannst du deine Beobachtungen mit der Newtonschen Bewegungsgleichung erklären? A1 Die Fliege auf dem Helm Beim Radfahren ist eine Fliege vorne gegen Ingos Helm geflogen. Ingo erhält dadurch eine Zusatzgeschwindigkeit. Warum merkt Ingo davon nichts? Könnt ihr in der Gruppe mithilfe der Newtonschen Bewegungsgleichung eine Antwort finden? Diskutiert etwa 5 Minuten lang. Wählt anschließend eine Expertin oder einen Experten aus eurer Gruppe. Sie oder er soll mit den anderen Expertinnen oder Experten der anderen Gruppen eure Überlegungen in einer Diskussion vertreten. V1 Rampe Kreppband Markierung Magnet Bahn der Kugel Kräfte ändern Bewegungen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

15 Bewegungen und Kräfte A2 Springen am Trampolin Wenn du von etwa 1 m Höhe auf den Boden fällst, dann kannst du dich ernsthaft verletzen. Die Zusatzgeschwindigkeit, die auf deine Gelenke und Knochen wirkt, ist dabei sehr hoch. Beim Sprung aus gleicher Höhe auf ein Trampolin bemerkst du nichts davon, weil das Sprungtuch elastisch ist und mitschwingt. Wie kannst du das mithilfe der Newtonschen Bewegungsgleichung erklären? Welcher Faktor ändert sich durch das Trampolin? Weiter geworfen Gib einen Tennisball in ein leeres Zitronennetz. Befestige das Netz an einem Seil. Damit kann der Ball weiter geworfen werden. a) Probiert das Weitwerfen eines Tennisballs mit und ohne Netz am Seil auf dem Sportplatz aus. Welche Weiten könnt ihr bei gleichem Krafteinsatz erzielen? Haltet eure Ergebnisse in einer Tabelle fest. Ihr könnt auch ein Computerprogramm zur Auswertung verwenden. b) Wie könnt ihr mithilfe der Newtonschen Bewegungsgleichung erklären, dass sich der Tennisball bei gleichem Kraftaufwand weiter werfen lässt? A3 Ayshe, Mariana und Zeno diskutieren über den Begriff „Kraft“: Was meinst du zu den Aussagen von Ayshe, Mariana und Zeno? Wer hat recht? A4 Ihr lest in einem sozialen Medium: „Heute Nacht habe ich die Kraft des Vollmonds gespürt! Ich fühle mich gleich viel stärker!“ Diskutiert in Gruppen: • Wie verwenden wir den Begriff „Kraft“ im Alltag? Stimmt die Verwendung des Begriffs mit der physikalischen Bedeutung überein? • Gibt es eine „Kraft des Vollmonds“? Wie unterscheidet sich diese „Kraft“ von zB der „Kraft des Halbmonds“? Führt anschließend eine Recherche zur „Kraft des Vollmonds“ durch. Gebt eure Quellen an und überlegt, wie verlässlich die erhaltenen Informationen sind. Besprecht die Ergebnisse eurer Diskussion und eurer Recherche in der Klasse. V2 Zeno: Ich glaube, dass sich die Anziehungskraft der Erde irgendwie auf dich überträgt, wenn du auf den Stein fällst. Der ist ja ein Teil der Erde. Ayshe: Ein Stein hat auch dann Kraft, wenn er nur herumliegt. Das spüre ich doch, wenn ich darauf falle. Mariana: Ich denke, du bemerkst die Einwirkung der Geschwindigkeit, mit der du auf den Stein fällst. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

16 2  Schulbuchseiten 28–29 Welcher Becher bleibt besser auf seinem Platz stehen, wenn du ein Papier darunter schnell wegziehst? Probiere den Versuch aus. Erkläre mit der Newtonschen Bewegungsgleichung. Glas A Glas B Roh oder gekocht? Drehe ein gekochtes Ei und anschließend ein rohes Ei auf einer glatten Unterlage (zB einem Teller). a) Welches Ei lässt sich schneller drehen? Versuche den Unterschied zu erklären. b) Drehe das gekochte Ei, stoppe es während der Drehung kurz mit einem Finger und lass es wieder los. Was geschieht? Versuche deine Beobachtung zu beschreiben. c) Drehe das rohe Ei, stoppe es während der Drehung kurz mit einem Finger und lass es wieder los. Was geschieht? Versuche deine Beobachtung zu beschreiben und zu erklären. Schiebe einen Teller mit Flüssigkeit zuerst langsam, dann ruckweise hin und her. Wie erklärst du das Verhalten des Wassers? A1 Der Flüssigkeitsbehälter eines Tankwagens ist im Inneren mit sogenannten Schwallblechen in einzelne Kammern unterteilt. Überlege und beschreibe, wie sich die Flüssigkeit im Tank beim Losfahren und beim Bremsen verhält. Welche besondere Aufgabe könnten die Schwallbleche haben? V1 A B V2 V3 Schwallbleche Physik im Alltag: Das Beharrungsprinzip – ein Sonderfall der Newtonschen Bewegungsgleichung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

17 Bewegungen und Kräfte A2 Das Beharrungsprinzip im Straßenverkehr a) Überlegt zu zweit: Welche Gefahren können auftreten, wenn ein Fahrzeug zu schnell losfährt oder abbremst? Betrachtet auch das nebenstehende Bild. Notiert eure Überlegungen im Physikheft. b) Suche im Internet unter dem Suchbegriff „Kopfstütze Auto“. Wovor schützen Kopfstützen auf den Autositzen? Wie hoch sollten sie eingestellt sein? c) Ein Gurtstraffer ist ein Sicherheitssystem in manchen Fahrzeugen. Welche Aufgabe hat er? Suche im Internet unter dem Suchbegriff „Gurtstraffer Auto“. d) Bei Unfällen kann ein Airbag helfen, Menschen in einem Fahrzeug vor schweren Verletzungen zu schützen. Wie funktionieren Airbags? Suche im Internet unter dem Suchbegriff „Airbag“. Notiere Stichworte. An welchen Stellen sind Airbags in einem Auto? Suche die Stellen im Fahrzeuginneren, die mit dem Wort „Airbag“ gekennzeichnet sind. Der Ring auf der Flasche Hefte einen 4–5 cm breiten Kartonstreifen zu einem Ring mit etwa 6 cm Durchmesser zusammen. Lege den Ring auf die Öffnung einer Flasche mit breiter Öffnung. Auf den Ring legst du eine Münze. Wie bekommst du die Münze, ohne sie zu berühren, in die Flasche? Ein Stift als Hilfsmittel ist erlaubt. Notiere hier, wie du vorgegangen bist. Zeichne deine Lösung. Losfahren Bremsen Fahrer nicht angegurtet V4 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

18 2  Schulbuchseiten 30–31 Der Auffahrunfall Material: zwei Spielzeugautos gleicher Größe, ein größeres Spielzeugauto a) Lass ein Spielzeugauto auf ein stehendes gleich großes zweites Spielzeugauto auffahren. Das auffahrende Auto bleibt stehen, das zweite bewegt sich weiter. Wie kannst du damit erklären, dass beide Autos eine Zusatzgeschwindigkeit erhalten haben? b) Lass das kleinere Spielzeugauto auf das größere auffahren. Beim Aufprall üben die Autos Kräfte aufeinander aus, die gleich stark, aber entgegengesetzt gerichtet sind. Weshalb ist das Tempo der Zusatzgeschwindigkeiten, die beide Autos erhalten, jetzt unterschiedlich? Begründe mithilfe der Newtonschen Bewegungsgleichung. c) Aus einem Zeitungsbericht über einen Verkehrsunfall: „Ein mit Baumaterial beladener Lastwagen fuhr ungebremst auf einen vor ihm fahrenden Kleinwagen auf. Durch die Wucht des Aufpralls wurde der Kleinwagen auf zwei weitere Fahrzeuge geschoben. Glücklicherweise wurde bei dem Unfall niemand verletzt. Die Lastwagenfahrerin konnte bereits von der Polizei befragt werden, um weitere Informationen zum Unfallablauf zu erhalten.“ Stelle den Unfall mit den Modellautos nach. Weshalb hatte der Unfall eine geringere Auswirkung auf den Lastwagen als auf die anderen Autos? A1 Notiere jeweils zwei Körper, die bei diesen Beispielen entgegengesetzt gerichtete Kräfte ausüben. Beispiel Körper 1 Körper 2 Eine Feuerwerksrakete hebt durch den Ausstoß von Abgasen ab. Ein Fisch bewegt sich mit der Bewegung seiner Schwanzflosse durch das Wasser. Der Feuerwehrschlauch muss beim Löschen eines Brandes mit Wasser gut festgehalten werden. V1 Das Prinzip der Wechselwirkung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

19 Bewegungen und Kräfte A2 a) Was wird passieren, wenn du so aus einem kleinen Boot aussteigst? Erkläre mit dem Wechselwirkungsprinzip. b) Weshalb bemerkst du davon nichts, wenn du zB aus einem großen Ausflugsschiff aussteigst? Begründe mithilfe der Newtonschen Bewegungsgleichung. Fingerspitzen-Helikopter Material: glatte PET-Flasche, Schere, Nähnadel, Teelicht, Zahnstocher, Unterlage Arbeite auf der Unterlage, damit der Tisch nicht schmutzig wird. Schneide aus dem glatten Teil einer PET-Flasche einen etwa 1 cm x 6 cm großen Streifen aus. Die Wölbung soll nach oben gerichtet sein. Erwärme die Nadelspitze über der Teelichtflamme. Stich mit der heißen Nadelspitze ein Loch in die Mitte des Streifens. Achtung, greife die heiße Nadelspitze nicht an! Halte den Streifen mit beiden Händen und spanne ihn. Erwärme ihn auf beiden Seiten neben dem Loch, bis du den Streifen verformen kannst. Halte ihn dabei etwa 5 cm über der Teelichtflamme. Halte den Streifen nicht in die Flamme, es besteht Verbrennungsgefahr! Verdrehe die Enden des Streifens so, dass sie gegengleich mit einer Neigung von etwa 20° nach oben zeigen. Stecke den Streifen fest sitzend auf den Zahnstocher. In welche Richtung musst du deinen Helikopter zwischen Daumen und Zeigefinger drehen, damit er abhebt? Beschreibe, was dabei passiert. A3 Wenn sich der Rotor eines Hubschraubers in eine Richtung dreht, dann müsste sich sein Rumpf durch die Wechselwirkung der Kräfte in die entgegengesetzte Richtung drehen. Der Heckrotor verhindert das. Versuche zu erklären, wie er das schafft. V2 1 cm x 6 cm 20° 20° Rumpf Heckrotor Rotor Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

20 2  Schulbuchseiten 32–33 A1 Leos Sternzeichen ist „Widder“ (Bild rechts). Er kennt einige Eigenschaften, die Widder-Geborene angeblich besitzen: kreativ, abenteuerlustig, kämpferisch und ehrlich. Außerdem liest Leo gern sein tägliches Horoskop. Er hat vor kurzem in der Schule über „Gravitationskräfte“ gelernt. Jetzt kann er sich auch vorstellen, auf welche Art die Sternbilder und Planeten die Menschen auf der Erde beeinflussen. a) Diskutiert in Gruppen: Ist Leos Vorstellung naturwissenschaftlich? Können Planeten und Sternbilder unser Leben auf der Erde beeinflussen? Führt anschließend eine Recherche zu „Sternzeichen“ durch. Gebt eure Quellen an und überlegt, wie verlässlich die erhaltenen Informationen sind. Besprecht die Ergebnisse eurer Diskussion und eurer Recherche in der Klasse. b) Wie könnte die Aussagekraft von Horoskopen zB in Zeitschriften überprüft werden? Entwickelt dazu eine Untersuchung in der Gruppe. Führt eure Untersuchung durch und dokumentiert eure Ergebnisse. Sind die anderen Gruppen zu ähnlichen Ergebnissen gekommen? c) Überlege: Lässt du dich von den Aussagen eines Horoskops beeinflussen? A2 Wohin werden sich die angegebenen Körper bewegen? Zeichne die Pfeile ihrer Zusatzgeschwindigkeit ein. a) Der Apfel fällt vom Baum. b) Alma springt ins Wasser. c) Regen fällt aus der Wolke. d) Ein Stein fällt zu Boden. A3 Welche Auswirkung von Reibungskräften ist bei diesen Beispielen jeweils erwünscht? Oder ist die Reibung unerwünscht? Kreuze an. Beispiele Reibung erwünscht Reibung unerwünscht Abrieb Wärme Haften Bremswirkung Knoten im Seil Fingernägel feilen Streichhölzer Holz glatt schleifen Rad eines Fahrrads dreht sich Masche bei Schuhen Auto stoppt vor der Ampel Wo rollt er länger? Material: runder Holzstab (l = 10–20 cm, Durchmesser (∅) etwa 2 cm), Brett, Maßband, verschiedene Testunterlagen: Packpapier, Aluminiumfolie, Leintuch … Auf welcher Testunterlage rollt der Holzstab am weitesten? Plant in der Gruppe einen Versuch, der eine Antwort auf diese Frage gibt. Überlegt, ob euer Versuch wirklich eine Antwort auf die gestellte Frage liefert. Führt den Versuch durch. Haltet eure Beobachtungen fest und wertet eure Ergebnisse aus. Präsentiert eure Ergebnisse der Klasse. Achtet bei der Planung, Durchführung, Auswertung und Präsentation eures Versuchs auf die unterschiedlichen Fähigkeiten der Personen eurer Gruppe. ERDE a) b) c) d) V1 Kräfte im Alltag – Gravitationskraft und Reibungskräfte Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

21 Bewegungen und Kräfte A1 Tim geht in der Wiese herum. Er hat einen Magneten an eine Schnur gebunden und zieht ihn durch das Gras. „Was machst du da?“, fragt Marie. „Amir hat einen goldenen Ohrstecker verloren. Ich helfe ihm dabei, ihn wiederzufinden. Vielleicht finde ich noch mehr verlorene Schmuckstücke mit dem Magneten. Die sind ja alle aus Metall gemacht.“ Marie meint: „Bist du dir sicher, dass das funktioniert?“ Warum zweifelt Marie an Tims Vorhaben? Werden wirklich alle Metalle von Magneten angezogen? Magnetische Münzen Material: verschiedene Euro- und Cent-Münzen, Magnet Auf welche Münzen wirkt die magnetische Kraft des Magneten? Probiere es aus. Suche anschließend im Internet nach der Metallzusammensetzung der vom Magneten angezogenen Münzen und erkläre dein Versuchsergebnis. Suchbegriff „Euromünzen Material“ Wer zieht wen an? ( Schulbuchseite 35, V4) Führe den Versuch noch einmal durch. Wie lange bleibt der Luftballon hängen, bevor er zu Boden fällt? Stoppe die Zeit mit einem Smartphone: Wovon hängt die gegenseitige Anziehungskraft zwischen Ballon und Untergrund ab? Verändere bei jedem weiteren Versuch nur einzelne Versuchsbedingungen und stoppe die Zeit. Notiere deine Beobachtungen. a) Reibe den Ballon unterschiedlich lange: b) Verwende Ballons mit unterschiedlicher Größe und Form: c) An welchem Untergrund haftet der Ballon besonders gut? Teste zB aus: Wände, Möbelstücke, Fenster … Welche Tipps kannst du jetzt geben, damit dieser Versuch besonders gut funktioniert? V1 V2 Kräfte im Alltag – magnetische und elektrische Kraft  Schulbuchseiten 34–35 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

22 3  Schulbuchseiten 38–39 A1 Diese Zeichnungen stellen elektrische Ladungen dar. Werden sie einander anziehen oder abstoßen? Welche dieser Modell-Darstellungen sind richtig? Kreuze an. A2 Diese Modell-Darstellungen stellen positiv (+), negativ (–) oder neutral (0) geladene Körper dar. Gib unter den Kugeln eine Rechnung an (siehe Beispiel beim ersten Körper). Kreuze anschließend an, wie die Körper aufgeladen sind. Die blauen Punkte stellen die negativen Ladungen (Elektronen) dar. Gespeicherte Ladungen ( Schulbuchseite 39, V3) Material: zwei Dosenelektroskope, Glimmlampe, Kunststoffrohr (mit Wolle oder Küchenrolle reiben), Reagenzglas (mit Kunststofffolie reiben) a) Gabi lädt ihr Dosenelektroskop an der Kugel eines Bandgenerators auf (A). Sie stellt es auf den Tisch (B). Anschließend überprüft sie die Ladung der Dose mit einer Glimmlampe (C). Welche Ladungen müssen die Kugel und die Dose in der Versuchsskizze aufweisen? Kreuze an. Probiere den Versuch aus. Lade dazu die Dose mit dem geriebenen Kunststoffrohr oder dem geriebenen Reagenzglas auf. Tipp: Kunststoffe laden sich beim Reiben negativ auf, Glas positiv. b) Lade ein Dosenelektroskop stark auf. Der Seidenpapierstreifen soll weit abgestoßen werden. Berühre mit einem zweiten Dosenelektroskop die geladene Dose (siehe Bild rechts). Zeichne die Stellung der Seidenpapierstreifen der beiden Dosen nach der Berührung in der rechten unteren Skizze ein. Erkläre das Ergebnis deines Versuchs. c) a) b) d) e) f) g) h) + 5 – 4 = 0 + – 0 + – 0 + – 0 + – 0 + – 0 + – 0 + – 0 + – V1 0 + – 0 + – 0 + – A B C 1 2 1 2 nach der Berührung Atome – elektrische Ladungen im Teilchenmodell Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

23 Elektrizität und Magnetismus c) Lade beide Dosenelektroskope gleich stark, aber mit unterschiedlichen elektrischen Ladungen auf. Tipp: Kunststoffe laden sich beim Reiben negativ auf, Glas positiv. Wie wird die Stellung der beiden Seidenpapierstreifen nach der Berührung jetzt aussehen? Zeichne in die rechte untere Skizze ein. Erkläre das Ergebnis deines Versuchs. d) Silvio prüft die Ladung seiner Dosenelektroskope nach der Berührung mit einer Glimmlampe: Was kannst du über die Ladung der beiden Dosenelektroskope vor und nach der Berührung aussagen? A3 Atome sind so klein, dass wir sie nicht sehen können. Daher müssen wir von ihrem Aufbau Modelle machen. Diese Modelle sollen uns helfen, Vorgänge in der Natur zu erklären. Nathalie ist verwirrt. Sie wollte wissen, wie Atome wirklich aussehen und hat im Internet nach Bildern gesucht. Dabei hat sie viele verschiedene Darstellungen gefunden, die sich stark voneinander unterscheiden (siehe Bild rechts). Weshalb könnte es so viele unterschiedliche Modelle von Atomen geben? Überlegt in Gruppen. Schreibt eine Nachricht an Nathalie. A4 Gespielte Ladungen Jeweils zwei Personen bilden ein Teilchen („Atom“) mit zwei elektrischen Ladungen. Die positive Ladung („Atomkern“, rot markiert) bleibt immer auf ihrer Stelle. Die negative Ladung („Atomhülle“, „Elektron“, blau markiert) bewegt sich um ihre positive Ladung, ohne von ihr angezogen zu werden. Wichtige Regel: Ungleiche Ladungen ziehen einander an, gleiche Ladungen stoßen einander ab. Versucht, folgende Beispiele nachzuspielen: a) Bildet einen festen Stoff, bei dem jedes Teilchen (Atom) seinen Platz hat: Was geschieht, wenn eine bewegliche negative Ladung zu einer anderen positiven Ladung wechselt? b) Was geschieht mit den negativen Ladungen, wenn sich dem festen Stoff eine negative oder positive Ladung von außen nähert? c) Wie könnt ihr darstellen, dass sich der feste Stoff positiv oder negativ auflädt? Wie verhalten sich die negativen Ladungen im Stoff? 1 2 1 2 nach der Berührung 1 2 1 2 nach der Berührung + + – – Modell der Atome eines Feststoffs Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

24 3  Schulbuchseiten 40–41 A1 In der Dose herrscht ein Überdruck durch das Gas Kohlenstoffdioxid. Um sie herum herrscht der Normaldruck der umgebenden Luft. a) Beschreibe die Strömungen, die beim Öffnen der Dose entstehen. b) Weshalb hört die Strömung nach kurzer Zeit wieder auf? Was vermutest du? A2 Wenn eine Verbindung zwischen zwei Stromleitungen mit unterschiedlichen elektrischen Drücken besteht, können Elektronen strömen. Überlege, weshalb die im Bild gezeigte Situation für den Menschen gefährlich ist, für den Vogel aber nicht. A3 Welche elektrische Spannung kannst du zwischen den angegebenen Messpunkten feststellen? Tipp: Markiere die Stromleitungen mit elektrischem Überdruck blau, mit elektrischem Unterdruck rot. A–B: A–F: E–F: B–C: D–G: C–H: B–H: E–G: D–H: A–D: B–F: G–H: Spannung durch Druck Ein elektrisches Feuerzeug erzeugt durch Drücken eines sogenannten „Piezozünders“ einen Funken. Durch das Drücken werden elektrisch geladene Atome im Piezozünder verschoben. Dadurch entstehen hohe elektrische Spannungen. Ziehe den Piezozünder aus einem leeren (!) Feuerzeug. Stelle den Metallkontakt auf eine Münze. Verbiege den Draht so, dass er einen geringen Abstand zur Münze hat. Entwickle einen Versuch, bei dem du feststellen kannst, wie viel Volt der Piezozünder liefern kann. Tipp: 1 mm Funkenlänge entspricht 1000 Volt. Normaldruck Überdruck 1,5 V A B C E D F G H V1 Die Spannung – ein elektrischer Druckunterschied Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

25 Elektrizität und Magnetismus Eine Voltasäule Material: 5-Cent-Stücke, Filzstücke, Salzwasser, verzinkte Beilagscheiben, Voltmeter Eine Zelle dieser Batterie besteht aus einem 5-Cent-Stück, drüber ein mit Salzwasser befeuchtetes Filzstück (nicht tropfend!), darauf eine verzinkte Beilagscheibe. Legst du mehrere dieser Zellen übereinander, so erreichst du eine höhere elektrische Spannung. Beachte dabei, dass die Filzstücke einander nicht berühren. a) Die elektrische Spannung einer Zelle beträgt etwa . Wie viele Zellen hast du übereinander gestapelt? Wie viel Volt konntest du messen? b) Wie kommt es hier zu einer Erhöhung des elektrischen Druckunterschieds? Besprecht eure Überlegungen zu zweit. Notiere in Stichworten. A1 Was zeigen die Voltmeter bei den einzelnen Beispielen an? Es werden galvanische Zellen mit 1,5 V verwendet. Ein Salzwasser-Akku Material: Gläschen mit Kunststoff-Schnappdeckel (etwa 40 ml), Salzwasser, Nagel, 2 dicke Bleistiftminen (Härte 2 oder HB, abgeschliffen), 9-V-Batterie, 2 Kabel mit Klemmen, Voltmeter, rote LED Fülle das Gläschen mit Salzwasser und verschließe es. Mach in den Deckel mit dem Nagel zwei Löcher. In diese steckst du die Bleistiftminen. Aufladen: Schließe die 9-V-Batterie mit den Kabeln an die Bleistiftminen. An den Bleistiftminen entstehen Gasbläschen. Entferne die Batterie nach ein paar Minuten. Entladen: Miss die Spannung deines Akkus, indem du die Kabel des Voltmeters an je eine Bleistiftmine schließt. Erkläre, wie du damit den Plus- und Minuspol des Akkus feststellen kannst. Wie viel Volt liefert dein Akku? Teste deinen aufgeladenen Akku, indem du eine rote LED anschließt. Achtung: LEDs lassen die Elektronen nur in eine Richtung strömen. Welchen Draht der LED (kurz oder lang) musst du an den Pluspol des Akkus schließen? V1 CENT EURO CENT EURO V CENT EURO 1 V verzinkte Beilagscheibe 5-Cent-Stück Filz + Kochsalzlösung eine Zelle Infobox: 1801 stellte Alessandro Volta dem französischen Kaiser Napoleon diese erste Batterie aus Silbermünzen und Zinkscheiben vor. a) b) c) d) 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V V2 Physik im Alltag: Elektrische Druckunterschiede durch elektrische Spannungsquellen  Schulbuchseiten 42–43 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

26 3  Schulbuchseiten 44–45 Hilf dir bei einigen der folgenden Aufgaben mit einer Computersimulation zum Bauen von Stromkreisen. Suche im Internet unter dem Suchbegriff „Simulation Stromkreise bauen“ oder frage deine Lehrerin oder deinen Lehrer nach einer geeigneten App. A1 Bei welchen Anordnungen können Elektronen durch den Stromkreis strömen? Kreuze an. A2 Welcher Schaltplan ist die Vorlage für den vorgegebenen Stromkreis? Ringle ihn ein. Achte auf die Anordnung von Batterie, Lampe und Schalter. A3 Der rote Schalter, die Lampe und die Batterie sollen mit möglichst kurzen Stromleitungen verbunden werden. Die Lampe soll beim Drücken des Schalters leuchten. Zeichne daneben mit Bleistift und Lineal einen richtig angeordneten Schaltplan. A4 Der rechte rote Schalter soll beim Drücken die rechte Lampe einschalten. Der linke rote Schalter soll beim Drücken die linke Lampe einschalten. Zeichne Stromleitungen ein. Entwirf für deinen Stromkreis einen richtig angeordneten Schaltplan. 4,5 V 4,5 V 4,5 V 4,5 V 4,5 V 4,5 V 4,5 V STRONG Kabel 4,5 V 1 2 3 4 4,5 V 4,5 V Einfache Stromkreise Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

27 Elektrizität und Magnetismus A5 Hier siehst du anhand eines Beispiels, wie du den „Stromweg“ in einem Stromkreis verfolgen kannst. Betrachte den Schaltplan: Du siehst eine Spannungsquelle (U), verzweigte Stromleitungen, 3 Lampen (L1, L2, L3) und 3 Schalter (S1, S2, S3). Die elektrischen Drücke sind rot und blau eingezeichnet. Wenn alle 3 Schalter offen sind, dann fließt kein Elektronenstrom und die Lampen sind dunkel: Wenn der Schalter S1 geschlossen wird, dann fließt elektrischer Strom und die Lampe L1 leuchtet: Wenn zusätzlich zum Schalter S1 der Schalter S2 geschlossen wird, dann leuchten die Lampen L1 und L2: Wenn alle drei Schalter geschlossen werden, dann leuchten alle drei Lampen: Betrachte den nebenstehenden Schaltplan. Kreuze an, welche Lampen leuchten, wenn Schalter geschlossen werden. a) Schalter S1 wird geschlossen, S2 und S3 bleiben offen: L1, L2, L3, keine Lampe leuchtet b) Schalter S1 und S2 werden geschlossen, S3 bleibt offen: L1, L2, L3, keine Lampe leuchtet c) Schalter S1 und S3 werden geschlossen, S2 bleibt offen: L1, L2, L3, keine Lampe leuchtet d) Schalter S2 und S3 werden geschlossen, S1 bleibt offen: L1, L2, L3, keine Lampe leuchtet A6 a) Diese Stromkreise sind nicht geschlossen. Die Schalter sind offen. Musst du beide Schalter schließen, damit die Lampe leuchtet? Notiere. b) Der linke Stromkreis aus a) stellt eine „UND-Schaltung“ dar, der rechte eine „ODER-Schaltung“. Überlege, warum diese Schaltungen so genannt werden. S1 S3 U L1 L2 L3 S2 S1 S3 U L1 L2 L3 S2 S1 S3 U L1 L2 L3 S2 S1 S3 U L1 L2 L3 S2 S1 S2 U L1 L2 L3 S3 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

Made with FlippingBook

RkJQdWJsaXNoZXIy MjU2NDQ5MQ==