Physik – Mechanik – Schwimmen oder sinken?

Schwimmen oder sinken?

Übungen

Übung 1

Übung 2

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	Schwimmen, Volumen, Dichte
Klassenstufen	7 bis 10
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können anhand der verdrängten Wassermasse begründen, ob ein Körper schwimmen oder sinken wird.

Vorausgesetzte Kompetenzen

Wenn über den Vergleich der Dichte die Schwimmfähigkeit verschiedener Probekörper beurteilt werden soll, sollten die Schülerinnen und Schüler mit der Berechnung der Dichte und deren Einheiten vertraut sein.

Materialliste

je Versuchsgruppe:

• Überlaufgefäß
• Digitalwaage 2 kg, 0,1 g Genauigkeit
• Probekörper aus Holz, Wachs, Gestein
• 2 Bechergläser, 250 ml
• Becherglas, 400 ml
• Pinzette
• Tuch zum Trocknen

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Hinweise zur Vorbereitung

Alle Materialien (Geräte, Arbeitsblätter, Hilfeblätter, Protokollvorlagen) müssen für jede Versuchsgruppe bereitgestellt werden, zum Beispiel in Körben, auf Tabletts oder in Schalen.

Die Lehrkraft sollte das Experiment – auch wenn es sehr einfach erscheint – mit den in der Schule vorhandenen Materialien testen. Wenn sich Gegenstände nicht gut mit der Pinzette „greifen” lassen, können kleine (beispielsweise eingebohrte) Vertiefungen hilfreich sein. Um Messfehler gering zu halten, sollten die Volumina der Probekörper so nah wie möglich am Volumen des Überlaufgefäßes liegen.

Sollten nicht ausreichend Materialien für mehrere Versuchsgruppen zur Verfügung stehen, bietet sich auch die Erarbeitung anhand des Experimentiervideos an. Es hat den Vorteil, dass die Lernenden das Video mehrfach anschauen bzw. vor- und zurückspulen können.

Hinweise zur Durchführung im Unterricht

Sprechen Sie mit den Schülerinnen und Schülern die Durchführung des Experiments vorher genau durch. Erläutern Sie insbesondere, 

• dass das Überlaufgefäß vollständig gefüllt sein muss
• dass der Probekörper vollständig eingetaucht werden muss.

Achten Sie darauf, ausreichend Tücher zum Abtrocknen zur Verfügung zu stellen. Am Ende des Experiments sollen die Tische und auch der Boden trocken sein.

Hinweise zur Auswertung

Zur Auswertung des Experiments kann die Protokollvorlage genutzt werden. Insbesondere ist in dieser Protokollvorlage eine Tabelle für die Messwerte vorgegeben. Der Vergleich der Messwerte für die Masse der Probekörper mit den Messwerten für die Masse des jeweils verdrängten Wassers kann zum Vervollständigen der Merksätze „Wenn ein eingetauchter Gegenstand schwerer ist als das Wasser, das er verdrängt …“ und Wenn ein eingetauchter Gegenstand leichter ist als das Wasser, das er verdrängt …“ direkt anhand der Tabelle erfolgen.

Zur weiteren Vertiefung kann die Kopiervorlage genutzt werden, in der das im Experiment erarbeitete Kriterium für Schwimmen bzw. Sinken gemeinsam mit dem Kriterium der Dichte thematisiert wird. So erkennen die Lernenden, dass es zwei verschiedene Kriterien für das Schwimmen oder Sinken eines Körpers (Dichte und Auftriebskraft) gibt.

	Masse des Probekörpers	Masse des verdrängten Wassers	Vergleich der Massen
Holz	38 g	108 g – 32 g = 76 g	Probekörper ist leichter als das von ihm verdrängte Wasser: Körper schwimmt.
Wachs	65 g	110 g – 32 g = 78 g	Probekörper ist leichter als das von ihm verdrängte Wasser: Körper schwimmt.
Gestein	198 g	112 g – 32 g = 80 g	Probekörper ist schwerer als das von ihm verdrängte Wasser: Körper sinkt.

Downloads

(jeweils editierbare Worddateien)

Autor: Dr. Alexander Küpper