Physik – Wärmelehre – Steiler Winkel – flacher Winkel – Cornelsen

Steiler Winkel – flacher Winkel

Versuchsvideo (ohne Ton)

Übungen

Übung 1

Autor: Dr. Dietmar Karau, Bilder: Cornelsen/Inhouse

Übung 2

Autor: Cornelsen/Inhouse

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	Energietransportarten, Jahreszeiten
Klassenstufen	5 bis 8
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit oder Lehrkräfte zur Demonstration
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können die Abhängigkeit der Erwärmung des Bodens vom Einstrahlwinkel der Strahlungsquelle erkennen.

Vorausgesetzte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler kennen die Temperatur als physikalische Größe.

Materialliste

je Versuchsgruppe:

Thermometer, digital, –40 °C bis +120 °C
Stoppuhr oder Handy
Infrarot-Glühlampe
Fassung E 27, auf Stab, mit Schalter, für Netzspannung
Doppelmuffe
Lineal
Pappe, schwarz
Stativklemme
Stativplattenfuß, 210 x 130 mm
Stativstab mit Gewinde, 750 mm
Stoppuhr

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Hinweise zur Vorbereitung

Wenn Schülerinnen und Schüler den Versuch in Partnerabend durchführen, werden bei einer Halbgruppe bis zu 8 Infrarot-Glühlampen benötigt. Falls diese in dieser Anzahl nicht in der Physiksammlung vorhanden sind, können Ihnen die meisten Kollegen und Kolleginnen eventuell mit privaten Geräten aushelfen. Diese Lampen sollten aber unbedingt verstellbar sein und möglichst eine hohe Leistung (150 W) aufweisen. Durch das Kunststoffgehäuse wird auch die Verbrennungsgefahr vermindert.

Der flache Winkel ist bei den Heimgeräten gut einstellbar. Für den steilen Winkel (90 °) kann die schwarze Pappe (Boden) beispielsweise mit einem Buch angekippt werden, bis Wärmequelle und „Boden“ senkrecht zueinander stehen. Die Zeit können die Schülerinnen und Schüler mit einer Schüler-Stoppuhr oder mit dem Handy messen. In leistungsschwächeren Lerngruppen können Sie die Zeitmessung zentral mit der Demo-Uhr organisieren, die im Minutenabstand ein akustisches Signal abgibt und so zum Ablesen der Temperatur auffordert. Das Ablesen der Temperatur erfolgt dann im Minutenabstand.

Hinweise zur Durchführung im Unterricht

Der Versuch beginnt mit der Fragestellung („Welchen Einfluss hat der Einstrahlungswinkel der Strahlungsquelle auf die Erwärmung des Bodens?“) und dem Formulieren von Je-desto-Vermutungen. Wenn Schülerinnen und Schüler experimentieren, ist darauf zu achten, dass Sie erst nach dem Aufbau aller Experimentieranordungen den Strom für die Infrarot-Glühlampen zentral einschalten. Nach Abschluss des Versuchs schalten Sie die Stromversorgung zentral ab. Die Infrarot-Glühlampen müssen eine Weile abkühlen, bevor sie gefahrlos weggeräumt werden können.