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Unterrichtsplanung

Bimetalle im Unter­richt: Verständ­lich erklärt für Klasse 6

2.127 Wörter / ~16 Seiten sternsternsternsternstern Autorin Hanna F. im Okt. 2012
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Unterrichtsplanung
Physik

Universität, Schule

Pädagogische Hochschule Karlsruhe - PH

Note, Lehrer, Jahr

2009

Autor / Copyright
Hanna F. ©
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Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternsternstern
ID# 23650







Zwei Metalle übereinander: Bimetalle, Klasse 6


1. Die Unterrichtseinheit

1.1 Die Einordnung der Unterrichtssequenz in die Unterrichtseinheit

Die heutige Stunde stellt die fünfte  Stunde in der Unterrichtseinheit „Wärme verändert“ dar. In den vorangegangenen  Stunden haben sich die Schüler[1] intensiv mit dem Thema                        „Wärme“ beschäftigt. Der Inhalt dieser Stunde ermöglicht den Schülern, ihre bereits erworbenen Kompetenzen zu aktivieren und zu vertiefen. Darüber hinaus lernen sie das Bimetall, seine Eigenschaften, Funktionen und seinen  Nutzen im Alltag kennen.

Die Unterrichtseinheit im Überblick:

1. Stunde:                  Was ist Wärme? 

2. Stunde:                  Wärme lässt Tanks überlaufen

3. Stunde:                  Wärme bewegt Maschinen

4. Stunde:                  Wärme dehnt Brücken

5. Stunde:                  Zwei Metalle übereinander  - das Bimetall

6. und 7. Stunde:      Wärmeleiter und Isolatoren

8. und 9. Stunde:      Sonnenstrahlung – Gefahr für die Haut , Aufbau der Haut und Versuche

10. Stunde:                Warm-kalt: unterschiedliche Lebensräume der Tiere (Eisbär-Kamel)

1.2 Der Bildungsplanbezug

Die Einheit und der Kompetenzbereich „Wärme verändert“ ist fest im Bildungsplan der Klasse 6  verankert.

Folgende Kompetenzen des Bildungsplans werden in dieser Einheit angebahnt bzw. gefördert:

Die Schülerinnen und Schüler

•   lernen   unterschiedliche Arten der Anpassung verschiedener  Lebewesen an die

      jeweiligen  Temperaturen ihres Lebensraumes kennen.

Die Schülerinnen und Schüler können

•   zwischen Temperatur und thermischer Energie unterscheiden.

•   Formen der Ausbreitung thermischer Energie untersuchen.

•   Werkstoffe und Materialien nach ihrer Fähigkeit, thermische Energie zu speichern       und zu transportieren, beurteilen.

•   den Einfluss der Temperatur auf die Eigenschaften von Stoffen und Werkstoffen       untersuchen.

•   Werkstoffe unter Zufuhr von thermischer Energie verändern.

Die Unterrichtseinheit „Wärme verändert“ ist eine sehr umfangreiche Einheit. Neben den bereits aufgelisteten Kompetenzen des Bildungsplans gibt es Sach- bzw. Fachkompetenzen, soziale und personale Kompetenzen und Methodenkompetenzen, die bei den Schülern in dieser Stunde gefördert werden sollen. Diese Kompetenzen sind im Kapitel 4 unter „Kompetenzen“ au.....[Volltext lesen]

2. Die Sachdarstellung

2.1 Die Lehrersachanalyse

Ein Bimetall besteht aus zwei unterschiedlichen Metallschichten, die in Form eines Streifens fest miteinander verbunden sind. Ein Bimetallstreifen verbiegt sich, wenn man ihn erwärmt. Das liegt daran, dass sich dann die miteinander verbundenen Metalle unterschiedlich stark ausdehnen. Nimmt man zum Beispiel einen Bimetallstreifen  aus Kupfer und Eisen, der meist bei Schulversuchen benutzt wird, stellt man fest, dass sich das Kupfer stärker ausdehnt als das Eisen.

Da die beiden Metalle als Bimetall fest miteinander verbunden sind, wird sich das Kupfer beim Erwärmen in Richtung des Eisens, das sich weniger stark ausdehnt, biegen. Die Längenausdehnung kann bei fest verbundenen Metallen nur durch eine Verbiegung stattfinden.

Bimetalle werden häufig zur Steuerung von Schaltvorgängen und als Messinstrument in Form eines Bimetall-Thermometers verwendet. Sie werden oft in Wärmegeräten wie z.B. bei der Temperaturregelung von Bügeleisen, Kaffeemaschinen, Toastern, Wasserkochern und elektrischen Sicherungen verwendet. Hierbei öffnet oder schließt das Bimetall, durch Ausdehnung oder Zusammenziehen, einen Kontakt und löst damit einen Schaltvorgang aus.

Sie werden als Thermostat oder Temperaturregler verwendet.

2.2 Der Schülerbezug

Wie bereits erwähnt ist die Stunde zu den Bimetallen eine Vertiefungsstunde der letzten MNT- Stunden und soll exemplarisch für die Ausdehnung von Feststoffen bei Erwärmung stehen. Der Begriff „Bimetalle“, vermute ich, ist den Schülern nicht bekannt, dennoch ermöglicht diese Stunde den Schülern ihr Vorwissen einzubringen und zu vertiefen.

Da Bimetalle in üblichen Handelsgeräten wie Wasserkocher, Bügeleisen, Toastern oder auch in Zeigerthermometer als Temperaturregler  eingebaut sind, profitieren die Schüler beim Umgang mit  den genannten Geräten täglich unbewusst  von den Vorteilen der Bimetalle.

Sie durchschauen die Funktionsweise von Geräten mit Bimetall-Vorrichtungen.

3. Die Intentionen

3.1 Die Hauptintention

Durch meinen Unterricht  lernen die Schüler die Eigenschaften und den Nutzen der Bimetalle kennen. Darüber hinaus sollen die Schüler ihre Kenntnisse über die Wärmeausdehnung fester Stoffe vertiefen.

3.2 Die Kompetenzen

3.2.1 Fachliche/sachliche Kompetenzen

            • Die Schüler sollen Vermutungen äußern und diese überprüfen können.

            • Die Lernenden sollen aus ihren Beobachtungen und bereits bekannten

               Sachverhalten  richtige Schlussfolgerungen ziehen und diese  formulieren können.

            • Die Schüler sollen bereits Erlerntes anwenden können, um einen  Transfer leisten zu

              können.

3.2.2 Soziale und personale Kompetenzen

            • Die Fähigkeit in Gruppen zu arbeiten und sich einzubringen wird gefördert.

            • Die Schüler sollen  lernen, kooperativ miteinander umzugehen und sich gegenseitig

               zu unterstützen.

            • Die Lernenden interessieren sich für den Fächerverbund MNT und haben Freude

               am Experimentieren.

            • Schüler sollen durch die Problemstellung zum Denken angeregt werden.

3.2.3 Methodenkompetenzen

            • Die Schüler üben sich im selbständigen Arbeiten.

            • Die Lernenden üben sich im Durchführen von Versuchen.

            • Die Schüler sollen sorgsam und verantwortungsvoll mit den bereitgestellten

               Materialen umgehen.

            • Die Schüler sollen in Gruppen arbeiten können.

4. Die Lernstruktur

Zu Beginn der Stunde begrüße ich die Schüler und stelle den heutigen Besuch vor. Die Schüler begrüßen die Gäste.

Das Thema der Stunde  stelle  ich mit einem bei allen Schülern bekannten Alltagsgegenstand vor, dem  Bügeleisen. Ich fordere die Schüler auf,  in den nächsten 1-2 Minuten das Bügeleisen genau zu beobachten. Ich erkläre den Schülern, dass sie auch vollkommen ruhig sein sollen, weil es sein könnte, dass man auch was hört. Die Schüler sollen im Anschluss erkennen, dass wenn das Lämpchen ausgeht, ein Geräusch zu hören ist.

Diese visuellen und auditiven Signale sind das Zeichen dafür, dass das Gerät betriebsbereit ist bzw. die gewünschte Temperatur erreicht hat.

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Zeichne den Streifen





                                                       

   vor dem Erwärmen                     beim Erwärmen                      beim Abkühlen

Ergänze den Lückentext.

Das _______ besteht aus zwei _______ Metallschichten. Diese sind _______ miteinander verbunden. Wird ein Bimetallstreifen erwärmt, __ er sich. Das liegt daran, dass sich die ______ unterschiedlich stark _____ .

Das Bimetall biegt sich immer Richtung des Metalls, das sich am _______ ausdehnt.

2. Versuch: Es gibt einige Schalter, die durch ein Bimetall geschaltet werden.

                     Einen Versuch dazu zeigt das folgende Bild. Baut in der Gruppe den                  Versuch auf und beschreibt, wie der Schalter funktioniert.

Vermutungen: ______________

_______________

Versuchsaufbau:

Beobachtungen und Ergebnisse:

Solange der Bimetallstreifen kalt ist, _______

_______________

Wenn der Bimetallstreifen erwärmt wird, ________

_______________

Wenn sich das Bimetall wieder abgekühlt hat, __________

_______________

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Zeichne zum Aufbau von Versuch 2 den Schaltplan.

Versuch 1 – Wir erwärmen ein Metall

Versuch:                    Erwärme einen Metallstreifen einige Sekunden über einer Kerze.

                                    Kühle den Streifen in Wasser ab.

                                   Trockne den Streifen ab und drehe ihn um.

                                   Führe den Versuch noch mal durch.

Vermutungen:         Stellt zu dem Versuch Vermutungen an bevor ihr den Versuch                              durchführt. Schreibt diese auf.

                                   Einer aus der Gruppe holt nun das Material.

Material:        - Metallstreifen                    - Behälter                            - Papiertücher           

                        - Wasser                                - Tiegelzange          

                        - Kerze                                  - feuerfeste Unterlage

Beobachtungen und Ergebnisse:  Schreibt eure Beobachtungen auf.

Versuch 2 – Das Bimetall im Stromkreis

Versuch:                    Baut aus den Materialien einen Stromkreis.

                                   Einen Versuch dazu zeigt euch das Bild.

                                   Beschreibt, wie der Schalter funktioniert.

Versuchdurchführung:

Vermutungen:         Stellt zu dem Versuch Vermutungen an, bevor ihr den Versuch                                         durchführt. Schreibt diese auf.

                                   Einer aus der Gruppe holt nun das Material.

Material:        - Fassung mit Lämpchen               - Stromleiter

                        - 2 Kabel                                           - Kerze

                        - 1 Bimetallstreifen                         - feuerfeste Unterlage

Beobachtungen und Ergebnisse:  Schreibt eure Beobachtungen auf.

           

1. Versuch:  Erwärme einen Metallstreifen einige Sekunden über einer Kerze.

                      Kühle den Streifen ab, indem du ihn in einen mit Wasser gefüllten

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