Teilvorabdrucke für Klasse 7–9 Jetzt reinblättern Passgenau zum neuen Bildungsplan! www.westermann.de
Überarbeitete Fachpläne in den Fächern Biologie, Chemie und Physik zum Schuljahr 2026/2027 Die Auflösung des Fächerverbunds BNT führt zu Verschiebungen im Bereich der inhaltsbezogenen Kompetenzen in den Fächern Biologie, Chemie und Physik. Seit dem Schuljahr 2025/2026 ist Biologie Pflichtfach ab Klasse 5/6. Mit Erlebnis Biologie 1 sind Sie bestens gerüstet. Der Band für Klasse 5/6 ist zugelassen und lieferbar. Erlebnis Biologie 2 (Kl. 7-9) ist in Arbeit - blättern Sie hier vorab im Kapitel „Ernährung und Verdauung“. Die komplette Erlebnis-Reihe wird auf die überarbeiteten Fachpläne für die mittleren Schulformen in Baden-Württemberg angepasst. Zum Schuljahr 2026/2027 erhalten Sie auch die neuen passgenauen Ausgaben Erlebnis Chemie 1 und Erlebnis Physik 1. Überzeugen Sie sich von der neuen Erlebnis- Generation für Baden-Württemberg. Gerne präsentieren wir Erlebnis auch in Ihrer Fachschaft. Kontaktieren Sie uns einfach unter www.westermann.de/schulberatung Alle Erlebnis-Angebote finden Sie unter www.westermann.de/erlebnis Bereits zugelassen! Für Klasse 5/6 Für Klasse 7–9
Gemische und Trennverfahren Aus welchen Farben besteht schwarze Filzstiftfarbe? Woraus besteht Kräutersalz? Wie funktioniert die Wiederverwertung von Müll? 27 Optik Was bedeutet Lichtbrechung? Wie entstehen Tag und Nacht? Warum ist der Himmel blau? Inhalt des Teilvorabdrucks Auf den folgenden Seiten erhalten Sie Einblicke in die neuen Erlebnis-Ausgaben. Freuen Sie sich auf folgende Probe-Kapitel für die Klassenstufen 7-9: Erlebnis Biologie 2 Erlebnis Physik 1 Erlebnis Chemie 1 Chemie Biologie Physik 57 Ernährung und Verdauung Was passiert mit der Nahrung im Körper? Warum macht Bewegung hungrig? Welche Lebensmittel brauche ich wirklich?
57 Ernährung und Verdauung Was passiert mit der Nahrung im Körper? Warum macht Bewegung hungrig? Welche Lebensmittel brauche ich wirklich?
BASIS Nährstoffe in Lebensmitteln 3 Die drei Nährstoffgruppen 2 Beschreibe die Funktionen der drei unterschiedlichen Nährstoffe im Körper. 1 Beschreibe den Unterschied zwischen dem Baustoffwechsel und dem Energiestoffwechsel. 1 Familie und Freunde beim Essen Die Nahrung liefert Nährstoffe Jeden Tag essen und trinken wir. Es ist schön, gemeinsam zu essen. Unsere Nahrung sollte aber auch gesund und vielseitig sein. Gerade Jugendliche brauchen eine ausgewogene Ernährung. Weil ihr Körper noch wächst, sind viele Baustoffe für Muskeln, Haut und Organe notwendig. Die Baustoffe gewinnt der Körper im Baustoffwechsel aus den Nährstoffen. Die Nährstoffe sind Kohlenhydrate, Proteine und Fette. Der Körper braucht auch Energie. Nur so können die Muskeln, das Gehirn und alle Organe funktionieren. Energie wird im Energiestoffwechsel aus den Nährstoffen gewonnen. Die Nährstoffe Zucker und Stärke sind Kohlenhydrate. Stärke kommt in Getreide und Kartoffeln vor. Zucker ist in Früchten enthalten. Kohlenhydrate versorgen unseren Körper mit Energie. So können wir uns bewegen und leistungsfähig bleiben. Proteine kommen in Fisch, Fleisch und Milchprodukten sowie Bohnen, Erbsen und Linsen vor. Sie sind Baustoffe unseres Körpers. Wir benötigen sie zum Wachsen und zur Erneuerung der Zellen. Fette kommen in Öl, Butter, Nüssen oder Wurst vor. Sie liefern viel Energie. Außerdem sind Fette Baustoffe für den Körper und Lösungsmittel für Vitamine. Proteine Kohlenhydrate Fette 2 Unterschiedliche Lebensmittel
ÜBEN UND ANWENDEN Ernährung und Verdauung Nahrungsmittel Kohlenhydrate sind vor allem in Brot, Nudeln, Kartoffeln oder Müsli enthalten. Fetthaltige Lebensmittel sind beispielsweise Öl, Butter, Wurst oder Nüsse. Proteine kommen in Fleisch, Fisch, Milchprodukten, Erbsen oder Bohnen vor. 5 Verschiedene Nahrungsmittel 1 a) Nenne die drei Nährstoffklassen. b) Ordne die Bilder 5 A-C jeweils einer Nährstoffklasse zu. c) Nenne mindestens ein weiteres Nahrungsmittel für jede Nährstoffklasse. 2 Erkläre, warum Jugendliche nicht zu lange fasten sollten. Nutze in deiner Erklärung den Begriff „Baustoffwechsel“. 3 Erläutere, warum unsere Nahrung möglichst abwechslungsreich gestaltet sein sollte. Enzyme spalten die Nährstoffe Alle Nährstoffe werden aus dem Darm ins Blut aufgenommen. Dafür müssen sie die Zellen der Darmwand durchqueren. Die Nährstoffe aus der Nahrung sind dafür aber zu groß. Deshalb werden die Nährstoffe bei der Verdauung in kleinere Bestandteile spalten. Dies geschieht durch unterschiedliche Enzyme. Jedes Enzym kann dabei nur einen ganz bestimmten Ausgangsstoff spalten. Dieses spezielle Enzym passt zu dem Ausgangsstoff wie ein Schlüssel zu einem Schloss. Dieses Prinzip wird deshalb SchlüsselSchloss-Prinzip genannt. Saccharose Maltose Fructose Glucose Enzym Invertase 5 Schlüssel-Schloss-Prinzip Öl Quark A B C 3 Erkläre mithilfe von Bild 3, warum das Enzym Invertase nur Saccharose, aber keine Maltose spalten kann. Digital+ WES-184044-000 4 Die Nährstoffe müssen zerkleinert werden.
METHODE Nährstoffe in Lebensmitteln nachweisen 1 Notiere deine Beobachtungen zu den Nachweis-Tests auf Stärke und Traubenzucker in einer Tabelle. 2 a) Werte deine Beobachtungen aus. b) Recherchiere und begründe dein Ergebnis für den Apfel. Lebensmittel enthalten Nährstoffe Unsere Ernährung sollte alle Nährstoffe in angemessener Menge enthalten. Welche Nährstoffe in den unterschiedlichen Lebensmitteln enthalten sind, kannst du mit Nachweisreaktionen ermitteln. Kohlenhydrate können zum Beispiel in Form von Traubenzucker oder in Form von Stärke in einem Lebensmittel enthalten sein. Für beide Stoffe gibt es einen speziellen Nachweis-Test. 1 Lebensmittel für die Nährstoff-Nachweise Stärke nachweisen Material: Iod-Kaliumiodid-Lösung , Pipette, Petrischalen, Lebensmittel (siehe Bild 1) Durchführung: Schritt 1: Gib eine Probe des zu testenden Lebensmittels in eine Petrischale. Schritt 2: Gib mithilfe der Pipette vorsichtig einen Tropfen der Iod-Kaliumiodid-Lösung auf die jeweils zu testende Probe (→ Bild 2). Traubenzucker nachweisen Material: Petrischalen, Mörser und Pistill, Wasser, Teststäbchen für Traubenzucker, Lebensmittel (siehe Bild 1) Durchführung: Schritt 1: Zerkleinere die festen Lebensmittel und füge etwas Wasser hinzu. Schritt 2: Gib jeweils eine Probe in eine Petrischale. Schritt 3: Tauche ein Teststäbchen in eine Probe des Lebensmittels. Nachweis von Stärke Stärke kann mit einer Iod-KaliumiodidLösung nachgewiesen werden. Wird diese Lösung auf Stärke getropft, verfärbt sich die Stelle blauschwarz. iodidLösung IodKalium2 Farbveränderung einer Testsubstanz beim Stärkenachweis Nachweis von Traubenzucker Wird ein Teststäbchen in Traubenzuckerlösung gehalten, ändert sich die Farbe des Stäbchens. Dies bedeutet, dass Traubenzucker enthalten ist. ubenzucker Wasser Traubenzuckerlösung Teststäbchen 3 Teststäbchen in Wasser und in Traubenzuckerlösung
Ernährung und Verdauung Digital+ WES-184044-000 1 Notiere deine Beobachtungen. Werte deine Beobachtungen aus. 2 Erkläre, warum der Test zunächst mit Wasser und Speiseöl durchgeführt wird. A Fett nachweisen Material: Filterpapier, Wasser, Speiseöl, Wattestäbchen, Lebensmittel (siehe Bild 1) Durchführung: Schritt 1: Reibe zunächst mit einem Wattestäbchen einen Tropfen Speiseöl und einen Tropfen Wasser auf ein Filterpapier. Halte das Filterpapier nach fünf Minuten gegen das Licht. Schritt 2: Führe diese Fettfleckprobe mit allen Lebensmitteln durch. Schritt 3: Vergleiche nach 5 Minuten die Flecken der Lebensmittel mit denen von Wasser und Speiseöl. Nachweis von Fett Ein Wasserfleck auf Papier trocknet schnell. Ein Fettfleck hingegen bleibt lange durchscheinend, wenn man ihn gegen das Licht hält (→ Bild 4). 4 Fettfleckprobe Wasser Öl B Eiweiß nachweisen Material: Petrischalen, Mörser und Pistill, Wasser, Teststäbchen für Eiweiß, Lebensmittel (siehe Bild 1) Durchführung: Schritt 1: Zerkleinere die festen Lebensmittel und füge etwas Wasser hinzu. Schritt 2: Gib jeweils eine Probe in eine Petrischale. Schritt 3: Tauche ein Teststäbchen in eine Probe des Lebensmittels. Schritt 4: Vergleiche die Farbreaktion des Stäbchens mit der Farbskala. 1 Notiere deine Beobachtungen. Werte deine Beobachtungen aus. 2 Erstelle eine Rangliste zum Eiweißgehalt der getesteten Lebensmittel. Nachweis von Eiweiß Eiweiß lässt sich mit bestimmten Teststäbchen nachweisen. Wird ein Teststäbchen in Eiklar gehalten, ändert sich die Farbe. 5 Teststäbchen in Wasser und in Eiklar EiweißTest Wasser Eiklar Teststäbchen
BIOLOGIE ERLEBEN Gesunde Ernährung 2 Erkläre, warum Naturjoghurt mit Obst gesünder ist als ein Fruchtjoghurt aus dem Kühlregal. 1 Erkläre, was es bedeutet, wenn ein Lebensmittel in einem großen „Tortenstück“ des Ernährungskreises liegt. Der Ernährungskreis Eine ausgewogene Ernährung trägt zu unserer Gesundheit bei. Es ist wichtig, die Mahlzeiten über den Tag zu verteilen. Es spielt aber auch eine Rolle, aus welchen Lebensmitteln die Mahlzeiten bestehen. Der Ernährungskreis sagt uns, wie viel wir von jeder Lebensmittelgruppe essen soll- ten, damit unsere Ernährung ausgewogen ist. Je größer das „Tortenstück“, desto mehr solltest du von diesen Lebensmitteln essen. Die Mitte Wasser und zuckerfreie Getränke stehen in der Mitte des Ernährungskreises. Um diese Mitte dreht sich alles andere. Denn ohne Wasser kann der Körper die Bestandteile der Nahrungsmittel gar nicht aufnehmen. Ohne Wasser können weder Nährstoffe noch Vitamine über das Blut verteilt werden. Deshalb solltest du viel trinken. Der Ring Beim Essen sind frisches Obst und Gemüse am wichtigsten und sollten den Hauptteil der Nahrungsmittel ausmachen. Sie versorgen den Körper unter anderem mit Vitaminen und Mineralstoffen. Hülsenfrüchte und Nüsse liefern gesundes, pflanzliches Eiweiß. Außerdem enthalten sie viele Vitamine, Mineralstoffe und Ballaststoffe. Getreideprodukte und Kartoffeln enthalten viele Kohlenhydrate. Sie sind eine gute Energiequelle. Öle und Fette benötigt der Körper nur in kleinen Mengen. Milchprodukte enthalten wichtiges Eiweiß für die Muskeln und Calcium für gesunde Knochen. Fisch, Fleisch und Eier enthalten ebenfalls viel Eiweiß, Vitamine und Mineralstoffe. Süßigkeiten und süße Getränke solltest du nur in kleinen Mengen genießen. Sie enthalten viel Zucker und manchmal auch Fett. 1 Der Ernährungskreis Fisch, Fleisch, Eier Milch, Milchprodukte Getreideprodukte, Kartoffeln ungesüßte Getränke Obst, Gemüse Hülsenfrüchte, Nüsse tierische und pflanzliche Fette, Öle
Ernährung und Verdauung Digital+ WES-184044-000 A Der Nutri-Score Verarbeitete und verpackte Lebensmittel werden oft mit dem Nutri-Score ausgezeichnet werden (→ Bild 2). Dieser Wert bietet eine Orientierung dafür, wieviel Zucker, Salz, Fett oder auch gesundes Obst oder Gemüse das Lebensmittel einer bestimmten Produktgruppe enthält. Die Fertigpizza mit dem grünen B enthält wenig Salz und Fett, dafür viel Gemüse. Die Fertigpizza mit dem roten E enthält viel Salz und Fett und kaum Gemüse. Produkte mit dem Nutri-Score A oder B sind für eine Produktgruppe immer die gesündere Wahl. 1 a) Erkläre, was es bedeutet, wenn ein Lebensmittel mit dem Nutri-Score „D“ oder „E“ gekennzeichnet ist. b) Beurteile, ob du dieses Lebensmittel häufig essen solltest. 2 Stelle eine begründete Vermutung auf, wie Mineralwasser und Cola beim NutriScore für Getränke eingeordnet werden. 3 a) Recherchiere im Internet Beispiele für • Fertigpizzen mit Nutri-Scores von A bis E. • Fruchtjoghurts mit Nutri-Scores von A bis E. b) Beurteile, ob der Nutri-Score bei der Wahl zwischen Pizza und Joghurt hilft. 4 Begründe, warum weder auf frischem Obst und Gemüse noch auf einem Paket Zucker ein Nutri-Score zu finden ist. 2 Salz, Zucker oder Fett werden „abgewogen“. B Die Zuckerfalle Vielen Menschen ist nicht bewusst, dass sich in einigen Getränken viel Zucker versteckt. 1 a) Sortiere die Getränke in Bild 3 nach ihrem Zuckergehalt. b) Vergleiche den Energiegehalt von einem Glas Orangennektar und einem Glas Orangensaft. 2 Fahrradfahren verbraucht 700 kJ pro Stunde. Berechne, wie lange du Fahrrad fahren musst, um den Energiegehalt von drei Gläsern Cola zu verbrauchen. 3 Der Zuckergehalt von Getränken Produkt (Glas 0,3 l) Würfelzucker (3 g pro Stück = 50 kJ) Limonade 10 Orangennektar 18 Orangensaft 10 Mineralwasser 0 Cola 11 Apfelschorle 5
BASIS Die Zellatmung 2 Erkläre, warum zwischen den Muskelfasern viele Blutgefäße verlaufen. 1 Erkläre, warum sich in Muskelfasern viele Mitochondrien befinden. B 2 Zellatmung: A Ablauf in der Muskelfaser, B Wortgleichung Glucose Sauerstoff nutzbare Energie + + Kohlenstoffdioxid Wasser + Wärme Blutgefäß Muskelfibrillen Wasser Wärme Kohlenstoffdioxid nutzbare Energie Sauerstoff Glucose Mitochondrium faser- einheiten 1 Schwimmer Bewegung braucht Energie Muskeln sorgen für Bewegung. Für die Bewegung brauchen die Muskelzellen Energie. In den Muskelzellen wird deshalb aus den verdauten Nährstoffen nutzbare Energie gewonnen. Dies geschieht mithilfe von Mitochondrien in den Muskelzellen. Energie aus Glucose In den Mitochondrien wird die Energie für die Muskelbewegung hauptsächlich aus Glucose gewonnen. Deshalb liegen nah an den Muskelzellen, die auch Muskelfasern genannt werden, Blutgefäße. Sie transportieren die Glucose heran (→ Bild 2 A). A
ÜBEN UND ANWENDEN Digital+ WES-148139-001 Ernährung und Verdauung Nutzbare Energie für alle Zellen 3 Beschreibe den Vorgang der Zellatmung. Nutze dazu auch Bild 2. Nicht nur Muskelzellen, sondern auch alle anderen Zellen im Körper benötigen Sauerstoff und Glucose für die Zellatmung und damit zur Energiegewinnung. Wenn eine Zelle längere Zeit nicht mit Sauerstoff versorgt wird und keine Zellatmung betreiben kann, stirbt sie. 4 Energieumsatz unterschiedlicher Organe in Ruhe (Anteil am Grundumsatz) 1 Beschreibe, was die Grafik in Bild 4 zeigt. 2 Erkläre, warum du beim Laufen tiefer und schneller atmen musst als in Ruhe. 3 Erkläre für drei Organe, wozu sie Energie aus der Zellatmung benötigen. 4 Stelle eine begründete Vermutung auf, bei welchen Organen während eines 5-km-Laufes der Anteil am Energieverbrauch größer wird, kleiner wird oder in etwa gleich bleibt. Zellatmung in den Mitochondrien Für die Umwandlung der Glucose in nutzbare Energie wird Sauerstoff benötigt. Beim Einatmen gelangt Sauerstoff aus der Außenluft in unsere Lunge. Von der Lunge aus wird der Sauerstoff mit dem Blut beispielsweise in die Mitochondrien der Muskelzellen transportiert. Dort reagiert der Sauerstoff mit der Glucose. Dabei wird viel Energie frei. Dieser Vorgang heißt Zellatmung (→ Bild 2). Ein Teil dieser Energie wird als Wärme an die Umgebung abgegeben. Den Rest können die Zellen zum Beispiel für die Bewegung eines Muskels nutzen (→ Bild 3). Kohlenstoffdioxid ist giftig Bei der Reaktion von Glucose und Sauerstoff entstehen neben der Energie auch Wasser und Kohlenstoffdioxid. Kohlenstoffdioxid ist giftig für die Zellen. Deshalb wird es schnell an das Blut abgegeben und abtransportiert. Über das Blut gelangt es bis in die Lunge. Beim Ausatmen wird das Kohlenstoffdioxid dann aus dem Körper in die Außenluft abgegeben. 3 Muskeln im Arm 26% 18% 9% 7% 14% 26% Leber Herz Skelettmuskeln Nieren Gehirn restliche Organe + E ergänzende E-Niveau-Aufgaben zum Fordern + E ergänzende Aufgaben im Förderheft
LERNCHECK Ernährung und Verdauung Nahrungsmittel Verdauung Nährstoffe Baustoffwechsel Ernährungskreis Verdauungsorgane Energiestoffwechsel Ballaststoffe Kohlenhydrate Mineralstoffe Vitamine Fette Proteine nutzbare Energie Zellatmung Energiebedarf Kohlenstoffdioxid Sauerstoff Mitochondrium Grundumsatz Dünndarm Verdauungsenzyme Oberflächenvergrößerung Magen Mund Dickdarm Leistungsumsatz Gesamtumsatz Wasser ausgewogene Ernährung
89 Ernährung und Verdauung Digital+ WES-184044-000 3 Betrachte das Bild rechts. a) Nenne den Prozess, der dargestelt ist. b) Nenne für jeden farbigen Pfeil den Stoff, den er darstellt. c) Formuliere die Wortgleichung für den dargestellten Prozess. d) Erkläre die Funktion des dargestellten Prozesses im Körper. 4 Erkläre mithilfe der Fachbegriffe rechts, warum sich Sportler anders ernähren sollten als Menschen, die viel sitzen. 5 a) Benenne die Verdauungsorgane ① bis ⑧. b) Beschreibe jeweils ihre Funktion. 6 a) Benenne das Verdauungsorgan, in dem die beiden Ausschnitte unten zu finden sind. b) Beschreibe, was die Ausschnitte darstellen und in welchem Zusammenhang sie zueinander stehen. c) Beschreibe das biologische Prinzip, das hier zu sehen ist. d) Erläutere die Funktion des dargestellten biologischen Prinzips. 7 Erkläre am Beispiel der Amylase, wie ein Enzym arbeitet. 1 a) Nenne die drei Hauptnährstoffe. b) Nenne jeweils die Bestandteile, aus denen die Nährstoffe bestehen. c) Nenne zu jedem Nährstoff zwei Lebensmittel, die ihn reichlich enthalten. d) Nenne den Nährstoff, der hauptsächlich Baustoffe liefert. 2 Erkläre, was du anhand der Angaben im Bild rechts über die Inhaltsstoffe des Organgensafts herausfinden kannst. Blutgefäß Muskelfibrille faser 7 3 5 8 2 4 6 1 Leistungsumsatz Grundumsatz
FORSCHUNGSLABOR B Spaltung von Fetten A Spaltung von Kohlenhydraten 3 Erkläre mithilfe des Versuches, warum die Gallenflüssigkeit bei der Fettverdauung hilfreich ist. Material: Reagenzglasständer, 2 Reagenzgläser mit Stopfen, Messzylinder, Wasser, Speiseöl, Ochsengalle (Lösung) Durchführung: Schritt 1: Gib in jedes Reagenzglas 5 ml Wasser und 2 ml Speiseöl. Schritt 2: Füge in ein Reaganzglas 2 ml Ochsengalle hinzu. Schritt 3: Verschließe beide Reagenzgläser mit dem Stopfen und schüttle sie kräftig. Schritt 4: Warte 5 Minuten. 50 100 150 200 ml RG 1 Wasser Öl Ochsengalle RG 2 2 Versuchsdurchführung 1 Beschreibe deine Beobachtungen. 2 Übertrage die Beobachtungen auf die Verhältnisse im Darm. 50 100 150 200 ml RG 1 Stärkelösung Iod-Kaliumiodid-Lösung AmylaseLösung oder Speichel RG 2 1 Versuch mit Stärke und Amylase Material: Iod-Kaliumiodid-Lösung, Amylase-Lö- sung (oder Speichel), Speisestärke, 1 Spatel, 2 Reagenzgläser, 1 Reagenzglasständer, 1 Becherglas, Wasser, 2 Pipetten Durchführung: Schritt 1: Gib eine Spatelspitze Stärke in 100 ml Wasser in einem Becherglas. Schritt 2: Fülle zwei Reagenzgläser je zu einem Drittel mit der Stärkelösung. Schritt 3: Gib vorsichtig einige Tropfen Iod-Kaliumiodid-Lösung in jedes Reagenzglas. Die Lösung in den Reagenzgläsern sollte noch durchscheinend sein. Schritt 4: Gib in eines der Reagenzgläser etwas Amylase-Lösung oder Speichel. 1 Führe den Versuch durch und erstelle ein Versuchsprotokoll. 2 Erkläre die Funktion der Amylase bei der Verdauung. Enzyme spalten Nährstoffe
91 Ernährung und Verdauung Digital+ WES-184044-000 C Spaltung von Proteinen Material: 4 Reagenzgläser, 4 Reagenzglasstopfen, Reagenzglasständer, 100-ml-Becherglas, Messzylinder, Schutzbrille, Pipette, 1 Ei, Wasser, 5 %ige Salzsäure, Pepsin Durchführung: Schritt 1: Trenne das Ei in Eigelb und Eiklar (→ Bild 3). Nutze dann nur das Eiklar. HINWEIS: Das Eiklar eines Hühnereies besteht zu einem hohen Anteil aus Proteinen. Schritt 2: Die Pepsinlösung wird einmal für alle Gruppen hergestellt. Dafür werden 1 g Pepsin in 100 ml Wasser gelöst. Schritt 3: Gib je 10 ml Eiklar in die vier Reagenzgläser. Schritt 4: Tropfe die Pepsinlösung, die Salzsäure und das Wasser mit einer Pipette in die Reagenzgläser. Nutze als Anleitung die Tabelle in Bild 4. Schritt 5: Verschließe die Reagenzgläser mit einem Stopfen und schüttle vorsichtig. 1 a) Protokolliere deine Beobachtungen. Entscheide auch, in welcher Form die Proteine aus dem Hühnereiweiß in jedem Reagenzglas nach dem Schütteln vorliegen. Nutze dazu auch Bild 5. b) Formuliere ein Versuchsergebnis. 2 Bei der Verdauung werden die Proteine im Dünndarm weiter aufgespalten. Nenne ein beteiligtes Enzym und skizziere das Endergebnis der Proteinverdauung. 3 Erkläre, warum die Proteinverdauung überhaupt notwendig ist, damit der Körper eigene Proteine aufbauen kann. 3 So trennst du das Eigelb vom Eiklar. 4 So befüllst du die Reagenzgläser. Reagenz- glas 1 Reagenz- glas 2 Reagenz- glas 3 Reagenz- glas 4 Eiklar 10 ml 10 ml 10 ml 10 ml Pepsinlösung – – 2 ml 2 ml Salzsäure – 12 ml – 10 ml Wasser 12 ml – 10 ml – 5 Proteine: A funktionstüchtiges Protein (Ausschnitt), B kurze Aminosäureketten A B
Gemische und Trennverfahren Aus welchen Farben besteht schwarze Filzstiftfarbe? Woraus besteht Kräutersalz? Wie funktioniert die Wiederverwertung von Müll?
BASIS Aggregatzustände im Teilchenmodell 2 Beschreibe die Bewegung der Teilchen und ihre Abstände zueinander bei den verschiedenen Aggregatzuständen. 1 Erkläre die Verteilung von Eis, flüssigem Wasser und Wasserdampf in der Kanne mithilfe des Teilchenmodells. Von fest zu flüssig zu gasförmig Eis ist Wasser in festem Zustand. Füllst du Eiswürfel in ein Gefäß, bleiben zwischen ihnen Lücken (→ Bild 1 A). Anders als festes Eis kann flüssiges Wasser jede beliebige Form annehmen. Bei flüssigem Wasser in einem Gefäß bleiben jetzt keine Lücken mehr (→ Bild 2 A). Wird flüssiges Wasser erhitzt, verdampft es. Der Wasserdampf braucht mehr Platz als das flüssige Wasser, aus dem er entsteht (→ Bild 3 A), und verteilt sich im ganzen Raum. Das Teilchenmodell Wie lassen sich so unterschiedliche Eigenschaften eines Stoffes erklären? Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftler nutzen dazu das Teilchenmodell. Sie stellen sich vor, dass Stoffe aus kugeligen Teilchen bestehen. Die Teilchen sind so winzig, dass sie nicht zu sehen sind. Aggregatzustände im Teilchenmodell In festen Stoffen liegen diese kugeligen Teilchen fest zusammen. Sie bewegen sich kaum und können sich nicht verschieben (→ Bild 1 B). Sie sind regelmäßig angeordnet und dicht gepackt. Wird ein Stoff erwärmt, so bewegen sich die Teilchen schneller. Ist die Schmelztemperatur erreicht, lösen sich die festen Verbindungen zwischen den Teilchen. Sie sind jetzt gegeneinander verschiebbar. Die Abstände zwischen den Teilchen bleiben klein und sie liegen ungeordneter vor (→ Bild 2 B). Der Stoff wird flüssig. Wird der flüssige Stoff weiter erhitzt, erreicht er die Siedetemperatur. Der Stoff wird gasförmig. In gasförmigen Stoffen bewegen sich die Teilchen sehr schnell und mit großen Abständen (→ Bild 3 B). 1 Festes Wasser: A Eiswürfel in einer Kanne, B Teilchenmodell A B 2 Flüssiges Wasser: A Wasser in einer Kanne, B Teilchenmodell A B 3 Gasförmiges Wasser: A Kanne auf einer Heizplatte, B Teilchenmodell B A 50
51 3 Erkläre die Vorgänge beim Kondensieren von Wasser im Teilchenmodell. Zwei Übergänge im Modell Lässt du eine kalte Wasserflasche in einer wärmeren Umgebung stehen, bilden sich an der Außenseite der Flasche Wassertropfen. Der Wasserdampf aus der Luft kondensiert an der kalten Oberfläche (→ Bild 4 A). Die Teilchen des Wasserdampfs, die auf die kalte Oberfläche treffen, werden langsamer. Sie benötigen weniger Platz und ordnen sich dicht zusammen, aber gegeneinander verschiebbar an. Das gasförmige Wasser wird flüssig. Hängt man nasse Wäsche bei Minusgraden auf (→ Bild 4 B), trocknet sie trotzdem. Das gefrorene Wasser sublimiert bei Frost zu Wasserdampf, ohne vorher zu schmelzen. Die Wasserteilchen des Eises bewegen sich durch die Sonneneinstrahlung schneller und gelangen so frei in die Luft. 4 Übergänge: A Wasserdampf kondensiert, B Eis aus der Wäsche sublimiert. kondensieren sublimieren A B Übergänge bei Iod Die Aggregatzustände gibt es auch bei anderen Stoffen. Im Chemielabor findet sich festes Iod. Es besteht aus grau-schwarzen Kristallen. In einem Versuch (→ Bild 5) wird es in einem Becherglas vorsichtig erhitzt. Es entsteht violettes Iod-Gas. Das Becherglas ist oben mit einem Uhrglas verschlossen, auf dem Eis liegt. Das gasförmige Iod kühlt an der kalten Oberfläche ab, und es bilden sich wieder Kristalle. 1 Beschreibe mithilfe von Bild 5, was du bei diesem Versuch beobachten kannst. 2 Erkläre die Versuchsbeobachtungen. Nutze die Fachbegriffe „sublimieren“ und „resublimieren“. 3 Zeichne die beiden Vorgänge im Teilchenmodell. 5 Festes Iod wird in einem Becherglas erwärmt und von oben wieder abgekühlt. festes Iod Eiswürfel festes Iod Gasbrenner Ioddampf ÜBEN UND ANWENDEN Stoffe und Stoffeigenschaften Digital+ WES-184435-051
METHODE 36 Die Schmelztemperatur und die Siedetemperatur bestimmen Zeit in s Temperatur in °C 0 20 15 … ... ... 2 Tabelle für die Messwerte 3 Vorlage für das Zeit-Temperatur-Diagramm Temperatur in °C Zeit in s 30 40 50 60 70 20 10 0 0 30 60 90 120 1 Kerzenwachs erhitzen: Versuchsaufbau 1 0 0 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 100 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 200 Kerzenwachs erhitzen Nach dem Anzünden einer Kerze wird das Wachs rund um den Docht recht bald flüssig. Mit diesem Versuch kannst du herausfinden, bei welcher Temperatur Wachs schmilzt. Dabei steigt die Temperatur des Kerzenwachses zunächst an. Sie bleibt während des weiteren Schmelzvorganges unverändert. Erst wenn das Wachs vollständig geschmolzen ist, steigt die Temperatur weiter an. Material: Becherglas 250 ml, Reagenzglas, Stativmaterial, Heizplatte mit Magnetrührer, Thermometer, Wasser, Wachsstückchen, Uhr, Schutzbrille Durchführung: Schritt 1: Gib Kerzenwachsstückchen in das Reagenzglas und stelle das Thermometer hinein. Schritt 2: Fülle Wasser in das Becherglas und stelle es auf die Heizplatte. Schritt 3: Klemme das Reagenzglas in eine Stativklammer und befestige diese am Stativ. Schritt 4: Hänge das Reagenzglas vorsichtig in das Becherglas. Schritt 5: Schalte die Heizplatte und den Magnetrührer ein. Schritt 6: Lies die Temperatur am Thermometer zu Beginn ab. Lies dann alle 15 Sekunden ab. Notiere die Werte in einer Tabelle (→ Bild 2). Schritt 7: Beende den Versuch, wenn das gesamte Wachs geschmolzen ist. Schritt 8: Übertrage die Zeitwerte und Temperaturwerte aus der Tabelle in ein Diagramm in dein Heft. Nutze Bild 3 als Vorlage. 1 Übertrage die Tabelle für die Messwerte und die Vorlage für das Diagramm in dein Heft. 2 Erkläre den Verlauf der Kurve aus dem Zeit-Temperatur-Diagramm und lies die Schmelztemperatur von Wachs ab.
37 Stoffe und Stoffeigenschaften Digital+ WES-184435-037 A Wie verändert sich die Temperatur beim Schmelzen und Sieden von Wasser? Mit dem Versuch untersucht ihr, wie sich die Temperatur beim Schmelzen und Sieden von Wasser ändert. Material: Heizplatte mit Magnetrührer, Rührfisch, Becherglas, Thermometer, Stoppuhr, Stativmaterial, Eiswürfel, Wasser, Schutzbrille Durchführung: Schritt 1: Baut den Versuch auf (→ Bild 4). Schritt 2: Gebt das Wasser, die Eiswürfel und den Rührfisch in das Becherglas. Das Thermometer soll nur wenig ins Wasser eintauchen. Schritt 3: Schaltet Heizplatte und Rührer ein. Schritt 4: Messt alle 30 Sekunden die Temperatur. Tragt die Werte in eine Tabelle ein. Schritt 5: Beobachtet auch die Vorgänge im Becherglas und notiert sie. 1 a) Ordne die Teilchenmodelle aus Bild 5 den Aggregatzuständen zu. b) Beschreibe die Teilchenmodelle in den verschiedenen Aggregatzuständen. 2 Beschreibe, wie sich die Anordnung und Beweglichkeit der Teilchen verändert, wenn die Temperatur verringert oder erhöht wird. 1 a) Erstellt aus den Messwerten ein Zeit-Temperatur-Diagramm. b) Erklärt den Verlauf der Kurve. c) Lest aus dem Diagramm die Schmelztemperatur und die Siedetemperatur von Wasser ab. 4 Versuchsaufbau 1 0 0 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 100 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 200 0 0 Thermometer Becherglas Heizplatte mit Magnetrührer B Die Aggregatzustände von Kerzenwachs im Teilchenmodell Eine Kerze besteht aus Wachs und einem Docht. Wird eine Kerze angezündet, schmilzt das Wachs rund um den Docht. Das Wachs wird flüssig. An der heißesten Stelle am Docht verdampft das Wachs. Dort wird das Wachs gasförmig. Nur das gasförmige Wachs kann brennen. 5 Die Aggregatzustände von Kerzenwachs im Teilchenmodell gasförmiger Wasserdampf gasförmiger Kerzenwachsdampf flüssiges Kerzenwachs festes Kerzenwachs A B C
CHEMIE ERLEBEN Trennverfahren im Haushalt 2 Zentrifugieren mit der Salatschleuder 1 Extraktionsverfahren beim Teekochen Tee kochen In einem Teebeutel mit Früchtetee befinden sich zerkleinerte, getrocknete Fruchtstückchen. Wenn du den Teebeutel in heißes Wasser gibst, bilden sich rötliche Schlieren. Es lösen sich Bestandteile wie zum Beispiel Pflanzenfarbstoffe und Geschmacksstoffe aus den Fruchtstückchen. Die wasserunlöslichen Bestandteile bleiben im Teebeutel zurück (→ Bild 1). Dieses Trennverfahren wird Extraktion genannt. Bei der Extraktion werden Stoffe durch ein Lösungsmittel, das Extraktionsmittel, gelöst. Trennverfahren in der Küche Nach dem Waschen werden Salatblätter mit einer Salatschleuder trocken geschleudert. Durch die schnellen Umdrehungen wird das Wasser vom Salat an den Rand des Behälters gedrückt. In dem Behälter sind Löcher, durch die das Wasser entweicht. Dieses Trennverfahren heißt Zentrifugieren. Im Geschirrspüler wird das Geschirr getrocknet, indem es erwärmt wird. Dabei verdunstet das Wasser. Im Haushalt werden verschiedene Trennverfahren eingesetzt und auch miteinander kombiniert. 3 Trennverfahren anwenden: A Nüsse knacken, B Staub saugen, C Schleudergang der Waschmaschine A B C 1 Nenne die Trennverfahren, die in Bild 3 zur Anwendung kommen. 2 Nenne zwei weitere Beispiele aus dem Haushalt, bei denen Trennverfahren zum Einsatz kommen. 70
71 A Ein Stoffgemisch trennen Ein Stoffgemisch soll in seine Bestandteile Sand, Wasser und Salz aufgetrennt werden. Material: Becherglas, Erlenmeyerkolben, Trichter, Filterpapier, Vierfuß, Gasbrenner, Porzellanschale, Stoffgemisch, Schutzbrille Durchführung: Schritt 1: Falte den Filter nach Anleitung in Bild 4. Schritt 2: Setze das Filterpapier in den Trichter. Setze den Trichter auf den Erlenmeyerkolben. Schritt 3: Gieße das Stoffgemisch durch das Filterpapier. Schritt 4: Gieße das Filtrat in die Porzellanschale. Stelle die Schale auf den Vierfuß und erhitze vorsichtig, bis das ganze Wasser verdampft ist. 1 Beschreibe jeweils deine Beobachtungen nach Schritt 3 und nach Schritt 4. 2 Nenne für Schritt 3 und Schritt 4 jeweils das Trennverfahren und die Stoffe, die getrennt werden. 4 Ein Stoffgemisch trennen, A Stoffgemisch im Becherglas, B Filtrieren, C Eindampfen 50 100 150 200 ml Filter Filtrat Rückstand Filter falten 100 150 200 250 300 ml A B C B Die Filteranlage im Aquarium Ein Aquarium mit Fischen muss immer sauberes und klares Wasser enthalten, sonst werden die Fische krank. Damit nicht immer das gesamte Wasser gewechselt werden muss, wird das Wasser ständig gefiltert. 1 a) Beschreibe anhand von Bild 5 den Weg des Wassers durch die Filteranlage. b) Nenne die Stoffe, die in der Filteranlage getrennt werden. 5 Filteranlage im Aquarium Schmutziges Wasser wird eingesaugt Gereinigtes Wasser wird ins Aquarium geleitet Schmutziges Wasser wird zum Filter geleitet Filter aus Watte oder Aktivkohle Gemische und Trennverfahren Digital+ WES-184435-071
LERNCHECK 80 Gemische und Trennverfahren Auslesen Destillieren Eindampfen Sieben Sedimentieren Stoffgemisch Reinstoff Trinkwasser Sortieren Filtrieren heterogen homogen Stoffkreisläufe Reinstoff und Stoffgemisch Extrahieren Zentrifugieren Chromatografieren Teilchenmodell Trennverfahren Kläranlage Müll Wiederverwerten
81 Digital+ WES-148139-001 WES-184435-081 Gemische und Trennverfahren 4 a) Nenne drei verschiedene Trennverfahren. b) Beschreibe Beispiele aus dem Haushalt, bei denen Stoffe getrennt werden. 5 Beschreibe die Gewinnung von Salz aus Meerwasser. 6 Erkläre die Funktionsweise des Versuchsaufbaus im Bild rechts. 7 Beschreibe das Trennverfahren der Papierchromatografie. Glasplatte 1 Beschreibe den Unterschied zwischen einem Reinstoff und einem Stoffgemisch. 2 a) Erkläre den Unterschied zwischen einem homogenen und einem heterogenen Stoffgemisch. b) Nenne jeweils zwei Beispiele für homogene und heterogene Gemische in unterschiedlichen Aggregatzuständen. 3 a) Nenne die Fachbegriffe der Stoffgemische in den Bildern A und B. b) Ordne den Fotos A und B die Teilchenmodelle C und D zu. c) Erkläre, ob es sich um homogene oder heterogene Stoffgemische handelt. d) Nenne die Aggregatzustände der enthaltenen Stoffe. A B C D 8 a) Beschreibe die Reinigung von Abwasser. b) Erkläre, dass sauberes Trinkwasser für Menschen lebenswichtig ist. 9 Bewerte die Aussage: „Wasser sparen ist nicht nötig, es gibt genug Wasser auf der Erde.“ 10 Beschreibe die Sortierung von Müll und begründe die Notwendigkeit.
FORSCHUNGSLABOR 56 1 a) Erstelle ein Versuchsprotokoll. b) Beschreibe die unterschiedliche Löslichkeit von Salz und Zucker in kaltem und in heißem Wasser. A Die Löslichkeit von Zucker und Salz bestimmen Gibst du in ein Glas mit heißem Tee einen Teelöffel Zucker, löst sich der Zucker auf. Wenn du Wasser für Nudeln erwärmst, gibst du Salz in das Wasser. Das Salz löst sich ebenfalls auf. Mit den folgenden Versuchen kannst du herausfinden, wie viel Salz und Zucker in einer bestimmten Menge Wasser gelöst werden und ob es einen Unterschied in kaltem oder heißem Wasser gibt. Material: 4 Bechergläser, Spatellöffel, Löffel, Rührstab, Waage, Petrischale, Wasser, Salz, Zucker Durchführung: Schritt 1: Fülle jeweils 50 ml Wasser in die Bechergläser. Schritt 2: Miss mit der Waage 20 g Salz ab. Schritt 3: Gib einen Spatellöffel Salz in das Wasser. Rühre mit dem Rührstab so lange, bis das Salz gelöst ist. Schritt 4: Wiederhole Schritt 3 so lange, bis sich kein Salz mehr im Wasser löst. Schritt 5: Schreibe deine Beobachtungen in eine Tabelle wie in Bild 3. Schritt 6: Bestimme die Masse des übrig gebliebenen Salzes. Schritt 7: Wiederhole die Schritte 1 – 6 mit Zucker. Hinweis: Wasser löst eine große Menge Zucker. Miss zu Beginn 50 g Zucker ab und gib größere Portionen mit einem Löffel in das Wasser. Schritt 8: Wiederhole die Schritte 1 – 7 mit etwa 40 °C warmem Wasser. 1 Den Tee mit Zucker versüßen. 2 Das Material für den Versuch 25 50 75 100 ml 25 50 75 100 ml 25 50 75 100 ml 25 50 75 100 ml 2 Das Material für den Versuch 3 Die Löslichkeit von Salz und Zucker untersuchen. Mischung übrig gebliebene Masse in g gelöste Masse in g kaltes Wasser mit Salz ... ... warmes Wasser mit Salz ... ... kaltes Wasser mit Zucker ... ... warmes Wasser mit Salz ... ... Stoffe und Stoffeigenschaften
57 Digital+ WES-148139-001 WES-184435-057 Stoffe und Stoffeigenschaften B Die Dichte verschiedener Stoffe bestimmen 1 a) Erstelle ein Versuchsprotokoll. b) Berechne die Dichte der Stoffe. c) Vergleiche deine Ergebnisse mit Daten in Tabellen im Internet. d) Nenne mögliche Ursachen für das Abweichen deiner Ergebnisse von den Daten aus dem Internet. 2 Plane einen Versuch, um die Dichte der Flüssigkeiten Wasser, Essig und Öl zu bestimmen und führe den Versuch durch. 3 a) Vergleiche die Dichte sinkender und schwimmender Stoffe miteinander. Begründe den Unterschied. b) Begründe, dass Öl auf Wasser schwimmt. Du benutzt jeden Tag verschiedene Gegenstände aus unterschiedlichen Stoffen. Den Schlüssel aus Metall, den Radierer aus Gummi, den Stift aus Holz, den Würfel aus Kunststoff, die Murmel aus Glas oder die Kerze aus Wachs. Von allen Stoffen kannst du die Dichte bestimmen. Material: verschiedene kleine Gegenstände, die nur aus einem Stoff bestehen, Waage, wassergefüllter Messzylinder (50 ml), dünner Holzstab Durchführung: Schritt 1: Bestimme die Masse deiner Gegenstände. Schritt 2: Gib die Gegenstände in den wassergefüllten Messzylinder und ermittle mit der Differenzmethode das Volumen. Schritt 3: Lege eine Tabelle wie in Bild 7 an und trage alle Messwerte ein. Hinweis: Falls dein Gegenstand nicht vollständig im Wasser untergeht, tauche ihn mit einem dünnen Holzstab wie in Bild 6 unter die Wasseroberfläche. 4 Murmeln aus Glas 5 Kerzen aus Wachs 6 Ein schwimmender Gegenstand wird untergetaucht. 10 20 30 40 50 ml Gegenstand und Stoff Masse in g Volumen in cm³ Dichte in g ___ cm³ Murmel aus Glas ... ... ... 7 Messergebnisse dokumentieren
27 Optik Was bedeutet Lichtbrechung? Wie entstehen Tag und Nacht? Warum ist der Himmel blau?
BASIS 32 Die Eigenschaften des Lichtes 1 Das Sonnenlicht im Weltall Licht breitet sich geradlinig aus Stell dir eine Glühlampe in einem dunklen Raum vor. Sobald du sie einschaltest, wird der Raum rundherum hell. Das liegt daran, dass das Licht nach allen Seiten abgestrahlt wird. Es breitet sich in alle Richtungen geradlinig aus. Die geradlinige Ausbreitung des Lichtes kannst du auch sehr gut bei einer Lasershow wie in Bild 2 erkennen. Unsere wichtigste Lichtquelle ist die Sonne (→ Bild 1). Sie sendet das Licht geradlinig in alle Richtungen aus. Dieses Phänomen wird als Allseitigkeit des Lichtes bezeichnet. 2 Eine Lasershow 1 Nenne Beispiele, an denen du die Allseitigkeit des Lichtes erkennen kannst. 3 Das Sonnenlicht bricht durch die Wolken. 2 Beschreibe eine Möglichkeit, damit wir Licht sehen können. Das Licht als Lichtbündel Das Licht einer Taschenlampe wird nach vorne abgestrahlt. Es tritt aus der Taschenlampe als Lichtbündel aus (→ Bild 4). Trifft das Lichtbündel auf eine Wand, entsteht dort ein Lichtfleck. Du kannst das Lichtbündel sehen, weil sich viele kleine Staubteilchen in der Luft befinden. Sie werden beleuchtet und lenken das Licht in deine Augen. Ohne diese Teilchen, die das Licht zurückwerfen, ist Licht für uns nicht sichtbar. Da sich in der Luft immer Staubteilchen und Wassertröpfchen befinden, kannst du die Lichtbündel wie in Bild 3 sehen.
33 ÜBEN UND ANWENDEN Optik Die Lichtausbreitung Digital+ WES-184235-033 1 a) Beschreibe den in Bild 5 dargestellten Versuchsaufbau. b) Beschreibe die Beobachtungen. c) Erkläre die Sichtbarkeit des Lichtes vor und hinter der schwarzen Box. d) Begründe die Beobachtung im Inneren der Box. e) Beschreibe eine Möglichkeit, das Licht in der Box sichtbar zu machen. 2 a) Zeichne zu Bild 5 den Weg des Lichtes mit Randstrahlen und mit einem Lichtstrahl. b) Erkläre den Verlauf mithilfe des Modells Lichtstrahl. 5 Das unterbrochene Lichtbündel? 3 Zeichne das Lichtbündel einer Taschenlampe. Kennzeichne die Randstrahlen und den Lichtstrahl. Das Modell Lichtstrahl In Bild 4 siehst du das Lichtbündel einer Taschenlampe. Das Lichtbündel wird dabei durch die beiden geradlinigen Randstrahlen begrenzt. Die Randstrahlen verlaufen immer weiter auseinander. Das Lichtbündel wird immer breiter. Die Randstrahlen helfen, den weiteren Lichtverlauf darzustellen. Willst du mit den Randstrahlen aber zeichnen, wird es unübersichtlich. Daher wurde zur Vereinfachung das Modell Lichtstrahl eingeführt. Dabei wird das Lichtbündel durch einen Lichtstrahl ersetzt. Der Lichtstrahl erhält durch die Pfeilspitze eine Richtung, um die Ausbreitung des Lichtes darzustellen. In Wirklichkeit existiert ein einzelner Lichtstrahl nicht. Er ist ein gedachtes Lichtbündel ohne Durchmesser und daher ein physikalisches Modell. Mit diesem Modell kannst du vereinfachte und übersichtliche Zeichnungen zum Lichtverlauf anfertigen. Das Licht breitet sich geradlinig und in alle Richtungen aus. Es wird durch das Modell Lichtstrahl beschrieben. Du befindest dich im Kino. Es ist dunkel. Nur auf der Leinwand siehst du die hellen Bilder des Films. Der Filmprojektor sendet sie mit dem Licht nach vorne. Die Luft im Kino ent- hält aber auch immer Staub. Dieser lenkt einen Teil des Lichtes aus dem Lichtbündel in deine Augen als Empfänger. Die Staubteilchen machen so den Weg des Lichtes sichtbar. Das Licht selbst ist unsichtbar. Die Situation im Kino kann mit einem Versuch wie in Bild 5 nachgestellt werden. 4 Das Lichtbündel einer Taschenlampe Lichtfleck Lichtstrahl Randstrahlen
METHODE 34 Mit Modellen arbeiten Lichtbündel Lichtstrahl Lichtquelle Lochblenden Randstrahlen 1 Das Lichtbündel wird immer schmaler. 1 Stelle in einer Tabelle für das Modell Lichtstrahl Wirklichkeit und Modell gegenüber. 2 Stelle in einer Tabelle die Vorteile und Nachteile des Modells Globus gegenüber. Vom Lichtbündel zum Lichtstrahl Bild 1 zeigt einen Versuch, mit dem ein möglichst schmales Lichtbündel erzeugt wird. Dazu wird ein Lichtbündel einer Licht- quelle verwendet, das durch seine Randstrahlen begrenzt ist. Trifft das Licht auf einen Schirm mit einem großen Loch, geht ein Teil des Lichtes durch die Lochblende hindurch. Das Lichtbündel besitzt den Durchmesser des Loches und läuft wieder auseinander. Die nächste Loch- blende besitzt ein kleineres Loch. Dadurch wird das durchgehende Lichtbündel schmaler, geht aber wieder auseinander. Setzt du immer weitere Lochblenden mit kleiner werdenden Löchern in den Lichtweg, erhältst du ein immer schmaleres Lichtbündel, das aber immer wieder auseinanderläuft. Du kannst also keinen Lichtstrahl erzeugen, da es kein Lichtbündel ohne Durchmesser gibt. Der Lichtstrahl existiert also in Wirklichkeit nicht. Er ist ein physikalisches Modell, der das Lichtbündel ersetzt. Er beginnt bei der Lichtquelle und verläuft in Ausbreitungsrichtung des Lichtes. Die Vorteile eines Modells Modelle dienen dazu, die Wirklichkeit vereinfacht darzustellen. Dabei werden nur wichtige Eigenschaften der Wirklichkeit abgebildet. Mit dem Modell Lichtstrahl lassen sich viele optische Phänomene im Alltag zeichnerisch einfach darstellen und erklären. Die Nachteile eines Modells Mit einem Lichtstrahl kann der Weg des Lichtes dargestellt werden. Der Lichtstrahl sagt jedoch nichts darüber aus, wie gut der jeweilige Bereich ausgeleuchtet ist. Wie jedes Modell hat auch das Modell Lichtstrahl seine Nachteile. Ein Modell bewerten Modelle zeigen immer nur bestimmte Eigenschaften der Wirklichkeit. Deshalb musst du bei jedem Modell überlegen, was es zeigt oder was es zeigen soll. Mithilfe einer Tabelle lassen sich die Wirklichkeit und das Modell gut vergleichen und die Tauglichkeit des Modells bewerten.
35 Optik Digital+ WES-184235-035 1 Beschreibt eure Beobachtungen. 2 Formuliert einen Je-desto-Satz, der den Zusammenhang zwischen den Durchmessern der Lochblende und des Lichtfleckes und seiner Helligkeit beschreibt. Untersucht in Gruppenarbeit den Einfluss von verschiedenen Lochblenden auf ein Lichtbündel. Material: Smartphone, 4 Lochblenden aus Pappe mit unterschiedlichen Lochdurchmessern (20 mm, 10 mm, 5 mm, 2 mm), Lineal Durchführung: Schritt 1: Haltet das Licht der Lampe des Smartphones in einem Abstand von 50 cm auf eine weiße Wand. Schritt 2: Haltet die Blende mit dem größten Durchmesser direkt vor die Lampe. Messt den Durchmesser des Lichtflecks und vergleicht seine Helligkeit. Schritt 3: Wiederholt den Schritt 2 mit allen weiteren Lochblenden mit kleiner werdendem Durchmesser. B Das schmaler werdende Lichtbündel 3 Versuchsmaterialien 1 Beschreibe deine Beobachtungen. 2 Erkläre deine Beobachtungen. A Der Weg des Lichtes Mit einem Smartphone und einer durchlöcherten Alufolie kannst du den Lichtweg zeigen. Material: Smartphone, Aluminiumfolie, spitzer Bleistift, Schere, Teelicht, Anzünder Durchführung: Schritt 1: Steche mit dem Bleistift kleine Löcher in die Alufolie. Schritt 2: Schalte die Lampe des Smartphones ein. Umwickele es mit der Alufolie. Schritt 3: Lege das Smartphone mit der Lampe nach oben auf den Tisch und dunkle den Raum leicht ab. Schritt 4: Zünde das Teelicht an. Lass es kurz brennen und puste es aus. Der Rauch soll durch das Licht der Lampe ziehen. 2 Ein Smartphone in Alufolie Smartphone Alufolie Löcher über der Taschenlampe
BASIS 36 Licht und Schatten 1 Sonnenschirme spenden am Strand Schatten. Kein Licht, kein Schatten! Ohne das Sonnenlicht würden die Sonnenschirme am Strand keinen Schatten spenden (→ Bild 1). Der Sonnenschirm ist ein lichtundurchlässiger Körper. Hinter ihn gelangt kein Sonnenlicht. Es entsteht ein Schattenraum. Auf der Wand in Bild 2 siehst du das Schattenbild einer fröhlichen Frau, die an einem sonnigen Tag vor einer Wand springt. Das Schattenbild wird durch die Randstrahlen des Schattenraums begrenzt. Je weiter die Frau von der Wand entfernt ist, desto größer wird ihr Schattenbild. Je näher sie an der Wand ist, desto kleiner ist der Schatten. 2 Ein fröhliches Schattenbild 1 Erläutere die Begriffe Schattenraum und Schattenbild und beschreibe die Unterschiede. Schattenbild lichtundurchlässiger Körper Randstrahlen vom Schattenraum Schattenraum Wand 3 Schattenraum und Schattenbild 2 Beschreibe das Zeichnen eines Schattens. Benutze dazu die Fachbegriffe aus Bild 3. Schatten zeichnen In Bild 3 kannst du sehen, wie sich Schattenraum und Schattenbild zeichnen lassen. Dafür kannst du die Lichtstrahlen verwenden, die an den Kanten des lichtundurchlässigen Körpers entlanglaufen. Diese Randstrahlen trennen den beleuchteten Raum vom Schattenraum. Zur Vereinfachung wird bei der Beschriftung nicht mehr zwischen Schattenraum und Schattenbild unterschieden. Hinter jedem beleuchteten, licht- undurchlässigen Körper entsteht ein Schattenraum.
37 ÜBEN UND ANWENDEN Optik Ich sehe was, was du nicht siehst! Digital+ WES-184235-037 1 Betrachte Bild 6. a) Gib die Anzahl der Lichtquellen und die Anzahl der dadurch entstehenden Schattenräume an. b) Nenne die Tiere, die der Autofahrer sehen kann und begründe dies. c) Zeichne den Strahlenverlauf in dein Heft und beschrifte ihn. 2 Gib die Anzahl der Schattenräume an, die hinter einem lichtundurchlässigen Hindernis durch drei Lichtquellen entstehen. Orientiere dich an Bild 4. 3 Beschreibe die Entstehung von Kernschatten und Halbschatten mithilfe von Bild 5. Kernschatten und Halbschatten Gibt es mehr als eine Lichtquelle, so können sich deren Schattenbilder überlagern. In den Kernschatten gelangt von keiner Lampe Licht. In den Halbschatten kommt nur das Licht einer Lampe an (→ Bild 5). Daher sind der Schattenraum und das Schattenbild im Vergleich zum Kernschatten aufgehellt. Ob sich Schattenbilder überlagern, ist abhängig vom Abstand der Lichtquellen zueinander. Flutlichtlampen sind in einigen Metern Höhe am Spielfeldrand montiert. Sie befinden sich weit weg voneinander. Es ergeben sich einzelne Schattenbilder auf dem Spielfeld (→ Bild 4). Ein Auto steht in der Nacht vor einer Litfaßsäule. Die Scheinwerfer beleuchten die Säule. Hinter der Säule befinden sich eine Maus, ein Igel und eine Katze. Für den Autofahrer sind nicht alle Tiere sichtbar (→ Bild 6). Wand Kernschatten L2 Halbschatten: nur Licht von L2 Halbschatten: nur Licht von L1 L1 5 Zwei sich überlagernde Schattenräume 4 Zwei Schattenbilder eines Torwarts 6 Schattenbilder zweier Lichtquellen Litfaßsäule
PHYSIK ERLEBEN 38 Verschiedene Schattenwirkungen Viele Lampen – kaum Schatten Personen in einer Sportarena, auf einer Konzertbühne oder in einem Video werden besonders ausgeleuchtet. In Bild 1 siehst du eine Sängerin auf einer Konzertbühne. Über ihr hängen viele Lampen. Das Gesicht der Sängerin ist gleichmäßig hell ausgeleuchtet. Auf einer Bühne sollen Gesichter gut erkennbar sein. Schatten würden stören, weil sie die Gesichter verdunkeln. Durch viele Bühnenleuchten oder durch Ringleuchten wie in Bild 2 entsteht ein diffuses, weiches Licht, das sehr helle Schatten mit verschwommenen Rändern entstehen lässt. Durch weiße, matte, lichtdurchlässige Schirme wird das Licht zusätzlich verteilt. 1 Bühnenbeleuchtung bei einem Konzert 2 Ringleuchte für Videoaufnahmen Gewollte Schatten Mit Licht und Schatten können unterschiedliche Stimmungen erzeugt werden. Schattenbildung wird gezielt eingesetzt, um Emotionen bei den Zuschauern zu erreichen. Durch viel Licht und wenige Schatten wirkt eine Szene hell und freundlich. Viele Schatten wirken wie in Bild 3 dunkel und angsteinflößend. Dazu wird gerichtetes Licht eingesetzt, bei dem Schlagschatten mit scharf begrenzten Rändern entstehen. Das wirkt meist geheimnisvoll oder sogar gruselig. In Horrorfilmen, bei HalloweenDarbietungen oder in Geisterbahnen wird gerichtetes Licht genutzt, um solche Stimmungen bei den Besuchern zu erzeugen (→ Bild 4). 3 Beleuchte mit einer Taschenlampe in einem dunklen Raum von unten dein Gesicht. Lass dir beschreiben, wie sich die Wirkung deines Gesichtes verändert. 1 Betrachte Bild 2. Beschreibe, in welchen Bereichen, trotz der direkten Beleuchtung, Schatten fallen könnte. 3 Gruseleffekte durch Schatten 4 Die Dämonen-Gruft im Heidepark Soltau
39 Optik Digital+ WES-184235-039 B Im Scheinwerferlicht Bild 6 zeigt die Beine einer Person, die von Scheinwerfern angestrahlt werden. 1 Nenne die Anzahl der verwendeten Scheinwerfer. 2 a) Beschreibe die Eigenschaft, an der du die Halbschatten und die Kernschatten erkennst. b) Erkläre die Entstehung der Halbschatten und Kernschatten in Bild 6. 3 Zeichne das Schattenbild aus Bild 6 in dein Heft und beschrifte die Schatten. 6 Schatten im Scheinwerferlicht A Wie entstehen Halbschatten und Kernschatten? Hier untersuchst du Schatten, die durch mehrere Lampen entstehen. Material: zwei Taschenlampen, zwei weiße Blätter Papier, Papprolle, halb abgedunkelter Raum Durchführung: Schritt 1: Baue den Versuch auf (→ Bild 5). Schritt 2: Zeichne die Randstrahlen des Schattenraums auf das Papier. Schritt 3: Färbe den dazugehörigen Schattenraum hellgrau. Schalte die Lampe wieder aus. Schritt 4: Wiederhole die Schritte 2 und 3 für die zweite Lampe. Schritt 5: Nimm ein neues Blatt Papier. Schritt 6: Lege die Taschenlampen dichter zusammen. Schritt 7: Wiederhole die Schritte 2 und 3 mit beiden Lampen. 1 Beschreibe deine Beobachtungen. 2 Ordne den entstandenen Schatten die Begriffe Halbschatten und Kernschatten zu. 3 Vergleiche die beiden Zeichnungen auf den Blättern. Erkläre die Unterschiede. 4 Beschreibe, was passiert, wenn die Taschenlampen weiter auseinanderliegen. 5 Versuchsaufbau mit zwei Lampen
LERNCHECK 70 Licht und Farben Jahres- zeiten Tag und Nacht Kern- und Halbschatten Farb- addition Absorption Streuung Reflexion Spektrum Licht trifft auf Oberflächen selbstleuchtende Körper Farbmischung ausgezeichnete Lichtstrahlen Zerstreuungslinse Sammellinse Lichtausbreitung SenderEmpfängerModell optische Dichte Totalreflexion Licht- brechung Farb- subtraktion Licht und Schatten Licht und Farben optische Linsen Reflexion und Brechung Spektralfarben Farbzerlegung Schatten Mondphasen Modell Lichtstrahl beleuchtete Körper Mond- und Sonnenfinsternis
71 Optik Digital+ WES-184235-071 10 a) Erkläre die Farbzerlegung von weißem Licht beim Durchgang durch ein Prisma. b) Benenne die Farben des Farbspektrums in der richtigen Reihenfolge. 11 Erläutere die Begriffe additive Farbmischung und subtraktive Farbmischung. 12 Nenne die drei Farben, damit bei deren Mischung weißes Licht entsteht. 13 Begründe physikalisch die drei Farben, die in einem Farbdrucker verwendet werden. 1 Erkläre die Sichtbarkeit von nicht selbstleuchtenden Körpern. 2 Nenne die Eigenschaften des Lichtes. 3 Erkläre den Sinn des physikalischen Modells Lichtstrahl. 4 Erkläre die Schattenbildung eines Baumes. Gehe auch auf die Schattenlänge in Abhängigkeit vom Sonnenstand ein. 5 a) Erkläre die Begriffe Reflexion, Streuung und Absorption. b) Nenne das Reflexionsgesetz. 6 Beschreibe den Vorgang der Lichtbrechung am Übergang von Luft in Glas (→ Bild A). 7 Beschreibe unterschiedliche optische Linsen und benenne sie. 8 a) Nenne die ausgezeichneten Lichtstrahlen für eine Bildkonstruktion. b) Zeichne die ausgezeichneten Lichtstrahlen vor und nach der Brechung an einer Sammellinse. 9 Erkläre die plötzliche Sichtbarkeit einer Münze in einer Tasse, sobald Wasser eingegossen wird (→ Bild B). A B
RkJQdWJsaXNoZXIy Mjg5NDY1NA==