Inhalt
E n e rg ie ...
B Projekt: Die W elt der D in g e ...
■ Projekt: Energiebedarf einer F a m ilie ...
B Projekt: Energie im Haushalt...
■ Projekt: Energieformen und Energiemessung. . . Körper - das Anfassbare der Physik...
„Körper" physikalisch betrachtet ...
Körper und ihre Zustandsform en...
B Versuche und Aufträge: K ö rp e r...
Körper haben ein Volumen ...
Körper haben eine Tem peratur...
□ Durchblick: Was heißt „M essen"?...
Körper haben Masse ...
H Versuche und Aufträge: Masse ...
Energie und Energieformen...
Energie begegnet uns in vielen Formen ...
B Versuche und Aufträge: Energie ...
Energieformen...
Energie - ein umfassendes K o n z e p t...
Eine Einheit für die Energie ...
■ Versuche und Aufträge: Energiemessungen I I Pinnwand: Energiem engen...
Energieströme ...
■ Versuche und Aufträge: Energieströme/Wandler 0 Streifzug: Was ist eine Pferdestärke?...
Speicherung von Energie...
Energiespeicherung...
V Pinnwand: Energiespeicher...
Energietransport . ...
Energie auf R eisen...
W Streifzug: Energie kommt auf vielen Wegen zu u n s ...
Energieerhaltung...
Energie entsteht nicht - verschwindet n ic h t ...
B Versuche und Aufträge: E nergieerhaltung...
Energiebilanz...
Energie im Haushalt und im V e rk e h r...
Möglichkeiten zur Reduzierung des Energiebedarfs
□ Streifzug: Perpetuum m o b ile -
bewegt es sich e w ig ? ...
0 Pinnwand: Energie ist ein kostbares G u t ...
H Versuche und Aufträge: Lernzirkel
Energiesparen...
■ Grundwissen: Energie ...
■ Vertiefung:-Energie ...
Strom - Spannung - Widerstand
. . . 44ffl Vor w is s e n... 46
ffl Projekt: Sicherheit im Haushalt... 47
S1 Projekt: Messgeräte für elektrische Ströme . . . . 47
Stromkreise übertragen Energie ... 48
Der Wasserstromkreis als Modell für den elektrischen Stromkreis ... 48
Geräte - Wandler elektrischer Energie... 49
□ Streifzug: Die Fahrrad kette als Energie transporter ... 49
Die elektrische Ladung... 50
Elektrische K rä fte ... 50
Eine Einheit für die Ladung ... 51
Ladungen entstehen nicht - verschwinden nicht . . 52
H Streifzug: Der Bandgenerator ... 53
■ Versuche und Aufträge: Elektrische Ladung . . . . 53
Atombau und Ladung ... 54
M Streifzug: „Geisterhafte" Bewegungen durch elektrische Kräfte ... 55
0 Streifzug: Homo electrificatus... 56
■ Streifzug: Blitz und B litz s c h u tz ... 57
Die elektrische Stromstärke ... 58
Fließende Elektronen im Strom kreis... 58
Eine Einheit für die elektrische S trom stärke... 59
Messung der elektrischen Strom stärke... 60
0 Werkzeug: Umgang mit dem Strom messgerät ... 60
□ Pinnwand: Elektrische S tröm e... 61
Stromstärken in Stromkreisen... 62
S Versuche und Aufträge: Elektrische Stromstärke. 64 0 Streifzug: Parallelschaltung im H a u s h a lt... 64
Stromkreise im H a u s h a lt... 65
Die elektrische Spannung ... 66
Die Spannung - der Antrieb der Elektronen im Stromkreis ... 66
Batterien ... 67
Messung der elektrischen Spannung ... 68
□ Werkzeug: Umgang mit dem Spannungs messgerät ... 68
H Streifzug: Von der Volta-Säule zur Brennstoffzelle ... 69
Spannungen in Stromkreisen ... 70
B Durchblick: Quellenspannung und Teilspannungen... 72
B Versuche und Aufträge: Spannungsmessung . . . 72
Spannung längs eines L e ite rs... 73
□ Streifzug: Spannungsteiler... 73
0 Streifzug: Elektrische Quellen in Natur und M e d iz in ... 74
B Pinnwand: Spannung ... 75 8
10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 16 17 18 18 19 20 22 24 25 25 26 26 27 26 26 29 30 30 31 32 32 32 33 34 34 36 37 38 40 42
Inhalt
Der elektrische Widerstand...
Kennlinien elektrischer G eräte...
Das Ohm'sche G e s e tz ...
Der elektrische W id e rs ta n d ...
□ Werkzeug: Von der Proportionalität zur Formel . 8 Pinnwand: Elektrischer W id e rsta n d ...
B Versuche und Aufträge: Widerstände ...
Der Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und W iderstand...
□ Durchblick: Spannung ist mehr als Antrieb Widerstände in Parallel- und Reihenschaltungen . . S Versuche und Aufträge: Parallel- und Reihen
schaltungen ...
8 Durchblick: Wasserstromkreis - elektrischer Stromkreis...
B Versuche und Aufträge: Widerstände in Anwendungen ...
8 Werkzeug: Auswertung von Messergebnissen V Streifzug: Supraleitung ...
□ Pinnwand: Kontrolle des K örperfetts...
Elektronenstrom und Energiestrom...
Elektrische Energiestromstärke...
Elektrische Energie...
H Durchblick: Spannung - neu verstanden...
□ Streifzug: „Strom rechnung"...
Gefahren und Schutzmaßnahmen ...
Erdschluss und Schutzerdung ...
0 Streifzug: Sicherheit im Haushalt ...
0 Streifzug: Wirkungen des elektrischen Stroms auf den Menschen ...
0 Streifzug: Die Väter der E lektrik...
■ Grundwissen: Strom - Spannung - Widerstand . B Vertiefung: Strom - Spannung - Widerstand . . .
B e w e g u n g e n ... 104
W Projekt: Geschwindigkeitsmessung ... 106
ü Projekt: Brem sw ege... 106
ES Projekt: Grafische Darstellung von Bewegungen... 107
H Projekt: Bewegungen in Sport, Alltag und Natur ... 107
ü Projekt: Windgeschwindigkeiten ... 107
Bewegungen... 108
Geradlinige Bewegung ... 108
krummlinige Bewegung... 108
Hin- und Herbewegung... 106
Beschreibung von Bewegungen... 109
■ Versuche und Aufträge: Bewegungen ... 109
Die G eschw indigkeit... 110
B Versuche und Aufträge: Geschwindigkeit . . . . 111
Von der Durchschnittsgeschwindigkeit zur Momentangeschwindigkeit ... .. 112
B Versuche und Aufträge: Durchschnitts- und M om entangeschwindigkeit... 112
0 Streifzug: Bewegung ist relativ ... 113
□ Werkzeug: Erstellen und Interpretieren von Diagrammen ... 114
0 Werkzeug: Messen - Darstellen - Interpretieren 115 Die Beschleunigung ... 116
Bewegungsgleichungen... 118
□ Pinnwand: Beschleunigungen und Verzögerungen... 119
B Versuche und Aufträge: Messen wie die Fledermäuse - das C BR ... 120
B Versuche und Aufträge: Beschleunigungen . . . 121
■ Streifzug: Geschwindigkeit im Straßenverkehr. 122 B Grundwissen: Bewegungen ... 124
B Vertiefung: B ewegungen... 126 76
76 78 79 80 80 81 82 83 64 85 86 87 86 89 89 90 90 92 92 93 94 94 95 96 97 96 102
K r ä f t e ... 128
■ Vorw issen... 130
B Projekt: Schneller - Höher - W e ite r... 131
9 Projekt: Kräfte im B rü cke n b a u ... 131
■ Projekt: „Kraft" in der S p ra ch e... 131
Kräfte und ihre Wirkungen ... 132
Bewegungsänderungen... 132
Formänderungen... 132
Energieänderungen ... 133
Beispiele für Kräfte ... 133
... und wenn keine Kräfte w irk e n ? ... 134
Ein Körper - zwei Kräfte ... 134
0 Streifzug: Verkehrssicherheit... 135
Kraftmessung... 136
Wie groß ist eine K ra ft? ... 136
Das Hooke'sche Gesetz... 137
■ Versuche und Aufträge: Dehnung von Federn und D rä h te n ... 138
Kennzeichen von K räften... 139
Kraftdarstellung durch Pfeile ... 139
Besondere K räfte... 140
Die G e w ic h ts k ra ft... 140
Masse und G ew ichtskraft... 142
0 Pinnwand: Einfache W aagen... 143
0 Streifzug: Wie genau nehmen w ir es mit Zahlen?... 143
Wechselwirkungskräfte ... 144
0 Durchblick: Wechselwirkungskräfte und Gleichgewichtskräfte ... 145
Reibungskräfte... 146
0 Streifzug: Alle Körper ziehen einander an . . . . 147
Zusammensetzen und Zerlegen von Kräften . . . . 148
Zwei Kräfte - eine W irkung ... 148
0 Werkzeug: K rä fte a d d itio n ... 149
■ Versuche und Aufträge: Kräfteaddition ... 149
Eine Kraft - mehrere K o m p onenten... 150
■ Werkzeug: Kräftezerlegung... 150
0 Streifzug: Segeln gegen den W in d ... 151
■ Werkzeug: Dynamische Geometriesoftware . . 152
0 Durchblick: Vom Fragen zum Wissen ... 153
0 Streifzug: Die Väter der M e ch a n ik... 154
■ Grundwissen: K rä fte ... 156
■ Vertiefung: Kräfte ... 156
Energie und Energieerhaltung
... 1609 V orw issen... 162
H Projekt: Mechanische Energieformen... 163
9 Projekt: Gebäude heizen... 163
Energie und Leistung... 164
H öhene n e rg ie ... 164
□ Durchblick: Der Nullpunkt bestimmt A f ... 164
Mechanische Energie und A r b e it... 165
Bewegungsenergie... 166
Sicherheit im Straßenverkehr... 167
Energieerhaltung... 168
□ Werkzeug: Energiebilanzen... 169
Mechanische Energiestromstärke, Leistung ... 1 70 ■ Streifzug: Was leistet ein Mensch? ... 171
Elektrische Energiestromstärke, Leistung ... 172
0 Streifzug: Energiesparen zuhause ... 173
■ Versuche und Aufträge: Mechanische und elektrische Energie... 174
B Versuche und Aufträge: ... und Energieerhaltung 175 Temperatur und innere Energie... 176
Energiezufuhr bewirkt Temperaturerhöhung und Zustandsänderungen . . 176
Temperatur und innere Energie sind zweierlei . . . 1 77 Wärmeenergie ist Energie unterw egs... 177
Die Richtung des Wärmeenergie-Stroms ... 178
B Versuche und Aufträge: Wärmeenergie-Ströme 178 0 Streifzug: Geschichte des Thermom eters... 179
Energieentwertung ... 180
Energie, die keinem mehr n ü tz t... 180
Wirkungsgrad ... 181
9 Versuche und Aufträge: Energieentwertung . . . 181
Einbahnstraße Energieentwertung ... 182
Änderung der inneren Energie und die W irkun g en... 164
Temperaturänderungen ... 184
Zustandsänderungen... 188
ü Pinnwand: Wasser - cw -Wert und Zustandsänderungen in Natur und Technik . . . 190
Energieübertragung und die zugehörigen Energiebilanzen ... 192
Erhöhung der inneren Energie durch Reibung . . . 192
Übertragung von innerer Energie durch Mischen . 193 Übertragung von innerer Energie durch Kontakt. . 194
Energiebilanzen bei Zustandsänderungen... 195
B Versuche und Aufträge: Energieübertragung mit Temperaturänderungen ... 196
9 Versuche und Aufträge: Energieübertragung mit Zustandsänderungen... 197
D Durchblick: Energieström e... 196
H Grundwissen: Energie und Energieerhaltung . . 200
IS Vertiefung: Energie und Energieerhaltung . . . . 202
Elektrotechnik ...
H Vorw issen...
H Projekt: Elektrogeräte und Energieversorgung . H Projekt: Nutzen und Bereitstellen
von Lichtenergie...
Motor und Generator als Energiewandler...
Elektromotor und Generator im Vergleich ...
0 Pinnwand: Motor und Generator ...
Wirkungsgrad von Motor und G e n e ra to r...
S Versuche und Aufträge: Motor und Generator . H Streifzug: Zwei besondere Motoren ...
B Versuche und Aufträge: Eigenbau-Elektromotor 0 Streifzug: Wind-Energie-Anlage (W E A )...
Der Transformator...
Gleichspannung - Wechselspannung ...
V Streifzug: Lautsprecher und M ik ro fo n ...
Der Transformator als Spannungswandler ...
□ Pinnwand: Besondere T ra fo s ...
Der Transformator als Energieübertrager ...
□ Streifzug: Die elektrische Z a h n b ü rs te ...
Übertragung elektrischer Energie
durch Hochspannung ...
Grundlagen der Halbleitertechnik ...
Halbleiterbauteile ...
Kennlinien von Dioden ...
Dioden als Gleichrichter für Wechselspannungen.
B Versuche und Aufträge: Halbleiter ...
0 Pinnwand: Leuchtdioden ...
Halbleiter im Teilchenm odell...
Lichtenergie * * elektrische Energie...
Die Leuchtdiode als Solarzelle ...
Die Kennlinie der Solarzelle ...
Energiewandlung
in Fotowiderstand, Solarzelle und Leuchtdiode . . f l Versuche und Aufträge: Solarzellen...
□ Streifzug: Transistoren...
□ Streifzug: Halbleiterchips ...
B Grundwissen: Motor - Generator - Transformator
■ Grundwissen: H a lb le ite r...
f l Vertiefung: E lektrotechnik...
K e r n p h y s i k ... 242
B V orw issen..., ... 244
H Projekt: Von der Entdeckung der Kernspaltung zur Kernenergie... 245
B Projekt: Radioaktivität in der M e d iz in ... 245
Aufbau der A to m e... 246
Abschätzung des Atomdurchmessers... 246
Das Rutherford'sche Atommodell ... 247
Aufbau der A tom kerne... 248
Kern k r a f t ... 249
0 Streifzug: Quarks und der Aufbau der Materie 249 Radioaktivität... 250
Nachweis von R a d io a ktivitä t... 250
Zäh Irate und N u lle ffe k t... 251
Durchdringungsvermögen radioaktiver Strahlung 252 Reichweite radioaktiver Strahlung... 253
■ Versuche und Aufträge: Radioaktivität... 253
Geladene Teilchen im M a g n e tfe ld ... 254
0 Streifzug: Elektronenkanone... 254
Ablenkbarkeit radioaktiver S trahlung... 255
Regeln zum Strahlenschutz... 255
Strahlungsarten ... 256
B Streifzug: Aus a wird Helium ... 256
13 Streifzug: Umgebungsstrahlung... 257
Teilchenfreie Strahlung ... 258
Zerfallskurve und Halbwertszeit ... 260
0 Werkzeug: Aus werten einer Zerfallsmessung . . 261
Zerfallsreihen ... 262
H Versuche und Aufträge: Radioaktivität... 263
0 Streifzug: Wie alt ist Ö tz i? ... 264
0 Pinnwand: Technische Anwendung von S tra h lu n g ... .. ... 265
Strahlenwirkungen und Strahlenschutz... 266
Wirkungen von Strahlung ... 266
Schäden durch ionisierende S trahlung... 267
Messung der Strahlenbelastung... 268
Strahlenschutz... 269
Strahlentherapie und Strahlendiagnostik ... 270
0 Pinnwand: Strahlenbelastungen ... 271
Kernenergie... 272
Kernspaltung... 272
Kettenreaktion... 272
K ernfusion... 273
Kernbindungsenergie... 273
Vorgänge im Reaktorkern - Kontrolle der Reaktion 274 Abfallbeseitigung - Lagerung - E ndlager... 274
Energiewandlung im R eaktor... 275
■ Versuche und Aufträge: Kernspaltung und K ernkraftw erke... 276
0 Pinnwand: Kernspaltung und Kernkraftwerke . 276 Die Wegbereiter der Kernphysik ... 277
Historische Entwicklung der Atom- und Kernphysik... 278 204
206 207 207 208 208 209 210 211 212 213 213 214 214 215 216 217 218 219 220 222 222 224 225 226 227 228 232 232 233 234 235 236 237 238 239 240
f l Grundwissen: Kernphysik H Vertiefung: Kernphysik . .
280 262
Energieübertragung in Kreisprozessen
N Vorw issen...
■ Projekt: Druck - eine Größe bestimmen und messen...
f l Projekt: Motoren,
insbesondere Verbrennungsmotoren...
Stempeldruck ...
Druck in Gasen und Flüssigkeiten...
Druck im T e ilc h e n b ild ...
B Versuche und Aufträge: Druck in Gasen und Flüssigkeiten . ...
Druck, Kraft und Fläche...
S3 Pinnwand: Druckmessung ...
Gasgesetze - Kelvinskala...
V Versuche und Aufträge: Gasgesetze ...
H Pinnwand: Technische A nw endungen...
Wärme-Kraft-Maschinen...
Der Stirlingmotor - ein Heißluftmotor . . ...
Funktionsweise eines Stirlingsm otors...
Das V-p-Diagramm eines Stirlingm otors...
□ Pinnwand: Geschichte ...
Verbrennungsmotoren...
Der Kreisprozess beim D ieselm otor...
H Versuche und Aufträge: Kreisprozesse...
Der Kühlschrank - eine Wärmepumpe ...
0 Streifzug: Dampfmaschinen prägen
ein Jahrhundert...
Das W ärm ekraftw erk...
0 Streifzug: Die D a m p ftu rb in e ...
Das Blockheizkraftwerk (B H K W )...
Wärme-Kraft-Maschinen - kritisch gesehen Wärme-Kraft-Maschinen im Vergleich ...
Verdampfung - Kondensation:
Entwertung im W ärm ekraftwerk...
Gas- und Dampfkraftwerk:
Kraft-W ärm e-Kopplung...
Probleme der Energiewandlung
in Verbrennungsprozessen...
Alle Kraftwerkstypen im Vergleich . . . ...
0 Streifzug: Energiewandlung und die Folgen . . . 0 Streifzug: Die Erde - ein riesiges Treibhaus . . .
■ Grundwissen: Energieübertragung
in Kreisprozessen ...
■ Vertiefung: Energieübertragung
in Kreisprozessen ... ...
Physikalisch denken, arbeiten
und verantworten
... 320H Projekt: Friede durch Kernwaffen??... 322
H Projekt: Energie... 322
■ Projekt: Technik - Fluch oder Segen?... 323
■ Projekt: „Gemeinsam anders leben, damit alle überleben"... 323
Physik als Naturwissenschaft... 324
Physikalische Weitsicht - fragen, erklären, wissen .. 324
Physikalisch handeln - deduktiv oder induktiv Vorgehen, verantwortlich sein ... 325
Physikalisch kommunizieren - Mathematik als Sprache ... 326
8 Versuche und Aufträge: Naturwissenschaften . . . 327
Physikalisch kommunizieren - Modelle zur Vorstellung und Verständigung ... 328
Wissen im Wandel - das Beispiel W e ltb ild e r... 329
Anhang
Stichwörter ... 330 Vorsätze für Einheiten ... vorderer Buchdeckel N u k lid k a rte ...hinterer Buchdeckel 284286 287 287 286 288 289 289 290 291 292 294 295 296 296 297 298 299 300 302 303 304 305 306 307 308 309 309 310 310 311 313 314 315
316 318
