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Inhalt
Inhalt
Methoden
Akustische Phänomene
Optische Phänomene an Grenzflächen
8 METHODE Sicherheitsregeln in der Physik 10 METHODE Internetrecherche – gewusst wie
14 Akustische Phänomene
16 Was du schon weißt...Schall braucht eine Quelle und einen Empfänger 18 Schallsender – Schallträger –
Schallempfänger 20 Hohe und tiefe Töne 21 Laute und leise Töne 21 STREIFZUG Hörbereiche 22 STREIFZUG Musikinstrumente 23 LERNEN IM TEAM Selbstbau von
Musikinstrumenten 24 Schall – sichtbar gemacht 25 Wie wird Schall übertragen?
40 Optische Phänomene an Grenzflächen 42 Was du schon weißt…Licht ist Energie 44 Licht überträgt Informationen
45 Schall- und Lichtgeschwindigkeit im Vergleich
45 STREIFZUG Experimentelle Bestim- mung der Lichtgeschwindigkeit 46 Was geschieht in Lichtquellen?
47 Das Modell Lichtstrahl 48 Absorption von Licht 49 Licht und Schatten 50 Streuung und Reflexion
51 STREIFZUG Reflektoren erhöhen die Sicherheit
52 Löcher erzeugen Bilder
53 PRAKTIKUM Bau einer Lochkamera 54 Das Reflexionsgesetz
55 Eigenschaften der Bilder am ebenen Spiegel 56 Spiegelbilder
58 Licht fällt auf einen Hohlspiegel
11 METHODE Ein Referat vorbereiten und halten 12 METHODE Mit Basiskonzepten Wissen verknüpfen
26 Schallausbreitung
27 PINNWAND Ultraschall und andere Besonderheiten 28 Schall und Schallausbreitung 30 Schall beeinflusst Menschen 31 PINNWAND Akustik in Berufen 32 Schall lässt Wände wackeln 33 Wie viel Lärm macht krank?
34 PINNWAND Schutz vor Lärm 36 AUF EINEN BLICK
37 BASISKONZEPTE 38 LERNCHECK
59 PINNWAND Hohlspiegelbilder 60 Brechung des Lichtes
62 Totalreflexion
63 PINNWAND Anwendung der Glasfasertechnik 64 Optisch dicht – optisch dünn
65 METHODE Diagramme mit dem Computer erstellen 65 STREIFZUG Lichtbrechung an der Atmosphäre 66 Zaubereien mit Wasser und Münzen 68 Die Lupe ist eine Sammellinse
69 Sammellinsen und ihre Bilder
70 PINNWAND Sammellinsenbilder und ihre Eigenschaften 72 Zerstreuungslinsen und ihre Bilder
73 Linsen beheben Augenfehler
74 Formeln beschreiben die Abbildung 76 Zerlegung des weißen Lichtes in Farben 77 STREIFZUG Vier Fragen zum Regenbogen 78 Farbsubtraktion
79 Farbaddition 80 AUF EINEN BLICK 81 BASISKONZEPTE 82 LERNCHECK
4
InhaltThermische Ausdehnung in Experiment und Modell
84 Thermische Ausdehnung in Experiment und Modell
86 Was du schon weißt … über die Temperatur 88 Wärmequellen sind Energiewandler 89 Temperatur und Wärme unterscheiden 90 METHODE Messen und die Werte
anschaulich darstellen
91 METHODE Die Ausgleichsgerade 92 METHODE Einen Versuch protokollieren 93 Wärme im Teilchenmodell
94 METHODE Ein Ergebnis mithilfe des Teilchenmodells erklären
95 Auf direktem Weg von fest zu gasförmig 96 PINNWAND Von fest zu gasförmig
und zurück
Atombau und ionisierende Strahlung
159 Ionisierende Strahlung und ihr Nachweis 160 Atome enthalten elektrische Ladungen 161 STREIFZUG RutheRfoRd entwickelt
das Kern-Hülle-Modell 162 Elementarteilchen und Isotope 154 Atombau und ionisierende Strahlung
156 Natürliche radiaoaktive Strahlung 157 STREIFZUG Die Entdecker der
Radioaktivität
158 Messung radioaktiver Strahlung
97 Die thermische Ausdehnung von Flüssigkeiten
98 Die Anomalie des Wassers
99 PINNWAND Auswirkungen der Anomalie 100 Volumenänderung bei Gasen
101 PINNWAND Spielereien mit heißer Luft
102 Die thermische Ausdehnung fester Gegenstände 103 Messen kleiner Längenänderungen
104 PINNWAND Längenänderung durch Erwärmen 105 Berechnung der Längenausdehnung 106 Das Bimetall-Thermometer
107 LERNEN IM TEAM Feuermelder 108 AUF EINEN BLICK
109 BASISKONZEPTE 110 LERNCHECK
112 Dynamische Phänomene
114 Was du schon weißt…über Bewegungen 116 Weg und Zeit bestimmen die
Geschwindigkeit
118 Die Geschwindigkeit als Vektor 119 PINNWAND Geschwindigkeitsänderung 120 Kräfte, Bewegungsänderung, Verformung 121 Kräfte ändern Bewegungen
122 PINNWAND Erwünschte und unerwünschte Reibung
123 Rückstoß – eine besondere Kraft 124 Der Kraftmesser misst die Gewichtskraft 125 Das hookesche Gesetz
126 Schraubenfedern gehorchen dem hookeschen Gesetz
127 METHODE Umgang mit Wertetabellen und Grafen
128 Plastisch oder elastisch?
128 STREIFZUG Lianenspringer 129 Kraft ist eine gerichtete Größe 130 PINNWAND Kräftepfeilpaare
131 PINNWAND Kräfteparallelogramme
132 Die Erdanziehungskraft ist die Ursache der Gewichtskraft 133 Gewichtskraft und schwere Masse 134 Vorsicht beim Bremsen und Anfahren!
135 Die träge Masse
136 STREIFZUG Rückhaltesysteme und Crash-Tests 137 Feste und lose Rollen
138 Der Flaschenzug
139 PINNWAND Wie viel Kraft musst du einsetzen?
140 Der zweiseitige Hebel 141 Der einseitige Hebel 142 Die schiefe Ebene
143 METHODE Einen kurzen Vortrag halten 144 Die Goldene Regel der Mechanik
145 PINNWAND Anwendungen zur Goldenen Regel 146 Mechanische Energie
147 Die mechanischen Energieformen 148 Energie geht nicht verloren
149 Energieumwandlungen: Tennisball in Zeitlupe 150 AUF EINEN BLICK
151 BASISKONZEPTE 152 LERNCHECK
Dynamische Phänomene
5
Inhalt
186 Spannung und Induktion
188 Was du schon weißt … über Stromkreise 189 Was du schon weißt … über elektrische
Leitfähigkeit
190 Was du schon weißt … über den Energiefluss
191 Elektrische Ladungen 192 Das elektrische Feld
193 Elektronen sind Ladungsträger 194 Die elektrische Spannung 195 Messen mit Vielfachmessgeräten 196 Spannungen in Reihen- und Parallel-
schaltung
197 Elektrische Energiequellen 198 Der Energiestrom und seine Stärke 199 Elektrische Leistung und elektrische
Energie
200 PINNWAND Gleich viel Licht für weniger Geld
200 STREIFZUG Die Energierechnung 201 PINNWAND Wie Energie sparen?
202 Das Magnetfeld eines Dauermagneten 203 Das Magnetfeld eines elektrischen Leiters
204 Die elektromagnetische Induktion 205 Induktion durch Drehbewegung 205 STREIFZUG faRaday and the discovery
of induction
206 Der Gleichstrom-Elektromotor
207 Der Kommutator – ein automatischer Umschalter 208 Der Trommelanker
209 PRAKTIKUM Ein Elektromotor – selbst gebaut 210 LERNEN IM TEAM Bau von Elektro fahrzeugen 211 Der Nabendynamo – ein Generator
212 PINNWAND Generatoren sind Energiewandler 213 Das Motor-Generator-Prinzip
214 Das Kohlekraftwerk
216 Fotovoltaikanlagen sind Energiewandler
217 STREIFZUG Elektrische Energie nur mit Solarzellen 218 PINNWAND Erneuerbare Energien und ihre Nutzung 220 METHODE Gespräche leiten
221 STREIFZUG Pro und Contra – Anlagen erneuerbarer Energien 222 Von der Sonne zur Steckdose
224 LERNEN IM TEAM Energiesparen mit Verstand 226 AUF EINEN BLICK
227 BASISKONZEPTE 228 LERNCHECK
Spannung und Induktion
164 Es gibt unterschiedliche Strahlungen 165 Eigenschaften radioaktiver Strahlung 166 Erste Schutzmaßnahmen nach einem
atomaren Unfall
166 STREIFZUG IMIS – das integrierte Mess- und Informationssystem
167 PINNWAND Geräte zur Anzeige radio- aktiver Strahlung
168 Der Zerfall dauert seine Zeit 169 STREIFZUG Mit Radioaktivität
das Alter bestimmen 170 STREIFZUG Strahlen nutzen
171 STREIFZUG Strahlen schädigen 172 Atome lassen sich spalten
173 Kettenreaktion – unkontrolliert oder kontrolliert 174 Das Kernkraftwerk
176 Kernkraftwerke weltweit
177 STREIFZUG Reaktorunglücke verändern die Welt 178 Rückbau eines Kernkraftwerkes
180 Die Suche nach dem Endlager
181 STREIFZUG Ein medizinisch-technischer Beruf: MTRA 182 AUF EINEN BLICK
183 BASISKONZEPTE 184 LERNCHECK Atombau und ionisierende Strahlung
Kosmos und Forschung
230 Kosmos und Forschung
232 Was du schon weißt … über unser Sonnensystem
234 Der Erdmond Luna
235 Mond- und Sonnenfinsternis 236 Geozentrisch oder heliozentrisch?
237 STREIFZUG Galileo Galilei
238 Fernrohre
239 METHODE Umgang mit dem astronomischen Fernrohr
240 METHODE Steckbriefe von Himmels körpern erstellen
241 Der nördliche und der südliche Sternenhimmel 242 Die scheinbare Himmelskugel
6
InhaltGesetzmäßigkeiten im elektrischen Stromkreis
304 STREIFZUG Messen von Widerständen 305 Der Widerstand eines Leiters ist
temperaturabhängig
306 Widerstände in der Reihenschaltung 307 Widerstände in der Parallelschaltung
308 Die Energiestromstärke bestimmt die Energiemenge 308 STREIFZUG Intelligenter Elektrizitätszähler
309 PINNWAND Elektrische Leistung und elektrische Energie 310 Kurzschluss und Überlastung im Stromkreis
311 PINNWAND Kurzschluss und Sicherungen 312 METHODE Informationen suchen 313 METHODE Erstellen einer Sachmappe
314 Schutzmaßnahmen im elektrischen Stromkreis 315 PINNWAND Welche Schutzmaßnahme wirkt?
316 AUF EINEN BLICK 317 BASISKONZEPTE 318 LERNCHECK 292 Gesetzmäßigkeiten im elektrischen
Stromkreis
294 Die elektrische Stromstärke
295 Stromstärken in Reihen- und Parallel- schaltung
296 Spannung und Stromstärke hängen zusammen
297 Der elektrische Widerstand 298 Die Stromstärke ist abhängig vom
Widerstand
299 Die Abhängigkeiten des elektrischen Widerstandes
300 Eine Formel für den Widerstand 301 PINNWAND Widerstände und ihre
Anwendung
302 Stromstärke – Spannung – Widerstand
Wärmetransporte und ihre Beeinflussung
276 Verbrennungsmotoren sind Wärme- kraftmaschinen
278 Verbrennungsabgase belasten die Umwelt 279 STREIFZUG Angenehm kühl, aber auch
nachhaltig?
280 Kraft-Wärme-Kopplung
281 STREIFZUG Morbach – eine energieautarke Gemeinde 282 Wärmeströme im Kühlschrank
283 Wärmeströme in der Wärmepumpe
284 LERNEN IM TEAM Eine neue Heizungsanlage 286 STREIFZUG Heizen mit Brennwerttechnik
286 STREIFZUG Beruf: Anlagenmechanikerin und -mechani- ker für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik
287 STREIFZUG Energieeffiziente Häuser 288 AUF EINEN BLICK
289 BASISKONZEPTE 290 LERNCHECK 262 Wärmetransporte und ihre Beeinflussung
264 Körper und ihre innere Energie 266 Thermischer Strom ist Wärmestrom 267 Thermisches Gleichgewicht 268 Wärmeleitung
269 Wärmeströmung
270 Wärmestrahlung und Wärmespeicherung 271 Wärmetransportarten und thermi-
scher Strom
272 Der thermische Widerstand beeinflusst den Wärmestrom
273 LERNEN IM TEAM Wärmedämmung dient der Nachhaltigkeit
274 Wie viel Wärme muss zugeführt werden?
275 Berechnung der Wärmemenge und ihre Speicherung
Kosmos und Forschung 244 STREIFZUG Spektroskopie 245 STREIFZUG Wie werden die
Entfernungen von Sternen bestimmt?
246 Entstehung und Zukunft unseres Sonnensystems
248 STREIFZUG Von der Supernova zum schwarzen Loch
249 Satelliten und GPS
250 Leben auf der Raumstation ISS
252 Wissenschaft und Forschung auf der ISS
254 Entwicklungen, eingesetzt für die Raumfahrt, nutzen dem Leben auf der Erde
256 Beobachtung und Forschung des Ozonlochs 258 AUF EINEN BLICK
259 BASISKONZEPTE 260 LERNCHECK
7
Inhalt
320 Energiebilanzen und Wirkungsgrade 322 Der Wirkungsgrad
324 Der Wirkungsgrad bei Energieübertragung 326 Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung 328 Beschleunigung und Zeit bestimmen
die Geschwindigkeit und die Strecke 330 Grafische Darstellung von Bewegungen 331 Die verzögerte Bewegung
332 Von Hundert auf Null – das dauert!
333 STREIFZUG Faustregeln im Straßenverkehr 334 Kraft und Beschleunigung
335 NewtoNs Gesetze der Mechanik – überall 336 STREIFZUG Sir isaac NewtoN – ein Interview 337 METHODE Eine wissenschaftliche
Entdeckung vorstellen
338 Potenzielle und kinetische Energie 340 Energieerhaltung
341 Der Gesamtwirkungsgrad 342 Berechnen von Wirkungsgraden
Energiebilanzen und Wirkungsgrade
344 Die mechanische Leistung 345 Berechnungen rund um Maschinen 346 Der Transformator
347 Spannungs- und Stromstärkenübersetzung 348 Berechnungen am Transformator
350 Hochstrom- und Hochspannungstransformator 351 PINNWAND Transformatoren im Einsatz
352 PINNWAND Leistung und Wirkungsgrad eines Trafos 353 Die elektrische Zahnbürste – ein Energiewandler 354 Energieübertragung vom Kraftwerk zur Steckdose 355 STREIFZUG Der Widerstand einer Hochspannungsleitung 356 Gleichstromnetz – Energiebahnen der Zukunft
357 PINNWAND Vielseitige Energieberufe 358 Das Verbundnetz in Deutschland und Europa 359 Verteilung des Energiebedarfes über einen Tag 360 Wirkungsgrad einer Großanlage
362 AUF EINEN BLICK 363 BASISKONZEPTE 364 LERNCHECK
Sensoren im Alltag
366 Sensoren im Alltag 368 Rezeptoren und Sensoren 369 Ein Sensor und ein Aktor für Schall 370 Elektronische Sensoren erobern unsere
Umwelt
371 Leiter und Halbleiter
372 Leitungsvorgänge in Halbleitern 374 Halbleiterdioden im Stromkreis 375 STREIFZUG Kondensatoren glätten 376 PINNWAND Diode – Sensor und Aktor 377 Wärmesensoren
378 Lichtsensoren
379 STREIFZUG LCD, LED und OLED 380 Der Touchscreen – ein besonderer Sensor 381 Sensoren und Aktoren im Überblick 382 PINNWAND Sensoren im Auto 383 PINNWAND Sensoren im Alltag 384 STREIFZUG Sensoren in der Medizin 386 Solarzellen – Halbleiter als Energiewandler 387 STREIFZUG Bauarten von Solarzellen
388 PINNWAND Autarke Energieversorgung durch Solarzellen 390 AUF EINEN BLICK
391 BASISKONZEPTE 392 LERNCHECK
Praxis und Forschung
PRAKTIKUM
400 Linsen erzeugen Bilder
401 Feste Körper verändern ihr Volumen 402 Krafteinsparung durch Rampen
403 Spannungen und Stromstärken messen 404 Mischungstemperaturen
405 Welches Metall leitet am besten?
406 Energieübertragung durch Transformatoren 407 Unbekannte Bauelemente bestimmen 394 Praxis und Forschung
396 Experimente beweisen Naturgesetze 397 Messen heißt vergleichen
398 Messen ohne Fehler?
399 METHODE Das Experiment
