Arbeitsauftrag 1: Das Gewicht der Luft

Empfohlenes Alter der Schülerinnen und Schüler: 6 – 11 Jahre oder älter

Dauer: Vorbereitung: 10 Minuten; Durchführung: 15 Minuten

Arbeitsvorgang:

A)Die Lehrerin/der Lehrer bereitet für jede Arbeitsgruppe einen Spiegel, einen Objektträger aus Glas oder Ähnliches vor. Die Schülerinnen und Schüler atmen auf den Spiegel oder auf das Glas und beobachten, was passiert. Die Lehrerin/der Lehrer stellt folgende Frage: „Was passiert, wenn du einen Spiegel bzw. ein Glas anhauchst?“ Die Schülerinnen und Schüler sollen vorher eine Vermutung äußern, was passieren wird und diese mit ihrer Beobachtung in das vorbereitete Arbeitsblatt eintragen.

B) Für den nächsten Teil des Arbeitsauftrags werden für jede Schülerin/jeden Schüler ein aufblasbarer Ballon und mindestens drei Fahrradpumpen für die gesamte Klasse vorbereitet.

Zunächst legt die Lehrerin/der Lehrer auf einer digitalen Waage, die sehr leichte Gewichte messen kann (mindestens auf 0,1 g genau, z.B. Feinwaage) ein großes Stück Papier, so dass sein Gewicht auf dem Display für die Schülerinnen und Schüler sichtbar ist. Dann wird eine Schachtel auf die Waage gestellt. Jede Schülerin und jeder Schüler legen seinen nicht aufgeblasenen Ballon in die Schachtel. Dann wird die Waage auf den Nullpunkt (TARE-Taste) gestellt. Die Lehrkraft stellt folgende Frage, um das Vorwissen und die Vermutungen der Schülerinnen und Schüler zu aktivieren: „Hat die Luft ein Gewicht?“

Die Schülerinnen und Schüler sollen jetzt ihre Ballons aufpusten, mit einem Knoten verschließen und in die Schachtel zurücklegen. Wenn sich alle Ballons in der Box befinden, liest die Lehrerin/der Lehrer oder eine Schülerin/ein Schüler den angezeigten Wert auf dem Display der Waage ab. Sie/er verkündet den Wert oder schreibt ihn an die Tafel. Die Schülerinnen und Schüler sollen vor dem Versuch ihre Schätzungen und nach dem Versuch die gemessenen Werte in das Arbeitsblatt eintragen sowie Zusatzfragen beantworten.

Für diesen Teil des Arbeitsauftrags werden pro Arbeitsgruppe eine Spritze (mindestens 25 ml Volumen) und ein Marshmallow (Abbildung 6) benötigt.

Die Schülerinnen und Schüler schneiden ein Stück der Süßigkeiten ab, das so groß ist, dass es in die Spritze passt. Beim Schneiden sollte der Marshmallow möglichst nicht zusammengedrückt werden.

Die Schülerinnen und Schüler öffnen die Spritze, legen das abgeschnittene Stück Marshmallow in die Spritze und verschließen die Spritze wieder. Der Kolben bleibt in der obersten Position. Die Spritze enthält jetzt also den Marshmallow und ist vollständig mit Luft gefüllt. Mit dem Daumen sollen die Schülerinnen und Schüler die Spitze der Spritze verschließen. Sie sollen jetzt versuchen den Kolben der Spritze nach unten zu bewegen, also zu drücken. Sie beobachten, was mit dem Marshmallow in der Spritze passiert. Die Lehrerin/der Lehrer stellt die folgende Frage, um die Kinder zum Nachdenken zu ermutigen: „Was passiert mit dem Marshmallow in der Spritze, wenn sie verschlossen ist und du versuchst zu drücken?“ Wenn die Luftdichte erhöht wird (durch das Abnehmen des Volumens in einem geschlossenen Behälter), steigt der Luftdruck in der Spritze an.

Dann lassen die Schülerinnen und Schüler die Spritzenspitze los. Sie sollen jetzt ganz vorsichtig den Kolben soweit an den Marshmallow bewegen, bis er ihn berührt, aber nicht verformt. Die Spritze enthält jetzt also den Marshmallow und wenig Luft. Dann wird die Spritze wieder mit dem Daumen oder der Handfläche verschlossen. Der Kolben soll jetzt herausgezogen werden (also sich nach oben bewegen). Die Schülerinnen und Schüler sollen beobachten, was mit der Süßigkeit in der Spritze passiert. Die Lehrkraft gibt dazu folgende Anweisung: „Was passiert mit dem Marshmallow in der Spritze, wenn sie verschlossen ist und du versuchst zu ziehen?“ Wenn das Luftvolumen in dem versiegelten Behälter zunimmt (seine Dichte nimmt ab), fällt der Luftdruck in der Spritze ab. Ihre Annahmen und Beobachtungen sollen die Schülerinnen und Schüler in das Arbeitsblatt eingetragen.