Station 01 Digitales Lernen

Die Schüler sollen den Begriff der geradlinig gleichförmigen Bewegung experimentell erarbeiten, indem sie die Geschwindigkeit des Messwagens mit Antrieb aus einer Weg- und Zeitmessung errechnen. Der Versuch soll mit verschiedenen Wegstrecken und Geschwindigkeiten des Wagens durchgeführt werden. Aus den Messwerten sollen die Schüler erkennen, dass die Geschwindigkeit innerhalb der Messstrecke bei diesen Versuchen konstant ist und daher der Begriff „gleichförmig“ auf sie zutrifft.

Motoren, die eine geringe Leistung haben sollen, beruhen häufig auf dem Prinzip, dass ein Elektromagnet im Magnetfeld eines Permanentmagneten rotiert.Das Vorwissen der Schüler über Elektromagnete, Permanentmagnete und die Wechselwirkungen zwischen Magnetfeldern kann vorausgesetzt werden. Mit dem Modell von einem Permanentmagnet-Gleichstrommotors sollen die Schüler nun den prinzipiellen Aufbau und die Funktionsweise eines Elektromotors kennen lernen.

Der Diaprojektor ist allen Schülern bekannt. Nicht wenige wird es interessieren wie er aufgebaut ist und wie er funktionert. Damit sind sie für das Experiment im Allgemeinen motiviert.

Hinweis: Das vorgeschlagene Experiment ist als Modellexperiment nur in prinzipieller Weise geeignet, die physikalischen Grundlagen für einen Diaprojektor zu untersuchen.

Ein Rollwagen wird wiederholt durch eine mechanische Startvorrichtung auf eine konstante Geschwindigkeit beschleunigt. In verschiedenen Abständen wird die zugehörige Fahrzeit des Wagens bestimmt und anschließend die Durchschnittsgeschwindigkeit ermittelt.

Phosphorsäure und Natriumhydroxid sollen verwendet werden, um ein Beispiel für eine Titration einer mehrwertigen Säure mit einer starken Base zu geben.

Während Kohle, Erdgas und Erdöl irgendwann in nicht allzu ferner Zukunft verbraucht sein werden, rechnet man damit, dass die Sonne noch etwa 5 Milliarden Jahre lang weiter in der Form existiert, wie wir sie kennen. Sonnenenergie kann man nutzen, dabei gibt es aber das Problem, dass man die Energie nicht immer zur Verfügung hat, wenn sie benötigt wird. Deshalb ist eine Speicherung notwendig, damit die Energie rund um die Uhr genutzt werden kann. Diese Aufgabe könnte in Zukunft Wasserstoff übernehmen. Die überschüssige Energie der Sonne wird tagsüber zur Trennung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff genutzt und kann dann in Druckspeichern, Kryogenspeicher oder Metallhydridspeichern aufbewahrt werden. Wenn die Energie benötigt wird, zum Beispiel in der Nacht, wird mit Hilfe einer Brennstoffzelle Wasserstoff wieder zu elektrischer Energie und Wasser umgewandelt. Dabei entstehen keine gefährlichen Abfallstoffe, die der Umwelt schaden könnten. Damit die Sonnenenergie überhaupt nutzbar ist werden meistens Solarzellen benutzt. Diese bestehen für gewöhnlich aus dotiertem Silizium. Durch den Photoeffekt wird dann eine Spannung induziert, weshalb durch eine höhere Lichtintensität auch eine höhere Leistung an den Elektrolyseur abgegeben wird, was zu einer höheren Gasproduktion führt.

Den Zellkern kann man mit dem Lichtmikroskop auch ohne Färbung als rundes Gebilde erkennen. Er ist das Steuerzentrum vieler Prozesse in der Zelle und der Träger der Erbinformation. Der Kern enthält fädige Strukturen, das Chromatin, die bei einer Anfärbung als gleichmäßige Masse erscheinen. Eine Zellteilung beginnt immer mit der Teilung des Zellkerns (Mitose). In Vorbereitung dieses Teilungs-prozesses ziehen sich die Fäden zusammen und werden so kürzer und dicker. Beim Anfärben sind nun deutliche Gebilde, die Chromosomen, sichtbar. Die genetische Information in ihnen hat sich inzwischen verdoppelt. Die Membran um den Zellkern löst sich auf, die Chromosomen sammeln sich zunächst in der Mitte der Zelle, wandern dann am Spindelapparat zu den Zellpolen und bilden zwei neue Zellkerne. Erst dann teilt sich der Zellkörper und zwei Tochterzellen sind entstanden.