Date post: | 05-Apr-2015 |
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Neue Konzepte – alte Hüte?
Neue Konzepte – alte Hüte?
Das Energie- und
Teilchenkonzept im NuT-
Unterricht im neuen G8
Helmut Schauer, MPG München
http://www.mpg-muenchen.de
Bio-altBio-alt
Bio-neuBio-neu
„Vorwissen“ zu folgenden Themen sollte
am Beginn der 8. Klasse Chemie vorhanden sein:
Materieeigenschaften
Stoffeigenschaften
Atome, Moleküle, Ionen
Stoffgemische und ihre Trennung
Stoffumwandlungen als
Umgruppierung von Teilchen
Teilchenmodell der Materie
Energieumwandlungen
Jahr Stoffgebiet Chemieansatz Schwerpunkt NuT
- Licht - Luft - Wasser - Boden und Gestein - Stoffe und Materialien - Umwelt und Leben
- Farbe, Färben, Bleichen, Fotografie, Solarzelle - Feuer, Duft- und Schadstoffe - Aggregatzustände, Lösungen, Mischungen,
Filtrieren - Mineralien Kristallbildung, Fossilien, Boden - Stoffeigenschaften und –gemische, Indikatoren - Müll, Wertstoff, Rohstoff, Wasserqualität
5
Schwerpunkt Biologie - Haut - Skelett - Stoffwechsel - Tabak, Alkohol,
Medikamente
- Hygiene - Knochenaufbau - Nachweisreaktionen, Stoffumwandlung - Schädliche Bestandteile
Schwerpunkt Biologie - Bionik - Fotosynthese - Stoffwechsel
- Stoffe, Strukturen, Funktionen - Energie- und Stoffumwandlung, Energiespeicherung - Elektrische Ladung
6
Schwerpunkt Informatik ??????????????????????????????????? Schwerpunkt Physik
- Optik - Elektrischer Strom - Kräfte
- Glas, Spiegel, Spektralfarben - Atommodell, Ionen, Elektrolyse - Elektrische Ladung
7
Schwerpunkt Informatik ???????????????????????????????????
Überblick propädeutische Chemie
Überblick propädeutische Chemie
5
12
Konzepte
Phänomene
Konzepte statt Detailwissen
Konzepte statt Detailwissen
Verwendete EnergieartenVerwendete Energiearten
Umwandlung in TierenUmwandlung in Tieren
chemische Energie Nuss, Sauerstoff, ...
mechanische und thermische Energie (Bewegen, „Heizen“ ...) Kohlenstoffdioxid , Wasser…
Umwandlung in PflanzenUmwandlung in Pflanzen
Lichtenergie KohlenstoffdioxidWasser, Salze
Chemisch gebundene Energie Sauerstoff Glucose + sek. Produkte
(fester) Schnee Sonnenenergie (Licht und Wärme-strahlung)
(flüssiges) Wasser Bewegungsenergie der Wasserteilchen
Umwandlung bei Zustandsänderungen
Umwandlung bei Zustandsänderungen
chemische Energie Wachs Sauerstoff
Licht, thermische Energie Kohlenstoffdioxid, Wasser, …
Umwandlung bei chemischen Reaktionen
Umwandlung bei chemischen Reaktionen
Lageenergie des Wassers
elektrische Energie
Umwandlung bei mechanischen Vorgängen
Umwandlung bei mechanischen Vorgängen
Energieverbrauch
Energiegewinn
Energieverbrauch
Energiegewinn
„Energie“ im Lehrplan Natur und Technik
„Energie“ im Lehrplan Natur und Technik
Beispiel Lehrplanbezug Bemerkung
Lichtwirkung, Sonnenkollektor, Solarzelle, Sonnenbrand, Bleichen
NT 5.1.2 Licht Der Begriff „Lichtenergie“ ist akzeptabel, statt „Wärmeenergie“ soll von „thermischer Energie“ gesprochen werden.
Wasserkraftwerk NT 5.1.2 Wasser Lageenergie, Bewegungsenergie, elektrische Energie
Stoffumwandlung, Verbrennung NT 5.1.2 Stoffe und Materialien Energie wird zugeführt oder frei.
Atmung, Nährstoffe NT 5.1.2 Umwelt und Leben Die Nährstoffe enthalten chemische Energie.
Stoffaufnahme für Wachstum und Energieversorgung des Körpers
NT 5.2.2 Der Körper des Menschen ...
Die Nährstoffe enthalten chemische Energie.
Wachstum und Energiebindung NT 6.1.2 Bau und Lebenserscheinungen der Blütenpflanzen
Bei der Photosynthese wird Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt und somit gebunden.
E=mc2
Masse = TeilchenTeilchen..??!!
Das TeilchenkonzeptDas TeilchenkonzeptModellvorstellungModellvorstellung (möglicher) Inhalt im Unterricht(möglicher) Inhalt im Unterricht LehrplanbezugLehrplanbezug
allgemeines Teilchenmodell
Aggregatzustände, Zustandsänderungen, Diffusion, Lösungsvorgänge (damit auch Chromatographie)innere Energie, Zusammenhang mit Temperatur
NT 5.1.2, Ph 8.2 Ph 8.2
Atom und Molekül chemische, biochemische Reaktionen als Teilchenumgruppierung, Lebensmittel, Verdauung, ZellatmungPhotosysnthese
NT 5.1.2
NT 5.2.2NT 6.1.2
Kern-Hülle-Modell Atomkern, Atomhülle mit Elektronen, Ion, elektrische Leitfähigkeit, Modell von Leitungsvorgängen, Elektrolyse, Atommasse, Atomgröße, Proton, Neutron,Hinweis auf Quarks, Auf- und Abgabe diskreter Energiemengen und Zusammenhang mit entsprechender Strahlung, Kernumwandlungen, Radioaktivität
NT 7.1.2
CNTG 8.2, 8.3; Ph 9.2Ph 9.2
Schalenmodell der Energiestufen (valence shell)
grundlegende Bindungsmöglichkeiten (ionisch, metallisch, kovalent)
CNTG 8.2, 8.3
Elektronenpaarabstoßungsmodell
Molekülbau C 9.2
Quantenphysikalisches Modell
Teilchencharakter und Wellencharakter des Lichts, Photonen und Masseteilchen als Quantenobjekte, statistische Deutung,Orbitalmodell, σ- und π-Bindungen, Stereoisomerie
Ph 10-12 voraussichtlich C 11
Enzyme als „Teilchenmache
r“
Enzyme als „Teilchenmache
r“
Katzenmilch
Katzenmilch Garfield wachte eines Morgens auf und
hatte furchtbare Bauchschmerzen. Er beschloss eine große Schüssel warme Milch mit Honig zu trinken. Daraufhin wurden die Schmerzen so schlimm, dass er zum Arzt gehen musste.Garfield: „Herr Doktor, Herr Docktor! Ich habe solche Bachschmerzen, dass mir nicht einmal meine Milch heute Morgen geschmeckt hat!Der Docktor tastete kurz seinen Bauch ab und erwiderte dann: „Lieber Garfield, Deine Bauchschmerzen kommen gerade von Deiner Milch. Du hast höchstwahrscheinlich eine Lactose-Unverträglichkeit. Diese Krankheit haben sehr viele Katzen!“
Garfield sah ihn ungläubig an und wiederholte langsam: „Lactose-Unverträglichkeit“? Der Doktor erklärte ihm: “Lactose ist der Zucker, der in Milch enthalten ist. Viele Tiere und Menschen vertragen ihn nicht und bekommen Durchfall und Bauchschmerzen. Man bräuchte eine Milch mit wenig Milchzucker, damit Du Deine Milch wieder trinken kannst!“Garfield trottet gesenkten Kopfes nachhause. Plötzlich kam ihm eine Idee: Man müsste einen Lactose-Zerstörer-Automaten bauen!
Kannst Du Garfield helfen…?
Formeln oder nicht, das ist die
Frage!
Formeln oder nicht, das ist die
Frage!
Festkörper Flüssigkeit Gas
Form
Festkörper behält Form unabhängig
vom Gefäß bei.
Flüssigkeit passt sich jeder Gefäßform an.
Gas nimmt den ganzen angebotenen Raum
ein.
Volumen
Körper behält bei nicht zu großer Kraft Volumen bei
Körper behält Volumen bei
(Inkompressibilität)
Volumen verändert sich
(Gase sind kompressibel)
Kräfte zwischen den Teilchen
Die Atome üben relativ große Anziehungskräfte aufeinander aus.
Kleinere Kräfte zwischen den Atomen als beim Festkörper.
Nahezu keine Kräfte zwischen den Atomen.
Teilchen-anordnung (beobachtet unter einem "Supermikroskop")
geringer Teilchenabstand;
die ortsfesten Teilchen schwingen um die Ruhelage
geringer Teilchenabstand;
die Teilchen sind gegeneinander verschiebbar
relativ großer Teilchenabstand;
die Teilchen bewegen sich völlig frei und regellos im Raum
http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/grundwissen/07teilchenmodell/teilchenmodell.htm
Modelle der MaterieModelle der Materie
Beispiele aus IkarusBeispiele aus Ikarus
!!Merk-kästen!!!!Merk-kästen!!
„Mit Hand und Verstand“
„Mit Hand und Verstand“
WiederHolen – Üben und Vertiefen
WiederHolen – Üben und Vertiefen
Ausflug in NachbarreviereAusflug in Nachbarreviere
Bio-neuBio-neu