Arbeitsblatt: Experimente Wasser

Mensch Umwelt 1 Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse Kann man Eis angeln? Ziel: Du erkennst, dass Salz einen Einfluss auf das Verhalten von Eis hat. Zeit: 15 Minuten Material: Für diesen Versuch müsst ihr nicht auf einen gefrorenen See und nach Fischen angeln. Ihr braucht nur: ein Bindfaden (ca.15cm) einen halben Kaffeelöffel Salz einen Eiswürfel aus der Kühlbox einen Bleistift eine Schale Wie gehst du vor? 1. Denkt ihr, dass man Eis angeln kann? Schreibt eure Vermutung im Forschertagebuch auf. 2. Bindet den Faden an einen Bleistift und schon habt ihr eine Angel. 3. Nehmt einen Eiswürfel und legt ihn vor euch in die Schale hin. 4. Streue wenig Salz auf den Würfel. 5. Deine Angelschnur legst du auf die salzige Stelle vom Eiswürfel. 6. Warte einen Moment und zieh dann die Angel hoch. Hat es geklappt, hast du Eis geangelt? Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 7. Was habt ihr beobachtet? Wie erklärt ihr euch das? Könnt ihr euch vorstellen, wo dies im Alltag vorkommen könnte? Schreibt euer Ergebnis auf. 1 Kann man Eis angeln? Wenn du dir den Eiswürfel und den Bindfaden genauer ansiehst, kannst du sehen, dass der Bindfaden am Eiswürfel angefroren ist. Warum ist das so? Das Salz macht, dass der Schmelzpunkt des Eises herabgesetzt wird. Das bedeutet, das Eis schmilzt. Normalerweise schmilzt Eis erst bei 0C, kommt Salz dazu, dann schmilzt Eis schon eher, z.B. schon bei –0,5 C. Nun ist es aber hier so, dass das geschmolzene Eis (also Wasser) das Salz weiter verdünnt. Und irgendwann ist dieses Salzwasser so verdünnt, dass es am Eiswürfel festfriert. Da der Bindfaden in diesem Salzwasser lag, friert es mit ein. Ziehst du nun am Faden, dann angelst du den ganzen Würfel! Vorkommen im Alltag: Salzen der Strasse Im Winter besteht oft die Gefahr, dass die Strassen vereisen, wenn sie nass sind. Dann werden die Strassen mit Salz bestreut. Das Salz macht, dass die Strassen nicht einfrieren. Wichtige Begriffe: Schmelzpunkt: Wasser geht bei über 0 Celsius vom festen Zustand in den Flüssigen über. Bei Null Grad liegt somit der Schmelzpunkt von Wasser. Schmelzen: Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse So nennt man den Übergang eines Stoffes vom festen in den flüssigen Zustand. Eis schmilzt zu Wasser. 2 Ziel: Schichtenwechsel Du erkennst, dass verschiedene Flüssigkeiten unterschiedlich schwer sind und näherst dich somit dem Begriff Dichte an. Zeit: 15 Minuten Material: 3 Flaschen: blaues Wasser, Sirup, Öl einen durchsichtigen Becher einen Messbecher einen Esslöffel einen Kaffeelöffel Gegenstände zum Eintauchen: Haselnüsse, Lego, Schrauben, Weintrauben, Makkaroni Wie gehst du vor? 1. Was passiert, wenn man das blaue Wasser, den Sirup und das Öl mischt? Was passiert, wenn man dann die Gegenstände eintaucht? Schreibt eure Vermutung auf. 2. Messt mit dem Messbecher 1dl des unverdünnten Sirups ab und giesst ihn in den Becher. Am besten lässt ihr ihn über den Rücken des Esslöffels langsam in den Becher laufen. 3. Messt 1dl Öl ab und giesst es genau gleich in den Becher. 4. Und nun noch dasselbe mit dem blauen Wasser. 5. Wartet etwa eine Minute. Was beobachtet ihr? Schreibt es in euerem Forschertagebuch auf. Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 6. Gebt nun die Gegenstände nacheinander vorsichtig in den Becher. Was passiert? Schreibt es auf. 7. Wie erklärt ihr das? Gibts das auch im Alltag? 2 Schichtenwechsel Die Flüssigkeiten vermischen sich nicht, sondern bilden drei Schichten, nämlich: der Sirup unten, das Wasser in der Mitte und ganz oben das Öl. Warum ist das so? Das kommt daher, dass manche Flüssigkeiten leichter sind als andere. Eine leichte Flüssigkeit schwimmt also über der schwereren Flüssigkeit. Auch die Gegenstände, die ihr in das Gefäss werft, haben ein bestimmtes Gewicht. Daher könnt ihr beobachten, dass einige der Dinge ganz untergehen, während andere in unterschiedlichen Höhen schwimmen. Vorkommen im Alltag: Suppenkügelchen schwimmen bei der Suppe oder Boullion auf. Rahm schwimmt bei der Milch auf. Mensch Umwelt 3 Ziel: Zeit: Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse Macht Wasser Gegenstände leichter? Du weisst, dass Wasser tragen kann und Dinge somit im Wasser leichter sind. 5 – 10 Minuten Material: Schrauben Waage ein Glas Wasser Wie gehst du vor? 1. Was passiert, wenn du eine Schraube der Schrauben waage in das Wasser eintauchst? Schreibe deine Vermutung im Forschertagebuch auf. 2. Halte den mittleren Faden und tauche eine Seite der Schrauben Waage ins Wasser. 3. Was beobachtest du? 4. Wie erklärst du das? Kennst du dies aus dem Alltag? Schreibe es auf. Mensch Umwelt 3 Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse Macht Wasser Gegenstände leichter? Die Schraube, die nicht im Wasser ist kippt nach unten. Warum ist das so? Das Wasser macht Gegenstände leichter. Das entscheidende Wort lautet Auftrieb. Der Auftrieb sorgt zum Beispiel auch dafür, dass Dinge schwimmen. Wie ist es nun aber bei unserer Schraube? Auch bei Dingen, die eigentlich schwerer als Wasser sind und im Wasserglas zu Boden sinken, gibt es den Auftrieb. Dabei versucht der Auftrieb die Dinge an die Wasseroberfläche zu stossen. Da unsere Schraube jedoch sehr schwer ist, schafft es der Auftrieb nicht, sie zum Schwimmen zu bringen. Erst durch den Bau einer solchen Schraubenwaage siehst du, dass die Schraube im Wasser Richtung Wasseroberfläche gezogen wird und somit leichter wird als die andere Schraube. Vorkommen im Alltag: Im Schwimmbad kannst du andere Menschen leicht hochheben, die du auf dem Boden kaum heben könntest. Wichtige Begriffe: Auftrieb: Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse Jeder Gegenstand, der in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, erfährt eine Auftriebskraft, das heisst, dieser Gegenstand wird nach oben gedrückt. 4 Schwimmt eine Büroklammer? Ziel: Du erkennst, dass Wasser eine Haut hat und lernst den Begriff „Oberflächenspannung kennen. Zeit: 5 – 10 Minuten Material: eine Büroklammer ein Trinkglas Wasser Eine Pinzette Spülmittel Wie gehst du vor? 1. Kannst du die Büroklammer auf das Wasser legen? Schreibe deine Vermutung auf. 2. Nimm die Büroklammer mit der Pinzette und lege sie vorsichtig auf das Wasser. 3. Sieh die Büroklammer und das Wasser von ganz nahe an. Was beobachtest du? Schreibe es auf! 4. Gib nur einen Tropfen Spülmittel in das Glas. 5. Was passiert nun. Warum? Hast du so etwas schon im Alltag gesehen? Schreibe es auf. Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 6. Wenn du das Experiment gemacht hast, giesse das Wasser in das Spülbecken und wasche den Becher aus. 4 Schwimmt eine Büroklammer? Wenn man die Büroklammer vorsichtig ins Wasser legt, schwimmt sie auf dem Wasser. Das Wasser wird ein bisschen eingedrückt und man kann wie eine Haut sehen. Wenn wir einen Tropfen Spülmittel ins Wasser geben, sinkt die Büroklammer ab. Warum ist das so? Das Wasser hat wirklich eine Haut. Sie bildet sich automatisch an der Grenze zu anderen Stoffen. Hier ist es die Büroklammer. Die Wasserteilchen an der Oberfläche des Wassers halten sich fest zusammen und bilden so eine hauchdünne, aber feste Schicht. Dies nennt man Oberflächenspannung. Sie kann leichte Gegenstände tragen. Das Spülmittel zerstört die Oberflächenspannung. Vorkommen im Alltag: Der Wasserläufer Es gibt kleine Insekten, Wasserläufer, die sind so leicht, dass sie auf dem Wasser gehen können. Durch die langen Beine verteilt sich ihr Gewicht gut. Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse Wichtige Begriffe: Oberflächenspannung: Dies ist die Haut des Wassers, auf der Wasserläufer laufen können und worauf kleine Gegenstände schwimmen können. 5 Klebt Wasser? Ziel: Du erkennst, dass Wasser klebt. Zeit: 5 10 Minuten Material: eine CD eine Pipette ein Gefäss mit Wasser ein Handtuch Wie gehst du vor? 1. Was passiert, wenn du die CD auf das Wasser legst? Schreibe deine Vermutung auf. 2. Ziehe mit der Pipette Wasser aus dem Gefäss auf und tropfe drei Tropfen auf das Pult. 3. Lege die CD auf die Tropfen und drehe sie etwas, damit sich das Wasser gleichmässig verteilt. Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 4. Versuche nun die CD mit dem Finger anzuheben. 5. Was passiert? Warum ist das so? Hast du so etwas auch schon erlebt? Schreibe es auf. 6. Trockne den Platz und die CD mit dem Handtuch ab. 5 Klebt Wasser? Die CD lässt sich kaum vom Tisch heben. Sie ist wie festgesaugt. Wenn man mit dem Fingernagel darunter kommt, kann man sie etwas anheben. Dann ist es einfach, sie hochzuheben. Warum ist das so? Wenn man eine Glasplatte mit Wasser befeuchtet und dann eine zweite Glasplatte darauf legt, bekommt man die beiden Platten so gut wie gar nicht mehr auseinander. Sie sind wie mit einem starken Klebstoff zusammengeklebt. Es ist also möglich, dass zwei Stoffe zusammenkleben können. Vorkommen im Alltag: Wenn du schwitzt oder nass wirst, klebt die Kleidung an dir. Beim Duschen klebt der Duschvorhang an deinem Körper. Kontaktlinsen halten dank diesem Phänomen am Auge. Wichtige Begriffe: Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 6 Was passiert mit der Blume im Wasser? Ziel: Du kannst erklären, was mit der Blume passiert und auf welche Eigenschaft des Wassers dies zurückzuführen ist. Zeit: ca. 2O Minuten Material: Kopiervorlage Blume Schere Suppenteller Wie gehst du vor? 1. Nehmt die Kopiervorlage zur Hand. 2. Schneidet die Blume aus und falte sie an den markierten Stellen zusammen. Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 3. Was denkt ihr, passiert mit der Blume, wenn ihr sie in einen Teller voller Wasser legt? 4. Füllt den Suppenteller vorsichtig mit Wasser. 5. Legt eure Blume sorgfältig ins Wasser. 6. Was könnt ihr beobachten? 7. Wie erklärt ihr euch das? 6 Was passiert mit der Blume im Wasser? Die Blume öffnet sich ganz langsam. Warum ist das so? Die Blume öffnet sich, da das Papier das Wasser aufsaugt und das Wasser sich in der ganzen Papierblume ausbreiten will. Die freien Räume zwischen den Papierfasern quellen auf, so dass sich der Falz ausdehnt und die Blume sich öffnet. Das Wasser hat die Eigenschaft, sich so weit wie möglich ausbreiten zu wollen. Mensch Umwelt 7 Experimentierwerkstatt Wasser Musik machen mit Gläsern! Ziel: Du kannst erklären, warum verschiedene Töne erzeugt werden, je nach dem wie viel Wasser sich im Glas befindet. Zeit: 15 Minuten Material: Gläser Wasser Wie gehst du vor? 3./4. Klasse Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse Wenn du den richtigen Druck hast und das Glas geeignet ist, gibt es singende Töne von sich! Es klappt manchmal nicht sofort, du musst etwas probieren. Aber dann kannst du mit verschiedenen Gläsern eine Melodie spielen. Bei diesem Posten musst du nichts im Forschertagebuch notieren. Wenn du aber wissen möchtest, warum die Gläser verschiedene Töne von sich geben, dann lies in den Lösungen nach! 7 Musik machen mit Gläsern! Warum ist das so? Durch das Reiben mit dem Finger über den Glasrand fängt das Glas an zu schwingen. Diese Schwingungen erzeugen einen Ton. Je nachdem, wieviel Wasser im Glas ist, gibt es einen anderen Ton. Also: Mehr Wasser im Glas erzeugt tiefere Töne, weniger Wasser erzeugt höhere Töne. Was erzeugt den Ton? Das Glas erzeugt den Ton! Es kann schneller schwingen, wenn weniger Material bewegt wird. Ist Wasser im Glas muss dieses mitbewegt werden und deshalb ist die Schwingung langsamer. Die Frequenz, das ist die Anzahl der Schwingungen in einer Sekunde, wird kleiner. Je kleiner die Frequenz, desto tiefer der Ton. So kannst du eine kleine Melodie spielen! Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 8 3./4. Klasse Was fühlst du? Ziel: Du kannst erklären, warum du verschiedene Temperaturen fühlst. Zeit: 15 Minuten Material: Drei Wasserbehälter mit kaltem Wasser, lauwarmem Wasser und heissem Wasser. Wecker Wie gehst du vor? 1. Stelle die drei Wasserbehälter auf. Derjenige mit dem lauwarme Wasser soll in der Mitte sein. Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 2. ACHTUNG: Zuerst Punkte 2 3 lesen, dann Punkt 4 lösen und erst anschliessend Punkt 2 3 ausführen! Beide Hände werden ins Wasser getaucht. Die linke Hand in die linke Schüssel und die rechte Hand in die rechte Schüssel. 3. Nach etwa 30 Sekunden nimmst du deine Hände heraus und tauchst sie sofort beide in die mittlere Schüssel mit lauwarmem Wasser. 4. Was denkst du, was wirst du fühlen? Schreibe deine Vermutung ins Forschertagebuch. 8 Was fühlst du? Das lauwarme Wasser wird dir wahrscheinlich bei der Hand, welche du zuvor im kalten Wasser hattest wärmer vorkommen als bei der anderen Hand, welche vorher im warmen Wasser gebadet hast. Warum ist das so? Die Hand, welche zuvor im kalten Wasser war, empfindet das Wasser in der Mitte wärmer, weil die Hand durch das kalte Wasser kälter wurde. Die Hand, die zuvor im warmen Wasser lag, wurde aufgewärmt und so kommt ihr das lauwarme Wasser (welches ja kälter ist als was ganz warme) kälter vor. Mensch Umwelt 9 Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse Wasser verbiegen! Ziel: Du kannst erklären, weshalb der Wasserstrahl verbogen wird. Zeit: 15 Minuten Material: Kugelschreiber aus Plastik Wasserhahn Wie gehst du vor? 1. Reibe den Kugelschreiber mehrmals am Wollpullover. Dann drehst du den Wasserhahn ganz schwach auf. Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 2. Was denkt ihr, was passiert jetzt? Schreibt es ins Forschertagebuch. 3. Haltet nun den Kugelschreiber dicht an den Wasser strahl und zeichne im Forschertagebuch, was passiert. 4. Weshalb ist das passiert? 9 Wasser verbiegen! Der Wasserstrahl verbiegt sich. Warum ist das so? Du hast dir sicher schon gedacht, dass der Kugelschreiber elektrisch geladen wird, wenn du ihn an deinem Pullover reibst. Ganz genau so ist das. Dass er dann andere geladene Teile anzieht, ist ja auch noch verständlich, aber Wasser ist doch nicht geladen – oder doch? Naja, irgendwie schon. Die Moleküle des Wassers haben einen ganz besonderen Aufbau. Sie sind zwar insgesamt elektrisch neutral also nach außen nicht geladen aber sie besitzen zwei verschieden geladene Seiten. Eine Seite ist negativ geladen, die andere positiv. Das gleicht sich zwar insgesamt aus, aber wenn du nun den geladenen Kugelschreiber in die Nähe des Wasserstrahls bringst, drehen sich die Wassermoleküle alle so hin, dass die negativen Pole dem Kugelschreiber zugewandt sind. (Der ist nämlich positiv geladen.) Nun ist die eine Seite des Wasserstrahls anders geladen als die andere, und der Kugelschreiber Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse kann nun die Seite, die entgegengesetzt zu ihm geladen ist, zu sich heranziehen. Dadurch biegt sich der Strahl zum Kugelschreiber hin. Vorkommen im Alltag: Wichtige Begriffe: 10 Wasserdruck Ziel: Du weisst, dass Wasser Druck ausüben kann. Zeit: 15 Minuten Material: 1 leere Petflasche 1 Nadel 1 Klebestreifen 1 Schüssel Wasser Wie gehst du vor? Mensch Umwelt Experimentierwerkstatt Wasser 3./4. Klasse 3. Stell nun die gefüllte Flasche auf den Tisch und die Schüssel davor! Löse nun den Klebestreifen. Was denkst du: Welcher Wasserstrahl ist stärker? Schreibe ins Forschertagebuch. 4. Hast du eine Idee weshalb der eine stärker ist als der andere? 10 Wasserdruck Der untere Wasserstrahl ist stärker. Warum ist das so? Der untere Strahl ist stärker als der obere Wasserstrahl. Das Gewicht des Wassers übt Druck aus auf die unteren Regionen. Dadurch ist oben weniger Druck als unten. Also ist der obere Wasserstrahl nicht so stark wie der untere. Vorkommen im Alltag: Wichtige Begriffe: