Kinderkurs Vorbereigung. Experimente.

Luft

L001 Zwei Luftballons verbinden

http://www.kids-and-science.de/experimente-fuer-kinder/detailansicht/datum/2009/10/21/zwei-luftballons-verbinden-was-passiert-nach-dem-druckausgleich.html

L002 Luftströmung

Mit Windstärkemesser/Anemometer werden die Strömungen aus unterschiedlich breiten Öffnungen des Luftballons gemessen. Je Smaller die Öffnung, desto schneller sollte die Geschwindigkeit sein.

L003 Bernoulieffekt

http://www.kids-and-science.de/experimente-fuer-kinder/detailansicht/datum/2009/08/11/der-bernoullieffekt-mit-2-tischtennisbaellen.html
Zwei Styroporbälle so aufhängen, dass sie nebeneinander nur in eine Richtung schaukeln können, und zwar zu einander. Mit einem Ventilator in der Mitte zwischen den Bällen einen Luftstrom erzeugen. Davor werden die Kinder gefragt, in welche Richtung die Bälle sich bewegen würden -  zu oder gegen einander.

Weitere Erscheinungen und Nutzen (Fliegen) diskutieren.
http://www.planet-schule.de/warum/fliegen/themenseiten/t4/s3.html

L004 Holzstab brechen (Luftdruck)

http://www.kids-and-science.de/experimente-fuer-kinder/detailansicht/datum/2009/08/11/ein-holzstab-zerbricht-wider-erwarten.html

L005 Unterdruck
Eine Plastikflasche mit einem kleinen Loch knapp über dem Boden mit Wasser füllen, das Loch erst zu machen.
Die Flasche verschließen, auf den Tisch stellen.
Was passiert, wenn das Loch geöffnet wird? Das Wasser fließt nicht, oder es kommt nur ganz wenig Wasser aus dem Loch raus. In der Flasche entstand ein Unterdruck, der das Wasser hält. Macht man die Kappe auf, fließt das Wasser.

Statische Ladung

Experiment SL001

 Ein Trinkhalm wird horizontal so befestigt, was es sich auf einer Achse möglichst frei drehen kann (evtl. auf einem Faden). Mit einem statisch aufgeladenen Gegenstand wird das Trinkhalm ohne Berührung gedreht.

Experiment SL002 - Schwebender Ring

Ein Ring ausgeschnitten aus einer Mülltüte schwebt über einem aufgeblasenen Luftballon. Funktioniert sehr gut! Der Ring sollte etwas kleiner als der größte Umfang des Luftballons sein.
http://www.stevespanglerscience.com/lab/experiments/static-flyer-flying-bag

Elektrizität

E001 Leitfähigkeit

Es wird mit einfachem Durhgangstester bestehend aus Lampe und Batterie die Leitfähigkeit unterschiedlicher Materialien untersucht:

Metalle: Eisen, Zink, Kupfer, Alluminium (Folie)

Nichtmetalle: Plastik, Holz, Papier, Isolierband

Leitende Nichtmetalle: Graphit, Salzwasser

Halbleiter: Diode

Bruchstelle - Lackiertes Kupferdraht,

Experiment E003 Lorenzkraft (Gummibärchenschaukel)

Eine Spule wird über einem Magneten aufgehängt. Wenn durch die Spule Strom fließt, bewegt sie sich.

Experiment E004 Zitronenbatterie

Kupfer und Zinknägel/-dräte in einer Zitrone/Kartoffel erzeugen Strom

Experiment E005 Salzwasserbatterie

Kupfer und Aluminiumplatten im Salzwasser erzeugen Strom

Magnetismus

MA001 Magnet selbst erstellen

Ein metalischer Gegenstand (Stab, Schraubenzieher) wird mit einem Magneten in eine Richtung 50 mal entlang gestrichen. Danach ist der Gegenstand magnetisch. Als Spiel könnte man testen, wer in gleicher Zeit einen Stärkeren Magnet macht. Je mehr man streicht und weniger schlägt, desto stärker ist das Magnet.

MA002 Kompas selbst erstellen

EinMagnet in einer nichtmetalischer Wasserschüssel.

MA003 "Wassersegel" - Diamagnetismus

Auf kleinem Styroporschiff wird in de Mitte ein Rohr (Reagenzglass, Trinkhalm) gefüllt mit Wasser befestigt. Im größeren Schüssel Wasser wird mit einem starken Magnet das Schiff bewegt, indem man das Magnet nah am Röhrchen halt (jedoch ohne es zu berühren!). Kein Teil vom Schiffchen ist magnetisch. Welche Kraft wirkt auf das Schiffchen, so dass es vom Magnet weg geschubst wird? Es ist das Wasser. Wasser ist diamagnetisch, d.h. es wird aus dem Magnetfeld herausgedrängt. Dieses Versuch ist eine Warnung vor dem MRT. In MRT werden Magnetfelder von ca. 1 bis über 9 Tesla erzeugt. Zum Vergleich Magnetfeld der Erde liegt im Bereich micro-Tesla. Da der Körper zu 80% aus Wasser besteht, wird jede einzelne Zelle "gezerrt".

Kinderkurs Vorbereitung Teil III

Plan für die Durchführung

Begrüßung. Kursvorstellung.

Vorstellungsrunde mit Fadenknäul.

Alles geht nur mit Energie - Leben, Bewegung, Bauen. Energie gibt es in Unmengen, nur nicht immer da und dann, wenn man sie braucht. Sonne - liefert 10 tausend mal mehr Energie, als die Menschheit braucht - Leider nicht Nachts. Ein einziger Blitz würde das Energiebedarf eines Hauses für mehrere Wochen decken - aber man kann einen Blitz nicht einfangen. Die verfügbare Energie zu speichern, ist eine der größten Herausforderungen für die Menschheit.

Frage: Wie kann man die Energie Speichern?

 Antworten werden Notiert und kurz diskutiert.

Mit unserer ersten Aufgabe werden wir lernen, die Energie auf eine ganz einfache Weise zu speichern und zu nutzen - Luftballon zeigen.
Luftballonseilbahn erklären.
Die Kinder werden gebeten, beim Aufbau des Seils zu helfen. Die fertige Rakete wird demonstriert. 

Frage: Wie funktioniert das? Raketenprinzip erklären.

Basteln: Kinder basteln jeder eigene Luftballonseilbahn, spannen Seile auf, lassen die Raketen fahren. Es werden unterschiedliche Öffnungen ausprobiert.

Spiel: Wessen Rakete fährt am schnellsten/weitesten

Diskussion: Wie gewinnt man dieses Spiel

Frage: in welchem Luftballon ist der Luftdruck größer, in einem kleineren oder größerem?

Experiment: L001 Verbundene Luftballons + Erklärung

Frage: Durch welche Öffnung strömt die Luft schneller durch schmalere oder breitere?

Experiment: L002 Luftströmung mit Erklärung.

Die Erklärung wird vermutlich Stirnrunzeln bringen. Ich als Kind hätte intuitiv auch gedacht - größere Geschwindigkeit - größerer Druck.
Um diese Gesetzmäßigkeit zu verdeutlichen, machen wir noch einige Experimente mit der Luft:
Experiment: L003 Bernoulieffekt.
Diskussion: Bedeutung, Luftfahrt

Zum Spass noch ein letztes Experiment:

Experiment L004 Luftdruck

Nun kommen wir zurück zur Energie.
Frage: Was ist die häufigste Form, in der wir der Energie begegnen? (Elektrische Energie)

Kinder benennen, wie sie die Elektrische Energie zu hause Nutzen: Kinder Lampen, Elektrogeräte, Kochen, ...

Frage: Warum ist die Elektrische Energie von so großer Bedeutung?
-Übertragung, Umwandlung in andere Formen (Licht, Bewegung, Wärme)

Bastelstunde: Für weitere Experimente mit Elektrizität bauen wir unser Experimentierboard.
Experimentierbord wird mit Batterien und Lampe Aufgebaut.
Erklährung zum Stromkreis und den drei Bauelementen - Lampe, Batterie, Schalter.
Frage: Wie kann man diese einfache Schaltung nutzen? (Tischlampe?)
Die Schaltung  kann man auch nutzen um festzustellen, ob ein Material leitfähig ist und ob es eine Bruchstelle im Leiter gibt.
Experiment E001 Leitfähigkeit von Materialen

Frage was passiert in Nichtmetallen? Was ist die Statische Ladung? wie kann man sie feststellen?
Experiment E002 Statische Ladung

Zurück zum unseren Aufbau.
Frage: In welche Energie haben wir hier die elektrische Energie umgewandelt?
Vermutlich ist die Antwort "Licht". Den Kindern helfen auf die Wärme zu kommen durch die Fragen zur Funktionsweise der Glühbirne. Fragen, warum heißt sie "Glüh"-Birne.
Vorbereitung für LED: Die Wärme ist ungewolltes Nebeneffekt/Störfaktor. Wirkungsgrad hinsichtlich der Lichterzeugung ist bei GB sehr niedrig.
Bei LED wird weniger Wärme erzeugt, und somit hat LED einen größeren Wirkungsgrad. Es kommt kurze Beschreibung der Funktionsweise mit dem Hinweis auf Sondermüll und schlechteren Lichtspektrum. Als Anzeige -JA, als Leuchtmittel - JEIN.
Bastelstunde: Auf die Experimentierplatine LED mit Widerstand anbringen.
LED anschließen. Verkehrt anschließen und die richtige Polarität erklären.

Wieder die Erklärungsrunde. Wir haben die el. Energie in Licht und Wärme umgewandelt. Alle unsere Modelle tun irgendwas - Fahren/Schwimmen, sich drehen. Welche Energie werden wir brauchen? (Mechanische/Kinetische Energie)
Frage: Wie wird die Elektrische Energie in die mechanische Energie umgewandelt? (Mit Motor)
Frage: wie funktioniert ein Motor? (Lorenzkraft)
Experiment E003 Eine Gummibärchenschaukel wird aufgebaut
TODO: Experimente mit Magnetismus als Gruppenexperimente
 -Magnet selbst erstelen
 -Elektromagnet
 -Kompass mit Stabmagnet
Ein Motor wird auseinander gebaut und die Bestandteile erklärt.
Bastelstunde: Kinder erweitern die Experimentierplatine mit dem Motor.
Durch Anlegen 1,5/3 V wird die Drehgeschwindigkeit gemessen. Durch umpolen wird die Drehrichtungsänderung festgestellt.

Erklärungsrunde: Wir haben die Elektrische Energie nun in Licht, Wärme und die Bewegung umgewandelt.
Frage: geht es auch umgekehrt? Kann man Licht, Wäme und Bewegung in elektrische Energie Umwandeln?
Beispiele aufschreiben. Solar, Windräder, Wasserkraftwerke.
Frage: Welche Energie kann man noch in die el. Umwandeln? (Chemische) Den Kindern helfen und fragen, wie Funktioniert eine Batterie?
Experiment E004 E005 Zitronenbatterie/Salzwasserbatterie
Zwei Gruppen bauen getrennt die Experimente auf, und führen sie einander vor, mit der Erklärung.

Kinderkurs Vorbereitung Teil II

Auswahlkriterien für die Experimente

Sicherheit

Eine unter Strom leuchtende Salzgurke oder die Mehlexplosion mögen spektakulär aussehen. Solche Versuche sind jedoch für Kinder nicht geeignet. Zum einem will ich, dass die Kinder die Versuche selbst zu Hause oder in der Schule nachbauen können. Deswegen werde ich auf Feuer, gefährliche elektrische Spannungen sowie auf giftige oder ätzende Stoffe verzichten.

Didaktisches Nutzen

Die Experimente sollen im Idealfall das gelernte in der Schule vertiefen und veranschaulichen. 

Einfachheit

Wie bereits oben erwähnt, die Kinder werden motiviert, die Versuche selbst durchzuführen. Deshalb werden die Versuche aus einfachsten Mitteln bevorzugt.

Kinderkurs Vorbereitung Teil I.

Veranstaltung wird als ein allgemeiner Technik-Kurs durchgeführt. Der Kurs soll 2 Tage dauern.
Strukturell soll der Kurs aus vier Bausteinen bestehen - Basteln, Experimentieren, Wettbewerb/Spiel, Präsentation.

-Basteln: Die Kinder bauen während der 2 Tage ein Modell, was sie sich bei der Anmeldung ausgesucht haben. Das soll ein funktionierendes, ansprechendes Modell sein, was die Kinder am Ende mitnehmen.
Zur Auswahl stehen:

1.  Solarauto
2.  Solarboot
3.  Solarkarussell
4.  Solarventilator

-Experimentieren: Um die Technik zu verstehen, mit der die Modelle funktionieren, Bekommt jedes Kind eine Experimentierplatine mit folgenden Elementen: Batterie, Glühbirne, LED, Schalter, Reed-Kontakt (Magnetfeld-Schalter), Piezzo-Summer und einem Motor (evtl. selbstgebauetem). Die Platine wird nach und nach im Laufe des Kurses bestückt. Die Platine können die Kinder ebenfalls mitnehmen.

-Wettbewerb/Spiel:
Zwischendurch gibt es kleine Spiele, bei denen es auch um Experimente
geht oder um die Anwendung vom gelernten. Z.Z. fahlen mit folgende ein:
-Morse-Code: Mit der Experimentierplatine (Lämpchen/LED und Summer)
werden zwei Gruppen ein Wort übertragen.
Gewinnt die Gruppe, die es schneller macht.
-Luftballonseilbahn
-Gummibandauto
-Brücke aus Papier bauen, die einen beladenen Spielzeug-Kipplader aushält
-Vorhersagen/Erklären das Prinzip/Resultat eines einfachen Experimentes,
das ein Kursleiter vorführt.

-Präsentation:
-Die Kinder bauen für die Wettbewerbe etwas unterschiedliche Modelle,
z.B. Raddurchmesser bei Gummibandauto. Vor dem Vorführen werden sie
nach einer Anleitung/Checkliste ihre Modelle und Innovationen präsentieren
Außerdem, machen die Kinder zwischendurch in Gruppen schnelle einfache Experimente
und führen sie gegenseitig vor.