Die meisten Kinder können schnell schwimmende oder sinkende Objekte erkennen, aber der Auftriebsunterricht umfasst viel mehr als schwimmende Objekte in einer Schüssel mit Wasser. Es kann schwierig sein, den Zusammenhang zwischen Wasserverdrängung, Dichte, Oberfläche und Volumen zu vermitteln. Praktische Aktivitäten und Beispiele aus der Praxis können helfen.
Unterrichten Sie über Wasserverdrängung
Gegenstände schwimmen, weil sie mit einer Kraft angedrückt werden, die dem Gewicht des von ihnen verdrängten Wassers entspricht. Daher besteht der Ausgangspunkt des Auftriebsunterrichts darin, den Schülern zu helfen, die Wasserverdrängung zu verstehen. Fragen Sie die Schüler, was passiert, wenn etwas ins Wasser gelegt wird. Es schwimmt oder sinkt, aber auch mit dem Wasser passiert etwas. Sagen Sie dem Schüler, dass sich das Objekt und das Wasser nicht im selben Raum befinden können; das Objekt schiebt das Wasser beiseite. Dies wird als Verschiebung bezeichnet. Zeigen Sie ihnen, wie das funktioniert, indem Sie eine Schüssel mit Wasser fast bis zum Rand füllen und dann etwas in das Wasser legen. Der Gegenstand, den du ins Wasser stellst, sollte groß genug sein, um Wasser über die Ränder der Schüssel zu drücken.
Über Dichte lehren
Erklären Sie als nächstes, dass schwimmende Objekte weniger dicht sind als das Wasser, das sie beiseite geschoben haben. Dichte Objekte haben normalerweise mehr Moleküle, die dicht zusammengedrängt sind. Gegenstände und Wasser können dichter oder weniger dicht werden, wenn Moleküle oder Wärme hinzugefügt oder weggenommen werden. Zeigen Sie den Schülern eine klare Glasschüssel oder -tasse. Füllen Sie den Behälter mit Leitungswasser und bitten Sie die Schüler vorherzusagen, ob ein Ei im Wasser schwimmt oder sinkt. Legen Sie das Ei vorsichtig in das Wasser, und es sollte sinken. Erklären Sie, dass das Ei dichter ist als das Wasser, das es verdrängt hat. Dann Salz in das Wasser geben. Erklären Sie den Schülern, dass Sie dem Wasser Moleküle hinzufügen, wodurch es dichter wird. Die Menge, die Sie hinzufügen, hängt von Ihrem Behälter ab, aber seien Sie nicht geizig; das Wasser sollte mit Salz ziemlich trüb sein. Dann das Ei wieder hinzufügen. Es sollte schweben. Erklären Sie, dass das Ei schwimmt, weil Sie dem Wasser Moleküle hinzugefügt haben, weil es jetzt weniger dicht ist als das Wasser.
Unterrichten Sie über Gewicht und Volumen
Fragen Sie fast jeden Schüler, und er wird Ihnen sagen, dass schwere Dinge sinken und leichte Dinge schwimmen. Dies ist zwar häufig der Fall, beschreibt aber nicht ausreichend, wie Auftrieb funktioniert. Schließlich schwimmen große, schwere Schiffe und riesige Eisberge. Fragen Sie die Schüler, was sich schwerer anfühlt: einen Apfel oder eine Büroklammer. Lassen Sie sie dann vorhersagen, welche davon sinken und welche schwimmen wird. Die Schüler werden überrascht sein, den Apfelschwimmer und die Büroklammer zu sehen. Erklären Sie, dass der Apfel schwimmt, weil er ein größeres Luftvolumen hat als die Büroklammer, obwohl er schwerer ist. Erklären Sie, dass Volumen der Raum ist, den ein Objekt ausfüllt oder einnimmt. Ein Wasserball nimmt den gleichen Platz ein wie eine Bowlingkugel, also haben sie das gleiche Volumen, aber der Wasserball schwimmt, weil sein Volumen hauptsächlich aus Luft besteht. Schiffe sind schwer, aber sie haben Luft in ihren Rümpfen, die es ihnen ermöglicht, zu schweben. Gegenstände, die viel Luft oder Freiraum halten, schweben normalerweise. Außerdem sind sie normalerweise – aber nicht immer – leicht, weshalb leichte Gegenstände dazu neigen zu schweben und schwere Gegenstände zu sinken.
Informationen zur Oberfläche
Auftrieb ist eine Kraft, die Gegenstände nach oben drückt, und je mehr Oberfläche der Gegenstand hat, um sich nach oben zu drücken, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass er schwimmt und desto mehr Gewicht wird er halten. Außerdem wird mehr Wasser verdrängt, wenn die Oberfläche eines Objekts groß ist. Zeigen Sie den Schülern zwei flache Kappen – eine sollte breit sein, wie der Deckel eines Behälters mit Sauerrahm, und die andere sollte klein sein, wie der Deckel einer Wasserflasche. Lassen Sie den kleinen Deckel in einer Schüssel mit Wasser schwimmen und stapeln Sie Pennys darauf, bis er sinkt. Bitten Sie die Schüler, vorherzusagen, ob die gleiche Anzahl von Pfennigen den breiteren Deckel sinken wird, und bitten Sie sie, ihre Vorhersagen zu begründen. Dann legen Sie die gleiche Anzahl von Pfennigen auf den breiteren Deckel. Erklären Sie, dass die größere Oberfläche des Deckels es ermöglicht, weiter zu schwimmen.