Erklären ist eine Tätigkeit,
die eng mit Gesetzen
und Modellen
verbunden ist. Beim Erklären wird geordnet und zusammenhängend
dargestellt, warum eine Erscheinung
in der Natur so und nicht anders auftritt. Dabei wird die Erscheinung
auf das Wirken von Gesetzen zurückgeführt, indem man darstellt,
dass die Wirkungsbedingungen bestimmter
Gesetze in der Erscheinung vorliegen. Auch Modelle können zum Erklären
herangezogen werden.
Erklären darf nicht mit dem Begründen
verwechselt werden. Erklärt werden Sachverhalte (Erscheinungen, die
Wirkungsweise von Geräten), begründet werden Aussagen.
Während beim Erklären immer auf Gesetze und Modelle zurückgegriffen
wird, können Begründungen objektiv oder subjektiv sein. Es ist
zweckmäßig, beim Erklären in folgenden Schritten vorzugehen:
- Beschreibe die für das Wirken von Gesetzen und Anwenden von Modellen wesentlichen Seiten der Erscheinung! Lasse unwesentliche Seiten unberücksichtigt!
- Nenne Gesetze und Modelle, mit denen die Erscheinung erklärt werden kann, weil deren Wirkungsbedingungen vorliegen!
- Führe die Erscheinung auf das Wirken physikalischer Gesetze bzw. auf das Anwenden von Modellen zurück!
Beispiele
Erkläre, warum sich hinter einem beleuchteten Körper ein
Schatten bildet!
Licht breitet sich von einer Lichtquelle ausgehend geradlinig aus. Trifft
es auf einen lichtundurchlässigen Körper, so tritt hinter diesem
Körper wegen der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes und der Lichtundurchlässigkeit
ein Bereich auf, in den kein Licht gelangt. In diesem Bereich ist ein
Schatten vorhanden.
Je nach Tageszeit und Bewölkung kann der Himmel sehr unterschiedliche
Farben haben (Bilder 1 und 2).
Wie kommen diese unterschiedlichen Farben des Himmels zustande?
Das Licht, das von der Sonne zu uns gelangt, fällt durch die Lufthülle
der Erde, die Atmosphäre. Ein Teil dieses Lichtes wird von den Teilchen,
die sich in der Atmosphäre befinden, gestreut. Wie stark das Licht
gestreut wird, hängt von seiner Farbe ab. Allgemein gilt: Die Intensität
des gestreuten blauen Lichtes ist wesentlich größer als die
Intensität des gestreuten roten Lichtes. Die unterschiedlichen Farben
kommen dann folgendermaßen zustande: Bei hohem Sonnenstand ist der
Weg des Sonnenlichtes durch die Atmosphäre kurz. Da die Intensität
des gestreuten blauen Lichtes sehr groß ist, sehen wir den Himmel
in dieser Farbe.
Am Morgen bzw. am Abend ist der Weg des Lichtes durch die Atmosphäre
wesentlich länger als bei hohem Sonnenstand. Aufgrund der stärkeren
Streuung des blauen Lichtes auf diesem langen Weg gelangt nur noch wenig
blaues Licht und viel rotes Licht zu uns. Wir sehen den Himmel mit dem
typischen Morgenrot oder Abendrot.
Erkläre, warum sich der elektrische Widerstand eines metallischen
Leiters mit Erhöhung der Temperatur vergrößert!
Die Vergrößerung des elektrischen Widerstandes eines metallischen
Leiters mit Erhöhung der Temperatur kann mithilfe des Modells der
Elektronenleitung erklärt werden. Mit der Erhöhung der Temperatur
bewegen sich die Metall-Ionen immer heftiger um ihre Ruhelage. Dadurch
stoßen die Elektronen bei ihrer gerichteten Bewegung häufiger
mit den Metall-Ionen zusammen. Die gerichtete Bewegung der Elektronen
wird dadurch stärker behindert als bei niedrigerer Temperatur. Dem
elektrischen Strom wird ein größerer Widerstand entgegengesetzt.