Experimentieren ist eine sehr komplexe Tätigkeit, die viele Einzeltätigkeiten umfasst und die vor allem mit dem Erkennen und Anwenden von Gesetzen verbunden ist. Das Ziel eines Experimentes besteht darin, eine Frage an die Natur zu beantworten.
Beim Experimentieren wird eine Erscheinung der Natur unter ausgewählten,
kontrollierten, wiederholbaren und veränderbaren Bedingungen
beobachtet und ausgewertet. Mit Experimenten werden z. B. Zusammenhänge
zwischen Größen untersucht oder Natur- und Stoffkonstanten
bestimmt.
Experimentieren bedeutet planvolles Arbeiten.
Deshalb ist es zweckmäßig, beim Experimentieren in bestimmten
Schritten
vorzugehen. Zweckmäßig sind die nachfolgend genannten Schritte,
die auch an einem Beispiel dargestellt sind.
| Ablauf eines Experiments | Ein Beispiel aus der Physik | ||||||||||||
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1. Vorbereiten des Experiments
Dann ist eine Experimentieranordnung zu entwerfen und zu skizzieren,
mit der die gewünschten Größen gemessen und Beobachtungen
gemacht werden können. Dabei sind auch die zu nutzenden Geräte
und Hilfsmittel festzulegen. |
Untersuche experimentell Unter-schiede zwischen der Leerlaufspannung
und der Klemmenspannung von elektrischen Quellen! Leerlaufspannung Es werden Leerlaufspannung und Klemmenspannung für verschiedene
elektrische Quellen gemessen und miteinander verglichen. Als Bauelement
wird ein elektrischer Widerstand
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| 2. Durchführen
des Experiments Die Experimentieranordnung ist nach der Planung aufzubauen. Die gewünschten Messwerte und Beobachtungen werden registriert und protokolliert. Dazu werden häufig Messwertetabellen angefertigt. |
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| 3. Auswerten
des Experiments Die protokollierten Messwerte und Beobachtungen werden ausgewertet. Dazu werden z.B. Diagramme angefertigt und Berechnungen durchgeführt. In Bezug auf die experimentelle Frage wird ein Ergebnis formuliert. Häufig werden Fehlerbetrach-tungen zur Genauigkeit der Messungen und Beobachtungen durchgeführt. Das experimentelle Ergebnis wird unter Berücksichtigung der Fehlerbetrachtungen bewertet. |
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Ein Experiment wird meist protokolliert. Nachfolgend ist ein "Musterprotokoll"
ausgewiesen, an dem Sie sich orientieren können.
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| Aufgabe: Untersuchen Sie experimentell den Zusammenhang zwischen Stromstärke und Zeit beim Entladen eines Kondensators über einen ohmschen Widerstrand! Ermitteln Sie die ursprünglcihe Ladung des Kondensators! |
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Durchführung und Auswertung: Messwertetabelle: |
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| t in s | 1,8 | 3,4 | 5,0 | 7,2 | 9,9 | 13,2 | 18,1 | 21,5 | 26,5 | 32,5 | 53,7 | ||||||
| I in mA | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,15 | 0,1 | 0,06 | 0,01 | ||||||
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Ergebnis: Durch Auszählen der Fläche unter dem Graphen
erhält man eine Ladung von etwa Q = 10 mC. Das ist die ursprüngliche
Ladung. |
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und
einer Ladespannung von 10 V beträgt die anfängliche
Entladestromstärke:
