Solarballon 1 - Projekttag der Traum vom Fliegen

Europaschule – Regine Hildebrandt
Grundschule Cottbus
Dokumentation
1. Projekttag - Der Traum vom Fliegen
Europaschule „Regine Hildebrandt“
Grundschule Cottbus
Projekt: Bau eines Solarballons
Dauer: Schuljahr 2003/2004
Jahrgangsstufe: Klasse 6
Anzahl der beteiligten Schüler: 50
Sachbezug:
Ziel:
Physik – Themenbereich Körper und Stoffe
fachübergreifend Mathematik, Deutsch, Kunst, Biologie
Mit diesem Unterrichtsprojekt wird den Schülern gezeigt, dass
Luft etwas Faszinierendes und doch Alltägliches ist. Es werden
eine Vielzahl von physikalischen, biologischen und chemischen
Phänomenen anschaulich dargestellt. Ein „Lernen mit Kopf, Herz
und Hand“ steht im Mittelpunkt.
Projektbeschreibung
1. Projekttag „Der Traum vom Fliegen“ – Dezember 2003
Die Schüler beschäftigten sich fächerübergreifend an einem
gemeinsamen Projekttag in Deutsch, Kunst und Physik mit dem
Thema „Fliegen“. Dabei bearbeiteten sie in Deutsch die Anfänge und
die Geschichte des Fliegens, behandelten das Gedicht „Der Schneider
von Ulm“ sowie die Sage „Daidalus“ und spielten es als kleines
Theaterstück nach. In Kunst gestalteten sie das Modell einer
Montgolfiere.
In verschiedenen physikalischen Experimenten beobachteten die
Schüler die Eigenschaften und Erscheinungsformen der Luft. Sie
erkannten, dass Luft aus Teilchen besteht, einen Raum einnimmt und
Kraft ausüben kann.
Diese Erkenntnisse sollten sie beim Bau des Modells eines
Heißluftballons anwenden. Dazu erhielten die Schüler langfristige
Projektaufgaben und unterschiedliche Bauanleitungen.
2. Projekttag „Bau eines Solarballons“ – Mai 2004
Zu Beginn wurden die Projektaufgaben und Projektmappen sowie die
verschiedenen Modelle der Heißluftballons vorgestellt und getestet.
Anschließend wurden unterschiedliche Versuche zum Thema
„Auftrieb“ durchgeführt.
Dabei fanden die Schüler heraus, dass Ballons nicht nur aufsteigen,
wenn sie mit Gas gefüllt sind oder wenn ein Brenner warme Luft
erzeugt, sondern dass das auch durch die Nutzung der Energie der
Sonnenstrahlung möglich ist. Deshalb war es für alle sehr interessant,
einen Solarballon zu bauen. So entstanden zwei unterschiedliche
Modelltypen von Solarballons.
3. Projekttag „Schüler lernen von Schülern“ – Juni 2004
Am Ende des Schuljahres luden die Schüler der 6. Klassen ihre
jüngeren Mitschüler aus den 5. Klassen zu einer gemeinsamen
Unterrichtsstunde zum Thema „Fliegen“ in die Aula ein. Sie führten
gemeinsam mit den Jüngeren einfache Versuche zum Thema
„Auftrieb“ durch, stellten die verschiedenen Heißluftballon-Modelle vor
und erklärten den Bau und die Wirkungsweise des Solarballons.
Neugierig und fasziniert hörten die Schüler der 5. Klasse zu und waren
begeistert von den Ergebnissen.
In einer Luftikus-Werkstatt konnten sie dann selbst viele Versuche
gemeinsam mit den Schülern der 6. Klasse durchführen und waren
erstaunt, wie spannend doch das Thema „Luft“ sein kann.
- Schülergruppen stellen ihr Modell eines Heißluftballons vor
- Schüler führten Versuche zum Thema „Auftrieb“ durch
- Schüler bauten in Schülergruppen zwei unterschiedliche
Solarballons
Die Schüler besprachen zuerst die Anfänge des
Fliegens.
Das Gedicht „Der Schneider von Ulm“ wurde gelesen
und als kleines Theaterstück gespielt.
Außerdem beschäftigten sie sich mit der Sage „Ikarus
und Dädalos“.
Jedes Kind zeichnete oder gestaltete etwas zum Gedicht
oder zur Sage.
Eine der bekanntesten griechischen Sagen ist die
von Ikarus.
Ikarus entfloh der Gefangenschaft des Königs Minos
mit Hilfe von Flügeln, die er zusammen mit seinem
Vater Dädalus aus Wachs und Vogelfedern gebaut
hatte.
Das Wagnis gelang ! Jedoch, bei ihrer Flucht kam
Ikarus trotz der Warnungen seines Vaters der Sonne
zu nahe – das Wachs schmolz und Ikarus stürzte ins
Meer. Zu sehr hatte er sich vom Hochgefühl des
Fliegens mitreißen lassen.
Eine Sage !
Schüler suchen den Weg von Ikarus und Dädalus auf der Karte und zeichnen ihn nach.
Zuerst sprachen die Schüler über die Anfänge des
Fliegens. Sie lasen, wie alles anfing und erfuhren
so interessante Dinge über die erste bemannte
Ballonfahrt, das erste lenkbare Luftschiff, den
Zeppelin, lernten Otto Lilienthal und seine
selbstgebauten Luftgleiter kennen und noch vieles
mehr.
Im Jahre 1783 gelang es den Brüdern Joseph
und Etienne Montgolfiere in Paris einen Ballon,
die Montgolfiere zu bauen und tatsächlich damit
zu fliegen.
Am 5. Juni 1783
stiegen sie vor vielen
Schaulustigen etwa
300 Meter mit ihrem
Ballon in die Luft.
Der
Traum
vom
Fliegen war endlich
wahr geworden.
Schüler beschäftigen sich mit dem Gedicht „Der Schneider von Ulm“ und gestalten es im Bild nach.
Als erstes haben die Schüler die Aufgabe,
aus einfachen DIN-A 4-Bögen eine Kugel
zu bauen.
Dabei merken Sie, dass die Bögen
eigentlich viel zu groß sind und eine ovale
Form haben müssten.
Danach
bekommen
sie
einen
Bastelbogen von einer Montgolfiere und
bauen ein kleines Modell.
Schüler
beobachten
in
verschiedenen
Experimenten
die
Eigenschaften
und
Erscheinungsformen der Luft.
Sie erkennen, dass Luft aus Teilchen besteht,
einen Raum einnimmt und Kraft ausüben kann.
Luft besteht aus:
0,03 l Kohlenstoffdioxid
0,97 l andere Gase,
hauptsächlich
Edelgase
21 l
Sauerstoff
Blatt 1
1.
 Stelle die Teelichter in die Mitte jedes Tellers auf die Klebestelle und zünde sie an.
 Stülpe die Gläser 1 und 2 vorsichtig über je eine Kerze.
 Pass gut auf ! Was passiert ?
Welchen Unterschied bemerkst du ?
 Was wird wohl passieren, wenn du Glas 3 nimmst ?
Notiere erst deine Vermutung und überprüfe dann, ob du recht hast.
2.



Stelle jetzt die Kerze auf den Teller.
Gieße etwas gefärbte Flüssigkeit auf den Teller.
Zünde die Kerze an und stülpe das Glas 2 darüber.

Was passiert ?
Schreibe deine Beobachtungen auf !

Hast du eine Erklärung dafür ?
Blatt 2
Ziehe den Kolben aus der Fahrradluftpumpe.
Verschließe mit dem Daumen die seitliche Öffnung der Pumpe.
Glaubst du, du kannst den Kolben wieder in die Pumpe zurück drücken ?
Probiere es aus ! Was geschieht ?
Lasse nun den Griff der Luftpumpe los.
Was passiert ? Warum ist das so ?
Lege das Lineal so auf die Tischkante, dass es
5 cm darüber hinausragt.
Drücke dann sanft auf das Ende des Lineals.
Was passiert ?
Lege jetzt das Lineal zurück und breite einen
Bogen Zeitungspapier darüber aus.
Was passiert, wenn du jetzt auf das freie
Ende des Lineals drückst ?
Hast du eine Erklärung dafür ?
Blatt 1
Stülpe einen Luftballon über eine Flasche.
Stelle die Flasche für eine Minute in heißes Wasser.
Was passiert ? Warum ?
Stelle jetzt die Flasche in kaltes Wasser.
Was kannst du beobachten ?
Erkläre es !
Blatt 2
Erwärmung
Abkühlung im kalten Wasser
Bau den Versuch entsprechend der Abbildung auf !
Versuche dann Wasser in die Trichter zu gießen.
Was kannst du beobachten ? Warum ist das so ?
Miss das Gewicht des leeren Luftballons mit Bindfaden auf der mg-Waage.
Blase danach den Luftballon auf, verschließe ihn mit dem Faden, so dass keine Luft mehr austreten kann.
Wiege nun den gefüllten Luftballon erneut.
Was stellst du fest ?
Lege ein Stück Watte in das Becherglas auf den Boden !
Nimm nun den Fön und blase die Luft direkt über das Becherglas.
Was kannst du beobachten ? Hast du eine Erklärung dafür ?
Blatt 1
1.
Luft quetschen
Blase einen Luftballon auf. Umfasse dabei mit deinen Händen den Ballon !
Was spürst du ?
Was bewegt sich im Ballon, wenn du ihn zusammendrückst ?
Stelle einen Plastikbecher auf den Tisch. Halte den Ballon hinein und blase ihn auf.
Halte sein Mundstück fest und hebe ihn hoch.
Was stellst du fest ?
Blatt 2
2.
Ballon in der Flasche
Blase den Ballon auf. Ist es einfach oder
schwer ihn aufzublasen ?
Lass jetzt die Luft wieder aus dem Ballon.
Stecke den Ballon vorsichtig in die leere
Flasche. Stülpe dabei das Mundstück des
Ballons über die Öffnung der Flasche.
Versuche jetzt den Ballon so aufzublasen, dass der Ballon die
ganze Flasche ausfüllt !
Was passiert ? Warum ist das so ?
Es gibt einen Trick, der dir hilft !
Hast du eine Idee ? Beachte alle Materialien der Station !
Blatt 1
1.
Fülle die Kunststoffwanne mit Wasser.
Tauche das Becherglas mit der Öffnung nach unten verschieden tief in das Wasser !
Was beobachtest du ?
Blatt 2
2.
Kippe nun das Becherglas zur Seite, bis es waagerecht in der Wanne liegt. Das Glas füllt sich mit Wasser.
Stelle nun das Glas unter Wasser wieder senkrecht und hebe es langsam an, ohne es ganz aus dem Wasser zu nehmen.
Was beobachtest du ? Warum ist das so ?
In einem mit Wasser gefüllten Messbecher, der
umgekehrt in einer wassergefüllten Wanne gehalten
wird, wird von unten mit Hilfe eines Strohhalmes die
ausgeatmete Luft aufgefangen.
Wieviel Luft hast du ausgeatmet ?
Was hast du beobachtet ?
Stopfe ein Papiertaschentuch fest unten in das Glas hinein. Drehe das Glas herum und tauche es verkehrt
herum in das Wasser.
Achte darauf, dass du es gerade nach unten hältst !
Was vermutest du ? Ist das Papier trocken oder nass ?
Schreibe deine Beobachtungen auf !
Kannst du erklären, wie das funktioniert ?





Fülle den Becher bis zum Rand mit Wasser.
Drücke die Karte mit der glatten Seite nach unten fest auf den Becher.
Halte die Postkarte mit der Hand fest und drehe den Becher über
einer Schüssel um.
Drücke dabei die Karte fest gegen den Rand.
Was wird wohl passieren, wenn du die Postkarte los lässt ?
Versuche es einmal !
Was ist geschehen ? Hast du richtig vermutet ?
Kannst du erklären, was hier passiert ist ?
Die Schüler beschäftigen sich in langfristigen
Projektaufgaben mit dem Thema „Ballon“.
In gemeinsamer Gruppenarbeit bauen die
Schüler nach einem vorgegebenen Bauplan
das Modell eines Ballons nach.
An einem weiteren Projekttag werden die
Modelle vorgestellt und ihre Funktionsweise
demonstriert.
Der Höhepunkt
soll der Bau
eines
Solarballons
werden.
Schülerteams erhalten ihre Bauanleitung !
Aufgaben zum
1.
Erforsche die Geschichte der Ballonfahrt !
2.
Aus welchen Teilen besteht ein Ballon und welche Aufgaben
haben diese ?
3.
Welche Ballonarten gibt es ?
Erkläre ihre Funktionsweise ! Welches physikalische Prinzip wirkt
?
4.
Warum fliegt ein Ballon nicht – sondern fährt ?
5.
In welcher Jahreszeit ist es am günstigsten, einen Ballon steigen zu lassen ?
Warum ?
6.
Baue gemeinsam mit deinen Mitschülern einen Ballon nach vorgegebenen Bauplan.
Um welche Art von Ballon handelt es sich ?
Dokumentiere in einem Bericht die Entstehung und ersten Flugversuche eures Ballons !
Du bräuchtest 6 Hände, wenn du den Seidenpapierballon alleine zusammenbauen wolltest,
deshalb ist „Teamwork“ angesagt. Mit einem Freund und noch einer erwachsenen Person dazu
macht's richtig Spaß!
Du brauchst:
4 Bogen, 50 x 70 cm, farbiges Seidenpapier
4 Bogen, 35 x 50 cm, weißes Seidenpapier
1 Bogen, 50 x 50 cm, weißes Seidenpapier
Bleistift, Lineal, Klebestift, leichtes Klebeband, Falzbein, Schere
Heißluftföhn
Lege die 4 Bogen farbiges Seidenpapier,
50 x 70 cm, nebeneinander, bestreiche die
jeweils die rechte Kante mit Klebstoff und
klebe sie zu einem breiten Streifen
zusammen.
Schneide die 4 weißen Bogen,
35 x 50 cm, wie gezeigt zurecht. Jeweils die
linke und die rechte untere Ecke wird
abgeschnitten.
Klebe die 4 zurechtgeschnittenen Teile unten an
den bunten Streifen.
4
Klebe den weißen Bogen Seiden-papier, 50 x 50 cm,
oben an Teil 4
des Streifens.
Knicke alle Klebekanten nach dem Trocknen
sorgfältig mit dem Falzbein zu einem Quader.
Schließe die offene Seite und klebe den Deckel
oben an.
Verschließe die schrägen Kanten mit dem
Klebeband. Übrig bleibt eine Öffnung von 12 x 12
cm. Umklebe auch die Öffnung mit Klebeband, damit
sie stabiler wird.
Die beste Startbedingung für deinen Seidenpapierballon ist ein kalter, windstiller Tag. Deine Helfer
dürfen das Papier nicht zu fest halten, denn es reißt sehr schnell. Schließe den Heißluftföhn mit
einem Verlängerungskabel an und puste heiße Luft in die Öffnung. Der Ballon bläht sich auf und
steigt behutsam nach oben.
Du brauchst:
- 4 Bögen Seiden-Papier (ca. 50x70 Zentimeter, am besten je zwei in einer Farbe)
- etwas Draht und Schnur
- 1 Bogen Karton (DIN A4)
- 3 Blatt Papier (DIN A4)
- Zeitung zum Unterlegen
- Lineal und Bleistift
- Klebstoff und Cuttermesser oder Schere
1. Fertigen einer Schablone
Klebe die drei DIN-A4-Blätter hintereinander, zeichne dann Linien auf (wie in der Abbildung), und
schneide die so entstandene Form aus. Sie dient als Schablone für die Seidenpapier-Bahnen, aus
denen dein Ballon entsteht.
2. Zuschnitt
Lege die Schablone jeweils so auf das Seidenpapier, dass du aus jedem Bogen zwei Bahnen
ausschneiden kannst. Wenn du einen Cutter benutzt, schneide damit vorsichtig entlang der
Schablone. Nimmst du eine Schere, solltest du den Umriss erst mit einem Bleistift nachzeichnen
und dann ausschneiden. Am Ende hast du acht Bahnen - vier von jeder Farbe, wenn du
verschiedenfarbiges Seidenpapier benutzt hast.
3. Zusammenkleben - 1. Teil
Bevor der Klebstoff zum Einsatz kommt, lege Zeitungspapier unter, damit du nicht die ganze
Arbeitsfläche verschmierst. Achte unbedingt darauf, dass dir deine Bahnen nicht an der Zeitung
haften bleiben - das Seidenpapier reißt leicht! Nun klebst du die Bahnen an jenen Kanten, die im
spitzen Ende münden, so zusammen, dass am Ende eine Art unvollständiger Stern (wie auf
unserem Bild) vor dir liegt. Schließlich fügst du die erste und die letzte Bahn zusammen.
4. Zusammenkleben - 2. Teil
Das alles wiederholst du mit den unteren Kanten der
Bahnen - du musst aber jeweils den letzten
Zentimeter aussparen. Während dein Ballon langsam
Form annimmt, wird es immer schwieriger, die
Bahnen sauber aneinander zu fügen. Am einfachsten
geht es, wenn du dir das ganze Gebilde immer so
zurechtfaltest, dass die beiden zu verklebenden
Kanten genau aufeinander liegen.
5. Öffnungsring und Gondel
Biege aus dem Draht einen Ring, der etwas
größer ist als die Öffnung deines Ballons. Steck
diesen Ring dann in die Öffnung hinein und
befestige ihn, indem du den letzten Zentimeter
jeder Bahn nach innen umklappst und festklebst
(oben). Schließlich schneidest du aus dem
Kartonbogen eine Form aus, wie sie die
Abbildung unten zeigt, und faltest daraus die
würfelförmige Gondel.
6. Fertig !
Mit vier Schnüren hängst du die Gondel an den
Ballon - und jetzt kannst du dein SeidenpapierModell steigen lassen.
Halte den Ballon an der Spitze und fülle ihn mit
warmer Luft aus dem Fön (nicht zu heiß).
Sobald die Luft im Innern wirklich warm ist, lasst
ihr den Ballon aufsteigen.
Wir bauen einen
Wenn du den Angaben auf dem Bauplan genau folgst, wirst du bald deinen eigenen Heißluftballon
steigen lassen können.
Besorge dir zunächst 6 Bögen Seidenpapier (70 cm x 30 cm). Wenn dein Ballon bunt werden soll,
brauchst du entsprechend buntes Seidenpapier.
Bauplan
(A) Fertige eine Schablone aus Pappe, mit deren Hilfe sechs Bahnen aus dem Seidenpapier
ausgeschnitten werden.
Klebe die Bahnen an den 1 cm breiten Rändern zusammen. Die Kleberänder müssen im
Balloninneren sein.
(B) Jetzt brauchst du einen 62,8 cm langen, dünnen Blumendraht.
Forme den Draht zu einem Ring und löte die Enden zusammen, ohne sie übereinander zu
legen.
Klebe den Ring unten in den Ballon ein.
(C) Schneide aus farbiger Pappe den angegebenen Streifen aus und klebe ihn so zusammen,
dass der 2 cm breite Klebestreifen innen ist. Klebe den Ring unten in den Ballon ein.
(D) Der Ballon muss oben noch zugeklebt werden. Schneide dazu aus Papier einen Kreis mit
mindestens 10 cm Durchmesser aus. Klebe zunächst eine Schlaufe aus dünnem Bindfaden
darauf und klebe dann die Papierscheibe oben auf den Ballon.
(E) Hänge den Ballon an einen Holzstab. Erwärme vorsichtig die Luft im Inneren des Ballons mit
einem Fön. Wenn er zu tanzen beginnt, stelle den Fön ab und ziehe die Schlaufe vom
Holzstab.