Transcription
InhaltVorwortHinweise zur Nutzung der MindCardsPeriodensystem der ElementeLebensgrundlage Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Energiearten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Viertakt-Verbrennungsmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Elektrische Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Elektrische Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Aufbau und Funktion von Kraftwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Wirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Verbrennung fossiler Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Verantwortungsvoller Umgang mit Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12791214182023Grundlagen der Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Möglichkeiten und Grenzen der Wahrnehmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Das Zentralnervensystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Erregungsleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Lernen und Gedächtnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Belastungen und Schutz des Nervensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Funktionsweise eines Telefons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Steuerung von Vorgängen durch Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Dioden und Leuchtdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 Aufnahme und Verarbeitung von Informationenbei Mensch und Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27283133353638404345Blick in den Mikrokosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Aufbau von tierischen und pflanzlichen Zellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Der Zellkern als Träger der Erbinformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Veränderung der Erbinformationen (Mutation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Möglichkeiten der Gentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Aufbau der Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Periodensystem der Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4950525558616647
789101112Radioaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Strahlungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Halbwertszeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Kernspaltung und Kettenreaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Anwendung der Kernenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Nutzen und Risiken der Radioaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .687073757779Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Die Stammesgeschichte des Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Biologische und kulturelle Evolution des Menschen . . . . . . . . . . . . . . . .818285Stoffe im Alltag und in der Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 871 Fossile und nachwachsende Rohstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882 Trennen von Erdöl durch Destillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 923 Kohlenwasserstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 974 Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100Kraft und Bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Änderung der Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Trägheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Bremsweg und Anhalteweg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105106109112114Übungsaufgaben im Stil des Quali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Übungsaufgabe 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118Übungsaufgabe 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137BildnachweisAutorinnen: Irina Meitner, Rita Tandetzke
VorwortLiebe Schülerin, lieber Schüler,dieses Trainingsbuch für das Fach Natur und Technik ist dir eine Hilfe bei derselbstständigen Vorbereitung auf Proben und den Qualifizierenden Hauptschulabschluss.f Jedes Kapitel ist so aufgebaut, dass du zunächst alle wichtigen Inhalte desThemas erfährst. Nachdem du alles aufmerksam gelesen hast, kannst dudein Wissen anhand vieler abwechslungsreicher Aufgaben überprüfen.f Im zweiten Teil des Buches findest du zwei Beispiele, die dir zeigen, wieeine Quali-Prüfung aussehen könnte. Zu jedem Themengebiet werdenFragen zu den zentralen Inhalten gestellt. Erkundige dich aber auf jeden Fallzusätzlich bei deiner Lehrkraft nach den Schwerpunkten für die Prüfung andeiner Schule. Wenn du die Beispielprüfungen durchgearbeitet hast, siehstdu auch, wo du vielleicht noch Lücken hast. So kannst du ganz gezielt dasentsprechende Kapitel noch einmal vertiefen.f Am Ende des Buches findest du alle Lösungen zu den Aufgaben. Es ist abersinnvoll, wenn du zunächst versuchst, die Aufgaben selbstständig zu lösen.Du kannst dazu auch noch einmal in dem entsprechenden Kapitel nachlesen. Erst danach solltest du deine Ergebnisse mithilfe der Lösungsvorschlägekontrollieren.f Auf einigen Seiten werden dir die rechts abgebildeten Symbole auffallen. Sie weisen darauf hin, dass du hier interaktive Übungenoder zusätzliche Karteikarten (MindCards) online nutzen kannst.Auf der Umschlaginnenseite findest du einen Link zur PlattformMyStark und deinen persönlichen Code, mit dem du Zugriff aufdiese interaktiven Aufgaben hast. Probiere es doch gleich mal aus!Viel Erfolg bei deinen Proben und im Quali!Irina MeitnerRita Tandetzke
r 27Grundlagen der Kommunikation
28 r Grundlagen der Kommunikation1 Möglichkeiten und Grenzen der WahrnehmungJeden Morgen, wenn du in die Schule kommst, begrüßt du deine Freunde.Meist lächelst du sie an, manchmal bist du vielleicht nicht so gut gelaunt undstarrst nur abwesend in die Ferne. Deine Freunde erkennen deine Stimmungund reagieren entsprechend, z. B. indem sie auch lächeln.KommunikationKommunikation bezeichnet die Übertragung und den Austausch von Informationenzwischen verschiedenen Partnern.BeispielMenschen verständigen sich u. a. durch Sprache, Mimik oder Gestik miteinander.Informationen aus der Umwelt werden von unseren Sinnesorganen aufgenommen. Man bezeichnet diese Einflüsse als Reize. In den einzelnen Sinnesorganen befinden sich dabei Sinneszellen, die jeweils nur einen ganz bestimmten Reiz aufnehmen können. Technische Geräte helfen, die Leistung dermenschlichen Sinnesorgane zu gsmesser, erDruckWaage, LuftdruckmesserTemperaturThermometer, InfrarotkameraHautTabelle 7: unsere Sinnesorgane
Möglichkeiten und Grenzen der Wahrnehmung r 29Die Leistungsfähigkeit unserer Sinnesorgane hat allerdings auch Grenzen. Wirkönnen nicht alle Informationen aus der Umwelt wahrnehmen. Ultraschallwellen (sehr hohe Töne), mit denen sich Fledermäuse orientieren, oder Infraschallwellen (sehr tiefe Töne) können wir beispielsweise nicht hören. Auchunser Auge kann Strahlung nur in einem bestimmten Bereich wahrnehmen.Radioaktive und elektromagnetischeReizMessgerätStrahlung sowie Röntgenstrahlen sindElektrischerAmperemeter,für uns nicht wahrnehmbar.StromVoltmeterManche der genannten Einflüsse könnenRadioaktivitätGeigerzählerfür den Menschen gefährlich sein. GeradeMagnetismusKompassfür diese Reize benötigt man Messgeräte.Tabelle 8: Messgeräte39Erkläre den Begriff Kommunikation.40Nenne zu den Situationen jeweils den Reiz und das aufnehmende Sinnesorgan.a Glas mit Limonade:b Hammer auf Finger:c buntes Kleid:d zwei Personen, die sich unterhalten:e Deo deines Banknachbarn:41Beschreibe mithilfe der abgebildeten Situation ein einfaches Kommunikationsmodell. Verwende dabei die Fachbegriffe.
30 r Grundlagen der Kommunikation42Ergänze die erzählerSchallmesserMagnetismusNase43Löse das Rätsel. Wie lautet das Lösungswort?abK K K K K KK K K K Kc K K K K K K K K K K KdeK K K KK K K K K K K K K Kf K K K K K K K K KgK K KhK K K K KijK K K KK K K Kk K K K K KlK K K K K KacegikReiz, den du hörstKörperzelle, die den Reiz aufnimmtReiz, der dir zeigt, wie warm es istOrgan, mit dem du hörstOrgan, mit dem du siehstOrgan, mit dem du schmeckstbdfhjlReiz, den du siehstOrgan, mit dem du riechen kannstReiz, der die Zunge ansprichtReiz, den du beim Umarmen spürstOrgan, mit dem du fühlstReiz, der dir bei der Parfumwahl hilft
Das Zentralnervensystem r 312 Das ZentralnervensystemFür die Aufnahme, Weiterleitung und Verarbeitung der Informationen sowohl von außen wieauch von den inneren Organen ist das Nervensystem zuständig.Die „Schaltzentrale“ des menschlichen Nervensystems ist das Zentralnervensystem (ZNS), zudem Gehirn und Rückenmark gehören. Hierlaufen alle Informationen zusammen, werdensofort verarbeitet und eine entsprechende Reaktion wird veranlasst.Das menschliche Gehirn besteht aus verschiedenen Teilen, die jeweils unterschiedliche Aufgaben haben.f GroßhirnDas Großhirn besteht aus zweiHälften und ist stark gefaltet, sodass es eine sehr große Oberflächehat. Es verarbeitet, vergleicht undbeurteilt alle ankommenden Informationen und steuert das Gedächtnis, Denkvorgänge, Willensbildung sowie Sinneseindrücke,Bewegung, Gefühle und Sprache.f BalkenDer Balken ist die Verbindung zwischen den beiden Großhirnhälften.f KleinhirnDas Kleinhirn steuert die Bewegungsabläufe.f Zwischen-, Mittel- und Nachhirn (Stammhirn)Das Stammhirn steuert unbewusste Vorgänge (Körpertemperatur, Hunger,Durst, Atmung) und ist „Filter“ der Sinneseindrücke.Für die Weiterleitung der Informationen sorgen die Nervenzellen, die sichüberall im Körper befinden. Man kann sich diese wie ein weit verzweigtes Kabelsystem vorstellen.
32 r Grundlagen der KommunikationDie Tätigkeiten der inneren Organe regelt das vegetative Nervensystem. Esist zuständig für Atmung, Kreislauf, Verdauung, Stoffwechsel und Drüsenarbeit. Seine Tätigkeit ist uns die meiste Zeit nicht bewusst.44a Ordne richtig NachhirnRückenmarkKKKKKK1236b Nenne zwei Aufgaben von Gehirnteil 1.75445Das zentrale und das vegetative Nervensystem übernehmen verschiedene Aufgaben im menschlichen Körper. Nenne jeweils zwei Beispiele.
Erregungsleitung r 333 ErregungsleitungAm Beispiel eines Torschusses kann man sich den Ablauf von Aufnahme undVerarbeitung eines Reizes sowie die bewusste Reaktion darauf gut vorstellen.Solche Reaktionen laufen in Sekundenschnelle ab. Die Zeitspanne von derAufnahme des Reizes bis zur Reaktion ( Reaktionszeit) hat u. a. auch imStraßenverkehr eine große Bedeutung.Manchmal ist es aber wichtig, dass eine Reaktion automatisch und ohne Einschaltung des Willens abläuft. Diese besonderen, angeborenen Reaktionennennt man Reflexe. Ein Beispiel ist der Lidschlussreflex: Nähert sich unseremAuge ein Gegenstand wird das Augenlid schnell geschlossen, um das Auge zuschützen. Reflexe werden nicht nur vom Gehirn, sondern auch vom Rückenmark gesteuert und können deshalb sehr schnell ablaufen.
34 r Grundlagen der Kommunikation46Erkläre mithilfe des Bildes den Ablauf einer Reaktion.47Wodurch unterscheidet sich der Reflex von der Reaktion?48In welcher Situation handelt es sich um einen Reflex,wo um eine Reaktion?ReflexReaktionkkkkkkd Beim Füllen der Pfefferdose muss Peter öfter niesen.kke Beim Feueralarm verlassen die Schüler fluchtartigkka Im Klassenzimmer ist die Luft schlecht. Andreaskann ein mehrmaliges Gähnen nicht unterdrücken.b Kathrin schließt blitzartig die Lider, bevor die Mückein ihrem Auge landet.c Die Autofahrerin kann gerade noch rechtzeitigbremsen.das Schulgebäude.49Ordne den Stichworten Reaktion oder Reflex zu. Unterstreiche dazu in verschiedenen Farben.vom Willen beeinflusstmuss erlernt werdenangeborenvom Rückenmark gesteuertläuft sehr schnell abläuft eher langsam ab
Lösungen r 14538StromverbraucherSparmöglichkeitKühl- und Gefrierschrankz. B. Temperatur nur so niedrig wie nötig, Tür gleich schließenWaschmaschine, Trocknerz. B. nur voll beladen laufen lassen, niedrige TemperaturPCz. B. ausschalten, wenn Arbeit beendetWarmwasserbereitungz. B. Wasserkocher nutzen statt KochplatteLichtz. B. ausschalten, wenn man den Raum verlässtRadio, Fernseherz. B. ganz ausschalten, nicht nebenbei laufen lassenKochenz. B. Topfdeckel aufsetzen, Schnellkochtopf nutzenGeschirr spülenz. B. nur volle Geschirrspülmaschine laufen lassenGrundlagen der Kommunikation39Kommunikation bezeichnet die Übertragung und den Austausch von Informationen zwischen Sender und ht/AugeSchall/OhrGeruch/NaseDer Sender ( Mädchen 1) übermittelt dem Empfänger ( Mädchen 2) mittelsSprache, Mimik und Gestik eine uchtungsmesserGeschmackZungepH-Papierelektrischer Strom–AmperemeterTemperaturHautThermometer, s–KompassGeruchNaseGaschromatograf
146 r Lösungen43KS KC KH KA KL KLabKL KI KC KH KTc KS KI KN KN KE KS KZ KE KL KL KEKN KA KS KEdeKT KE KM KP KE KR KA KT KU KRf KG KE KS KC KH KM KA KC KKgKO KH KRhKD KR KU KC KKijKA KU KG KEKH KA KU KTk KZ KU KN KG KEl44KG KE KR KU KC KHa hirnRückenmark1627354b Das Großhirn steuert das Gedächtnis und die Denkvorgänge (oder auch:Willensbildung, Sinneseindrücke, Bewegung, Gefühle und Sprache).45Das zentrale Nervensystem steuert beispielsweise Sprache, Bewegung, dasGedächtnis und die Willensbildung, also alle Sinneseindrücke und die bewussten Vorgänge.Das vegetative Nervensystem steuert u. a. die Atmung, den Stoffwechsel,den Kreislauf und die Verdauung, also alle Tätigkeiten der inneren Organe.46Der Autofahrer nimmt mithilfe der Augen die Kühe wahr. Über die Nervenzellen wird diese Information an das Gehirn geleitet und dort verarbeitet. DerReaktionsbefehl zum Bremsen wird über das Rückenmark und die Nervenzellen an die Muskeln geleitet. Der Fuß drückt das Bremspedal.
Lösungen r 14747Reflexe sind im Vergleich zur Reaktion angeboren und laufen ohne Einschaltung des Willens ab. Sie werden oft nur vom Rückenmark gesteuert.48a Im Klassenzimmer ist die Luft schlecht. Andreaskann ein mehrmaliges Gähnen nicht unterdrücken.b Kathrin schließt blitzartig die Lider, bevor die MückeReflexReaktionxkxkkxxkkxin ihrem Auge landet.c Die Autofahrerin kann gerade noch rechtzeitigbremsen.d Beim Füllen der Pfefferdose muss Peter öfter niesen.e Beim Feueralarm verlassen die Schüler fluchtartigdas Schulgebäude.49Reaktion: vom Willen beeinflusst, muss erlernt werden, läuft eher langsam abReflex: angeboren, vom Rückenmark gesteuert, läuft sehr schnell ab50a Langzeitgedächtnis: Das Radfahren ist eine erlernte Tätigkeit, die ein Leben lang abrufbar bleibt. Der Weg zur Schule ist durch ständige Wiederholung langfristig gespeichert.b Kurzzeitgedächtnis: Der Lernstoff wird kurzfristig behalten und wiedergelöscht, wenn er nicht nochmals wiederholt wird.c Ultrakurzzeitgedächtnis: Das kurze Grüßen ist für den Moment wichtig,hat dann aber keine Bedeutung mehr.d Langzeitgedächtnis: Durch die ständige Wiederholung sind die Vokabelnlangfristig gespeichert.51Gehirnerschütterung/Schädelbruch: verursacht z. B. durch StürzeQuerschnittslähmung: verursacht durch eine Durchtrennung des Rückenmarks52Man nennt solche Erkrankungen psychosomatische Erkrankungen.
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