Platz da

Je nach Entwicklungsstand und Alter, haben Schülerinnen und Schüler in ihrem Alltag viele Möglichkeiten, Verdrängung und ihre Eigenschaften zu erleben und zu erkunden. Sie ...

• erfahren, wie die Badewanne überläuft, wenn ein großer Mensch in eine fast bis zum Rand gefüllte Wanne steigt. Wenn die Schülerinnen und Schüler dies tun, läuft sie hingegen meist nicht über.
• beobachten, wie der Wasserspiegel steigt, wenn die Kartoffeln in den Topf gegeben werden.
• hören, wie im Schwimmbad das Wasserbecken überläuft, wenn Kinder ins Wasser springen.

Die Vorstellungen von Kindern sind stark durch Alltagserfahrungen geprägt, was sich in ihren Vorstellungen über Verdrängung widerspiegelt. So denken sie, dass das Wasser…

• umso höher steigt, je schwerer ein Gegenstand ist.
• steigt, je größer ein Gegenstand ist.
• nach oben geht.
• steigt, je nach dem aus welchem Material der Gegenstand ist.
• steigt, je nach Form des Gegenstandes.

Verdrängung zu verstehen ist ein wichtiger Schritt, um zu begreifen warum ein Schiff schwimmt und erste Grundlagen zum Thema Auftrieb zu schaffen.

Wasser hat eine einladende Wirkung zum Explorieren, falls möglich, empfiehlt es sich diese Lernumgebung an einem warmen Tag draußen durchzuführen. Um die Komplexität des Themas Wasserverdrängung zu reduzieren, werden in dieser Lernumgebung nur sinkende Vollkörper untersucht.

Als Einstieg kann ein einzelner Gegenstand in Wasser gegeben und beobachtet werden, dass der Wasserstand steigt. Im nächsten Schritt können die Schülerinnen und Schüler unterschiedliche Steine in Gläser legen. Sie beobachten, dass unterschiedlich viel Wasser verdrängt wird (siehe Bild 6). Die Steine unterscheiden sich durch ihr Gewicht, ihre Größe und ihre Form. Der große Stein verdrängt mehr Wasser, er ist aber auch schwerer und hat eine andere Form. Die Kinder formulieren ihre Vermutungen, warum dieser Stein mehr Wasser verdrängt als die anderen und können sich Experimente zur Überprüfung überlegen. Um herauszufinden, welcher Aspekt einen Einfluss darauf hat, warum mehr Wasser verdrängt wird, sollten die Kinder Gegenstände vergleichen, die sich immer nur in einem Aspekt unterscheiden. Mit Knete lassen sich leicht Objekte herstellen, die bei gleicher Größe gleich viel wiegen. Um Unterschiede zu erzeugen, können kleine Gewichte (Schrauben oder Muttern) in die Knetobjekte eingearbeitet werden. Um die Form konstant zu halten können Kugeln geformt werden.

Das Buch „Die kluge Krähe“ eignet sich sowohl als Einstieg in das Thema Wasserverdrängung als auch zur Überprüfung des Gelernten. In dem Buch wollen Tiere an Trinkwasser gelangen, das in einem Krug ist. Die Krähe hat die Idee, Gegenstände in den Krug zu füllen, damit das Wasser steigt. Die Aussage des Esels sollte im Unterricht thematisiert werden, denn dieser sagt, dass Blätter nicht geeignet sind, da diese zu leicht sind. Die Schülerinnen und Schüler finden in dieser Lernumgebung heraus, dass das Gewicht keinen Einfluss darauf hat, wie viel Wasser verdrängt wird. 

WEITERE IDEEN

Um Fragen der Schülerinnen und Schüler zu beantworten und sie bei ihrem Erkenntnisprozess zu unterstützen, kann es zudem hilfreich sein:

• Das Glas ganz voll zu machen, mit den Gegenständen überlaufen zu lassen, und in ähnlich großen Gefäßen aufzufangen
• Gegenstände in Messbecher eintauchen lassen und den Wasseranstieg messen
• Überprüfen, ob der Wasseranstieg bei doppelt so großen Gegenständen, doppelt so hoch ist
• Schülerinnen und Schüler, die die Wasserverdrängung bei sinkenden Gegenständen verstanden haben, können schwimmende und sinkende Gegenstände und deren Wasserverdrängung beobachten und vergleichen. Dabei können schwimmende Gegenstände auch untergetaucht werden.
• Im nächsten Schritt auf den Auftrieb einzugehen

Was ist Verdrängung?

Beim Eintauchen von sinkenden Vollkörpern in Wasser wird die Menge an Wasser verdrängt, die das Volumen des Vollkörpers einnimmt. Gewicht, Form oder Material haben dabei keinen Einfluss.

Bei schwimmenden Vollkörpern spielt die Dichte des Körpers eine Rolle. Diese bestimmt inwieweit der Vollkörper in das Wasser eintaucht. Das Volumen des schwimmenden Vollkörpers, der im Wasser liegt, verdrängt dieses. Das Volumen des schwimmenden Vollkörpers, der oberhalb des Wassers liegt, verdrängt kein Wasser.