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Theorie
Wissenschaft und Mathematik:
Bei einer Serienschaltung von Batterien beträgt die Gesamtspannung die Summe der
Spannungen jeder einzelnen Batterie. Beachten Sie, dass die Gesamtspannung durch die
wiederholte Addition von angenommen 1,4 Volt berechnet wird. Nach Erfassung der
Messwerte sollten die Schüler herleiten können, dass die Spannung von X Batterien
durch den Term 1,4X darstellbar ist. Dies stellt ein einfaches lineares Modell der
Beziehung zwischen Spannung und Anzahl von Batterien dar.
Wenn die Batterien eine Spannung von ungefähr 1,4 Volt aufweisen, lautet die lineare
Gleichung ungefähr Y=1,4X + 0, wobei Y die Gesamtspannung der Serie und X die
Anzahl der Batterien ist. Die Steigung oder Änderungsrate der Gesamtspannung
beträgt 1,4 Volt pro Batterie. Der Schnittpunkt mit der Y-Achse liegt bei (0,0), keine
Batterien, keine Spannung. Lassen Sie die Schüler diese Gleichung mit Variablennamen
schreiben, die sich auf diesen Versuch beziehen.
Die Schüler sollten die durch ihre Folgerung und ihr Zahlenverständnis hergeleitete
Formel mit der vom Taschenrechner berechneten geraden aus der linearen Regression
(gerade der besten Anpassung) vergleichen. Machen Sie die Schüler darauf
aufmerksam, dass sie bei dieser einfachen Aufgabe in der Lage waren, mit ihrem
eigenen Verstand das Modell zu formulieren.
Besprechen Sie mit den Schülern, dass sie zur Beschreibung des Modells auch die
Variablen (B,S) anstelle von (X,Y) hätten verwenden können. Die Buchstaben B und S
haben für die physikalische Aufgabe wahrscheinlich mehr Bedeutung. Weisen Sie
jedoch darauf hin, dass der Buchstabe B zu Verwirrung führt, wenn er auch für den Y-
Achsenabschnitt verwendet wird. Diskutieren Sie darüber. Fordern Sie die Schüler auch
dazu auf, einen Vergleich zwischen der in diesem Versuch verwendeten linearen
Gleichung Y=AX+B und der Gleichung y=mx+b aus dem Mathematikunterricht
anzustellen. Machen Sie darauf aufmerksam, dass A=Steigung=m gilt.
Hinweis: Bei neu gekauften Batterien misst die Spannung möglicherweise mehr als 1,4 Volt.
Antworten
1. Unterschiedliche Antworten.
2. Beispielzeichnung:
38
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© 2000, 2003 T
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