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Kleiner Leitfaden <br> Naturwissenschaften
Kleiner Leitfaden
Naturwissenschaften




Gerd-Dietrich Schmidt (Hrsg.)

DUDEN-PAETEC
EAN: 9783898187992 (ISBN: 3-89818-799-3)
528 Seiten, hardcover, 15 x 21cm, 2005, 3., stark überarbeitete und ergänzte Auflage

EUR 25,95
alle Angaben ohne Gewähr

Rezension
Der "Kleiner Leitfaden Naturwissenschaften" ist ein hervorragendes Nachschlagewerk, das die Unterrichtsfächer Naturwissenschaft, Physik (inkl. der Astronomie), Chemie und Biologie abdeckt. Das Werk besticht durch eine gut gegliederte, kompakte und präzise Darstellung der Inhalte der Sekundarstufe I in Verbindung mit einer hervorragenden Bebilderung. Im diesem Werk findet man sich aufgrund seiner hohen Übersichtlichkeit schnell zurecht. Dabei sind farbige Hervorhebungen wie auch zahlreiche Tabellen eine große Hilfe. Der "Kleiner Leitfaden Naturwissenschaften" ist äußerst empfehlenswert und wird sich für Schüler als treuer Begleiter in den Naturwissenschaften herausstellen.

Ferrao, lehrerbibliothek.de
Verlagsinfo
Der Kleine Leitfaden Naturwissenschaften ist als ein didaktisch gestalteter Überblick über das Gesamtgebiet der Naturwissenschaften konzipiert. Er enthält, nach sach-logischen Gesichtspunkten gegliedert, die wesentlichen Inhalte der Fächer Physik, Astronomie, Chemie und Biologie der Sekundarstufe I nach den neuen Lehr- bzw. Rahmenplänen. Den Fachteilen sind eine Einführung in Denk- und Arbeitsweisen in den Naturwissenschaften sowie eine Betrachtung zu den fächerübergreifenden Themen Körper - Stoffe - Reaktionen und Energie in Natur und Technik vorangestellt. Durch die zusammengefasste Darstellung der vier Naturwissenschaften eignet sich der Leitfaden als grundlegendes Unterrichtsmaterial für den fächerübergreifenden naturwissenschaftlichen Unterricht.
Inhaltsverzeichnis
Allgemeines 7

1 Die Naturwissenschaften
7
1.1 Die Naturwissenschaften und ihre Disziplinen 7
1.2 Begriffe und Größen in den Naturwissenschaften 11
1.3 Gesetze und Theorien in den Naturwissenschaften 19

2 Denk- und Arbeitsweisen in den Naturwissenschaften
21
2.1 Erkenntniswege in den Naturwissenschaften 21
2.2 Tätigkeiten in den Naturwissenschaften 26

3 Fachübergreifende Themen
34
3.1 Körper - Stoffe - Reaktionen 34
3.1.1 Körper und Stoffe 34
3.1.2 Stoffe und Reaktionen 38
3.2 Energie in Natur und Technik 39
3.2.1 Energie, Energieträger und Energieformen 39
3.2.2 Umwandlung und Übertragung von Energie 42
3.2.3 Energie in der belebten und unbelebten Natur 44


Physik 49

1 Mechanik
50
1.1 Grundeigenschaften von Körpern und Stoffen 50
1.1.1 Das Volumen von Körpern 50
1.1.2 Die Masse von Körpern 52
1.1.3 Die Dichte von Stoffen 53
1.1.4 Der Aufbau der Stoffe aus Teilchen 54
1.2 Mechanische Bewegungen und Kräfte 56
1.2.1 Mechanische Bewegungen 56
1.2.2 Die Geschwindigkeit von Körpern 59
1.2.3 Die Beschleunigung von Körpern 60
1.2.4 Gleichförmige Bewegungen 61
1.2.5 Ungleichförmige Bewegungen 62
1.2.6 Kräfte und ihre Wirkungen 66
1.2.7 Das Drehmoment an Körpern 73
1.2.8 Kraftumformende Einrichtungen 73
1.2.9 Der Auflagedruck 76
1.2.10 Gravitation 77
1.3 Mechanische Arbeit, Energie und Leistung 79
1.3.1 Die mechanische Arbeit 79
1.3.2 Die mechanische Energie 80
1.3.3 Die mechanische Leistung 83
1.3.4 Der Wirkungsgrad 84
1.4 Mechanische Schwingungen und Wellen 85
1.4.1 Mechanische Schwingungen 85
1.4.2 Mechanische Wellen 91
1.5 Mechanik der Flüssigkeiten und Gase 95
1.5.1 Der Druck in Flüssigkeiten und Gasen 95
1.5.2 Auftrieb in ruhenden Flüssigkeiten und Gasen 100
1.5.3 Strömende Flüssigkeiten und Gase 101

2 Wärmelehre
104
2.1 Temperatur und Wärme 104
2.1.1 Die Temperatur von Körpern 104
2.1.2 Wärme und Energie 106
2.1.3 Die thermische Leistung von Wärmequellen 108
2.2 Volumenänderung von Körpern bei Temperaturänderung 109
2.3 Aggregatzustandsänderungen 112
2.4 Wärmeübertragung 114
2.5 Hauptsätze der Wärmelehre 117
2.6 Thermodynamische Anlagen und Maschinen 118

3 Elektrizitätslehre
121
3.1 Der elektrische Stromkreis 121
3.1.1 Elektrische Ladungen 121
3.1.2 Elektrische Stromkreise 123
3.2 Der Gleichstromkreis 127
3.2.1 Die elektrische Stromstärke 127
3.2.2 Die elektrische Spannung 129
3.2.3 Der elektrische Widerstand 131
3.2.4 Elektrische Energie und Arbeit 134
3.2.5 Die elektrische Leistung 135
3.2.6 Gesetze im Gleichstromkreis 136
3.3 Elektrische und magnetische Felder 138
3.3.1 Das elektrische Feld 138
3.3.2 Das magnetische Feld 141
3.3.3 Die elektromagnetische Induktion 147
3.4 Der Wechselstromkreis 151
3.4.1 Bauelemente im Wechselstromkreis 151
3.4.2 Elektromagnetische Schwingungen 154
3.4.3 Elektromagnetische Wellen 156
3.5 Elektrische Leitungsvorgänge 161
3.5.1 Elektrische Leitung in festen Körpern 161
3.5.2 Elektrische Leitung in Flüssigkeiten 162
3.5.3 Elektrische Leitung in Gasen 163
3.5.4 Elektrische Leitung im Vakuum 163
3.5.5 Elektrische Leitung in Halbleiterbauelementen 165

4 Optik
169
4.1 Lichtquellen und Lichtausbreitung 169
4.2 Reflexion und Brechung des Lichtes 173
4.3 Bildentstehung an Spiegeln und Linsen 179
4.4 Optische Geräte 188
4.5 Welleneigenschaften des Lichtes 192
4.6 Licht und Farben 196

5 Atom- und Kernphysik
204
5.1 Aufbau von Atomen 204
5.2 Kernumwandlungen 207
5.3 Anwendungen kernphysikalischer Erkenntnisse 214


Astronomie 217

1 Die Beobachtung in der Astronomie
218
1.1 Arbeitsmittel des Astronomen 218
1.2 Licht als Informationsträger 219

2 Astrophysikalische Konstanten, Größen und Zusammenhänge
220
2.1 Wichtige astrophysikalische Konstanten und Größen 220
2.2 Wichtige Gesetze in der Astronomie 221

3 Orientierung am Sternhimmel
223
3.1 Punkte und Linien an der Himmelskugel 223
3.2 Astronomische Koordinatensysteme 224
3.3 Sternbilder und Tierkreis 224
3.4 Die Bewegung der Erde um die Sonne 227

4 Das Planetensystem
230
4.1 Der Aufbau des Planetensystems 230
4.2 Die Sonne 232
4.3 Der Erdmond 233
4.4 Die Planeten 235
4.5 Planetoiden, Kometen, Meteorite 239

5 Sterne
241
5.1 Die Entwicklung von Sternen und Planeten 241
5.2 Die Entfernung von Sternen 242
5.3 Zustandsgrößen von Sternen 243
5.4 Arten von Sternen 246

6 Sternsysteme
247
6.1 Das Milchstraßensystem (Galaxis) 247
6.2 Andere Sternsysteme (Galaxien) 247
6.3 Die Zukunft des Universums 248


Chemie 249

1 Stoffe, ihr Bau und ihre Eigenschaften
250
1.1 Teilchen 250
1.2 Stoffe 254
1.3 Chemische Bindung in Stoffen 256
1.4 Periodensystem der Elemente 258

2 Chemische Reaktionen
260
2.1 Allgemeine Charakteristik der chemischen Reaktion 260
2.1.1 Endotherme und exotherme Reaktion 260
2.1.2 Reaktionsgeschwindigkeit 261
2.1.3 Katalysator 262
2.2 Arten chemischer Reaktionen 263
2.2.1 Redoxreaktion 263
2.2.2 Reaktion mit Protonenübergang 265
2.2.3 Reaktionen organischer Verbindungen 265

3 Anorganische Stoffe
267
3.1 Metalle 267
3.2 Nichtmetalle 268
3.3 Verbindungen 268
3.3.1 Oxide 270
3.3.2 Säuren und Basen 2703.3.3 Salze 272
3.4 Einige Hauptgruppenelemente und ihre anorganischen Verbindungen 273
3.4.1 Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen 273
3.4.2 Silicium und seine Verbindungen 275
3.4.3 Stickstoff und Stickstoffverbindungen 276
3.4.4 Phosphor und Phosphorverbindungen 278
3.4.5 Schwefel und Schwefelverbindungen 279
3.4.6 Chlor und Chlorverbindungen 281

4 Organische Verbindungen
282
4.1 Kohlenwasserstoffe 282
4.1.1 Kettenförmige Kohlenwasserstoffe 284
4.1.2 Ringförmige Kohlenwasserstoffe 287
4.2 Derivate der Kohlenwasserstoffe 289

5 Quantitative Betrachtungen von Stoffen und Reaktionen
298
5.1 Stoffkennzeichnende Größen (Qualitätsgrößen) 298
5.2 Stoffprobenkennzeichnende Größen (Quantitätsgrößen) 298
5.3 Beziehung zwischen Qualitätsund Quantitätsgrößen 299
5.4 Umsatzberechnungen bei chemischen Reaktionen 300

6 Chemisch-technische Prozesse
301
6.1 Veredlung von Kohle 301
6.2 Aufarbeitung von Rohöl 304
6.3 Technische Herstellung von Eisen und Stahl 306
6.4 Technische Herstellung von Ammoniak-Ammoniaksynthese 309
6.5 Technische Gewinnung von Methanol (Methanolsynthese) 310
6.6 Technische Herstellung von Schwefelsäure 311
6.7 Technische Herstellung von Salpetersäure 312
6.8 Technische Herstellung von Branntkalk - Kalkbrennen 313
6.9 Wichtige Baustoffe und ihre Herstellung 314
6.10 Anwendung elektrochemischer Reaktionen 315
6.11 Verbrennung - Feuer -Brände - Brandschutz 318

7 Chemische Experimente
319
7.1 Gefahrstoffverordnung 319
7.2 Das Experiment im Chemieunterricht 322
7.3 Nachweis von Ionen 324


Biologie 327

1 Äußerer und innerer Bau von Organismen
328
1.1 Bakterien 328
1.2 Cyanobakterien ("Blaualgen") 329
1.3 Grünalgen 330
1.4 Pilze 332
1.5 Moose und Farne 334
1.6 Samenpflanzen (Blütenpflanzen) 336
1.6.1 Einteilung der Samenpflanzen 336
1.6.2 Organe der Samenpflanzen 344
1.7 Tierische Einzeller (Urtierchen) 359
1.8 Hohltiere 360
1.9 Stachelhäuter 361
1.10 Plattwürmer 362
1.11 Rundwürmer 363
1.12 Ringelwürmer 364
1.13 Krebstiere 365
1.14 Spinnentiere 366
1.15 Insekten 368
1.16 Weichtiere 372
1.17 Wirbeltiere 373
1.17.1 Fische 373
1.17.2 Lurche 376
1.17.3 Kriechtiere 378
1.17.4 Vögel 380
1.17.5 Säugetiere und Mensch 386

2 Ausgewählte Lebensprozesse
406
2.1 Stoff- und Energiewechsel bei Bakterien, Pflanzen, Tieren und Menschen 406
2.1.1 Aufnahme, Transport und Ausscheidung von Stoffen 406
2.1.2 Stoff- und Energieumwandlungen In den Zellen 413
2.2 Reizbarkeit, Sinnes- und Nervenleistungen und Regelung 421
2.2.1 Reizbarkeit und Reaktion auf Reize bei Tier und Mensch 421
2.2.2 Reizbarkeit und Reaktion auf Reize bei Pflanzen 431
2.2.3 Bewegungen von Pflanzen unabhängig von Reizvorgängen 432
2.3 Fortpflanzung, Individualentwicklung und Wachstum 433
2.3.1 Fortpflanzung 433
2.3.2 Individualentwicklung 439
2.3.3 Wachstum 445

3 Grundlagen der Ökologie
446
3.1 Einflüsse abiotischer Umweltfaktoren auf Pflanzen und Tiere 447
3.1.1 Einflüsse abiotischer Umweltfaktoren auf Pflanzen (Auswahl) 447
3.1.2 Einflüsse abiotischer Umweltfaktoren auf Tiere (Auswahl) 449
3.1.3 Ökologische Potenz und Toleranzbereich 450
3.2 Beziehungen zwischen Organismen und biotischen Umweltfaktoren 451
3.3 Stoffkreislauf und Energiefluss im Ökosystem 455
3.3.1 Charakteristik eines Ökosystems 455
3.3.2 Räumliche Struktur eines Ökosystems 456
3.3.3 Nahrungsketten, Nahrungsnetze, Nahrungspyramide 458
3.3.4 Stoffkreislauf und Energiefluss im Ökosystem 461
3.3.5 Populationen, Populationsschwankungen, ökologisches Gleichgewicht 463
3.4 Entwicklung von Ökosystemen 465
3.5 Mensch und Umwelt 466
3.5.1 Arten- und Biotopschutz 466
3.5.2 Schutz von Ökosystemen 466

4 Grundlagen der Vererbung
468
4.1 Struktur und Funktion der Erbanlagen 468
4.1.1 Chromosomen 468
4.1.2 Gene 469
4.1.3 Nucleinsäuren 470
4.1.4 Identische Replikation (Verdopplung) der DNA 471
4.1.5 Genetischer Code 471
4.2 Weitergabe von Chromosomen und Genen 472
4.2.1 Mitose 472
4.2.2 Meiose 473
4.2.3 Mendelsche Regeln (mendelsche Gesetze) 474
4.2.4 Vererbungsvorgänge beim Menschen 478
4.3 Realisierung (Verwirklichung der Erbinformation) 479
4.4 Genetisch bedingte Veränderungen - Mutationen 480
4.5 Nicht erbliche Veränderungen - Modifikationen 482

5 Evolution der Organismen
483
5.1 Historische Entwicklung 483
5.1.1 Zur Geschichte der Evolutionstheorie 483
5.1.2 Fossilien als Belege für die Evolution der Organismen 484
5.1.3 Überblick über die Entwicklung von Organismen in den verschiedenen Erdzeitaltern 486
5.1.4 Zwischenformen (Übergangsformen) als Belege der Evolution 487
5.1.5 Hypothesen über die Entstehung des Lebens 488
5.2 Evolutionsfaktoren und ihre Wirkung 489
5.2.1 Mutationen 489
5.2.2 Neukombination 490
5.2.3 Isolation 490
5.2.4 Auslese (Selektion) 492
5.2.5 Zusammenwirken der Evolutionsfaktoren 493
5.3 Erscheinungen und Ergebnisse der Evolution 494
5.3.1 Homologie 494
5.3.2 Analogie 495
5.3.3 Rudimentäre Organe 496
5.3.4 Angepasstheit und Spezialisierung 496
5.3.5 Zunahme der Organisationshöhe 497
5.3.6 Homologe Verhaltensweisen 498
5.4 Abstammung und Entwicklung des Menschen 498
5.4.1 Beispiele für Gemeinsamkeiten von Mensch und Menschenaffen 499
5.4.2 Biologische und kulturelle Evolution des Menschen 499
5.4.3 Formenmannigfaltigkeit des Menschen 502

6 Verhalten von Tier und Mensch
504
6.1 Angeborenes Verhalten 504
6.2 Erworbenes Verhalten 507
6.3 Verhaltensweisen 508

Register 516
Bildquellenverzeichnis 528