Worum geht es?
Eine Potenz ist eine Kurzschreibweise für ein Produkt aus lauter gleichen Faktoren:
Die untere Zahl heißt Grundzahl (Basis), die kleine hochgestellte Zahl Hochzahl (Exponent). Die Hochzahl gibt an, wie oft die Grundzahl als Faktor vorkommt. Man liest als „zehn hoch sechs“. Das klappt mit jeder Grundzahl: und .
Bei Zehnerpotenzen ist das Ergebnis besonders leicht: ist eine mit Nullen. So ist (tausend), (eine Million) und (eine Milliarde). Sonderfälle: und . Dass ist, wird so festgelegt – es passt zum Muster: Jede Stufe nach unten teilt durch , also .
Größenordnungen: Mit Zehnerpotenzen lassen sich sehr verschiedene Längen vergleichen. Ein Schritt in der Hochzahl bedeutet „10-mal so groß“:
| Länge | Zehnerpotenz | Beispiel |
|---|---|---|
| Sandkorn | ||
| Kind (etwa ) | ||
| Fußballfeld () | ||
| Zugspitze ( hoch) | ||
| Erde (Durchmesser etwa ) |
Daraus folgen die Umrechnungen und .
Wissenschaftliche Schreibweise (Vertiefung bzw. Klasse 6): Große Zahlen schreibt man als mit , zum Beispiel und . Man setzt das Komma hinter die erste Ziffer, die nicht ist, und zählt, um wie viele Stellen es nach links gewandert ist.
Ausblick: Für Zahlen kleiner als wandert das Komma nach rechts, die Hochzahl wird negativ: , und . Negative Hochzahlen kommen in der Simulation bei sehr kleinen Längen vor. In der 5. Klasse sind sie ein Ausblick, in der 6. Klasse lernst du sie genauer kennen.
Ausprobieren
- Starte die Reise und beobachte die Maßstabsleiste oben links. Was passiert jedes Mal, wenn die Hochzahl um größer wird? Beispiel laden
- Stelle Kästchen ein. Wie viele Kästchen hoch ist das Kind? Klicke dann auf Ausschnitt · 10: Wie groß ist jetzt ein Kästchen, und was passiert mit dem Kind? Kind
- Ziehe in der Bühne nach links oder rechts oder tippe ein Objekt auf dem Größenstrahl an. Welche Objekte liegen nur eine Stufe auseinander, welche mehrere?
- Wechsle zu Potenz als Produkt und erhöhe die Hochzahl Schritt für Schritt. Wie oft kommen neue Würfel dazu? Potenz
- Stelle die Grundzahl ein. Wie verändert sich der Würfelbau jetzt bei jedem Schritt? Zweierpotenzen
- Gib bei Wissenschaftliche Schreibweise den Erddurchmesser in Metern ein und lass das Komma wandern. Erde
Aufgaben
Aufgabe 1: Potenzen ausrechnen
Berechne , und . Schreibe jeweils zuerst das Produkt auf. Aufgabe laden
Lösung anzeigen
; ; . In der Simulation zeigen
Aufgabe 2: Million und Milliarde
Schreibe eine Million und eine Milliarde als Zehnerpotenz. Wie viele Nullen haben die Zahlen? Wie oft passt eine Million in eine Milliarde? Aufgabe laden
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(6 Nullen), (9 Nullen). , also passt eine Million -mal in eine Milliarde. In der Simulation zeigen
Aufgabe 3: Größen schätzen
Stelle Kästchen ein. Schätze mithilfe der Kästchen, wie hoch das Haus ist. Wie viele Kinder übereinander wären so hoch? Aufgabe laden
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Das Haus ist etwa hoch. Das Kind ist etwa groß; , also wären etwa sieben Kinder übereinander so hoch wie das Haus. In der Simulation zeigen
Aufgabe 4: Einheiten umrechnen
Schreibe als Zehnerpotenz von Metern: , und . Wie viele Millimeter sind ?
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, , (negative Hochzahlen als Ausblick). . In der Simulation zeigen
Aufgabe 5: Wissenschaftliche Schreibweise
Schreibe und in der Form mit . Aufgabe laden
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(Komma 4 Stellen nach links), (6 Stellen nach links). Probe: . In der Simulation zeigen
Aufgabe 6: Ausblick – sehr kleine Zahlen
Schreibe als . In welche Richtung wandert das Komma? Aufgabe laden
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Das Komma wandert 3 Stellen nach rechts, die Hochzahl ist negativ: . Probe: . In der Simulation zeigen
Ideen für den Unterricht
- Einsatz: Klasse 5 (Potenzen und Zehnerpotenzen bei großen Zahlen), Klasse 6 als Wiederholung und für die wissenschaftliche Schreibweise sowie für negative Hochzahlen wie (je nach Lehrplan auch später). Die Reise eignet sich als Einstieg am Beamer, die Würfelbauten für das Verständnis von „Hochzahl + 1 heißt mal Grundzahl“.
- Schätzen: Bei ausgeschalteten Ergebnissen schätzen die Schülerinnen und Schüler die Größen mithilfe der Kästchen und vergleichen danach.
- Modell: Die Objekte sind maßstäblich gezeichnet, nur Flugzeug und Raumstation sind als Symbole vergrößert. Die Größen sind typische, gerundete Werte.
- Häufige Stolpersteine:
- wird als gerechnet – richtig ist .
- wird mit verwechselt ().
- wird für gehalten; das Muster der Zehnerpotenzen zeigt, warum ist.
- In der wissenschaftlichen Schreibweise steht vor dem Komma eine Zahl größer als (z. B. ) – das ist richtig gerechnet, aber nicht die vereinbarte Form.