Arbeitsblätter für Physik: Erzwungene Schwingungen
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Die SuS beschreiben die Beobachtungen der Versuche. Anschließend stellen die Lernenden die Ergebnisse in einem Diagramm dar und formulieren einen passenden Text. Diagrammvorlagen und Tippkarten sowie eine Zusammenfassung sind im Anhang vorhanden.
Einigen SuS ist bekannt, dass es elektromagnetische Wellen gibt und Licht eine solche Welle ist. Sie lernen über diese Welle, wie man sie experimentell nachweist, und theoretisch begründet und wie man sich die Erzeugung und Ausbreitung von solchen Wellen vorzustellen hat. Das Material dient der Information der Lehrkraft.
Der Basisartikel macht deutlich, welche Rolle das Thema „Schwingungen und Wellen“ im Physikunterricht spielt und welche Voraussetzungen für einen erfolgreichen Unterricht zum Thema nötig sind. Als bereichsübergreifendes Thema bietet es nicht nur Einblicke in die jeweils behandelten Phänomene, sondern auch in die Struktur und Arbeitsweise der Physik. Anhand eines „klassischen“ Unterrichtsgangs zum Thema zeigt der Autor, wo Probleme liegen können und wie sich diese umgehen lassen. Insbesondere die Einbeziehung der Zeigerdarstellung birgt hier viel Potenzial.
Dieser Artikel möchte Anregungen für Aspekte dieses Spannungsfeldes geben, sowohl knapp skizzierte Unterrichtsbeispiele für forschendes Lernen zu unterschiedlichen Themen, als auch Hinweise, wie Schülerinnen und Schüler in verschiedenen Bereichen auf selbstständiges Arbeiten vorbereitet werden können. Interessante Schülerforschungsprojekte werden auch im Junior-Physik-Club des Schülerforschungszentrums Nordhessen durchgeführt, auf die der Artikel im Ausblick verweist.
Die Lehrkraft hält einen Vortrag entlang einer Powerpoint-Präsentation, die man herunterladen kann. Die vorzuführenden Experimente sind beschrieben und es werden Möglichkeiten zur Vertiefung und Inszenierung vorgeschlagen.
Der Artikel beschreibt, wie sich ausgehend von der Behandlung eines Federpendels mithilfe des Energieerhaltungssatzes theoretische Beziehungen herleiten lassen, die sich auch auf andere schwingende Systeme übertragen lassen. Dabei sind sowohl Analogien zu elektrischen Schwingkreisen als auch Analogien zu mechanischen schwingenden Systemen möglich. Die intensive Beschäftigung mit derartigen Analogien und deren mathematischer Struktur ermöglicht tiefe Einblicke sowohl in die Arbeitsweise der Physik als auch in die Physik der Schwingungsphänomene selbst.
Die SuS lesen Fachtexte zur Wellenausbreitung und ziehen ein Fazit zur Notwendigkeit der Modelle. Die Lehrkraft für einen Demonstrationsversuch zur Phasendifferenz vor. Es sind Hinweise zum Einsatz im Unterricht und die Klärung der physikalischen Hintergründe enthalten.
Das vorliegende Material ermöglicht den Schülerinnen und Schülern die Durchführung von verschiedenen Experimenten rund um das Thema 'Schwingungen'. Inhaltlich liegt der Fokus dabei unter anderem auf harmonischen, erzwungenen und gedämpften Schwingungen. Zu jedem Experiment werden Hilfen zur Verfügung gestellt.
Dieser Beitrag beschreibt eine kurze Unterrichtseinheit (Zeitumfang: eine Doppelstunde), in deren Rahmen die Schülerinnen und Schüler ein von Bessel entwickeltes experimentelles Verfahren erarbeiten, in dem die o. g. Schwierigkeiten bei der Bestimmung von g mittels Fadenpendel umgangen werden.