Unterrichtsmaterialien Astronomie: Ganze Werke
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Physik
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Sonnen- und Mondjahr
Die griechischen Gelehrten der Antike kannten den Unterschied zwischen Sonnen- und Mondjahr. Während die Erde im Verlauf eines Jahres einmal um die Sonne läuft, dreht sich der Mond etwa zwölf Mal um die Erde.
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Gravitation
Die Schwerkraft ist die Kraft, mit der etwas zu Boden gezogen wird. Sie sorgt dafür, dass alles nach unten fällt. Sie hat, wie jede Kraft eine Richtung, nämlich in Richtung Mittelpunkt des Himmelskörpers. Der Film zeigt anschaulich die Entwicklung des Gravitationsgesetzes von Isaac Newton über die Weiterentwicklung durch Albert Einstein, der beschrieb, dass die Schwerkraft nicht nur bewirkt, dass sich Körper gegenseitig anziehen, sondern sich der Raum um einen Körper krümmt. Raum und Zeit sind keine absoluten, feststehenden Größen mehr, sondern veränderlich. Der Astrophysiker Harald Lesch erklärt in diesem Zusammenhang sehr eindrucksvoll wie schwarze Löcher entstehen und die Umlaufbahnen der Planeten von der Schwerkraft abhängen. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (klassische und interaktive Arbeitsblätter, Glossar, Testfragen) lässt sich das Medium hervorragend im Unterricht verwenden. Glossar, interaktive Aufgaben und Testfragen wurden mit H5P erstellt und können ohne weitere Software verwendet werden.
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Die große Konjunktion und die Goldene Zahl
Ausgehend von der größten Konjunktion, der gemeinsamen Opposition von Jupiter und Saturn, verfolgen Ihre Schüler den Verlauf der beiden Planeten auf ihren Bahnen so lange, bis wieder eine Opposition des jeweiligen Planeten eintritt. Auf diese Weise ergeben sich Winkel bzw. zurückgelegte Bögen auf den Umlaufbahnen, deren genaue Analyse Ihre Schüler zum Goldenen Schnitt bzw. zur Goldenen Zahl führen. Das faszinierende Himmelsereignis einer großen Konjunktion können Ihre Schüler am Computerbildschirm nachverfolgen und so zumindest virtuell daran teilhaben.
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MINT Zirkel – Ausgabe 4, Dezember 2020
Mädchen für MINT-Berufe begeistern, Green IT, Materie und Antimaterie. In dieser Ausgabe haben wir wieder spannende Artikel zu diesen Themen und noch vielen weiteren zusammengetragen. Zusätzlich dürft ihr euch auch auf tolle Arbeitsblätter zur Ergänzung der Artikel „Green IT - Mehr als nur Stromsparen“, "Was bewirkt die Vermittlung von finanzieller Grundbildung in der Schule?", "Technik des Elektroantriebs im Unterricht" und "„Girls’ Digital Camps“ – Mädchen für MINT-Berufe begeistern" freuen.
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Ist der Sommer länger als der Winter?
Im Spätsommer wird das Getreide geerntet. Im Winter liegen die Felder brach. Für Landwirte spielt es eine wichtige Rolle, welche Jahreszeit gerade ist. Manchem kommt es so vor, als dauere der Winter ewig. Sind die Jahreszeiten unterschiedlich lang und wenn ja, warum? Gehen Sie dieser Frage in einem problemorientierten Physikunterricht nach: Ihre Schüler stellen Hypothesen auf. Sie ergründen die Ursache für die unterschiedliche Länge der Jahreszeiten, indem sie Schlussfolgerungen aus den Kepler’schen Gesetzen ziehen. Anschließend vollziehen sie ihre Ergebnisse mithilfe des Gravitationsgesetzes auch rechnerisch nach.
Verwandte Themen
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Digitale Bildung
Die Situation an Schulen aufgrund der COVID-19-Pandemie zeigte, wie dringlich digitale Erweiterungen des Unterrichts sind. Dabei wird Digitalisierung üblicherweise als Erweiterung der bestehenden und bewährten unterrichtlichen Methodenvielfalt verstanden. Digitale Bildung zielt hier auf einen reflektierten Umgang mit diesen neuen Methoden ab. Dies zieht sich wie ein roter Faden durch dieses Heft und die darin vorgestellten Unterrichtsideen. Im Basisartikel findet sich eine Übersicht über digitale Kompetenzen und deren Umsetzungsmöglichkeiten im Physikunterricht. Ergänzende Basisartikel zeigen, wo Lehrkräfte verständlich beschriebene Forschungsergebnisse zum Thema finden können und in welchen Unterrichtssituationen der Einsatz welcher Endgeräte sinnvoll erscheint. Ein Glossar hilft bei der Orientierung. Die Unterrichtsvorschläge umfassen ein weites Spektrum an Gelegenheiten zum Erwerb digitaler Kompetenzen: Einsatz von Simulationen auf Tablets in der Wellenlehre; Messwerterfassung am Smartphone in einer Unterrichtseinheit zum Thema Elektromobilität; digital gestützte Schülerexperimente zur Messung der Periodendauer eines Fadenpendels und zur Bestimmung des Ortsfaktors; Experimente mit Augmented Reality zur Förderung des Konzeptverständnis in der Wärmelehre; Unterrichtseinheiten zum Thema Energie mit einer digitalen Lehr-Lernplattform; Online-Seminare mit außerschulischen Fachleuten am Beispiel der Überprüfung des eigenen Hörvermögens; Videoanalysen zum Beutefang von Chamäleons unter Einbeziehung von "Open Data" und "Citizen Science"-Konzepten. Weitere Beiträge beschreiben Schüler-Experimentierkisten, Modellexperimente zum Funkeln der Sterne, Experimente zur Fotoretusche mit Farbfiltern sowie einen Versuch zur Energieumwandlung mit der Whitingröhre.
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Kraft und Arbeit
Die Unterrichtsreihe zur Mechanik für die gymnasiale Unterstufe beschäftigt sich mit den Grundbegriffen der physikalischen Kraft und Arbeit. Mit einfach durchzuführenden Experimenten ermöglichen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern eine eigenständige Erforschung des Themenkomplexes. Sie nutzen die abschließende Lernerfolgskontrolle als Zwischentrainer oder Klassenarbeit. Mit anschaulichen Unterrichtseinheiten ermöglichen Sie einen leicht verständlichen Einstieg in das Mathematisieren physikalischer Vorgänge.
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Woher kommt das Gold?
Einer der wissenschaftlichen Entstehungstheorien der Erde zufolge entstanden die Planeten in grauer Vorzeit durch die Kollision von Milliarden kleiner Himmelskörper - mit dem Element Gold als ein Bestandteil im Baumaterial der Galaxien.
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Schwerkraft als Krümmung des Raumes
Das Weltall wird als ein flaches Raster dargestellt. Erde, Mond und Sonne dellen dieses Raster aufgrund ihrer Masse ein. Alle Himmelskörper müssen sich dann entlang der Vertiefungen bewegen. Ihre Fliehkraft wirkt jedoch dagegen.
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Naturphilosophie
Naturphilosophie - von der Antike bis in die Gegenwart. Was ist Natur oder was könnte sie sein? Diese und weitere Fragen sind grundlegend für Naturdenken und -handeln. Das Lehr- und Studienbuch bietet eine historisch-systematische und zugleich praxisbezogene Einführung in die Naturphilosophie mit ihren wichtigsten Begriffen, Strömungen und Diskursen. Es nimmt den pluralen Charakter der Wahrnehmung von Natur in den philosophischen Blick und ist auch zum Selbststudium bestens geeignet.
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Gravitationsfeld des Doppelsterns Capella
Capella im Sternbild Fuhrmann ist ein Doppelstern-System. Es wird gebildet von den beiden Komponenten A und B, welche im gegenseitigen Abstand r = 0,74 AE den gemeinsamen Schwerpunkt S annähernd auf Kreisbahnen mit der Periode T = 104 d umlaufen. Anhand dieser Sternkonstellation wiederholen Ihre Schüler in verschiede-nen leistungsdifferenzierten Aufgaben den Schwerpunktsatz, das Gravitationsgesetz, die allgemeine Bewegungsgleichung und die drei Newton’schen Axiome.
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Physik auf der Bühne
Verschiedene Arten von Inszenierungen spielten und spielen in der Physik wie auch beim Nachdenken über Physik eine Rolle: Forschende präsentieren ihre Ergebnisse vor Kolleginnen und Kollegen, Faradays "Weihnachtsvorlesungen" werden immer wieder nachgeahmt, Science-Slams füllen große Säle und Brechts "Galileo" ist heute noch aktuell. All diese Zugänge sowie die damit verknüpften, unterschiedlichen szenischen Formate bergen auch Potenziale für den Physikunterricht, insbesondere bei der Thematisierung von Nature-of-Science-Aspekten und für Lernende, die sonst nur schwer einen Zugang zur Physik finden. Dieses Heft stellt Ihnen verschiedene Methoden vor. Manche lassen sich als methodische Elemente gut in den üblichen Physikunterricht einbinden, andere zielen auf längere, auch fächerübergreifende Projektarbeit. So bietet Ihnen dieses Heft vielfältige Anregungen, Ihren Physikunterricht "dramatischer" zu gestalten. Die Beiträge des Heftes bieten neben Hintergrundinformationen und einem Überblick zum Thema u.a. kurze Skizzen und Ideen für den Unterricht, beispielsweise: zur Repräsentation physikalischer Konzepte in Form von Standbildern oder animierten Diagrammen; für das StoryTelling im Physikunterricht zu physikhistorischen Themen; zur Nutzung von Social-Media-Diskussionen zu physikalischen Themen als Ausgangspunkt für Aufgabenstellungen; stellen aber auch komplexere Methoden vor wie z.B.: die Erstellung von einfachen Animationen zur Präsentation fachlicher Inhalte; die durch eine Geschichte geführte Visualisierung naturwissenschaftlicher Sachverhalte durch eine besondere Form des Posters; die Erarbeitung und Inszenierung eines physiknahen Bühnenstücks wie Brechts "Galileo" in einem längerfristigen Projekt. Darüber hinaus bietet das Heft Anregungen für die Präsentationen von Forschungsergebnissen am Beispiel von "jugend forscht" und Tipps zur Vorbereitung und Gestaltung schulischer Science-Slams. Ein Blick hinter die Kulissen des Wiener "portraittheaters" zeigt, wie Aspekte von Naturwissenschaften professionell auf die Bühne gebracht werden. Jenseits der "Physik auf der Bühne" finden sich im Heft auch Ideen zur einfachen Klassifizierung der Orbitale des H-Atoms sowie Vorschläge für Modellversuche zum Treibhauseffekt.
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Mysterys Physikunterricht 5-10
Spannender Physikunterricht: Finden manche Ihrer Schüler das Fach Physik langweilig? Das muss nicht sein! Mit Hilfe der Mysterys dieses Bandes lassen Sie Ihre Schüler Fachinhalte des Physikunterrichts der Klasse 5 bis 10 anhand spannender Fragen erkunden. So gelingt der problemorientierte Unterricht im Handumdrehen! Mysterys im Fach Physik: Der Band liefert Ihnen 11 Mysterys zu zentralen Lehrplanthemen, wobei jedes der Themen zunächst im Rahmen einer Sachanalyse erläutert wird. Für einen sofortigen souveränen Einsatz der Rätsel im Physikunterricht sorgen didaktisch-methodische Hinweise. So macht es Ihnen keine Probleme, die Mysterys in den unterrichtlichen Kontext einzubetten. Lehrplaninhalte selbst erarbeiten: Den Schülerinnen und Schülern wird zu jedem Mystery eine Einstiegsgeschichte geliefert, welche sie in die Problematik einführt. Nun haben sie die Gelegenheit, das Rätsel mit Hilfe von Basiskärtchen (sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen für die Differenzierung) zu lösen. Der Band enthält: 11 komplett ausgearbeitete Mysterys mit Sachanalyse, didaktisch-methodischen Hinweisen, Einstiegsgeschichte, Leitfrage, Arbeitsaufträgen, Basiskärtchen sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen; Musterlösungen in Form eines Strukturdiagramms; Hinweise für Möglichkeiten der Diagnose und Förderung sowie der Leistungsmessung.
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Eine Lerntheke
Am 6. August 2012 setzte der Mars-Rover „Curiosity“ nach einer spektakulären Landung auf dem Mars auf. Seitdem liefert er unzählige Bilder und Daten von der Marsoberfläche, die nicht nur die Forscherwelt in ihren Bann ziehen: Anhand von Untersuchungen einer 5 m tiefen Mulde fand man heraus, dass es dort vor rund 3,6 Milliarden Jahren einen See gegeben haben muss. Bekommen wir über diese Mission weitere Informationen und Erkenntnisse über die Entstehung unseres Sonnensystems? Welche Objekte prägen dieses und welche Bewegungen und Gesetzmäßigkeiten gibt es? In diesem Beitrag finden Ihre Schüler Antworten auf diese und weitere Fragen.
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Offene Kometenbahn
Der Flächensatz von Johannes Kepler gilt sogar für Satelliten, die ihren Zentralkörper auf einer elliptischen Bahn umlaufen. Wir gehen der Frage nach, ob dieser Satz, auch zweites Kepler'sches Gesetz genannt, auch für parabelförmige Kometenbahnen gilt.
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