Unterrichtsmaterialien Atomphysik: Ganze Werke
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Physik
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Fehlerkultur
Fehler im Physikunterricht - ein komplexes Thema, das in diesem Heft aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet wird. Denn es gibt nicht nur diejenigen Fehler, die Schülerinnen und Schüler beim Lernen von Physik machen. Beispielsweise hat die Physik selbst einen fachspezifischen Umgang mit Fehlern entwickelt. Oder Fehler im Unterricht können einerseits als Lerngelegenheit dienen, andererseits aber auch Lernen behindern. Um aus Fehlern tatsächlich "klug" zu werden, ist eine positive Fehlerkultur nötig, in der Schülerinnen und Schüler auch Raum zum Fehlermachen sowie ausreichend Zeit und Unterstützung zum Lernen aus Fehlern erhalten. Dieses Heft zeigt Wege, eine solche Fehlerkultur im Physikunterricht zu entwickeln. Neben Hintergrundartikeln zum Thema Fehlerkultur im Physikunterricht bietet das Heft in fünf Kapiteln Anregungen, Tipps, Materialien und Unterrichtskonzepte: Im Kapitel "Fehler in der Physik" finden sich Unterrichtsimpulse, die den Umgang mit Fehlern in der Physikgeschichte und in der modernen physikalischen Forschung beleuchten. Der "Umgang mit Messfehlern" ist ein zentrales Thema sowohl in der Physik als auch im Physikunterricht. Hierzu finden sich Unterrichtsansätze und Werkzeuge für den Physikunterricht der Sek. I und der Sek. II, Tipps für Lehrkräfte und Impulse, welche die Sicht der Schülerinnen und Schüler einbeziehen. Im Kapitel "Fehler aus der Sicht der Lehrkräfte" geht es um den Umgang von Physiklehrerinnen und -lehrern mit den Fehlern der Lernenden. Zwei Kapitel beleuchten sowohl verbale als auch non-verbale Reaktionen auf Fehler aus der Perspektive einer lernförderlichen Fehlerkultur. Das Kapitel "Fehler aus der Sicht der Lernenden" beschäftigt sich mit unterschiedlichen Fehlerarten (z.B. Fehler beim Planen von Experimenten, beim Schätzen oder in Klassenarbeiten) und Möglichkeiten für den Umgang damit. Ein Beitrag zum Thema Inklusion nimmt zudem Schülerinnen und Schüler in den Blick, für die das Fehlermachen und der unterrichtliche Umgang damit besonders belastend sein kann. Beim "Lernen aus Fehlern" schließlich geht es um verschiedene Unterrichtsansätze, die Fehler für das Lernen fruchtbar machen. Darüber hinaus bietet das Heft Vorschläge für offene Aufgaben zur Elektrik und zur Sicherheit im Alltag sowie für Experimente zum Flaschenzug sowie zum Thema Wechselstrom.
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Ein Spaziergang durch die Kernphysik – Atommodelle und Kernreaktionen
The Large Hadron Collider (LHC) ist der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Er besteht aus einem 27 Kilometer langen Ring aus sehr guten Magneten und einer hohen Zahl von Beschleunigungsstrukturen, um die Teilchen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. In diesem Beitrag setzen sich Ihre Schüler mit Atommodellen, Zerfallsprozessen, Radioaktivität, Kernspaltung und Kernfusion auseinander und erwerben so die Grundlagen, um zu verstehen, welche Prozesse im Teilchenbeschleuniger ablaufen (die ggf. Teil eines weiteren Beitrags sind).
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Elektrische Felder und Kondensatoren
Kondensatoren findet man in vielen elektronischen Schaltungen. Dort speichern sie kleine Mengen Energie, sorgen für zeitlich verzögerte Signalweiterleitung, bestimmen die Frequenz von Schwingkreisen und filtern Gleichspannungsanteile aus überlagerten Gleich- und Wechselspannungen heraus. Rundfunk, Fernsehen, Mobilfunk, Computer, das Internet und vieles andere wären ohne Kondensatoren nicht möglich. Im ersten Teil dieses Beitrags wurden die physikalischen Grundlagen erläutert. Dieser zweite Teil widmet sich nun der technischen Anwendung.
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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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MINT Zirkel - Ausgabe 1, März 2020
Zukunft Elektromobilität, Eine neue Ära der Astrophysik, Dornröschen und die Wahrscheinlichkeitstheorie, Interaktiv lernen mit H5P, Wer zahlt für den Schaden am Messgerät?, Mit psychischer Gesundheit gute Schule entwickeln, Erklärende Naturgeschichte, Quantum Supremacy und der Weg zum universellen Quantencomputer, Können innovative Unterrichtsansätze in den MINT-Fächern die Motivation und Leistung fördern?, Thema Plastikmüll im Unterricht
Verwandte Themen
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Teilchenstrahlen in Gasen
Eine Nebelkammer ist meist mit einem übersättigten Luft-Alkohol-Gemisch gefüllt. Wenn ein energiereiches, geladenes Teilchen das Gas durchquert, erzeugt es durch Stoßionisation zahlreiche Ionen, die einzeln als Kondensationskerne für die Bildung feinster Tröpfchen verantwortlich sind. In ihrer Gesamtheit bilden sie eine sichtbare Spur, einen Kondensstreifen.
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Elektrische Felder und Kondensatoren
Kondensatoren findet man in vielen elektronischen Schaltungen. Dort speichern sie kleine Mengen Energie, sorgen für zeitlich verzögerte Signalweiterleitung, bestimmen die Frequenz von Schwingkreisen und filtern Gleichspannungsanteile aus überlagerten Gleich- und Wechselspannungen heraus. Rundfunk, Fernsehen, Mobilfunk, Computer, das Internet und vieles andere wären ohne Kondensatoren nicht möglich. Wodurch kommen die Effekte zustande, die die Kondensatoren in der Elektronik bewirken? Was sind die physikalischen Grundlagen?
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Die Ursachen des aktuellen Klimawandels
Sintflutartige Überschwemmungen, Erdrutsche, Sturmkatastrophen und Sturmfluten an den Küsten, Hitzewellen in den gemäßigten Breiten und Dürreperioden, winterliche Niederschläge, die z. B. im Alpenraum zunehmend als Regen statt Schnee fallen – sind dies Folgen oder Vorboten des Klimawandels? Bei jeder Naturkatastrophe werden Klimaforscher mit dieser Frage konfrontiert. Gehen Sie mit Ihren Schülern den Ursachen von Treibhauseffekt und Klimawandel auf den Grund.
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Der Fotoeffekt
Als Fotoeffekt bezeichnet man die Tatsache, dass durch die Beleuchtung mit geeignetem Licht aus Metalloberflächen Elektronen ausgelöst werden. Stellen Sie Ihren Schülern den Grundversuch sowie seine Deutung vor und behandeln Sie insbesondere die Interpretation Albert Einsteins.
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Herausforderung Inklusion annehmen
Inklusion in Schulen ist spätestens seit der Verabschiedung der UN-Behindertenrechtskonvention im Jahr 2006 ein wichtiges und kontrovers diskutiertes Thema. Viele Grundschulen können dabei auch bereits auf – teilweise langjährige – Praxiserfahrungen verweisen. Fachlehrkräfte an weiterführenden Schulen jedoch, die inklusiv unterrichten wollen oder auch sollen, begeben sich oft erst einmal auf Neuland: Wie kann ein Unterricht aussehen,der Schülerinnen und Schülern mit und ohne sonderpädagogischem Förderbedarf eine gemeinsame Beschäftigung mit physikalischen Themen ermöglicht? Ist die abstrakte Physik überhaupt für Inklusion geeignet? Oder hat die Physik vielleicht sogar besondere Potenziale für inklusiv orientierten Unterricht? Gibt es schon hilfreiche Erfahrungen anderer Schulen und Physiklehrkräfte? Dieses Heft gibt auf diese und andere Fragen zum Thema "Inklusion im Physikunterricht" Antworten und Orientierung, zeigt aber auch die Herausforderungen.
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CERN - der Large Hadron Collider
Mehr als 11 000 Wissenschaftler erforschen heute am CERN, dem weltgrößten Forschungszentrum für Elementarteilchenphysik, die fundamentalen Gesetze des Universums. Der Large Hadron Collider, um den es in diesem Beitrag geht, ist ein großer Teilchenbeschleuniger für z. B. Protonen.
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Fluide und Viskosität
Der Honig auf dem Frühstückstoast, das Wasser aus dem Wasserhahn, die Luft, die wir atmen – sie alle haben gemeinsam, dass sie physikalisch gesehen Fluide sind. Welche Eigenschaften ein Fluid definieren, wie sie auf Scherkräfte und Schubspannung reagieren, das wird auf molekularer Ebene erklärt. Wie dick- oder dünnflüssig ein Fluid ist, das beschreibt die Viskosität. Weshalb etwa Aceton sehr dünnflüssig und Pech sehr zähflüssig ist, und wie das mit der Molekülstruktur zusammenhängt, das wird in Animationen auf anschauliche Weise dargestellt. Das verblüffende Verhalten von nichtnewtonschen Fluiden wird in anschaulichen Experimenten vorgeführt. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (Arbeitsblätter, interaktive Aufgaben, Testfragen, Glossar) lässt sich die vorliegende DVD hervorragend im Unterricht einsetzen. Die interaktiven Aufgaben wurden mit h5p erstellt und sind ohne zusätzliche Software verwendbar. Im ausführlichen Datenteil der DVD 119 Seiten Unterrichts- und Begleitmaterial, davon: 83 Seiten Arbeitsblätter und Ergänzungen mit Lösungen; 20 Testaufgaben; 10 Interaktive Aufgaben.
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Natürliche radioaktive Strahlung in Boden und Luft Ein permanenter Begleiter Stand: Oktober 2018
Radioaktive Strahlung ist in der Umwelt überall anzutreffen - kein Mensch kann sich ihr entziehen, jeder wird von ihr beeinflusst. In diesem Beitrag beschäftigen sich die SuS mit natürlichen Strahlenbelastungen, ihren verschiedenen Ursachen und Wirkungen. Dabei festigen und vertiefen sie ihr Wissen über die Grundlagen der Radioaktivität, beispielsweise Energiedosis, Äquivalentdosis und Aktivität.
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Trifft ein Photon auf ein Elektron ...- Photo- und Comptoneffekt, 08/2018, Klasse 12/13 mit 3 Computersimulationen
Photo- und Comptoneffekt bestimmen maßgeblich die Wechselwirkung zwischen Licht und Elektronen. Was dabei genau geschieht, erfahren die SuS in diesem Beitrag, indem sie Simulationen durchführen und auswerten. Die fachlichen und methodisch-didaktischen Hinweise sowie die Lösungen unterstützen die Lehrkraft bei der Planung, Durchführung und Reflexion des Unterrichts.
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Teilchenerzeugung Proton-Proton-Stoß (Word, PDF) Stand: 08/2018
Antimaterie ist ein grundsätzlich spannendes Forschungsfeld. In Teilchenbeschleunigern entstehen jeden Tag unbekannte Teilchen und Materie, die sich gegenseitig wieder vernichten. Mit diesen Aufgaben nähern sich die SuS der Bedeutung von Einsteins Relativitätsformel und der daraus resultierenden Entstehung von Materie aus Energie. Es wird ebenfalls geübt, Ergebnisse zu bewerten und zwischen Laborsystem und Schwerpunktsystem zu wechseln. Lösungen zu den Aufgaben sind enthalten.
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