Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke
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Mikrocontroller Arduino
Der interdisziplinäre Beitrag zur Wettermessung mithilfe des Mikrocontrollers Arduino handelt von der Programmierung von Sensoren mit dem Ziel eine Wetterstation zu bauen. In verschiedenen Phasen erkunden Sie mit Ihrer Klasse zunächst die Grundlagen zum Thema Wetter und den wichtigsten Wetterelementen. Durch Differenzierungsangebote und die Programmierung des Mikrocontrollers sensibilisieren Sie die Lernenden auf die wachsende Bedeutung von geregelten, technischen Prozessen. Mit abwechslungsreichen Methoden sorgen Sie für eine hohe Medienkompetenz Ihrer Klasse.
Gesamtwerk
Wurfbewegungen – Theorie, Übungsaufgaben und Test
Wurfbewegungen sind innerhalb der Mechanik sehr interessant und in ihrer Untersuchung anspruchsvoll, weil sie eine Kombination verschiedener Bewegungsarten darstellen. Dementsprechend verlangen sie an der einen oder anderen Stelle zu ihrer Beschreibung einen erhöhten mathematischen Aufwand, der sich allerdings durch vereinfachende Annahmen auch reduzieren lässt.
Gesamtwerk
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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Gesamtwerk
Schall mit unterschiedlichen Wirkungen – Anwendungsbeispiel aus dem Themenbereich "Schwingungen und Wellen"
Die Unterrichtseinheit dient der Wiederholung und Vertiefung des Themas Schwingungen und Wellen. Da Anknüpfungspunkte zu den Fächern Musik, Biologie und auch Psychologie bestehen, eignet sich der Beitrag für den fachübergreifenden Unterricht. Auch im Rahmen einer Projektwoche bzw. in Vertretungsstunden lassen sich die Materialien gut einsetzen, ganz abgesehen von dem regulären Unterricht, den sie bereichern.
Gesamtwerk
Mondrover Lunochod
Ende 1970, nicht lange nach der Mondlandung der amerikanischen Astronauten, brachte die damalige Sowjetunion ein fahrbares Labor auf den Mond. Der ferngesteuerte Rover mit dem Namen Lunochod lieferte wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse über den Mond, indem er das Mondgestein mithilfe der Röntgenfluoreszenzmethode analysierte. Als Wärmequelle für die empfindlichen Geräte im Rover diente eine Radionuklid-Heizung, die das Isotop Polonium-210 enthielt. Diese Themen bieten beste Möglichkeiten, Unterrichtsinhalte für die Abiturvorbereitungen zu vertiefen.
Verwandte Themen
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Normales Wasser
Ob in der Sauna, beim Baden im Meer oder als Schnee und Eis im Winter: Wasser ist allgegenwärtig und scheint uns völlig vertraut und daher ganz normal zu sein. Doch wirft man einen zweiten, forschenden Blick auf diesen lebensnotwendigen Stoff, wird schnell klar, dass sich Wasser in seinen Eigenschaften von anderen Flüssigkeiten ganz erheblich unterscheidet. Von den überraschenden Konsequenzen, die daraus folgen, handelt dieser Beitrag.
Gesamtwerk
Elektromagnetische Induktion
In dieser Lerneinheit entwickeln Schülerinnen und Schüler ein Hamsterrad, das elektrische Spannung induziert. Hierbei wird Grundwissen der Elektrizitätslehre wiederholt, es werden experimentelle / planerische Kompetenzen gefördert und es wird zur Auseinandersetzung mit einem komplexen physikalischen Inhalt motiviert. Im Anschluss an die experimentelle Entwicklung des Generators und der Erarbeitung von Induktion durch ein magnetisches Wechselfeld, beurteilen die Schülerinnen und Schüler die Menge der durch diesen Generator bereitgestellten Energie hinsichtlich der titelgebenden Fragestellung: Reicht die Energiemenge aus, um ein Handy zu laden? Eine Lernerfolgskontrolle schließt die Unterrichtsreihe ab.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Messung der Induktivität einer Spule
Ihre Schüler lernen mit mathematischen Werkzeugen, wie quadratischen Gleichungen und Ableitungsregeln, physikalische Probleme zu lösen. Sie werden dazu angeregt, Neues zu erforschen, naturwissenschaftlich zu argumentieren und Lösungen zu interpretieren. Durch verschiedene Versuche, Mess- und Berechnungsverfahren wird die Induktivität von Spulen erforscht.
Gesamtwerk
Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
Ihre Schüler lernen Analogien zwischen mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen kennen und können so einen Einstieg in das Thema der elektromagnetischen Schwingungen und Wellen finden. Den Schülern werden physikalische Zusammenhänge in einfachen Schwingkreisen bewusst. Die Aufgaben fördern den Umgang mit physikalischen Formeln und regen ebenso zu eigenständigen Überlegungen an.
Gesamtwerk
Goldene Regel der Mechanik
Die Schüler lernen mathematische Modelle und Methoden auf Vorgänge der klassischen Mechanik anzuwenden z. B. bei schiefen Ebenen, festen und losen Rollen, Flaschenzügen und hydraulischen Pressen. Dabei trainieren sie, ihre Ergebnisse zu reflektieren und sie im Sachzusammenhang richtig zu inter-pretieren. Die Schüler begreifen, wie sie Erfahrungen aus dem Alltag mithilfe von physikalischen Gesetzmäßigkeiten auf komplexere technische Anwendungen übertragen können.
Gesamtwerk
Die Kraft
Diese Unterrichtseinheit beinhaltet zahlreiche Materialen - insbesondere Schülerversuche - zum Einstieg in das Thema „Kraft“ für den (offenen) Unterricht, Vertretungsstunden und auch für zu Hause. Wo setzt die Kraft an? In welche Richtung wirkt sie? Gibt es denn unterschiedliche Kräfte? Und warum kann man auf dem Mond eigentlich so gut springen? Diese und viele weitere Fragen beantworten sich die Schüler selbst mithilfe von einfachen Experimenten, die sie mit Alltagsgegenständen, wie zum Bei-spiel Linealen, Bällen, Luftballons, Gummibändern und Magneten, durchführen. Spielerisch begegnen sie dem Kraftbegriff und prägen sich damit das Gelernte oft besonders gut ein.
Gesamtwerk
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?
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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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