Unterrichtsmaterialien Dynamik: Ganze Werke Seite 3/8
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Physik
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Kräfte beim Schwimmen und Schweben
U-Boote können sinken, während Schiffe schwimmen: Viele technische Errungenschaften der Menschheit basieren auf dem Wissen des Auftriebs. Durch dieses physikalische Prinzip können wir mit Flugzeugen um die Welt fliegen, den Meeresgrund erforschen oder Waren mit Schiffen über den Globus transportieren. Doch wie entsteht der Auftrieb bei diesen Objekten? Gibt es ein physikalisches Gesetz? Die Antwort finden Ihre Schülerinnen und Schüler in diesem Beitrag.
Gesamtwerk
Klimawandel
Der Klimawandel stellt uns sowohl vor wissenschaftliche als auch vor ethische Fragen: Wie können Aufgaben und Lasten gerecht über Generationen, über unterschiedliche geographische Räume, Schichten oder Gesellschaften hinweg verteilt werden? Schule und Unterricht können helfen, solche Entscheidungen gut zu fundieren und Heranwachsende beim Erwerb von Wissen sowie von eigener Orientierung zu unterstützen. Dieses Heft gibt dazu vielfältige Anregungen, die sich nicht nur auf die Aneignung der naturwissenschaftlichen Hintergründe beschränken, sondern alle Kompetenzbereiche des Physikunterrichts berühren. Neben einem breit angelegten Teil mit Informationen zur Verortung des Themas Klimawandel im Physikunterricht, Einblicken in entsprechende Forschung, einem Überblick zu unterschiedlichen Haltungen von Jugendlichen zum Klimawandel und Sichtweisen der Umweltpsychologie umfasst das Heft Sachinformationen und Unterrichtsanregungen zu mehreren Kompetenzbereichen des Physikunterrichts: Fachwissen: Hier finden Sie kritische Beurteilungen verschiedener Modelle des Treibhauseffekts, Workbooks für die Sekundarstufen I und II, ein Mystery, Stationenmaterial zum Anstieg des Meeresspiegels sowie Ideen für inklusiven Unterricht zu den Auswirkungen des Klimawandels auf den Golfstrom. Bewertung: Neben Anregungen zur Beschäftigung mit Klimawandelleugnung bietet dieser Teil des Heftes einen Überblick über Planspiele zum Thema, Anregungen für eine Zukunftswerkstatt zum Online-Shopping sowie Ideen zur Auseinandersetzung mit Klimagerechtigkeit. Kommunikation: Dieser Teil des Heftes enthält Tipps zur Kommunikation über das Thema Klimawandel im Unterricht, einen Unterrichtsvorschlag zum Erschließen eines Youtube-Expertenvortrags sowie Hilfen zum Erarbeiten von Visualisierungen komplexer Themen. Neben Literatur- und Materialtipps zum Schwerpunktthema finden Sie in diesem Heft auch Ideen zum Einsatz digitaler Pinnwände, einen Vorschlag zur Geschwindigkeitsbestimmung mit dem Smartphone sowie Experimente zu akustischen Schwebungen und zum Einsatz von UV-Licht im Hygienebereich.
Gesamtwerk
Magnetfelder, magnetische Feldstärke und Flussdichte
Die Schüler lernen, den Magnetismus in seinen auf den ersten Blick verschiedenen Formen seines Auftretens anhand von Modellvorstellungen zu verstehen und zu beschreiben. Ihre Schüler lernen auch, wie man die Stärke eines Magnetfelds berechnen kann. Durch eine Reihe von Aufgaben können Ihre Schüler den erarbeiteten Stoff vertiefen und festigen.
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Gesamtwerk
Dichte von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen
In dem vorliegenden Unterrichtsmaterial wiederholen die Schülerinnen und Schüler kurz die Massendichte und die Auftriebskraft. Danach bearbeiten die Lernenden Übungsaufgaben zu diesem Themenbereich. Dabei lernen sie auch das Galilei’sche Thermometer, das Aräometer und die Mohr’sche Waage kennen.
Gesamtwerk
Arbeit, Energie und Leistung
Die Schüler lernen, mit den Begriffen Arbeit, Energie und Leistung souverän umzugehen. Vielfältiges alltagsnahes Übungsmaterial steht zur Verfügung, um die Grundlagen der Mechanik zu festigen. Eine Lernerfolgskontrolle rundet die Unterrichtseinheit ab.
Verwandte Themen
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Die Reibung beim schiefen Wurf
Diese Unterrichtseinheit behandelt den schiefen Wurf, wie er z. B. beim Ballsport auftritt. Wenn man den Einfluss des Luftwiderstands vernachlässigt, ist die Flugbahn, die ein Körper beim Wurf in einem homogenen Schwerefeld beschreibt, parabelförmig. Der schiefe Wurf stellt dabei den Regelfall dar – waagerechter und senkrechter Wurf sind Ausnahmefälle. In diesem Beitrag wird außerdem noch die Reibung berücksichtigt.
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Fragen
Fragen
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Kinematik
Kinematik
Gesamtwerk
Raketenbau und Kaleidoskop
Mit den in diesem Beitrag vorgestellten Experimenten fördern Sie das Staunen über physikalische Phänomene. Ihre Schüler entdecken selbst physikalische Gesetzmäßigkeiten, indem sie z. B. eine Dosenrakete bauen. Sie lernen optische Geräte (Kaleidoskop und Periskop) kennen und führen Versuche mit Luft durch. So begeistern Sie die Lernenden, und die Erkenntnisse bleiben nachhaltig im Gedächtnis haften.
Gesamtwerk
Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße
Im Zentrum unserer Heimatgalaxie befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch, das mehrere Millionen Sonnenmassen auf die Waage bringt. Für den Nachweis und die Erforschung dieses Schwerkraftmonsters wurden dem deutschen Astrophysiker Reinhard Genzel der Nobelpreis für Physik 2020 verliehen. Dieser Beitrag nähert sich dieser Thematik mit kontextorientierten Arbeitsblättern zur Physik von Schwarzen Löchern. Insbesondere bestimmen die Lernenden mit Hilfe des Orbits des Sterns S2 die Masse, den Durchmesser und das Aussehen des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße.
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Naturwissenschaften, Sport und Ernährung
Sport und gesunde Ernährung sind Themen, die besonders Jugendliche interessieren. Das Heft zeigt Praxisideen, wie Sie dieses Interesse für Ihren Unterricht nutzen können. Dabei geht es um Nährstoffe, Energie und Bewegung. Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich u.a. mit dem Nährstoff- und Energiegehalt von Lebensmitteln oder erfahren, dass der Physikunterricht auch in der Sporthalle stattfinden kann. Aus dem Inhalt: Mit dem Fahrradkraftwerk Strom erzeugen; Hauptnährstoffe nachweisen; Motivierende Wettkämpfe in der Mechanik; Für alle Fälle: Experimente mit Dampfbooten, Flummis und Halfpipes; Unterrichtsidee: Ein Kriminalfall in der Jungsteinzeit; Diagnostik: Salzburger Lesescreening für die Schulstufen 2–9.
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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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Naturgesetze
Der Film schlägt einen Bogen von der Teilchenphysik zur klassischen Physik. Er zeigt, weshalb ein Hebel die Kraft potenziert und warum ein Schiff schwimmt. Das Gleichgewicht von Kraft und Gegenkraft wird in Experimenten veranschaulicht.Zusatzmaterial: Bilder; 15 Arbeitsblätter in Schüler- und Lehrerfassung [PDF]; Testaufgaben Multiple-Choice in Schüler- und Lehrerfassung; Interaktives Arbeitsheft mit 10 Aufgaben in Schüler- und Lehrerfassung [H5P]; Sprechertext [de, en]; Begleitheft (53 S.) [PDF]; Glossar; Internet-Links.
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Mit Kräften rechnen – Praxisaufgaben
Der Beitrag führt Ihre Schüler an den abstrakt erscheinenden Begriff der Kraft in verschiedenen Betrachtungssituationen heran. Es werden Beispiele aus den verschiedensten Bereichen der Physik als Auswahl angeboten. Hier können Schüler sich neben einer mehr oder weniger intensiven Wiederholung auch bei verstärktem Interesse z. B. in Form eines Aufbau- oder Zusatzkurses tiefer in das Gebiet einarbeiten. Das letzte Material stellt einen allgemeinen Mix des behandelten Themas dar und eignet sich als Auffrischung zu diesem Thema bzw. als mündliche Prüfung.
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Kraftstoß, Energie- und Impulserhaltung
Es ist immer wieder faszinierend, den Start einer Weltraumrakete zu beobachten. Aber auch andere Phänomene ziehen das Interesse auf sich. So bewegen sich im Weltraum mit hohen Geschwindigkeiten große Asteroiden, von denen wir hoffen, dass sie an der Erde vorbeifliegen. Der die Erde umgebende Weltraum wird permanent und lückenlos überwacht. Renommierte Wissenschaftler liebäugeln mit der Idee, einen Asteroiden mit schweren Gesteinsbrocken zu beschießen; denn jeder Zusammenstoß mit dem Asteroiden – und seien die stoßenden Massen noch so unterschiedlich groß – überträgt auf diesen einen Impuls, der zu einer – wenn auch minimalen, aber vielleicht doch entscheidenden – Kurskorrektur führt.
Gesamtwerk
Schwimmende Körper
Wenn ein Körper in einer Flüssigkeit schwimmt, stehen seine Gewichtskraft und die in der Flüssigkeit wirkende Auftriebskraft im Kräftegleichgewicht. Von Archimedes haben wir gelernt, dass die Auftriebskraft der Gewichtskraft der durch den Körper verdrängten Flüssigkeit gleicht. In den Aufgaben dieses Beitrags studieren Ihre Schüler die Eintauchtiefe verschiedener schwimmender Körper. Wenn die Körper hohl sind, liefert ihr Schwimmen in einer Flüssigkeit bekannter Dichte ein Messverfahren für ihre „Wandstärke“.
Gesamtwerk
Nichtlineare Widerstände
Viele elektronische Bauelemente haben eine nichtlineare I-U-Kennlinie. Dadurch wird die Berechnung von Strom und Spannung in Netzwerken mathematisch recht aufwändig. Mit einer grafischen Lösungsmethode können Sie solche Aufgaben dennoch im Schulunterricht behandeln. Neben dem Praxisbezug besticht der Beitrag also dadurch, dass die Schüler Verfahren, die sie aus der Mathematik kennen, auf einen Bereich übertragen, der ihnen in der Regel unbekannt sein dürfte, und so einüben.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Vorkurs Physik für Ingenieure
Der perfekte Einstieg in die Welt der Physik. Kenntnisse der Physik sind eine Grundvoraussetzung für ein erfolgreiches ingenieurwissenschaftliches Studium. In dem Vorkurs wird das nötige Grundwissen der Physik für ein ingenieurwissenschaftliches (oder naturwissenschaftliches) Studium präsentiert. Zu jedem Thema gibt es eine ausführliche Hinführung, viele Abbildungen, durchgerechnete Beispiele und Musteraufgaben. Lösungsschemata werden kompakt aufbereitet und strukturiert dargestellt. Wer dieses Buch durchgearbeitet hat, ist bestens für die Physik-Vorlesung präpariert, auch wenn Schüler:innen das Fach in der Schule abgewählt hatten.
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Salz – Nicht nur zum Kochen
Salz – Nicht nur zum Kochen
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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.
Gesamtwerk
DLR Luftfahrt und Umwelt - Lehrermaterialien und Mitmach-Experimente
DLR Luftfahrt und Umwelt - Lehrermaterialien und Mitmach-Experimente
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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.
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Die Dichte von Körpern kennenlernen
In diesem Beitrag erforschen Ihre Schüler anhand einfacher Experimente, welche Rolle die Dichte von Körpern in unserem Alltag spielt. Alles, was Sie für die Experimente brauchen, ist leicht zu beschaffen. So haben Sie schnell Material für die nächste Vertretungsstunde.
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Die Physik einer Loopingbahn untersuchen
Warum sind Loopings in Achterbahnen niemals kreisförmig konstruiert? Welche Beschleunigungen wirken auf den Fahrgast, wenn er einen Looping durchfährt? Wann fällt man aus einem Looping heraus? Fragen wie diese beantworten Ihre Schüler selbstständig. Eine Computersimulation gestattet darüber hinaus einen besonders anschaulichen und schüleraktivierenden Zugang zu diesem spannenden Thema.
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