Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke Seite 11/20
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Physik
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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
Geometrische Optik
Neben einer ausführlichen fachlichen und didaktischen Einführung bietet Ihnen dieses Heft unterschiedliche Unterrichtskonzepte für den Bereich der geometrischen Optik. Die Unterrichtsanregungen beschäftigen sich u.a. damit warum man eigentlich etwas sehen kann, wie man anhand eines Brechungsphänomens den Operator „Erklären“ im Unterricht einführen kann und wie optische Hebung und Brechung zusammenhängen. Darüber hinaus finden Sie Vorschläge zur Beschäftigung mit dem Lichtstrahl-Modell sowie eine Erweiterung der geometrischen Optik im sichtbaren Bereich auf UV-Strahlung. Neben dem Schwerpunktthema "Geometrische Optik" enthält das Heft auch Ideen für den Einsatz digitaler Medien bei der Auseinandersetzung mit Diagrammen in der Mechanik und der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit. In der Versuchskartei finden sie Vorschläge für offenes Experimentieren in der Optik sowie für ein Modellexperiment zum Kapillareffekt bei einer Echse.
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.
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Gesamtwerk
MINT Zirkel - Ausgabe 4, Dezember 2019
Gibt es Menschenrassen? Wie entstehen Staus? Kann kritisches Denken unterrichtet werden? Wie sieht die Arbeitswelt 4.0 aus für MINT-Absolventinnen und -Absolventen? Woran können sich Schülerinnen und Schüler orientieren? Nachdenkliches, Spannendes und Wissenswertes zum Advent 2019 aus der MINT-Welt
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Springen wie auf dem Mond
Astronauten sollen auf der Erde trainieren, wie man sich auf der Mond- oder Marsober-fläche unter stark veränderten Schwerkraftbedingungen bewegt. In den 1960er-Jahren entwickelte die NASA zu diesem Zweck eine Mechanik, die es erlaubt, die Sprünge der Astronauten zu simulieren. Ihre Schüler diskutieren drei Vorschläge für eine solche Mechanik unter physikalischen Gesichtspunkten. Sie berechnen die relevanten Größen und beurteilen die Modelle. Eine Computersimulation veranschaulicht darüber hinaus die Dynamik dieser Konstruktionen.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Quantencomputer
Die Schüler lernen die Möglichkeiten der Quantenphysik in einer technischen Anwen-dung kennen. Sie verstehen, welche Perspektiven diese neue Technologie für uns in der Zukunft bereithalten könnte, und erkennen, wieso die Zeit noch nicht ganz reif dafür ist. Die Schüler werden dazu aufgefordert, ihre Vorstellungen über die Realität nach der klassischen Physik zu hinterfragen, und begeben sich in die unglaubliche, gar unbegreif-liche Welt der Quantenphysik.
Gesamtwerk
Dunkle Materie
Die dunkle Materie stellt eines der großen Rätsel der modernen Astrophysik dar. Dieser Beitrag beschreibt, wie Sie sich diesem spannenden Thema in Klasse 10/11 nähern. Drei Computersimulationen bieten einen besonders handlungsorientierten und anschaulichen Zugang zu den grundlegenden Ideen dieser Theorie.
Gesamtwerk
Drehmoment Klausuraufgabe
Die nachfolgende Aufgabe bereitet dich bestens für das Thema Drehmoment in deiner Klausur vor: Gehen wir einmal davon aus, du bist Archäologe und gerade auf der Suche nach einem wertvollen Schatz. Du hast die Information erhalten, dass der Schatz in einem Schacht versteckt ist. Der Eingang ist dabei mit einem großen Stein geschützt. Dieser hat eine Würfelform mit der Kantenlänge . Als du den Stein findest, befestigst du an der rechten oberen Kante ein Seil und versuchst damit den Stein zu kippen. Mit welcher Kraft musst du mindestens am Seil ziehen, um den Stein kippen zu können? Unter welchem Winkel ist die Kraft minimal? Du kannst bei dieser Aufgabe davon ausgehen, dass der Stein eine Seitenlänge von m und eine Masse von kg hat. Zusätzlich sei die Dichte des Steins homogen, das heißt der Schwerpunkt des Steins ist im Zentrum und die Erdbeschleunigung g ist gegeben mit . Im Video zeigen wir dir das korrekte Ergebnis sowie alle zur Lösung der Aufgabe benötigten Rechenschritte und Überlegungen!
Gesamtwerk
Drehmoment Übungsaufgabe
Nun schauen wir uns eine Übungsaufgabe an, um das Drehmoment in einem praktischen Beispiel zu verstehen: Stell dir vor, du bist gerade dabei, mit einem Bekannten dein Haus zu renovieren. Als Außenbeleuchtung möchtest du über der Balkontüre im zweiten Stock noch eine Lampe montieren. Da der Balkon auch noch nicht fertig ist, kommst du auf die Idee, ein Brett zur Balkontüre hinauszulegen. Du hast dafür nur ein Brett mit einer Länge von 5 Meter zur Verfügung. Es rage dabei 3 Meter über die Balkontüre ins Freie hinaus. Damit es nicht kippt, stellt sich dein Bekannter mit einem Gewicht von 90 Kilogramm im Innenraum auf das Brett. Jetzt stellt sich die Frage: Kannst du mit einem Gewicht von 75 Kilogramm auf das Brett hinauslaufen, ohne dass es kippt? Das Gewicht des Bretts kannst du dabei vernachlässigen. Die einzelnen Schritte zur Berechnung der Aufgabe mit allen Hinweisen und Kniffen findest du im Video!
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Freier Fall Klausuraufgabe
Zur optimalen Vorbereitung für deine nächste Prüfung, schauen wir uns nun eine etwas kniffligere Aufgabe an. Diese kann so oder in ähnlicher Weise auch in deiner Klausur auftauchen: Stell dir vor, du bist im Urlaub unterwegs und wanderst über eine sehr hohe Brücke. Du möchtest unbedingt wissen wie hoch diese Brücke ist. Da fällt dir ein, dass du die Höhe der Brücke bestimmen kannst, indem du ein Stein von der Brücke wirfst. Gesagt, getan! Nach 10 Sekunden hörst du den Schall des Aufpralls. Berechne nun die Höhe der Brücke, wenn die Schallgeschwindigkeit ungefähr 340 Meter pro Sekunde beträgt. Den Luftwiderstand kannst du dabei vernachlässigen. Die Lösung der Aufgabe und die einzelnen Berechnungsschritte dazu, findest du detailliert im Video erklärt!
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Freier Fall Übungsaufgabe
Um dein Wissen zur Berechnung des freien Falls zu vertiefen, schauen wir uns eine Übungsaufgabe an. Stell dir dazu folgendes Szenario vor: Eines Tages entscheidest du dich, einen Fallschirmsprung zu machen. Hierfür bietet das Flugunternehmen Sprünge aus 2000 Meter, 4000 Meter, 6000 Meter, 8000 Meter und 10.000 Meter an. Du möchtest bei deinem Sprung unbedingt die Schallmauer durchbrechen und somit einmal schneller sein als der Schall. Der Sprung aus 10.000 Metern ist dir jedoch eigentlich zu teuer, deshalb stellt sich die Frage: Aus welcher Höhe müsstest du, bei Vernachlässigung des Luftwiderstandes, abspringen? Dabei kannst du davon ausgehen, dass du 400 Meter brauchst, bis der Fallschirm geöffnet ist und er dich auf Landegeschwindigkeit verlangsamt hat. Für welchen Sprung müsstest du dich also entscheiden? Wie du die Lösung der Aufgabe Schritt für Schritt berechnest, erklären wir dir ausführlich im Video!
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Aufbruch zum Mond
Am 21. Juli 1969 betraten erstmals Menschen den Mond. Heute ist das Interesse am Mond neu entfacht: Unbemannte Mondmissionen von Nationen wie China, Indien und Israel gut 50 Jahre nach den Mondlandungen der USA haben nun auch Amerikaner und Russen veranlasst, sich dem Mond wieder zuzuwenden. Das Thema Raumfahrt in Richtung Mond ist aktuell wie selten zuvor. Die motivierende Kraft, die dem Ganzen innewohnt, sollte im Physikunterricht genutzt werden.
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Die Grundlagen des Fliegens
Nach der intensiven Behandlung des Auftriebes als Grundvoraussetzung des Fliegens sowie der Besonderheiten bei Steig- und Gleitflug in Teil 1 erfolgt nun eine genaue Betrachtung der technischen und physikalischen Abläufe bei der Steuerung eines Flugzeuges, insbesondere beim koordinierten Kurvenflug. Zudem werden Grenzfälle des Fliegens ebenso behandelt wie die heutzutage verfügbaren sparsamen und leisen Turbo-Fan-Antriebe.
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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.
Gesamtwerk
Strömungsgeschwindigkeit berechnen
Die Formeln und Einheiten des Volumenstroms kennst du bereits. In der Strömungsmechanik kannst du damit weitaus mehr berechnen, als den Volumenstrom an sich – nämlich beispielsweise der Massenstrom oder die Strömungsgeschwindigkeit. Und wie genau man die Strömungsgeschwindigkeit berechnen kann und was genau du dabei berücksichtigen musst, siehst du in unserem Video!
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MINT Zirkel - Ausgabe 3, September 2019
Schneller als das Licht, Nachhaltige Chemie: Ionische Flüssigkeiten, Wie fair ist unsere Klassenfahrt?, Digitale Unterrichtsressourcen zum Thema Klimakrise, LABgirls-Physik – Labore für Schülerinnen, Demokratie bei den Bienen, Attosekundenlaser – kürzere Pulse, schnellere Dynamiken und kleinere Strukturen, Ionische Flüssigkeiten – nachhaltige Technologien mit geschmolzenen Salzen?, Technik verbindet – technische Realkontexte im Unterricht anderer Fächer, Schülerinnen und Schüler untersuchen die Auswirkungen von Mikroplastik auf marine Ökosysteme, Wenn das Heimweh mit im Gepäck ist, Kosmisch abschleppen – mit dem Smartphone gegen Weltraumschrott, Müssen wir das bezahlen? Kosten für Unterrichtsmaterialien und Exkursionen, Mathematik(er) auf Banknoten, Digitale Unterrichtsressourcen zum Thema Klimakrise, #excitingedu Kongress, naturwissenschaftliche Ausbildungsgänge an Berufsfachschulen, Jahreskongress Berufliche Bildung, Wie sieht ein diversitätsorientierter MINT-Fachunterricht aus, der BundesUmweltWettbewerb, LABgirls-Physik
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Die Grundlagen des Fliegens
Flugzeuge sind heutzutage eine Selbstverständlichkeit. Was die physikalischen Grundlagen des Fliegens sind, erläutert dieser Beitrag.
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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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Datierungsmethoden der Evolutionsbiologie
Die Unterrichtseinheit für die Oberstufe des Biologieunterrichts zu Thema Datierungsmethoden beschäftigt sich mit der Frage der zeitlichen Entwicklung des Lebens auf der Erde. Schulen Sie mit diesem Unterrichtsmaterial zur Altersbestimmung die Kompetenzen Ihrer Schülerinnen und Schülern zu den Techniken, mit denen Erkenntnisse zur Geschichte des Lebens in den Teildisziplinen Evolution und Paläontologie gewonnen werden, und welche Grenzen diese Methoden haben. Vertiefen Sie so das Verständnis Ihrer Klasse für die synthetische Evolutionstheorie.
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Radiometrische Altersbestimmung
In dieser Leistungskontrolle für die Oberstufe zum Thema Evolution setzen die Schülerinnen und Schüler ihre Kompetenzen ein, um am berühmten Fall des Erstfundes von Homo rudolfensis eine Datierung selbst vorzunehmen und schlüssige Aussagen zum menschlichen Stammbusch zu machen. Zeigen Sie Ihrer Klasse, dass die Evolutionstheorie kein statisches Gedankenkonstrukt ist, sondern jedem neuen Fund und jeder neuen Erkenntnis immer wieder angepasst werden muss.
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Der waagerechte Wurf
Ihre Schüler kennen Wurfbewegungen aus dem Alltag, insbesondere beim Sport. Mit dieser Unterrichtsstunde greifen Sie ein Phänomen aus dem Alltag auf und analysieren es unter physikalischen Aspekten. Damit erreichen Sie einerseits einen Lebensweltbezug des Physikunterrichts und schaffen andererseits eine (intrinsische) Motivationsgrundlage für Ihre Schüler, sich mit physikalischen Phänomenen auseinanderzusetzen, um Physik möglichst nachhaltig zu erlernen.
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Elektromotor Funktionsweise
Nachdem du über den Elektromotor Aufbau Bescheid weißt, erfährst du in diesem Beitrag alles zur Elektromotor Funktionsweise. Lesen ist dir viel zu öde? Gar kein Problem, schau dir einfach unser animiertes Video zu diesem Thema an.
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Gleichstrommotor Berechnung
Du hast bereits vom Gleichstrommotor gehört, aber keine Ahnung wie man diesen berechnet? Dann schau dir doch einfach unser Video zur Gleichstrommotor Berechnung an!
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MINT Zirkel - Ausgabe 2, Juni 2019
Rätselhafte vierte Dimension, Können Tiere zählen?, Die innere Uhr – wie Gene und Proteine unser Verhalten steuern, Neues vom Mond, Energie besser verstehen, Mit Concept Maps ein tieferes Verständnis von Unterrichtsinhalten fördern,Das Kreuzworträtsel, Bee-onik – Ideenklau im Bienenvolk, Wenn chronischer Stress müde macht – Burnout im Lehrerberuf, MINT auf dem Acker: Wie ein praxisnaher Lernort in der Natur entsteht, Vom Zuhörer zum Mitmacher: Interaktiv Präsentieren, Mit Licht messen, musizieren und forschen, Forschen für die Gesundheit, Alter Wunsch und neuer Trend: Raus ins Weltall
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Integrale in der Physik
Diese Aufgaben eignen sich zum Teil auch als Referatsthemen. Zu ihrer Bearbeitung ist eine Software oder ein geeigneter Taschenrechner erforderlich, um auftreten¬de Integrale berechnen zu können.
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