Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke
912 MaterialienIn über 912 Dokumenten und Arbeitsblättern für das Fach Physik findest du schnell die passenden Inhalte für deine nächste Stunde. Jetzt kostenlos testen und mehr Materialien nach der Anmeldung entdecken!
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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.
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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.
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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.
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Warum fällt der Seiltänzer nicht vom Seil?
Die meisten Ihrer Schüler waren schon einmal im Zirkus. Da haben sie wahrscheinlich Seiltänzer beobachtet. Der Seiltänzer bleibt mit ihrer schweren Stange, an der sich zwei Kugeln links und rechts befinden, im Gleichgewicht. Wer sich über dieses Phänomen wundert, ist als Schüler genau richtig hier in dieser Physikstunde!
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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!
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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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Elementarmagnete-Modell und Feldlinien
Ein wesentlicher Aspekt des Faches Physik ist das Entwickeln von und der Umgang mit Modellen. Bei Permanentmagneten begegnen uns diese beiden Modelle: 1. Das Elementarmagnete-Modell: Einen Permanentmagneten kann man sich aus Elementar¬magneten aufgebaut vorstellen. Viele wesentliche Eigenschaften eines Permanentmagneten können so veranschaulicht und begründet werden. Die Schüler werden durch verschiedene Experimente an dieses Elementarmagnete-Modell herangeführt. 2. Auch das Konzept der magnetischen Feldlinien ist die Veranschaulichung eines nicht unmittelbar zugänglichen Phänomens. Das magnetische Feld in der Umgebung eines Permanentmagneten wird oft mithilfe von Eisenspänen oder kleinen Magnetnadeln sichtbar gemacht.
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Vom Blinklicht zur Ampelschaltung einer Kreuzung
In vielen technischen Geräten sind heutzutage Mikrocontroller verbaut. Ihre Schüler sollen dies am Beispiel der Programmierung einer Ampelschaltung an einer Kreuzung erkennen. Dabei können sie bei der Autofahrerampel eine Tag- und Nachtsituation simulieren, während bei der Fußgängerampel per Taster Grün, begleitet von einem Ton, angefordert werden kann. Dabei lernen sie auch elektronische Bauteile und deren Zusammenführung zu elektronischen Schaltungen kennen. Sie erhalten wertvolle Informationen zu Anschaffungen und zur Organisation in der Sammlung und im Unterricht.
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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 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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Düfte – Senden, empfangen und gestalten
Düfte, Gerüche, Gestank ? das kennen die Kindern und Jugendlichen aus ihrem Alltag und das ist durchaus ein wichtiges Thema im täglichen Miteinander. Aber was machen Gerüche mit uns? Wie nehmen wir sie wahr? Warum senden wir überhaupt Gerüche aus? Und warum unterscheiden wir Menschen uns dabei ? Männer zum Beispiel schwitzen in der Regel mehr als Frauen. Wie sind Parfüms zusammengesetzt und wie lässt sich ein Parfüm herstellen? Was sind natürliche und was künstliche Aromastoffe und wo werden sie eingesetzt? Zu diesen und vielen anderen Fragen bietet das Heft Praxisanregungen. Neben der Einführung in das Thema „Faszination Duft und Geruch“ und einem Überblick zu den Facetten dieses spannenden und abwechslungsreichen Unterrichtsthemas finden sich in dieser Ausgabe Praxisimpulse zu den Düften des täglichen Lebens, zur Nase als Geruchsorgan und zum Thema Nasenoperationen, zur Gewinnung von Duftstoffen mit verschiedenen Verfahren, zum Thema Riechen und Stinken, zur Komposition eines Parfüms, zur Chemie der Aromastoffe. Alle Praxisimpulse stellen das Lernen und Handeln der Schülerinnen und Schüler ins Zentrum und schlagen Differenzierungsmöglichkeiten vor. Darüber hinaus beinhaltet das Heft Ideen zur Unterstützung von DaZ-Schülern und eine Methode zur Leistungsbewertung.
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Die Grundgleichung der Mechanik
Die Grundgleichung der Mechanik ist eine der wichtigsten Formeln der klassischen Mechanik. Besprechen Sie sie ausführlich, damit die Schüler ihre Bedeutung erfassen. Die experimentelle Herleitung dieser Gleichung ist nicht einfach. Mit herkömmlichen Mitteln wie Stoppuhr und Maßband muss man viele Messreihen unter gleichen Bedingungen aufnehmen, um verwertbare Daten zu erhalten. Hierbei schleichen sich erfahrungsgemäß so viele Fehler ein, dass man die erforderlichen Proportionalitäten kaum zeigen kann. Ein computergestütztes Messwerterfassungssystem erleichtert die Arbeit deutlich. Statt einzelner Messpunkte zeichnet das System komplette Kurven auf und unterstützt die Schüler bei der Auswertung. Das Experiment wird so schülertauglich.
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Der Transistor
Der Transistor ist somit ein elektronisches Bauteil, das Ströme verstärkt und damit auch zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Strömen geeignet ist. Einzelne diskrete Transistoren spielen in der praktischen Anwendung kaum eine Rolle. Meist findet man eine große Anzahl von Transistoren bei integrierten Schaltungen.
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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.
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Physik in deinem Alltag
Ihre Schüler erfahren, welche physikalischen Vorgänge in Situationen ablaufen, die uns täglich begegnen. Der Beitrag beinhaltet eine Mischung aus Fragen, die teilweise knifflig sind.
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Das Hooke'sche Gesetz
Kräfte lassen sich mit einem Federkraftmesser messen. Ein solches Messinstrument fertigen Ihre Schüler an und eichen es. Außerdem zeichnen sie Kraft-Dehnungsdiagramme.
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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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Elektrizität im Haushalt
Elektrizität begleitet uns alle und besonders auch Heranwachsende heute rund um die Uhr – vom Wecken per Handy am Morgen bis zum Youtube-Gucken auf dem Fernseher oder Laptop am Abend. Einen Alltag ohne elektrische Geräte können sich die meisten kaum mehr vorstellen, zumal uns viele Elektrogeräte auch schwere oder zeitraubende Arbeiten wie das Wäschewaschen deutlich erleichtern. Dieses Heft stellt die "Elektrizität im Haushalt" ins Zentrum, da die Elektrogeräte und auch die verschiedenen Schaltungen im Haushalt den Schülerinnen und Schülern vertraut sind. So bietet dieses Thema einen guten Ausgangspunkt, um sich im Unterricht mit verschiedenen Aspekten von Elektrizität und ihrer verantwortungsvollen Nutzung zu beschäftigen. Das Heft thematisiert neben grundlegenden physikalisch-technischen Themen wie Stromkreisen und unterschiedlichen Schaltungsarten auch Fragen von Energieeffizienz und Nachhaltigkeit im Zusammenhang mit elektrischer Energie. Beleuchtet wird auch die historische Entwicklung von Elektrogeräten sowie ihrer Nutzung. Zwei Praxismodulen widmen sich dem wichtigen Thema Sicherheit und stellen Anregungen vor, mit den Schülerinnen und Schüler Gefahren beim Umgang mit Elektrizität sowie technische Sicherheitseinrichtungen zu behandeln. Darüber hinaus findet sich im Heft ein Konzept zur Arbeit mit Portfolios und zu deren Bewertung. Und für Lehrkräfte mit DaZ-Schülerinnen und -Schülern gibt es u.a. Tipps zur geeigneten Anpassung von Arbeitsblättern.
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Multiple-Choice-Tests zur Mechanik
Mit diesen Tests, die die Begriffe „Kraft“, „Druck“, „Geschwindigkeit“ und „Beschleunigung“ aus dem Bereich der Mechanik in der Sek I aufgreifen, geben wir Ihnen die Möglichkeit, bei knapper werdenden Ressourcen in relativ kurzer Zeit einen Leistungsüberblick über Ihre Lerngruppe zu erstellen.
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Ein Vergleich:
Dieser Beitrag stellt mechanische und elektromagnetische Schwingungen einander gegenüber. Die Schwingungsdauer eines Federpendels und eines elektromagnetischen Schwingkreises werden verglichen. Ihre Schüler berechnen die Spannenergie und auch die elektrische bzw. magnetische Energie. Lenz'sche Regel, Selbstinduktion und Dämpfung werden abschießend betrachtet.
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