Unterrichtsmaterialien Physik Ganze Werke · Seite 4/36
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Physik
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Gesamtwerk
Elektromagnetisches Spektrum
Jenseits des Lichts – elektromagnetische Strahlung ist weit mehr als sichtbares Licht! Im Physikunterricht begegnen die Schüler:innen immer wieder einzelnen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums. Doch das große Ganze bleibt meist unsichtbar. Wie hängen Funkwellen und UV-Strahlung zusammen? Was hat Infrarotstrahlung mit dem Klima zu tun? Und warum sehen wir Farben so, wie wir sie sehen? Diese Ausgabe liefert didaktische und methodische Impulse, um das Spektrum als Ganzes verständlich zu machen – ohne den Bezug zur Lebenswelt der Schüler:innen zu verlieren. Ob beim Blick auf Satellitenbilder, bei der Beschäftigung mit der Strahlung von Handys oder in der Klimaphysik: Diese Ausgabe verbindet physikalische Grundlagen mit aktuellen Anwendungsbezügen. Sie erhalten Unterrichtskonzepte, Materialien und Experimente, mit denen Sie das ganze Spektrum elektromagnetischer Strahlung schülernah und differenzierend zugänglich machen können.
Gesamtwerk
MINT Zirkel – Ausgabe 1, März 2025
Diese Ausgabe führt durch ein breites Spektrum aktueller MINT-Themen. Von Atomforschung und Technikbewertung über neue Ansätze in der Gentechnik bis hin zu Fragen nach Chancengerechtigkeit im Mathematikunterricht. Sie bietet Einblicke in naturwissenschaftliche Phänomene, mathematische Dimensionen und die Rolle des Mondes für unser Leben. Darüber hinaus finden sich kreative Zugänge zu Evolution, Chemie und kritischem Denken im Unterricht sowie spannende Perspektiven aus Forschung, Wissenschaft und digitaler Bildung.
Gesamtwerk
Freier Fall
Wie lässt sich die Fallbeschleunigung möglichst präzise messen? Welche originellen und interessanten Experimente und Aufgabenstellungen gibt es zum freien Fall? Und welche didaktischen Konzepte helfen dabei, Lernenden ein tiefgehendes Verständnis von Fallbewegungen zu vermitteln? Die Analyse des freien Falls gehört zu den klassischen Themen der Mechanik. Dabei sind die experimentellen und methodischen Möglichkeiten variantenreicher, als man annimmt. Diese Ausgabe bietet Ihnen eine vielfältige Auswahl an bewährten und innovativen Unterrichtsansätzen. Ein besonderer Schwerpunkt dieser Ausgabe liegt auf der experimentellen Bestimmung der Erdbeschleunigung: Neben klassischen Messmethoden mit Fallrinnen und Lichtschranken werden alternative Verfahren vorgestellt, darunter unorthodoxe experimentelle Ansätze sowie der Einsatz von Smartphones als Messinstrumente. Darüber hinaus finden Sie Ideen, Fallbewegungen im Unterricht aus ungewohnten Perspektiven zu betrachten – etwa durch Experimente zur Mikrogravitation oder die physikalische Analyse von Stuntszenen. Variantenreiche Messmethoden: Klassische und alternative Verfahren zur Bestimmung der Fallbeschleunigung. Experimente mit digitalen Hilfsmitteln: Der Einsatz von Smartphones zur Analyse von Fallbewegungen. "Schwerelosigkeit" im Unterricht: Do-it-Yourself-Experimente zur Mikrogravitation. Fehler didaktisch nutzen und Fehler suchen: Ideen zum Productive-Failure-Ansatz und zur physikalischen Filmanalyse. Erweitern Sie Ihr methodisches Repertoire mit diesen Materialien und gestalten Sie Ihren Physikunterricht anschaulich sowie alltags- und forschungsnah.
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Gesamtwerk
Wärmepumpe
Im März 2023 hat die Bundesregierung angekündigt, den Ausbau von Wärmepumpen massiv erhöhen zu wollen. Ab 2024 sollen pro Jahr mindestens 500.000 neue Wärmepumpen installiert werden, sodass bis zum Jahr 2030 mindestens sechs Millionen Wärmepumpen in Betrieb sind. Doch nach welchem physikalischen Prinzip funktioniert eine Wärmepumpe? Und welche Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad?
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Fotovoltaik und Solarthermie
Der Begriff "Energiewende" ist zurzeit in aller Munde. Dabei geht es nicht nur darum, einer drohenden Energiekrise entgegenzuwirken, sondern auch, die Schülerinnen und Schüler für eine kritische Auseinandersetzung mit der Energiegewinnung aus konventionellen und regenerativen Energiequellen zu sensibilisieren. Nur exaktes Wissen über Fakten und Zusammenhänge kann es den Jugendlichen ermöglichen, kompetent zu argumentieren und sich entsprechend bei eigenen zukünftigen Entscheidungen zu orientieren.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Aufbau und Funktionsweise einer Röntgenanlage
Am 8. November 1895 entdeckte der Physiker Wilhelm Conrad Röntgen in Würzburg durch Zufall die unsichtbaren X-Strahlen, wie er sie nannte. Er erhielt für seine Entdeckung den 1901 erstmals verliehenen Nobelpreis für Physik. Die später als Röntgenstrahlen bezeichneten Strahlen revolutionierten die medizinische Diagnostik und Therapie.
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Wärme, Temperatur und Energieübertragung
Was ist Wärme physikalisch betrachtet? Und welche Formen und Auswirkungen der Wärmeübertragung gibt es? Verschiedene Gruppenpuzzles und einfache Experimente führen motivierend in das Thema ein. Dabei wird sowohl auf die verschiedenen Temperaturskalen als auch auf Ausdehnung bei Temperaturerhöhung, Änderung der thermischen Energie und weitere Effekte der Wärmelehre eingegangen.
Gesamtwerk
Lotus- und Salvinia-Effekt in Natur und Technik
Die Blätter der Lotusblume weisen eine besondere Oberfläche auf, die das Wasser tropfenweise abperlen lässt, selbst im strömenden Regen. Beim Salvinia-Effekt, benannt nach einer Pflanzenart aus der Gattung der Schwimmfarne, bildet sich auf der Oberfläche eines untergetauchten Farns ein dünner Luftfilm, der die Pflanze über einen längeren Zeitraum trocken hält. Den Lotus- und Salvinia-Effekt machen sich bestimmte Pflanzen zunutze, aber auch Tiere wie zum Beispiel Geckos. Was versteht man genau unter dem Lotus- und dem Salvinia-Effekt? Und wie lässt er sich in der Technik nutzen?
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Magnetismus, Elektrizität und Elektromagnetismus
Wichtige Elektrik-Themen des Physikunterrichts Mit diesem Band erhalten Sie alle wichtigen Themen rund um die Elektrik für den Physikunterricht in den Jahrgangsstufen 5 bis 10. Vermittelt werden die Themen mit Hilfe von aufbereiteten Texten sowie interessant gestalteten Schülerversuchen, so dass im Physikunterricht der Sekundarstufe I garantiert keine Langeweile aufkommt. Fertige Unterrichtseinheiten für den Physikunterricht Der Band ist in neun Kapitel gegliedert, in welchen die Lerninhalte in fertigen Unterrichtseinheiten kontext- und handlungsorientiert aufbereitet werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen dabei physikalische Zusammenhänge selbstständig entdecken und darüber hinaus lernen, ihre Ergebnisse zu dokumentieren. Umfassende Lernmaterialien Jedes der neun Kapitel enthält einen motivierenden Einstieg und Tipps und Ideen für echte Sternstunden im Fach Physik. Weiterhin erhalten Sie methodisch-didaktische Hinweise, Materiallisten und Sicherheitshinweise sowie Hilfematerial für lernschwache Schüler. Abgerundet wird das Angebot durch einen Test am Ende jedes Kapitels. Die Themen: - Dauermagnete - Einfache Stromkreise - Elektromagnetismus - Stromstärke - Gefahren des elektrischen Stroms - Elektrische Ladungen - Spannung - Widerstände - Motoren und Generatoren - Induktion und Transformatoren Der Band enthält: - 9 Kapitel, jeweils mit motivierendem Einstieg und ersten Fragen - zahlreiche (Schüler-)Versuche - mindestens einen Highlight-Versuch pro Kapitel
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Thermodynamische Maschinen
Die Energiewende ist nicht nur ein Thema für Politik und Gesellschaft – sie stellt auch Lehrkräfte vor die Herausforderung, komplexe physikalische Konzepte wie thermodynamische Maschinen verständlich zu erklären. Wie können Sie Schüler:innen für Wärmepumpen, Heißluftmotoren oder Absorptionskältemaschinen begeistern, ohne dass grundlegende fachliche Zusammenhänge auf der Strecke bleiben? Unsere aktuelle Ausgabe liefert Ihnen genau dafür die passenden Materialien – praxisnah, lernwirksam und fundiert. Sie finden hier u. a.: Fachdidaktische Expertise: Klare, verständliche Materialien zu den Grundlagen der Thermodynamik und zu thermodynamischen Maschinen. Vielfältige Unterrichtsmethoden: Von Experimenten über Entscheidungsbäume bis hin zu Zuordnungsspielen für unterschiedliche Darstellungsformen. Praxisorientierte Beispiele: sprachdifferenzierende Bauanleitungen für ein Dampfjetboot oder für Experimente mit Funktionsmodellen. Zeitersparnis bei der Vorbereitung: Fertige Materialien und Aufgaben insbesondere für die Sekundarstufe II, aber auch für die Mittelstufe. Damit ermöglichen Sie Ihren Lernenden nicht nur, physikalische Gesetzmäßigkeiten zu begreifen, sondern auch, deren Relevanz für die Energiewende zu verstehen. Erleben Sie, wie abstrakte Theorien zugänglich werden und wie Ihre Schüler:innen physikalische Zusammenhänge entdecken. Darüber hinaus finden Sie eine Methode, wie Sie das notwendige Üben von Fachinhalten mit einer bewegten Pause verbinden können, und Aufgaben zur kritischen Analyse eines Internet verbreiteten Vorschlags für die Raumheizung. Außerdem enthält die Ausgabe im Unterricht erprobte Experimente zu elektro- und magnetooptischen Effekten sowie zum Versuch von Arago.
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Einstein auf dem Prüfstand
Zeitdilatation, Massenzunahme, die Äquivalenz von Energie und Masse – die Vorhersagen der Relativitätstheorie scheinen absurd und dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen. In den letzten Jahrzehnten wurden daher zahlreiche Experimente durchgeführt, um diese theoretischen Aussagen zu beweisen. Ihre Schülerinnen und Schüler bearbeiten in dieser Einheit einige der Experimente, die sich im Unterricht als didaktisch besonders geeignet erwiesen haben.
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Optische Dichte und Lichtbrechung
Ein Schwimmbecken sieht immer flacher aus, als es wirklich ist, weil das vom Boden des Beckens kommende Licht an der Oberfläche gebrochen wird. Bei der Brechung des Lichts erfolgt eine Richtungsänderung der Strahlen. Die Ursache für diese Richtungsänderung ist im Gegensatz zur Reflexion der Übergang des Lichts von einem Medium in ein anderes, z. B. von Luft in Glas oder Wasser oder umgekehrt. Bei der Lösung der Aufgaben zur Brechung spielen trigonometrische Betrachtungen (Winkelbeziehungen) beim Übergang des Lichts zwischen optisch unterschiedlichen Medien eine wichtige Rolle.
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Fahrerassistenzsysteme
Moderne Fahrzeuge enthalten eine Vielzahl sogenannter Fahrerassistenzsysteme. Dies sind automatische Steuerungen z. B. des Scheibenwischers, des Motor-Start/Stopp-Systems oder eines Warnsystems. Doch wie arbeiten Fahrerassistenzsysteme? Und welcher Zusammenhang besteht zwischen den technischen Steuerungen wie den Fahrerassistenzsystemen und der Boole’schen Logik? Die Schülerinnen und Schüler machen sich mit der Theorie zur Boole’schen Algebra und dem Aufbau elektrischen Schaltungen vertraut. In abwechslungsreichen Sozialformen erarbeiten sie sich die Grundlagen und entwickeln Lösungen für technische Herausforderungen.
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Physik des Radfahrens
In dieser Einheit begegnen ihren Lernenden intuitive und eingängliche Praxisbeispiele für Zentripetal-, Zentrifugal- und Reibungskräfte. Außerdem setzt Ihre Klasse mechanisch zentrale Begriffe wie Drehimpuls und Drehmoment in einen für das Radfahren relevanten Kontext.
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Savonius-Rotor zur Stromerzeugung
Der Savonius-Rotor kann einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Er funktioniert bei geringen Windgeschwindigkeiten. Der Savonius-Rotor ist unkompliziert aufgebaut und kann überall dort montiert werden, wo Luftströmungen entstehen. Die vorliegende Einheit ist ein Upcycling-Projekt. Die Lernenden erweitern ihr Wissen in den Bereichen CO2-Einsparung, Generatorprinzip, Reibung in Lagern, Stromerzeugung durch Energieumwandlung und trainieren ihre Fertigkeiten beim Bau eines Unterrichtsmodells.
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Astronomische Abbildungen
Astronomische Abbildungen
Gesamtwerk
Geradlinige Bewegungen
Kennen Sie die Aussagen ""Warum ist da jetzt ein Minus?"" oder ""Aber meine Formel stimmt doch!"" von Ihrer Klasse? Bei vielen Heranwachsenden herrscht ein regelrechtes Formel-Chaos im Kopf. Es wird wild geraten, stur auswendig gelernt und unflexibel angewendet. Doch nun ist endlich Schluss damit. In den Materialien lernen die Jugendlichen, wie und warum die Formeln der gleichförmigen Bewegung und konstant beschleunigten Bewegung zustande kommen und insbesondere auch welche Rolle das frei wählbare Bezugs- und Koordinatensystem dabei spielt. Durch das erworbene tiefere Verständnis gewinnen die Lernenden wieder Spaß an Physik.
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EVA
Keine Angst vor der Relativitätstheorie! Mithilfe dieser Materialien erarbeiten sich die Jugendlichen die Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie spielerisch einfach. Schritt für Schritt erklären sie sich Einsteins Welt selbst. Sie lernen Einsteins Postulate kennen und werden von verrückten und gleichzeitig genialen Gedankenexperimenten in den Bann gezogen. Mithilfe der ""Lichtuhr"" und mathematischen Werkzeugen erschließen sie sich die Zeitdilatation und Längenkontraktion in Teamarbeit.
Gesamtwerk
Videos
In einer Zeit, in der Videos fester Bestandteil der Lebenswelt von Heranwachsenden sind, stellt sich die Frage: Wie können Sie deren Mediennutzung gewinnbringend für den Physikunterricht einsetzen? Videos bieten nicht nur Unterhaltung, sondern können neue Zugänge zum Lernen und Verstehen eröffnen. Sie machen komplexe physikalische Zusammenhänge sichtbar, regen zum selbstständigen Experimentieren an und unterstützen die Erkenntnisgewinnung. Doch wie integrieren Sie Videos didaktisch sinnvoll in Ihren Unterricht? Diese Ausgabe gibt Ihnen wertvolle Antworten – und verknüpft Ihre Unterrichtsgestaltung mit den Mediennutzungsgewohnheiten von Kindern und Jugendlichen. Im Themenschwerpunkt dieser Ausgabe finden Sie vielfältige Impulse, wie Videos im Physikunterricht eingesetzt werden können. Von klassischen Erklärvideos bis hin zu interaktiven Hypervideos – Sie erfahren, wie verschiedene Formate den Lernprozess bereichern. Sie erfahren u. a., wie Sie Videos und Videoanalyse nutzen, um physikalische Zusammenhänge anschaulich und nachvollziehbar zu vermitteln, wie klassische, nicht-lineare und interaktive Videoformate eigenständiges Experimentieren fördern und zur aktiven Erkenntnisgewinnung beitragen, wie Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern Experimentiervideos erstellen und so den Unterricht abwechslungsreicher gestalten. Ganz nebenbei fördern die Medienkompetenz der Kinder und Jugendlichen. In dieser Ausgabe finden Sie zahlreiche Ideen und Materialien, die Ihnen helfen, den Physikunterricht noch spannender und lernwirksamer zu gestalten. Darüber hinaus bietet Ihnen diese Ausgabe ein exploratives Experiment zum Stromkreis und zur Leitfähigkeit, das sich auch gut in Vertretungsstunden nutzen lässt, eine Sammlung von Experimenten, mit denen Ihre Schüler:innen in der Oberstufe Einflussfaktoren auf die Leistung von Photovoltaikanlagen untersuchen können sowie Experimente zur Hydrodynamik und zum freien Fall.
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MINT Zirkel – Ausgabe 3, Dezember 2024
Diese Ausgabe verbindet naturwissenschaftliche Faszination mit praxisnahen Unterrichtsideen. Sie führt von gescheiterten Innovationen und den Signalen der Schwerkraft bis zu neuen Erkenntnissen aus der Gentechnik und der Klimaforschung in der Arktis. Lehrkräfte finden Impulse, wie Berufsorientierung im Mathematikunterricht gelingen, Biodiversität erlebbar und forschendes Lernen spannend umgesetzt werden kann. Außerdem zeigt die Ausgabe, wie digitale Tools wie EduQuests für Abwechslung sorgen und warum Projekte wie der Bau eines Robotergreifarms oder „Mädchen machen Mathe“ Schülerinnen und Schüler nachhaltig motivieren.
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Quantenphysik und Materie
Die Quantenmechanik ist der Einstieg in Verständnis und Entwicklung der Quantenphysik. Das Versagen der klassischen Modelle zur Wechselwirkung von Licht mit Materie führt zur Einführung der Lichtquanten und Materiewellen, d. h. des Welle-Teilchen-Dualismus. Mit diesem Material spannen Sie den Bogen von der Einführung der ungewöhnlichen Regeln der Quantenwelt über die Untersuchung von Spektren hin zum Massendefekt bei der Kernfusion von Wasserstoff zu Helium in unserer Sonne. Dabei bietet das Material abwechslungsreiche Aufgaben, von denen viele zum gegenseitigen Austausch in Partnerarbeit und zur Stärkung der Kommunikationskompetenz Ihrer Klasse geeignet sind.
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Crashtest mit einem Asteroiden
Der ungebremste Aufprall der Raumsonde DART auf den Asteroiden-Mond Dimorphos im September 2022 sollte zeigen, inwieweit sich die Bahn des Asteroiden durch eine solche Kollision verändern lässt. Für die Erforschung von Abwehrmöglichkeiten vermeintlich gefährlicher Asteroiden war dies eine sehr bedeutsame Mission der NASA. Dieses motivierende Unterrichtsmaterial ermöglicht Ihren Schülerinnen und Schülern, die Auswirkungen der DART-Kollision theoretisch wie auch anhand realer Messungen nachzuvollziehen und mithilfe der Gesetze der Kreisbewegung, der Impulserhaltung, dem Gravitationsgesetz und dem dritten Gesetz von Kepler eigenständig zu berechnen.
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SI-Einheiten und Temperaturskalen
Das Internationale Einheitensystem (Système International d’Unités), kurz SI, bildet eine entscheidende Grundlage für die Messung physikalischer Größen, die uns im täglichen Leben begegnen. Es besteht aus sieben SI-Einheiten, die jeweils auf physikalischen Konstanten basieren. Dieser Beitrag unterstützt Lernende dabei, ein besseres Verständnis für die SI-Einheiten zu entwickeln, insbesondere im Hinblick auf die Temperatur und die verschiedenen Temperaturskalen. Durch eine Vielzahl von praxisnahen Aufgaben wird sichergestellt, dass die Lernenden dieses wichtige Thema umfassend erfassen und anwenden können.
Gesamtwerk
Der Luftwiderstand bei Velomobilen
Umweltfreundliche Verkehrsmittel, wie zum Beispiel das Fahrrad, sind der Schlüssel zu Klimaschutz und zu einer Erhöhung der Lebensqualität. Neben dem klassischen Fahrrad stellt auch das Velomobil eine Alternative für die persönliche Fortbewegung dar. Durch ihre stromlinienförmige Karosserie weisen sie einen wesentlich geringeren Luftwiderstand im Vergleich zu Fahrrädern und Liegerädern auf und können so die Antriebsenergie wesentlich effizienter in die Fortbewegung umsetzen. Die Lernenden erarbeiten anhand des Velomobils den Zusammenhang zwischen Luftwiderstand und dem Strömungswiderstandskoeffizienten (cw-Wert).
Gesamtwerk
Das Potenzial der Glasfaser
Derzeit wird viel Werbung für den Ausbau der Glasfaserleitungen und damit verbunden für schnelles Internet gemacht. Aber was genau ist eine Glasfaser? Ist die Übertragung von Daten über Glasfaser so viel schneller als über Kupferleitungen? Und wie steht es eigentlich um den Glasfaserausbau in Deutschland? Da das Thema nach wie vor viel diskutiert wird und der Ausbau die Digitalisierung voranbringen soll, handelt es sich hierbei um ein Thema, mit dem sich auch die Schülerinnen und Schüler auseinandersetzen. Die Einheit liefert Grundwissen zur Glasfaser und zu den Anwendungen der Technologie.
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