Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke Seite 5/21
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Physik
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Sensoren und Transistoren im Alltag
Sensoren und Transistoren finden in den verschiedensten elektronischen Geräten unseres Alltags Verwendung. So finden sich Sensoren beispielsweise in Rauchmeldern, Waschmaschinen und Smartphones ebenso wie in Autos und Flugzeugen. Auch moderne Industrieanlagen sind ohne Sensoren heute kaum mehr vorstellbar. Mit der fortschreitenden Digitalisierung wird moderne Sensorik zur Voraussetzung von Automatisierungsprozessen. Doch wie funktionieren Sensoren und wie werden sie eingesetzt? In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die physikalischen Grundlagen zu Sensoren und Transistoren. Mithilfe von Experimenten vertiefen und hinterfragen sie die Funktionsweise von technischen Alltagsgegenständen.
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Flugzeugsicherheit – doppelt hält besser
Flugsicherung fängt schon bei der Konstruktion von Flugzeugen an. Jeder Defekt, der auftreten könnte, wird schon beim Bau mitbedacht. Alle sicherheitsrelevanten Systeme oder Bauteile sind mindestens zweifach vorhanden.
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100 Jahre Planetarium
100 Jahre Planetarium
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Akustik
Klingelt es bei Ihren Schüler:innen? Oder haben viele die letzte Klassenarbeit vergeigt? Klänge sind nicht nur in unserer Sprache zu finden, akustische Phänomene spielen auch in unserem Alltag eine große Rolle: Wir reden, hören Musik, messen Lärm und nutzen oder beeinflussen akustische Phänomene in technischen Anwendungen. Von dieser Alltagsnähe der Akustik lebt der Themenschwerpunkt dieser Ausgabe. Die Autor:innen schlagen Unterrichtseinheiten und -elemente zu einem breiten Spektrum schülernaher Themen vor - damit es bei Ihren Schüler:innen Klick macht Diese Ausgabe bietet Ihnen neben Hintergrundinformationen für den Unterricht zur Akustik u.a.: Materialien für ein Lernen an Stationen zu Musikinstrumenten; Vorschläge, mit digitalen Tools Sprache und Klänge zu erkunden; Experimente rund ums Hören und zu Hörbeeinträchtigungen; Ideen für Unterricht zur Echoortung bei Fledermäusen und in der Technik; Anregungen für Experimente zur technischen Gestaltungen unserer auditiven Umwelt. Daneben finden Sie auch Informationen zu AR-Apps zum Thema Stromkreise sowie Experimente aus der Wellenoptik und der Mechanik.
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Galileo Galileis Entdeckungen
Galileo Galileis Fernrohr war ein Meilenstein für seine astronomischen Beobachtungen. Eine bedeutende Erkenntnis: Die Milchstraße ist kein Nebel, sondern besteht aus Millionen von Sternen. Doch bei der Ursache der Gezeiten lag er falsch.
Verwandte Themen
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Dynamische Untersuchungen
Ob Menschen, Tiere, Autos oder Flugzeuge – Objekte jeglicher Art sind ständig in Bewegung. In diesem Beitrag tauchen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern in das trivial erscheinende Gebiet der Bewegung ein. Gleichförmig geradlinige Bewegungen werden anhand von Grundlagen, geschichtlichen Überlegungen und konkreten Beispielen aufgearbeitet. Dabei stehen den Jugendlichen am Ende der Einheit reichhaltige Aufgaben zur Verfügung, anhand derer sie das erworbene Wissen anwenden können.
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Grundlagen der Kreisbewegung
Egal ob bei Waschmaschinen, in Freizeitparks oder im Universum. Mit Kreisbewegungen lassen sich viele alltägliche Situationen beschreiben. Daher ist es für Ihre Schülerinnen und Schüler von großer Bedeutung, die wesentlichen Grundgrößen der Kreisbewegung zu kennen und berechnen zu können. Neben wichtigen theoretischen Grundlagen zu den Kreisbewegungen finden Sie in diesem Beitrag zudem einige alltagsbezogene Rechenaufgaben. Dadurch wird es den Lernenden ermöglicht, eine umfassende und realitätsnahe Vorstellung von Kreisbewegungen zu erhalten.
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Ein Heizungsquartett
In diesem Beitrag bewerten Ihre Schülerinnen und Schüler spielerisch durch ein Quartettspiel verschiedene Typen von Heizungen untereinander. In verschiedenen Kategorien, wie Anschaffungskosten, Umweltbelastung und Platzbedarf, vergleichen sie Heizungstypen und diskutieren ihre Vor- und Nachteile. Anschließend werden verschiedene Merksätze zum Thema auf ihre Richtigkeit überprüft und ein eigener Merksatz aufgestellt.
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Relativitätstheorie
Schwarze Löcher, Raumkrümmung, Gravitationswellen – solche Themen finden sicher auch viele Ihrer Schüler:innen spannend und wollen mehr darüber wissen. Begeben Sie sich gemeinsam mit den Jugendlichen auf eine faszinierende Reise: Erforschen Sie (scheinbare) Paradoxa bei zueinander bewegten Bezugssystemen oder gekrümmte Räume. Fliegen Sie fast mit Lichtgeschwindigkeit über den Marktplatz einer Stadt – oder gleich in ein Schwarzes Loch. Diese Reise zu einem modernen Weltbild lohnt sich: Am Ende werden Ihre Schüler:innen unser Universum auf neue Weise sehen. Zur Planung dieser „Reise“ bietet Ihnen diese Ausgabe Hintergrundinformation und Unterrichtskonzepte zur Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie. Vorgestellt werden Ideen zu einem breiten Themenspektrum, u.a.: „Gleichzeitigkeit“, Zeitdilatation und Längenkontraktion; Äquivalenzprinzip; Lichtablenkung und Raumkrümmung; Raumkrümmung durch Massen und Gravitationswellen. Daneben finden Sie Informationen zum diesjährigen Physik-Nobelpreis und Experimentiervorschläge für eine „Tarnkappe“ aus zerkratzten Scheiben sowie für eine einfache Bestimmung der Solarkonstanten.
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Erdbeobachtung
Sentinel, englisch für Wächter, heißen die Erdbeobachtungssatelliten des europäischen Copernicus-Programmes. Diese bilden jedoch nur einen kleinen Teil des gesamten „Verkehrs“ auf den unterschiedlichen Orbits. Tausende Satelliten kreisen heute auf ihren Bahnen um die Erde und senden uns kontinuierlich Daten aus dem All über den Zustand unseres Heimatplaneten. Unsere Erde verändert sich permanent. Wie empfindlich das Gleichgewicht auf unserem Planeten ist und wie die Menschheit dieses Gleichgewicht stören kann, können wir mit Hilfe von Erdbeobachtungsdaten aus dem All erfahren.
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Von Hubble zu James Webb
Von Hubble zu James Webb
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MINT Zirkel – Ausgabe 4, November 2022
Ob die Erde im Visier außerirdischer Zivilisationen ist, wie ih mit Wärmebildkameras Lebensvorgängen auf den Grund gehen könnt, warum Sex mehr als nur der Ablauf chemischer Reaktionen ist und vieles mehr erwarten euch in der Novemberausgabe von MINT Zirkel. Auch ein paar Zusatzmaterialien für den Unterricht sind wieder dabei. Jetzt reinschauen!
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Erklärung der Dimensionen im All mit Leuchtstäben
Die Dimensionen im All scheinen unüberwindbar – der Astronom Francesco Pepe macht die unfassbaren Weiten mit Hilfe von Leuchtstäben sichtbar.
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Lineare Widerstandsnetzwerke berechnen
In vielen elektrischen Schaltungen sind Ohmsche Widerstände, Netzgeräte und Batterien verbaut. Sorgen Sie für Spannung im Physikunterricht und trainieren Sie mit Ihrer Klasse die Berechnung solcher linearer Widerstandsnetzwerke. Die Schülerinnen und Schüler analysieren diese Netzwerke mithilfe von Ersatzwiderständen sowie unter Zuhilfenahme des Zweigstrom- und des Maschenstromverfahrens. Dabei stehen für jede dieser Berechnungsarten sowohl Beispiele als auch Übungsaufgaben bereit. Am Ende der Einheit haben die Jugendlichen die Möglichkeit, ihre erworbenen Fähigkeiten anhand einer Lernerfolgskontrolle zu überprüfen.
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Rätselhafte Physik
Rätsel lösen – was hat das mit Physik und mit Ihrem Unterricht zu tun? Mit ihren Forschungsfragen ist die Physik den Geheimnissen der Natur auf der Spur. Physikalische Rätsel bilden Aspekte dieses Prozesses ab. So können Kinder und Jugendliche die Neugierde beim Forschen selbst erfahren. Wenn Sie mit Schüler:innen Kriminalfälle lösen oder in einem Escape-Game nach dem Ausweg suchen, können Sie gleichzeitig physikalische Inhalte oder Fachmethoden vermitteln. In dieser Ausgabe finden Sie physikalische Rätsel für alle Klassenstufen. Sie können in Ihrem Unterricht: Bilderrätsel untersuchen, den Schatz des Science Centers finden, einem Laserstrahl durch ein Labyrinth folgen, das Rätsel der Dunklen Materie nachvollziehen oder auf die historische Suche nach dem Wesen der Farbe gehen. Und am Schluss haben Ihre Schüler:innen mit der Lösung des Rätsels meist auch eine neue Frage gefunden. Zusätzlich finden Sie Ideen für kleine Spiele für den Physikunterricht, Hintergrundinformationen zu Preisfragen in der Physik sowie Anregung zur Nutzung solcher Fragen im Unterricht und Experimentiervorschläge mit dem Smartphone zum hookeschen Gesetz sowie zur gleichförmigen, geradlinigen Bewegung.
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Lernstrategien und Arbeitstechniken für MINT-Studiengänge
Sie sind neu im MINT-Studium und haben das Gefühl, von den vielfältigen Anforderungen überrannt zu werden? Sie studieren schon eine Weile, die Zeit rennt Ihnen aber immer noch davon? Sie wissen einfach nicht, wie Sie Ihr Studium effizienter organisieren können? Wenn Sie mindestens eine der Fragen mit „ Ja“ beantwortet haben, bearbeiten Sie die einzelnen Themen in diesem Buch, und Sie werden erfolgreich Schwierigkeiten lösen. Sie erfahren, wie Lernen allgemein funktioniert und wie Sie sich auch in schwierigen Phasen individuell positiv darauf einstimmen können. Sie erproben effektive, vielfach bewährte Lernstrategien und Arbeitstechniken speziell für die MINT-Fächer – für Ihre Vorlesungen, Tutorien oder Praktika, für das Erschließen von Fachliteratur, für die Prüfungsvorbereitung oder Ihr Zeitmanagement. Über viele Jahre von Studierenden erprobte Strategien und Techniken, Erfahrungen, Tipps, Tricks und authentische Praxisbeispiele unterstützen Sie dabei, Ihren eigenen Weg und Ihre persönliches Best of-Repertoire zu finden.
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Mechanisch unterwegs
Radfahren kann doch jeder! – Doch wie funktioniert es eigentlich? Schwingen Sie sich aufs Rad und meistern Sie mit ihren Schülerinnen und Schülern die Tour durch die vielfältige Landschaft der Mechanik. Bringen Sie den Lernenden näher, warum und auf welche Art und Weise dieses alltägliche Gerät funktioniert. Im Zuge des Beitrags begegnen den Schülerinnen und Schülern intuitive und eingängliche Praxisbeispiele für Zentripetal-, Zentrifugal- und Reibungskräfte. Außerdem setzen die Jugendlichen im Laufe der Einheit mechanisch zentrale Begriffe wie Drehimpuls und Drehmoment in einen für das Radfahren relevanten Kontext. Durch zahlreiche zum Thema passende Übungsaufgaben lassen Sie die Lernenden kräftig in die Pedale treten, um sicher ans Ziel zu kommen.
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Elektro- und Dieselmotor
Der Anteil von Elektroautos an den gesamten Neuzulassungen in Deutschland lag im Jahr 2021 bei 12,3 Prozent, bei den Plug-in-Hybriden bei 12 Prozent. Elektroautos werden immer beliebter. Doch auch der Dieselmotor spielt mit einem Anteil an Diesel-Pkw in Deutschland mit rund 31,2 Prozent trotz Feinstaubbelastung und Fahrverboten als Antriebsart derzeit noch eine große Rolle. Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die physikalischen Grundlagen dieser beiden Motorentypen.
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Stationenlernen: Der Luftwiderstand bei Velomobilen
Im Zuge der Verkehrswende aufgrund von Klimawandel und steigender Rohölpreise sind alternative Fortbewegungsmittel immer wichtiger. Neben dem klassischen Fahrrad stellt auch das Velomobil eine Alternative für die persönliche Fortbewegung dar. Durch ihre äußere 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. Erarbeiten Sie mit Ihrer Klasse in Stationen den Zusammenhang zwischen Luftwiderstand und dem Strömungswiderstandskoeffizient (cw-Wert) anhand des Velomobils.
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Physik & Technik
Das Motto „Vom Wissen zum nachhaltigen Handeln“ des BundesUmweltWettbewerbes könnte auch das Motto dieses Heftes sein, so praxisorientiert und gleichzeitig physiknah sind die Beispiele. Schülerinnen und Schüler haben bei allen hier vorgestellten Unterrichtsgängen und -ideen die Möglichkeit, die Welt zu erforschen – aber auch die Möglichkeit, mit Physik und Technik die Zukunft selbst zu gestalten. Das ist ein wesentlicher Schritt für den modernen Physikunterricht. Denn der Physikunterricht sollte ein Ort sein, an dem die jungen Menschen sachliche Hintergründe ihrer Sorgen erkennen, ihre Handlungsspielräume erweitern und gestärkt hervorgehen können. Und die eigenen Handlungsspielräume lernt man in der Kombination von Physik und Technik am besten kennen. Der Themenschwerpunkt des Heftes gliedert sich in vier Kapitel: Technische Geräte als Unterrichtsgegenstand; Technikeinsatz im Physikunterricht; Technik & Umwelt; Technik & Weltraum. Einige Beispiele aus dem vielfältigen Themenspektrum der Unterrichtsideen sind: Synchronmotor des Elektroautos - mit Augmented Reality besser verstehen; Magnetresonanztomographie; Videoanalyse des Drohnenfluges; Robotor-Modellexperimente zu nachhaltiger Landwirtschaft; Technische Aspekte der Marsrover. Neben dem Schwerpunktthema gibt es auch Beiträge zur Elektronenbeugung und zur Differenzierung sowie die Versuchskartei mit Experimente zu Luft- und Glaslinsen unter Wasser und zur freien Konvektion von Flüssigkeiten.
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Zukunft Elektromobilität
Um die Verkehrswende in Richtung CO2-neutrale Mobilität zu bewerkstelligen, sind viele Themen rund um die Elektromobilität von Bedeutung. Die vorliegenden Unterrichtsmaterialien sollen dazu beitragen, die vor unserer Gesellschaft liegenden Aufgaben durch frühe Technische Bildung bei Schülerinnen und Schülern zu bewältigen.
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Juni 2022
Wie vielseitig grüner Wasserstoff ist, welchen Beitrag Hecken leisten, wie sich Schülerinnen und Schüler mit den Phänomenen der Quantenphysik vertraut mach können und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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MINT Zirkel – Ausgabe 3, September 2022
Was es mit Tiefseeastronomie auf sich hat, wie uns der Klimawandel in Bewegung setzt, wie man die Wolfspopulation in Deutschland mathematisch untersuchen kann und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder tolle Zusatzmaterialien für den Unterricht dabei. Jetzt reinschauen!
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Der Planet Mars
Der Mars ist für uns Menschen so attraktiv, weil er unser nächster Nachbar-Planet ist. Er entstand nur wenig früher als die Erde und kann uns viel über ihre Entwicklung und die des Sonnensystems verraten
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Die Entwicklung der sauerstoffhaltigen Erdatmosphäre
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten Ihre Schülerinnen und Schüler die Entstehung unserer sauerstoffhaltigen Atmosphäre weitgehend eigenständig. Sie nutzen hierbei digitale Werkzeuge zur Präsentation sowie Gestaltung von Fotostorys. Im Vordergrund steht die Erkenntnis, dass die Entstehung des Lebens die Evolution der Atmosphäre maßgeblich prägte. Lebewesen und Atmosphäre beeinflussten sich immerfort wechselseitig. In einem Additum beurteilen die Lernenden Folgen und Risiken des aktuellen Wandels der Atmosphäre für das Klima und die Ökosysteme.
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