Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke Seite 6/23
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Physik
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Waagerechter, senkrechter und schräger Wurf
Ob beim Kugelstoßen, beim Fußball oder beim freien Fall – Würfe spielen in vielen alltäglichen Bewegungsabläufen eine zentrale Rolle. In diesem Unterrichtsmaterial untersuchen die Schülerinnen und Schüler die physikalischen Aspekte eines Wurfes sowie die Unterschiede zwischen dem waagerechten, senkrechten und schiefen Wurf anhand verschiedener alltagsbezogener Problemstellungen. Nach den reichhaltigen Übungsaufgaben stehen den Jugendlichen am Ende der Einheit ausführliche Lösungen mit einzelnen Erklärungsschritten zur Verfügung, wodurch auch anspruchsvolle Aufgaben detailliert verstanden und nachgerechnet werden können.
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Astronomie & Astrophysik
Der Weltraum - unendliche Weiten. Wagen Sie mit Ihren Schüler:innen das Abenteuer, neue Welten zu erforschen. Unterrichten Sie klassische Inhalte des Physikunterrichts anhand von Kontexten aus der Astronomie und Astrophysik und nutzen Sie so das Interesse vieler Jugendlicher an diesen Themen. Neben Hinweisen zur Verknüpfung astronomischer und physikalischer Themen sowie Fachinformationen bietet Ihnen diese Ausgabe vielfältige Ideen und Materialien: Arbeitsmaterialien für einen phänomenologischen Astronomieunterricht, Anregungen zur Konzeption und Interpretation von realen und mentalen Modellen des Sonnensystems, Experimente und Modellexperimente zur Bestimmung der Solarkonstante, zur Suche nach Exoplaneten und zur astronomischen Entfernungsbestimmung, Aufgaben zum Umgang mit dem Hertzsprung-Russel-Diagramm oder zum angeleiteten Problemlösen bei komplexen astrophysikalischen Fragestellungen, Vorschläge für astronomische und astrophysikalische Forschungsprojekte im schulischen Rahmen. So dringen Sie mit Ihrer Klasse in Themengebiete vor, die Sie so vielleicht in Ihrem Physikunterricht noch nicht gesehen haben. Und jenseits der Sterne finden Sie in dieser Ausgabe ein Übungsspiel, ein Blackbox-Experiment zu elektrischen Schaltungen sowie einen Vorschlag für eine Veranschaulichung des Wechselwirkungsgesetzes mithilfe digitaler Messungen.
Gesamtwerk
Zitteraal funktioniert wie eine Batterie
Der Zitteraal erzeugt Strom durch elektrische Organe. Darin sind Tausende "Batterie"-Zellen in Reihen hintereinander geschaltet. Damit kann er Spannungen von mehreren Hundert Volt erzeugen. Der Zitteraal ist wie eine lebende Batterie.
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Wie entsteht eine Welle?
Winde versetzen Wasserteilchen in kreisförmige Bewegungen. Dabei geben sie die Energie an das nächste Teilchen weiter, und das wiederum an das nächste. So setzt sich die Wellenbewegung fort.
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MINT Zirkel – Ausgabe 1, März 2023
Ob Pandemien die Rache der Natur sind, wie man fürs Klima experimentieren kann, wie uns Entchen zu den Müllstrudeln der Welt führen und warum das Integrationfach WAT/AWT an seine Grenzen gerät, erfahrt ihr in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder ein paar Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Anwendungen zum Hebelgesetz
Das Prinzip des Hebels spielt im Alltag eine wesentliche Rolle, ohne dass man sich dessen bewusst ist. In diesem Beitrag machen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Hebelgesetz und seinen vielfältigen Fragestellungen und Anwendungsmöglichkeiten vertraut. Die Lernenden beschäftigen sich dabei unter anderem mit Drehmomenten, Drehmomentscheiben, Wellrädern und historischen Waagen. Am Ende der Einheit haben die Jugendlichen anhand einer Lernerfolgskontrolle die Möglichkeit, ihr erworbenes Wissen zu testen.
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Treibhauseffekt in der Physik
Der Treibhauseffekt ist Grundlage unseres Lebens, stellt allerdings in Form der globalen Erwärmung auch eine Gefahr dar, die seit Jahren Bestandteil der politischen und öffentlichen Debatte ist. In diesem Unterrichtsmaterial sollen die Schülerinnen und Schüler zwischen natürlichem und anthropogenem Treibhauseffekt differenzieren und die grundlegende Physik dahinter verstehen. In zahlreichen Aufgabenstellungen werden praxisnahe Rechenbeispiele herangezogen, um den Lernenden ein umfangreiches Verständnis für dieses essenzielle Thema zu ermöglichen.
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100 m in 9,58 s
Die unterschiedlichen Arten von Bewegungen erfahren wir stetig in unserem Alltag. Vielfältige Materialien in diesem Beitrag ermöglichen es Ihnen, Ihrer Lerngruppe im Kontext und problemorientiert einen Zugang zu diesem wichtigen Thema in der Mechanik zu verschaffen. Das Thema Sport führt ebenso wie die Nutzung digitaler Medien zu einer hohen Motivation und Leistungsbereitschaft. Nutzen Sie das Potenzial dieses Beitrags auch zur individuellen Förderung Ihrer Schülerinnen und Schüler.
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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.
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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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Quantenphysik
Methodenwerkzeuge unterstützen nicht nur die fachliche und fachsprachliche Arbeit im Physikunterricht, sondern initiieren und fördern außerdem eine hohe Aktivität der Schülerinnen und Schüler. Dieser Beitrag gibt Ihnen für das Teilgebiet der Quantenphysik verschiedene Methodenwerkzeuge an die Hand, um sie auch unter dem Aspekt der individuellen Förderung unmittelbar in Ihrer Klasse einzusetzen. Sie bieten so durch die selbstständige Auseinandersetzung mit fachlichen Inhalten und die Kommunikation innerhalb der Lerngruppe vielfältige Möglichkeiten, Physik zu verstehen. Letzten Endes sichern auch diverse Wiederholungen und Übungsaufgaben den langfristigen Lernerfolg.
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Untersuchung von Röntgenspektren
Ist das Bohrsche Atommodell geeignet, um die charakteristischen Linien im Spektrum einer Röntgenröhre zu berechnen? Diese und weitere Fragen stellen sich im Physikunterricht der Oberstufe, nachdem man das Bohrsche Atommodell für das Wasserstoffatom behandelt hat. Mit den Materialien dieses Beitrags führen Sie die Lernenden Schritt für Schritt zum Moseley-Gesetz und zeigen ihnen, in welchem Rahmen dieses praktisch anwendbar ist und brauchbare Ergebnisse liefert. Dabei wiederholen Sie zunächst Grundlagen und lassen die Schülerinnen und Schüler Übungsaufgaben bearbeiten. Am Ende der Einheit steht eine Hausaufgabe zur Festigung des Erlernten bereit.
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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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Photovoltaik und ihre Anwendungen
Gerade in Zeiten der Klimaerwärmung liegt ein großer Fokus in Forschung und Entwicklung auf der Erzeugung von Energie aus „sauberen“ Ressourcen wie Windkraft und Sonnenlicht. Besonders die Erzeugung von elektrischer Energie aus Solar besitzt ein großes Potenzial. Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich Grundwissen zur Solarzelle. Sie erhalten einen Einblick in den Aufbau, den Wirkungsgrad und die physikalischen Grundlagen. Mithilfe experimenteller Anwendungen erlernen die Schülerinnen und Schüler wichtige Messwertprozesse.
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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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Der Mechanik auf der Spur
Radfahren kann doch jeder! – doch wie funktioniert es eigentlich? Führen Sie Ihren Klassenausflug durch die Welt der Physik des Radfahrens fort und bringen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern auch den zweiten Teil dieser Thematik näher. Die Lernenden gehen dabei unter anderem der Frage nach, welche Kräfte und Widerstände beim Radfahren auftreten. Außerdem wird die Kraftübertragung bei entsprechender Schaltung untersucht. Durch die Bearbeitung von umfangreichen Übungsaufgaben bewegen sich die Jugendlichen trittsicher und erreichen nicht nur das Ausflugs- sondern auch das Lernziel im Bereich der Mechanik.
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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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