Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke
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RAABE
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Elektrischer Schwingkreis
Warum schwingt ein System aus Kondensator und Spule? Und was genau schwingt da eigentlich hin und her? In diesem Beitrag lernen die Schülerinnen und Schüler den idealen LC-Schwingkreis kennen und untersuchen seine ungedämpfte, harmonische Schwingung. Dabei skizzieren sie Spannungs-, Strom- und Energieverläufe. Schritt für Schritt leiten die Jugendlichen anschließend die Differentialgleichung der Ladung her und lösen sie innerhalb eines Gruppenpuzzles.
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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Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Holographie
Gegenstände in drei Dimensionen abbilden? Die Holographie macht es möglich. Doch neben diesem Einsatzgebiet besitzt die Holographie noch weitere spannende Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise werden Hologramme genutzt, um Geldscheine fälschungssicher zu machen. Doch wie funktioniert eigentlich die Holographie? Wie ist sie entstanden? Und welche Besonderheiten gibt es? Antworten auf diese und weitere Fragen finden Ihre Schülerinnen und Schüler in diesem Beitrag.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Spiegelbilder, Lichtbrechung und Co.
Licht und Schatten sind im alltäglichen Leben nicht wegzudenken. Sie begleiten uns, egal, ob wir in den Himmel sehen und den Mond betrachten, welcher mit der Zeit eine andere Gestalt einnimmt, oder beim Spazieren bei Sonnenschein. Doch wie entstehen Schatten eigentlich? Und welche Besonderheiten gibt es bei den verschiedenen Mondphasen? Mithilfe dieses Beitrags erlernen Ihre Schülerinnen und Schüler die Besonderheiten der Schattenentstehung, sie erhalten einen Überblick über die geometrische Optik und führen Versuche zu Mondphasen durch.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Atomkernmodelle
Im Vergleich zur Atomhülle sind Aufbau und Funktion von Atomkernen wesentlich komplexer. Auf die im Inneren eines Atomkernes vorhandenen Bestandteile wirken die elektrostatische Coulombkraft und die starke und schwache Wechselwirkung, natürlich auch die Gravitationskraft. Eine bestätigte Theorie zur Beschreibung aller Wechselwirkungskräfte existiert bis heute nicht – vielmehr behilft man sich mit aufwendigen Modellen, von denen jedes einzelne für sich bestimmte Eigenschaften der Atomkerne gut beschreiben kann. Kein Modell ist in der Lage, alle auftretenden Eigenschaften hinreichend genau zu beschreiben. Die gängigsten und hilfreichsten Modelle (wie etwa Tröpfchenmodell, Potentialtopfmodell und Schalenmodell) werden in diesem Beitrag hinsichtlich ihrer historischen Entwicklung und physikalischen Bedeutung vergleichend beschrieben und erläutert.
Gesamtwerk
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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