Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke Seite 8/20
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Physik
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Von der zweiten zur dritten Dimension
Der elektrische Strom ist aus unserer modernen Welt nicht mehr wegzudenken. Jeden Tag nutzen wir ihn und sind auf ihn angewiesen. Doch was kommt da eigentlich aus der Steckdose? Warum funktioniert damit ein Föhn? Warum geht Gefahr von elektrischem Strom aus? In dieser Unterrichtseinheit wird eine Möglichkeit aufgezeigt, wie sich Schülerinnen und Schüler selbstständig grundlegende physikalische Begriffe erarbeiten können. Dabei wird differenziert und anschaulich mit Bewegungs- und Denkmodellen gearbeitet, um den elektrischen Strom begreifbar zu machen.
Gesamtwerk
Was macht ein Roboterforscher?
Interview mit Professor Samir Haddadin. Er erforscht Roboter und künstliche Intelligenz an der technischen Uni München.
Gesamtwerk
Bionik
Bionische Anwendungen faszinieren: Auf der einen Seite zeigt sich in ihnen die Fähigkeit der Natur, sich an die Bedingungen des jeweiligen Lebensraums anzupassen. Auf der anderen Seite steht die Ingenieurskunst, die aus Vorbildern in der Natur technische Lösungen entwickelt. Bionische Anwendungen umfassen inhaltlich ein großes Spektrum auf, sodass eine curriculare Anbindung meist gut möglich ist. Sie bieten eine hervorragende Anbindung an Alltagsgegenstände und natürliche Vorbilder an und regen die Schülerinnen und Schüler zum Staunen an. Dieses Heft stellt verschiedene Unterrichtsideen mit Materialien zu unterschiedlichen Themen des Physikunterrichts vor. Neben dem Basisartikel, der die Arbeitsweisen der Bionik und ihre Potenziale für den Physikunterricht beleuchtet, bietet das Heft Materialien und Unterrichtskonzepte zu folgenden Themen: Kapillarität und Transport von Wasser; Van-der-Waals-Kräfte und Haftmechanismen; Verdunstung und Kühlung; Wärmetransport und Thermoregulation; thermische Ausdehnung sowie Druckänderung und Brandmelder; Wärmeübertragung und Heiz- sowie Kühlkörper. Neben dem Themenschwerpunkt finden sich im Heft auch Anregungen für einen Konstruktionswettbewerb zu Themen der Mechanik, Aufgaben unter Einbeziehung einer App mit Daten des Flugverkehrs sowie Experimente mit Smartphones zum freien Fall mit Reibung sowie zur Untersuchung der magnetischen Flussdichte einer Spule.
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Gesamtwerk
MINT Zirkel - Ausgabe 3, September 2021
Warum Babys besser mit Wahrscheinlichkeiten umgehen können als Erwachsene, was es mit Waldbränden auf sich hat, wir ihr mit eurer Klasse den Boden erforschen könnt, welche Möglichkeiten es gibt, um Mädchen für Informatik zu begeistern und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem dürft ihr euch auf tolle Zusatzmaterialien freuen. Schaut doch mal rein!
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Wie funktioniert ein Windrad?
Windräder nutzen die Energie des Windes und wandeln diese in Strom um. Dabei nutzen sie das physikalische Prinzip der Auftriebskraft.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Antriebseffekte beim Segeln
Beim Segeln werden zwei Antriebseffekte genutzt: Widerstand und Auftrieb in Kombination. Verantwortlich für die Bewegung sind Winddruck und Luftströmung.
Gesamtwerk
Materiewellen
Materiewellen gehören zu den faszinierendsten Phänomenen der modernen Physik. Dieser Beitrag thematisiert verschiedene Experimente, welche die Hypothese des theoretischen Physikers Louis de Broglie eindrucksvoll bestätigen. Neben dem Doppelspaltversuch von Jönsson, der inzwischen Eingang in die Oberstufen-Lehrpläne gefunden hat, werden weniger bekannte, aber hochinteressante Beugungsversuche mit langsamen Neutronen vorgestellt. Somit ergeben sich für den Unterricht im Grund- und Leistungskurs vielfältige Möglichkeiten, das Thema kontextorientiert und differenziert zu bearbeiten.
Gesamtwerk
Das elektrische Wechselfeld eines rotierenden Dipols - Übungsaufgaben
Die Schüler lernen den periodisch wiederkehrenden zeitlichen Verlauf des elektrischen Feldstärke-Signals eines rotierenden elektrischen Dipols mit einfachen Hilfsmitteln aus der Vektorgeometrie zu berechnen. Sie gewinnen dabei das Verständnis für die „Form“ dieses Signals und seine Abhängigkeit von charakteristischen Größen des Dipols wie Länge, Ladung und Rotationsgeschwindigkeit.
Gesamtwerk
Licht und seine Eigenschaften
Die Schüler lernen die grundlegenden Eigenschaften und Erscheinungsformen von Licht kennen. Dazu gehören die Ausbreitung, Reflexion, Brechung und Dispersion von Licht und der Schattenwurf. Auch wichtige Anwendungen, wie die Lochkamera, der Spiegel oder Linsen, werden ausführlich besprochen. Ihre Schüler haben die Möglichkeit, ihr Wissen anhand einer Reihe von Beispielaufgaben einzuüben und in einer Lernerfolgskontrolle zu testen.
Gesamtwerk
Haft-, Gleit- und Rollreibung - Übungsaufgaben
Reibung – egal ob Haft-, Gleit- oder Rollreibung – spielt in allen Bereichen des Lebens und der Technik eine wichtige Rolle. Zum Beispiel bremst die Gleitreibung zwischen der Felge und den Bremsklötzen das Fahrrad ab. Manchmal sind Reibungskräfte erwünscht, manchmal sind sie unerwünscht. Anhand von Übungsaufgaben trainieren Ihre Schülerinnen und Schüler das Lösen von Aufgaben mit Haft-, Gleit- und Rollreibung.
Gesamtwerk
Kondensatoren mit variabler Kapazität
Kondensatoren zählen zu den wichtigsten Bauelementen der Elektrotechnik. Sie speichern elektrische Ladung und elektrische Energie. Die einfachste Bauform hat der Plattenkondensator. Da sein elektrisches Feld (nahezu) homogen ist, ist seine mathematische Beschreibung vergleichsweise einfach, weshalb er gerne im Schulunterricht behandelt wird.
Gesamtwerk
Physik der flitzenden Teilchen
Große Teilchenbeschleuniger wie der LHC am CERN faszinieren durch ihre gigantischen Ausmaße und die verheißungsvolle Forschung, die an ihnen betrieben wird. Auf der Suche nach neuen Elementarteilchen, aber auch für Materialforschung und Medizin werden schnelle Teilchen benötigt. Neben dem Zyklotron behandelt dieser Beitrag das Synchrotron sowie die Anwendung in Forschung und Technik.
Gesamtwerk
Klimawandel
Der Klimawandel stellt uns sowohl vor wissenschaftliche als auch vor ethische Fragen: Wie können Aufgaben und Lasten gerecht über Generationen, über unterschiedliche geographische Räume, Schichten oder Gesellschaften hinweg verteilt werden? Schule und Unterricht können helfen, solche Entscheidungen gut zu fundieren und Heranwachsende beim Erwerb von Wissen sowie von eigener Orientierung zu unterstützen. Dieses Heft gibt dazu vielfältige Anregungen, die sich nicht nur auf die Aneignung der naturwissenschaftlichen Hintergründe beschränken, sondern alle Kompetenzbereiche des Physikunterrichts berühren. Neben einem breit angelegten Teil mit Informationen zur Verortung des Themas Klimawandel im Physikunterricht, Einblicken in entsprechende Forschung, einem Überblick zu unterschiedlichen Haltungen von Jugendlichen zum Klimawandel und Sichtweisen der Umweltpsychologie umfasst das Heft Sachinformationen und Unterrichtsanregungen zu mehreren Kompetenzbereichen des Physikunterrichts: Fachwissen: Hier finden Sie kritische Beurteilungen verschiedener Modelle des Treibhauseffekts, Workbooks für die Sekundarstufen I und II, ein Mystery, Stationenmaterial zum Anstieg des Meeresspiegels sowie Ideen für inklusiven Unterricht zu den Auswirkungen des Klimawandels auf den Golfstrom. Bewertung: Neben Anregungen zur Beschäftigung mit Klimawandelleugnung bietet dieser Teil des Heftes einen Überblick über Planspiele zum Thema, Anregungen für eine Zukunftswerkstatt zum Online-Shopping sowie Ideen zur Auseinandersetzung mit Klimagerechtigkeit. Kommunikation: Dieser Teil des Heftes enthält Tipps zur Kommunikation über das Thema Klimawandel im Unterricht, einen Unterrichtsvorschlag zum Erschließen eines Youtube-Expertenvortrags sowie Hilfen zum Erarbeiten von Visualisierungen komplexer Themen. Neben Literatur- und Materialtipps zum Schwerpunktthema finden Sie in diesem Heft auch Ideen zum Einsatz digitaler Pinnwände, einen Vorschlag zur Geschwindigkeitsbestimmung mit dem Smartphone sowie Experimente zu akustischen Schwebungen und zum Einsatz von UV-Licht im Hygienebereich.
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Betrachtungen im Sonnensystem
Die Schüler lernen, ausgehend vom Auftreten von Schalttagen die Frage nach Umlaufzeiten und überhaupt Bewegungen von Himmelskörpern zu beantworten. Einerseits beschäftigen sie sich mit der Entstehung bzw. dem Wechsel der unterschiedlichen Jahreszeiten. Andererseits ziehen auch Naturerscheinungen wie Sonnen- und Mondfinsternis die Lernenden in ihren Bann. Auch Erkenntnisse und Meldungen aus der Raumfahrt lassen aufhorchen. Geradezu spektakulär mutet die geglückte Landung eines Rovers auf dem Mars an. Mit diesem Beitrag werden selbstverständlich erscheinende Vorgänge hinterfragt, aber es wird auch der Fokus auf neue Entwicklungen gerichtet.
Gesamtwerk
Magnetfelder, magnetische Feldstärke und Flussdichte
Die Schüler lernen, den Magnetismus in seinen auf den ersten Blick verschiedenen Formen seines Auftretens anhand von Modellvorstellungen zu verstehen und zu beschreiben. Ihre Schüler lernen auch, wie man die Stärke eines Magnetfelds berechnen kann. Durch eine Reihe von Aufgaben können Ihre Schüler den erarbeiteten Stoff vertiefen und festigen.
Gesamtwerk
Dichte von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen
In dem vorliegenden Unterrichtsmaterial wiederholen die Schülerinnen und Schüler kurz die Massendichte und die Auftriebskraft. Danach bearbeiten die Lernenden Übungsaufgaben zu diesem Themenbereich. Dabei lernen sie auch das Galilei’sche Thermometer, das Aräometer und die Mohr’sche Waage kennen.
Gesamtwerk
Arbeit, Energie und Leistung
Die Schüler lernen, mit den Begriffen Arbeit, Energie und Leistung souverän umzugehen. Vielfältiges alltagsnahes Übungsmaterial steht zur Verfügung, um die Grundlagen der Mechanik zu festigen. Eine Lernerfolgskontrolle rundet die Unterrichtseinheit ab.
Gesamtwerk
MINT Zirkel - Ausgabe 2, Mai 2021
Wie sich die Sprache der mathematischen Formeln entwickelte, was ihr beachten müsst, wenn ihr Fotos und Bilder für Unterrichtsmaterialien nutzen wollt, wie ein Schulvivarium den Unterricht belebt und vieles Weitere, erfahrt ihr in der neuen Ausgabe des MINT Zirkel. Außerdem dürft ihr euch auf die Arbeitsblätter „Borkenkäfer: Schädling oder Nützling“ und „Globales Erwärmungspotenzial von Baustoffen“ freuen. Schaut doch mal rein!
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Klangwelten
Welche Klänge hören wir heute in der globalisierten Welt und in welchen Klangwelten begegnen sie uns? Welche Rolle spielen diese Klänge innerhalb und außerhalb der Musik? Wie lassen sie sich hören und beschreiben? Wie hören wir Klänge, wie hören wir Musik? Welche Wirkungen haben sie auf uns? Welche Bedeutungen können Klänge der Musik und der Alltagswelt für uns haben und wie verhalten sich diese Bedeutungen zu Bedeutungen, die wir in Stimm- und Sprachlauten von Tieren und Menschen oder in anderen Klängen aus Natur und Alltagswelt erkennen? All diese Fragen behandeln Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern in unseren Unterrichtsmaterialien zu "Klangwelten".
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Atommodelle
Atome sind winzige Teilchen − diese Vermutung hatte schon der griechische Philosoph Demokrit (450 v. Chr.). Deshalb gab er diesen Teilchen den griechischen Namen „atomos“ − das Unteilbare. Seine „Atomvorstellung“ hielt sich bis in das 18. Jahrhundert − erst dann wurden seine Gedanken wieder aufgegriffen und mit dem „Dalton’schen Atommodell“ erstmals modifiziert. Es sollten aber noch fast 200 Jahre vergehen, bis mit den ab den 1920er-Jahren gewonnenen Erkenntnissen der modernen Quantenphysik das heutige „Quantenphysikalische Atommodell“ entstehen konnte.
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Gravitation
In diesem Beitrag werden den Schülerinnen und Schülern ausgehend von der fantastischen Utopie eines Mondflugs bei Jules Verne die physikalischen Grundlagen des Starts und der Flugbahn eines Projektils nahegebracht, um dann Bahnen von erdnahen Satelliten und Raketen der Apollo-Missionen zu berechnen.
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Welche Form hat das Universum?
Kann das Universum unendlich sein, und welche Form kann es haben? Ein Gedankenexperiment im zwei- und dreidimensionalen Raum.
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Die Erde in Opposition?!
Die Erde in Opposition – ist es denn so ungewöhnlich? Nein! Es ist nur eine Frage des Standpunktes. Von den äußeren Planeten sind wir es gewohnt, dass sie in Oppositionsstellung zur Erde gelangen. Die Sonne, die Erde und ein äußerer Planet befinden sich auf einer Geraden, wobei die Erde zwischen Sonne und äußerem Planeten steht.
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Röntgenstrahlung
Wie entsteht Röntgenstrahlung, welche Eigenschaften hat sie und wie lassen sich diese experimentell ermitteln? Fragen dieser Art werden im Rahmen des Physikunterrichts im Grund- wie im Leistungskurs behandelt und haben eine hohe Relevanz für die Abiturprüfung. Dieser Beitrag stellt Materialien zur Verfügung, die für die Wiederholung des Themenbereichs Röntgenstrahlung und die Vorbereitung auf das Abitur bestens geeignet sind.
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Mechanische Schwingungen
Zeitliche Schwingungen spielen eine zentrale Rolle, nicht nur in der Physik und Technik. Sie bilden auch das Fundament, um Wellenausbreitungen (zeitliche und räumliche Schwingungen) verstehen zu können. In dem vorliegenden Unterrichtsmaterial wiederholen die Schülerinnen und Schüler die wichtigsten Begriffe der Schwingungslehre. Es werden die ungedämpften und die gedämpften Schwingungen kurz angesprochen, bevor die Schüler Übungsaufgaben zu diesem Themenbereich bearbeiten.
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