Unterrichtsmaterialien Elektrizität: Ganze Werke Seite 2/14
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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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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
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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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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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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).
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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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Einführungsthemen für den Astronomieunterricht
Einführungsthemen für den Astronomieunterricht
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Energiewende
Die Energiewende ist eine der drängendsten Herausforderungen unserer Zeit. Wie können Sie als Physiklehrkraft dieses komplexe Thema anschaulich und motivierend in den Unterricht integrieren? Diese Ausgabe von „Unterricht Physik“ bietet Ihnen fundierte Materialien und innovative Konzepte, die Ihre Schüler:innen das vielschichte Thema näherbringen. Die Beiträge in dieser Ausgabe decken ein breites Spektrum ab: Von der Analyse der Energiewende als physikdidaktische Herausforderung über die Auseinandersetzungen mit unterschiedlichen Energieträgern und Möglichkeiten zur Energiespeicherung bis hin zu kreativen „Solarpunk“-Projekten. Nutzen Sie diese reichhaltige Sammlung, um Ihren Unterricht abwechslungsreich und und zukunftsorientiert zu gestalten. Diese Ausgabe hält für Sie einen Basisteil bereit mit Hintergrundartikeln zu didaktischen Aspekten der Energiewende, zu technikwissenschaftlichen Zugängen und zu möglichen Verbindungen zur BNE sowie mit didaktischen Impulsen zur Nutzung des eigenen Schulgebäudes als Ausgangspunkt und zu Visualisierungsmöglichen des Thema - alles mit konkreten Ideen und teilweise Materialien für Ihren Unterricht. Der sehr umfangreiche unterrichtspraktische Teil gliedert sich in drei Schwerpunkte und enthalt neben Unterrichtsideen auch zahlreiche Materialien: Energieversorgung und Energiespeicherung: In diesem längsten Kapitel finden Sie Unterrichtsvorschläge, Materialien, Experimente und Aufgaben zu verschiedenen Energieträgern sowie zu Speichermöglichten von Energie. Das methodische Spektrum reicht von Modellversuchen über Lernaufgaben bis zu einem Gruppenpuzzle. Umgang mit Energie: Hier finden sich vor allem methodisch vielfältige Anregungen zur Beschäftigung mit Möglichkeiten zum Energiesparen. Energie in der Gesellschaft: Das Themenspektrum dieses kurzen Kapitels reicht von der Auseinandersetzung mit Desinformation über die kreative Gestaltung technischer Zukunftsvisionen bis zur Berufsorientierung. Neben dem Themenschwerpunkt bietet Ihnen diese Ausgabe auch noch eine experimentelle Klausuraufgabe für die Oberstufe sowie Experimente zur Gasentladung sowie zur Rotationskinematik.
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Kunst und Astronomie
Kunst und Astronomie
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Mechanische und elektromagnetische Schwingkreise
Diese Unterrichtseinheit vergleicht mechanische und elektromagnetische Schwingkreise mithilfe ähnlicher Aufgabenstellungen zu beiden Themenbereichen. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Parallelen und Unterschiede kennen. Sie führen geeignete Berechnungen durch, sammeln erste Erfahrungen im Herleiten von Sätzen und beschreiben physikalische Vorgänge in ihren eigenen Worten.
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Differenzieren nach Interesse
Der Physikunterricht steht oft vor der Herausforderung, das Interesse der Schüler:innen an physikalischen Themen zu wecken, insbesondere da Physik ein wenig beliebtes Fach ist. Die aktuelle Ausgabe von „Unterricht Physik“ bietet Lehrkräften Konzepte und Materialien, die darauf abzielen, diesen Herausforderungen durch eine interessendifferenzierte Unterrichtsgestaltung zu begegnen. In dieser Ausgabe finden Sie sowohl theoretische Grundlagen zum Thema "Interessen" als auch praktisch erprobte Konzepte zur Integration unterschiedlicher Schülerinteressen in den Physikunterricht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Methoden zur Differenzierung der Lernangebote hinsichtlich der Interessen der Lernenden, z. B. bei der Auseinandersetzung mit dem ohmschen Gesetz oder im Rahmen projektorientierter Unterrichtsmodelle. Diese Ausgabe von "Unterricht Physik" bietet Ihnen passende Strategien auf unterschiedlichen Ebenen: Anpassung des Lernangebots: Durch geeignete Kontexte und Schwerpunkte orientieren sich Themen der Physik stärker an den individuellen Interessen der Schüler:innen; Vielfalt der Lehrmethoden: Mit unterschiedlichen Lern- und Arbeitsmethoden lässt sich der Unterricht für die Lernenden ansprechenden gestalten; Unterstützende Unterrichtsmaterialien: Praxiserprobte Materialien erleichtern die Umsetzung der Konzepte in der Praxis. Zusätzlich zum Themenschwerpunkt "Differenzierung nach Interesse" finden Sie in die dieser Ausgabe auch Ideen zur Gestaltung digitaler Unterrichtselemente, auf einem Experiment basierende Aufgaben zur Mechanik in der Oberstufe, eine Rezension einer Graphic Novel zum Thema Radioaktivität und Experimente zum Strahlungsgleichgewicht sowie zum Schwimmen und Sinken.
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Geschwindigkeitsüberwachung mit Blitzern
Sie sind meist versteckt am Straßenrand und machen teure Fotos von Verkehrsteilnehmern, die mit ihrem Fahrzeug zu schnell unterwegs sind - die Blitzer. Die Geschwindigkeitsüberwachung auf geschwindigkeitsbegrenzten Straßen mit Blitzern ist weltweit verbreitet. Aber wie ist so ein Blitzer aufgebaut? Und wie wird die Geschwindigkeit gemessen? In dieser Einheit werden die geläufigsten Techniken zum Messen der Geschwindigkeit von Fahrzeugen vorgestellt und die entsprechenden physikalischen Grundlagen zu den Messtechniken erläutert.
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Halbleiterbauelemente
Im modernen Informationszeitalter kommt den Halbleitern eine wichtige Bedeutung zu. Egal ob in Smartphones, Tablets oder Monitoren, in all diesen Geräten findet man diese elektronischen Bauteile. Auch in Photovoltaikanlagen sind sie notwendig zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht. Um dieses breite Spektrum an Einsatzmöglichkeiten abzudecken, gibt es unzählige verschiedene Halbleiterbauelemente. Neben Dioden stellen auch Transistoren ein wichtiges Halbleiterbauelement dar.
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Mysterys
Stehen Sie vor der Herausforderung, Ihren Schüler:innen komplexe physikalische Zusammenhänge näherzubringen, und suchen nach einer Methode, die Neugier weckt? "Unterricht Physik" präsentiert mit der Methode "Mysterys" einen innovativen Ansatz, der nicht nur die Wissbegierde Ihrer Klasse anregt, sondern auch das Verständnis von Ursache-Wirkbeziehungen sowie von fachlichen Zusammenhängen fördert. Lassen Sie sich ein auf das Abenteuer "Mystery". Diese Ausgabe von "Unterricht Physik" bietet eine Fülle an Materialien, mit denen die Lernenden in Teams physikalische Phänomene auf spannende Weise erforschen können. Auch Sie als Lehrer:in erhalten vielfältige Informationen und Tipps von der Vorbereitung bis zur Durchführung der Mystery-Methode. Entdecken Sie, wie Sie durch rätselhafte Szenarien komplexe Inhalte greifbar machen und dabei kritisches Denken sowie Problemlösungskompetenzen fördern. In dieser Ausgabe finden Sie: Vielfältige Mysterys: Die Mysterys der Ausgabe umfassen eine breite Palette an Themen und Jahrgangsstufen, darunter "Per Walkie-Talkie einen Jaguar schmelzen?" für die Optik im Anfangsunterricht oder "Tödliches Heilmittel" für die Kernphysik in höheren Klassen. Fächerübergreifende Ansätze: Entdecken Sie auch Mysterys, die über die Physik hinausgehen, wie "Massenmörderinnen Vera und Yvonnne?" zum Thema Klimawandel oder "Ist der Webervogel verantwortlich für den Tod von Zehntausenden?" mit Ausblicken in die Biologie oder in Themen zur Medienkritik. Praxisnahe Vorschläge: Neben den klassischen Mystery-Materialien wie Fragestellungen und Kärtchen finden Sie auch Experimente, Rechen- oder Schätzaufgaben sowie GeoGebra-Modelle ergänzend zu oder integriert in die Mysterys. Neben verschiedenen Mysterys bietet diese Ausgabe von "Unterricht Physik" auch andere Materialien für Ihren Unterricht. Das Spektrum reicht von experimentellen (Prüfungs-)Aufgaben über Experimente zur Luftreibung sowie zur Resonanz elektromagnetischer Schwingungen mit der Netzfrequenz bis hin zu Tipps, wie man interaktive H5P-Lernaufgaben Schritt für Schritt mithilfe der Website "Lumi" erstellt.
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Grüner Wasserstoff
In diesem Unterrichtsmaterial setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit grünem Wasserstoff auseinander. Sie untersuchen dessen nachhaltige Produktion und nähern sich den Themen Speicherung und Transport. Schließlich erörtern sie, wie grüner Wasserstoff als Brenn- oder Kraftstoff eingesetzt werden kann. Diese Einheit bietet für die Lernenden einen physikalisch-chemischen Zugang zu zentralen Themen des Klimawandels.
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Quantentechnologien
Quantencomputer, Quantenkryptografie, Quantensensoren - das ist keine Science Fiction, sondern das sind bereits verfügbare oder in Entwicklung befindliche technologische Anwendungen der Quantenphysik. Werfen Sie mit Ihren Schüler:innen einen Blick in faszinierende technische Welten und unterstützen Sie die Jugendlichen beim vertieften Verständnis moderner quantenphysikalischer Konzepte.
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Stromherstellung mit Balkonkraftwerken
„Balkonkraftwerke“ sind in der letzten Zeit aufgrund steigender Strompreise und drohender „Blackouts“ ein großes Thema geworden. Können wir mit unserem eigenen „Solar-Kraftwerk” die Energiewende so einen kleinen Schritt weiterbringen? Für welche Geräte eines Haushaltes reicht die Leistung solcher Minikraftwerke? Wie viel Strom erzeugen die Solarpanels? Und welche Faktoren beeinflussen die Stromerzeugung?
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Elektrisches Feld
In diesem Unterrichtsmaterial werden die Schülerinnen und Schüler an die Problematik des elektrischen Feldes herangeführt, indem sie die im täglichen Leben auftretenden Anziehungskräfte und bekannte natürliche Erscheinungen wie Gewitter mit Blitzen untersuchen. Die Lernenden beschäftigen sich dabei mit den unterschiedlichen Eigenschaften des radialsymmetrischen und des homogenen Feldes. Das führt auch zu praktischen physikalischen Anwendungen wie der Bestimmung der Elementarladung, der Funktionsweise der Braunschen Röhre und den Gesetzmäßigkeiten im Kondensator sowie in seinen Schaltungen. Schöpfen Sie aus einer reichhaltigen Aufgabensammlung, um das elektrische Gefühl bei Ihren Schülerinnen und Schülern zu stärken.
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Kooperatives Lernen im Team
Stehen Sie auch vor folgendem Dilemma? Einerseits sollen Sie Ihren Schüler:innen Kompetenzen für die Arbeitswelt der Zukunft u. a. im Hinblick auf Kooperation und Kommunikation vermitteln. Andererseits jedoch haben Sie bisher keine guten Erfahrungen mit Gruppenarbeit gemacht und sie als ineffizient oder für viele als wenig lernförderlich erlebt. Mit dieser Ausgabe möchten wir Sie ermutigen, kooperative Lernformen mit einem klaren Rahmen und systematisch in Ihren Unterricht einzubeziehen und Ihnen zeigen, wie Sie häufige Probleme von Teamarbeit vermeiden können. Mit den Vorschlägen dieser Ausgabe können Ihre Schüler:innen nachhaltig Physik lernen und gleichzeitig ihre Teamfähigkeit trainieren. Die Artikel zum Themenschwerpunkt geben Ihnen Einblicke in zentrale Aspekte kooperativen Lernens im Physikunterricht und zeigen Möglichkeiten, entsprechende Lernformen in Ihren Unterricht zu integrieren. Sie erfahren, wie Sie den Einstieg in kooperatives Lernen gestalten und Stolpersteine vermeiden können. Darüber hinaus bietet Ihnen diese Ausgabe Unterrichtsvorschläge mit unterschiedlichen Methoden zu verschiedenen fachlichen Themen: Forschendes Lernen zum Thema Auftrieb, Lernen aus Fehlern in der Mechanik, Gruppenpuzzle zum Schweredruck, kooperative Formen des Übens in der Elektrizitätslehre. Jenseits des Schwerpunktthemas finden Sie in dieser Ausgabe einen Unterrichtsgang zur quantenmechanischen Wellenfunktion, Ideen zum Einsatz einer Astronomie-App sowie Experimente zum Quantenradierer und zu einem Fallapparat.
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Bewegung geladener Teilchen
In diesem Unterrichtsmaterial untersuchen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern das Verhalten von geladenen Teilchen in elektrischen und homogenen Magnetfeldern. Diese Thematik ist für viele physikalische und chemische Anwendungen in Technik und Industrie von enormer Bedeutung. So verwendet man Teilchenbeschleuniger nicht nur zur Erforschung der Grundbausteine des Universums, sondern auch im Gesundheitswesen oder in der Energie- und Umwelttechnik. Führen Sie die Lernenden zunächst durch einige Theoriekapitel, um ein Grundverständnis für elektrische und magnetische Felder zu bekommen. Anschließend haben Ihre Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, ihr Wissen anhand einer Reihe von Beispielaufgaben einzuüben und in einer Lernerfolgskontrolle zu testen.
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Wissenschaftliches Schreiben in den MINT-Fächern
Dies ist der erste Schreibratgeber für MINT-Fächer, der Wissen von über 40 Expert:innen aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik sowie der Schreibdidaktik vereint. Der erste Teil enthält Informationen zu allen Phasen des Schreibprozesses, von vorbereitenden Maßnahmen über die Literaturarbeit bis zur abschließenden Überarbeitung. Im zweiten Teil gibt es ausführliche und zielgruppengenaue Erklärungen zu fachspezifischen Textsorten. Tipps, Beispiele, Übungen und Checklisten sorgen für eine rasche Orientierung und ermöglichen eine schnelle Umsetzung und eigenständige Überprüfung von Texten.
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Protokollieren & Dokumentieren
"Laanngweilig!" "Können wir das einfach abfotografieren?" "Das verstehe ich später sowieso nicht mehr." ... Schreiben ist bei Schüler:innen eher unbeliebt - egal, ob es um das Anfertigen von Versuchsprotokollen geht oder um das Übertragen des Tafelbilds in die eigenen Unterlagen. Obendrein sind die Ergebnisse oft enttäuschend: Die Aufzeichnungen sind lückenhaft, wenig strukturiert sowie sprachlich und fachlich stark verbesserungswürdig. Was tun? Dieses Heft liefert Ihnen erprobte Anregungen und Methoden für zentrale Bereiche des Schreibens im Physikunterricht: Protokolle und Mitschriften. Darüber hinaus stellen die Autor:innen innovative kreative und digitale Formen der Dokumentation vor. So können Sie auf motivierende und differenzierende Weise gleichzeitig die Schreibkompetenz wie auch das Lernen von Physik fördern. Neben Informationen zur Funktion des Protokollierens und Dokumentierens hinsichtlich des Lernens allgemein wie auch des Lernens von Physik bieten die Basisartikel u. a. Orientierung zu Formen der Dokumentation, zu hilfreichen Schreibstrategien sowie zu Perspektiven von Schüler:innen und Eltern auf das Dokumentieren. Ein Blick in die wissenschaftliche Dokumentationsform des Laborbuchs liefert didaktische Impulse für den Unterricht. Der Praxisteil dieser Ausgabe gliedert sich in die vier Kapitel Protokolle, Mitschriften, kreative Dokumentationen sowie digitale Dokumentationen und stellt dazu erprobte Konzepte, Materialien und Anleitungen vor. Neben dem Themenschwerpunkt enthält diese Ausgabe Anregungen für den Einsatz von ChatGPT im naturwissenschaftlichen Unterricht, die Beschreibung eines interessefördernden und kontextorientierten Konzepts für die Elektrizitätslehre, differenzierende Aufgaben zum Thema Energiesparen sowie Freihandversuche zur Interferenz und zur lenzschen Regel.
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Grundlagen der Wärmelehre
In diesem Unterrichtsmaterial werden grundlegende Inhalte zur Wärmelehre vermittelt. Gehen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern der spannenden Frage nach, was Wärme eigentlich ist, und was physikalisch dahintersteckt. Mehrere Gruppenpuzzles und Schülerexperimente führen in didaktisch wertvoller Weise in das Thema ein und binden die Jugendlichen sinnvoll in den Lernprozess ein. Dabei wird sowohl auf die verschiedenen Temperaturskalen als auch auf Ausdehnung bei Temperaturerhöhung, Änderung der thermischen Energie und weitere Effekte der Wärmelehre eingegangen.
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Kontextbasierte Aufgaben zum Thema Elektrische Geräte im Haushalt""
Im Haushalt werden viele elektrische Geräte verwendet, die einen guten Kontext für physikalische Themen aus dem Bereich der Elektrodynamik darstellen. Diese Einheit bietet Ihren Schülerinnen und Schülern kontextbasierte Aufgaben rund um das Thema „Elektrische Geräte im Haushalt“, die sich sowohl als Erarbeitungs- als auch als Prüfungsaufgaben eignen.
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