Unterrichtsmaterialien Elektrizität: Ganze Werke
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Physik
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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.
Gesamtwerk
Darum schlägt der Blitz in Bäume ein
Die entstehende elektrische Spannung bei einem Gewitter erreicht einige Millionen Volt. Aus den überwiegend negativ geladenen unteren Wolkenschichten schießen die Blitze durch Ladungschläuche auf die positiv geladene Erdoberfläche.
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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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Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
So funktioniert ein digitaler Kompass
Ein analoger Kompass reagiert auf das Magnetfeld der Erde. Ein digitaler Smartphone-Kompass dagegen funktioniert ohne magnetische Nadel. Den Job übernimmt ein Sensor - bestehend aus drei Schichten.
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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.
Gesamtwerk
Stromversorgung in Deutschland
Da elektrische Stromnetze keine Energie speichern können, muss zu jedem Zeitpunkt so viel Strom erzeugt werden, wie auch verbraucht wird. Dazu wird täglich der Bedarf prognostiziert. Trotzdem kann es zu überraschendem Mehr- oder Minderverbrauch kommen.
Gesamtwerk
"Radium Girls"
Die Geschichte der „Radium Girls“ dient als roter Faden, um anhand der biologischen Wirkung von radioaktiver Strahlung deren Eigenschaften zu erarbeiten. Diese jungen Frauen bemalten von Beginn des 1. Weltkriegs an bis in die späten 1920er-Jahre hinein zu Tausenden in den Fabriken die Zifferblätter und Zeiger der selbstleuchtenden Uhren. Ihre Maltechnik, die ihnen in der Fabrik gezeigt worden war, zerstörte ihre Gesundheit und ihr Leben. Diese Einheit wirft neben den physikalischen Fakten auch die Frage nach der gesellschaftlichen Verantwortung im Umgang mit Radioaktivität auf.
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Digital Physik unterrichten
Neue Impulse für den digitalen Physikunterricht; Digitale Medien sind als Werkzeuge im Physikunterricht nicht wegzudenken. Dennoch sind viele Einsatzmöglichkeiten und deren Potenziale noch wenig bekannt. Welche Ideen zum digital gestützten Physikunterricht können dabei helfen, den Unterricht zu verändern und zu verbessern? Dieser Band gibt Antworten auf diese Frage. Er stellt physikspezifische Tools zu den großen fachspezifischen Bereichen „Messen“ und „Simulieren“ sowie zu E-Learning-Plattformen, Schülerfeedbacksysteme und Erklärvideos vor. Dabei zeigt er die Grundlagen der Digitalisierung im Physikunterricht systematisch und praxisorientiert auf – unter folgegenden Aspekten: Was sind die Grundideen? Was sind die technischen Funktionsprinzipien? Was sind die physikdidaktischen Ideen? Welche Vorteile verspricht man sich? Welche Ziele können auf welche Weise verfolgt werden? In diesem Kontext wird jeweils auch kurz auf die historische Entwicklung digitaler Werkzeuge eingegangen. Lehrkräfte erhalten differenzierte Impulse für ihren Physikunterricht: Was ist heute möglich? Welche Varianten gibt es? Welche Computerprogramme sind auf dem Markt? Wo findet man Materialien, Software oder Literatur? Das Buch richtet sich insbesondere an Lehramtsstudierende, Referendar:innen, Berufseinsteiger:innen, Lehrkräfte im Fach Physik sowie Aus- und Fortbildner:innen.
Gesamtwerk
Strom, Spannung, Widerstand
In diesem Unterrichtsmaterial lernen Ihre Schülerinnen und Schüler, wie man Ströme, Spannungen und Widerstände messen kann, wie ein Lautstärkeregler funktioniert und wozu man eine so genannte Brückenschaltung verwenden kann. Den Jugendlichen wird außerdem erläutert, warum manche Materialien den Strom gut leiten und andere nicht bzw. schlecht und was diese Tatsache mit Widerständen zu tun hat. Schließlich zeigen Sie den Lernenden anhand entsprechender Anleitungen, wie man selbst mit einfachen Mitteln einen Widerstand bauen kann.
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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!
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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
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
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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