Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke Seite 10/18
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Eine Lerntheke
Am 6. August 2012 setzte der Mars-Rover „Curiosity“ nach einer spektakulären Landung auf dem Mars auf. Seitdem liefert er unzählige Bilder und Daten von der Marsoberfläche, die nicht nur die Forscherwelt in ihren Bann ziehen: Anhand von Untersuchungen einer 5 m tiefen Mulde fand man heraus, dass es dort vor rund 3,6 Milliarden Jahren einen See gegeben haben muss. Bekommen wir über diese Mission weitere Informationen und Erkenntnisse über die Entstehung unseres Sonnensystems? Welche Objekte prägen dieses und welche Bewegungen und Gesetzmäßigkeiten gibt es? In diesem Beitrag finden Ihre Schüler Antworten auf diese und weitere Fragen.
Gesamtwerk
Elektrizität im Alltag
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 Fön? Warum geht Gefahr von elektrischem Strom aus? In der Unterrichtseinheit wird eine Möglichkeit aufgezeigt, wie sich die Schüler möglichst selbstständig grundlegende physikalische Begriffe erarbeiten können. Dabei wird immer wieder differenziert und möglichst anschaulich mit Bewegungs- und Denkmodellen gearbeitet, um den elektrischen Strom begreifbar zu machen.
Gesamtwerk
Springen wie auf dem Mond
Astronauten sollen auf der Erde trainieren, wie man sich auf der Mond- oder Marsober-fläche unter stark veränderten Schwerkraftbedingungen bewegt. In den 1960er-Jahren entwickelte die NASA zu diesem Zweck eine Mechanik, die es erlaubt, die Sprünge der Astronauten zu simulieren. Ihre Schüler diskutieren drei Vorschläge für eine solche Mechanik unter physikalischen Gesichtspunkten. Sie berechnen die relevanten Größen und beurteilen die Modelle. Eine Computersimulation veranschaulicht darüber hinaus die Dynamik dieser Konstruktionen.
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Gesamtwerk
Quantencomputer
Die Schüler lernen die Möglichkeiten der Quantenphysik in einer technischen Anwen-dung kennen. Sie verstehen, welche Perspektiven diese neue Technologie für uns in der Zukunft bereithalten könnte, und erkennen, wieso die Zeit noch nicht ganz reif dafür ist. Die Schüler werden dazu aufgefordert, ihre Vorstellungen über die Realität nach der klassischen Physik zu hinterfragen, und begeben sich in die unglaubliche, gar unbegreif-liche Welt der Quantenphysik.
Gesamtwerk
Dunkle Materie
Die dunkle Materie stellt eines der großen Rätsel der modernen Astrophysik dar. Dieser Beitrag beschreibt, wie Sie sich diesem spannenden Thema in Klasse 10/11 nähern. Drei Computersimulationen bieten einen besonders handlungsorientierten und anschaulichen Zugang zu den grundlegenden Ideen dieser Theorie.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Warum fällt der Seiltänzer nicht vom Seil?
Die meisten Ihrer Schüler waren schon einmal im Zirkus. Da haben sie wahrscheinlich Seiltänzer beobachtet. Der Seiltänzer bleibt mit ihrer schweren Stange, an der sich zwei Kugeln links und rechts befinden, im Gleichgewicht. Wer sich über dieses Phänomen wundert, ist als Schüler genau richtig hier in dieser Physikstunde!
Gesamtwerk
Elementarmagnete-Modell und Feldlinien
Ein wesentlicher Aspekt des Faches Physik ist das Entwickeln von und der Umgang mit Modellen. Bei Permanentmagneten begegnen uns diese beiden Modelle: 1. Das Elementarmagnete-Modell: Einen Permanentmagneten kann man sich aus Elementar¬magneten aufgebaut vorstellen. Viele wesentliche Eigenschaften eines Permanentmagneten können so veranschaulicht und begründet werden. Die Schüler werden durch verschiedene Experimente an dieses Elementarmagnete-Modell herangeführt. 2. Auch das Konzept der magnetischen Feldlinien ist die Veranschaulichung eines nicht unmittelbar zugänglichen Phänomens. Das magnetische Feld in der Umgebung eines Permanentmagneten wird oft mithilfe von Eisenspänen oder kleinen Magnetnadeln sichtbar gemacht.
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Vom Blinklicht zur Ampelschaltung einer Kreuzung
In vielen technischen Geräten sind heutzutage Mikrocontroller verbaut. Ihre Schüler sollen dies am Beispiel der Programmierung einer Ampelschaltung an einer Kreuzung erkennen. Dabei können sie bei der Autofahrerampel eine Tag- und Nachtsituation simulieren, während bei der Fußgängerampel per Taster Grün, begleitet von einem Ton, angefordert werden kann. Dabei lernen sie auch elektronische Bauteile und deren Zusammenführung zu elektronischen Schaltungen kennen. Sie erhalten wertvolle Informationen zu Anschaffungen und zur Organisation in der Sammlung und im Unterricht.
Gesamtwerk
Aufbruch zum Mond
Am 21. Juli 1969 betraten erstmals Menschen den Mond. Heute ist das Interesse am Mond neu entfacht: Unbemannte Mondmissionen von Nationen wie China, Indien und Israel gut 50 Jahre nach den Mondlandungen der USA haben nun auch Amerikaner und Russen veranlasst, sich dem Mond wieder zuzuwenden. Das Thema Raumfahrt in Richtung Mond ist aktuell wie selten zuvor. Die motivierende Kraft, die dem Ganzen innewohnt, sollte im Physikunterricht genutzt werden.
Gesamtwerk
Die Ursachen des aktuellen Klimawandels
Sintflutartige Überschwemmungen, Erdrutsche, Sturmkatastrophen und Sturmfluten an den Küsten, Hitzewellen in den gemäßigten Breiten und Dürreperioden, winterliche Niederschläge, die z. B. im Alpenraum zunehmend als Regen statt Schnee fallen – sind dies Folgen oder Vorboten des Klimawandels? Bei jeder Naturkatastrophe werden Klimaforscher mit dieser Frage konfrontiert. Gehen Sie mit Ihren Schülern den Ursachen von Treibhauseffekt und Klimawandel auf den Grund.
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Die Grundgleichung der Mechanik
Die Grundgleichung der Mechanik ist eine der wichtigsten Formeln der klassischen Mechanik. Besprechen Sie sie ausführlich, damit die Schüler ihre Bedeutung erfassen. Die experimentelle Herleitung dieser Gleichung ist nicht einfach. Mit herkömmlichen Mitteln wie Stoppuhr und Maßband muss man viele Messreihen unter gleichen Bedingungen aufnehmen, um verwertbare Daten zu erhalten. Hierbei schleichen sich erfahrungsgemäß so viele Fehler ein, dass man die erforderlichen Proportionalitäten kaum zeigen kann. Ein computergestütztes Messwerterfassungssystem erleichtert die Arbeit deutlich. Statt einzelner Messpunkte zeichnet das System komplette Kurven auf und unterstützt die Schüler bei der Auswertung. Das Experiment wird so schülertauglich.
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Der Transistor
Der Transistor ist somit ein elektronisches Bauteil, das Ströme verstärkt und damit auch zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Strömen geeignet ist. Einzelne diskrete Transistoren spielen in der praktischen Anwendung kaum eine Rolle. Meist findet man eine große Anzahl von Transistoren bei integrierten Schaltungen.
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Die Grundlagen des Fliegens
Nach der intensiven Behandlung des Auftriebes als Grundvoraussetzung des Fliegens sowie der Besonderheiten bei Steig- und Gleitflug in Teil 1 erfolgt nun eine genaue Betrachtung der technischen und physikalischen Abläufe bei der Steuerung eines Flugzeuges, insbesondere beim koordinierten Kurvenflug. Zudem werden Grenzfälle des Fliegens ebenso behandelt wie die heutzutage verfügbaren sparsamen und leisen Turbo-Fan-Antriebe.
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Offene Kometenbahn
Der Flächensatz von Johannes Kepler gilt sogar für Satelliten, die ihren Zentralkörper auf einer elliptischen Bahn umlaufen. Wir gehen der Frage nach, ob dieser Satz, auch zweites Kepler'sches Gesetz genannt, auch für parabelförmige Kometenbahnen gilt.
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Physik in deinem Alltag
Ihre Schüler erfahren, welche physikalischen Vorgänge in Situationen ablaufen, die uns täglich begegnen. Der Beitrag beinhaltet eine Mischung aus Fragen, die teilweise knifflig sind.
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Das Hooke'sche Gesetz
Kräfte lassen sich mit einem Federkraftmesser messen. Ein solches Messinstrument fertigen Ihre Schüler an und eichen es. Außerdem zeichnen sie Kraft-Dehnungsdiagramme.
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Multiple-Choice-Tests zur Mechanik
Mit diesen Tests, die die Begriffe „Kraft“, „Druck“, „Geschwindigkeit“ und „Beschleunigung“ aus dem Bereich der Mechanik in der Sek I aufgreifen, geben wir Ihnen die Möglichkeit, bei knapper werdenden Ressourcen in relativ kurzer Zeit einen Leistungsüberblick über Ihre Lerngruppe zu erstellen.
Gesamtwerk
Ein Vergleich:
Dieser Beitrag stellt mechanische und elektromagnetische Schwingungen einander gegenüber. Die Schwingungsdauer eines Federpendels und eines elektromagnetischen Schwingkreises werden verglichen. Ihre Schüler berechnen die Spannenergie und auch die elektrische bzw. magnetische Energie. Lenz'sche Regel, Selbstinduktion und Dämpfung werden abschießend betrachtet.
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Die Grundlagen des Fliegens
Flugzeuge sind heutzutage eine Selbstverständlichkeit. Was die physikalischen Grundlagen des Fliegens sind, erläutert dieser Beitrag.
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Der Fotoeffekt
Als Fotoeffekt bezeichnet man die Tatsache, dass durch die Beleuchtung mit geeignetem Licht aus Metalloberflächen Elektronen ausgelöst werden. Stellen Sie Ihren Schülern den Grundversuch sowie seine Deutung vor und behandeln Sie insbesondere die Interpretation Albert Einsteins.
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Physik in deinem Alltag
Im Alltag begegnet uns die Physik an vielen Stellen. So denken wir oft gar nicht darüber nach, warum etwas funktioniert. Welche physikalischen Phänomene ermöglichen unsere moderne Technik? Welche physikalischen Eigenschaften von Stoffen können wir für unsere Zwecke nutzen? Der Beitrag fragt auf spielerische Weise physikalisches Grundwissen ab.
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Datierungsmethoden der Evolutionsbiologie
Die Unterrichtseinheit für die Oberstufe des Biologieunterrichts zu Thema Datierungsmethoden beschäftigt sich mit der Frage der zeitlichen Entwicklung des Lebens auf der Erde. Schulen Sie mit diesem Unterrichtsmaterial zur Altersbestimmung die Kompetenzen Ihrer Schülerinnen und Schülern zu den Techniken, mit denen Erkenntnisse zur Geschichte des Lebens in den Teildisziplinen Evolution und Paläontologie gewonnen werden, und welche Grenzen diese Methoden haben. Vertiefen Sie so das Verständnis Ihrer Klasse für die synthetische Evolutionstheorie.
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Radiometrische Altersbestimmung
In dieser Leistungskontrolle für die Oberstufe zum Thema Evolution setzen die Schülerinnen und Schüler ihre Kompetenzen ein, um am berühmten Fall des Erstfundes von Homo rudolfensis eine Datierung selbst vorzunehmen und schlüssige Aussagen zum menschlichen Stammbusch zu machen. Zeigen Sie Ihrer Klasse, dass die Evolutionstheorie kein statisches Gedankenkonstrukt ist, sondern jedem neuen Fund und jeder neuen Erkenntnis immer wieder angepasst werden muss.
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Der waagerechte Wurf
Ihre Schüler kennen Wurfbewegungen aus dem Alltag, insbesondere beim Sport. Mit dieser Unterrichtsstunde greifen Sie ein Phänomen aus dem Alltag auf und analysieren es unter physikalischen Aspekten. Damit erreichen Sie einerseits einen Lebensweltbezug des Physikunterrichts und schaffen andererseits eine (intrinsische) Motivationsgrundlage für Ihre Schüler, sich mit physikalischen Phänomenen auseinanderzusetzen, um Physik möglichst nachhaltig zu erlernen.
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Integrale in der Physik
Diese Aufgaben eignen sich zum Teil auch als Referatsthemen. Zu ihrer Bearbeitung ist eine Software oder ein geeigneter Taschenrechner erforderlich, um auftreten¬de Integrale berechnen zu können.
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