Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke
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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.
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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
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.
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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.
Gesamtwerk
Untersuchung von Materiewellen
Elektronen besitzen sowohl einen Wellen- als auch einen Teilchencharakter. In diesem Beitrag beleuchten Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern zunächst die Experimente und Erkenntnisse von de Broglie, Davisson und Germer. Anschließend haben die Lernenden die Möglichkeit, ihr Wissen anhand von zahlreichen Übungsaufgaben zur Quantenphysik zu festigen. Der Beitrag schließt mit einem ausführlich gestalteten Lösungsteil. Tauchen Sie mit Ihrer Klasse in diese Materie ein und schwimmen Sie mit ihr auf der Welle des Lernerfolgs.
Gesamtwerk
Der Mechanik auf der Spur
Radfahren kann doch jeder! – doch wie funktioniert es eigentlich? Führen Sie Ihren Klassenausflug durch die Welt der Physik des Radfahrens fort und bringen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern auch den zweiten Teil dieser Thematik näher. Die Lernenden gehen dabei unter anderem der Frage nach, welche Kräfte und Widerstände beim Radfahren auftreten. Außerdem wird die Kraftübertragung bei entsprechender Schaltung untersucht. Durch die Bearbeitung von umfangreichen Übungsaufgaben bewegen sich die Jugendlichen trittsicher und erreichen nicht nur das Ausflugs- sondern auch das Lernziel im Bereich der Mechanik.
Gesamtwerk
Einstieg in die Atomphysik
Häufig werden wir mit Begriffen, die das Wort Atom enthalten, konfrontiert. Seien es atomare Vorgänge, atomare Bedrohung, atomare Abrüstung oder Wirkungen bis in das kleinste Atom. Dabei fehlt meist eine konkrete Vorstellung, worüber man im physikalischen Sinne spricht. Dieser Beitrag beleuchtet die Entwicklung der verschiedenen Atommodelle aus unterschiedlichsten Epochen. Gehen Sie mit Ihrer Klasse auf Entdeckungstour und vermitteln Sie ihr ein breites, fundiertes Atomverständnis. Am Ende dieser auf selbstentdeckendem Lernen basierenden Einheit steht eine Lernerfolgskontrolle bereit, anhand derer die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen testen können.
Gesamtwerk
Schwingungen und Rückstellkräfte
Ob in Wanduhren, bei Federpendeln oder einer Schaukel: Schwingungen besitzen eine zentrale Rolle im alltäglichen Geschehen. Neben ihren physikalischen Besonderheiten können Schwingungen auch mathematisch mit Differentialgleichungen beschrieben werden. In diesem Beitrag lernen die Schülerinnen und Schüler, wie man solche Gleichungen aufstellt und anschließend zielführend damit umgeht. Sie erhalten außerdem Einblick in den Zusammenhang zwischen harmonischen Schwingungen und Rückstellkräften. Schließlich erstellen die Lernenden eigenständig eine Animation zu einem Fadenpendel, um ein tieferes Verständnis für die Thematik zu entwickeln.
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Mechanisch unterwegs
Radfahren kann doch jeder! – Doch wie funktioniert es eigentlich? Schwingen Sie sich aufs Rad und meistern Sie mit ihren Schülerinnen und Schülern die Tour durch die vielfältige Landschaft der Mechanik. Bringen Sie den Lernenden näher, warum und auf welche Art und Weise dieses alltägliche Gerät funktioniert. Im Zuge des Beitrags begegnen den Schülerinnen und Schülern intuitive und eingängliche Praxisbeispiele für Zentripetal-, Zentrifugal- und Reibungskräfte. Außerdem setzen die Jugendlichen im Laufe der Einheit mechanisch zentrale Begriffe wie Drehimpuls und Drehmoment in einen für das Radfahren relevanten Kontext. Durch zahlreiche zum Thema passende Übungsaufgaben lassen Sie die Lernenden kräftig in die Pedale treten, um sicher ans Ziel zu kommen.
Gesamtwerk
Elektro- und Dieselmotor
Der Anteil von Elektroautos an den gesamten Neuzulassungen in Deutschland lag im Jahr 2021 bei 12,3 Prozent, bei den Plug-in-Hybriden bei 12 Prozent. Elektroautos werden immer beliebter. Doch auch der Dieselmotor spielt mit einem Anteil an Diesel-Pkw in Deutschland mit rund 31,2 Prozent trotz Feinstaubbelastung und Fahrverboten als Antriebsart derzeit noch eine große Rolle. Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die physikalischen Grundlagen dieser beiden Motorentypen.
Gesamtwerk
Schall
Wieso hören wir Geräusche? Wie breitet sich Schall aus? Und welche Schallarten gibt es? Anhand von Alltagsbeispielen und interaktiven LearningApps geht es auf Spurensuche. Mithilfe einfacher und spannender Versuche erkunden Ihre Schülerinnen und Schüler die physikalischen Phänomene zum Thema „Schall“.
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