Unterrichtsmaterialien Kernphysik: Ganze Werke Seite 2/4
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Physik
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Kernphysik am CERN
In diesem Beitrag für den Physikunterricht der gymnasiale Oberstufe werden zwei Klausuren auf Abiturniveau vorgestellt, deren Aufgaben sich mit verschiedenen Experimenten des Kernfoschungszentrums CERN beschäftigen. Sie motivieren Ihre Klasse mit faszinierenden Fragestellungen zu Teilchenbeschleunigern. Verbinden Sie die unterschiedlichen Teilgebiete der Elektrodynamik, Elementarteilchenphysik und der Relativitätstheorie miteinander durch anwendungsorientierte Klausuraufgaben. Mit realitätsnahen Rechenbeispielen bereiten Sie Ihre Klasse ideal auf das Abitur vor.
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Ein Spaziergang durch die Kernphysik – Atommodelle und Kernreaktionen
The Large Hadron Collider (LHC) ist der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Er besteht aus einem 27 Kilometer langen Ring aus sehr guten Magneten und einer hohen Zahl von Beschleunigungsstrukturen, um die Teilchen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. In diesem Beitrag setzen sich Ihre Schüler mit Atommodellen, Zerfallsprozessen, Radioaktivität, Kernspaltung und Kernfusion auseinander und erwerben so die Grundlagen, um zu verstehen, welche Prozesse im Teilchenbeschleuniger ablaufen (die ggf. Teil eines weiteren Beitrags sind).
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Mondrover Lunochod
Ende 1970, nicht lange nach der Mondlandung der amerikanischen Astronauten, brachte die damalige Sowjetunion ein fahrbares Labor auf den Mond. Der ferngesteuerte Rover mit dem Namen Lunochod lieferte wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse über den Mond, indem er das Mondgestein mithilfe der Röntgenfluoreszenzmethode analysierte. Als Wärmequelle für die empfindlichen Geräte im Rover diente eine Radionuklid-Heizung, die das Isotop Polonium-210 enthielt. Diese Themen bieten beste Möglichkeiten, Unterrichtsinhalte für die Abiturvorbereitungen zu vertiefen.
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Mysterys Physikunterricht 5-10
Spannender Physikunterricht: Finden manche Ihrer Schüler das Fach Physik langweilig? Das muss nicht sein! Mit Hilfe der Mysterys dieses Bandes lassen Sie Ihre Schüler Fachinhalte des Physikunterrichts der Klasse 5 bis 10 anhand spannender Fragen erkunden. So gelingt der problemorientierte Unterricht im Handumdrehen! Mysterys im Fach Physik: Der Band liefert Ihnen 11 Mysterys zu zentralen Lehrplanthemen, wobei jedes der Themen zunächst im Rahmen einer Sachanalyse erläutert wird. Für einen sofortigen souveränen Einsatz der Rätsel im Physikunterricht sorgen didaktisch-methodische Hinweise. So macht es Ihnen keine Probleme, die Mysterys in den unterrichtlichen Kontext einzubetten. Lehrplaninhalte selbst erarbeiten: Den Schülerinnen und Schülern wird zu jedem Mystery eine Einstiegsgeschichte geliefert, welche sie in die Problematik einführt. Nun haben sie die Gelegenheit, das Rätsel mit Hilfe von Basiskärtchen (sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen für die Differenzierung) zu lösen. Der Band enthält: 11 komplett ausgearbeitete Mysterys mit Sachanalyse, didaktisch-methodischen Hinweisen, Einstiegsgeschichte, Leitfrage, Arbeitsaufträgen, Basiskärtchen sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen; Musterlösungen in Form eines Strukturdiagramms; Hinweise für Möglichkeiten der Diagnose und Förderung sowie der Leistungsmessung.
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Das Energiespektrum der Betastrahlung
Die Tatsache, dass die Betastrahlung ein kontinuierliches Energiespektrum aufweist, bereitete den Kernphysikern anfangs des 20. Jahrhunderts einiges Kopfzerbrechen. Den gängigen Kernmodellen zufolge erwartete man nämlich diskrete Energiewerte, so wie man es bei der Alpha- und Gammastrahlung gemessen hatte. Wie wurde das Rätsel gelöst?
Verwandte Themen
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CERN - der Large Hadron Collider
Mehr als 11 000 Wissenschaftler erforschen heute am CERN, dem weltgrößten Forschungszentrum für Elementarteilchenphysik, die fundamentalen Gesetze des Universums. Der Large Hadron Collider, um den es in diesem Beitrag geht, ist ein großer Teilchenbeschleuniger für z. B. Protonen.
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Vom Urknall in die Zukunft - eine kosmologische Zeitreise Stand: Nov. 2018
Die SuS werden in die Geheimnisse der Entstehung des Kosmos und die teilweise nicht leicht zu verstehenden, da theoretischen physikalischen Zusammenhänge eingeführt, indem sie Begriffe wie Singularität, Materie und Antimaterie, Galaxien und Sonnensystem besprechen und Versuche durchführen. Mit dem Material wird ein Blick in die Zukunft, insbesondere unseres Sonnensystems geworfen. Die didaktischen Erläuterungen unterstützen die Lehrkraft bei der Planung, Durchführung und Reflexion des Unterrichts. Lösungen sind im Anhang enthalten.
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Mechanik - Inklusionsmaterial
Mit diesen Materialien zum Thema „Mechanik“ erlangen ALLE Schüler physikalisches Grundwissen! Inklusiver Physikunterricht ist möglich! Die Kopiervorlagen mit Übungen helfen, ergänzend zum Schulbuch, die physikalischen Kompetenzen aller Schüler zu verbessern. Das übersichtlich strukturierte Material lässt sich sofort einsetzen und ermöglicht das selbstständige Erarbeiten und Wiederholen auf verschiedenen Niveaustufen. Für Schüler mit sonderpädagogischem Förderbedarf stehen Arbeitsblätter bereit, die die Inhalte äußerst kleinschrittig und anschaulich vermitteln. Zusätzlich bieten die Materialien methodisch-didaktische Hinweise zum Einsatz in inklusiven Lerngruppen sowie Anregungen, wie kooperative Lernformen in den Unterricht eingebunden werden können. Zusätzlich erhalten Sie die Lösungen.
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Natürliche radioaktive Strahlung in Boden und Luft Ein permanenter Begleiter Stand: Oktober 2018
Radioaktive Strahlung ist in der Umwelt überall anzutreffen - kein Mensch kann sich ihr entziehen, jeder wird von ihr beeinflusst. In diesem Beitrag beschäftigen sich die SuS mit natürlichen Strahlenbelastungen, ihren verschiedenen Ursachen und Wirkungen. Dabei festigen und vertiefen sie ihr Wissen über die Grundlagen der Radioaktivität, beispielsweise Energiedosis, Äquivalentdosis und Aktivität.
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Künstliche Strahlenbelastung und die moderne Medizin Stand: Oktober 2018
Atomphysik ist nicht nur im Bereich der Energieversorgung und Waffenentwicklung ein zweischneidiges Schwert. Auch in der Medizin hat die Nutzung radioaktiver Stoffe sowohl zu neuen Belastungen als auch zu neuen Behandlungsmöglichkeiten geführt. Die Schüler mit der Auswirkung ionisierender Strahlung auf das menschliche Gewebe und sie lernen belastende Auswirkungen der modernen Medizin sowie ihre Vorzüge und neuen Behandlungsmethoden kennen. Dabei wenden sie ihr Wissen über Energiedosis, Halbwertszeit und Aktivität in einem spannenden und aktuellen Kontext an.
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Identifizierung von Alpha- und Betastrahlung
Durch die Lorentzkraft und die Ausnutzung geschickter geometrischer Anordnungen kann man die Geschwindigkeit von Alpha- und Betastrahlung messen und sie von der ungeladenen Gammastrahlung unterscheiden. In diesem Beitrag untersuchen Ihre Schüler dieses Konzept. Das Material erläutert die Grundlage für Geschwindigkeitsfilter und führt Ihren Schülern gleichzeitig die Bedeutung der relativistischen Masse nach Einstein vor Augen.
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Radioaktive Strahlung
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, radioaktive Strahlung nachzuweisen. Die Schüler vergleichen und bewerten verschiedene Messgeräte in dieser Einheit. Sie nähern sich zudem den typischen Wechselwirkungen von radioaktiver Strahlung mit Materie, also Compton-Effekt, Photoeffekt und Paarbildung. Damit eignet sich diese Einheit ideal für die Abiturvorbereitung und die Wiederholung der Grundlagen der Kernphysik.
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Teilchenerzeugung Proton-Proton-Stoß (Word, PDF) Stand: 08/2018
Antimaterie ist ein grundsätzlich spannendes Forschungsfeld. In Teilchenbeschleunigern entstehen jeden Tag unbekannte Teilchen und Materie, die sich gegenseitig wieder vernichten. Mit diesen Aufgaben nähern sich die SuS der Bedeutung von Einsteins Relativitätsformel und der daraus resultierenden Entstehung von Materie aus Energie. Es wird ebenfalls geübt, Ergebnisse zu bewerten und zwischen Laborsystem und Schwerpunktsystem zu wechseln. Lösungen zu den Aufgaben sind enthalten.
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Rund um den radioaktiven Zerfall (Word, PDF) Stand: 08/2018
Mit diesem Übungsmaterial werden die Grundlagen der Kernphysik für den Physikunterricht gelegt. Die SuS wiederholen und festigen Aktivität, Halbwertszeit sowie Abschirmung und wenden ihre Kompetenz dann bei spezielleren und schwierigeren Aufgaben an. Unter anderem nehmen die SuS hierbei die Kalium-Argon-Dotierung unter die Lupe und üben ebenfalls, graphische Darstellungen zu interpretieren und selbst zu erstellen. Lösungen zu den Aufgaben sind enthalten.
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Die Kernspaltung (Word, PDF) Stand: 08/2018
Atomwaffen sind stets präsent in den Medien. In diesem Beitrag nähern sich die SuS der Physik hinter Kernspaltungswaffen, beschäftigen sich mit kontrollierten und unkontrollierten Kettenreaktionen. Dabei trainieren sie ihre kommunikative Kompetenz im physikalischen Kontext und ihre Problemlösekompetenz. Der Beitrag beinhaltet einige Skizzen, die Kernspaltungsvorgänge und die Bedeutung von thermischen und schnellen Neutronen verständlich machen.
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Kernfusion heute
Der Traum der Wissenschaftler von einer nahezu unbegrenzten Energieerzeugung soll irgendwann einmal Realität werden. Dieser Beitrag für den Physikunterricht beschreibt, unterstützt durch Beispiele und Übungsaufgaben, die physikalischen Grundlagen und Möglichkeiten der Kernfusion. Ausgehend von den Abläufen in der Sonne werden die Überlegungen – aber auch die bisherigen Grenzen – der Energieerzeugung durch Fusion am Beispiel des Forschungsreaktors ITER ebenso erläutert wie die schon längst mögliche militärische Anwendung der Fusion in Form der Wasserstoffbombe.
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Das Manhattan-Projekt und seine verheerenden Folgen
Die Entdeckung der Kernspaltung lag noch nicht einmal 7 Jahre zurück, als am 6.8.1945 von den USA die erste Uranbombe auf die japanische Stadt Hiroshima abgeworfen wurde. Nur drei Tage später, am 9.8., folgte die Plutoniumbombe, die Nagasaki traf. Erläutern Sie den Schülern mithilfe dieses Beitrags, dass technischer Fortschritt verheerende Auswirkungen haben kann, wie sie sich durch den Einsatz von Atombomben ergeben. Stellen Sie einen aktuellen Bezug zum Nordkorea-Konflikt her.
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66 Spielideen Physik
Spielerisch Physik lernen Spaß im Physikunterricht? Na klar! Mit dieser Sammlung praxiserprobter, unkompliziert einsetzbarer Spielideen, gelingt es Ihnen, im Physikunterricht das Interesse Ihrer Schüler zu wecken und Motivation für den Lernstoff zu schaffen. So kommt im Physikunterricht sicher keine Langeweile auf. Ideenfundus für das Fach Physik Dank der Spiele dieses Bandes schaffen Sie es mühelos, die Schüler zu fesseln, sie zum Kommunizieren anzuregen und sie so für den Physikunterricht zu begeistern. Bei den Spielen werden Interaktion und Kommunikation groß geschrieben, wodurch die Leistungsbereitschaft der Schüler gesteigert wird. Nachhaltig lernen im Fach Physik Damit die Spiele für den Physikunterricht leicht in der Praxis einzusetzen sind, liefert Ihnen der Band für jedes Spiel eine Klassenstufenzuordnung sowie Angaben zu Material und Zeitbedarf. So klappt die Durchführung in Ihrem Unterricht im Handumdrehen! Die Themen: - Spielerische Einstiege - Spielerische Arbeitsmethoden - Spiele mit einem hohen Grad an Handlungsorientierung -Spielerisch sichern, wiederholen und üben - Spielerischer Meinungsaustausch - Kartenspiele - Bewegungsspiele
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Naturphänomene im digitalen Zeitalter
Sind Naturphänomene für "Digital Natives" überhaupt noch interessant? Liegen heutigen Kindern und vor allem Jugendlichen technische Themen nicht viel näher als Gewitter, Regenbögen und Mondphasen? Dieses Heft zeigt, dass die Beschäftigung mit Naturphänomenen auch im digitalen Zeitalter bildend sein und zum Lernen von und über Physik beitragen kann. Dabei lohnt es sich, die digitalen Medien nicht als Gegensatz zur direkten Naturerfahrung zu verstehen, sondern als Brücke oder als Weg zur Erweiterung und Vertiefung. Im vorliegenden Themenheft finden Sie dazu vielfältige Anregungen. Das Heft bietet Unterrichtsanregungen mit vier unterschiedlichen Zugängen: traditionelle Naturphänomene mit digitalen Medien erkunden, Naturphänomene mit neuen Instrumenten untersuchen, Medien zu Naturphänomenen gestalten, Naturphänomene in den Medien. Dazu gibt es Hintergrundinformationen zum Lernen über Naturphänomene und Fachinformationen zu interessanten Phänomenen. Das Spektrum der im Heft behandelten Naturphänomene reicht von den Mondphasen über Wolkenbilder bis hin zu Geysiren.
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Da bewegt sich doch was?! - Die Molekularbewegung im Wasser.
Die Bewegung von Molekülen ist ein alltägliches Phänomen, das selten direkt betrachtet werden kann. Mithilfe dieses Beitrags werden Ihre Schüler in die Lage versetzt, diese Bewegung zu erkennen.
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Experimente zur Untersuchung der Kernstrahlung
In spannenden Experimenten untersuchen Ihre Schüler die Kernstrahlung. Dabei setzen sie sich zunächst mit der Frage auseinander, wie Kernstrahlung entsteht, arbeiten die Eigenschaften dieser Strahlung heraus und lernen verschiedene Nachweisgeräte für Kernstrahlung kennen. Am Schluss gehen wir auf Anwendungen ein.
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Multiple-Choice-Tests zur Atomphysik
Mit diesen Tests, die viele Bereiche der Atomphysik in der Sek I abdecken, geben wir Ihnen die Möglichkeit, bei knapper werdenden Ressourcen in relativ kurzer Zeit einen Leistungsüberblick über Ihre Lerngruppe zu erhalten.
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Interaktive Whiteboards
In diesem Heft möchten wir Ihnen an erprobten Beispielen die Potenziale, aber auch die Grenzen des IWBs näher bringen und gleichzeitig Ideen für eine sachgerechte Nutzung liefern. Die Beiträge sind dabei nach den erforderlichen Kompetenzen im Umgang mit dem Interaktiven Whiteboard sortiert und richten sich vornehmlich an diejenigen, die am Anfang in der Arbeit mit diesem Medium stehen. Jeder Beitrag enthält neben Anregungen zum Einsatz des IWB im Physikunterricht auch eine Anleitung, wie Sie vergleichbare Beispiele selbst erstellen bzw. die vorliegenden an Ihren Unterricht anpassen können.
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MINT Zirkel - Ausgabe 04, August/September 2015
MINT Zirkel - Ausgabe 04, August/September 2015
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Diagnostizieren und Fördern
Was genau wissen Sie eigentlich über Ihre Schülerinnen und Schüler und deren Verständnis physikalischer Themen? Nehmen Sie bereits einzelne Bereiche mit gezielter Diagnostik unter die Lupe? Dieses Heft stellt Ihnen vielfältige Methoden für eine lernförderliche Diagnostik vor und zeigt, wie sich Diagnoseergebnisse dazu nutzen lassen, dass Ihr Unterricht und die Lernvoraussetzungen bzw. die Lernbedarfe der Schülerinnen und Schüler besser zusammenpassen. Das Heft bietet Ihnen einen grundlegenden Überblick zu verschiedenen Aspekten, Möglichkeiten und Problemen von Diagnostik und Feedback. Darüber hinaus finden Sie praxiserprobte Methoden für unterschiedliche Bereiche von Diagnostik, u. a. für Diagnose in einer Unterrichtsstunde, für prozessbegleitende Diagnose und zu verschiedenen Diagnose-Hilfsmitteln.
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