Arbeitsblätter für Physik: Magnetfeld
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Abituraufgaben 2009 Baden-Württemberg, Klausur II, Schwerpunktthema: Magnetismus. Mit Musterlösungen zu allen Aufgabenteilen.
Die SuS wenden ihr Wissen über das Verhalten von geladenen Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern an, bringen es in neue Sachzusammenhänge und ermitteln mit verschiedenen Versuchsanordnungen die spezifische Ladung des Elektrons. Außerdem erfahren die Lernenden Möglichkeiten und Grenzen physikalischer Simulationsprogramme sowie realer Experimente.
Im Folgenden wollen wir zunächst skizzieren, wie sich die heutige Erklärung des Magnetismus historisch entwickelt hat. Anschließend fassen wir zusammen, mit welchen vorunterrichtlichen Vorstellungen der SuS zu rechnen ist, und schließen mit der Diskussion einer Reihe von Aspekten, die beim Unterricht besonderer Aufmerksamkeit bedürfen.
Die SuS lernen welche Stoffe magnetisch sind, indem sie Versuche durchführen, beobachten, wie zwei Magnete aufeinander reagieren und lesen einen Informationstext zum Magnetfeld der Erde. Sie bauen einen eigenen Kompass und testen ihr Wissen in einem Kreuzworträtsel.
Die elektromagnetische Induktion – Teil1: M1-M3;
Der Feldbegriff wird in der Sekundarstufe I standardmäßig über das magnetische Feld eingeführt. Dieser Beitrag weist auf mögliche Schwierigkeiten hin, die dabei auftreten können, und zeigt Anregungen zur Begegnung auf. Zur Unterstützung der Lehrkraft sind Aufgaben mit Lösungen enthalten.
Die Autoren nennen die Gründe für eine unterrichtliche Behandlung des Transformators, führen zunächst gängige Schülervorstellungen auf und erläutern dann die Wissensinhalte, die in den drei Schulformen zum Thema Transformator vermittelt werden sollten. Sie bereiten eine Unterrichtssequenz didaktisch auf, setzen sich mit evtl. auftretenden Lernschwierigkeiten auseinander und ergänzen den Beitrag mit Basiswissen, Unterrichtserfahrungen, Sicherheitsaspekten sowie einem Versuchsaufbau. Die komplexen Aspekte und vielfältigen Anwendungen des Transformators bieten nach Meinung der Autoren gute Gelegenheit für den Einsatz verschiedener Methoden-Werkzeuge sowohl im binnendifferenzierten Gruppenunterricht als auch beim kooperativen Lernen.
Der Magnetismus und seine unsichtbaren und doch fühlbaren Kräfte erstaunen die Schüler und wecken ihr Interesse, mehr darüber zu erfahren. Nutzen Sie die Neugier Ihrer Schüler und helfen Sie ihnen mit diesem Beitrag, die beobachtbaren Phänomene zu verstehen.
Die lösen Aufgaben zu skalaren Feldern, indem sie Darstellungen lesen, interpretieren und erstellen. Ein Feld kann als räumliche Verteilung einer physikalischen Größe aufgefasst werden. Bei Skalarfeldern wird jedem Punkt im Raum eine richtungslose Größe – ein Skalar – zugeordnet (z. B. Temperatur, Feuchtegrade von Mauern, Lautstärkepegel in Städten oder Salzkonzentration in Meeren). Aber auch räumliche Verteilungen von Potentialen wie beispielsweise dem elektrischen Potential sind Skalarfelder. Räumliche Inhomogenitiäten dieser Größen führen zu einem Antrieb und bedingen Ströme.
Der hier vorgestellte Unterrichtsgang geht von einer Reihe spannender Phänomene zur Induktion aus. Diese werden von den Schülerinnen und Schülern selbst experimentell erkundet. Die Beobachtungen werden gesammelt, systematisiert und schrittweise vereinheitlicht. Am Ende dieses Prozesses steht eine geeignete Versprachlichung des allgemeinen Induktionsgesetzes etwa in folgender Form: Induktion tritt genau dann auf, wenn sich das Magnetfeld im Inneren einer Spule zeitlich ändert.
Die Teilnahme des gesamten Kurses am Praktikum ist freiwillig, findet aber nur statt, wenn alle mitmachen. Die Arbeit an den Experimenten erfolgt in Kleingruppen bis zu maximal 3 Personen. Die Praktikumsexperimente umfassen einen Kernbereich und einen Ergänzungsbereich.
Im Rahmen einer Unterrichtseinheit „Magnetismus“ kann das Thema „Magnetsinn bei Vögeln“ fachübergreifend integriert werden. Notwendige Vorkenntnisse sind Kenntnisse über die Wirkung von Magneten. Die SuS sollten erläutern können, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben können.
Um diesen Herausforderungen zu begegnen und eine direkte Verknüpfung von experimentellen Aktivitäten, grafischen Darstellungen und Rechenübungen zu ermöglichen, wurde eine interaktive Lernumgebung entwickelt, die hier vorgestellt werden soll. Sie führt SuS zunächst mithilfe grafischer Darstellungen und einer Simulation am Computer in die Funktionsweise der Elektronenkanone ein und reaktiviert bei der mathematischen Betrachtung ihr Vorwissen zu den Bewegungsgleichungen.