Unterrichtsmaterialien Mechanik: Ganze Werke Seite 4/19
451 MaterialienIn über 451 Dokumenten und Arbeitsblättern für das Fach Physik findest du schnell die passenden Inhalte für deine nächste Stunde. Jetzt kostenlos testen und mehr Materialien nach der Anmeldung entdecken!
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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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Anwendungen zum Hebelgesetz
Das Prinzip des Hebels spielt im Alltag eine wesentliche Rolle, ohne dass man sich dessen bewusst ist. In diesem Beitrag machen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Hebelgesetz und seinen vielfältigen Fragestellungen und Anwendungsmöglichkeiten vertraut. Die Lernenden beschäftigen sich dabei unter anderem mit Drehmomenten, Drehmomentscheiben, Wellrädern und historischen Waagen. Am Ende der Einheit haben die Jugendlichen anhand einer Lernerfolgskontrolle die Möglichkeit, ihr erworbenes Wissen zu testen.
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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.
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100 m in 9,58 s
Die unterschiedlichen Arten von Bewegungen erfahren wir stetig in unserem Alltag. Vielfältige Materialien in diesem Beitrag ermöglichen es Ihnen, Ihrer Lerngruppe im Kontext und problemorientiert einen Zugang zu diesem wichtigen Thema in der Mechanik zu verschaffen. Das Thema Sport führt ebenso wie die Nutzung digitaler Medien zu einer hohen Motivation und Leistungsbereitschaft. Nutzen Sie das Potenzial dieses Beitrags auch zur individuellen Förderung Ihrer Schülerinnen und Schüler.
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100 Jahre Planetarium
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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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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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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.
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Relativitätstheorie
Schwarze Löcher, Raumkrümmung, Gravitationswellen – solche Themen finden sicher auch viele Ihrer Schüler:innen spannend und wollen mehr darüber wissen. Begeben Sie sich gemeinsam mit den Jugendlichen auf eine faszinierende Reise: Erforschen Sie (scheinbare) Paradoxa bei zueinander bewegten Bezugssystemen oder gekrümmte Räume. Fliegen Sie fast mit Lichtgeschwindigkeit über den Marktplatz einer Stadt – oder gleich in ein Schwarzes Loch. Diese Reise zu einem modernen Weltbild lohnt sich: Am Ende werden Ihre Schüler:innen unser Universum auf neue Weise sehen. Zur Planung dieser „Reise“ bietet Ihnen diese Ausgabe Hintergrundinformation und Unterrichtskonzepte zur Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie. Vorgestellt werden Ideen zu einem breiten Themenspektrum, u.a.: „Gleichzeitigkeit“, Zeitdilatation und Längenkontraktion; Äquivalenzprinzip; Lichtablenkung und Raumkrümmung; Raumkrümmung durch Massen und Gravitationswellen. Daneben finden Sie Informationen zum diesjährigen Physik-Nobelpreis und Experimentiervorschläge für eine „Tarnkappe“ aus zerkratzten Scheiben sowie für eine einfache Bestimmung der Solarkonstanten.
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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.
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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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Erdbeobachtung
Sentinel, englisch für Wächter, heißen die Erdbeobachtungssatelliten des europäischen Copernicus-Programmes. Diese bilden jedoch nur einen kleinen Teil des gesamten „Verkehrs“ auf den unterschiedlichen Orbits. Tausende Satelliten kreisen heute auf ihren Bahnen um die Erde und senden uns kontinuierlich Daten aus dem All über den Zustand unseres Heimatplaneten. Unsere Erde verändert sich permanent. Wie empfindlich das Gleichgewicht auf unserem Planeten ist und wie die Menschheit dieses Gleichgewicht stören kann, können wir mit Hilfe von Erdbeobachtungsdaten aus dem All erfahren.
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Von Hubble zu James Webb
Von Hubble zu James Webb
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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.
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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.
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Rätselhafte Physik
Rätsel lösen – was hat das mit Physik und mit Ihrem Unterricht zu tun? Mit ihren Forschungsfragen ist die Physik den Geheimnissen der Natur auf der Spur. Physikalische Rätsel bilden Aspekte dieses Prozesses ab. So können Kinder und Jugendliche die Neugierde beim Forschen selbst erfahren. Wenn Sie mit Schüler:innen Kriminalfälle lösen oder in einem Escape-Game nach dem Ausweg suchen, können Sie gleichzeitig physikalische Inhalte oder Fachmethoden vermitteln. In dieser Ausgabe finden Sie physikalische Rätsel für alle Klassenstufen. Sie können in Ihrem Unterricht: Bilderrätsel untersuchen, den Schatz des Science Centers finden, einem Laserstrahl durch ein Labyrinth folgen, das Rätsel der Dunklen Materie nachvollziehen oder auf die historische Suche nach dem Wesen der Farbe gehen. Und am Schluss haben Ihre Schüler:innen mit der Lösung des Rätsels meist auch eine neue Frage gefunden. Zusätzlich finden Sie Ideen für kleine Spiele für den Physikunterricht, Hintergrundinformationen zu Preisfragen in der Physik sowie Anregung zur Nutzung solcher Fragen im Unterricht und Experimentiervorschläge mit dem Smartphone zum hookeschen Gesetz sowie zur gleichförmigen, geradlinigen Bewegung.
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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.
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Stationenlernen: Der Luftwiderstand bei Velomobilen
Im Zuge der Verkehrswende aufgrund von Klimawandel und steigender Rohölpreise sind alternative Fortbewegungsmittel immer wichtiger. Neben dem klassischen Fahrrad stellt auch das Velomobil eine Alternative für die persönliche Fortbewegung dar. Durch ihre äußere stromlinienförmige Karosserie weisen sie einen wesentlich geringeren Luftwiderstand im Vergleich zu Fahrrädern und Liegerädern auf und können so die Antriebsenergie wesentlich effizienter in die Fortbewegung umsetzen. Erarbeiten Sie mit Ihrer Klasse in Stationen den Zusammenhang zwischen Luftwiderstand und dem Strömungswiderstandskoeffizient (cw-Wert) anhand des Velomobils.
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Physik & Technik
Das Motto „Vom Wissen zum nachhaltigen Handeln“ des BundesUmweltWettbewerbes könnte auch das Motto dieses Heftes sein, so praxisorientiert und gleichzeitig physiknah sind die Beispiele. Schülerinnen und Schüler haben bei allen hier vorgestellten Unterrichtsgängen und -ideen die Möglichkeit, die Welt zu erforschen – aber auch die Möglichkeit, mit Physik und Technik die Zukunft selbst zu gestalten. Das ist ein wesentlicher Schritt für den modernen Physikunterricht. Denn der Physikunterricht sollte ein Ort sein, an dem die jungen Menschen sachliche Hintergründe ihrer Sorgen erkennen, ihre Handlungsspielräume erweitern und gestärkt hervorgehen können. Und die eigenen Handlungsspielräume lernt man in der Kombination von Physik und Technik am besten kennen. Der Themenschwerpunkt des Heftes gliedert sich in vier Kapitel: Technische Geräte als Unterrichtsgegenstand; Technikeinsatz im Physikunterricht; Technik & Umwelt; Technik & Weltraum. Einige Beispiele aus dem vielfältigen Themenspektrum der Unterrichtsideen sind: Synchronmotor des Elektroautos - mit Augmented Reality besser verstehen; Magnetresonanztomographie; Videoanalyse des Drohnenfluges; Robotor-Modellexperimente zu nachhaltiger Landwirtschaft; Technische Aspekte der Marsrover. Neben dem Schwerpunktthema gibt es auch Beiträge zur Elektronenbeugung und zur Differenzierung sowie die Versuchskartei mit Experimente zu Luft- und Glaslinsen unter Wasser und zur freien Konvektion von Flüssigkeiten.
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Bewegungsdiagramme analysieren
Die Analyse und Beschreibung von Diagrammen stellen wesentliche inhaltliche Konzepte innerhalb der klassischen Mechanik dar. Dieser Beitrag ermöglicht Ihren Schülerinnen und Schülern, grundlegende Bewegungsabläufe quantitativ zu beschreiben sowie grafisch exakt darzustellen. Dabei schult die Einheit das Verständnis der wesentlichen Grundgrößen der Bewegung (Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung). Üben Sie das Erlernte mit Ihren Schülerinnen und Schülern anhand eines umfassenden Aufgabenteils ein und simulieren Sie mithilfe einer abschließenden Lernerfolgskontrolle den Ernstfall einer Klassenarbeit.
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Von der Kreisbewegung zur Schwingung
Was haben Kreisbewegungen mit Schwingungen gemeinsam? In diesem Beitrag wiederholen die Lernenden die Grundbegriffe und Formeln zu diesen beiden wichtigen Themengebieten, finden eine Formel für die Zentripetalkraft und vergleichen Einflussgrößen von Kreisbewegungen und ungedämpften, harmonischen Schwingungen. Mit anschaulichen Animationen lernen die Schülerinnen und Schüler, Schwingungen mathematisch zu beschreiben und interpretieren Diagramme unterschiedlicher schwingungsfähiger Systeme. Eine weitere Herausforderung für die Lernenden in Form einer Klassenarbeit rundet die Einheit ab.
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MINT Zirkel – Ausgabe 3, September 2022
Was es mit Tiefseeastronomie auf sich hat, wie uns der Klimawandel in Bewegung setzt, wie man die Wolfspopulation in Deutschland mathematisch untersuchen kann und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder tolle Zusatzmaterialien für den Unterricht dabei. Jetzt reinschauen!
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Mit dem Licht durch unser Sonnensystem und darüber hinaus
Diese Unterrichtsreihe legt den Fokus unter anderem auf die Entstehung von Tag und Nacht, Finsternisse und Mondphasen sowie die Absorption, Reflexion und Streuung und bettet so die Inhalte der elementaren Optik in einen motivierenden astronomischen Kontext ein. Dieser Beitrag gibt Ihrer Klasse die Möglichkeit zum Experimentieren, lässt die Lernenden durch Handlungsorientierung aktiv werden und macht dadurch Phänomene in Natur und Technik erlebbar. Er kann als Erweiterung zu dem Beitrag "VII.11 Mit dem Licht durch unser Sonnensystem und darüber hinaus: Von der Sonne bis zur Erde" aber auch losgelöst von diesem unterrichtet werden.
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Bewegungen rechnerisch analysieren
Die quantitative Untersuchung von Bewegungsvorgängen stellt einen der wichtigsten physikalischen Sachverhalte dar. In diesem Beitrag machen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit den Grundlagen der Kinematik vertraut und lernen die für die Berechnungen nötigen Gleichungen kennen. Die vorliegende Einheit beinhaltet einen umfangreichen Fundus an Übungsaufgaben, mithilfe dessen die Lernenden ihre Bewegungsfähigkeiten in physikalischem Sinne trainieren können.
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