Unterrichtsmaterialien Mechanik: Ganze Werke
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Physik
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Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße
Im Zentrum unserer Heimatgalaxie befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch, das mehrere Millionen Sonnenmassen auf die Waage bringt. Für den Nachweis und die Erforschung dieses Schwerkraftmonsters wurden dem deutschen Astrophysiker Reinhard Genzel der Nobelpreis für Physik 2020 verliehen. Dieser Beitrag nähert sich dieser Thematik mit kontextorientierten Arbeitsblättern zur Physik von Schwarzen Löchern. Insbesondere bestimmen die Lernenden mit Hilfe des Orbits des Sterns S2 die Masse, den Durchmesser und das Aussehen des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße.
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Naturwissenschaften, Sport und Ernährung
Sport und gesunde Ernährung sind Themen, die besonders Jugendliche interessieren. Das Heft zeigt Praxisideen, wie Sie dieses Interesse für Ihren Unterricht nutzen können. Dabei geht es um Nährstoffe, Energie und Bewegung. Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich u.a. mit dem Nährstoff- und Energiegehalt von Lebensmitteln oder erfahren, dass der Physikunterricht auch in der Sporthalle stattfinden kann. Aus dem Inhalt: Mit dem Fahrradkraftwerk Strom erzeugen; Hauptnährstoffe nachweisen; Motivierende Wettkämpfe in der Mechanik; Für alle Fälle: Experimente mit Dampfbooten, Flummis und Halfpipes; Unterrichtsidee: Ein Kriminalfall in der Jungsteinzeit; Diagnostik: Salzburger Lesescreening für die Schulstufen 2–9.
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Aggregatzustände
Anhand zahlreicher Beispiele aus dem Alltag erklärt der Film auf Grundlage des Teilchenmodells die klassischen Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig. Der Einfluss von Druck und Temperatur wird in einem Phasenmodell anschaulich dargestellt. Dass nicht jedes Material den gleichen Ablauf der jeweiligen Aggregatzustände hat, dass etwa Brennholz beim Brennen direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht, und warum das so ist, wird nachvollziehbar eingeführt. Der Wissenschaft sind mittlerweile zwei weitere Aggregatzustände bekannt, die in einem abschließenden Kapitel erläutert werden.
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Gravitation
Die Schwerkraft ist die Kraft, mit der etwas zu Boden gezogen wird. Sie sorgt dafür, dass alles nach unten fällt. Sie hat, wie jede Kraft eine Richtung, nämlich in Richtung Mittelpunkt des Himmelskörpers. Der Film zeigt anschaulich die Entwicklung des Gravitationsgesetzes von Isaac Newton über die Weiterentwicklung durch Albert Einstein, der beschrieb, dass die Schwerkraft nicht nur bewirkt, dass sich Körper gegenseitig anziehen, sondern sich der Raum um einen Körper krümmt. Raum und Zeit sind keine absoluten, feststehenden Größen mehr, sondern veränderlich. Der Astrophysiker Harald Lesch erklärt in diesem Zusammenhang sehr eindrucksvoll wie schwarze Löcher entstehen und die Umlaufbahnen der Planeten von der Schwerkraft abhängen. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (klassische und interaktive Arbeitsblätter, Glossar, Testfragen) lässt sich das Medium hervorragend im Unterricht verwenden. Glossar, interaktive Aufgaben und Testfragen wurden mit H5P erstellt und können ohne weitere Software verwendet werden.
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Naturgesetze
Der Film schlägt einen Bogen von der Teilchenphysik zur klassischen Physik. Er zeigt, weshalb ein Hebel die Kraft potenziert und warum ein Schiff schwimmt. Das Gleichgewicht von Kraft und Gegenkraft wird in Experimenten veranschaulicht.Zusatzmaterial: Bilder; 15 Arbeitsblätter in Schüler- und Lehrerfassung [PDF]; Testaufgaben Multiple-Choice in Schüler- und Lehrerfassung; Interaktives Arbeitsheft mit 10 Aufgaben in Schüler- und Lehrerfassung [H5P]; Sprechertext [de, en]; Begleitheft (53 S.) [PDF]; Glossar; Internet-Links.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Mit Kräften rechnen – Praxisaufgaben
Der Beitrag führt Ihre Schüler an den abstrakt erscheinenden Begriff der Kraft in verschiedenen Betrachtungssituationen heran. Es werden Beispiele aus den verschiedensten Bereichen der Physik als Auswahl angeboten. Hier können Schüler sich neben einer mehr oder weniger intensiven Wiederholung auch bei verstärktem Interesse z. B. in Form eines Aufbau- oder Zusatzkurses tiefer in das Gebiet einarbeiten. Das letzte Material stellt einen allgemeinen Mix des behandelten Themas dar und eignet sich als Auffrischung zu diesem Thema bzw. als mündliche Prüfung.
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Teilchenphysik
Elementarteilchen – ein Thema, das viele Menschen fasziniert. Die Fragen nach dem Woher und Wohin des Universums sowie nach den elementaren Bausteinen und Wechselwirkungen der Materie sind die Triebfeder für aufwendige Experimente. Die Erforschung der Elementarteilchen bedeutet, zum Allerkleinsten vorzudringen, zugleich Einblick in die Vergangenheit des Universums zu gewinnen sowie heutige Boten aus dem Weltall zu vermessen. Dennoch bleiben ungeklärte Fragen, welche die Elementarteilchenphysik zu einem dankbaren Thema machen, um die Neugier der Jugendlichen anzuregen und ihnen neue Welten zu eröffnen. Dieses Heft liefert Ihnen Fachinformationen und Ideen, um Aspekte der Teilchenphysik im Unterricht kompetent und interessant zu unterrichten Sie finden in diesem Heft u.a. fundierte fachliche Informationen zur Teilchenphysik, Betrachtungen zu Potenzialen der Teilchenphysik für den Unterricht, didaktische Ideen zu Aspekten der theoretischen und der experimentellen Teilchenphysik (Feynman-Diagramme und Neutrinooszillationen) sowie vielfältige und erprobte Unterrichtskonzepte, -materialien und -elemente zu verschiedenen Bereichen der Teilchenphysik. Darüber hinaus bietet Ihnen dieses Heft auch Ideen für Experimente zu Solarzellen sowie zu akustischen Schwingungen.
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Wie funktioniert eine Lithium-Schwefel-Batterie?
Bei der Lithium-Schwefel-Batterie besteht die Kathode aus Kohle und Schwefel und die Anode aus Lithium-Metall. Im Betrieb wandern die Lithium-Ionen zur Kathode und reagieren dort mit dem Schwefel.
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Kraftstoß, Energie- und Impulserhaltung
Es ist immer wieder faszinierend, den Start einer Weltraumrakete zu beobachten. Aber auch andere Phänomene ziehen das Interesse auf sich. So bewegen sich im Weltraum mit hohen Geschwindigkeiten große Asteroiden, von denen wir hoffen, dass sie an der Erde vorbeifliegen. Der die Erde umgebende Weltraum wird permanent und lückenlos überwacht. Renommierte Wissenschaftler liebäugeln mit der Idee, einen Asteroiden mit schweren Gesteinsbrocken zu beschießen; denn jeder Zusammenstoß mit dem Asteroiden – und seien die stoßenden Massen noch so unterschiedlich groß – überträgt auf diesen einen Impuls, der zu einer – wenn auch minimalen, aber vielleicht doch entscheidenden – Kurskorrektur führt.
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Die Physik des Fadenpendels
Ein Foucault‘sches Pendel ist ein langes, sphärisches Pendel mit einer großen Pendelmasse, mit dessen Hilfe ohne Bezug auf Beobachtungen am Himmel die Erdrotation nachgewiesen werden kann. Es geht auf den französische Physiker Léon Foucault (1819–1868) zurück. In diesem Beitrag setzen sich Ihre Schüler mit den Gleichungen auseinander, die die Physik des Fadenpendels beschreiben. Sie lösen Übungsaufgaben, in denen sie die Gleichungen anwenden. So erarbeiten sie sich die Grundlagen, um zu verstehen, wie Foucault seinerzeit die Erdrotation gemessen hat.
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Schwimmende Körper
Wenn ein Körper in einer Flüssigkeit schwimmt, stehen seine Gewichtskraft und die in der Flüssigkeit wirkende Auftriebskraft im Kräftegleichgewicht. Von Archimedes haben wir gelernt, dass die Auftriebskraft der Gewichtskraft der durch den Körper verdrängten Flüssigkeit gleicht. In den Aufgaben dieses Beitrags studieren Ihre Schüler die Eintauchtiefe verschiedener schwimmender Körper. Wenn die Körper hohl sind, liefert ihr Schwimmen in einer Flüssigkeit bekannter Dichte ein Messverfahren für ihre „Wandstärke“.
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Der Generator und Energien der Zukunft
Wie gewinnt man aus alternativen Energien Strom? In diesem Beitrag führen Ihre Schüler Experimente durch und verstehen so, wie mit Generatoren bei Fotovoltaik, Wind- und Wasserkraft Strom gewonnen wird. Sie bewerten die erneuerbaren Energien im gesellschaftlichen Kontext. Eine Lernerfolgskontrolle rundet den Beitrag ab.
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Mikrocontroller Arduino
Der interdisziplinäre Beitrag zur Wettermessung mithilfe des Mikrocontrollers Arduino handelt von der Programmierung von Sensoren mit dem Ziel eine Wetterstation zu bauen. In verschiedenen Phasen erkunden Sie mit Ihrer Klasse zunächst die Grundlagen zum Thema Wetter und den wichtigsten Wetterelementen. Durch Differenzierungsangebote und die Programmierung des Mikrocontrollers sensibilisieren Sie die Lernenden auf die wachsende Bedeutung von geregelten, technischen Prozessen. Mit abwechslungsreichen Methoden sorgen Sie für eine hohe Medienkompetenz Ihrer Klasse.
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Vorkurs Physik für Ingenieure
Der perfekte Einstieg in die Welt der Physik. Kenntnisse der Physik sind eine Grundvoraussetzung für ein erfolgreiches ingenieurwissenschaftliches Studium. In dem Vorkurs wird das nötige Grundwissen der Physik für ein ingenieurwissenschaftliches (oder naturwissenschaftliches) Studium präsentiert. Zu jedem Thema gibt es eine ausführliche Hinführung, viele Abbildungen, durchgerechnete Beispiele und Musteraufgaben. Lösungsschemata werden kompakt aufbereitet und strukturiert dargestellt. Wer dieses Buch durchgearbeitet hat, ist bestens für die Physik-Vorlesung präpariert, auch wenn Schüler:innen das Fach in der Schule abgewählt hatten.
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Salz – Nicht nur zum Kochen
Salz – Nicht nur zum Kochen
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