Unterrichtsmaterialien Physik
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SpracheSprache ist im Physikunterricht allgegenwärtiges, in verschiedenen Formen und Funktionen zentrales Medium des Lernens. Entsprechend sind Anforderungen an Schülerinnen und Schüler nicht nur fachlicher, sondern zugleich sprachlicher Art: Sie sollen Beobachtungen vorhersagen, beschreiben und erklären, Messdaten vergleichen, kommentieren und einschätzen, miteinander diskutieren, Informationen recherchieren, verarbeiten, zusammenfassen oder wiedergeben, Hypothesen formulieren und Schlussfolgerungen ziehen. Sie präsentieren, lesen Aufgaben oder Lerntexte und gestalten Plakate, Protokolle, Tafelanschriebe oder Hefteinträge.
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SimulierenMit Simulationen experimentieren; In virtuellen Welten eigene Ideen verfolgen; Bewegungen (mathematisch) modellieren; In Virtual und Augmented Reality experimentieren
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Schwarze Löcher - Das dunkelste Geheimnis der GravitationGut einhundert Jahre nach der Geburtsstunde von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie im November 1915 sind die Schwarzen Löcher aktueller denn je. Die didaktischen Erläuterungen unterstützen die Lehrkraft bei der Planung und Durchführung der Unterrichsteinheit.
Verwandte Themen
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Der Schwarzschildradius – Einstieg in die Welt der Schwarzen LöcherWenn man Gravitation im Unterricht thematisiert, sollte ein kurzer Abstecher in die Welt der Schwarzen Löcher nicht fehlen (M 4). Erfahrungsgemäß fesselt dieses Thema Jugendliche enorm. Die Herleitung des Schwarzschildradius ist einfach und die Bedeutung dieser Grenzgröße damit sehr anschaulich – dennoch sollte man nicht versäumen, darauf hinzuweisen, dass es eher Zufall ist, dass hier der klassische Ansatz das gleiche Ergebnis liefert wie der relativistische. Den Schülerinnen und Schülern sollte auf jeden Fall klar sein, dass das Instrumentarium zur theoretischen Erforschung dieser extremen Körper in der allgemeinen Relativitätstheorie zu suchen ist.
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Mithilfe der Swing-by-Technologie zum SaturnDas Thema über die Swing-by-Technologie (M 3) orientiert sich an einem ganz konkreten Beispiel, nämlich der Bahn der amerikanischen Raumsonde Cassini (Start 1997 – Ankunft beim Saturn 2004). Das Thema ist nach wie vor aktuell, denn diese Raumsonde umkreist immer noch den Ringplaneten und wird auch in den nächsten Jahren eine Fülle von Datenmaterial zur Erde schicken. Daher kann es durchaus sinnvoll sein, diesem Thema ein Folgereferat anzuhängen, das die aktuellen Forschungsergebnisse dieser Raumsonde vorstellt.
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Die Hohmann-TransferbahnBeim zweiten Thema (M 2) geht es jedoch kaum ohne die Idee, den Bezugspunkt ins Unendliche zu legen und dadurch eine negative Gesamtenergie einzuführen. Für dieses zweite Thema, das die Hohmann-Übergangsbahn vorstellt, wurde der Wechsel von einer erdnahen auf die geostationäre Bahn gewählt. Dies hat zwei Gründe: Zum einen ist diese Situation wesentlich einfacher als der Übergang von einer Erdumlaufbahn zu einer Bahn eines anderen Planeten, beispielsweise die des Mars, denn für diesen Fall müsste man außer des Aufstiegs im Potentialtrichter der Sonne noch die Energie zum Verlassen des Erdfeldes mit einbeziehen. Zum anderen ist gerade die geostationäre Bahn von besonderer Bedeutung für die kommerzielle Raumfahrt, denn vor der Situation, Satelliten von einer erdnahen Bahn auf diese spezielle Höhe zu heben, stehen die Ingenieure der ESA, der NASA und anderen Agenturen mehrmals im Jahr: mit Kommunikationssatelliten, Wettersatelliten und militärischen Satelliten. Die geostationäre Bahn ist ein begehrter Aufenthaltsort.
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