Unterrichtsmaterialien Schwingungslehre: Ganze Werke Seite 5/6
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Physik
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Gesamtwerk
Animationen & Simulationen
Physikalische Prozesse, Modelle und Theorien sind oft sehr abstrakt. Um sich ein "Bild" von den Dingen zu machen, bietet der Computer viele Möglichkeiten. Dieses Heft zeigt, wie Animationen und Simulationen Ihnen dabei helfen können, für Ihre Schülerinnen und Schüler Unsichtbares sichtbar zu machen und Abstraktes begreifbar. Das Heft stellt unterschiedlichste Software sowie Unterrichtsideen dazu vor. Die Einsatzmöglichkeiten der meist kostenlosen Computerprogramme umfassen das ganze Spektrum des Physikunterrichts wie: Auftrieb Schiefer Wurf Relativitätstheorie Quantentheorie Akustik Astronomie
Gesamtwerk
Kreuz und quer durch die Physik – eine Rätselreise
Wie selbstverständlich benutzen wir im Physikunterricht und im Alltag Maßeinheiten wie beispielsweise Ohm, Ampere und Volt. Auch denken wir wenig über die Errungenschaften der Physik-Pioniere nach. Seien es die Erkenntnisse von Archimedes oder die Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen. Bei unserer Rätselreise kreuz und quer durch das Physiklabor entdecken Ihre Schüler viele interessante Physikphänomene und vertiefen ihr Wissen. Verwenden Sie den Beitrag als Highlight Ihrer Unterrichtsstunde, um das erworbene Wissen zu bündeln und spielerisch abzufragen.
Gesamtwerk
Grundwissen Mechanik
Der Bereich Mechanik ist ein wichtiges Thema in den Lehrplänen der Sekundarstufe I. Wer die Jugendlichen stets aufs Neue zum Mitmachen aktivieren will, erklärt die Physik am besten an Phänomenen aus dem Alltag - so wie dieser Band: Wie funktioniert eine Pumpe? Warum steigen Heißluftballons in die Luft? Wie errechnet man den Anhalteweg? Auch Reibungskraft (Welche Aufgabe hat ein Kugellager?) und Körpereigenschaften (Warum können U-Boote sinken und auftauchen?) werden thematisiert. Alle Arbeitsblätter sind so konzipiert, dass die Schüler die Inhalte selbstentdeckend erarbeiten können. Die Aufgaben eignen sich zur Differenzierung. Hinweise zur Planung und Durchführung des Unterrichts sowie Lösungen erleichtern Lehrern die Vorbereitung.
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Fächerübergreifend unterrichten
Physik begegnet unseren Schülerinnen und Schülern im Alltag nie "pur", sondern in Kontexten, in denen auch andere Wissensgebiete und Perspektiven eine Rolle spielen. Will man Physikunterricht alltags- und kontextorientiert gestalten, kommt man um fächerübergreifende Ansätze kaum herum. Dieses Heft zeigt deren Vielfalt und besonderen Potenziale. Die Praxisbeispiele des Heftes machen deutlich, dass fächerübergreifende Ansätze nicht auf die Naturwissenschaften beschränkt sein müssen. Es finden sich Unterrichtskonzepte sowohl zu zu Physik & Chemie und zu Physik & Biologie als auch zu Physik & Kunst und zu Physik & Wirtschaft/Geschichte.
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Röntgenstrahlung
Die Beschäftigung mit Röntgenstrahlung bietet große Potenziale für das Lernen von Physik in unterschiedlichsten Bereichen. Ihre Schülerinnen und Schüler können etwas über ionisierende Strahlung lernen, aber auch über Atomphysik, über Wellenoptik und über physikalische Analysemethoden. Das Themenheft bietet neben Fachinformationen u. a. zu den physikalischen Grundlagen und zur medizinischen Anwendung von Röntgenstrahlung vor allem Unterrichtsanregungen zu verschiedenen Themen: zur Untersuchung von Atomen mithilfe der Röntgenspektralanalyse, zu Photonen als Quantenobjekten, zur Bragg'schen Gleichung, zur Beschäftigung mit Absorptionsspektren.
Verwandte Themen
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Biophysik
Biophysik ist ein noch junges Fachgebiet an der Schnittstelle zwischen Physik, Chemie, Biologie und Medizin. Es ist in vielen Studiengängen ein Vertiefungsfach und wird erst seit einigen Jahren als eigenständiges Studienfach in Bachelor- und Masterstudiengängen angeboten. Dieses Buch entstand an der Goethe-Universität Frankfurt als Begleitbuch zum ersten grundständigen Biophysikstudiengang. Es führt in grundlegende Konzepte der Biophysik ein und beschreibt die wichtigsten experimentellen Methoden. Bei der Behandlung dieser Konzepte werden einige Grundlagen aus Physik, Chemie und Biologie vorausgesetzt, die üblicherweise in den ersten Semestern des Studiums vermittelt werden. Aus dem Inhalt: Eigenschaften, Struktur und Funktion biologischer Polymere; Eigenschaften biologischer Membranen; Transportprozesse über biologische Membranen; Grundlagen biologischer Energiewandlung; Spektroskopische Messmethoden; Rastersondentechniken und molekulares Kräftemessen; Strahlenbiophysik.
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Praktika in der Schule
Praktika sind ein guter Rahmen, in dem Ihre Schülerinnen und Schüler Arbeitsweisen der Physik erlernen und vertiefen sowie Fachwissen erwerben können. Und: Praktika sind vielfältig! Für verschiedene Unterrichtsziele existieren geeignete Praktikumsformen, von denen Ihnen dieses Heft eine breite Auswahl präsentiert. Die vorgestellten Praktika umfassen Varianten mit eher offenen und eher geschlossenen Aufgaben, mit festem oder flexiblem Zeitrahmen, mit unterschiedlichsten Experimentiermaterialien, mit enger oder loser Verbindung zu klassischen Themen des Physikunterrichts, Das Spektrum der Praktikumsformen reicht dabei vom klassischen "Physikpraktikum" bis zu in den Unterricht eingebetteten Praktikumsexperimenten.
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Halbleiter
Halbleiter sind die Grundlage der meisten aktuellen technischen Anwendungen vom Computer bis zur LED. Dennoch werden sie im Unterricht oft nur oberflächlich oder gar nicht behandelt. Dieses Heft zeigt Ihnen, welche didaktischen Chancen im Thema Halbleiter stecken und wie interessanter Unterricht dazu aussehen kann. Schüleraktivität und Experimente stehen im Zentrum aller Unterrichtsvorschläge des Heftes. Diese beschäftigen sich u. a. mit unterschiedlichen Halbleiterbauelementen: Leucht- und Laserdioden, Fotodioden, Bipolartransistoren, Unipolaren Transistoren.
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Schwingungen & Wellen
Schwingungen und Wellen gibt es in den verschiedensten Bereichen der Physik – in der Optik, der Akustik, dem Elektromagnetismus und der Quantenmechanik. Bringen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern dieses wichtige Konzept der Physik näher und legen Sie so die Grundlagen für ein tieferes Verständnis unterschiedlichster Phänomene.
Die Beiträge des Heftes stellen verschiedene Zugänge zu Wellenphänomenen vor, u. a.
mithilfe der Zeigerdarstellung und dynamischer Geometriesoftware,
Experimente mit Ultraschall,
über Analogien in unterschiedlichen Bereichen der Physik,
über die Herleitung aus bekannten Gesetzen.
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Experimente mit dem Gummiband – stehende Wellen untersuchen
Für viele Schüler ist der Ausdruck stehende Welle ein Widerspruch in sich. Bei Wellen denken sie an Bewegung und Ausbreitung. Wirft man einen Stein ins Wasser, so kann man beobachten, wie sich die Wellen kreisförmig fortpflanzen. Wieso können auch Wellen stehen? Lassen Sie dies Ihre Schüler in Experimenten mit dem Gummiband erforschen. Ein Arbeitsblatt zur Wellengleichung rundet den Beitrag ab.
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Grundwissen Optik und Akustik
Wie entstehen Schatten? Welche Ursachen haben Weit- und Kurzsichtigkeit? Wie funktioniert eine Spiegelreflexkamera? Wer die jugendlichen Schüler stets aufs Neue zum Mitmachen aktivieren will, erklärt die Physik am besten an Phänomenen aus dem Alltag. Dieses Material liefert Ihnen sofort einsetzbare Arbeitsblätter mit einer Fülle von Aufgaben aus den Bereichen Optik und Akustik, die einen hohen Stellenwert in den Lehrplänen der Sekundarstufe I besitzen. Auch die Themen Frequenzen (Welcher Kopfhörer hat die beste Qualität?) und die Ausbreitung des Schalls (Wie schnell zieht ein Gewitter vorbei?) werden praxisnah thematisiert. Die Arbeitsblätter sind so konzipiert, dass die Schüler die Inhalte selbstentdeckend erarbeiten können. Alle Aufgaben eignen sich zur Differenzierung. Besonders praktisch: Hinweise zur Planung und Durchführung des Unterrichts sowie Lösungen erleichtern Ihnen die Vorbereitung.
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Physik I - kompetenzorientierte Aufgaben
Camera Obscura, Brownsche Bewegung, die Besonderheit des Wassers oder Magnete und ihre Wirkung - mit diesem E-Book erforschen und entdecken Ihre Schüler die spannende Welt der Physik. Anke Ganzer bietet Ihnen kompetenzorientierte Unterrichtsmaterialien für den Anfangsunterricht. Die Arbeitsblätter liegen in drei unterschiedlichen Niveaustufen vor. Sie decken alle in den Lehrplänen geforderten Kompetenzbereiche ab: Beschreiben, Bewerten, Vergleichen, Arbeiten mit Diagrammen, Arbeiten mit Sachtexten, Arbeiten mit Modellen, Begründen, Berechnen physikalischer Größen und Erklären von Erscheinungen in der Natur. Thematisch berücksichtigen die Kopiervorlagen alle wesentlichen Teilbereiche der Physik. Lernzielkontrollen am Ende eines jeden Kapitels evaluieren das Gelernte. Ein Lösungsteil ermöglicht Ihnen die schnelle Kontrolle.
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Modelle
Mit Modellen zu arbeiten, das gehört genauso zur Physik wie die Experimente. Doch das Denken in Modellen ist für die Schülerinnen und Schüler oft schwierig. Dieses Heft zeigt Ihnen, wie Sie diesen Schwierigkeiten begegnen und das Modelldenken Ihrer Schüler auf unterschiedliche Weise anregen können.
Die konkreten Unterrichtsvorschläge stammen aus verschiedenen physikalischen Inhaltsbereichen. Sie finden u. a. Anregungen
zu Modellen im Alltag und im Anfangsunterricht,
zu optischen Phänomenen,
zur Unterstützung der Modellbildung durch den Computer,
zur Geschichte physikalischer Modelle in der Wärmelehre,
zu Modellen in der Quantenphysik.
Gesamtwerk
Welle, Teilchen und Wahrscheinlichkeit – ein Quantenzirkel
Die Welt des Mikrokosmos ist geheimnisvoll. Die Gesetzmäßigkeiten, die wir aus unserer alltäglichen Erfahrung ableiten, verlieren hier ihre Gültigkeit und müssen durch die entsprechenden Gleichungen der Quantenphysik ersetzt werden. Dies birgt so manche Überraschung! In Zusammenhang mit Interferenzphänomenen wird Licht als Welle betrachtet. Aber diese Theorie hat ihre Grenzen. So lassen sich die Phänomene beim Fotoeffekt nur mit dem Teilchencharakter der Lichtquanten erklären. Verdeutlichen Sie den Lernenden dieses Dilemma. Führen Sie Ihre Schüler dann schrittweise an das anspruchsvolle Thema Quantenphysik heran. Bringen Sie Ihren Schülern den Begriff der Aufenthaltswahrscheinlichkeit so weit nahe, dass sie ihn beim Quantenfußball spielerisch auf die Position des Balls anwenden können.
Gesamtwerk
Physik verstehen
Das Werk bietet eine gebietsübergreifende Zusammenfassung der wichtigsten Grundlagen. Physikalische Prozesse und Phänomene werden allgemein verständlich dargestellt und anhand praktischer Beispiele aus dem Alltag erklärt. Der Schwerpunkt wird auf grundlegende Konzepte, Begriffe und Denkweisen gelegt, wobei weitgehend auf den mathematischen Formalismus verzichtet wird. Zahlreiche Grafiken unterstützen den Text. Den Studierenden der Medizin, naturwissenschaftlicher oder technischer Studienrichtungen werden die notwendigen Grundlagen des Faches vermittelt. Zur praktischen Erläuterung werden Zusammenhänge zwischen physikalischen Prozessen und Alltagsphänomenen aufgezeigt. Im Anhang finden sich eine Sammlung der verwendeten Abkürzungen, die sowohl in physikalischen Formeln als auch im fachlichen Sprachgebrauch ihre Anwendung finden, sowie ein ausführliches Register, anhand dessen das rasche Auffinden von Information erleichtert wird.
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Chemie erleben
Haben Sie Chemie bisher immer als eine Form von (schwarzer) Magie wahrgenommen? Zu unrecht! Jedes Mal, wenn Sie photographieren, wenn Sie etwas waschen, kleben oder streichen, betreiben Sie Chemie - und Kochen ist ohnehin angewandte Biochemie. Das Buch behandelt die spezielle Chemie auf eine neue Art: Im anorganischen Teil werden die Struktur der Orbitale und das Periodensystem erklärt sowie die einzelnen Elemente besprochen, wobei der Schwerpunkt auf Verständnis und Zusammenhänge gelegt wird. Eine Vielzahl an Beispielen und Anwendungen aus dem Alltag sorgen für Anschaulichkeit (Spurenelemente und Ernährung, Ozon, Treibhauseffekt usw.). Der organische Abschnitt behandelt die Theorie der Reaktionsmechanismen, Isomerien, Nomenklatur u.ä. Darauf baut die spezielle organische Chemie auf. Im analytischen Teil werden Methoden vorgestellt, wobei nur die Grundprinzipien erklärt werden.
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Die Newton’schen Axiome
Dieser Beitrag behandelt die drei Newton’schen Axiome: den Trägheitssatz, die Bewegungsgleichung (Grundgleichung der Mechanik) und das Wechselwirkungsgesetz (actio = reactio).
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Kompetenzbereich Kommunikation
Mit den Bildungsstandards für den Physikunterricht wird die Förderung von Kommunikationskompetenz auch als fachspezifische Aufgabe verstanden. Doch was genau sind die physikspezifischen Aspekte von Kommunikation? Was kann der Physikunterricht hier beitragen, was z.B. der Deutschunterricht nicht leistet? Diese Ausgabe von Unterricht Physik entfaltet das Thema Kommunikation im Physikunterricht in vielen Dimensionen und liefert Impulse dazu, wie eine Förderung von Kommunikationskompetenz im Physikunterricht aussehen kann.
Das Heft diskutiert, was Kommunikationskompetenz im Bereich Physik überhaupt sein kann und wie sie sich fördern und nicht zuletzt messen lässt. Darüber hinaus finden Sie im Heft vielfältige unterrichtspraktische Zugänge zur Förderung von Kommunikationskompetenz, u.a.
über Unterricht nach den Grundsätzen der Themenzentrierten Interaktion,
im Rahmen von projektorientiertem Unterricht,
mit dem Besuch eines Schülerlabors als Anlass für Kommunikation,
mithilfe eines Planspiels,
zu sachbezogener Kommunikation mithilfe kooperativer Methoden-Werkzeuge,
zu wissenschaftlicher Kommunikation.
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Musik und Lärm – Schall mit ganz unterschiedlichen Wirkungen
Die Unterrichtseinheit hat das Ziel, zwei gegensätzliche akustische Phänomene, Musik und Lärm, zu beschreiben und zu erklären, denen die gleichen physikalischen Gesetze und außerdem Gesetze weiterer Wissenschaften zugrunde liegen. Unterschiedliche Ziele der Akteure und unterschiedliche Bedingungen beim Wirken der gleichen Gesetze führen zu unterschiedlichen Anwendungen und Wirkungen auf den Menschen.
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Neue wege in die Welt der Klänge
Wenn wir Musikinstrumente und Klänge durch die Brille der Physik betrachten, denken wir vermutlich zuerst an Schwingungen und Wellen, an Lautsprecher, die bei bestimmten Frequenzen Resonanzen zeigen. Zu den Klängen gehört aber noch mehr: der Raum, in den hinein sie sich ausbreiten, und der Mensch, der den Klang wahrnimmt. Es ist diese Trias aus Instrument, Raum und Mensch, die den Rahmen für die Beiträge im vorliegenden Heft aufspannt: Musikinstrumente werden ebenso betrachtet wie die Ausbreitung des Klangs in den umbauten oder natürlichen Raum hinein oder die Wahrnehmung und Unterscheidung von Klängen.
Lernen Sie mit diesem Heft neue Aspekte des Themas Klang & Musik kennen, die die bekannten Physik-Lehrbuchdarstellungen ergänzen. Neben konkreten Vorschlägen für Experimente bietet das Heft insbesondere auch fachliche Informationen zum Thema.
Aus dem Inhalt:
Musik und KlängeEin fachlich, methodisch und ästhetisch reizvoller Kontext für den Physikunterricht
Klänge hören und lesenAkustische Phänomene durch einen Wechsel der Darstellungsformen erkunden
Aus dem Rauschen der volle KlangModellexperimente zur Klangentstehung in Orgel und Flöte
Die akustische und elektrische Gitarre als KontextLernen an Stationen zu den Themen "Schwingungen und Wellen" sowie "elektromagnetische Induktion"
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Aufgaben zur Ausbildung von Bewertungskompetenzen im Physikunterricht der Sekundarstufe I
Aufgaben zur Ausbildung von Bewertungskompetenzen im Physikunterricht der Sekundarstufe I
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Farbe
Meist wird das Thema Farbe als Randgebiet der Optik oder der Elektrodynamik behandelt, wenn es um Farbzerlegung von Licht oder um das elektromagnetische Spektrum geht. Dabei wird unterschätzt, welches Potenzial das Thema für einen schülerorientierten Unterricht hat. Denn durch die Behandlung von Farbphänomenen werden nicht nur die Beobachtungs-, Beschreibungs- und Experimentierkompetenz gefördert – weil die physikalischen und die wahrnehmungspsychologischen Aspekte des Themas Farbe untrennbar miteinander verbunden sind, können Schülerinnen und Schüler hier auch einen Bezug zur eigenen Erlebniswelt herstellen.
Dieses Heft möchte dazu anregen, Farbe als übergreifendes naturwissenschaftliches, technisches und wahrnehmungspsychologisches Phänomen in den Physikunterricht zu holen.
Aus dem Inhalt:
Aus Weiß wird BuntSonnenlicht auf dem Weg zum Auge
Auf den Spuren NewtonsExperimente zur Farbzerlegung und Farbmischung mit Prismen
FarberlebnisseEine fächerverbindende Unterrichtseinheit zwischen Physik und Kunst in der Sek. 1
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Makrokosmos
Wo fängt der Makrokosmos an? Können wir uns seine Dimensionen vorstellen oder auch nur erahnen? Der Makrokosmos beginnt bereits auf der Erde, z. B. im Wald. Beim Beobachten eines Wald aus der Satellitenperspektive sehen wir in Zeitrafferaufnahmen die Färbung im Herbst. Wir beobachten Wolkenwirbel und Phythoplankton, lernen die Komplexität des Wetters und die Definition der Chaostheorie kennen und brechen dann in die Unendlichkeit des Weltalls auf. Der Film zeigt darüber hinaus unser Sonnensystem und die einzelnen Planeten darin, wobei die Entfernungsmaße innerhalb und außerhalb des Sonnensystems Berücksichtigung finden. Eindrucksvolle Bilder von Planeten, Galaxien und Nebeln. Spektakuläre NASA-Aufnahmen zeigen einen Blick in das Universum. Zusatzmaterial: Sprechertexte; Arbeitsblätter; Interaktive Arbeitsblätter; Testaufgaben; Farbfolien; Ergänzendes Material; Internet-Links und Hinweise; Glossar.
Gesamtwerk
Lernen durch Experimentierserien
Ein Physikunterricht ohne Experimente? Eigentlich undenkbar, aber Experimente bringen im Verhältnis zu der Zeit, die Sie investieren müssen, nicht immer den von Ihnen gewünschten Erkenntnisgewinn. Wir möchten Sie mit diesem Themenheft unterstützen und ermutigen, den Weg des Experimentierens mit Ihren Schülerinnen und Schülern zu beschreiten. Dazu haben wir nicht schöne und demonstrative Einzelphänomene zusammengestellt, sondern schlagen Experimentierserien vor, anhand derer die Schülerinnen und Schüler oft sehr selbstbestimmt und (fast) ohne Ihre Intervention wichtige physikalische Erkenntnisse gewinnen können.
Aus dem Inhalt:
Hä? Der dreht ja andersrum!Ein phänomenorientierter Einstieg in die Elektrizitätslehre
Einführung in den KraftbegriffKraft als Ursache von Bewegungsänderung erkennen lassen
Der ist doch voll viel kälter!Wärmeempfinden, der Nullte Hauptsatz der Wärmelehre und erste Aspekte der Wärmeübertragung
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Argumentationsanlässe für den Mechanikunterricht
Dieses zweite Heft aus der Reihe "Materialien & Methoden" steht ganz im Zeichen der Kompetenzförderung, wie sie seit Einführung der Bildungsstandards gefordert wird: Die Hauptakzente liegen bei diesem Heft nicht auf dem Experiment(ieren), sondern auf der Förderung anderer, ebenfalls fachtypischer Fähigkeiten wie die der Kommunikationskompetenz. Nutzen Sie die vielseitigen Beiträge und Materialien dieses Heftes als Anregung für einen schülerorientierten, kommunikativen Physikunterricht.
Aus dem Inhalt:
Strukturierte Argumentationsanlässe im Unterricht
Rollende Kugel, rutschender Schlitten – Was fällt am schnellsten?
Protokolle als sequenzielle Kunst
Testen kostet nichts
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