Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke Seite 2/3
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Physik
Sekundarstufe II
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Gesamtwerk
Vom Urknall in die Zukunft - eine kosmologische Zeitreise Stand: Nov. 2018
Die SuS werden in die Geheimnisse der Entstehung des Kosmos und die teilweise nicht leicht zu verstehenden, da theoretischen physikalischen Zusammenhänge eingeführt, indem sie Begriffe wie Singularität, Materie und Antimaterie, Galaxien und Sonnensystem besprechen und Versuche durchführen. Mit dem Material wird ein Blick in die Zukunft, insbesondere unseres Sonnensystems geworfen. Die didaktischen Erläuterungen unterstützen die Lehrkraft bei der Planung, Durchführung und Reflexion des Unterrichts. Lösungen sind im Anhang enthalten.
Gesamtwerk
Alaune die besonderen Sulfate Stand: 11/2018
In dieser abwechslungsreichen Unterrichtseinheit werden Themenbereiche wie das Lösungsgleichgewicht, das Protolysegleichgewicht oder die Reaktionsenthalpie auf der Grundlage der Alaune mit vielen Rechenbeispielen und Schülerexperimenten behandelt. Darüber hinaus werden auch Anwendungsgebiete der Alaune, wie z. B. bei der Herstellung von Wasserfarben, bearbeitet. Die didaktischen Erläuterungen und Lösungen unterstützen die Lehrkraft bei der Planung, Durchführung und Reflexion des Unterrichts.
Gesamtwerk
"Mischen Impossible" Schäume und Emulsionen in der Molekularküche inkl. Farbfolienvorl. Stand: 11/2018
Der Beitrag stellt den dritten und damit letzten Teil der Unterrichtsreihe zur Molekularküche dar. Bei der hier vorgestellten Emulsifikation handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Herstellung von schaumartigen und luftigen Speisen im Mittelpunkt steht. Indem die SuS den Vorgang auf Teilchenebene betrachten und in einem Schülerversuch selbst nachvollziehen, erlangen Sie Kenntnisse über Emulgatoren und die Polarität von Molekülen. Als Texturgeber dient diesmal das Lecithin, das auch in Milch zu finden ist und ein grenzflächenaktives Lipid darstellt.
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Gesamtwerk
Objekte auf Kollisionskurs Vektorrechnung in der Physik - kommt es zum Crash? Stand: Oktober 2018
Ob zwei Objekte kollidieren ist eine wichtige Fragestellung in vielen Lebenslagen. In diesem Beitrag üben sich die SuS an dieser Art von Aufgabe und festigen dabei ihre Kenntnisse der Vektorrechnung und der grundlegenden Mechanik. Sie stellen eine Bahngleichung einer gleichförmigen Bewegung im dreidimensionalen Raum auf, berechnen den Schnittpunkt von Geraden und üben sich darin, geometrische Sachverhalte physikalisch zu interpretieren.
Gesamtwerk
Freier Fall einer Stahlkugel Einführung in die Differenzialrechnung der Physik Mit Exceldatei für eigene Messreihen
Mathematik und Physik gehen oft Hand in Hand. Leider kommt es vor, dass man in Physik bereits mit einer Mathematik umgehen muss, die im Unterricht noch nicht behandelt worden ist. In diesem Beitrag untersuchen die SuS den freien Fall einer Stahlkugel und werden sanft an die Differenzialrechnung herangeführt, wie sie für die Definition der Beschleunigung benötigt wird. Der Beitrag enthält eine fertige Messreihe und eine Exceldatei, um eine eigene Messreihe möglichst schnell auswerten zu können.
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Gesamtwerk
Ionentriebwerke Mit modernen Antrieben weit hinaus Stand: Oktober 2018
Es geht weit hinaus! In der modernen Raumfahrt ist ein Hauptziel, immer tiefer in den Weltraum einzudringen. Nur mit den klassischen chemischen, mehrstufigen Triebwerken funktioniert das nicht. In diesem Beitrag untersuchen die SuS die Vorzüge und Nachteile von sogenannten Ionentriebwerken, lernen ihre Funktionsweise kennen und üben sich ganz nebenbei in der Anwendung des Energie- und Impulserhaltungssatzes.
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Zusammenstoß zweier Hobbyraketen Crash auf dem Flugfeld Stand: Oktober 2018
Der schiefe Wurf ist der allgemeine Fall von Wurfbewegungen und für die SuS alles andere als einfach. In diesem Beitrag werden sie noch einmal durch die Zerlegung und Aufstellung der Wurfparabel geführt. Die SuS üben und vertiefen diese Kenntnisse, indem sie versuchen heraus zu finden, ob zwei Raketen miteinander kollidieren werden. Dafür stellen sie Bahngleichungen auf und berechnen die Schnittpunkte und Flugdauern der Raketen.
Gesamtwerk
Natürliche radioaktive Strahlung in Boden und Luft Ein permanenter Begleiter Stand: Oktober 2018
Radioaktive Strahlung ist in der Umwelt überall anzutreffen - kein Mensch kann sich ihr entziehen, jeder wird von ihr beeinflusst. In diesem Beitrag beschäftigen sich die SuS mit natürlichen Strahlenbelastungen, ihren verschiedenen Ursachen und Wirkungen. Dabei festigen und vertiefen sie ihr Wissen über die Grundlagen der Radioaktivität, beispielsweise Energiedosis, Äquivalentdosis und Aktivität.
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Künstliche Strahlenbelastung und die moderne Medizin Stand: Oktober 2018
Atomphysik ist nicht nur im Bereich der Energieversorgung und Waffenentwicklung ein zweischneidiges Schwert. Auch in der Medizin hat die Nutzung radioaktiver Stoffe sowohl zu neuen Belastungen als auch zu neuen Behandlungsmöglichkeiten geführt. Die Schüler mit der Auswirkung ionisierender Strahlung auf das menschliche Gewebe und sie lernen belastende Auswirkungen der modernen Medizin sowie ihre Vorzüge und neuen Behandlungsmethoden kennen. Dabei wenden sie ihr Wissen über Energiedosis, Halbwertszeit und Aktivität in einem spannenden und aktuellen Kontext an.
Gesamtwerk
Der große und der kleine Zeiger einer Uhr Ein Bezug zu astronomischen Umlaufdauern Stand: Oktober 2018
Die Physik lehrt uns, Dinge zu hinterfragen, die selbstverständlich erscheinen. Wie lange braucht die Erde, um sich einmal um die Sonne zu drehen? Die Beantwortung dieser Frage ist nicht ganz so simpel, wie es zunächst scheint. In diesem Beitrag lernende SuS ein grundlegendes Problem der Astronomie kennen und erarbeiten sich den Unterschied zwischen siderischen und synodischen Umlaufdauern. Dazu verwenden sie das anschauliche Modell einer Uhr, nutzen Vereinfachungen und vergleichen die so erhaltenen Erwartungen mit den entsprechenden Literaturwerten.
Gesamtwerk
Schwarzes Loch Übung
Schwarze Löcher faszinieren seit jeher. In diesem Beitrag wiederholen, üben und festigen die SuS die Grundlagen der Physik hinter schwarzen Löchern und berechnen den Schwarzschildradius der Erde. Lösungen zu den Aufgaben sind enthalten und unterstützen die Lehrkraft.
Gesamtwerk
Aristoteles auf dem Prüfstand Kritische Betrachtung des freien Falls Stand: Oktober 2018
Die alten Griechen hatten bestimmt nicht immer Recht... In diesem Beitrag werden die SuS zu Experten in Sachen freier Fall und beschleunigte Bewegung. Sie setzen sich mit einem Text von Aristoteles auseinander, erarbeiten seine Vorstellungen zum freien Fall und setzen sich kritisch mit diesen auseinander. Dadurch festigen sie ihr eigenes Wissen zum freien Fall und trainieren ihre Kommunikationskompetenz. Die didaktischen Erläuterungen und Lösungen unterstützen die Lehrkraft bei der Planung, Durchführung und Reflexion des Unterrichts.
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Von Tönen und Geräuschen in der Physik und der Musik
Ob Kammerkonzert, Hard Rock oder Jazz - Musik spricht die Menschen an. Die SuS untersuchen Signale, Geräusche, Töne und Klänge, lernen die Funktionsweisen von Instrumenten kennen und entdecken dabei die Faszination der Physik. Die methodisch-didaktischen Erläuterungen und Lösungen unterstützen die Lehrkraft bei der Planung, Durchführung und Reflexion des Unterrichts.
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Trifft ein Photon auf ein Elektron ...- Photo- und Comptoneffekt, 08/2018, Klasse 12/13 mit 3 Computersimulationen
Photo- und Comptoneffekt bestimmen maßgeblich die Wechselwirkung zwischen Licht und Elektronen. Was dabei genau geschieht, erfahren die SuS in diesem Beitrag, indem sie Simulationen durchführen und auswerten. Die fachlichen und methodisch-didaktischen Hinweise sowie die Lösungen unterstützen die Lehrkraft bei der Planung, Durchführung und Reflexion des Unterrichts.
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Teilchenerzeugung Proton-Proton-Stoß (Word, PDF) Stand: 08/2018
Antimaterie ist ein grundsätzlich spannendes Forschungsfeld. In Teilchenbeschleunigern entstehen jeden Tag unbekannte Teilchen und Materie, die sich gegenseitig wieder vernichten. Mit diesen Aufgaben nähern sich die SuS der Bedeutung von Einsteins Relativitätsformel und der daraus resultierenden Entstehung von Materie aus Energie. Es wird ebenfalls geübt, Ergebnisse zu bewerten und zwischen Laborsystem und Schwerpunktsystem zu wechseln. Lösungen zu den Aufgaben sind enthalten.
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Rund um den radioaktiven Zerfall (Word, PDF) Stand: 08/2018
Mit diesem Übungsmaterial werden die Grundlagen der Kernphysik für den Physikunterricht gelegt. Die SuS wiederholen und festigen Aktivität, Halbwertszeit sowie Abschirmung und wenden ihre Kompetenz dann bei spezielleren und schwierigeren Aufgaben an. Unter anderem nehmen die SuS hierbei die Kalium-Argon-Dotierung unter die Lupe und üben ebenfalls, graphische Darstellungen zu interpretieren und selbst zu erstellen. Lösungen zu den Aufgaben sind enthalten.
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Das Sternbild Einhorn (Word, PDF) Stand: 08/2018
Das Sternbild Einhorn beinhaltet einige Sterne, die uns sehr nahe sind, allerdings äußerst lichtschwach, sodass das Sternbild lange Zeit unbekannt war. Mit den Aufgaben dieses Beitrags für den Physikunterricht wiederholen die SuS die Grundlagen der Astronomie: Sie üben die Einheitenumrechnung von Parsec in Lichtjahre und arbeiten sich kleinschrittig vor, bis hin zu zwei Doppelsternsystemen. Komplizierte Probleme werden in kleinere Aufgaben zerlegt und die Ergebnisse durch Vergleiche mit unserem Sonnensystem reflektiert.
Gesamtwerk
Elastischer Stoß (Word, PDF) Stand: 08/2018
In diesem Beitrag vertiefen die SuS ihre geometrischen Kenntnisse. Es werden die Streuwinkel beim elastischen Stoß untersucht und damit die Kompetenzen in Energieerhaltung und Impulserhaltung angewandt und vertieft. Die Aufgaben werden durch eine fachliche Einführung, ein Kompetenzprofil und Lösungen aufgearbeitet.
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Die Kernspaltung (Word, PDF) Stand: 08/2018
Atomwaffen sind stets präsent in den Medien. In diesem Beitrag nähern sich die SuS der Physik hinter Kernspaltungswaffen, beschäftigen sich mit kontrollierten und unkontrollierten Kettenreaktionen. Dabei trainieren sie ihre kommunikative Kompetenz im physikalischen Kontext und ihre Problemlösekompetenz. Der Beitrag beinhaltet einige Skizzen, die Kernspaltungsvorgänge und die Bedeutung von thermischen und schnellen Neutronen verständlich machen.
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Das Fermat'sche Prinzip - ein Anwendungsbeispiel zur Differenzialrechnung
Dieser Beitrag liefert zwei umfangreiche Übungsbeispiele für Extremwertaufgaben, außerdem eine elegante Herleitung des Brechungs- und Reflexionsgesetzes. Beide Schwerpunkte legen nahe, das Fermat'sche Prinzip im Unterricht zu thematisieren.
Gesamtwerk
Differenzialgleichungen vom Typ y'=f(y,x) und y''=f(y',y,x)
Im hier vorgestellten Projekt geht es unter Voraussetzung lokal stetiger und differenzierbarer Funktionen um DGLs, die im Oberstufenunterricht eine Rolle spielen, d. h. solche vom Typ y' =f(y, x) und y'' = f(y', y, x), zu denen vorerst ohne Anwendung analytischer Lösungsverfahren nach numerischen Lösungen gesucht wird. Im hier vorgestellten Projekt geht es unter Voraussetzung lokal stetiger und differenzierbarer Funktionen um DGLs, die im Oberstufenunterricht eine Rolle spielen, d. h. solche vom Typ und , zu denen vorerst ohne Anwendung analytischer Lösungsverfahren nach numerischen Lösungen gesucht wird.
Gesamtwerk
Die Balmerserie - sichtbarer Fingerabdruck des Wasserstoffatoms
Sichtbar wird das Wasserstoffatom durch die Spektrallinien der Balmerserie. Ihre Schüler werten reale oder computergenerierte Wasserstoffspektren aus. Sie erkennen, dass Balmers rein empirisch gefundene Formel mit der von Bohr theoretisch hergeleiteten übereinstimmt. Zur Abiturvorbereitung in Optik hervorragend geeignet!
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Experimente zur Untersuchung der Kernstrahlung
In spannenden Experimenten untersuchen Ihre Schüler die Kernstrahlung. Dabei setzen sie sich zunächst mit der Frage auseinander, wie Kernstrahlung entsteht, arbeiten die Eigenschaften dieser Strahlung heraus und lernen verschiedene Nachweisgeräte für Kernstrahlung kennen. Am Schluss gehen wir auf Anwendungen ein.
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"Große Freiheit auf zwei Rädern"- Fahrschulphysik
Ab dem 15. Lebensjahr beginnt der "Run" auf den Führerschein. In der Fahrschule lernen Ihre Schüler Faustformeln zur Bewertung von Fahrzeugbewegungen. Gibt es eine eigene Physik für die Fahrschule? Ja! Wir stellen sie Ihnen in diesem Beitrag vor.
Gesamtwerk
Die Fehlerbetrachtung - eine Notwendigkeit in den experimentellen Wissenschaften
Jede Messung einer physikalischen Größe ist mit einer Unsicherheit behaftet. Der wahre Wert - beispielsweise die Masse eines Elektrons - kann daher durch Messungen prinzipiell nicht exakt bestimmt werden. Wie nahe der durch viele Messungen ermittelte Bestwert und der (unbekannte) wahre Wert aller Wahrscheinlichkeit nach beieinanderliegen, schätzen Ihre Schüler in diesem Beitrag mithilfe der Fehlerrechnung ab.
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