Unterrichtsmaterialien Technologische Anwendungen: Ganze Werke
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Physik
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MINT Zirkel - Ausgabe 05, November/Dezember 2012
MINT Zirkel - Ausgabe 05, November/Dezember 2012
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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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„Ich hebe die Welt aus den Angeln!“ – Kraftumformende Einrichtungen kennenlernen
„Gib mir einen festen Platz zum Stehen und ich werde die Erde bewegen!“ Dieser Ausruf wird dem griechischen Philosophen, Mathematiker und Physiker Archimedes von Syrakus (um 287–212 v. Chr.) zugeschrieben, nachdem er vor über 2000 Jahren das Hebelgesetz entdeckte. Seine genialen Erfindungen wie Flaschenzug, Winden und Wasserschrauben, Hebekräne und Wurfmaschinen brachten ihm zu seiner Zeit viel Ruhm und Ehre ein. Vor allem bei der Verteidigung seiner Heimatstadt gegen die Heerscharen des römischen Feldherrn Claudius Marcellus erwarb er sich große Verdienste. Auch heute noch beruhen viele technische Geräte auf seinen Formeln und den von ihm entwickelten technischen Elementen. Nutzen Sie die Erfahrungswelt Ihrer Schüler, um sie mit der Wirkung von kraftumformenden Einrichtungen und ihren Gesetzen vertraut zu machen.
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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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Aufgaben zur Ausbildung von Bewertungskompetenzen im Physikunterricht der Sekundarstufe I
Aufgaben zur Ausbildung von Bewertungskompetenzen im Physikunterricht der Sekundarstufe I
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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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Druck in Flüssigkeiten
Grundsätzlich werden mit den Materialien zwei Intentionen verfolgt. In Schülerexperimenten soll durch den Eigenbau der Versuchsgeräte eine stärkere Sensibilisierung für die Problematik erreicht werden. Anwendungsbezogene Fragestellungen motivieren eine problemorientierte Denk- und Arbeitsweise. Den Schülerinnen und Schülern werden die vielfältigen Anwendungen im Alltag bewusst. Damit wird eine erhöhte Aufmerksamkeit gefördert, welche die Grundlage für das Hinterfragen auch bekannter Phänomene ist. Für geläufige Erscheinungen, wie beispielsweise die Fähigkeit von Fischen, im Wasser ohne Schwimmbewegungen auf- und abzutauchen, werden Erklärungen gesucht. Die Schülerinnen und Schüler werden so motiviert, ihre Umwelt genauer zu beobachten und ihre Funktionsweise zu ergründen.
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Physik in Printmedien – eine Aufgabensammlung mit Lösungen
Der Grundgedanke dieser „etwas anderen“ Aufgabensammlung ist es, dass sich die Schülerinnen und Schüler im Unterricht, aber auch nach ihrer Schulzeit kritisch mit Meldungen in Printmedien auseinandersetzen, diese hinterfragen und weiterdenken. Dazu wurden aus verschiedenen Zeitungen und Zeitschriften Artikel und/oder Abbildungen entnommen, die auf den zweiten Blick Ansätze für eine unterrichtliche Auseinandersetzung bieten.
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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
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Der Magnet - ein Stück Eisen mit starker Wirkung
Der Magnet - ein Stück Eisen mit starker Wirkung
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Physik im Alltag
Naturphänomene wie Regen, Licht und Farben, aber auch Geräte wie der Kühlschrank oder die Mikrowelle und moderne Technologien wie Mobilfunk und GPS prägen den Alltag von Schülerinnen und Schülern – und wecken ihr naturwissenschaftliches Interesse! In diesem Heft finden Sie viele anregende Unterrichtsvorschläge, für einen anwendungsorientierten und praxisnahen Unterricht, der interessant und lehrreich ist, ohne flach zu werden.
Aus dem Inhalt:
Wie bekomme ich ein klassisches Frühstücksei?Die Physik energieeffizienten Eicherkochens verstehen
Physik rund um den KühlschrankAnregungen für den Unterricht zur Thermodynamik
Vom Wischtuch zur RegenjackeFunktionstextilien als Kontext für die Untersuchung von Adhäsion und Kohäsion
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Projekt: Physikalische Eigenschaften des Wassers
Im Mittelpunkt des Beitrags, der sich auch gut für ein Projekt eignet, stehen die verschiedenen Eigenschaften des Wassers. Wasser ist ein Stoff, dem die Schülerinnen und Schüler täglich begegnen. Viele Phänomene, die in dem Beitrag vorgestellt werden, sind ihnen aus dem Alltag bekannt. Dazu gehören beispielsweise ein Regenbogen, Insekten, die auf dem Wasser laufen, oder auch die Funktionsweise eines kartesianischen Tauchers. Solche und weitere Phänomene werden nun im Rahmen des Beitrags näher unter die Lupe genommen. Die meisten Materialien ermöglichen eine problemorientierte Vorgehensweise, wobei zunächst ein Naturphänomen vorgestellt wird. Nun ist das Interesse der Lernenden geweckt und es ergibt sich die Frage nach dem „Warum ist das so?“. Ihr gehen die Schülerinnen und Schüler zunächst nach, indem sie Vermutungen äußern. Daran schließen sich Experimente und weitere Beobachtungen an. Schließlich steht am Ende eine naturwissenschaftliche Erkenntnis, ein Ergebnis. Auf diese Weise werden die Schülerinnen und Schüler gezielt an eine naturwissenschaftliche Arbeitsweise herangeführt.
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Physik im Alltag: Wie funktioniert ein Navigationssystem (GPS)?
Ziel des vorliegenden Beitrags ist es, den Schülerinnen und Schülern das Prinzip der Satellitennavigation zu vermitteln. Es geht dabei nicht um technische Details. Die Materialien sind so gestaltet, dass sich die Lernenden die Themen selbstständig erarbeiten können, z.B. mithilfe des Internets.
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Kondensatoren – Experimente und Übungen
Die Kapazität und die Energie von Kondensatoren bzw. die Energiedichte des elektrischen Feldes gehören zu den verbindlichen Inhalten der Lehrpläne aller Bundesländer. Dabei ist es fachlich unumgänglich, dass man bei der Behandlung dieses Begriffs auch den Einfluss verschiedener Isolatoren auf die Kapazität behandelt. Fraglich ist dabei nur, ob man auch nach einer Begründung für dieses Phänomen sucht oder ob man auf einer beschreibenden Ebene bleibt. Diese Einheit bleibt auf der beschreibenden Ebene und setzt verstärkt auf den Einsatz von Modellen als eine alternative Möglichkeit, das Thema zu behandeln. Es bietet sich dabei an, physikalische Fragestellungen zur Begründung der Eigenschaften im Anschluss an diese Einheit zu behandeln, um das physikalische Verständnis zu überprüfen.
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