Unterrichtsmaterialien Thermodynamik: Ganze Werke Seite 2/10
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Physik
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Videos
In einer Zeit, in der Videos fester Bestandteil der Lebenswelt von Heranwachsenden sind, stellt sich die Frage: Wie können Sie deren Mediennutzung gewinnbringend für den Physikunterricht einsetzen? Videos bieten nicht nur Unterhaltung, sondern können neue Zugänge zum Lernen und Verstehen eröffnen. Sie machen komplexe physikalische Zusammenhänge sichtbar, regen zum selbstständigen Experimentieren an und unterstützen die Erkenntnisgewinnung. Doch wie integrieren Sie Videos didaktisch sinnvoll in Ihren Unterricht? Diese Ausgabe gibt Ihnen wertvolle Antworten – und verknüpft Ihre Unterrichtsgestaltung mit den Mediennutzungsgewohnheiten von Kindern und Jugendlichen. Im Themenschwerpunkt dieser Ausgabe finden Sie vielfältige Impulse, wie Videos im Physikunterricht eingesetzt werden können. Von klassischen Erklärvideos bis hin zu interaktiven Hypervideos – Sie erfahren, wie verschiedene Formate den Lernprozess bereichern. Sie erfahren u. a., wie Sie Videos und Videoanalyse nutzen, um physikalische Zusammenhänge anschaulich und nachvollziehbar zu vermitteln, wie klassische, nicht-lineare und interaktive Videoformate eigenständiges Experimentieren fördern und zur aktiven Erkenntnisgewinnung beitragen, wie Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern Experimentiervideos erstellen und so den Unterricht abwechslungsreicher gestalten. Ganz nebenbei fördern die Medienkompetenz der Kinder und Jugendlichen. In dieser Ausgabe finden Sie zahlreiche Ideen und Materialien, die Ihnen helfen, den Physikunterricht noch spannender und lernwirksamer zu gestalten. Darüber hinaus bietet Ihnen diese Ausgabe ein exploratives Experiment zum Stromkreis und zur Leitfähigkeit, das sich auch gut in Vertretungsstunden nutzen lässt, eine Sammlung von Experimenten, mit denen Ihre Schüler:innen in der Oberstufe Einflussfaktoren auf die Leistung von Photovoltaikanlagen untersuchen können sowie Experimente zur Hydrodynamik und zum freien Fall.
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Quantenphysik und Materie
Die Quantenmechanik ist der Einstieg in Verständnis und Entwicklung der Quantenphysik. Das Versagen der klassischen Modelle zur Wechselwirkung von Licht mit Materie führt zur Einführung der Lichtquanten und Materiewellen, d. h. des Welle-Teilchen-Dualismus. Mit diesem Material spannen Sie den Bogen von der Einführung der ungewöhnlichen Regeln der Quantenwelt über die Untersuchung von Spektren hin zum Massendefekt bei der Kernfusion von Wasserstoff zu Helium in unserer Sonne. Dabei bietet das Material abwechslungsreiche Aufgaben, von denen viele zum gegenseitigen Austausch in Partnerarbeit und zur Stärkung der Kommunikationskompetenz Ihrer Klasse geeignet sind.
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SI-Einheiten und Temperaturskalen
Das Internationale Einheitensystem (Système International d’Unités), kurz SI, bildet eine entscheidende Grundlage für die Messung physikalischer Größen, die uns im täglichen Leben begegnen. Es besteht aus sieben SI-Einheiten, die jeweils auf physikalischen Konstanten basieren. Dieser Beitrag unterstützt Lernende dabei, ein besseres Verständnis für die SI-Einheiten zu entwickeln, insbesondere im Hinblick auf die Temperatur und die verschiedenen Temperaturskalen. Durch eine Vielzahl von praxisnahen Aufgaben wird sichergestellt, dass die Lernenden dieses wichtige Thema umfassend erfassen und anwenden können.
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Energiewende
Die Energiewende ist eine der drängendsten Herausforderungen unserer Zeit. Wie können Sie als Physiklehrkraft dieses komplexe Thema anschaulich und motivierend in den Unterricht integrieren? Diese Ausgabe von „Unterricht Physik“ bietet Ihnen fundierte Materialien und innovative Konzepte, die Ihre Schüler:innen das vielschichte Thema näherbringen. Die Beiträge in dieser Ausgabe decken ein breites Spektrum ab: Von der Analyse der Energiewende als physikdidaktische Herausforderung über die Auseinandersetzungen mit unterschiedlichen Energieträgern und Möglichkeiten zur Energiespeicherung bis hin zu kreativen „Solarpunk“-Projekten. Nutzen Sie diese reichhaltige Sammlung, um Ihren Unterricht abwechslungsreich und und zukunftsorientiert zu gestalten. Diese Ausgabe hält für Sie einen Basisteil bereit mit Hintergrundartikeln zu didaktischen Aspekten der Energiewende, zu technikwissenschaftlichen Zugängen und zu möglichen Verbindungen zur BNE sowie mit didaktischen Impulsen zur Nutzung des eigenen Schulgebäudes als Ausgangspunkt und zu Visualisierungsmöglichen des Thema - alles mit konkreten Ideen und teilweise Materialien für Ihren Unterricht. Der sehr umfangreiche unterrichtspraktische Teil gliedert sich in drei Schwerpunkte und enthalt neben Unterrichtsideen auch zahlreiche Materialien: Energieversorgung und Energiespeicherung: In diesem längsten Kapitel finden Sie Unterrichtsvorschläge, Materialien, Experimente und Aufgaben zu verschiedenen Energieträgern sowie zu Speichermöglichten von Energie. Das methodische Spektrum reicht von Modellversuchen über Lernaufgaben bis zu einem Gruppenpuzzle. Umgang mit Energie: Hier finden sich vor allem methodisch vielfältige Anregungen zur Beschäftigung mit Möglichkeiten zum Energiesparen. Energie in der Gesellschaft: Das Themenspektrum dieses kurzen Kapitels reicht von der Auseinandersetzung mit Desinformation über die kreative Gestaltung technischer Zukunftsvisionen bis zur Berufsorientierung. Neben dem Themenschwerpunkt bietet Ihnen diese Ausgabe auch noch eine experimentelle Klausuraufgabe für die Oberstufe sowie Experimente zur Gasentladung sowie zur Rotationskinematik.
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Kunst und Astronomie
Kunst und Astronomie
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Mai 2024
Diese Ausgabe widmet sich spannenden Fragen rund um Energie, Bildung, Technologie und Gesellschaft. Sie zeigt, wie energieintensiv das Internet ist, welche Chancen Elektrolyseure für die Energiegewinnung bieten und wie E-Mobilität im Unterricht erlebbar wird. Außerdem geht es um nachhaltige Materialien, die beschleunigte Ausdehnung des Weltraums und neue Perspektiven auf Schule, Wertevermittlung und Wandel. Beiträge zu ChatGPT greifen sowohl seine Rolle in der Mathematik als auch in der Wissenschafts- und Unterrichtskommunikation auf.
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Naturwissenschaften integriert: Wasser
Naturwissenschaften handlungsorientiert: Dieser Band wurde gezielt für den naturwissenschaftlichen fächerverbindenden Unterricht konzipiert. Er bietet Ihnen eine Fülle an Materialien, die das Phänomen "Wasser" umfassend vermitteln und die biologische, chemische und physikalische Sichtweise miteinander verknüpfen. Sie erhalten komplett ausgearbeitete Unterrichtssequenzen mit Unterrichtsverläufen, didaktischen Hinweisen, Kopiervorlagen in verschiedenen Schwierigkeitsstufen, Folien und Tafelbildern. Die Materialien sind für verschiedene Sozialformen geeignet, die zahlreichen spannenden Versuche haben hohen Motivationscharakter. Hinweiskärtchen helfen den Schülern bei der selbstständigen Suche nach dem Lösungsweg, falls sie einmal nicht weiterwissen. Im Zusatzmaterial finden Sie zahlreiche Farbfotos und alle Materialien des Buches in editierbarer Form, sodass Sie sie noch individueller auf Ihre jeweilige Lerngruppe zuschneiden können.
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Naturwissenschaften integriert - Luft
Naturwissenschaften handlungsorientiert: Dieser Band wurde gezielt für den naturwissenschaftlichen fächerverbindenden Unterricht konzipiert. Er bietet Ihnen eine Fülle an Materialien, die das Phänomen Luft umfassend vermitteln und die biologische, chemische und physikalische Sichtweise miteinander verknüpfen. Sie erhalten komplett ausgearbeitete Unterrichtssequenzen mit Unterrichtsverläufen, didaktischen Hinweisen, Kopiervorlagen in verschiedenen Schwierigkeitsstufen, Folien und Tafelbildern. Die Materialien sind für verschiedene Sozialformen geeignet, die zahlreichen spannenden Versuche haben hohen Motivationscharakter. Auf der beiliegenden CD-ROM finden Sie zahlreiche Farbfotos und alle Materialien des Buches in editierbarer Form, sodass Sie sie noch individueller auf Ihre jeweilige Lerngruppe zuschneiden können. Die Themen des Bandes: Zusammensetzung von Luft, Eigenschaften von Luft, Wetter und Atmosphäre, Vögel, Insekten, Photosynthese. Dieser Band enthält: ausgearbeitete Unterrichtssequenzen mit didaktischen Hinweisen, Arbeitsblätter mit vielen Versuchen, Methoden- und Hinweiskärtchen. Inhaltliche Schwerpunkte: Luft, Atmosphäre, Wetter, Vögel, Insekten, Photosynthese.
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Grüner Wasserstoff
In diesem Unterrichtsmaterial setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit grünem Wasserstoff auseinander. Sie untersuchen dessen nachhaltige Produktion und nähern sich den Themen Speicherung und Transport. Schließlich erörtern sie, wie grüner Wasserstoff als Brenn- oder Kraftstoff eingesetzt werden kann. Diese Einheit bietet für die Lernenden einen physikalisch-chemischen Zugang zu zentralen Themen des Klimawandels.
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Wärmepumpe
Im März 2023 hat die Bundesregierung angekündigt, den Ausbau von Wärmepumpen massiv erhöhen zu wollen. Ab 2024 sollen pro Jahr mindestens 500.000 neue Wärmepumpen installiert werden, sodass bis zum Jahr 2030 mindestens sechs Millionen Wärmepumpen in Betrieb sind. Doch nach welchem physikalischen Prinzip funktioniert eine Wärmepumpe? Und welche Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad?
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Kooperatives Lernen im Team
Stehen Sie auch vor folgendem Dilemma? Einerseits sollen Sie Ihren Schüler:innen Kompetenzen für die Arbeitswelt der Zukunft u. a. im Hinblick auf Kooperation und Kommunikation vermitteln. Andererseits jedoch haben Sie bisher keine guten Erfahrungen mit Gruppenarbeit gemacht und sie als ineffizient oder für viele als wenig lernförderlich erlebt. Mit dieser Ausgabe möchten wir Sie ermutigen, kooperative Lernformen mit einem klaren Rahmen und systematisch in Ihren Unterricht einzubeziehen und Ihnen zeigen, wie Sie häufige Probleme von Teamarbeit vermeiden können. Mit den Vorschlägen dieser Ausgabe können Ihre Schüler:innen nachhaltig Physik lernen und gleichzeitig ihre Teamfähigkeit trainieren. Die Artikel zum Themenschwerpunkt geben Ihnen Einblicke in zentrale Aspekte kooperativen Lernens im Physikunterricht und zeigen Möglichkeiten, entsprechende Lernformen in Ihren Unterricht zu integrieren. Sie erfahren, wie Sie den Einstieg in kooperatives Lernen gestalten und Stolpersteine vermeiden können. Darüber hinaus bietet Ihnen diese Ausgabe Unterrichtsvorschläge mit unterschiedlichen Methoden zu verschiedenen fachlichen Themen: Forschendes Lernen zum Thema Auftrieb, Lernen aus Fehlern in der Mechanik, Gruppenpuzzle zum Schweredruck, kooperative Formen des Übens in der Elektrizitätslehre. Jenseits des Schwerpunktthemas finden Sie in dieser Ausgabe einen Unterrichtsgang zur quantenmechanischen Wellenfunktion, Ideen zum Einsatz einer Astronomie-App sowie Experimente zum Quantenradierer und zu einem Fallapparat.
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Wissenschaftliches Schreiben in den MINT-Fächern
Dies ist der erste Schreibratgeber für MINT-Fächer, der Wissen von über 40 Expert:innen aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik sowie der Schreibdidaktik vereint. Der erste Teil enthält Informationen zu allen Phasen des Schreibprozesses, von vorbereitenden Maßnahmen über die Literaturarbeit bis zur abschließenden Überarbeitung. Im zweiten Teil gibt es ausführliche und zielgruppengenaue Erklärungen zu fachspezifischen Textsorten. Tipps, Beispiele, Übungen und Checklisten sorgen für eine rasche Orientierung und ermöglichen eine schnelle Umsetzung und eigenständige Überprüfung von Texten.
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Grundlagen der Wärmelehre
In diesem Unterrichtsmaterial werden grundlegende Inhalte zur Wärmelehre vermittelt. Gehen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern der spannenden Frage nach, was Wärme eigentlich ist, und was physikalisch dahintersteckt. Mehrere Gruppenpuzzles und Schülerexperimente führen in didaktisch wertvoller Weise in das Thema ein und binden die Jugendlichen sinnvoll in den Lernprozess ein. Dabei wird sowohl auf die verschiedenen Temperaturskalen als auch auf Ausdehnung bei Temperaturerhöhung, Änderung der thermischen Energie und weitere Effekte der Wärmelehre eingegangen.
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Energie und ihre Eigenschaften
Energie begleitet uns durch unseren Alltag, auch wenn wir das oft gar nicht bewusst wahrnehmen. Aus diesem Grund wird in dieser Unterrichtseinheit das Thema Energie den Schülerinnen und Schülern nähergebracht. Dabei wird der Begriff „Energie“ erklärt und zu den Begriffen Kraft, Arbeit und Leistung abgegrenzt. Die Lernenden werden in der Unterrichtseinheit durch eigene Versuche und Alltagsbeispiele, die sie auf sich selbst beziehen können, dazu motiviert, sich mit den Begriffen „Energie“ und „Energieformen“ auseinanderzusetzen.
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Digital Physik unterrichten
Neue Impulse für den digitalen Physikunterricht; Digitale Medien sind als Werkzeuge im Physikunterricht nicht wegzudenken. Dennoch sind viele Einsatzmöglichkeiten und deren Potenziale noch wenig bekannt. Welche Ideen zum digital gestützten Physikunterricht können dabei helfen, den Unterricht zu verändern und zu verbessern? Dieser Band gibt Antworten auf diese Frage. Er stellt physikspezifische Tools zu den großen fachspezifischen Bereichen „Messen“ und „Simulieren“ sowie zu E-Learning-Plattformen, Schülerfeedbacksysteme und Erklärvideos vor. Dabei zeigt er die Grundlagen der Digitalisierung im Physikunterricht systematisch und praxisorientiert auf – unter folgegenden Aspekten: Was sind die Grundideen? Was sind die technischen Funktionsprinzipien? Was sind die physikdidaktischen Ideen? Welche Vorteile verspricht man sich? Welche Ziele können auf welche Weise verfolgt werden? In diesem Kontext wird jeweils auch kurz auf die historische Entwicklung digitaler Werkzeuge eingegangen. Lehrkräfte erhalten differenzierte Impulse für ihren Physikunterricht: Was ist heute möglich? Welche Varianten gibt es? Welche Computerprogramme sind auf dem Markt? Wo findet man Materialien, Software oder Literatur? Das Buch richtet sich insbesondere an Lehramtsstudierende, Referendar:innen, Berufseinsteiger:innen, Lehrkräfte im Fach Physik sowie Aus- und Fortbildner:innen.
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Treibhauseffekt in der Physik
Der Treibhauseffekt ist Grundlage unseres Lebens, stellt allerdings in Form der globalen Erwärmung auch eine Gefahr dar, die seit Jahren Bestandteil der politischen und öffentlichen Debatte ist. In diesem Unterrichtsmaterial sollen die Schülerinnen und Schüler zwischen natürlichem und anthropogenem Treibhauseffekt differenzieren und die grundlegende Physik dahinter verstehen. In zahlreichen Aufgabenstellungen werden praxisnahe Rechenbeispiele herangezogen, um den Lernenden ein umfangreiches Verständnis für dieses essenzielle Thema zu ermöglichen.
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Der Mechanik auf der Spur
Radfahren kann doch jeder! – doch wie funktioniert es eigentlich? Führen Sie Ihren Klassenausflug durch die Welt der Physik des Radfahrens fort und bringen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern auch den zweiten Teil dieser Thematik näher. Die Lernenden gehen dabei unter anderem der Frage nach, welche Kräfte und Widerstände beim Radfahren auftreten. Außerdem wird die Kraftübertragung bei entsprechender Schaltung untersucht. Durch die Bearbeitung von umfangreichen Übungsaufgaben bewegen sich die Jugendlichen trittsicher und erreichen nicht nur das Ausflugs- sondern auch das Lernziel im Bereich der Mechanik.
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Physik & Technik
Das Motto „Vom Wissen zum nachhaltigen Handeln“ des BundesUmweltWettbewerbes könnte auch das Motto dieses Heftes sein, so praxisorientiert und gleichzeitig physiknah sind die Beispiele. Schülerinnen und Schüler haben bei allen hier vorgestellten Unterrichtsgängen und -ideen die Möglichkeit, die Welt zu erforschen – aber auch die Möglichkeit, mit Physik und Technik die Zukunft selbst zu gestalten. Das ist ein wesentlicher Schritt für den modernen Physikunterricht. Denn der Physikunterricht sollte ein Ort sein, an dem die jungen Menschen sachliche Hintergründe ihrer Sorgen erkennen, ihre Handlungsspielräume erweitern und gestärkt hervorgehen können. Und die eigenen Handlungsspielräume lernt man in der Kombination von Physik und Technik am besten kennen. Der Themenschwerpunkt des Heftes gliedert sich in vier Kapitel: Technische Geräte als Unterrichtsgegenstand; Technikeinsatz im Physikunterricht; Technik & Umwelt; Technik & Weltraum. Einige Beispiele aus dem vielfältigen Themenspektrum der Unterrichtsideen sind: Synchronmotor des Elektroautos - mit Augmented Reality besser verstehen; Magnetresonanztomographie; Videoanalyse des Drohnenfluges; Robotor-Modellexperimente zu nachhaltiger Landwirtschaft; Technische Aspekte der Marsrover. Neben dem Schwerpunktthema gibt es auch Beiträge zur Elektronenbeugung und zur Differenzierung sowie die Versuchskartei mit Experimente zu Luft- und Glaslinsen unter Wasser und zur freien Konvektion von Flüssigkeiten.
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Juni 2022
Wie vielseitig grüner Wasserstoff ist, welchen Beitrag Hecken leisten, wie sich Schülerinnen und Schüler mit den Phänomenen der Quantenphysik vertraut mach können und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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Die Entwicklung der sauerstoffhaltigen Erdatmosphäre
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten Ihre Schülerinnen und Schüler die Entstehung unserer sauerstoffhaltigen Atmosphäre weitgehend eigenständig. Sie nutzen hierbei digitale Werkzeuge zur Präsentation sowie Gestaltung von Fotostorys. Im Vordergrund steht die Erkenntnis, dass die Entstehung des Lebens die Evolution der Atmosphäre maßgeblich prägte. Lebewesen und Atmosphäre beeinflussten sich immerfort wechselseitig. In einem Additum beurteilen die Lernenden Folgen und Risiken des aktuellen Wandels der Atmosphäre für das Klima und die Ökosysteme.
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Wärmekapazität von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen
Die spezifische Wärmekapazität ist eine der wichtigsten Stoffgrößen der Wärmelehre. Sie gibt an, wie viel Wärmeenergie einem Kilogramm eines Stoffes zugeführt werden muss, damit sich seine Temperatur um ein Kelvin erhöht. Die Schülerinnen und Schüler werden in dieser Unterrichtssequenz anhand von Arbeitsblättern und Beispielen an die Thematik der Wärmelehre herangeführt. Eine Lernerfolgskontrolle zum Abschluss der Einheit bietet die Möglichkeit, die Lernfortschritte der Schülerinnen und Schüler zu überprüfen.
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Quantenphysik
Um die Quantenphysik und darauf aufbauende Eigenschaften richtig verstehen und herleiten zu können, sind Eine-Ladung-Systeme wie Wasserstoff und einfach ionisiertes Helium von enormer Bedeutung. In diesem Beitrag lernen Ihre Schülerinnen und Schüler diese und weitere Systeme sowie damit einhergehend wichtige Formeln der Quantenphysik kennen. Das erlangte Verst├ñndnis wird anhand von entsprechenden Übungaufgaben gefestigt. Des Weiteren werden Darstellung und Anwendung von Energieschemata eingeführt und wichtige physikalische Rückschlüsse aus dem Spektrum des Wasserstoffs gezogen.
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MINT Zirkel – Ausgabe 1, März 2022
Ob Batterien die Speicher der Zukunft sind, was hinter dem Schwarmverhalten steckt, wie ihr mit einem Mystery spielerisch den Bau der Daniell-Zelle erarbeiten könnt und viele weitere spannende Themen gibt es für euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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Physikdidaktik kompakt
Fachdidaktisches Grundlagenwissen für lernwirksamen Physikunterricht. Fachdidaktisches Grundlagenwissen ist essentiell – für die Vorbereitung, Durchführung und Reflexion von lernwirksamem Physikunterricht. In gebündelter Form fasst Physikdidaktik kompakt die wichtigsten Ergebnisse physikdidaktischer Forschung in drei Bereichen zusammen und verzahnt dabei Theorie und Praxis. Diese Bereiche umfassen: Physikalische Bildung, Lernen von Physik, Gestalten von Physikunterricht. Physikdidaktik kompakt wendet sich an Lehramtsstudierende, Lehrkräfte und Lehreraus- und -weiterbildner. Studierende bekommen die Möglichkeit, kurz und übersichtlich einen Einstieg in die Didaktik der Physik. Junge Lehrkräfte erhalten Gelerntes knapp zusammengefasst als Erinnerungsstütze und zum Nachschlagen; erfahrenen Lehrkräften bietet sich die Gelegenheit, sich rasch mit aktuellen Themen vertraut zu machen. Lehreraus- und weiterbildner können den Band begleitend einsetzen.
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Untersuchung von Gasspektren
Wasserstoff ist das mit Abstand am häufigsten vorkommende Element im gesamten Universum. Sein Emissionsspektrum zeigt einige diskrete Linien im sichtbaren Bereich, für die Johann Jakob Balmer eine einfache Formel für die Berechnung der Wellenlängen herleiten konnte. Es zeigte sich schnell, dass die Untersuchung von Linienspektren einen wichtigen Baustein zum Verständnis des Aufbaus der Materie darstellt. Aber wie kann man diese diskreten Wellenlängen bestimmen? In diesem Beitrag finden Sie Aufgaben zum verwendeten, relativ einfachen Versuchsaufbau und zu den physikalischen Grundlagen einer zu dieser Fragestellung passenden Messung. Den Schwerpunkt bildet eine umfangreiche Sammlung von Fotos anhand derer Ihre Schülerinnen und Schüler die Bestimmung und die Auswertung der Wellenlängen der Balmer-Serie üben können.
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