Unterrichtsmaterialien Wellen: Ganze Werke Seite 2/4
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Physik
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Navigation – Wie wir uns mit und ohne Satelliten in der Welt zurecht finden
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Optische Speicher und Lichtleiter
Die Unterrichtsreihe zur Optik für den Physikunterricht in der Sekundarstufe I beschäftigt sich mit unterschiedlichen Möglichkeiten der optischen Signalverarbeitung. Sie sensibilisieren Ihre Klasse für Fragestellungen zur Funktionsweise technischer Alltagsgegenstände wie CDs und DVDs. Motivieren Sie Ihre Klasse durch den Schülerversuch dieses Beitrags, sich mit Gesetzmäßigkeiten der Optik auseinander zu setzen. Mit anwendungsbezogenen Fragestellungen begeistern Sie die Lernenden für die MINT-Fächer.
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Bewegungen analysieren
Der Beitrag zur Analyse von Bewegungen im gymnasialen Physikunterricht kommt der Forderung nach Digitalisierung in der Lehre nach. Es werden unterschiedliche Bewegungsformen mithilfe einer kostenlosen Smartphone-App untersucht. Für die Lernenden ist es ausgesprochen motivierend, ihr eigenes Smartphone im Unterricht einzusetzen und dabei verschiedene Sensoren sinnstiftend als Messgerät zu verwenden. Der Beitrag zeigt ebenso Möglichkeiten auf, als digitale Alternative zum Präsenzunterricht viele Experimente auch von zu Hause aus eigenständig durchzuführen.
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Tonaufzeichnung
Jeder kennt sie: externe Speichermedien für Aufzeichnungsgeräte aller Art sowie für PCs und Laptops. Sie sind aus unserer heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken. Ab dem späten 19. Jahrhundert gelang es Klänge einzufangen, um sie haltbar zu machen und bei Bedarf wiederzugeben. In diesem Film geht es um die Erfindungen und Leistungen der Menschen die dieses Wunder möglich gemacht haben. Der Phonautograph ein Gerät, das Schallwellen sichtbar machen sollte, über das von Emil Berliner erfundene Grammophon bis zum MP3-Player werden vorgestellt und in ihrer Wirkungsweise erklärt. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (klassische und interaktive Arbeitsblätter, Glossar, Testfragen) lässt sich das Medium hervorragend im Unterricht verwenden. Glossar, interaktive Aufgaben und Testfragen wurden mit H5P erstellt und können ohne weitere Software verwendet werden.
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Teilchenphysik
Elementarteilchen – ein Thema, das viele Menschen fasziniert. Die Fragen nach dem Woher und Wohin des Universums sowie nach den elementaren Bausteinen und Wechselwirkungen der Materie sind die Triebfeder für aufwendige Experimente. Die Erforschung der Elementarteilchen bedeutet, zum Allerkleinsten vorzudringen, zugleich Einblick in die Vergangenheit des Universums zu gewinnen sowie heutige Boten aus dem Weltall zu vermessen. Dennoch bleiben ungeklärte Fragen, welche die Elementarteilchenphysik zu einem dankbaren Thema machen, um die Neugier der Jugendlichen anzuregen und ihnen neue Welten zu eröffnen. Dieses Heft liefert Ihnen Fachinformationen und Ideen, um Aspekte der Teilchenphysik im Unterricht kompetent und interessant zu unterrichten Sie finden in diesem Heft u.a. fundierte fachliche Informationen zur Teilchenphysik, Betrachtungen zu Potenzialen der Teilchenphysik für den Unterricht, didaktische Ideen zu Aspekten der theoretischen und der experimentellen Teilchenphysik (Feynman-Diagramme und Neutrinooszillationen) sowie vielfältige und erprobte Unterrichtskonzepte, -materialien und -elemente zu verschiedenen Bereichen der Teilchenphysik. Darüber hinaus bietet Ihnen dieses Heft auch Ideen für Experimente zu Solarzellen sowie zu akustischen Schwingungen.
Verwandte Themen
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Schallwandler
Die Unterrichtsreihe für den gymnasialen Physikunterricht beschäftigt sich mit der Funktionsweise von Mikrofonen und Lautsprechern als wichtige Bestandteile von technischen Alltagsgegenständen. Mithilfe von einfachen Experimenten und dem Selbstbau eines Mikrofons vermitteln Sie den Lernenden den grundlegenden Bezug zwischen Schall als akustischem Phänomen und dessen Umwandlung in elektrische Signale. Sie trainieren die Fähigkeit Ihrer Schülerinnen und Schüler, physikalische Erkenntnisse zu verbalisieren, zu präsentieren und fördern außerdem ihre Bereitschaft, sich mit elektronischen Bauelementen näher auseinanderzusetzen. Mit abwechslungsreichen Experimenten begeistern Sie Ihre Klasse für die Welt der Elektrotechnik.
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Digitale Bildung
Die Situation an Schulen aufgrund der COVID-19-Pandemie zeigte, wie dringlich digitale Erweiterungen des Unterrichts sind. Dabei wird Digitalisierung üblicherweise als Erweiterung der bestehenden und bewährten unterrichtlichen Methodenvielfalt verstanden. Digitale Bildung zielt hier auf einen reflektierten Umgang mit diesen neuen Methoden ab. Dies zieht sich wie ein roter Faden durch dieses Heft und die darin vorgestellten Unterrichtsideen. Im Basisartikel findet sich eine Übersicht über digitale Kompetenzen und deren Umsetzungsmöglichkeiten im Physikunterricht. Ergänzende Basisartikel zeigen, wo Lehrkräfte verständlich beschriebene Forschungsergebnisse zum Thema finden können und in welchen Unterrichtssituationen der Einsatz welcher Endgeräte sinnvoll erscheint. Ein Glossar hilft bei der Orientierung. Die Unterrichtsvorschläge umfassen ein weites Spektrum an Gelegenheiten zum Erwerb digitaler Kompetenzen: Einsatz von Simulationen auf Tablets in der Wellenlehre; Messwerterfassung am Smartphone in einer Unterrichtseinheit zum Thema Elektromobilität; digital gestützte Schülerexperimente zur Messung der Periodendauer eines Fadenpendels und zur Bestimmung des Ortsfaktors; Experimente mit Augmented Reality zur Förderung des Konzeptverständnis in der Wärmelehre; Unterrichtseinheiten zum Thema Energie mit einer digitalen Lehr-Lernplattform; Online-Seminare mit außerschulischen Fachleuten am Beispiel der Überprüfung des eigenen Hörvermögens; Videoanalysen zum Beutefang von Chamäleons unter Einbeziehung von "Open Data" und "Citizen Science"-Konzepten. Weitere Beiträge beschreiben Schüler-Experimentierkisten, Modellexperimente zum Funkeln der Sterne, Experimente zur Fotoretusche mit Farbfiltern sowie einen Versuch zur Energieumwandlung mit der Whitingröhre.
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Informationsverarbeitung mit Licht
Wer Musik, Fotos oder Filme unveränderbar speichern will oder diese im Handel erwirbt, wählt CDs, DVDs oder Blu-ray-Discs als Medium. Um schnelles Internet zu ermöglichen, wurden die meisten Telekommunikationsnetze auf Glasfaserkabel umgerüstet. Glasfaserkabel und die genannten Datenträger haben eine Gemeinsamkeit: Daten werden mithilfe von Licht verarbeitet. In dieser Einheit werden die Grundlagen zur Verarbeitung von Daten vermittelt, mithilfe von Experimenten vertieft und ein Hinterfragen der Funktionsweise technischer Alltagsgegenstände angeregt.
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Technische Kommunikation – mit Satellitentechnik auf der Erde und im Weltraum kommunizieren
Technische Kommunikation – mit Satellitentechnik auf der Erde und im Weltraum kommunizieren
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Schall mit unterschiedlichen Wirkungen – Anwendungsbeispiel aus dem Themenbereich "Schwingungen und Wellen"
Die Unterrichtseinheit dient der Wiederholung und Vertiefung des Themas Schwingungen und Wellen. Da Anknüpfungspunkte zu den Fächern Musik, Biologie und auch Psychologie bestehen, eignet sich der Beitrag für den fachübergreifenden Unterricht. Auch im Rahmen einer Projektwoche bzw. in Vertretungsstunden lassen sich die Materialien gut einsetzen, ganz abgesehen von dem regulären Unterricht, den sie bereichern.
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Naturphilosophie
Naturphilosophie - von der Antike bis in die Gegenwart. Was ist Natur oder was könnte sie sein? Diese und weitere Fragen sind grundlegend für Naturdenken und -handeln. Das Lehr- und Studienbuch bietet eine historisch-systematische und zugleich praxisbezogene Einführung in die Naturphilosophie mit ihren wichtigsten Begriffen, Strömungen und Diskursen. Es nimmt den pluralen Charakter der Wahrnehmung von Natur in den philosophischen Blick und ist auch zum Selbststudium bestens geeignet.
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Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
Ihre Schüler lernen Analogien zwischen mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen kennen und können so einen Einstieg in das Thema der elektromagnetischen Schwingungen und Wellen finden. Den Schülern werden physikalische Zusammenhänge in einfachen Schwingkreisen bewusst. Die Aufgaben fördern den Umgang mit physikalischen Formeln und regen ebenso zu eigenständigen Überlegungen an.
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Mysterys Physikunterricht 5-10
Spannender Physikunterricht: Finden manche Ihrer Schüler das Fach Physik langweilig? Das muss nicht sein! Mit Hilfe der Mysterys dieses Bandes lassen Sie Ihre Schüler Fachinhalte des Physikunterrichts der Klasse 5 bis 10 anhand spannender Fragen erkunden. So gelingt der problemorientierte Unterricht im Handumdrehen! Mysterys im Fach Physik: Der Band liefert Ihnen 11 Mysterys zu zentralen Lehrplanthemen, wobei jedes der Themen zunächst im Rahmen einer Sachanalyse erläutert wird. Für einen sofortigen souveränen Einsatz der Rätsel im Physikunterricht sorgen didaktisch-methodische Hinweise. So macht es Ihnen keine Probleme, die Mysterys in den unterrichtlichen Kontext einzubetten. Lehrplaninhalte selbst erarbeiten: Den Schülerinnen und Schülern wird zu jedem Mystery eine Einstiegsgeschichte geliefert, welche sie in die Problematik einführt. Nun haben sie die Gelegenheit, das Rätsel mit Hilfe von Basiskärtchen (sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen für die Differenzierung) zu lösen. Der Band enthält: 11 komplett ausgearbeitete Mysterys mit Sachanalyse, didaktisch-methodischen Hinweisen, Einstiegsgeschichte, Leitfrage, Arbeitsaufträgen, Basiskärtchen sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen; Musterlösungen in Form eines Strukturdiagramms; Hinweise für Möglichkeiten der Diagnose und Förderung sowie der Leistungsmessung.
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Das Zeigermodell
Interferenzphänomene spielen in vielen Bereichen der Physik (z. B. Akustik, Optik, Quantenphysik) und Technik eine wichtige Rolle. Die Superposition von Wellen lässt sich besonders einfach und anschaulich im sogenannten Zeigermodell beschreiben und berechnen. Durch grafische Vektoraddition ist es sogar möglich, komplexe Superpositionsprobleme ohne mathematisches Rüstzeug zu lösen. Diese Unterrichtseinheit stellt die Grundlagen des Zeigermodells kurz und übersichtlich dar. Danach wird das erläuterte Modell auf verschiedene Interferenzphänomene angewendet.
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Welle, Teilchen und Wahrscheinlichkeit
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. Welle oder Teilchen - führen Sie Ihre Schüler schrittweise an das anspruchsvolle Thema Quantenphysik heran. Ein Spiel rundet den Beitrag ab.
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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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Sprachsensibel Physik unterrichten
"Die Grenzen meiner Sprache sind die Grenzen meiner Welt." Mit diesem Zitat von Ludwig Wittgenstein unterstreicht Josef Leisen im vorliegenden Heft die Bedeutung von (Fach-)Sprache für das Denken und Lernen. Das Heft beleuchtet verschiedene Aspekte, in denen Sprache im Physikunterricht wichtig ist, und zeigt Wege zu einem sprachsensiblen Physikunterricht. Im Heft finden sich vielfältige, praxisorientierte Anregungen zu folgenden Themenfeldern: Bildungs- und Fachsprache fördern, sprachsensibel mit Fachtexten arbeiten, DaZ-Sprachförderung integrieren, sprachsensiblen Fachunterricht im Kollegium entwickeln. Das Heft bietet Ihnen neben Hintergrundinformationen zum Thema eine breite Auswahl unterrichtspraktischer Beiträge, die zeigen, wie sich im Physikunterricht sprachliche und fachliche Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler fördern und verknüpfen lassen. Die Anregungen reichen von Konzepten nach dem Cognitive-Apprenticeship-Ansatz über Verfahren der Text- und Gestaltungsanalyse sowie Methoden der Wortzschatzarbeit bis zu sprachsensibel konzipierten Forschertagen für einheimische und geflüchtete Kinder.
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Quantenphysik
Wurden Sie auch schon einmal gefragt, wie lange es noch dauert, bis man Beamen kann wie bei "Raumschiff Enterprise"? Quantenphysik ist für viele Schülerinnen und Schüler ein sehr faszinierendes, gleichzeitig aber auch ein schwieriges und verwirrendes Thema des Physikunterrichts. Dieses Heft gibt Ihnen einen Überblick über die wichtigsten schulrelevanten Inhalte der Quantenphysik sowie zu geeigneten Möglichkeiten für deren Didaktisierung, aber auch Hinweise zu den vielfältigen Tücken und Holzwegen beispielsweise einer zu "klassisch" verstandenen Anschaulichkeit. Neben einer grundlegenden Orientierung im Thema bietet Ihnen dieses Heft u. a.: Tipps und kritische Hinweise zu schulgeeigneten Experimenten, Anregungen zu einer schultauglichen Elementarisierung der Quantenphysik mithilfe des Zeigermodells sowie Unterrichtskonzepte mit unterschiedlichen Schwerpunkten.
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MINT Zirkel - Ausgabe 4, Dezember 2017
Neophyten: Gäste oder Invasoren?; Die Entdeckung der Gravitationswellen; Räumliche Analyse von Daten - ein anderer Blick auf Epidemien; Blue Crude - Kraftstoff der Zukunft?;50 Jahre Taschenrechner - die Erfindung, die beinahe unterging; Mehr Durchblick - ein Plädoyer für das Mikroskopiferen; Little Big Data - Visualisierung und Analyse von Zusammenhängen mit Smartphone und Browser; Physik im Netz: neues von LEIFIphysik & Co; Das ganze Leben ist ein Quiz ...; Genderkompetenz ist zentral für MINT-Lehrkräfte; Die Aldebaran sucht junge Meeresforscher: Meereswettbewerb "Forschen auf See" 2018
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Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit
Die Schallgeschwindigkeit in Luft stellt eine fundamentale Größe dar. In Form eines Experimentierzirkels bestimmen Ihre Schüler diese Größe auf ganz unterschiedliche Weise. Neben verschiedenen Realisierungen des Laufzeitverfahrens kommen auch Untersuchungen von stehenden Wellen und akustischen Interferenzen zum Einsatz.
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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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DLR Mit Astronauten ins Weltall - Lehrermaterialien und Mitmach-Experimente
Neben der Technik, mit deren Hilfe die Reise in den Weltraum überhaupt erst möglich wird, spielt in diesem Heft das Thema Schwerelosigkeit eine zentrale Rolle. Sie hat Auswirkungen auf nahezu alle alltäglichen Abläufe und erlaubt wissenschaftliche Untersuchungen, wie sie auf der Erde gar nicht möglich sind – und zwar in ganz unterschiedlichen Disziplinen: Allem voran betrifft das die Physik, aber auch biologische Fragestellungen, Abläufe im menschlichen Körper und viele andere Forschungsbereiche. So lernen die Schülerinnen und Schüler technische und naturwissenschaftliche Themengebiete kennen, die mit den entsprechenden Unterrichtsfächern korrespondieren. Zugleich wenden sie durch eigenes Konstruieren und Experimentieren, Messen und Rechnen die entsprechenden Methoden an. Und sie verstehen auch: Raumfahrt ist nicht nur faszinierend, sondern dient vor allem einer Vielzahl von Anwendungen, die uns auf der Erde nutzen.
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Elektromagnetische Wellen
Viele aktuelle Technologien basieren auf der Nutzung elektromagnetischer Wellen, doch auch der Physikunterricht der Oberstufe bleibt häufig bei allgemeineren Aspekten der Wellenoptik stehen. Dieses Heft zeigt erprobte Wege in dieses theoretisch und experimentell anspruchsvolle, aber auch faszinierende Gebiet der Physik. Neben einem Überblick zu den fachlichen Grundlagen des Themas und einer didaktischen Orientierung stellt das Heft unterschiedliche unterrichtliche Zugänge vor, u. a. Demonstrationsexperimente, Lehrerpräsentationen und -vorträge, Schülerversuche, das Arbeiten mit Fachtexten bzw. mit Animationen. Dabei geht es auf der einen Seiten um ein Verständnis der theoretischen Grundlagen, auf der anderen Seite um eine experimentelle Erschließung der Phänomene. Aufgaben, Hintergrundinformationen zu technischen Anwendungen sowie historische Einblicke bieten Vertiefungsmöglichkeiten.
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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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Unser Universum – ein Blick über den Horizont hinaus
Fachexperten stellen in diesem Heft Wissensbausteine vor, die sie als grundlegend und elementar ansehen. Neben dem Fachwissen in mehreren Beiträgen und einem Glossar präsentieren sie eine Auswahl von Vorgehensweisen, die neue Erkenntnisse liefern. Damit erschließen sich attraktive Bausteine für einen aktuellen, kompetenzorientierten Physikunterricht. Weitere Beiträge mit unterrichtspraktischen Vorschlägen zeigen zudem, dass sich viele Inhalte direkt an klassische Themen des Physikunterrichts anbinden lassen.
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