Unterrichtsmaterialien Physik: Ganze Werke
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Physik
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30 außergewöhnliche Schülerexperimente zur Dynamik
Alltagsphänomene im Physiksaal erklärt: Im Physikunterricht entsteht oft folgendes Problem: Eine Problemstellung aus der Freizeit weckt die Aufmerksamkeit der Jugendlichen, aber die gewählten Versuchsbedingungen lassen das Interesse schnell wieder verpuffen. Die Schüler*innen schaffen es nicht, die nötige Verbindung herzustellen und schalten ab. Doch wie lässt sich das verhindern?. Außergewöhnliche Experimente: Mit Hilfe dieses Bandes gelingt es Ihnen, die Motivation Ihrer Schüler*innen mit in die Experimentierphase zu nehmen, indem Sie eine nahtlose Brücke zwischen Phänomen und Modellversuch schlagen und die Schüler*innen das Einstiegsbeispiel selbstständig und konkret nachbauen lassen. Physikalische Hintergründe verstehen: Beim Experimentieren verstehen die Jugendlichen Schritt für Schritt die physikalischen Hintergründe für interessante Alltagsphänomene. Passgenaue Hilfen erlauben es Ihnen als Lehrkraft, für Differenzierung im Physikunterricht zu sorgen und sich individuell um die Anliegen Ihrer Schüler*innen zu kümmern. Die Themen: Bewegung und Messmethoden | Beschleunigte Bewegungen | Momentangeschwindigkeit | Waagrechter Wurf | Schiefer Wurf | Kreisbewegung | Schwingungen. Der Band enthält: 7 Kapitel mit insgesamt 30 Schülerexperimenten zu Alltagsphänomenen | Mehrere Hilfen zu jedem Schülerexperiment | Protokollvorlagen (editierbar!) | Alle nötigen Gefährdungsbeurteilungen (editierbar!) | Alle Lösungen. Das Zusatzmaterial enthält: Editierbare Protokollvorlagen | Editierbare Gefährdungsbeurteilungen. Inhaltliche Schwerpunkte: Handlungsorientierung | Schülerorientierung | Differenzierung | heterogene Klassen/Heterogenität | offener Unterricht | Schülerexperimente | Schülerversuche | Kontextorientierung
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Drohne
Es gibt sie in Kleinstversionen für den Privatgebrauch ebenso wie in großen, 500 kg schweren Versionen für die militärische Nutzung. Die Rede ist von Drohnen, unbemannten, ferngesteuerten Fluggeräten. Sie dienen in der Kartographie, der Landwirtschaft, kommen beim Film zum Einsatz, werden bereits zur Auslieferung von Lasten eingesetzt und militärisch vor allem zur Aufklärung verwendet. Der Film stellt die Funktionsweise der Drohnen vor und zeigt die vielfältigen zivilen und militärischen Verwendungsmöglichkeiten dieses Verkehrsmittels der Zukunft.
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MINT Zirkel - Ausgabe 4, Dezember 2019
Gibt es Menschenrassen? Wie entstehen Staus? Kann kritisches Denken unterrichtet werden? Wie sieht die Arbeitswelt 4.0 aus für MINT-Absolventinnen und -Absolventen? Woran können sich Schülerinnen und Schüler orientieren? Nachdenkliches, Spannendes und Wissenswertes zum Advent 2019 aus der MINT-Welt
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Warum fällt der Seiltänzer nicht vom Seil?
Die meisten Ihrer Schüler waren schon einmal im Zirkus. Da haben sie wahrscheinlich Seiltänzer beobachtet. Der Seiltänzer bleibt mit ihrer schweren Stange, an der sich zwei Kugeln links und rechts befinden, im Gleichgewicht. Wer sich über dieses Phänomen wundert, ist als Schüler genau richtig hier in dieser Physikstunde!
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Springen wie auf dem Mond
Astronauten sollen auf der Erde trainieren, wie man sich auf der Mond- oder Marsober-fläche unter stark veränderten Schwerkraftbedingungen bewegt. In den 1960er-Jahren entwickelte die NASA zu diesem Zweck eine Mechanik, die es erlaubt, die Sprünge der Astronauten zu simulieren. Ihre Schüler diskutieren drei Vorschläge für eine solche Mechanik unter physikalischen Gesichtspunkten. Sie berechnen die relevanten Größen und beurteilen die Modelle. Eine Computersimulation veranschaulicht darüber hinaus die Dynamik dieser Konstruktionen.
Verwandte Themen
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Quantencomputer
Die Schüler lernen die Möglichkeiten der Quantenphysik in einer technischen Anwen-dung kennen. Sie verstehen, welche Perspektiven diese neue Technologie für uns in der Zukunft bereithalten könnte, und erkennen, wieso die Zeit noch nicht ganz reif dafür ist. Die Schüler werden dazu aufgefordert, ihre Vorstellungen über die Realität nach der klassischen Physik zu hinterfragen, und begeben sich in die unglaubliche, gar unbegreif-liche Welt der Quantenphysik.
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Dunkle Materie
Die dunkle Materie stellt eines der großen Rätsel der modernen Astrophysik dar. Dieser Beitrag beschreibt, wie Sie sich diesem spannenden Thema in Klasse 10/11 nähern. Drei Computersimulationen bieten einen besonders handlungsorientierten und anschaulichen Zugang zu den grundlegenden Ideen dieser Theorie.
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Freier Fall Übungsaufgabe
Um dein Wissen zur Berechnung des freien Falls zu vertiefen, schauen wir uns eine Übungsaufgabe an. Stell dir dazu folgendes Szenario vor: Eines Tages entscheidest du dich, einen Fallschirmsprung zu machen. Hierfür bietet das Flugunternehmen Sprünge aus 2000 Meter, 4000 Meter, 6000 Meter, 8000 Meter und 10.000 Meter an. Du möchtest bei deinem Sprung unbedingt die Schallmauer durchbrechen und somit einmal schneller sein als der Schall. Der Sprung aus 10.000 Metern ist dir jedoch eigentlich zu teuer, deshalb stellt sich die Frage: Aus welcher Höhe müsstest du, bei Vernachlässigung des Luftwiderstandes, abspringen? Dabei kannst du davon ausgehen, dass du 400 Meter brauchst, bis der Fallschirm geöffnet ist und er dich auf Landegeschwindigkeit verlangsamt hat. Für welchen Sprung müsstest du dich also entscheiden? Wie du die Lösung der Aufgabe Schritt für Schritt berechnest, erklären wir dir ausführlich im Video!
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Freier Fall Klausuraufgabe
Zur optimalen Vorbereitung für deine nächste Prüfung, schauen wir uns nun eine etwas kniffligere Aufgabe an. Diese kann so oder in ähnlicher Weise auch in deiner Klausur auftauchen: Stell dir vor, du bist im Urlaub unterwegs und wanderst über eine sehr hohe Brücke. Du möchtest unbedingt wissen wie hoch diese Brücke ist. Da fällt dir ein, dass du die Höhe der Brücke bestimmen kannst, indem du ein Stein von der Brücke wirfst. Gesagt, getan! Nach 10 Sekunden hörst du den Schall des Aufpralls. Berechne nun die Höhe der Brücke, wenn die Schallgeschwindigkeit ungefähr 340 Meter pro Sekunde beträgt. Den Luftwiderstand kannst du dabei vernachlässigen. Die Lösung der Aufgabe und die einzelnen Berechnungsschritte dazu, findest du detailliert im Video erklärt!
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Drehmoment Übungsaufgabe
Nun schauen wir uns eine Übungsaufgabe an, um das Drehmoment in einem praktischen Beispiel zu verstehen: Stell dir vor, du bist gerade dabei, mit einem Bekannten dein Haus zu renovieren. Als Außenbeleuchtung möchtest du über der Balkontüre im zweiten Stock noch eine Lampe montieren. Da der Balkon auch noch nicht fertig ist, kommst du auf die Idee, ein Brett zur Balkontüre hinauszulegen. Du hast dafür nur ein Brett mit einer Länge von 5 Meter zur Verfügung. Es rage dabei 3 Meter über die Balkontüre ins Freie hinaus. Damit es nicht kippt, stellt sich dein Bekannter mit einem Gewicht von 90 Kilogramm im Innenraum auf das Brett. Jetzt stellt sich die Frage: Kannst du mit einem Gewicht von 75 Kilogramm auf das Brett hinauslaufen, ohne dass es kippt? Das Gewicht des Bretts kannst du dabei vernachlässigen. Die einzelnen Schritte zur Berechnung der Aufgabe mit allen Hinweisen und Kniffen findest du im Video!
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Drehmoment Klausuraufgabe
Die nachfolgende Aufgabe bereitet dich bestens für das Thema Drehmoment in deiner Klausur vor: Gehen wir einmal davon aus, du bist Archäologe und gerade auf der Suche nach einem wertvollen Schatz. Du hast die Information erhalten, dass der Schatz in einem Schacht versteckt ist. Der Eingang ist dabei mit einem großen Stein geschützt. Dieser hat eine Würfelform mit der Kantenlänge . Als du den Stein findest, befestigst du an der rechten oberen Kante ein Seil und versuchst damit den Stein zu kippen. Mit welcher Kraft musst du mindestens am Seil ziehen, um den Stein kippen zu können? Unter welchem Winkel ist die Kraft minimal? Du kannst bei dieser Aufgabe davon ausgehen, dass der Stein eine Seitenlänge von m und eine Masse von kg hat. Zusätzlich sei die Dichte des Steins homogen, das heißt der Schwerpunkt des Steins ist im Zentrum und die Erdbeschleunigung g ist gegeben mit . Im Video zeigen wir dir das korrekte Ergebnis sowie alle zur Lösung der Aufgabe benötigten Rechenschritte und Überlegungen!
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Die Ursachen des aktuellen Klimawandels
Sintflutartige Überschwemmungen, Erdrutsche, Sturmkatastrophen und Sturmfluten an den Küsten, Hitzewellen in den gemäßigten Breiten und Dürreperioden, winterliche Niederschläge, die z. B. im Alpenraum zunehmend als Regen statt Schnee fallen – sind dies Folgen oder Vorboten des Klimawandels? Bei jeder Naturkatastrophe werden Klimaforscher mit dieser Frage konfrontiert. Gehen Sie mit Ihren Schülern den Ursachen von Treibhauseffekt und Klimawandel auf den Grund.
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Vom Blinklicht zur Ampelschaltung einer Kreuzung
In vielen technischen Geräten sind heutzutage Mikrocontroller verbaut. Ihre Schüler sollen dies am Beispiel der Programmierung einer Ampelschaltung an einer Kreuzung erkennen. Dabei können sie bei der Autofahrerampel eine Tag- und Nachtsituation simulieren, während bei der Fußgängerampel per Taster Grün, begleitet von einem Ton, angefordert werden kann. Dabei lernen sie auch elektronische Bauteile und deren Zusammenführung zu elektronischen Schaltungen kennen. Sie erhalten wertvolle Informationen zu Anschaffungen und zur Organisation in der Sammlung und im Unterricht.
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Aufbruch zum Mond
Am 21. Juli 1969 betraten erstmals Menschen den Mond. Heute ist das Interesse am Mond neu entfacht: Unbemannte Mondmissionen von Nationen wie China, Indien und Israel gut 50 Jahre nach den Mondlandungen der USA haben nun auch Amerikaner und Russen veranlasst, sich dem Mond wieder zuzuwenden. Das Thema Raumfahrt in Richtung Mond ist aktuell wie selten zuvor. Die motivierende Kraft, die dem Ganzen innewohnt, sollte im Physikunterricht genutzt werden.
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Elementarmagnete-Modell und Feldlinien
Ein wesentlicher Aspekt des Faches Physik ist das Entwickeln von und der Umgang mit Modellen. Bei Permanentmagneten begegnen uns diese beiden Modelle: 1. Das Elementarmagnete-Modell: Einen Permanentmagneten kann man sich aus Elementar¬magneten aufgebaut vorstellen. Viele wesentliche Eigenschaften eines Permanentmagneten können so veranschaulicht und begründet werden. Die Schüler werden durch verschiedene Experimente an dieses Elementarmagnete-Modell herangeführt. 2. Auch das Konzept der magnetischen Feldlinien ist die Veranschaulichung eines nicht unmittelbar zugänglichen Phänomens. Das magnetische Feld in der Umgebung eines Permanentmagneten wird oft mithilfe von Eisenspänen oder kleinen Magnetnadeln sichtbar gemacht.
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