Bernhard Kunz
21.01.2004

Simulation einer Wellenwanne

Mithilfe der "Simulation einer Wellenwanne" können vielfältige Wellenphänomene, die im Physikunterricht der Sekundarstufe behandelt werden, sehr anschaulich dargestellt werden. Die hier vorgestellte Software gewann beim bundesweiten Jugendsoftwarepreis 2003 der Klaus Tschira Stiftung.
 

Die in dieser Unterrichtseinheit eingesetzte "Simulation der Wellenwanne" wurde von dem Schüler Philipp Crocoll (19 Jahre) am Thomas-Mann-Gymnasium Stutensee (Baden-Württemberg) unterrichtsbegleitend entwickelt. Details zur Entstehungsgeschichte der Simulation im Rahmen des Jugendsoftwarepreises können Sie in den Erfahrungsberichten des Schülers und seines Lehrers nachlesen, die vielleicht auch Sie zu einer Teilnahme anspornen. Das Programm ist für den Einsatz im Physikunterricht der Sekundarstufe II konzipiert und kann als wertvolle Ergänzung und Erweiterung des Realexperiments, aber auch eigenständig ohne Realexperiment eingesetzt werden - und das sowohl im lehrerzentrierten als auch im gänzlich schülerzentrierten Unterricht. In einer simulierten Wellenwanne können Objekte wie Wellenerreger, Reflexionswände, Spalte, Gitter, Bereiche mit unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten und Beobachtungsschirme eingebaut werden. Damit lassen sich vielfältige Wellenphänomene dreidimensional veranschaulichen:

  • Erzeugung und Ausbreitung von Radial- und ebenen Wellen
  • Beugung
  • Reflexion
  • Brechung
  • konstruktive und destruktive Interferenz (Interferenzfelder)
  • Beugung und Interferenzen am Doppelspalt oder Gitter
  • stehende Wellen

Im Lernmodus des Programms erfolgt eine verständliche Einführung zur Bedienung, in der methodischen Reihe werden rund 15 kommentierte Standardversuche vorgestellt. Im freien Experimentiermodus kann beliebig experimentiert werden. Die vielfältigen Experimentiermöglichkeiten, die intuitive Benutzerführung und der hohe Motivationsgrad machen dieses Programm zu einem wertvollen Hilfsmittel für den Einsatz in und außerhalb der Schule.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • mithilfe des Programms "Simulation einer Wellenwanne" Versuche "aufbauen" und verschiedene Wellenphänomene veranschaulichen.
  • die Wellenphänomene durch mündliche oder schriftliche Hinweise verstehen und qualitativ sowie quantitativ beschreiben lernen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaWellenlehre, Simulation von Wellenphänomenen mit einer virtuellen Wellenwanne
AutorBernhard Kunz
FachPhysik
ZielgruppeSekundarstufe II
Zeitraum8 bis 16 Stunden für die ganze Unterrichtseinheit (abhängig von Vertiefungsgrad und Unterrichtsform); wenige Minuten bei Nutzung einzelner Versuche
Technische VoraussetzungenIm lehrerzentrierten Unterricht: Ein Rechner, Beamer.
Im schülerzentrierten Unterricht: Computerraum, ein Rechner pro ein oder zwei Lernende.
SoftwareSimulation einer Wellenwanne von Philipp Crocoll (Einzellizenz für Schulen: 75 €; Klassenraumlizenz: 199 €; kostenlose Testversion)

Didaktisch-methodischer Kommentar

Mechanische und elektromagnetische Wellen spielen eine große Rolle beim Verständnis naturwissenschaftlicher Vorgänge. In einer so genannten Wellenwanne wird Wasser mit Erregern zu Wellenbewegungen angeregt. Die auftretenden Wellenphänomene können damit gut experimentell untersucht und verdeutlicht werden. Die bei den Wasserwellen gefundenen Wellenbeschreibungen können strukturell auf die elektromagnetischen Wellenphänomene übertragen werden. Die Wellenwanne ist damit ein sehr wichtiges Experimentiergerät zum Verständnis der vielfältigen Wellenphänomene mechanischer und elektromagnetischer Wellen.

Arbeitsmaterial

Download

wellenwanne_arbeitsmaterial.zip
 

Internetadresse und Bezugsmöglichkeiten

Zusatzinformation

Informationen zum Autor

Bernhard Kunz ist Oberstudienrat für Physik und Sport und unterrichtet seit 1983 am Thomas-Mann-Gymnasium Stutensee (Baden-Württemberg).

  • Mehr Infos im Autorenverzeichnis
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