• Fach
Tipp der Redaktion

Geschwindigkeit: Geradlinige Bewegungen

Fahrradspur mit Schatten eines Fahrrads
Tipp der Redaktion

Geschwindigkeit: Geradlinige Bewegungen

In dieser Einheit lernen die Schülerinnen und Schüler Bewegungsabläufe kennen, die ihnen vom Auto- oder Radfahren her bekannt sein sollten.

Zur Unterrichtseinheit
Tipp der Redaktion

Physik des Fliegens – von der Steuerung bis zum Triebwerk

Flugzeug über den Wolken
Tipp der Redaktion

Physik des Fliegens – von der Steuerung bis zum Triebwerk

In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie große Flugzeuge, etwa der Airbus A 380, elektronisch gesteuert werden können.

Zur Unterrichtseinheit
Tipp der Redaktion

Relativistische Masse

relativistische Masse
Tipp der Redaktion

Relativistische Masse

In dieser Unterrichtseinheit wird gezeigt, wie Albert Einstein die Zunahme der "trägen" Masse in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit hergeleitet hat.

Zur Unterrichtseinheit
  • Lehrplanthema
  • Schulstufe2
  • Klassenstufe
  • Schulform
  • Materialtyp11
  • Quelle7
Sortierung nach Datum
Kacheln     Liste

Gravitation schwarzer Löcher: Lichtablenkung

Unterrichtseinheit
14,99 €

Schwarze Löcher sind nicht vollständig unsichtbar, denn sie beeinflussen durch ihre extreme Gravitationswirkung das Licht in ihrer unmittelbaren Umgebung. Wie erscheint der beobachtenden Person die hell leuchtende Materie, die um ein solches Schwerkraftmonster kreist? Das erste Arbeitsblatt thematisiert die Herleitung des Schwarzschildradius (Ereignishorizont) eines Schwarzen Lochs. Die Lernenden wenden die Formel dann auf die Erde, die Sonne und das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße an. Aus Science-Fiction Filmen wie "Interstellar" sind simulierte Bilder von Schwarzen Löcher bekannt. Dabei wird meist das verzerrte Abbild der Akkretionsscheibe gezeigt – extrem heißes, hell leuchtendes Gas und Staub umkreisen das Schwarze Loch mit großer Geschwindigkeit. In der Mitte ist dann der sogenannte "Schatten des Schwarzen Lochs" zu erkennen. Inzwischen wurden sogar zwei reale Bilder supermassiver Schwarzer Löcher der Öffentlichkeit präsentiert – 2019 der Schatten des Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87 und 2022 das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße. Das zweite Arbeitsblatt dieses Beitrags thematisiert die Wirkung der Gravitation auf die Ausbreitung des Lichts der Akkretionsscheibe. Die Lernenden erarbeiten, wie sich die Akkretionsscheibe der beobachtenden Person optisch präsentiert und welche Radien außer dem Schwarzschildradius dabei eine Rolle spielen. Themen aus der Astronomie, speziell wenn es dabei um Schwarze Löcher geht, stoßen bei Schülerinnen und Schülern in der Regel auf sehr großes Interesse. Der Mechanik-Unterricht der Oberstufe bietet gute Möglichkeiten, diese Themen aufzugreifen, beispielsweise dann, wenn es im Unterricht um Fragen zur Gravitation geht. Die physikalischen und astronomischen Erkenntnisse bezüglich des Schwarzen Lochs im galaktischen Zentrum sind wissenschaftlich topaktuell und werden in den kommenden Jahren an Umfang und Präzision weiter zunehmen. Die Herleitung des Schwarzschildradius erfolgt eigentlich aus der Allgemeinen Relativitätstheorie. Interessanterweise gelingt die Herleitung auch klassisch, wobei die Lichtgeschwindigkeit als absolute Grenzgeschwindigkeit eingeht. Die Berechnungen der Ereignishorizonte verschiedener Himmelsobjekte liefert überraschende Ergebnisse und bietet Anlass für Diskussion und Nachfragen. Allerdings sollte man im Unterricht unbedingt darauf hinweisen, dass die Herleitung des Ereignishorizonts von einem perfekt kugelsymmetrischen, nichtrotierenden Schwarzen Loch ausgeht. Dies ist in der Realität aber nicht der Fall. Vielmehr rotieren Schwarze Löcher teilweise mit erheblicher Geschwindigkeit um ihre eigene Achse. Bei einem massenreichen Stern wird nämlich in der Phase des Kollaps Drehimpuls auf das entstehende stellare Schwarze Loch übertragen. Der Ereignishorizont solcher rotierenden Schwarzen Löcher wird dann nicht mehr mit der Schwarzschild-Metrik berechnet, sondern mit der sogenannten Kerr-Metrik – benannt nach dem Astrophysiker Roy Kerr, der seine Theorie 1963 veröffentlichte. Die Rotation eines Schwarzen Lochs verzerrt die Raumzeit-Geometrie zusätzlich, was zu leicht asymmetrischen Wirkungen auf Licht und Materie in unmittelbarer Umgebung des Schwarzen Lochs führt. Im schulischen Kontext ist jedoch eine quantitative Behandlung der Kerr-Metrik kaum möglich. Um den Lernenden eine anschauliche Vorstellung von den Lichtwegen in der Nähe von Schwarzen Löchern und der Entstehung der verzerrten Abbilder ihrer Umgebungen zu ermöglichen, steht ihnen eine Computersimulation zur Verfügung. So werden Begriffe wie "Photonenradius" und "Schatten des Schwarzen Lochs" zugänglich und besser verständlich. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… verwenden die Formel der Zentripetalkraft und der zweiten kosmischen Geschwindigkeit, um den Schwarzschildradius eines Schwarzen Lochs herzuleiten. berechnen Schwarzschildradien von Erde, Sonne und Sagittarius A. wenden eine Computersimulation an, um die Lichtwege in der Umgebung eines Schwarzen Lochs abzubilden und die Entstehung und Bedeutung von Schatten und Photonenradius im Abbild eines Schwarzen Lochs zu verstehen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… können Texte in gedruckter und digitaler Form auf bestimmte Fragestellungen hin untersuchen. erarbeiten die relevanten Informationen heraus. arbeiten mit einer Computersimulation. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… arbeiten konstruktiv und kooperativ in Paar- oder Gruppenarbeit. diskutieren in Paar- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. stellen Ergebnisse der Paar- und Gruppenarbeit angemessen und verständlich im Plenum dar.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II

Mechanik kontextorientiert unterrichten

Fachartikel

Der Fachartikel zeigt, wie Grundlagen der Mechanik im Unterricht so vermittelt werden können, dass Schülerinnen und Schüler physikalische Prinzipien nicht nur nachvollziehen, sondern als Teil ihrer eigenen Lebenswelt begreifen. Außerdem wird aufgezeigt, welchen Mehrwert kontextorientierte Unterrichtsansätze zur Förderung von Konzeptverständnis, Motivation und Transferleistung leisten. Anhand ausgewählter Beispiele aus dem Alltag und dem Handwerk der LandBauTechnik wird erläutert, wie mechanische Grundprinzipien anschaulich, schülerorientiert und fachlich fundiert in den Physikunterricht integriert werden können. Was Mechanik ist und warum sie für Lernende herausfordernd ist Mechanik beschreibt, wie sich Körper bewegen und wie Kräfte wirken – etwa beim Beschleunigen eines Fahrzeugs, beim Öffnen einer Tür, beim Balancieren oder beim Bremsen eines Mähdreschers. Sie begegnet uns überall dort, wo etwas geschoben, gezogen, gedreht, verformt oder in Bewegung gehalten wird. Trotz dieser Alltäglichkeit empfinden viele Schülerinnen und Schüler Mechanik, wie sie im Physikunterricht gelehrt wird, als abstrakt und komplex. Häufig fehlen: konkrete Alltagserfahrungen, die mit Fachbegriffen verknüpft werden können anschauliche Bilder, Grafiken oder Modelle, wie Kräfte wirken oder Bewegung entsteht ein Verständnis für Ursache-Wirkungs-Beziehungen ein Verständnis dafür, dass Modelle vereinfachen, aber reale Phänomene beschreiben Viele Schülerinnen und Schüler entwickeln bereits vor dem ersten Fachunterricht Vorstellungen zu den verschiedensten physikalischen Alltagsphänomenen. Etwa die Idee, dass Energie verbraucht wird oder dass sich ein Körper nur dann weiterbewegt, wenn ständig eine Kraft auf ihn wirkt. Solche Alltagserklärungen sind aus fachwissenschaftlicher Perspektive nicht korrekt. Für die Lernenden haben sich diese Vorstellungen allerdings bewährt, da sie vermeintlich die Komplexität ohne Faktenwissen über physikalische Prinzipien reduzieren. Genau hier setzt guter Physikunterricht an. Denn Lebenswelt, Umwelt und Physik lassen sich hervorragend miteinander verbinden – und gerade die LandBauTechnik bietet dafür erstaunlich anschauliche und leicht zugängliche Beispiele.

  • Physik

Schall und Ohr – Wahrnehmung der eigenen Stimme

Kopiervorlage

Das Arbeitsblatt für das Fach Physik der Klassen 6–7 vermittelt den Schülerinnen und Schülern Schallübertragung im Ohr – von der Schallwellaufnahme bis zur Wahrnehmung. Anhand von alltagsnahen Experimenten und Aufgaben untersuchen die Lernenden, warum die eigene Stimme bei Aufnahmen anders klingt. Dabei erkennen sie den Unterschied zwischen Luftleitung und Knochenleitung, analysieren Beispiele aus der Akustik und ziehen Rückschlüsse zur Schallwahrnehmung im Alltag. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich selbstständig den Unterschied zwischen der Luftleitung und der Knochenleitung bei der Übertragung von Schall. Dabei stellen die Lernenden eigenständig eine Stundenfrage zum Klang der eigenen Stimme auf und werden mithilfe von Aufgaben zur Beantwortung der Stundenfrage geleitet. In den Aufgaben werden weitere Beispiele für Knochen- und Luftleitung aus dem Alltag und dem Lernfeld der Hörakustiker thematisiert. Die Schülerinnen und Schüler folgern, dass das Fehlen der Knochenleitung beim Hören von Sprachnachrichten zu der verfremdeten Wahrnehmung der eigenen Stimme führt. Alle Versuche und Aufgaben sind ohne Vorbereitung durchführbar. Sollten Lernende zum Thema Schallübertragung wenig Hintergrundwissen haben, kann im Vorfeld die Unterrichtseinheit zum Thema „ Schall und Akustik “ bearbeitet werden. Zum Aufbau des Ohrs und dem Vorgang des Hörens empfiehlt es sich, die Unterrichtseinheit „ Hörst du mich? “ oder den Film bei Aufgabe 1 gemeinsam anzusehen und im Anschluss die groben Schritte zusammenzufassen. Lernende benötigen zur Bearbeitung lediglich ein digitales Endgerät. Je nach Klasse kann das Arbeitsblatt komplett eigenständig oder gemeinsam mit der Lehrkraft durchgeführt werden. Die Unterrichtsstunde kann ebenfalls im Vertretungsunterricht durchgeführt werden. Hier muss darauf geachtet werden, dass bei Vertretung durch fachfremde Lehrkräfte, die Stunde aus versicherungsrechtlichen Gründen im Klassenzimmer stattfinden muss. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden zwischen Luft- und Knochenleitung beim Hören. erklären unter Einbezug von Kontextwissen, warum die eigene Stimme auf Aufnahmen anders klingt. reflektieren, wie sich Veränderungen am Ohr auf das Hören auswirken können. verwenden die Fachsprache bei der Beantwortung der Aufgaben. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können aus einem vorgegebenen Text zur Knochenleitung und Luftleitung eigenständig Informationen gewinnen. führen einfache Experimente zur Schallübertragung durch und dokumentieren die Beobachtungen verständlich. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren ermittelte Ergebnisse adressatengerecht und verknüpfen dabei Alltags- und Fachsprache situationsgerecht. arbeiten zielorientiert und kriteriengeleitet in Einzel- oder Paararbeit.

  • Physik
  • Sekundarstufe I

Faraday Käfig – Abschirmung durch Leitfähigkeit im Auto

Kopiervorlage

Das Arbeitsblatt für das Fach Physik der Klassen 7–9 vermittelt Schülerinnen und Schülern mit einem anschaulichen Modellversuch die Wirkungsweise des faradayschen Käfigs. Schritt für Schritt entdecken sie den Zusammenhang zwischen elektrischer Leitfähigkeit und Sicherheit bei Gewittern. Das Arbeitsblatt führt durch den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg, fördert eigenständiges Denken und schärft das Bewusstsein für den sicheren Umgang mit Elektrizität im Alltag. Die Lernenden erarbeiten sich mithilfe eines Modellexperiments die physikalischen Grundlagen des faradayschen Käfigs. Dabei wird der Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit, Abschirmung und Sicherheit im Alltag verdeutlicht. Das Arbeitsblatt ist so aufgebaut, dass es den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg widerspiegelt und eine problemorientierte Herangehensweise fördert. Durch den alltagsnahen Kontext des Blitzschlags während der Autofahrt wird das Interesse der Lernenden geweckt und das Sicherheitsbewusstsein geschärft. Der Versuchsaufbau und die durchzuführenden Schritte sind engmaschig vorgegeben, was eine Durchführung in verschiedenen Leistungsgruppen und Altersstufen ermöglicht. Der Erkenntnisprozess im Modell wird hierbei ebenso durch bereits vorhandene Skizzen unterstützt. Zusätzlich gegebene Tipps ermöglichen ein eigenständiges Erarbeiten der fachlichen Grundlagen. Zur Festigung der erarbeiteten physikalischen Sachverhalte geben die Lernenden in eigenen Worten die Wirkungsweise eines faradayschen Käfigs wieder, indem sie die Frage "Wie schützt uns die Karosserie des Autos bei einem Blitzschlag?" beantworten. Eine Diskussion mit Sitznachbarn, gefolgt von einer zu empfehlenden Plenumsdiskussion mit der Lehrkraft, stellt hierbei sicher, dass die eingezeichneten Schritte mit dem zugrundeliegenden physikalischen Verständnis verknüpft sind. Als Abschlussdiskussion bleibt die offen gestellte Frage, die implizit den Modellcharakter des durchgeführten Versuchs demonstriert und die realweltliche Anknüpfung schafft. Sind ausreichend Elektroskope verfügbar, lässt sich der Versuchsteil als Lernenden-Experiment umsetzen; ansonsten bleibt die Möglichkeit, das Experiment demonstrieren zu lassen. Die Lernenden sollten bereits Vorkenntnisse zur elektrischen Leitfähigkeit von Metallen besitzen. Ist dies nicht der Fall oder muss das vorhandene Wissen aufgefrischt werden, kann der QR-Code gescannt und sich das dort verlinkte Video von Beginn bis Minute 2:00 angesehen werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen einen vorgegebenen Versuch nach bildlicher Anleitung durch. zeichnen ihre Beobachtung in vorgegebene Skizzen ein. stellen die Ladungsverteilung graphisch in ebenjenen Skizzen dar und begründen dadurch das Phänomen faradayscher Käfig. bewerten Sicherheitsrisiken in der Realsituation und damit den Modellcharakter des Versuchs. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vertiefen ihre naturwissenschaftliche Denkweise, was Ihnen bei der Bewertung medialer Inhalte behilflich sein kann. entnehmen einem Erklärvideo Informationen und nutzen diese zur Erklärung des Phänomens. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in Paararbeit und erklären in diesem Rahmen ihre Modellbildung. arbeiten (falls möglich) in Kleingruppen zusammen, um den Versuch durchzuführen. arbeiten konstruktiv in Gruppen zusammen und bringen sich aktiv in gemeinsame Aufgaben ein.

  • Physik
  • Sekundarstufe I

Die goldene Regel der Mechanik

Kopiervorlage

Das Arbeitsblatt für das Fach Physik der Klasse 8–10 führt die Schülerinnen und Schüler mithilfe des Beispiels der schiefen Ebene in die quantitative Formulierung der goldenen Regel der Mechanik ein. Sie lernen, die Zusammenhänge zwischen Kraft, Weg und Steigungswinkel mathematisch zu erfassen. In einer Anwendungsaufgabe prüfen die Lernenden, ob die Zugkraft eines Traktors für ein reales Szenario ausreicht. Dabei nutzen sie ihr physikalisches und mathematisches Wissen zur Problemlösung. In diesem Arbeitsblatt für die Klassen 8 bis 10 im Fach Physik beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der quantitativen Fassung der goldenen Regel und ihrer Anwendung. Im ersten Abschnitt wird die goldene Regel der Mechanik quantitativ eingeführt und mathematisch plausibel gemacht, um die Anschlussfähigkeit an die "Je-desto"-Variante herzustellen, die standardmäßig im Lehrplan und auch in den Materialien " Mechanik – Technische Systeme zur Kraftübertragung " durchgenommen wird. An die beteiligten Größen Kraft und Weg wird hierbei direkt zu Beginn noch einmal erinnert, um Missverständnisse beim intermodalen Transfer zwischen Wortformulierung und symbolischer (Formel-)Darstellung zu vermeiden. Die Schülerinnen und Schüler kennen im Nachgang die goldene Regel quantitativ und berechnen konkrete und allgemeine Größen. Der nächste Abschnitt setzt sich damit auseinander, wie der Sinus des Steigungswinkels mit dem Verhältnis der Strecken – und damit dank goldener Regel auch der Kräfte – zusammenhängt. Letzterer Zusammenhang wird erst in konkreten Zahlen an einem Beispiel und dann abstrakt formuliert. Die Schülerinnen und Schüler wenden hierbei ihr geometrisches Grundwissen aus der Mathematik sowie die vorherig genutzten Zusammenhänge an, um konkrete einfache Beispiele und allgemeine Zusammenhänge herzuleiten. Damit haben die Schülerinnen und Schüler das Handwerkszeug für die Anwendungsaufgabe, bei der sie entscheiden müssen, ob die Zugkraft eines Traktors ausreicht, um mit einer angehängten Walze eine Grube zu durchfahren. Hierbei nutzen die Lernenden die vorher erarbeiteten Kenntnisse in einem angewandten und komplexen Kontext zur Problemlösung.

  • Physik
  • Sekundarstufe I

Fachartikel für Ihren Physik-Unterricht

Fachartikel

Hier finden Sie fundierte Beiträge zu aktuellen didaktischen Ansätzen, bewährten Methoden und neuen Entwicklungen im Physik-Unterricht. Die Artikel richten sich an Lehrkräfte, Referendarinnen und Referendare und alle, die sich vertieft mit dem Lehren und Lernen von Physik beschäftigen möchten. Lassen Sie sich inspirieren, entdecken Sie neue Perspektiven und bereichern Sie Ihren Unterricht mit praxisnahen Impulsen und wissenschaftlich fundiertem Hintergrundwissen.

  • Physik / Astronomie

Mechanik – Technische Systeme zur Kraftübertragung

Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klassen 7–8 vermittelt den Schülerinnen und Schülern zentrale Kompetenzen im Bereich der Mechanik und Kräfteübertragung mittels schiefer Ebene, Flaschenzug und Zahnrädern. Die Kraftwandler werden durch lebensnahe Anwendungsbeispiele aus der LandBauTechnik veranschaulicht. Die vorliegende Unterrichtseinheit behandelt zentrale mechanische Prinzipien anhand lebensnaher Kontexte aus der LandBauTechnik und ist auf vier Stunden ausgelegt. Im Mittelpunkt stehen die einfachen Maschinen schiefe Ebene, Flaschenzug und Zahnräder, mit deren Hilfe Kräfte übertragen und verändert werden können. Dabei setzen sich die Schülerinnen und Schüler unter anderem mit der Frage auseinander, wie schwere Lasten effizient bewegt werden können, und lernen die dahinterliegenden physikalischen Zusammenhänge kennen. Die Erarbeitung erfolgt über alltagsbezogene Anwendungsbeispiele und stellt dabei immer wieder Bezüge zur LandBauTechnik her. Zu Beginn der Einheit wird die zentrale Problemstellung der Unterrichtseinheit eingeführt und die Schülerinnen und Schüler lernen die drei thematisierten einfachen Maschinen (schiefe Ebene, Flaschenzug, Zahnräder) kennen. Die Lernenden erproben in einem einfachen Experiment zur schiefen Ebene den Zusammenhang zwischen Rampenlänge, Weg und benötigter Kraft. Das Prinzip des Flaschenzugs wird anhand eines Erklärvideos und anschließender Aufgaben erarbeitet. Im weiteren Verlauf steht das Thema Zahnräder im Fokus. Mithilfe interaktiver Simulationen lernen die Schülerinnen und Schüler, wie sich Kraft und Geschwindigkeit über Zahnräder verändern lassen. In einer abschließenden Anwendungseinheit übertragen die Lernenden ihr Wissen auf konkrete Situationen aus der LandBauTechnik. Die vorliegende Unterrichtseinheit ist im Rahmenlehrplan Physik für die Sekundarstufe I in Nordrhein-Westfalen im Inhaltsfeld 7 "Bewegung, Kraft, Energie“ verankert. Die physikalischen Inhalte werden dabei motivierend in lebensnahen Anwendungskontexten aus der LandBauTechnik eingebettet, was die Relevanz für die Lernenden steigert und den Transfer in die Lebenswelt fördert. Vorkenntnisse zur Kraft als gerichtete Größe sind für die Einheit notwendig. Wissenslücken in diesem Bereich können jedoch im Rahmen der Unterrichtseinheit optional wiederholt bzw. nachgearbeitet werden. Dadurch können auch leistungsschwächer Lernende unterstützt werden. Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler erhalten an verschiedenen Stellen hingegen die Möglichkeit, über zusätzliche Aufgaben und Denkanstöße weiterführende Inhalte zu erarbeiten. Durch solche Differenzierungsoptionen wird die Einheit den unterschiedlichen Vorkenntnissen, Fähigkeiten und Lernrhythmen der Schülerinnen und Schüler gerecht. Methodisch wechseln sich Einzel-, Paar- und Gruppenarbeiten sowie Unterrichtsgespräche ab, um unterschiedliche Sozialformen und Lernstile zu berücksichtigen. Das Gruppenpuzzle ermöglicht es, dass Schülerinnen und Schüler Verantwortung für bestimmte Themenbereiche übernehmen und ihr Wissen anschließend an andere weitergeben. Diese Vielfalt fördert nicht nur die aktive Beteiligung, sondern auch kooperatives Lernen und selbstständiges Erarbeiten komplexer Sachverhalte. Die Beschäftigung mit einfachen Maschinen und deren Anwendung in der LandBauTechnik ist von hoher Bedeutung, da sie grundlegende physikalische Prinzipien anschaulich macht und einen Einblick in technische Lösungen des Alltags bietet. Dadurch wird das Verständnis für Technik und Naturwissenschaften gestärkt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können beschreiben, wie einfache Maschinen Kräfte übertragen und verändern. können den Einfluss der Rampenlänge auf die benötigte Kraft bei der schiefen Ebene beschreiben. können das Prinzip eines Flaschenzugs erläutern. können die Goldene Regel anhand der Kraftwandlung an einfachen Maschinen erläutern. können beschreiben, wie sich Kraft und Geschwindigkeit über Zahnräder verändern lassen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Informationen aus einem Video entnehmen und verschriftlichen . können Informationen und Daten analysieren, interpretieren und kritisch bewerten. können sich Informationen selbst erschließen und adressatengerecht aufbereiten. können digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten zielorientiert und kriteriengeleitet in Einzel-, Gruppen- und Paararbeit. verbessern ihre Fähigkeiten ihre Erkenntnisse zu präsentieren. kommunizieren adressatengerecht und verknüpfen dabei Alltags- und Fachsprache situationsgerecht.

  • Physik
  • Sekundarstufe I

Dichte berechnen und verstehen

Kopiervorlage

Das Arbeitsblatt für das Fach Physik der Klasse 8 vermittelt Schülerinnen und Schüler Grundwissen zur physikalischen Größe der Dichte. Sie untersuchen, wie Masse und Volumen zusammenhängen, berechnen Dichtewerte und wenden diese an, um die Masse verschiedener Materialien zu bestimmen. Dabei erkennen sie, wie sich die Dichte auf die Wahl von Werkstoffen in technischen Anwendungsbereichen wie dem Gerüstbauerhandwerk auswirkt. In diesem Arbeitsblatt für die 8. Klasse im Fach Physik beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der physikalischen Größe Dichte. Sie lernen, wie Masse und Volumen zusammenhängen, berechnen Dichtewerte und wenden diese an, um die Masse verschiedener Materialien zu bestimmen. Dabei erkennen sie, wie sich die Dichte auf die Wahl von Werkstoffen im technischen und beruflichen Alltag auswirkt. Das Material knüpft an den Lehrplanbereich "Stoffeigenschaften erfassen und vergleichen" an. Es vertieft zentrale Inhalte wie die Berechnung und Bedeutung von Dichte, den Zusammenhang zwischen Volumen und Masse sowie die Rolle physikalischer Stoffeigenschaften bei der Materialwahl. Darüber hinaus lassen sich auch weitere Lehrplanthemen der 8. Klasse aufgreifen, etwa das Messen und Rechnen mit physikalischen Größen, die Unterscheidung von Masse und Gewichtskraft, das Teilchenmodell zur Erklärung der Dichte sowie Phänomene wie Schwimmen, Sinken und Auftrieb. Damit bietet das Arbeitsblatt vielfältige Anknüpfungspunkte für einen handlungsorientierten und lebensweltbezogenen Physikunterricht. Das Arbeitsblatt kann als weiterführendes Material für die Unterrichtseinheit " Metalle versus Nichtmetalle " eingesetzt werden. Es lässt sich ebenso wie die Unterrichtseinheit dem Rahmenlehrplan der Sekundarstufe I zuordnen und ist für den Einsatz in den Fächern Physik und Chemie geeignet. Das Arbeitsblatt behandelt das Thema der Dichte, wobei durch die Berechnung praxisnaher Anwendungsaufgaben ein direkter Lebensweltbezug hergestellt und das Interesse der Schülerinnen und Schüler gefördert wird. Der gezielte Bezug zum Handwerk verleiht klassischen Lehrplanthemen neue Aktualität und Relevanz, indem er physikalische Zusammenhänge aus der Arbeitswelt anschaulich und nachvollziehbar macht. Mithilfe des kurzen Informationstextes wird der Begriff der Dichte als Verhältnis von Masse zu Volumen eingeführt. Im Anschluss berechnen die Schülerinnen und Schüler in Anwendungsaufgaben die Dichte von verschiedenen Alltagsmaterialien. Darüber hinaus berechnen sie die Masse eines Stoffes, indem sie die zuvor eingeführte Formel umstellen. Ein grundlegendes mathematisches Verständnis hinsichtlich des Umgangs mit Formeln und physikalischen Einheiten wird hierbei vorausgesetzt. Verwendete Literatur Kirsch, W: Chemie heute – Sekundarbereich I; Bildungshaus Schulbuchverlage, Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig, 2013, S.25

  • Physik
  • Sekundarstufe I

Interaktives für Ihren Physik-Unterricht

Unterrichtseinheit

Hier erwarten Sie interaktive Übungen zu allen zentralen Themen des Physik-Unterrichts – ideal zum Wiederholen, Vertiefen und eigenständigen Trainieren. Durch direktes Ausprobieren und sofortiges Feedback lernen die Schülerinnen und Schüler effektiv und in ihrem eigenen Tempo. Ob zur Vorbereitung auf Tests oder einfach zum Festigen deines Wissens: Unsere interaktiven Aufgaben helfen, Physik aktiv zu verstehen.

  • Physik / Astronomie
  • Berufliche Bildung, Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
Titelbild: Farben Sekundarstufe I

Farben – Unterrichtmaterial für die Sekundarstufe I

Unterrichtseinheit
19,99 €

Farben erforschen in der Sekundarstufe I: Mit 12 Seiten voll kreativer und fachübergreifender Aufgaben erkunden Lernende Farbkontraste, -wirkungen und -bedeutungen. Das stifo-Material eignet sich für Kunst, Naturwissenschaften oder Ethik – sofort einsetzbar und praxiserprobt. Das 12-seitige Material zum Thema Farben wurde vom Autorenteam von stifo speziell für den Einsatz in der Sekundarstufe I entwickelt. Es bietet abwechslungsreiche, fachübergreifende Arbeitsblätter, die sich direkt im Unterricht einsetzen lassen – zum Beispiel in Kunst, Naturwissenschaften oder Ethik. Lernende setzen sich aktiv mit Farbkreisen, Farbkontrasten, der Wirkung von Farben und ihrer symbolischen Bedeutung auseinander. Die Aufgaben fördern sowohl gestalterisches Denken als auch die Reflexion über Farbe im Alltag, in Medien und Kultur. Ideal für Lehrkräfte, die ohne großen Vorbereitungsaufwand kreative und fundierte Unterrichtsimpulse rund ums Thema Farben suchen.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I
Titelbild: Strom und Energie

Strom und Energie – Unterrichtsmaterial & Physikmaterial für die Sekundarstufe II

Unterrichtseinheit
19,99 €

Dieses zwölfseitige Material für die Sekundarstufe II erklärt Grundlagen von Strom und Energie: elektrische Schaltungen, Energieumwandlung und moderne Energiequellen. Mit Experimenten und Aufgaben zur Vertiefung – vom stifo-Autorenteam entwickelt und sofort einsetzbar im Unterricht. Dieses zwölfseitige Unterrichtsmaterial zum Thema "Strom und Energie" wurde vom stifo-Autorenteam speziell für die Sekundarstufe II entwickelt. Es bietet fundierte Arbeitsblätter zu den Grundlagen der elektrischen Stromkreise, Energieformen und Energieumwandlung. Die Lernenden analysieren elektrische Schaltungen, berechnen elektrische Größen und setzen sich mit Energieerhaltung sowie aktuellen Energiequellen auseinander. Praxisnahe Experimente, Diagramme und Reflexionsaufgaben fördern das Verständnis komplexer physikalischer Zusammenhänge – ideal für den Physikunterricht und fächerübergreifende Projekte.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II

Orientierung am Nachthimmel mithilfe digitaler Medien

Unterrichtseinheit

Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Möglichkeiten kennen, sich am nächtlichen Sternhimmel zu orientieren. Mithilfe einer interaktiven Sternenbrille werden diese Aspekte bei späteren Beobachtungen am realen Nachthimmel praktisch erprobt und vertieft. Der Anblick des nächtlichen Sternhimmels hat die Menschheit seit Anbeginn der Zeit fasziniert. Die ersten Hochkulturen, zum Beispiel die Maya, beschäftigten eine eigene Kaste von Gelehrten, die sich ausschließlich mit dem Sternhimmel befassten. Die Astronomie gilt deshalb als eine der ältesten Wissenschaften. Für die Kulturen Mesopotamiens und Griechenlands waren die Sterne der Sitz der Götter und die Sternbilder sind eng mit der griechischen Mythologie verknüpft. Heute kennen nur noch wenige die Sternbilder und die Möglichkeiten, den nächtlichen Himmel zur räumlichen Orientierung zu nutzen. Orientierungshilfen entdecken und nutzen Der Himmel bietet viele Orientierungshilfen. Anhand der Mondbahn, der Planeten und der Sternbilder lässt sich, eine klare Nacht vorausgesetzt, die eigene Position bestimmen. Mithilfe der interaktiven Sternenbrille "Universe2go" werden Sternbilder, Planeten oder Deep-Sky-Objekte direkt in das Blickfeld der Schülerinnen und Schüler eingeblendet. Bei der spielerischen Arbeit mit der Sternenbrille und der dazugehörigen Smartphone-App entdecken sie unterschiedliche Sternbilder und lernen, sich daran zu orientieren. Ein Quizmodus kann zur individuellen Lernkontrolle genutzt werden. Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Orientierung am Nachthimmel" Im Rahmen einer nächtlichen Exkursion erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in Gruppen Aufgaben rund um den Themenkomplex räumliche Orientierung. Hintergrundinformationen Hintergrundinformationen und Vorbereitung Bevor Sternenbrille und App am nächtlichen Sternhimmel eingesetzt werden, sollten eine paar Vorbereitungen getroffen werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können sich mithilfe verschiedener Sternbilder am nächtlichen Himmel orientieren. können den zeitlichen Verlauf des Mondes am Nachthimmel analysieren und dabei ihre eigene Position bestimmen. sind in der Lage, die wichtigsten Sternbilder mit der interaktiven Brille "Universe2go" am Nachthimmel wiederzufinden. können sich den tages- und jahreszeitlichen Wechsel des Sternhimmels mithilfe von Universe2go erschließen. sind in der Lage, den Himmels mithilfe eines äquatorialen Koordinatensystems sinnvoll einzuteilen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können digitale Medien zur Orientierung am Nachthimmel nutzen. sind in der Lage, eine Smartphone-App für Augmented Reality anzuwenden. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten und recherchieren in Partner- beziehungsweise Gruppenarbeit. Motivierendes Bildmaterial Als Einstieg in die Unterrichtseinheit bietet es sich an, den Schülerinnen und Schülern zunächst mittels Beamer einige besonders schöne oder beeindruckende Sternbilder zu präsentieren. Passende Public-Domain-Bilder finden Sie zum Beispiel bei der Foto-Community Pixabay . Stummer Impuls Eine weitere motivierende Einstiegsmöglichkeit besteht in einem ersten Kennenlernen des Universe2go bei Tage. Phantasiereise oder Abenteuergeschichte Für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I eignen sich auch eine Phantasiereise durchs Weltall oder eine Abenteuergeschichte als motivierender Einstieg ins Thema. Götter- und Heldensagen Auch die griechischen Götter- und Heldensagen - von denen die Namensgebung der Sternbilder stammt - können insbesondere jüngere Schülerinnen und Schüler motivieren, sich mit Sternbildern zu befassen. Einführung in den Themenkomplex "Räumliche Orientierung bei Nacht" Der Nachthimmel bietet viele Orientierungshilfen. Mithilfe der Mondbahn, der Planeten und der Sternbilder lässt sich, eine klare Nacht vorausgesetzt, die eigene Position bestimmen: Mond und Mondphasen Relativ einfach lässt sich die Himmelsrichtung bei Vollmond bestimmen. Der Vollmond steht nämlich der Sonne genau gegenüber. Der Mond befindet sich um 18 Uhr im Osten, um 24 Uhr im Süden und um 6 Uhr im Westen (Winterzeit). Bei Sommerzeit muss man eine Stunde abziehen. Sternbilder Anhand von Sternbildern kann man Himmelsrichtungen gut bestimmen. Ein wichtiges Sternbild des Nordhimmels ist der große Bär. Sieben sehr helle Sterne im großen Bären bilden den großen Wagen, er sieht aus wie ein viereckiger Kasten mit Griff. Wenn man die beiden Sterne, die die Rückseite des Kastens bilden, durch eine gedachte Linie verbindet und diese Linie fünf Mal in die gleiche Richtung nach oben verlängert, gelangt man zu an einem leuchtenden Stern. Das ist der Polarstern. Er zeigt ziemlich genau an, wo Norden ist. Planeten Nach dem Mond ist die Venus das hellste Objekt am nächtlichen Himmel. Die Venus ist nur am Morgen- oder Abendhimmel sichtbar und nie gegen Mitternacht. Die Venus befindet sich abends in west-nordwestlicher Richtung und morgens in nordost-östlicher Richtung. Der Planet Jupiter ist nachts ebenfalls mit bloßem Auge zu erkennen. Die sichtbaren Planeten wandern im Laufe von 24 Stunden auf einem Bogen von Osten über Süden nach Westen am Himmel. Universe2go: Auch bei Tageslicht einsetzbar Lehrkräfte können Universe2go im Klassensatz kostenfrei ausleihen . Die Universe2go-Leihgeräte sind mit frontseitigen, abnehmbaren Blenden ausgestattet, sodass die App auch problemlos bei Tageslicht verwendet werden kann - in diesem Fall natürlich ohne echte Sterne im Bild. Dies erleichtert die Einarbeitung im Klassenzimmer vor der Exkursion bei Dunkelheit. Die Unterrichtseinheit ist somit auch ohne nächtliche Exkursion durchführbar. Die App installieren und ausprobieren Als Vorbereitung auf die nächtliche Exkursion setzen sich die Schülerinnen und Schüler in Partnerarbeit mit der Universe2go-App auseinander und installieren diese auf ihren eigenen Smartphones (" BYOD - Bring Your Own Device"). Die App ist ein einfach zu bedienendes Hilfsmittel für erste Schritte zur Orientierung am Sternhimmel. Nach der Hintergrundinformationen und Vorbereitung steht dem Einsatz nichts mehr im Wege. Die Lernenden testen die App und machen sich mit der interaktiven Brille vertraut. Die Lehrkraft gibt Hilfestellungen, falls erforderlich. Universe2go als mobiles Planetarium Bei einer nächtlichen Exkursion kommt Universe2Go als mobiles Planetarium zum Einsatz. Universe2go führt die Nutzerinnen und Nutzer anhand zahlreicher Audiosequenzen durch den Sternhimmel. Je nach Zielgruppe können unterschiedliche Modi gewählt werden. Für den ersten Einsatz mit einer Schulklasse empfiehlt sich der "Starter-Modus". Wird dabei ein Objekt am Himmel länger als zwei Sekunden angepeilt, startet automatisch ein erklärender Audiotext. Gruppenarbeit mit Universe2Go Mithilfe von Universe2Go bearbeiten die Schülerinnen und Schüler in arbeitsgleicher Gruppenarbeit acht Übungsaufgaben rund um den Themenkomplex "Räumliche Orientierung bei Nacht". Bei der Einteilung der Gruppen sollte darauf geachtet werden, dass in jeder Gruppe mindestens ein besonders interessierter beziehungsweise schneller Lernender dabei ist. Die Ergebnisse werden in der Nachbereitung im Plenum vorgestellt, verglichen und gesichert. Es bietet sich an, die Klasse in vier Gruppen aufzuteilen, sodass in der Nachbereitung jeweils zwei Aufgaben pro Gruppe vorgestellt werden können. Zusatzaufgabe für Flitzer Auch die Position des Mondes kann zur Orientierung hilfreich sein. Die Zusatzaufgabe für besonders schnelle Gruppen auf dem Arbeitsblatt thematisiert die Orientierung mit dem Mond und dient zur inneren Differenzierung. Da die Berechnungen etwas aufwendiger sind, eignet es sich für die interessierten Schülerinnen und Schüler. Individuelle Lernkontrolle mittels Quiz Am Ende der Exkursion kann der Quizmodus von Universe2go zur individuellen Lernkontrolle genutzt werden. Der Sternhimmel bietet sich geradezu an, um an einem Sternenquiz teilzunehmen. Wo ist das Sternbild "Schwan"? Wo die "nördliche Krone"? Man hat jeweils drei Versuche, um das gesuchte Sternbild am Nachthimmel zu finden. Präsentation der Ergebnisse Die in der Erarbeitungsphase individuell von den Gruppen erarbeiteten Ergebnisse werden auf Gruppenplakaten festgehalten und nun im Plenum präsentiert. Um Wiederholungen zu vermeiden, stellt jede Gruppe ihre Ergebnisse zu jeweils zwei der Aufgaben vor. Sicherung im Plenum Zur Vertiefung und Sicherung des Gelernten werden die Gruppenergebnisse noch einmal gemeinsam im Plenum besprochen und verglichen. Die Ergebnisse werden gesammelt, generalisiert und auf einem neuen Plakat als Gesamtergebnis der Klasse festgehalten. Reflexion: Abschlussdiskussion (optional) Univers2go ist ein gutes Beispiel für Augmented Reality . Weitere Anwendungen von Augmented Reality sind zum Beispiel "Google Glass" oder "Head-up-Displays" in Kraftfahrzeugen und Flugzeugen. Abschließend kann - wenn noch Zeit bleibt - über diese moderne Technologie diskutiert werden: Welche sozialen Auswirkungen wird der Einsatz dieser Technik haben? Ihr eigenes Universe2go können Sie im Klassensatz kostenfrei ausleihen . Mit dem Ausleihen von Universe2go erhalten Sie auch die Lizenz zur Nutzung der dazugehörigen App. Den Freischaltcode finden Sie in der Verpackung. Technische Voraussetzungen Die App Universe2go wird von folgenden Betriebssystemen unterstützt: Android Version 10.0 oder höher Apple iOS Betriebsystem 12.0 oder höher Die Größe des Smartphones darf die Maße von 147 mal 74 mal 11 mm nicht überschreiten. Die exakten Maße finden Sie auch in der Betriebsanleitung Ihres Smartphones. Eine Liste getesteter Smartphones steht auf der Internet-Seite des Herstellers zur Verfügung. Installation und erste Schritte Es ist empfehlenswert, die App vor dem Einsatz im Freien auf den Smartphones zu installieren. Die Software ist in den App Stores von Google Play und iTunes zu finden. Die deutsche Version hat 322 MB (vor der Installation Speicherplatz prüfen!). Positionieren Sie das Smartphone möglichst in der Mitte der Brille und passen Sie das Passepartout dementsprechend an. Eine ausführliche Beschreibung finden Sie in der mitgelieferten Anleitung des Herstellers. Danach muss das Smartphone nicht mehr aus der Brille entnommen werden. Die Steuerung über Kopfbewegung sollte vor dem ersten Einsatz geübt werden. Die Auswahl erfolgt über "Kopf zur Seite neigen". Die Lautstärke der Smartphones der Schülerinnen und Schüler sollte bei Partner- oder Gruppenarbeit reduziert werden. Kalibrierung Die Bildschirm-Kalibrierung justiert das Smartphone an der Brille und muss nur einmal ausgeführt werden. Soll sie ein weiteres Mal ausgeführt werden, muss dazu in der App die Menü-Option "Einstellungen" und dann unter "Allgemein" das Häkchen "Kalibrierung zurücksetzen" gewählt werden. Anschließend kann das Planetarium gestartet werden. Der Audiotext "Hilfe-Audio zurücksetzen" sollte ebenfalls aktiviert werden. Vor jedem Wechsel muss die Brille unbedingt individuell für jede Nutzerin und jeden Nutzer angepasst werden. Dazu muss eine Sternenkalibrierung durchgeführt werden. Das Smartphone muss hierfür nicht entnommen werden: Richten Sie die Brille nach unten zum Boden und starten Sie so den Menü-Modus. Wählen Sie hier "Sternenkalibrierung" aus und folgen Sie den Anweisungen. Im Display erscheint nun der Zielkreis, der auf einen hellen Stern ausgerichtet werden muss. Halten Sie das Objekt dann für etwa zwei Sekunden im Zielkreis.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Unterrichtsmaterial und News für das Fach Physik

Hier finden Lehrkräfte der Sekundarstufen I und II kostenlose und kostenpflichtige Arbeitsblätter, Kopiervorlagen, Unterrichtsmaterialien und interaktive Übungen mit Lösungsvorschlägen zum Download und für den direkten Einsatz im Physik-Unterricht oder in Vertretungsstunden. Ob Materialien zu Mechanik, Kinematik, Kernphysik, Optik, Elektrizität, Quantenphysik oder experimentelle Physik: Dieses Fachportal bietet Lehrerinnen und Lehrern jede Menge lehrplanorientierte Unterrichtsideen, Bildungsnachrichten sowie Tipps zu Apps und Tools für ihren Physikunterricht an Gymnasien, Gesamt-, Real-, Haupt- und Mittelschulen. 

Nutzen Sie unsere Suche mit ihren zahlreichen Filterfunktionen, um einfach und schnell lehrplanrelevante Arbeitsmaterialien für Ihren Unterricht zu finden.

ANZEIGE

Aktuelle News für das Fach Physik