Astronomie: Willkommen im Fachportal

In dieser Unterrichtseinheit untersuchen die Schülerinnen und Schüler unter Einbezug von Grundlagen der Mechanik die Geschwindigkeitsänderung einer Rakete. Das Prinzip der Impulsübertragung und -erhaltung spielt in der Raumfahrt eine große Rolle. Nach diesem Prinzip funktioniert der Antrieb einer Rakete, die beispielsweise in den Weltraum geschossen wird. Die Schülerinnen und Schüler schauen sich an, wie eine Rakete konstruiert werden muss, um die Impulsübertragung bestmöglich gewährleisten zu können. Des Weiteren werden zum besseren Verständnis und zur Einordnung der benötigten Antriebskraft beziehungsweise des Impulses verschiedene Vergleichsrechnungen mit impulsabhängigen Abläufen in der Natur und Technik angestellt. Außerdem überlegen die Schülerinnen und Schüler, welche Voraussetzungen geschaffen werden müssen, damit die Rakete nicht nur die Erde verlässt, sondern auch navigationsfähig und kontrollierbar bleibt. Dabei wird unter anderem auch die Erdanziehungskraft mit einbezogen. Um sich fortzubewegen, stößt eine Rakete heiße Gase mit hoher Geschwindigkeit aus. Dadurch verliert sie Masse und eine Erhöhung der Geschwindigkeit wird bewirkt. Die Beschleunigung einer Rakete geht aus der Impulserhaltung hervor. Der Impuls eines Systems (zum Beispiel eine Rakete) beschreibt, wie es sich zu einem Zeitpunkt t bewegt. Die Formel lautet: p = m • v mit m als Masse und v der Geschwindigkeit. Vor dem Start ist die Rakete mit ihrem Treibstoff gefüllt und bewegt sich nicht. Die Rakete mit ihrem Treibstoff haben keinen Impuls, der Gesamtimpuls ist also Null. Wird der Treibstoff jedoch gezündet, strömt er am unteren Ende der Rakete raus und hat demnach einen nach unten gerichteten Impuls. Dadurch wird ein entgegengesetzter Impuls an die Rakete gegeben, was dafür sorgt, dass sie von der Erde abhebt. Das Arbeitsblatt passt in den Physikunterricht im Zusammenhang mit Impuls und Kraft zum "Basiskonzept Wechselwirkung". Die Schülerinnen und Schüler sollten über Grundlagen der Mechanik verfügen (Zusammenhang von Geschwindigkeit, Strecke, Zeit, Beschleunigung). Nach verständlicher Einführung durch die Lehrkraft oder durch eigenständiges Erarbeiten der beigefügten Grundlagen/Einführung kann das Arbeitsblatt als Hausaufgabe erarbeitet werden. Dieses Projekt kann als inhaltliche Vorbereitung für ESA Wettbewerbe wie die "Moon Camp Challenge" benutzt werden. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Erhaltung von Impulsen und den Aufbau einer Rakete kennen. untersuchen die Geschwindigkeitsänderung am Beispiel einer Rakete. tauschen sich über die Schwierigkeiten von Weltraummissionen aus.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler welche Energiequellen auf dem Mond eingesetzt werden und sie befassen sich mit dem Bau eines mit Sonnenenergie betriebenen Mondfahrzeugs.Bei der Erkundung des Weltraums sind die auffälligsten Merkmale von Satelliten deren große Solarpaneele. Für die Reise durch unser Sonnensystem benötigen Satelliten und Mondfahrzeuge Energie, und die Sonne ist hierfür eine geeignete Quelle. Die Sonnenenergie ist eine erneuerbare Ressource. Sie wird auf natürliche Weise in relativ kurzer Zeit (innerhalb eines Menschenlebens) wieder aufgefüllt und sie ist umweltfreundlich. Ferner hat sie den Vorteil, wenig Zeit für Unterhaltung und Überwachung zu benötigen und sie verursacht nur geringe Betriebskosten. Eines der nächsten von der Europäischen Weltraumorganisation zu erkundenden Ziele ist der Mond! Es werden besondere Fahrzeuge entwickelt, die auf der Mondoberfläche fahren können, um wissenschaftliche Tests durchzuführen und Proben zu nehmen. Die Schülerinnen und Schüler vergleichen in dieser Unterrichtseinheit die Vor- und Nachteile erneuerbarer und nicht erneuerbarer Energiequellen und untersuchen einfache elektrische Stromkreise. Im Zusammenhang mit dem Mond bauen die Lernenden ein kleines, mit Sonnenenergie betriebenes Mondfahrzeug mit einem kleinen Motor und einer Solarzelle. Ferner ermitteln sie die Hauptmerkmale, über die ihr Mondfahrzeug verfügen muss, um auf dem Mond zu fahren und verbessern so die ursprüngliche Konstruktion des Mondfahrzeugs.Im Vorfeld der Unterrichtseinheit sollte die grundsätzliche Funktionsweise von Satelliten besprochen werden. Zudem bietet es sich an, dass verschiedene Arten von erneuerbaren und nicht erneuerbaren Energien bereits Thema des Unterrichts gewesen sind, sodass die Lernenden direkt in die Bearbeitung der Aufgaben einsteigen können. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten in Gruppen die Vor- und Nachteile von erneuerbaren Energien und stellen diese anschließend in der Klasse vor. Mithilfe von Skizzen, welche die Lernenden selbst anfertigen, wird der Bau eines Mondfahrzeugs bildlich unterstützt. Der Bau des Mondfahrzeugs wird ebenfalls per Gruppenarbeit erledigt, anschließend findet eine Diskussion über die Funktionsfähigkeit der Fahrzeuge auf dem Mond statt. Die Erprobung sollte an einem sonnigen Tag draußen erfolgen. Altersgruppe: 8 - 14 Jahre Schwierigkeitsgrad: mittel Zeitbedarf: 1 St. 30 Min. Kosten: gering (0-10 Euro) Die Schülerinnen und Schüler lernen die Arten erneuerbarer Energiequellen kennen, sowie deren Vor- und Nachteile. können einfache elektrische Stromkreise skizzieren. bearbeiten die Aufgaben mit ihren Teammitgliedern im Austausch. eignen sich die Fähigkeit an, ein einfaches Mondfahrzeug und eine Solarzelle zu bauen. diskutieren über den Zweck von Mondfahrzeugen zur Erkundung des Monds.

In dieser Unterrichtseinheit werden Beschleunigungsvorgänge beim Autofahren besprochen und erläutert. Die Lernenden bringen die Bewegungsgleichungen für geradlinige Bewegungen im Rahmen der klassischen Mechanik zur Anwendung und lernen, welch große Strecken dabei in Abhängigkeit der gefahrenen Geschwindigkeiten zurückgelegt werden müssen, um einen anderen Pkw oder Lkw zu überholen. Anhand von ausgewählten Beispielen kommen sowohl die Bewegungsgleichungen der Mechanik als auch grafische Darstellungen zur Anwendung, die das Verständnis für die nicht immer einfachen Bewegungsabläufe erhöhen sollen. Neben Überholvorgängen bei unterschiedlichen, aber konstanten Geschwindigkeiten wie etwa auf Autobahnen, wird auch der beschleunigende Überholvorgang auf der Landstraße – bei Gegenverkehr – besprochen. Zudem soll vermittelt werden, dass es bei falscher Abschätzung des Gegenverkehrs sehr leicht zu schwerwiegenden Unfällen kommen kann. Wichtig ist dabei, dass beim Überholvorgang auf die Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu überholenden Fahrzeug und dem eigenen Auto groß genug sein muss, damit ein Überholvorgang zügig stattfinden kann. Die Schülerinnen und Schüler lernen zudem, dass bei einer Lösung auch auf schwierigere mathematische Hilfsmittel zurückgegriffen werden muss – wie etwa quadratische Gleichungen. Überholvorgänge als Thema im Physik-Unterricht Überholvorgänge mit Kraftfahrzeugen sind in der Regel – zumindest auf dreispurigen Autobahnen – relativ problemlos durchzuführen. Gefährlicher wird es auf zweispurigen Autobahnen und vor allem auf Landstraßen aufgrund des Gegenverkehrs, der vom überholenden Fahrer beziehungsweise der überholenden Fahrerin richtig eingeschätzt werden muss. Dieses nicht zu unterschätzende Fehlverhalten führt leider oft zu schwersten Verkehrsunfällen. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von den Lernenden können dahingehend vorausgesetzt werden, dass alle Schülerinnen und Schüler aus eigener Erfahrung als Beifahrer oder Beifahrerin wissen, wie Überholvorgänge ablaufen. Für das Abschätzen der jeweiligen Situation, zum Beispiel bei Gegenverkehr, fehlt jedoch die eigene Erfahrung. Didaktische Analyse Bei der Besprechung von Überholvorgängen steht das Thema Verkehrssicherheit genauso zur Debatte wie beim Beschleunigen und Bremsen . Insofern sind die verwendeten Beispiele sehr gut dafür geeignet, den Schülerinnen und Schülern mangels eigener Einschätzung für entsprechende Gefahrensituationen die bei Überholvorgängen teilweise langen Fahrwege vor Augen zu führen. Bei der Besprechung und Berechnung von Überholvorgängen sollten die Lernenden auch darauf hingewiesen werden, dass die ausgewählten Beispiele idealisiert sind, das heißt, dass in der realen Situation zusätzliche Effekte wie Wind, Regen, Schnee oder Nebel hinzukommen können – mit der Folge, dass Überholvorgänge dann noch wesentlich gefährlicher werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden die Bewegungsgleichungen für geradlinige Bewegungen bei Überholvorgängen an. kennen die Unterschiede beim Überholen auf Autobahnen und Landstraßen. wissen um die Gefahren bei Überholvorgängen durch die falsche Einschätzung des Gegenverkehrs. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden wertfrei diskutieren zu können.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Solarenergie kennen und wie diese genutzt werden kann, um Strom für den Verbrauch auf der Erde zu erzeugen. Solarenergie wird oft für Raumfahrtmissionen genutzt, da sie die einzige Energiequelle ist, die nicht mit dem Raumschiff gestartet werden muss und das Raumschiff mehrere Jahre lang mit Strom versorgen kann. In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler zwei physikalische Gesetze kennen, die das Design von Solarmodulen für Raumfahrtmissionen beeinflussen: das Abstandsgesetz (auch reziprokes Quadratgesetz oder quadratisches Entfernungsgesetz) und den Einfallswinkel. Die Lernenden führen zwei einfache Untersuchungen mit einer Photovoltaikzelle (Solarzelle) und einer Lichtquelle durch. Zuerst messen sie, wie sich die von den Solarzellen erzeugte Leistung mit der Entfernung von der Lichtquelle ändert und versuchen, das Abstandsgesetz für die Strahlungsintensität experimentell zu ermitteln. Die Lernenden führen dann ein zweites Experiment durch, um die Abhängigkeit der Leistung der Solarzelle vom Einfallswinkel zu untersuchen. Schließlich werden sie diese Konzepte auf echte ESA-Raumfahrtmissionen anwenden. Die Schülerinnen und Schüler erkennen in dieser Unterrichtseinheit den Nutzen von Solarenergie und verstehen die Abläufe, die bei der Umwandlung von Lichtenergie in Strom stattfinden. Dabei wird die Bedeutung des Einfallwinkels der Sonneneinstrahlung behandelt und wie deren Intensität zu berechnen wird. Anschließend wird der Aufbau und die Funktionsweise einer Solarzelle behandelt. Um das Erlernte zu verinnerlichen und anzuwenden, werden daraufhin Experimente zu den Themen Abstandsgesetz und Einfallswinkel durchgeführt. Zudem werden eigene Stromkreisläufe mit Solarzellen gebaut. Dabei machen sich die Schülerinnen und Schüler sich mit der elektrischen Spannung, der Stromstärke, der Leistung und der Strahlungsintensität vertraut. Zuletzt werden die Anforderungen an die Solarenergie in der praktischen Anwendung bei Weltraummissionen untersucht. Altersgruppe: 14-18 Jahre Schwierigkeitsgrad: mittel Vorbereitungszeit: Eine Stunde Kosten: gering Die Schülerinnen und Schüler verstehen, was Strahlungsintensität ist und lernen sie zu berechnen. erfahren den Aufbau und die Funktionsweise von Solarzellen. lernen die Bedeutung des Einfallswinkels kennen und führen Experimente dazu durch. führen Experimente zum Abstandsgesetz durch. analysieren Daten und stellen diese graphisch dar. bauen und gestalten eigene Stromkreise mit Solarzellen. machen sich mit der elektrischen Spannung, der Stromstärke, der Leistung und der Strahlungsintensität vertraut. untersuchen die Anforderungen an Solarenergie bei ihrem Einsatz bei Weltallmissionen.

Die Unterrichtseinheit "Halbleiterphysik für Einsteiger" macht die Schülerinnen und Schüler mit einer Technologie bekannt, die aus unserem Alltagsleben nicht mehr wegzudenken ist. Die theoretischen Grundlagen beruhen auf der Erkenntnis, dass es neben Leitern und Nichtleitern auch Materialien gibt, die unter bestimmten Voraussetzungen zum Leiter werden können – die so bezeichneten Halbleiter. Am Beispiel des strukturellen Atomaufbaus von Silizium sehen die Lernenden zunächst, welche Voraussetzungen ein Stoff besitzen muss, um zum Halbleiter werden zu können. Zudem werden die Lernenden an die Möglichkeiten der Beimischung bestimmter anderer Stoffe (Dotierung) herangeführt, was völlig neue Möglichkeiten für kontaktlose elektrische Schaltungen eröffnet. Halbleitertechnologie ist die Voraussetzung für viele technische Anwendungen – von der Solarzelle über LEDs bis hin zu Transistoren. Ohne Halbleiter wäre die immer wichtiger werdende Digitalisierung nicht denkbar. Anhand von aussagekräftigen Abbildungen oder Animationen werden die theoretischen Grundlagen besprochen: Bei tiefen Temperaturen sind Halbleiter Isolatoren – erst durch Energiezufuhr (zum Beispiel Erwärmung) lassen sich Elektronen aus ihren Paarbindungen lösen, so dass Leitungselektronen und Löcher entstehen. Legt man dann eine äußere Spannung an, beginnen die Elektronen zu wandern. Mit Abbildungen und/oder Animationen werden die Lernenden mit Begriffen wie Elektronenstrom, Löcherstrom und Eigenleitung bekannt gemacht. Halbleiterphysik Die Halbleiterphysik basiert auf verschiedenen Grundstoffen wie Silizium oder Germanium, die man mit geeigneten Stoffen wie dem fünfwertigen Phosphor P 5+ oder dem dreiwertigen Bor B 3+ dotiert. Dabei enthält ein Kubikmillimeter bis zu 2,4×10 17 Fremdatome, was eine riesige Zahl von frei beweglichen Ladungsträgern zur Folge hat. Mit diesen grundlegenden Fakten lassen sich nun die unterschiedlichsten Anwendungen herstellen – im einfachsten Fall Dioden – bis hin zu komplizierten Schaltungen von Transistoren. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden werden eher nicht zu erwarten sein, da sich die wenigsten Gedanken machen werden, wie ihre Smartphones, LEDs oder moderne Fernseher funktionieren. Gleichzeitig ist es aber sehr wichtig den Lernenden zu zeigen, welche Grundbausteine nötig sind, um die obigen Geräte zu bauen beziehungsweise die Digitalisierung voranzutreiben. Didaktische Analyse Bei der Besprechung der Grundlagen der Halbleiterphysik ist es besonders wichtig, den extremen Grad der Miniaturisierung hervorzuheben, ohne die viele Geräte nicht einmal ansatzweise gebaut werden könnten. Allerdings sind die Vorgänge nicht – wie in der Makrophysik – mit dem Auge verfolgbar, was zur Folge hat, dass Versuche nicht im Detail zu sehen sind, sondern nur über Messinstrumente nachverfolgt werden können. Methodische Analyse Bei der Erarbeitung des Stoffes ist es wichtig, dass aussagekräftige Abbildungen und gegebenenfalls Animationen oder brauchbare Videos zur Erklärung herangezogen werden – nur so können die teilweise nur schwer nachvollziehbaren Vorgänge deutlich gemacht werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die Besonderheiten von Halbleitern im Gegensatz zu Leitern beziehungsweise Nichtleitern. wissen um die Bedeutung von Fremdatomen beim Dotieren von Halbleitermaterialien. beschreiben und erläutern die Wirkungsweise einer Halbleiterdiode. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. überprüfen die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit und ordnen sie ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschülern auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden etc. wertfrei diskutieren zu können.

In dieser Unterrichtseinheit, bei der es um das Beschleunigen und Bremsen beim Autofahren geht, werden die Schülerinnen und Schüler mit den Bewegungsgleichungen für geradlinige Bewegungen der klassischen Mechanik anhand einfacher Aufgabenstellungen bekannt gemacht. Mit einem einführenden Video und/oder einem konstruierten Beispiel werden Reaktions- und Bremswege beispielhaft demonstriert. Dabei ist es sehr wichtig, die Lernenden auf das schwierige Einschätzen hoher Geschwindigkeiten aufmerksam zu machen, insbesondere bei zu geringen Abständen – etwa auf der Autobahn. In Abhängigkeit von der Reaktionszeit des jeweiligen Fahrers kommt es genau deshalb oft zu schweren Verkehrsunfällen , weil sowohl der Reaktionsweg als auch die Dauer des Abbremsens, trotz Hilfsmitteln wie Antiblockiersystem oder Spurhalteassistent, häufig völlig falsch eingeschätzt werden. Anhand einfacher Beispiele können die Lernenden leichter Geschwindigkeiten, Distanzen und Dauer von Brems- beziehungsweise Beschleunigungsstrecken einschätzen und die zugehörigen Bewegungsgleichungen anwenden. Mit unterschiedlichen Beispielen und Berechnungen wird auf die besondere Bedeutung der sogenannten Anfangsgeschwindigkeit bei einem Bewegungsablauf hingewiesen. "Autofahren" als Thema im Physikunterricht Alle Schülerinnen und Schüler fiebern daraufhin, selbst Autofahren zu dürfen. Mit dem Erwerben des Führerscheins ist es aber leider oft nicht getan, die Risiken und Gefahren des Straßenverkehrs richtig einzuschätzen. Deshalb ist es sehr wichtig, durch anschauliche Beispiele und zugehörige Berechnungen den jungen Leuten vor Augen zu führen, welche Reaktions- und Bremswege bei entsprechenden Geschwindigkeiten nötig sind, um ein Auto sicher zum Stehen zu bringen. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse der Lernenden sind natürlich vorhanden, weil jede Schülerin und jeder Schüler das Autofahren kennt. Inwieweit junge Menschen aber mit den Gegebenheiten beim Bewegen eines teilweise zwei Tonnen schweren Autos vertraut sind, das sei dahingestellt beziehungsweise eher nicht zu erwarten. Didaktische Analyse Das Thema "Beschleunigen und bremsen" ist sehr gut geeignet, die Lernenden für die Gefahren im Straßenverkehr zu sensibilisieren und gleichzeitig zu zeigen, dass ein vernünftiges Fahren mit angemessenen Geschwindigkeiten ein hohes Maß an mehr Sicherheit bringt. Der Begriff der Beschleunigung in seiner zweifachen Bedeutung (Abbremsung ist eine negative Beschleunigung) muss den Lernenden eindringlich vermittelt werden, insbesondere unter dem Aspekt, dass sich ein Auto vor einer Abbremsung mit einer bestimmten Geschwindigkeit (man nennt sie Anfangsgeschwindigkeit) bewegt. Dies macht den Bremsvorgang im Gegensatz zu einer positiven Beschleunigung aus dem Zustand der Ruhe heraus (Anfangsgeschwindigkeit gleich Null) wesentlich länger, nicht zuletzt wegen der unterschiedlichen Reaktionszeit der Fahrerin und des Fahrers. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die unterschiedlichen Bewegungsabläufe beim Fahren eines Autos. können die Bewegungsgleichungen für die geradlinige Bewegung auf unterschiedliche Situationen anwenden. wissen um die großen Gefahren bei zu hohen Geschwindigkeiten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit den Grundlagen des elektrischen Widerstands, einer physikalischen Größe, die von Georg Simon Ohm im Jahr 1826 aus der Proportionalität von Spannung und Stromstärke gefunden wurde. Die Schülerinnen und Schüler lernen mit einfachen Versuchen, dass sich die den Stromfluss darstellenden Elektronen nicht reibungsfrei bewegen können. Vielmehr ist es so, dass es keinen Stromkreis ohne Widerstand gibt, wenn man den physikalischen Spezialfall Supraleitung außer Acht lässt. Der elektrische Widerstand ist vom Material, der Temperatur und anderen Größen wie Länge und Querschnittsfläche eines Leiters abhängig. Die Zusammenhänge werden den Lernenden über das Ohmsche Gesetz nähergebracht, das den Widerstand aus dem Quotienten von Spannung durch Stromstärke berechnet.Zunächst werden den Lernenden die Besonderheiten der Leitfähigkeit von Leitern - im Gegensatz zu Nichtleitern - vorgestellt. Der entscheidende Unterschied zwischen Leitern und Nichtleitern besteht darin, dass Leiter Elektronen in ihrer äußeren Schale besitzen, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung die negativ geladenen Elektronen in Bewegung setzen. Anhand von Versuchen und zugehörigen Diagrammen erkennen die Schülerinnen und Schüler, dass das Ohmsche Gesetz nur für bestimmte Leiter, wie etwa Konstantan, gilt. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Einführung des spezifischen Widerstandes, der für die unterschiedlichen Materialien zu ermitteln ist. Der elektrische Widerstand als Thema im Physik-Unterricht Uns allen bekannte elektrische Anwendungen wie Radio oder Computer kannte der Erlanger Physiker Georg Simon Ohm im 19. Jahrhundert noch nicht. Mit seinen Experimenten hat er jedoch gezeigt, dass zwischen der an einen Leiter angelegten Spannung und der daraufhin durch ihn fließenden Stromstärke ein Zusammenhang bestand. Mit dem nach ihm benannten Ohmschen Gesetz hat Georg Simon Ohm bewiesen, dass unter bestimmten Voraussetzungen der Quotient zwischen Spannung und Stromstärke konstant ist. Er hatte mit der Konstante den elektrischen Widerstand und damit die wichtigste Grundlage vieler Berechnungen in der Elektrotechnik gelegt. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden dürfen nur dann erwartet werden, wenn sie sich bereits mit Elektro- oder Elektronik-Baukästen beschäftigt haben. Im Übrigen sind Spannung und Stromstärke als Begriffe sicher bekannt, den Wenigsten aber kaum die Zusammenhänge zwischen beiden. Didaktische Analyse Bei der Besprechung des Themas muss man darauf achten, den Lernenden klar zu machen, dass mit unterschiedlichen Widerständen in einem einfachen Stromkreis, aber auch in der Elektronik der Stromfluss durch die verschiedenen Bereiche des Stromkreises gesteuert werden kann. Methodische Analyse Der Begriff des Widerstandes lässt sich an verschiedenen Beispielen aus dem Alltag relativ leicht zeigen, wie etwa bei einem Schlauch, durch den man Wasser pumpen will: Man wird dabei schnell erkennen, dass dieselbe Menge an durchlaufendem Wasser bei einem dünneren Schlauch mehr Druck erfordert als bei einem dicken Schlauch. Mit anderen Worten setzt der dünne Schlauch dem dicken mehr Widerstand entgegen. Angewandt auf den elektrischen Widerstand kann man das problemlos mit einem dünnen und einem dicken Kabel gleicher Länge zeigen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die Bedeutung des Widerstandes in Elektrizitätslehre und Elektronik. kennen die Unterschiede zwischen Ohmschem Widerstand und spezifischem Widerstand. können Berechnungen in verzweigten Stromkreisen mit mehreren Widerständen anstellen. untersuchen die elektrische Leitfähigkeit von Stoffen experimentell (Leiter, Nichtleiter). lernen den Aufbau eines Stromkreises unter Vorgabe einer Schaltskizze durchzuführen sowie Stromkreise in Form von Schaltskizzen darstellen zu können. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.