Grundbegriffe der Wellenlehre mit GeoGebra

Veröffentlicht am 30.08.2006
  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe II
  • mindestens 2 Stunden (am besten Doppelstunde) oder freie Zeiteinteilung bei selbstständiger Bearbeitung außerhalb des Unterrichts
  • Ablaufplan, Arbeitsblatt interaktiv
  • 1 Arbeitsmaterial

Der hier vorgestellte Online-Kurs mit interaktiven GeoGebra-Applets bietet variabel einsetzbare Materialien zum Lehren und Erlernen der Grundbegriffe der Wellenlehre.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Schwingungen und Wellen gehören zu den grundlegenden Phänomenen, die in vielen Gebieten der Physik auftreten: der Ton einer schwingenden Saite in der Akustik, die Wellennatur des Lichts in der Optik, der Schwingkreis in der Elektrizitätslehre bis hin zu den Wellenbetrachtungen in der Atom-, Kern- und Quantenphysik. In nahezu jedem Lehrbuch werden die Entstehung und das Fortschreiten von Wellen mit einer Reihe von Momentaufnahmen dargestellt, um der dynamischen Natur der Sache gerecht zu werden. Die kostenfreie dynamische Geometriesoftware GeoGebra bietet hier weitaus bessere Visualisierungsmöglichkeiten, die auf dem Papier und an der Tafel nicht realisierbar sind und die das Verständnis erleichtern. Der Lehrende oder die Lernenden können mithilfe dynamischer Java-Applets, die mit GeoGebra erstellt wurden, gleichsam die Zeit schnell, langsam, vorwärts oder rückwärts laufen lassen und auch anhalten. Parameter wie Amplitude, Frequenz und Phasengeschwindigkeit können kontinuierlich verändert und so deren Einfluss auf die Erscheinung einer Welle beobachtet werden. Dies ermöglicht einen aktiv-entdeckenden Zugang zu den physikalischen Sachverhalten. Kurze Kontrollfragen mit einblendbaren Lösungen dienen der eigenständigen Lernzielkontrolle.

Didaktisch-methodischer Kommentar

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die Zeigerdarstellung der harmonischen Schwingung verstehen.
  • die Entstehung und das Fortschreiten einer Seilwelle (mechanische, harmonische, lineare Transversalwelle) verstehen.
  • die Begriffe Phase, Phasenwinkel, Periodendauer, Frequenz, Wellenlänge und Phasengeschwindigkeit einer Welle kennen und erklären können.
  • wissen, dass bei der Transversalwelle keine Materie, sondern Energie in Ausbreitungsrichtung transportiert wird.
  • die zeitliche und räumliche Periodizität als Kennzeichen einer Welle erkennen.
  • die Herleitung der Wellengleichung verstehen.
  • die Wellengleichung anwenden können.

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Avatar Claus Wolfseher

unterrichtet am Katharinen-Gymnasium Ingolstadt die Fächer Mathematik, Physik und Informatik. Auf seiner Homepage finden Sie weitere interaktive Materialien.

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