Gravitation,
Astronomie,
Physik,
Sekundarstufe II,
Rechnen
Diese Unterrichtseinheit zum Thema "Gravitationswellen" behandelt deren ersten indirekten Nachweis im Jahr 1974 durch Messung der Umlaufdauer eines Pulsars in einem Binärsystem.
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Zwei Neutronensterne, einer davon ist ein Pulsar, umkreisen sich auf stark elliptischen Bahnen. Dieses System stellt ein ideales Testlabor für die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie dar. Dabei treten zwei relativistische Effekte besonders stark zutage: die Drehung der Bahn-Ellipse des Pulsars (Periastrondrehung) und die Verringerung der Umlaufdauer des Pulsars aufgrund der Abstrahlung von Gravitationswellen. Beide Effekte werden in dieser Unterrichtseinheit thematisiert, wobei der Schwerpunkt auf dem Thema Gravitationswellen liegt.
Die Materialien nehmen Bezug auf ein Erklärvideo aus der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen. Zu diesem Video finden Sie bei Lehrer-Online noch zwei weitere Unterrichtseinheiten, welche die Sonnenfinsternis-Expedition im Jahr 1919 (1974) sowie den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen mithilfe von Laser-Interferometern im Jahr 2015 – also die Vorgeschichte beziehungsweise die weitere Entwicklung der Forschung in diesem Bereich – zum Inhalt haben und ergänzend zur vorliegenden Einheit im Unterricht eingesetzt werden können.
Den Zugriff auf die komplette Unterrichtseinheit inklusive der Downloads erhalten alle Premium-Mitglieder.
Hier können Sie die Lösungen zu den Arbeitsblättern der Unterrichtseinheit "Gravitationswellen: erster indirekter Nachweis mit Pulsar" herunterladen.
Alle Arbeitsblätter der Unterrichtseinheit "Gravitationswellen: erster indirekter Nachweis mit Pulsar" im Word-Format können Sie hier als ZIP-Ordner herunterladen.
erkennen, dass die Drehung der Bahn-Ellipse den Vorhersagen der Relativitätstheorie entspricht.
berechnen physikalische Größen mit komplexen Formeln.
werten Messwerte aus.
interpretieren und bewerten Versuchsergebnisse.
erklären physikalische Phänomene und Versuchsanordnungen im Sachzusammenhang.
stellen die wissenschaftliche Bedeutung von physikalischen Erkenntnissen heraus.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler…
können die im Video dargestellten physikalischen Inhalte nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben sowie Informationen gezielt herausstellen.
können Texte in gedruckter und digitaler Form nach bestimmten Fragestellungen hin untersuchen und die relevanten Informationen herausarbeiten.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler…
arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit.
diskutieren in Partner- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse.
stellen Ergebnisse der Partner- und Gruppenarbeit angemessen und verständlich im Plenum dar.
