Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie

Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit den "Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie", einem von mehreren Themen, mit denen Albert Einstein im Jahr 1905 - auch sein "annus mirabilis" genannt - die Welt der Physik völlig verändert hat. Seine revolutionären Gedanken und Überlegungen zu verschiedenen Bereichen der Physik haben die bis dahin geltenden Gesetzmäßigkeiten teilweise auf den Kopf gestellt. Bis zum heutigen Tag sind Einsteins Erkenntnisse für viele Menschen nur schwer zu verstehen, auch wenn sie in Teilen mit mathematischen Grundkenntnissen gut nachvollziehbar sind.

Physik
Sekundarstufe II
3 Unterrichtsstunden
Arbeitsblatt, Übung, Ablaufplan
3 Arbeitsmaterialien

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Ausgehend von Einsteins Postulaten - dem Relativitätsprinzip und dem Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit - werden die Schüler und Schülerinnen in Gedankenbeispielen auf die Gesetzmäßigkeiten der Speziellen Relativitätstheorie hingeführt. Dabei werden die unter den Namen Zeitdilatation und Längenkontraktion bekannten Gesetze detailliert hergeleitet. Geeignete Übungsaufgaben ergänzen die Theorie und zeigen, dass teilweise schwer verständliche Zusammenhänge Realität sind, auch wenn davon im Alltagsleben nichts zu spüren ist.

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Unterrichtsmaterial "Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie" (PDF)

Unterrichtsmaterial "Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie" (Word)

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Auf diesem Arbeitsblatt werden die Grundprinzipien der Speziellen Relativitätstheorie vorgestellt. In einem Gedankenbeispiel wird zum einen der Unterschied zur Newton'schen Mechanik verdeutlicht und zum anderen die Bedeutung der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit hervorgehoben.
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In diesem Arbeitsblatt werden die Begriffe "Zeitdilatation" und "Längenkontraktion" erläutert und die daraus resultierenden Gesetzmäßigkeiten hergeleitet. An die Beispiele angelehnte Übungsaufgaben sollen ein tieferes Verständnis für die schwierigen Zusammenhänge ermöglichen.
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Dieses Arbeitsblatt enthält die Lösungen zu den Übungsaufgaben.
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Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

wissen um die Zusammenhänge bei der Speziellen Relativitätstheorie.
können die Begriffe "Zeitdilatation" und "Längenkontraktion" beschreiben und herleiten.
können die Bedeutung der Speziellen Relativitätstheorie für die Entwicklung technischer Großprojekte einordnen.

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 Mitschülern 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.