Minkowski-Diagramme mit Derive

Dieser Artikel beschreibt, wie der rechnerische und zeichnerische Aufwand für die Erstellung und Interpretation von Minkowski-Diagrammen im Physikunterricht mithilfe des „Rechen- und Zeichenknechtes Computer“ reduziert, somit der inhaltlichen Diskussion mehr Zeit gewidmet und der Umgang mit einem CAS geübt werden kann.

  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe II
  • 10-12 Stunden
  • Ablaufplan, Arbeitsblatt interaktiv
  • 1 Arbeitsmaterial

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Will man Aufgaben zur Relativitätstheorie mithilfe des Minkowski-Diagramms zeichnerisch bearbeiten, so müssen Parallelen gezeichnet und deren Schnittpunkte mit Achsen oder anderen Geraden bestimmt werden. Je nach Sorgfalt sind die damit erzielten Werte brauchbar oder kaum brauchbar. Eine rechnerische Kontrolle ist auf jeden Fall angebracht. Warum überträgt man dann die Arbeit nicht gleich dem Computer?! Die Genauigkeit seiner Zeichnungen ist kalkulierbar, für die rechnerische Kontrolle der Ergebnisse steht er ebenfalls zur Verfügung und gleichzeitig lernen die Schülerinnen und Schüler ihre anderweitig erworbenen mathematischen Kenntnisse oder auch den Umgang mit entsprechender Mathematiksoftware anzuwenden. Ein geeignetes Werkzeug kann zum Beispiel ein Computeralgebrasysteme wie Derive sein.

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • das Computeralgebrasystem Derive als universelles mathematisches Werkzeug kennen lernen.
  • mit Derive eine Anleitung für die Erzeugung von Minkowski-Diagrammen entwickeln.
  • Aufgaben aus der Relativitätstheorie sowohl grafisch als auch rechnerisch mit Derive lösen können.
  • die Bedeutung von Minkowski-Diagrammen erkennen.
  • erkennen, dass die Erhaltungssätze der Mechanik in der Relativitätstheorie eine neue Bedeutung bekommen.

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Rainer Wonisch

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