Online-Kurs "Spezielle Relativitätstheorie" mit GeoGebra

Unterrichtseinheit

Die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) Albert Einsteins gilt als nicht gerade leicht verständlich. Interaktive Applets können durch die dynamische Darstellung der geometrischen Zusammenhänge das Verständnis jedoch erheblich erleichtern.

  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe II
  • 4-6 Stunden (bei Vertiefung entsprechend mehr)
  • Kurs, Arbeitsblatt interaktiv
  • 1 Arbeitsmaterial

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Der hier vorgestellte Online-Kurs zur Speziellen Relativitätstheorie, der mit dem österreichischen Bildungssoftware Preis L@rnie 2005 ausgezeichnet wurde, bietet eine übersichtliche und detaillierte Einführung. Schülerinnen und Schülern wird durch viele interaktive Elemente ein aktiv-entdeckender Zugang zu den physikalischen Sachverhalten ermöglicht. Phänomene wie Längenkontraktion, Zeitdilatation oder Geschwindigkeitsaddition werden dabei anschaulich dargestellt und die Ergebnisse der Berechnungen innerhalb der dynamischen Konstruktion angezeigt. Der Einsatz der mit der kostenfreien dynamischen Geometriesoftware GeoGebra entwickelten Applets schafft Visualisierungsmöglichkeiten, die mit Papier, Bleistift und traditionellen Konstruktionswerkzeugen im Heft und an der Tafel nicht realisierbar sind. Trotz der Vorteile des Computers als Rechen- und Zeichenknecht sollte im Unterricht auf die Übung händischer Konstruktionen nicht verzichtet werden.

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die Axiome der Speziellen Relativitätstheorie kennen.
  • die Galilei-Transformation rechnerisch und grafisch anwenden und interpretieren können.
  • Raum-Zeit-Diagramme konstruieren und interpretieren können.
  • die Lorentz-Transformation rechnerisch und grafisch anwenden und interpretieren können.
  • die wichtigsten Phänomene der SRT wie Längenkontraktion und Zeitdilatation angeben und interpretieren können.
  • Geschwindigkeiten relativistisch addieren können.
  • die relativistische Massenzunahme wiedergeben und in Beispielen anwenden können.
  • die Beziehung von Masse und Energie in Einsteins berühmter Äquivalenzformel deuten und die Abhängigkeit der Gesamtenergie und der kinetischen Energie von der Geschwindigkeit beschreiben können.
  • die Äquivalenz von Masse und Energie und die Möglichkeiten der Anwendung verstehen.

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Andreas Lindner

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