Physik

Komplexe Aufgabe für Physik 9 Mechanik, in der theoretisch und experimentell die Empfindungen beim Achterbahnfahren physikalisch begründet werden sollen. Dazu müssen Begriffe entwickelt und präzisiert werden, die eine Beschreibung der Vorgänge ermöglichen.

Ausgehend von der experimentellen Untersuchung eines Alltagsvorgangs (Kopfballspielen) werden Zusammenhänge zwischen Bremsweg, Bremskraft, Masse und Beschleunigung hergestellt.

Arbeitsblätter zum Frequenzbegriff und zum Phänomen Schwebung; es wird das Programm Derive benutzt.

Aufgabe, in der die Zuordnung von Vorgängen zu Weg-Zeit-Diagrammen gelernt werden soll.

Die Einheit trägt den Titel "Steuerung elektrischer Energie", so dass dementsprechend Steuerungen von Energietransporten im Mittelpunkt stehen müssten. Dazu wäre es notwendig, die transportierte Energie zu messen, d.h. man müsste mechanische und innere Energie messen können. Das ist jedoch nach dem Lehrplan erst in späteren Einheiten vorgesehen und kann demnach nicht in dieser Einheit geschehen. Dennoch sollte man den Aspekt des Energietransportes mit dem elektrischen Strom verdeutlichen, indem man vorab zeigt, dass elektrische Energie in mechanische Energie (Lageenergie und kinetische Energie) oder in innere Energie umgewandelt werden kann. Dieser Energietransport ist mit dem Fließen von Ladungen verbunden, womit man dann beim Thema elektrischer Strom, Ladung, Spannung wäre.

Aus Variationen des Aufladevorganges eines Faraday-Bechers mit geladenen Wassertropfen (Demonstrationsexperiment) sollen die Schüler eine sinnvolle Definition des Begriffs der elektrischen Stromstärke erarbeiten.

Beobachtung und Interpretation eines Demonstrationsexperimentes mit dem Elektroskop;
ein Schülerinnen und Schüler überraschender, motivierender Versuch, der eine kontroverse Diskussion aufkommen ließ. Die Erklärung macht die Bedeutung eines Modells bewusst.

Verschiedene Varianten einer Doppelweg-Gleichrichterschaltung werden im Demonstrationsexperiment vorgeführt; die Schüler sollen die Wirkungsweise der Schaltungen qualitativ erklären.

Schüler der Mittelstufe haben bekanntermaßen große Schwierigkeiten, die benötigten Messgeräte richtig (d.h. mal in Reihe, mal parallel) zu schalten. In den letzten Stunden kam mir dabei die Idee der folgenden Bezeichnung... Stefan Burzin

Interpretation eines komplexen Demonstrationsexperimentes durch konsequente Anwendung gelernter Zusammenhänge, dabei ist vertikale und horizontale Vernetzung von Wissen notwendig.

Vier experimentelle Aufgaben zur Parallelschaltung, mit denen die Schüler selbständig die Aussagen der Kirchhoffschen Regeln finden, als Hypothesen formulieren und überprüfen können.

die Schüler lernen im Experiment die Umwandlung von Licht in elektrische Energie in einer Halbleiterdiode kennen, sie wenden erlernte Modellvorstellungen über den p-n-Übergang an, um das Phänomen zu erklären.

Zur Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität, mit hohem Einsatz von gelernten Verfahren der Mathematik.

Vier Aufgaben zu Energieumwandlungen:
Eine Rechenaufgabe zur Umwandlung von Lageenergie in elektrische Energie;
eine experimentelle Aufgabe zur Ermittlung des Terms der kinetischen Energie W= m·v²/2;
eine experimentelle Aufgabe zur Umwandlung von chemischer Energie in Lageenergie;
eine experimentelle Aufgabe zur Bestimmung des Mindestbenzinverbrauchs eines Mofas.

Die Schüler sollen mit Hilfe ihrer Kenntnisse über Schmelzen und Erstarren von Wasser ein Experiment mit einer unterkühlten Flüssigkeit deuten, die unter Temperaturerhöhung fest wird.

Die Schüler sollen Ideen entwickeln, wie man man ein Fahrzeug mit einer Kerzenflamme antreiben kann. Die Aufgabe dient als Einstieg; sie fördert die Kreativität.

• Elektrizitätslehre
• Optik
• Mechanik
• Wärmelehre und Energie
• Kernphysik
• Akustik
• Allgemeine
• Wiederholung

Physikaufgabe zu beschleunigter Bewegung (fast) ohne Reibung.

Anfahren mit dem Fahrrad bei verschiedenen Übersetzungen des Antriebs.

Überlagerung von Bewegungen, Unabhängigkeitsprinzip. Bremsen oder Beschleunigen bei Annäherung an eine "gelbe" Ampel. Die Aufgabe ermöglicht die Diskussion über den Zusammenhang zwischen Reaktionszeit und Anhalteweg und über realistische Werte für die Beschleunigung und Verzögerung von Pkw.

Schüler schreiben über Physik. Es handelt sich um eine Aufgabe, mit der versucht werden soll, Schülerinnen und Schüler im Gallinschen Sinne über Physik schreiben zu lassen.
Die Aufgabe war Hausaufgabe und wurde als Wiederholungs-/Vertiefungsaufgabe neben dem normalen Unterricht gestellt.
Ob und wie die Hausaufgabe bewertet wird, sollte gegebenenfalls mit den S. abgestimmt werden. Es muss aber eine Mindestleistung erkennbar sein.

Annäherung an die Lösung in drei Stufen, Anwendung von Simulationen.

Die folgenden Aufgaben stammen in leicht veränderter Form aus dem Buch von A. Arons: Homework and Test Questions for Introductory Physics Teaching; Preis: 84,78 DM.
Ich möchte sie an dieser Stelle auch nur unkommentiert weitergeben. Das Buch ist voll von "diesen" Aufgaben, diese Auswahl dient als Diskussionsgrundlage für die Arbeitsgruppe Phy9 (evtl. auch Phy11). Stefan Burzin

Es soll ein Aufsatz über eigene Erfahrungen mit Wellen geschreiben werden. Die Lösungen zeigen erstaunliche Aspekte.

Komplexe und umfangreiche Aufgabe zu Bahnen von Erdsatelliten allgemein und speziell geostationären Satelliten, die sich aus den Anwendungen der Satelliten ergeben.
Mit Stundenverlauf einer Hospitationsstunde, in der die Aufgabe eingesetzt wurde.

Die Größe der Kräfte, die beim Bremsen eines Autos auftreten, wird abgeschätzt. Die Bedeutung von Sicherheitsgurt und Airbag zur Verminderung von Unfallfolgen wird erarbeitet.

Durch die Zuordnung von Graphen sollen die Zusammenhänge zwischen Kraftverlauf und Bewegungstyp gesichert werden; hoher Wiederholungsanteil, vertikale Vernetzung.

Ausbreitung mechanischer Wellen; aus vier Seismogrammen soll die Position eines Erdbebenherdes ermittelt werden. Die Lösung erfordert Kreativität bei der Anwendung relativ einfacher physikalischer Zusammenhänge; im letzten Teil des Lösungsweges ist ein Probierverfahren erforderlich, oder man nutzt ein Geometrie-Programm. Überwiegend werden graphische Verfahren benutzt.

Diese Aufgabe wurde in einer Hospitationsstunde eingesetzt; der Stundenverlauf wird beschrieben; mit ausgewertetem Schülerfragebogen zum Aufgabeneinsatz.

Modellhafte Berechnung der Geschwindigkeiten des austretenden Treibstoffs und der verbleibenden Masse während der Antriebsphase in 10 Schritten.

Der offene Auftrag erfordert die selbständige Kombination gelernter Kenntnisse zu qualitativen und quantitativen Aussagen. Geeignet auch als Einstieg in das Thema Scheinkräfte.

Die S. sollen mit ihren Kenntnissen zur Überlagerung von Schwingungen auf mehreren Wegen (Zeigerdiagramm, y-t-Graphen, Sinus-Summenformel) Vorhersagen über das Phänomen Schwebung machen. Die gewonnenen Ergebnisse lassen sich miteinander vergleichen und aneinander überprüfen, aus ihnen soll vorhergesagt werden, wie sich eine akustische Schwebung anhört. Erst anschließend wird eine Schwebung vorgeführt. Schwierig ist offenbar, eine Vorstellung vom zeitlichen Ablauf des Zeigerdiagramms zu entwickeln und die Sinus-Summenformel auf die y-t-Funktionsgleichungen anzuwenden.

6 Versionen einer Aufgabe zum waagerrechten Wurf, alle als Klausuraufgaben erprobt, alle alltagsgerecht verpackt.

Aus einem Filmausschnitt wird der Weg-Zeit-Graph eines startenden Läufers gewonnen; daran wird der Begriff Geschwindigkeit problematisiert und präzisiert; eine Aufgabe für die Unterrichtsphase "Erarbeitung".

Die Schülerinnen und Schüler sollen aus der Beobachtung einer harmonischen Schwingung auf den Verlauf des s-t-Graphen schließen.

Abwandlung einer bekannten Standardaufgabe: die S. sollen selbst herausfinden, welche Größen in welcher Weise in die Entscheidung eines Pkw-Fahrers eingehen, zu überholen oder es lieber zu lassen.

Zur Einführung oder Einübung des waagerechten Wurfes; zwei Versionen.

Relativ komplexe Aufgabe mit drei verschiedenen Lösungswegen: Zeichnung, Lösung einer quadratischen Gleichung, Iteration.

Aus Messwerten zu Stößen ergibt sich ein scheinbarer Widerspruch zum Energieerhaltungssatz, den die S. selber lösen sollen.

Berechnung der Endgeschwindigkeit nach Ablauf von einer schiefen Ebene auf zwei Arten.

ualitative Aufgabe zur Umwandlung von Lageenergie in Bewegungsenergie auf vier verschiedenen Abhängen.

Sehr offene qualitative Fragestellung zum Stabhochsprung, in der viele Einflüsse auf die Sprunghöhe bedacht werden müssen.

Vergleich des Treibstoffverbrauchs bei unterschiedlichem Pkw-Fahrverhalten im Stadtverkehr.

Der Unterschied zwischen der normalen Reflexion an einem Spiegel und der Bragg-Reflexion soll deutlich werden.

Fiktive Rechnung zur Unschärferelation an einem makroskopischen Objekt.

Die Aufgabe visualisiert Wahrscheinlichkeitswelle eines Quantenobjekts hinter einem Doppelspalt im Vergleich mit einer klassischen Welle.

Aus der Vermessung einer Interferenzfigur, die eine CD als Reflexionsgitter liefert, werden einige ihrer Eigenschaften ermittelt; hoher Anteil Wiederholung einfacher Rechenschritte.
Die Aufgabe erwies sich als unerwartet reizvoll für die Schülerinnen und Schüler; offenbar stellt die schillernde Scheibe für sie ein kleines Alltagsgeheimnis dar, das auf diese überraschende Weise ein wenig gelüftet wird.

Es wird eine experimentelle Einführung in die Holografie in drei Schritten vorgeschlagen. Die Experimente werden beschrieben, Aufgaben sind beigefügt, die dazu anregen sollen, die Experimente zu verstehen und ihre Ergebnisse vorherzusagen. Auch ein Simulationsprogramm ist dabei.

Ausgehend von der Beobachtung der Farben einer Seifenhaut wird eine vereinfachte Theorie der Interferenzen an dünnen Schichten erarbeitet.

Die Schüler sollen vorhersagen, wie das Spektrum des von einer Seifenlamelle reflektierten Lichtes aussieht. Dabei müsen sie berücksichtigen, dass die Dicke der Lamelle variiert. Wenn die Vorhersage gelingt, haben sie verstanden, wie die Farben der Seifenblasen entstehen.

Ole Römers Methode zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit wird mit Daten aus den vergangenen Jahren nachvollzogen.

Aus den Kenntnissen über einfache Wellen soll das Phänomen der Stehenden Welle erschlossen werden. Dazu werden drei Wege angeboten.

aus der Interferenzfigur, die ein Laserstrahl beim Durchleuchten einer Vogelfeder erzeugt, soll auf die Struktur der Feder geschlossen werden.

Herleitung der Elektronenbahn im Oszilloskop als Formelpuzzle mit begründenden Kommentaren; Vernetzung von Inhalten, Visualisierung von Zusammenhängen.

Es handelt sich um eine Aufgabe, mit der versucht werden soll, Schülerinnen und Schüler im Gallinschen Sinne über Physik schreiben zu lassen. Die Aufgabe war Hausaufgabe und wurde als Wiederholungs- und Vertiefungsaufgabe neben dem normalen Unterricht gestellt.

Herleitung eines Term für die Hall-Spannung als Formelpuzzle mit begründenden Kommentaren.

Mit dem NEVA Experimentier-Oszilloskop kann der Einfluss des Erdmagnetfeldes auf einen Elektronenstrahl nachgewiesen und gemessen werden.

Ziel: Annäherung an die Sonne durch einfache Rechnungen und Abschätzungen, Benutzung von bekannten Zusammenhängen und Werten, kumulatives Lernen

Eine Aufgabe zur Vektorgeometrie als Bereitstellung von Methodenwissen für Mechanik 11 mit hohem Anteil Wiederholung der Geometrie der Mittelstufe.

Messung der Mondentfernung durch Trangulation; das gesamte Verfahren ist ein anspruchsvolles Projekt für Astronomie-Arbeitsgemeinschaften; die Auswertung der Messdaten gelingt im Mathematik-Unterricht der 10. Klasse (Sinussatz); das Thema ist Teil des Unterrichts über Gravitation im Mechanik-Kurs des 11. Jahrgangs.