Lehrermaterial Physik 11 GK (1) duden paetec

Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1
Hinweise zur Arbeit mit dem Lehrermaterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2
Übersicht über Lernbereiche im Physikunterricht
Gymnasium Klassen 6 –12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3
Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4
Empfehlungen und Materialien zur Unterrichtsgestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5
4.1
Erhaltung der Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.2
Anwendung der Kinematik und Dynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3
Praktikum Kondensator und Spule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.4
Geladene Teilchen in ­elektrischen und ­magnetischen Feldern . . . . . . . 49
4.5
Relativität von Zeit und Raum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.6
Wahlthemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Lösungen der Aufgaben des Lehrbuchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Bildquellenverzeichnis
Corel Photos Inc.: 17, 24/1a–c; DB AG/Reiche: 34/1; Meyer, L., Potsdam: 57, 59; Mountain High Maps 52/1, 56; PhotoDisc,
Inc.: 18/1, 34/2.
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Hinweise zur Arbeit mit dem Lehrermaterial
1
Hinweise zur Arbeit mit dem Lehrermaterial
Die folgenden Empfehlungen und Materialien für den Physikunterricht der Klassen 11 sollen dem Lehrer Anregungen
für seinen Unterricht geben und ihm eine rationelle Unterrichtsvorbereitung und -durchführung ermöglichen. Dabei
wird keine Vollständigkeit angestrebt, sondern es werden Anregungen zu Schwerpunkten des Unterrichts gegeben.
Die Empfehlungen und Materialien sind abgestimmt mit dem Lehrbuch
Physik, Sachsen 11 · Grundkurs, DUDEN PAETEC Schulbuchverlag 2008
(ISBN 978-3-8355-3079-9)
Als Nachschlagewerke für die gesamte Sekundarstufe II sind zu empfehlen:
− Basiswissen Schule Physik Abitur (mit DVD)
Dudenverlag Mannheim · Leipzig · Wien · Zürich
DUDEN PAETEC Schulbuchverlag Berlin · Frankfurt a. M.
ISBN 978-3-89818-076-4
− Formelsammlung bis zum Abitur: Formeln, Tabellen, Daten (mit CD–ROM)
DUDEN PAETEC Schulbuchverlag Berlin · Frankfurt a. M.
ISBN 9783-89818-700-8
Darüber hinaus sind folgende Lehrermaterialien für die Sekundarstufe II zu empfehlen:
− Experimentieranleitungen Physik Sekundarstufe II
DUDEN PAETEC Schulbuchverlag Berlin · Frankfurt a. M.
Printversion, ISBN 978-3-89517-793-4
CD-ROM, ISBN 978-3-89517-781-1
Über das gesamte Angebot des DUDEN PAETEC Schulbuchverlags können Sie sich im Internet unter folgender Adresse
informieren:
http://www.duden-paetec.de
Nachschlagewerke für die Schüler sind zu finden unter:
http://www.schuelerlexikon.de
Das vorliegende Material enthält:
− eine Übersicht über den Physikunterricht der Klassen 6 –12
− einen Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan,
− konkrete Unterrichtsmaterialien (Tafelbilder, Kopiervorlagen, Arbeitsblätter, Experimente, Projekte) und Empfehlungen für die Unterrichtsgestaltung
− die ausführlichen Lösungen aller Aufgaben des Lehrbuchs
Das gesamte Material ist so gestaltet, dass es der Lehrer in Abhängigkeit von seinen Erfahrungen und den spezifischen
Bedingungen ergänzen, präzisieren oder umordnen kann.
Für Anregungen, Vorschläge für konkrete Unterrichtsmaterialien, Kritiken und Hinweise ist der DUDEN PAETEC Schulbuchverlag immer dankbar.
DUDEN PAETEC Schulbuchverlag
Redaktion Physik
Bouchéstraße 12, Haus 11
12435 Berlin
E-mail: [email protected]
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Kräfte (22 Std.)
Mechanische Kräfte
Magnetische Kräfte
Elektrostatische Kräfte
Stromstärke und Spannung in
Stromkreisen (18 Std.)
Die elektrische Stromstärke
Die elektrische Spannung
Energiewandler (10 Std.)
Energie, Energieformen und
­Energieumwandlungen
Mechanische Energie und
­mechanische Leistung
Licht und seine Eigenschaften
(17 Std.)
Ausbreitung des Lichts
Reflexion des Lichts
Brechung des Lichts
Bildentstehung an Sammellinsen
und optische Geräte
Körper, Dichte der Stoffe,
­Bewegungen (14 Std.)
Körper und Stoff
Volumen, Masse und Dichte
Bewegungen und ihre Beschreibung
Temperatur und Zustand von
Körpern (14 Std.)
Temperatur und Temperatu­
rmessung
Volumen- und Längenänderung
von Körpern
Aggregatzustände und ihre
­Änderungen
Wahlpflichtbereiche
(je 4 Std., 2 Themen zur Auswahl)
Kraftwandler – früher und heute
Elektrische Schaltungen
Vom Fliegen
Zeit zur freien Verfügung
Zeit für Projekte
Fächerverbindender Unterricht
Wahlpflichtbereiche
(je 4 Std., 2 Themen zur Auswahl)
Sehen und Fotografieren
Wärmedämmung
Farben
Zeit zur freien Verfügung
Zeit für Projekte
Fächerverbindender Unterricht
Elektrische Stromkreise (5 Std.)
Elektrischer Strom und seine
Wirkungen
Elektrische Stromkreise
Klasse 7 (2 Std.)
Zeit zur freien Verfügung
Zeit für Projekte
Fächerverbindender Unterricht
Wahlpflichtbereiche
(je 4 Std., 2 Themen zur Auswahl)
Vom Ballonfahren
Kühlschrank und Wärmepumpe
Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen
Selbstständiges Experimentieren
(8 Std.)
Eigenschaften elektrischer
­Bauelemente (15 Std.)
Der elektrische Widerstand
Widerstandsgesetz
Kennlinie von Bauelementen
Elektrische Energie und Leistung
Thermische Energie (15 Std.)
Thermische Energie und Wärme
Übertragung von Energie
Wärmekraftmaschinen
Mechanik der Flüssigkeiten und
Gase (12 Std.)
Der Druck
Schweredruck in Flüssigkeiten
Auftrieb
Luftdruck
Klasse 8 (2 Std.)
Zeit zur freien Verfügung
Zeit für Projekte
Fächerverbindender Unterricht
Wahlpflichtbereiche
(je 4 Std., 2 Themen zur Auswahl)
Natürliche Radioaktivität
Energie von Wind und Sonne
Bewegungen auf gekrümmten
Bahnen
Physikalisches Praktikum (7 Std.)
Bewegungsgesetze (16 Std.)
Kinematische Bewegungsgesetze
Newtonsche Gesetze
Energieversorgung (18 Std.)
Energiebereitstellung in Kraft­
werken
Elektromagnetische Induktion
Kernenergie
Grundlagen der Elektronik
(9 Std.)
Eigenschaften von Halbleiterdiode, Solarzelle, Transistor
Leitungsmechanismen in Halbleitern
Klasse 9 (2 Std.)
Zeit zur freien Verfügung
Zeit für Projekte
Fächerverbindender Unterricht
Wahlpflichtbereiche
(je 4 Std., 2 Themen zur Auswahl)
Fernrohre
Kommunikation mit elektronischen Medien
Fernsehbildtechnik
Physikalisches Praktikum (6 Std.)
Hertzsche Wellen (7 Std.)
Eigenschaften und elektromag­
netisches Spektrum
Licht als Strahl und Welle (9 Std.)
Brechungsgesetz, Dispersion und
Farbzerlegung
Beugung und Interferenz
Kosmos, Erde und Mensch (18 Std.)
Sonnensystem, Sterne,
­Sternsysteme
Orientierung am Himmel
Weltbilder
Erkenntnismethoden in der
­Astronomie
Mechanische Schwingungen und
Wellen (10 Std.)
Beschreiben mechanischer
­Schwingungen
Beschreiben mechanischer Wellen
Schallwellen
Klasse 10 (2 Std.)
Übersicht über Lernbereiche im Physikunterricht Gymnasium Klassen 6 –12
Klasse 6 (2 Std.)
2
Übersicht über den Physikunterricht der Klassen 6 –12
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Wahlpflichtbereich (4 Std.)
Es kann aus den folgenden drei Themen ausgewählt werden:
1 Bestimmung elementarer Naturkonstanten
2 Physikalisch-technische Exkursion
3 Technische Anwendungen von Spulen und Kondensatoren
Relativität von Zeit und Raum (4 Std.)
Postulate der Relativitätstheorie
Relativität von Zeit und Strecke
Wirkung der Gravitation auf Licht
Geladene Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern (18 Std.)
Elektrische Ladung und elektrisches Feld
Bewegung von geladenen Teilchen in elektrischen Feldern
Magnetismus und magnetisches Feld
Bewegung von geladenen Teilchen in magnetischen Feldern
Praktikum Kondensator und Spule (6 Std.)
Problemlösen bei komplexen experimentellen Anforderungen
Kondensator als Ladungs- und Energiespeicher
Anwenden der Kenntnisse zur elektromagnetischen Induktion
Fehlerbetrachtungen
Anwendung der Kinematik und Dynamik (14 Std.)
Kinematik der geradlinigen Bewegung
Waagerechter Wurf
Kraft und Bewegung
Gleichförmige Kreisbewegung
Welleneigenschaften des Lichts (8 Std.)
Huygenssches Prinzip
Reflexion, Brechung, Beugung
Interferenz, Polarisation
Erhaltung der Energie (10 Std.)
Energieerhaltungssatz
Übertragung von Energie durch Arbeit
Potenzielle und kinetische Energie
Entwertung von Energie, Reibung, Reibungsarbeit
Anwendungen
Wahlpflichtbereich (4 Std.)
Es kann aus den folgenden drei Themen ausgewählt werden:
1 Anwendungen der Physik
2 Optische Phänomene
3 Akustik
Strahlung der Atomhülle und des Atomkerns (20 Std.)
Historische Entwicklung von Atommodellen
Energietermschema, Emission und Absorption von Licht
Laserstrahlung
Radioaktivität als Naturerscheinung
Eigenschaften von Alpha-, Beta- und Gammastrahlung
Energetische Betrachtungen für Kernprozesse
Phänomene und Anwendungen radioaktiver Strahlung
Grundlagen der Quantenphysik (10 Std.)
Photonen als Quantenobjekte, äußerer lichtelektrischer Effekt
Einsteinsche Gleichung und ihre Interpretation
Quanteneigenschaften der Materie
Praktikum Optik (6 Std.)
Problemlösen bei komplexen experimentellen Anforderungen
Untersuchungen zu Reflexion, Brechung, Interferenz
Fehlerbetrachtungen
Jahrgangsstufe 12 (2 Std.)
Jahrgangsstufe 11 (2 Std.)
Gymnasium Klassen 11–12 Grundkurs
Übersicht über den Physikunterricht der Klassen 6 –12
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Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan
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Demonstrationsexperiment
Schülerexperiment
DE
SE
Esp = }
​ 12 ​ D · s 2
Epot = m · g · h
Kinetische und potenzielle Energie
Ekin = }
​ 12 ​ m · v 2
2
Der Energieerhaltungssatz
Im Mittelpunkt steht die quantitative Beschreibung des Zusammenhangs
zwischen Arbeit und Energie. Fasst man Arbeit als die durch Kraft übertragene Energie auf, dann steht weiter der Energiebegriff im Mittelpunkt.
Auf die Analogie zu Wärme und thermische Energie sollten die Schüler
aufmerksam gemacht werden.
Es ist zu beachten, dass die physikalische Größe Arbeit zwar in der sächsischen Mittelschule eingeführt wird, nicht aber im Gymnasium bis einschließlich Klasse 10. Es geht somit um eine Neueinführung einer Größe.
Die Beschränkung auf W = F · s ist für den Grundkurs sinnvoll. Hinweise auf
die allgemeineren Fälle (konstante Kraft nicht in Wegrichtung, veränderliche Kraft) sollten aber erfolgen.
Historische Entwicklung des Energiebegriffs
1
Übertragung von Energie durch Arbeit
W = ΔE
W = F · s
Für die geforderten historischen Betrachtungen zum Energieerhaltungssatz
bietet das LB ein Angebot.
Erhaltung der Energie
10
2
Energetische Betrachtungen haben den bisherigen Physikunterricht ab
Kl. 7 durchzogen (Energie und Energieerhaltungssatz Kl. 7, thermische und
elektrische Energie Kl. 8, Energieversorgung und Kernenergie Kl. 9). Diese
Kenntnisse sollten reaktiviert und systematisiert werden.
Inhalte
Stundenzahl
Didaktisch-methodische Hinweise
Lehrbuch Physik Klasse 11 Grundkurs, Duden PAETEC Schulbuchverlag
LB
Die verwendeten Abkürzungen bedeuten:
DE: Wirkungen von Körpern, die Energie
besitzen (Bewegungsänderung anderer
Körper, Verformung anderer Körper,
Zerstörung anderer Körper)
DE: Verschiedene Arten von Arbeit
LB S. 7
DE: Trinkende Ente als Perpetuum mobile
LB S. 5 – 28
Hinweise auf Lehr- und Lernmittel
Im nachfolgenden Stoffverteilungsplan ist eine mögliche Variante angegeben. Bei dem Stoffverteilungsplan ist insbesondere zu beachten, dass die Bauelemente Spule
und Kondensator im „Praktikum Kondensator und Spule“ verbindlich zu behandeln sind, zugleich aber das Wahlthema „Technische Anwendungen von Spulen und Kondensatoren“ mit teilweise identischen Inhalten ausgewiesen ist.
Zu überlegen ist auch, ob man das Wahlthema „Bestimmung elementarer Naturkonstanten“ als gesondertes Thema behandelt oder ob man die Bestimmung der Elementarladung und die Bestimmung der spezifischen Ladung des Elektrons in die Behandlung der Bewegung von geladenen Teilchen in Feldern integriert.
3
Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan
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DE: gleichmäßig beschleunigte Bewegungen
(Schienenwagen, geneigte Ebene)
LB S. 43
DE: Bestätigung von Bewegungsgesetzen
LB S. 50 – 51
Der neue Aspekt in Klasse 11 ist die Berücksichtigung eines Anfangswegs.
Den Schülern sollte an Beispielen verdeutlicht werden, dass man häufig ein
Bezugssystem so wählen kann, dass Anfangsweg bzw. Anfangsgeschwindigkeit keine Rolle spielen.
Ein inhaltlicher Schwerpunkt ist das Arbeiten mit Diagrammen. Die Schüler
sollten dabei methodenbewusst herangehen. Im LB sind dazu Anregungen
enthalten.
Genutzt werden kann die Möglichkeit, Messwerte mit einem grafikfähigenTaschenrechner (LB S. 48-49) oder mit einem Computer auszuwerten.
Eine Möglichkeit der Vertiefung ist die Modellbildung mit einem Computer.
Beispiele dafür sind im Lehrbuch dargestellt.
Kinematik der geradlinigen Bewegung
Gleichförmige geradlinige Bewegungen
Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegungen, freier Fall als spezielle gleichmäßig
beschleunigte Bewegung
5
DE: Gleichförmige Bewegungen (z. B. Luft­
kissenbahn, schwach geneigte Ebene)
LB S. 30 –35
Am Anfang dieses Lernbereichs sollte eine systematische Wiederholung und
Vertiefung der Grundlagen erfolgen, die für die Behandlung aller nachfolgenden Inhalte wichtig sind (Bezugssystem, Einteilung von Bewegungen,
Modell Massepunkt, Ort, Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung).
Anwendung der Kinematik und Dynamik
LB S. 29–72
LB S. 21–24
LB S. 26 –28
14
Dringend zu empfehlen ist es, an die Schüler den Bilanzgedanken heranzutragen (LB S. 22), damit sie befähigt werden, systematisch an die Lösung
von Problemen heranzugehen.
Das Lehrbuch bietet für diesen Unterrichtsschwerpunkt eine Reihe von
Beispielen und ein relativ breites Aufgabenangebot.
Bei der Behandlung der Energieentwertung ist zu beachten, dass dieser
Begriff in mehrfacher Bedeutung verwendet wird. In der Physik ist damit
zumeist die Energie gemeint, die im Hinblick auf einen bestimmten Zweck
für uns nicht mehr nutzbar ist.
Anwendungen des Energieerhaltungssatzes
auf Probleme aus Alltag, Sport und Technik
DE: Energieumwandlungen bei Federschwingern und Fadenpendeln
Im Zusammenhang mit Körpern auf geneigten Ebenen sollte die Zusammensetzung von zwei Kräften und die Zerlegung einer Kraft in zwei Komponenten wiederholt werden.
Reibung und Bewegung
FR = µ · FN
3
DE: Bewegung von Körpern auf geneigten
Ebenen
Die Reibung wurde qualitativ in Klassen sieben behandelt. Man kann deshalb von einer weitgehenden Neubehandlung ausgehen.
Energieentwertung durch Reibungsarbeit
Hinweise auf Lehr- und Lernmittel
2
Didaktisch-methodische Hinweise
Inhalte
Stundenzahl
Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan
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3
3
Bei der Erläuterung dieses Prinzips kann auf Beispiele aus dem Erfahrungsbereich der Schüler zurückgegriffen werden (Boot auf einem Fluss,
laufender Fahrgast im fahrenden Zug).
Grafische und analytische Beschreibung sollten parallel zueinander erfolgen. Den Schülern muss deutlich werden, dass sie mit den bisher erworbenen Kenntnissen einen waagerechten Wurf vollständig mathematisch
beschreiben können.
Lösen von praxisnahen Aufgaben
Superpositionsprinzip
Beschreibung des waagerechten Wurfs
Anwendungen
Praktikum Kondensator und Spule
Dynamik der Kreisbewegung
v 2 ​
Fr = m · ​ }
r
Die Schwerpunkte können in diesem Praktikum unterschiedlich gesetzt
werden. Allein aufgrund der zeitlichen Planung lassen sich nicht alle im
Lehrplan genannten Schwerpunkte im gleichen Umfang realisieren.
Inhaltlich ist zu beachten, dass die elektromagnetische Induktion in Klasse 9
behandelt wurde, der Kondensator aber ein für die Schüler im Physikunterricht neues Bauelement ist.
Die Einführung der Radialkraft kann exemplarisch genutzt werden, um
die Schüler mit charakteristischen Methoden zum Finden von Gesetzen
bekannt zu machen.
Im Mittelpunkt steht die Bahngeschwindigkeit bei der gleichförmigen
Kreisbewegung eines Körpers. Die Einführung der Winkelgeschwindigkeit
ist nicht vorgesehen. Auf die Beschreibung mithilfe von Drehzahl und Frequenz sollte aber aufmerksam gemacht werden.
Kinematik der Kreisbewegung
v=}
​ 2π · r
​ T
Das Lehrbuch bietet dazu Beispiele und ein breites Aufgabenangebot.
Anwendungen
Man beachte: Das Thema ist ein mögliches Wahlthema in Klasse 9.
Den Schülern muss bewusst werden, dass es hierbei immer um die auf einen
Körper wirkende resultierende Kraft geht.
Beschleunigungs- und Bremskräfte
Kinematik und Dynamik der Kreisbewegung
Wiederholung und Vertiefung der in Klasse 9 behandelten newtonschen
Gesetze
Newtonsche Gesetze
Kraft und Bewegung
Es sollte die Zusammensetzung von Geschwindigkeiten in den Vordergrund
gestellt werden. Das wird beim waagerechten Wurf benötigt.
Waagerechter Wurf
3
Didaktisch-methodische Hinweise
Geschwindigkeit und Beschleunigung als
vektorielle Größen
Inhalte
Stundenzahl
LB S. 73 – 84
LB S. 64 – 66
DE: Gleichförmige Kreisbewegungen
LB S. 60 – 61
LB S. 68 – 71
DE: Kraft und Bewegungsänderung
DE: actio = reactio
LB S. 71
DE: Waagerechter Wurf (mit Wasser oder mit
Kugelstoßgerät)
Hinweise auf Lehr- und Lernmittel
Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan
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Elektrische Felder und ihre Beschreibung
F ​
E=}
​ Q
Die magnetische Flussdichte
Die magnetische Feldkonstante µ0
2
(+1)
Die Bestimmung dieser Konstanten ist im Wahlpflichtthema 1
ausgewiesen.
Im Lehrbuch ist ein praktikabler Weg zur Einführung dieser Größe
angegeben.
Damit die Schüler eine Vorstellung über die Stärke von Magnetfeldern
bekommen, sollten verschiedene Magnetfelder ausgemessen werden.
Auch zu Magneten und magnetischen Feldern sind in Kl. 7 elementare
Grundlagen vermittelt und in Kl. 9 bei der elektromagnetischen Induktion
genutzt worden. Trotzdem ist es sinnvoll, diese elementaren Grundlagen zu
wiederholen und zu vertiefen.
Magnete und magnetische Felder
2
Elektronenstrahlröhre mit elektrostatischer Ablenkung (Oszillograf)
Anwendungen, Lösung von Aufgaben
Bestimmung der Elementarladung nach Millikan (Wahlpflichtthema 1)
Es erfolgte eine Betrachtung der Bewegung von geladenen Teilchen im
homogenen Längs- und Querfeld. Bei einem Querfeld sollten die Analogien
zum waagerechten Wurf genutzt werden.
Geladene Teilchen in elektrischen Feldern
d
(+1)
3
Die Beschreibung erfolgt mithilfe von Feldlinienbildern und durch die
elektrische Feldstärke E. Eine quantitative Beschreibung eines Radialfelds ist
nicht erforderlich.
Elektrische Ladung
3
E=}
​ U ​
Elementare Kenntnisse zu Ladungen und elektrischen Feldern sind in Kl. 7
vermittelt worden. Eine fundierte Behandlung der Größe Ladung ist deshalb in Klasse 11 erforderlich.
Geladene Teilchen in elektrischen und
­magnetischen Feldern
18
(+3)
LB S. 147
DE: Messung der Flussdichte mit einer HallSonde
LB S. 106
LB S. 102 – 104
LB S. 144 – 145
LB S. 101, S. 123
DE: Ablenkung von Elektronen in einer Elek–
tronenstrahlröhre durch ein elektrisches
Feld
DE: Experimentelle Darstellung von
­elektrischen Feldern
LB S. 85 – 126
LB S. 83 – 84
− Durchführung von Experimenten durch die Schüler. Im Lehrbuch sind
dazu Experimentieranleitungen vorhanden, die auf die im Lehrplan ausgewiesenen Anforderungen (Entwickeln von Experimentieranordnungen,
Bearbeiten von Erklärungsproblemen) ausgerichtet sind.
− Auswertung des Praktikums
LB S. 76 – 79
LB S. 74 – 75, S. 80 – 82
Zweckmäßig erscheint folgendes Herangehen:
− Behandlung ausgewählter Grundlagen und Bekanntmachen der Schüler
mit den Anforderungen im Praktikum
− Hinweise auf Messfehler und ihre Beachtung bei der Vorbereitung und
Durchführung von Messungen
Hinweise auf Lehr- und Lernmittel
Didaktisch-methodische Hinweise
Inhalte
Stundenzahl
Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan
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Entscheidend ist die Erkenntnis: Zeit und Länge eines Körpers hängen davon ab, von welchen Bezugssystem aus sie gemessen werden.
Zeitdilatation und Längenkontraktion
Hinweise auf die allgemeine Relativitäts­
theorie
Schülerdiskussion: Wie können zwei Schüler, die sich in 10 m Abstand
­voneinander befinden, ihre Uhren synchronisieren?
Relativität der Gleichzeitigkeit
1
Nennen und Interpretieren der zwei einsteinschen Postulate
Postulate von Einstein
2
Im LB ist eine Elementarisierung dargestellt, auf die im Unterricht zurückgegriffen werden kann.
Der vom Lehrplan vorgegebene zeitliche Rahmen ermöglicht keinen
­fundierten Einstieg in das Thema. Es kann lediglich ein elementarer Überblick gegeben werden.
Klassische Vorstellungen von Zeit und Raum
1
LB S. 139 – 140
LB S. 135 – 138
LB S. 133
LB S. 131
LB S. 128 – 130
LB S. 127 – 142
LB S. 116 – 117
− Beschleuniger
Relativität von Zeit und Raum
LB S. 115
− Elektronenmikroskop
4
LB S. 114
e ​
DE: Bestimmung von }
​ m
DE: Kreisbewegung eines Elektronenstrahls
Hinweise auf Lehr- und Lernmittel
Längerfristig können bei diesem Thema Erkundungsaufträge und Aufträge für Vorträge beziehungsweise Präsentationen an die Schüler gestellt
werden.
Als Anwendungen bieten sich an:
− Massenspektrometer
Der Hall-Effekt wird als Anwendung der Lorentzkraft behandelt.
Anwendungen
Der Hall-Effekt
e ​von
Bestimmung der spezifischen Ladung }
​ m
Elektronen (Wahlpflichtthema 1)
4
(+1)
Es sollte eine enge Verbindung von theoretischen Betrachtungen und
­Experimenten realisiert werden.
Die Lorentzkraft als Radialkraft
Die Lorentzkraft
FL = Q · v · B
Als Grundlage aller nachfolgenden Betrachtungen wird die Lorentzkraft
eingeführt. Dabei erfolgt eine Beschränkung auf den Fall, dass die Bewegung der geladenen Teilchen senkrecht zu den Feldlinien eines homogenen
Magnetfelds erfolgt.
Geladene Teilchen in magnetischen Feldern
4
Didaktisch-methodische Hinweise
Inhalte
Stundenzahl
Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan
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Inhalte
Wahlpflichtthema
Stundenzahl
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Wahlpflichtthema 4 ist inhaltlich mit dem Lernbereich 3 (Praktikum Kondensator und Spule) verknüpft. Im LB S. 148-150 ist eine Variante angegeben, bei der keine inhaltlichen Wiederholungen mit dem genannten
Lernbereich auftreten.
Wahlpflichtthema 1 kann gut in den Lernbereich 4 (Geladene Teilchen in
elektrischen und magnetischen Feldern) integriert werden. Die Stundenzahl
ist dann diesem Lernbereich zuzuschlagen.
Zu den Wahlpflichtthemen 1 und 3 sind im LB Hinweise und Anregungen
enthalten. Dabei ist zu beachten:
Didaktisch-methodische Hinweise
LB S. 143 – 150
Hinweise auf Lehr- und Lernmittel
10
Vorschlag für einen Stoffverteilungsplan
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