Mathematik und Physik: kostenloses Unterrichtsmaterial, Arbeitsblätter und Übungen
- Elektromagnetische Induktion Stromerzeugung im ruhenden Leiter
In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Lernenden, dass es neben der Stromerzeugung mittels einer bewegten Leiterschleife in einem Magnetfeld auch möglich ist, allein durch die Änderung eines vorhandenen Magnetfeldes in einer Spule eine Spannung und damit Stromfluss zu induzieren.
- Fachartikel für Ihren Physik-Unterricht
Hier finden Sie fundierte Beiträge zu aktuellen didaktischen Ansätzen, bewährten Methoden und neuen Entwicklungen im Physik-Unterricht. Die Artikel richten sich an Lehrkräfte, Referendarinnen und Referendare und alle, die sich vertieft mit dem Lehren und Lernen von Physik beschäftigen möchten. Lassen Sie sich inspirieren, entdecken Sie neue Perspektiven und bereichern Sie Ihren Unterricht mit praxisnahen Impulsen und wissenschaftlich fundiertem Hintergrundwissen.
- Der Effektivwert einer Wechselspannung
Wie kam die Band AC/DC eigentlich zu ihrem Namen? Und was hat das mit Physik zu tun? Antworten auf diese Fragen liefert ein fiktiver Dialog zwischen Mutter und Tochter, die dabei eine ganze Menge über den Wechselstrom lernt.
- Fotoeffekt und Lichtquantenhypothese als Einstieg in die Quantenphysik
Für den Einstieg in das Thema Quantenphysik werden in dieser Einheit die Schlagwörter Fotoeffekt und Lichtquantenhypothese in ihrem historischen Kontext eingeordnet. Mit in der Regel gut funktionierenden Versuchen wird dann der Fotoeffekt besprochen sowie die von Albert Einstein im Jahr 1905 aufgestellte Lichtquantenhypothese.
- Untersuchung der ISS-Flugbahn
Kerngedanke der hier vorgestellten Versuchsanordnung ist, dass mindestens zwei Schulen aus verschiedenen Regionen oder Ländern zusammenarbeiten, um die Flugbahn und Flughöhe der ISS im Rahmen einer Messreihe zu bestimmen.
- Verbrennungsmotoren: Der Zweitaktmotor
Es gibt viele Maschinen, die einfach, leicht und dennoch robust gebaut sein müssen. Viertaktmotoren sind für sie zu groß und zu schwer. Aber es gibt eine kleine und dennoch leistungsstarke Alternative: den Zweitaktmotor. Es kommt bei ihm insbesondere auf eine kleine kompakte Bauweise an. Um den Leistungsverlust, der mit der kleineren Bauweise einhergeht, zu kompensieren, wird versucht, die Leistung zu steigern, indem man jeweils zwei Takte zu einem Takt zusammenfasst.
- Saturn - einen Blick auf den Ringplaneten vergisst man nicht
In der Unterrichtseinheit "Saturn" nehmen die Lernenden den Ringplaneten unter Beobachtung. Die Observation der Saturnringe mit eigenen Augen hinterlässt einen bleibenden Eindruck. Auch der außergewöhnliche Mond Titan kann mit einfachen Mitteln gesichtet werden. Ein Blick auf den Gasriesen lohnt sich besonders während der Monate um die jährlichen Oppositionen.
- Licht kann Dinge bewegen: Lichtsegler und optische Pinzette
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Licht erarbeiten die Schülerinnen und Schüler grundlegende Ideen, wie man die Kraftwirkung von Licht auf Materie sinnvoll für bestimmte Anwendungen nutzbar machen kann. Am Beispiel eines Lichtseglers für die Raumfahrt wird die Wirkung des Lichtdrucks auf sehr große Objekte thematisiert. Dass sich aber auch extrem kleine Körper (wie Bakterien oder Moleküle) mithilfe von Licht bewegen und festhalten lassen, wird am Beispiel der optischen Pinzette erarbeitet.
- Der Fotoeffekt eine vertiefende Betrachtung
Quantenphysik, Fotoeffekt Teil 2: In dieser Einheit wird der Fotoeffekt in seinen Ausprägungen (äußerer, innerer und atomarer Fotoeffekt) näher erforscht. Neben differenzierenden Aufgaben für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II stehen auch Lösungen für diese Einheit bereit.
- Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie
Die hier vorgestellte Lerneinheit zur Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie nutzt interaktive Webseiten mit dynamischen GeoGebra-Applets. Animierte Simulationen aus der Lernumgebung bieten Visualisierungsmöglichkeiten, die auf dem Papier und an der Tafel nicht realisierbar sind und die das Verständnis erleichtern.
- Vermessung der Spektren von Energiesparlampen
Spätestens seit die Europäische Union das Ausstiegsszenario für die Glühlampe eingeläutet hat, ist die Energiesparlampe in aller Munde. Fragen wie Nach welchem Prinzip funktioniert eine Energiesparlampe? und Welches sind die spektralen Bestandteile des Lichts von Energiesparlampen? sind deshalb für den schulischen Physik- und Chemieunterricht von großer Aktualität.
- Wahrscheinlichkeiten in der Quantenphysik mit der Zeigerdarstellung berechnen
Wahrscheinlichkeiten sind in der Quantenphysik für die Beschreibung und Berechnung vieler Abläufe von entscheidender Bedeutung. Dabei wird die sogenannte Zeigerdarstellung für Schülerinnen und Schüler zu einem sehr gut nachvollziehbaren Instrument, mit dem man auf relativ einfache Art und Weise Wahrscheinlichkeiten für das Auffinden eines Quantenobjektes an einem gegebenen Ort durch Konstruktion und Abmessen der jeweiligen Zeigerlänge bestimmen kann.
- Das menschliche Auge Bau und Funktion sowie Fehlerquellen und Korrekturhilfen
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler den Vorgang des Sehens. Dabei erfahren sie, wie das Licht durch das Auge einfällt und durch die darin enthaltene Linse gebrochen und auf die Netzhaut projiziert wird. Dabei lassen sich komplizierte Vorgänge im Auge auf relativ einfach zu verstehende optische Abläufe reduzieren.
- Bildgebende Verfahren in der Weltraum-Teleskopie
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema bildgebende Verfahren wird anhand eines Videos der Nutzen des elektromagnetischen Wellenspektrums für die Weltraum-Teleskopie deutlich gemacht. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich dabei anhand praktischer Beispiele und methodisch variierend einen Überblick über die verwendeten bildgebenden Verfahren. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
- Materialsammlung Akustik
Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Physik-Unterricht zum Themenkomplex Akustik für Sie zusammengestellt.
- Jugendliche in Energiefragen ahnungslos
Kennen Schülerinnen und Schüler den Unterschied zwischen Watt und Joule? Wissen sie, woher Deutschland das meiste Erdöl bezieht? Was hat die Windkraft mit der Sonne zu tun? Ein Test des Leibniz-Instituts für die Pädagogik der Naturwissenschaften und der Mathematik (IPN) beantwortet diese Fragen. Das Fazit: Jugendliche in Deutschland wissen zu wenig über Energie. Vor allem interdisziplinäre Zusammenhänge bleiben unerkannt.
- Raketenphysik: Herleitung der Raketengrundgleichung
Mit der Unterrichtseinheit wird ein mathematisches Verfahren vorgestellt, mit dem Näherungslösungen bei Antrieb und Flug von Raketen zu exakten Lösungen werden. Wegen des dafür nötigen Wissens zur Differential- und Integralrechnung werden nur interessierte Schülerinnen und Schüler mit den entsprechenden Kenntnissen angesprochen.
- Bionik: Bau einer bionischen Hand
In dieser Unterrichtseinheit für den fächerverbindenden Unterricht in den Naturwissenschaften und Kunst / Werken bauen die Schülerinnen und Schüler eine bionische Hand aus Pappe und setzen sich dabei mit den Funktionen der Hand, der Finger und des Daumens sowie der Knochen, Muskeln, Sehnen und Bänder auseinander.
- Quantenphysik multimedial: Balmer-Formel
In diesem Video erfolgt die mathematische Beschreibung des Wasserstoff-Spektrums durch die Balmer-Formel.
- Wie der Compton-Effekt und die Materiewelle neue Erkenntnisse für die Quantenphysik brachten
Compton-Effekt, de-Broglie-Wellen und ihr Nachweis von Davisson und Germer zeigen, dass quantenphysikalische Vorgänge in entsprechenden Versuchen exakt abgeleitet werden können. Aufgrund der in dieser Unterrichtseinheit vermittelten Ergebnisse aus historischen Versuchen können die Schülerinnen und Schüler nachvollziehen, dass Welle-und Teilcheneigenschaften von Quantenobjekten mit Formeln beschrieben werden können, die einen realen Hintergrund haben.
