1.1 Erkennen – Unterrichtsmaterial
Das Millikan-Experiment
Der Text erklärt die physikalischen Grundlagen, den Versuchsaufbau und die mathematische Herleitung des Millikan-Experiments zur Bestimmung der Elementarladung. Dabei werden Kräftegleichgewichte wie Gewichtskraft, Reibung nach Stokes und die Coulombkraft in einem Kondensator detailliert analysiert.
Statischer Auftrieb
Dieses Lehrmaterial behandelt ausführlich das archimedische Prinzip, die Entstehung der Auftriebskraft durch den hydrostatischen Druck sowie Phänomene wie Schwimmen, Schweben und Sinken. Anhand von Beispielen wie U-Booten, Eisbergen und Schiffskentern werden theoretische Grundlagen und Berechnungen verständlich erklärt.
Das Michelson-Morley-Experiment und die Ätherhypothese
Der Text behandelt das historische Michelson-Morley-Experiment, erklärt die theoretische Analogie mit einem Flugzeug-Wettrennen und leitet die mathematischen Zusammenhänge der Lichtlaufzeiten her. Zudem wird die physikalische Bedeutung des Experiments als Ausgangspunkt für die Relativitätstheorie erläutert.
Eine alte Streitfrage – Zum Aufbau der Materie
Dieses Unterrichtsmaterial führt anhand historischer philosophischer Fragen und der Debatte zwischen Atomisten und Aristotelikern in den atomaren Aufbau der Materie ein. Es beleuchtet exemplarische historische Erkenntniswege und regt zu einer strukturierten Klassendiskussion an.
Antike Naturwissenschaften in der Physik und Geografie
Dieses Material bietet eine anschauliche Einführung in antike naturwissenschaftliche Konzepte wie das ptolemäische Weltbild und die Erdradiusberechnung durch Eratosthenes. Es ist für den Einsatz in einer Lektion konzipiert und nutzt Präsentationen sowie Begleittexte, um historische Erkenntniswege zu beleuchten.
Radioaktivität und Kernphysik
Das Unterrichtsmaterial bietet eine umfassende Sammlung an Ressourcen zum Thema Radioaktivität, darunter Skriptergänzungen, Präsentationen, Isotopentabellen, Nuklidkarten sowie Anleitungen zu Experimenten und historischen Biografien von Forschern.
Atome sehen - Praktischer Kurs zum Rastertunnelmikroskop
Dieses praxisorientierte Kursangebot ermöglicht es Schülerinnen und Schülern, mit einem Rastertunnelmikroskop der ETH Zürich selbstständig Bilder von Atomen auf Materialoberflächen zu erzeugen. Begleitet wird das Experiment durch theoretische Grundlagen sowie historische Einordnungen wie die Verleihung des Nobelpreises.
Herleitung und Formeln zur Spiralspule
Dieses mathematisch-physikalische Dokument zeigt Formeln und mathematische Zusammenhänge im Zusammenhang mit magnetischen Feldern oder Induktion bei Spiralspulen. Es enthält mathematische Ausdrücke mit Logarithmen, Summen und Naturkonstanten zur quantitativen Beschreibung.
Lernprogramm zu Millikans Öltröpfchenversuch
Dieses Lernprogramm für Gymnasien simuliert den klassischen Öltröpfchenversuch von Millikan. Schülerinnen und Schüler können Parameter eingeben, den Versuchsablauf animiert nachvollziehen und mithilfe integrierter Hilfetexte und eines Glossars eigenständig Erkenntnisse gewinnen.
Regenbogen - Entdeckendes Lernen
In diesem Material erforschen die Lernenden in Kleingruppen anhand von historischen Dokumenten, Fotos und Experimentiermaterial den Strahlengang und die Form des Regenbogens. Anschliessend tauschen sie ihre Erkenntnisse aus und sichern diese in Form einer Skizze oder eines Mindmaps.
Das Doppelspalt-Experiment von Thomas Young
Der Text erklärt das klassische Doppelspalt-Experiment von Thomas Young und leitet die mathematischen Bedingungen für konstruktive und destruktive Interferenz her. Zudem wird die historische Bedeutung des Experiments im Kontext des Streits zwischen Wellen- und Teilchenmodell des Lichts beleuchtet.
Differenzial- und Integralrechnung für die Physik
Dieser Text bietet eine mathematische Einführung in die Differenzial- und Integralrechnung (Infinitesimalrechnung) mit Fokus auf physikalische Anwendungen. Es werden grundlegende Konzepte wie Grenzwerte, Ableitungen, Integrale sowie wichtige Ableitungs- und Integrationsregeln anschaulich erklärt.
Physikalische Simulationen mit Tabellenkalkulation
Diese Anleitung zeigt, wie physikalische Bewegungen wie der freie Fall mit und ohne Luftwiderstand mithilfe einer Tabellenkalkulation ohne Programmierkenntnisse simuliert werden können. Es werden das Einrichten von Tabellenblättern, die Erstellung von Formeln für Zeitschritte, Diagramme und das Bocksprung-Verfahren behandelt.
Beschreibung von Veränderung und numerische Integration in der Physik
Der Text führt in die numerische Simulation von Bewegungsgleichungen mit dem Euler- und dem Bocksprung-Verfahren ein. Zudem werden die Grenzen der Berechenbarkeit und chaotische Systeme mit schwacher Kausalität thematisiert.
C Simulation (Physik Libre)
Dieses Unterrichtsmaterial führt in die Grundlagen der Computersimulation in der Physik ein und zeigt, wie man komplexere Naturphänomene wie den Luftwiderstand mithilfe von Programmen jenseits idealisierter Papier-und-Bleistift-Modelle untersuchen kann.
Vektorrechnung in der Physik
Dieses Lehrmittel führt umfassend in die Vektorrechnung für den Physikunterricht an Gymnasien ein. Es behandelt Koordinatensysteme, Vektoroperationen wie Addition, Skalar- und Kreuzprodukt sowie Anwendungen mit Software wie GeoGebra und Mathematica.
Trigonometrie in der Physik
Dieses Lehrmittel vermittelt die mathematischen Grundlagen der Trigonometrie mit speziellem Bezug zur Physik. Es behandelt rechtwinklige Dreiecke, Winkelfunktionen, den Einheitskreis, allgemeine Dreiecke sowie deren Anwendung zur Problemlösung.
Atome und Atommodelle
Der Text führt in den Aufbau von Atomen ein und behandelt historische sowie klassische Atommodelle wie das von Dalton, Rutherford und Bohr. Dabei werden Atomkern, Atomhülle und die subatomaren Teilchen Protonen, Neutronen und Elektronen detailliert beschrieben.
Lichtgeschwindigkeit
Dieses Lehrmittelkapitel behandelt die Lichtgeschwindigkeit, historische Messmethoden wie die nach Foucault sowie die astronomische Aberration. Zudem werden grundlegende Konzepte wie Uhrensynchronisation, die endliche Lichtlaufzeit bei bewegten Objekten und die historische Suche nach dem Ätherwind erläutert.
Das Cavendish-Experiment
Der Text beschreibt das historische Cavendish-Experiment zur Bestimmung der Gravitationskonstanten und der Erdmasse mittels einer Drehwaage. Es behandelt sowohl den experimentellen Aufbau und die physikalischen Grundlagen als auch die mathematische Herleitung der Ergebnisse.
Arbeitsweise der Physik
Der Text führt in die grundlegenden Arbeitsweisen der Physik ein, einschliesslich der naturwissenschaftlichen Methode, Gedankenexperimenten, Grundannahmen wie Symmetrien und der Unterscheidung zwischen physikalischen Gesetzen und mathematischen Lehrsätzen. Er bietet eine theoretische Übersicht über die wissenschaftstheoretischen Grundlagen des Fachs.
Das Galilei-Fallexperiment und die schiefe Ebene
Dieses Material beschreibt das historische Fall- und Rollbeobachtungsexperiment von Galileo Galilei an der schiefen Ebene. Es erläutert die Versuchsidee, den Aufbau zur Verlangsamung der Bewegung sowie die mathematische Proportionalität zwischen Fallweg und der quadrierten Fallzeit.
Frühe Weltbilder und astronomische Modelle
Der Text behandelt die historische Entwicklung astronomischer Weltbilder von der Antike bis zur Neuzeit. Dabei werden Methoden zur Bestimmung des Erdumfangs, das geozentrische und heliozentrische Weltbild sowie die Unterscheidung zwischen Sonnen- und Sterntag erläutert.
Hangabtriebskraft
Der Text erklärt die Zerlegung der Gewichtskraft auf einer schiefen Ebene in Hangabtriebskraft und Normalkraft. Zudem werden die grafische Ermittlung sowie die mathematische Berechnung anhand von Winkelfunktionen und einem konkreten Anwendungsbeispiel mit Kräftekräften und Gleichgewicht erläutert.
Schön naturwissenschaftlich: Ästhetik und Erkenntnis
Dieses Unterrichtsmaterial beschreibt eine interdisziplinäre Projektwoche für Gymnasiasten zur Rolle der Ästhetik in den Naturwissenschaften und der Mathematik. Die Schülerinnen und Schüler erforschen den Zusammenhang zwischen Schönheit und naturwissenschaftlicher Erkenntnis durch eigene Experimente, Untersuchungen und gestalterische Präsentationen.
Die Mondtäuschung
Dieses Unterrichtsmaterial widmet sich dem Phänomen der Mondtäuschung, bei dem der Mond am Horizont grösser erscheint als am Zenit. Anhand von Arbeitsblättern und Hinweisen für Lehrpersonen machen die Lernenden quantitative Vorhersagen und setzen sich mit Skizzen, kritischem Hinterfragen und mathematischen Auswertungen auseinander.
Planetenbahnen und Fourier-Approximation
Das Material beschreibt die Approximation von keplerschen Ellipsenbahnen und geozentrischen Planetenbewegungen durch komplexe Fourierreihen (Epizykel) mithilfe von Python-Animationen. Dabei werden historische Weltbilder und mathematische Methoden der Bewegungserfassung verknüpft.
Herleitung einer physikalischen Formel mit Math-PostScript
Das Dokument zeigt PostScript-Code zur grafischen Darstellung einer physikalischen Formel, die mathematische Ausdrücke und Integrale beinhaltet. Es dient der formalen und theoretischen Veranschaulichung.
Der Daumensprung
Das Material erklärt die physikalisch-mathematische Herleitung und Anwendung der Daumensprung-Regel zur Abschätzung von Entfernungen. Mithilfe von geometrischen Prinzipien wie dem Strahlensatz und konkreten Messwerten wird eine Distanzbestimmung durchgeführt.
Mathematische Formeln und Arkustangens-Beziehungen
Das Dokument enthält mathematische Formeln mit trigonometrischen Funktionen wie Arkuskosinus und Sinus im PostScript-Format. Es ist primär ein Ausschnitt aus einem mathematischen oder physikalischen Formeldokument.
Die Impetustheorie in der historischen Physik
Der Text beschreibt die historische Impetustheorie als Vorläufer der modernen Bewegungslehre anhand eines Wikipedia-Auszugs. Am Ende wird eine Reflexionsfrage zur Entwicklung des physikalischen Verständnisses von Flugbahnen gestellt.
Mathematische Formeln und Ausdrücke für physikalische Berechnungen
Das Dokument enthält mathematische Postscript- und Formelschnipsel zur Darstellung physikalischer Ausdrücke, insbesondere trigonometrischer Funktionen und Differentiale. Es dient als technischer Auszug von Formeldarstellungen für physikalische Berechnungen.
Mathematischer Ausdruck mit Integral und Exponentialfunktion
Das Material zeigt eine mathematische Formel mit einem Integral, einer Exponentialfunktion und physikalischen beziehungsweise mathematischen Symbolen. Es handelt sich um ein rein formales Code-Fragment beziehungsweise PostScript-Dokument zur Darstellung einer Formel.
Mathematische Formelsammlung zur Physik
Das Dokument enthält mathematische Formeln und Ausdrücke mit Winkelfunktionen wie arctan und tan für physikalische Berechnungen.
Mathematische Formel zur Physik
Dieses Dokument enthält mathematisch-physikalische Formelausdrücke und Symbole in PostScript-Notation. Es dient als kurzer Formelauszug oder Fragment für physikalische Berechnungen.
Experimente mit Wasser und PET-Flaschen
Ein Erfahrungsbericht und eine Materialsammlung zu physikalischen Experimenten mit Wasser und PET-Flaschen, die anlässlich des Wassertags 2003 präsentiert wurden. Es werden Phänomene zu Wasser- und Luftdruck beschrieben, die teilweise auf historische Versuche von Heron von Alexandrien zurückgehen.
Mathematischer Ausdruck mit trigonometrischen Funktionen und Vektoren
Das Dokument enthält mathematisch-physikalische Formeln mit trigonometrischen Funktionen und Vektorgrössen, dargestellt in PostScript-Form. Es eignet sich als theoretische Formelsammlung oder mathematische Ergänzung für physikalische Berechnungen.
Mathematische Formeln mit Integralen und Kosinus
Dieses Dokument enthält mathematische Formelzeilen mit Integralen, Winkelfunktionen und Kosinus-Termen, wie sie in physikalischen Herleitungen vorkommen.
Mathematische Formel zur Trigonometrie
Es handelt sich um ein kurzes mathematisches Dokument, das trigonometrische Beziehungen (Cosinus- und Sinussatz bzw. ähnliche Formeln) darstellt. Es dient als Formelauszug oder mathematische Ergänzung.
Mathematische Beschreibung von Spiralen
Dieses Dokument enthält mathematische Formeln und trigonometrische Ausdrücke zur Beschreibung von Kurven und Spiralen. Es zeigt Ansätze zur formalen Darstellung von mathematisch-physikalischen Zusammenhängen.
Mathematische Formeln im PostScript/Math-Format
Das Material enthält mathematisch-physikalische Formeldarstellungen im Rohformat (PostScript/Math), die physikalische Gleichungen wie Trägheitsmomente oder Schwingungen beschreiben. Es handelt sich um ein technisches Fragment ohne erklärenden Fließtext oder didaktischen Kontext.
Mathematische Formel mit mathematischen Symbolen
Das Dokument enthält eine kurze mathematische Formel im PostScript-Format mit Brüchen und Variablen.
Postscript-Formel zu Spirale / Gravitation
Das Dokument enthält mathematisch-physikalische Formeln als Postscript-Code, die sich auf Kreis- oder Spiralbewegungen sowie physikalische Radien und Winkel beziehen. Es handelt sich um ein reines Code-Fragment ohne didaktische Erklärungen oder Aufgaben.
Sammlung von Physik-Lehrmaterialien des VSMP
Eine umfangreiche Sammlung von Fachartikeln und Unterrichtsmaterialien des Vereins Schweizerischer Physiklehrer (VSMP) zu verschiedenen physikalischen Themen. Die Dokumente bieten vertiefende physikalische Fragestellungen, Experimentieranleitungen und historische Hintergründe für den Unterricht.