1.2 Experimentieren – Unterrichtsmaterial
Labor-Anleitungen und Praktikumsunterlagen für das Physiklabor
Eine Sammlung von Praktikums- und Laboranleitungen für den Physikunterricht am Gymnasium. Die Dokumente decken verschiedene Themenbereiche wie Mechanik, Akustik, Thermodynamik, Elektrizität und Schwingungen ab und beinhalten praktische Experimente sowie Anleitungen zum Verfassen von Laborberichten.
Sammlung von Laborversuchen für den Physikunterricht
Diese Materialsammlung enthält vielfältige Anleitungen für Laborversuche und Praktika am Gymnasium zu verschiedenen Teilgebieten der Physik wie Mechanik, Thermodynamik, Elektrizität, Optik und Kernphysik. Die Versuche beinhalten sowohl klassische Experimente als auch moderne computergestützte Messwerterfassungen und Auswertungen.
Das Federpendel erforschen
Dieses Material fasst experimentelle Untersuchungsergebnisse und Messdaten zum Federpendel aus verschiedenen Versuchsreihen zusammen. Es enthält Messwerte zu Federkonstanten, Federlängen und Schwingungseigenschaften inklusive Messunsicherheiten.
Wir erforschen das Schnurpendel
Ein offener Forschungsauftrag für den Physikunterricht, bei dem Schülerinnen und Schüler in Zweierteams selbstständig ein Schnurpendel untersuchen. Sie führen Messungen durch, stellen Beobachtungen an und erarbeiten Gesetzmässigkeiten wie die Abhängigkeit der Periodendauer von der Pendellänge.
Licht und Schatten: Schattenrätsel, Lochkamera und Sonnentaler
Dieses Unterrichtsmaterial behandelt Phänomene rund um Licht und Schatten wie Schattenbilder, Lochkameras und Sonnentaler. Anhand von konkreten Beispielen und Schüleraufgaben werden optische Phänomene beobachtet, erklärt und teilweise mathematisch berechnet.
Messung der Lichtgeschwindigkeit
Die Schülerinnen und Schüler führen in vier Teams ein physikalisches Experiment zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit durch. Dabei werden Geometriedaten erfasst, Drehfrequenzen gemessen, Berechnungen mit Formeln durchgeführt und Messunsicherheiten sowie Ergebnisse dokumentiert.
Low-Cost-Licht-Spektroskopie mit dem Smartphone
Die Lernenden bauen ein einfaches Handspektrometer mit dem Smartphone und einer zerschnittenen DVD. Damit erstellen und optimieren sie persönliche Spektraltafeln verschiedener Lichtquellen inklusive Wellenlängenskala.
Geradlinige beschleunigte Bewegungen anhand von Videoaufnahmen
Dieses Unterrichtsmaterial befasst sich mit der Analyse geradliniger beschleunigter Bewegungen anhand von Videoaufnahmen eines Spielzeugautos. Die Schülerinnen und Schüler lernen, s-t-Diagramme zu erstellen, Messdaten auszuwerten sowie Geschwindigkeiten und Beschleunigungen zu bestimmen.
Energiesatz in der Mechanik
Dieses Unterrichtsmaterial verbindet potenzielle und kinetische Energie anhand einer realen Fallbewegung. Mittels einer Videoanalyse wird der Zusammenhang zwischen der Lageenergie, der Bewegungsenergie und der Geschwindigkeit experimentell untersucht.
Rotationsenergie und Trägheitsmoment am Maxwellrad
Das Material behandelt die Rotationsenergie und das Trägheitsmoment anhand des Beispiels eines Maxwellrades. Es wird diskutiert, wie Näherungen für das Trägheitsmoment durch Zeitmessungen beim Abrollen überprüft und angepasst werden können.
Bestimmung des Volumenausdehnungskoeffizienten von Luft
Das Unterrichtsmaterial basiert auf einem Film und dazugehörigen Standbildern eines Experiments zur Bestimmung des Volumenausdehnungskoeffizienten von Luft. Lernende werten Messwerte und Geometriedaten aus, um den Koeffizienten zu berechnen und die dabei auftretenden Messunsicherheiten zu bestimmen.
Experiment zu Wärmepads und Latentwärmespeichern
Dieses Unterrichtsmaterial leitet zu einem experimentellen Praktikum an, bei dem die abgegebene Energie und spezifische Erstarrungswärme von Natriumacetat-Wärmepads gemessen wird. Die Schülerinnen und Schüler führen Messungen durch, werten die Ergebnisse inklusive Messunsicherheiten aus und diskutieren Abweichungen zum Literaturwert.
Kurzexperimente zur Strahlung der Sonne
Das Material enthält vier praktische Kurzexperimente zur Strahlung der Sonne, bei denen Schülerinnen und Schüler eigenständig Messungen durchführen, Temperaturen und Zeiten erfassen sowie die Strahlungsleistung und Globalstrahlung bestimmen.
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.
Die Auftriebskraft und Schweredruck
Dieses Unterrichtsmaterial bietet Aufgaben und Anleitungen für Experimente rund um die Auftriebskraft, Dichte und den Schweredruck in Flüssigkeiten. Es beinhaltet Messungen mit Kraftmessern, Videoanalysen sowie praktische Versuche wie das Heureka-Praktikum und den Bau eines Cartesianischen Tauchers.
Gesetze des idealen Gases und allgemeine Gasgleichung
Dieses Unterrichtsmaterial behandelt die Gesetze des idealen Gases, darunter das Gesetz von Boyle und Mariotte sowie die Berechnung des Luftdrucks. Es verbindet experimentelle Ansätze mit Computersimulationen, Tabellenkalkulationen und Gruppenarbeit.
Schön: Spielerisch-naturwissenschaftliche Annäherung an das Schöne
Dieses Modul verbindet naturwissenschaftliche Gesetzmässigkeiten und mathematische Prinzipien mit der Entstehung ästhetischer Muster. Die Lernenden experimentieren zu Themen wie Chladni-Klangfiguren, Lissajous-Figuren, Interferenz und Kristallwachstum und erstellen eigene kreative Projekte.
Beobachtung und Analyse des Jupiters
Dieses Unterrichtsmaterial beschreibt ein Projekt zur Bestimmung der Umlaufzeit des Jupiters anhand des grossen roten Flecks. Schülerinnen und Schüler werten Teleskopaufnahmen und Bildmaterial aus, führen Berechnungen durch und diskutieren Messunsicherheiten.
Spektralanalyse von Planetenatmosphären
Dieses Unterrichtsmaterial beschreibt ein Projekt zur Spektralanalyse von Planetenatmosphären mittels realer und simulierter Beobachtungsdaten. Es thematisiert die Herausforderungen bei der Messung und Auswertung von Absorptions- und Emissionslinien am Beispiel der Venus.
Hochwasserschutz und Hochwasser modellieren
Dieses Unterrichtsmaterial befasst sich mit der systemdynamischen Modellierung und Simulation von Fliessprozessen und Hochwasserschutzmassnahmen anhand von Beispielen wie der Gürbe. Schülerinnen und Schüler nutzen das Programm Vensim sowie reale hydrologische Daten, um Abflussmengen, Rückhaltebecken und Retentionsmassnahmen zu untersuchen. Zudem sind experimentelle Vorübungen und Filmaufnahmen zur Fliessgeschwindigkeitsbestimmung integriert.
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.
6 Schülerexperimente mit Vernier LabPro
Eine Sammlung von sechs Schülerexperimenten für die Sekundarstufe II, die Themen wie Koordinatensysteme, Beschleunigungsmessungen, Kräfte und den Energieerhaltungssatz behandeln. Die Versuche nutzen digitale Hilfsmittel und Messwerterfassung, um physikalische Zusammenhänge experimentell zu erforschen.
Einführung in die Statik
Dieses Leitprogramm führt Schülerinnen und Schüler anhand von Alltagsbeispielen, einem eigenen Experiment und Berechnungen in die Grundlagen der Statik und das Hebelgesetz ein. Es behandelt den Kraftbegriff sowie lineare Gleichungen im Kontext von Kraftgleichgewichten.
Linsengleichung und Akkomodation
Diese Unterrichtseinheit ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, die Linsengleichung durch eigenständiges Experimentieren zu verifizieren. Anschliessend wird das gelernte Wissen auf die Akkommodation des menschlichen und tierischen Auges sowie auf Fehlsichtigkeiten angewendet.
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.
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.
Messen und Messunsicherheiten
Dieses Lehrmaterial behandelt umfassend die Grundlagen des Messens in der Physik, einschliesslich systematischer und zufälliger Fehler, absoluter und relativer Fehler sowie der Angabe von Messunsicherheiten bei analogen und digitalen Instrumenten. Zudem werden Methoden zur Auswertung von Messreihen und die Gesetze der Fehlerfortpflanzung bei Grundrechenarten erläutert.
Größenordnungen, Vorsätze und wissenschaftliche Notation in der Physik
Dieses Lehrmittel führt in den Umgang mit sehr grossen und sehr kleinen Zahlen in der Physik ein. Es behandelt Vorsätze für Maßeinheiten, das Rechnen mit diesen Vorsätzen sowie die wissenschaftliche und die E-Schreibweise.
Physikalische Größen und Einheiten
Dieser Text führt in das Internationale Einheitensystem (SI), physikalische Grundgrößen und Basiseinheiten wie Länge, Masse und Zeit ein. Zudem werden das Rechnen und Umrechnen mit Einheiten sowie die Dimensionsbetrachtung zur Überprüfung von Formeln behandelt.
Beobachtung und Analyse von Doppelsternen und Exoplaneten
Dieses Unterrichtsmaterial beschreibt ein Projekt zur Beobachtung von Doppelsternen und Exoplaneten mit Hilfe von Astronomie-Software und Bildauswertung. Die Lernenden analysieren Helligkeitsschwankungen und erstellen Lichtkurven.
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.
Entwicklung der Strom- und Gaspreise im Herbst 2021
Das Material befasst sich anhand eines aktuellen Beispiels aus dem Jahr 2021 mit den Strom- und Gaspreisen im Grosshandel und für Privatpersonen. Die Lernenden erschliessen Informationen aus Texten und Grafiken, vergleichen Preise und führen Einheitenumrechnungen durch.
Linienspektren: Low-Cost-Licht-Spektroskopie mit dem Smartphone
Das Material beschreibt den Bau eines einfachen Handy-Gadgets, mit dem Lichtspektren fotografiert werden können. Es bietet einen praxisnahen Zugang zu Absorption und Emission von Photonen durch selbst durchgeführte Experimente mit Smartphones.
Modellierung des Ausflussverhaltens von Flaschen
Dieses Praktikumsmaterial befasst sich mit der experimentellen Untersuchung und Modellierung der Entleerung von Flaschen. Die Lernenden erfassen Messwerte von Hand, werten diese aus und erstellen Diagramme, um Funktionen für die Ausflussgeschwindigkeit zu bestimmen.
Formen und Farben planetarischer Nebel
Das Material beschreibt eine Untersuchung von planetarischen Nebeln und Emissionsnebeln anhand von astronomischen Fotografien. Mit Software wie Stellarium und Astroimage werden Bilder bearbeitet, überlagert und ausgewertet, um Rückschlüsse auf Formen, Farben und Stoffzusammensetzungen zu ziehen.
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.
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.
Fallende Papiertrichter und Reibung
Dieses kurze Unterrichtsmaterial beschreibt die Untersuchung von Fallbewegungen anhand von Papiertrichtern mittels Videoanalyse und LoggerPro. Es zeigt, wie Bewegungsdaten aus Filmaufnahmen erfasst und im Unterricht ausgewertet werden können.
Mathematische Auswertung von Messdaten einer Spiralspule
Das Dokument zeigt Postscript-Quellcode zur grafischen Darstellung von Messdaten mit mathematischen Formeln und Potenzwerten im Kontext physikalischer Experimente. Es dient als technische Illustration für die Messwerterfassung.
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.