Physik Unterrichtsmaterial

Arbeitsblätter für den abwechslungsreichen Physikunterricht

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Unterrichsmaterial, 7.-8. Schuljahr
41 Seiten (5,3 MB)

Wieso ist der eine Körper schwerer als der andere, obwohl beide Körper gleich groß sind? Oder wieso sind beide Körper gleich schwer, obwohl der eine Körper so viel größer ist als der andere? Die Antwort auf beide Fragen ist die Dichte. Die Dichte ist materialspezifisch, weshalb sie unsere Erwartungen gegenüber einem Körper bezüglich Masse oder Volumen ganz schön auf den Kopf stellen kann. In dieser Einheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Größen Masse, Volumen und Dichte von einer neuen Seite kennen. Ebenso lernen sie, welchen Einfluss die Temperatur und Aggregatzustände auf die Dichte haben können.

• Klassenstufe: 7/8
• Dauer: 7 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 5)
• Kompetenzen: Differenzierung zwischen Masse, Volumen und Dichte, Dichte berechnen, Aggregatzustände erklären und unterscheiden, Methoden zum Messen der Masse und des Volumens anwenden
• Thematische Bereiche: Masse, Volumen, Dichte, Einheiten, geometrische Körper, Aggregatzustände

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Unterrichsmaterial, 7.-10. Schuljahr
44 Seiten (13,3 MB)

Die unterschiedlichen Arten von Bewegungen erfahren wir stetig in unserem Alltag. Vielfältige Materialien in diesem Beitrag ermöglichen es Ihnen, Ihrer Lerngruppe im Kontext und problemorientiert einen Zugang zu diesem wichtigen Thema in der Mechanik zu verschaffen. Das Thema Sport führt ebenso wie die Nutzung digitaler Medien zu einer hohen Motivation und Leistungsbereitschaft. Nutzen Sie das Potenzial dieses Beitrags auch zur individuellen Förderung Ihrer Schülerinnen und Schüler.

• Klassenstufe: 9
• Dauer: 10 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Bewegungen analysieren, Aufnehmen von Messwerten, systematische Untersuchung der Beziehung zwischen verschiedenen Variablen, Erstellen von Diagrammen, Kurvenverläufe interpretieren

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Unterrichsmaterial, 7.-10. Schuljahr
34 Seiten (7,1 MB)

Der Treibhauseffekt ist Grundlage unseres Lebens, stellt allerdings in Form der globalen Erwärmung auch eine Gefahr dar, die seit Jahren Bestandteil der politischen und öffentlichen Debatte ist. In diesem Unterrichtsmaterial sollen die Schülerinnen und Schüler zwischen natürlichem und anthropogenem Treibhauseffekt differenzieren und die grundlegende Physik dahinter verstehen. In zahlreichen Aufgabenstellungen werden praxisnahe Rechenbeispiele herangezogen, um den Lernenden ein umfangreiches Verständnis für dieses essenzielle Thema zu ermöglichen.

• Hinweise
• M1 Grundlegendes zum Treibhauseffekt
• M2 Strahlungsgleichgewichtstemperatur
• M3 Idealisiertes Treibhausmodell
• M4 Szenario: Verdopplung der CO2-Konzentration
• Lösungen

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Unterrichsmaterial, 9.-13. Schuljahr
29 Seiten (1,8 MB)

Der Treibhauseffekt ist Grundlage unseres Lebens, stellt allerdings in Form der globalen Erwärmung auch eine Gefahr dar, die seit Jahren Bestandteil der politischen und öffentlichen Debatte ist. In diesem Unterrichtsmaterial sollen die Schülerinnen und Schüler zwischen natürlichem und anthropogenem Treibhauseffekt differenzieren und die grundlegende Physik dahinter verstehen. In zahlreichen Aufgabenstellungen werden praxisnahe Rechenbeispiele herangezogen, um den Lernenden ein umfangreiches Verständnis für dieses essenzielle Thema zu ermöglichen.

• Hinweise
• M1 Grundlegendes zum Treibhauseffekt
• M2 Strahlungsgleichgewichtstemperatur
• M3 Idealisiertes Treibhausmodell
• M4 Szenario: Verdopplung der CO2-Konzentration
• Lösungen

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Unterrichsmaterial, 7.-8. Schuljahr
26 Seiten (6,4 MB)

Wieso hören wir Geräusche? Wie breitet sich Schall aus? Und welche Schallarten gibt es? Anhand von Alltagsbeispielen und interaktiven LearningApps geht es auf Spurensuche. Mithilfe einfacher und spannender Versuche erkunden Ihre Schülerinnen und Schüler die physikalischen Phänomene zum Thema „Schall“.

• Klassenstufe: 7/8
• Dauer: 7 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 5) * Kompetenzen:
  • 1. Akustische Phänomene beschreiben,
  • 2. Abhängigkeit der Wahrnehmung von Frequenz und Amplitude beschreiben,
  • 3. Schalleigenschaften beschreiben,
  • 4. Ultraschall und Infraschall bei Hörbereich und Stimmumfang bei Tieren,
  • 5. Bestimmung der Schallgeschwindigkeit
• Thematische Bereiche: Sender und Empfänger, Wahrnehmungsbereich, Medium, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Reflexionsgesetz, Brechungsgesetz, Amplitude, Frequenz
• Medien: Texte, Fotos, Taschenrechner, Smartphone

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Unterrichsmaterial, 7.-10. Schuljahr
30 Seiten (9,1 MB)

Der Anteil von Elektroautos an den gesamten Neuzulassungen in Deutschland lag im Jahr 2021 bei 12,3 Prozent, bei den Plug-in-Hybriden bei 12 Prozent. Elektroautos werden immer beliebter. Doch auch der Dieselmotor spielt mit einem Anteil an Diesel-Pkw in Deutschland mit rund 31,2 Prozent trotz Feinstaubbelastung und Fahrverboten als Antriebsart derzeit noch eine große Rolle. Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die physikalischen Grundlagen dieser beiden Motorentypen.

• Klassenstufe: 7–10
• Dauer: 8–9 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler erklären die Funktionsweise und den Aufbau von Elektro- und Dieselmotoren, beschreiben die Kraftübertragung bei einem Getriebe, recherchieren und reflektieren ihre Ergebnisse zur Umweltbelastung.
• Thematische Bereiche. Mechanik: Kraftübertragung mithilfe eines Getriebes; Elektrotechnik: Elektromotoren; Thermodynamik: Funktion einer Wärmekraftmaschine (Dieselmotor)

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Unterrichsmaterial, 9.-13. Schuljahr
47 Seiten (1,4 MB)

Die Analyse und Beschreibung von Diagrammen stellen wesentliche inhaltliche Konzepte innerhalb der klassischen Mechanik dar. Dieser Beitrag ermöglicht Ihren Schülerinnen und Schülern, grundlegende Bewegungsabläufe quantitativ zu beschreiben sowie grafisch exakt darzustellen. Dabei schult die Einheit das Verständnis der wesentlichen Grundgrößen der Bewegung (Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung). Üben Sie das Erlernte mit Ihren Schülerinnen und Schülern anhand eines umfassenden Aufgabenteils ein und simulieren Sie mithilfe einer abschließenden Lernerfolgskontrolle den Ernstfall einer Klassenarbeit.

• Hinweise
• M1 Übersicht verschiedener Bewegungsarten
• M2 Aufgaben
• M3 Auswertung von Diagrammen
• M4a Arbeitsblatt: s-t-Diagramm
• M4b Arbeitsblatt: v-t-Diagramm
• M4c Arbeitsblatt: a-t-Diagramm
• M5 Klassenarbeit
• Lösungen

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Unterrichsmaterial, 7.-8. Schuljahr
26 Seiten (5,6 MB)

Täglich haben wir mit Magnetismus zu tun, ohne es uns bewusst zu machen. In dieser Unterrichtsein heit werden Grundlagen des Magnetismus behandelt. Zahlreiche Schülerversuche motivieren die Lernenden, sich mit dem Thema genauer zu beschäftigen. Ob selbst gebauter Kompass oder die Herstellung von Magnetknete – der Schwerpunkt der Einheit liegt auf dem forschenden und entdeckenden Lernen.

• Klassenstufe: 7/8
• Dauer: 12 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 8)
• Kompetenzen:
  • 1. Phänomene des Magnetismus experimentell untersuchen und beschreiben,
  • 2. Magnetische Wirkung eines/einer stromdurchflossenen Leiters/Spule untersuchen und beschreiben,
  • 3. Struktur von Magnetfeldern beschreiben
• Thematische Bereiche: Anziehung und Abstoßung, Magnetpole, Erdmagnetfeld, Feldlinien, Kompass, Magnetfeld an einem stromdurchflossenen Leiter/ einer stromdurchflossenen Spule, Elektromotor
• Medien: Texte, Fotos, LearningApp, Video, Handy

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Unterrichsmaterial, 5.-6. Schuljahr

Diese Unterrichtsreihe legt den Fokus unter anderem auf die Entstehung von Tag und Nacht, Finsternissen und Mondphasen sowie die Absorption, Reflexion und Streuung und bettet so die Inhalte der elementaren Optik in einen motivierenden astronomischen Kontext ein. Dieser Beitrag gibt Ihrer Klasse die Möglichkeit zum Experimentieren, lässt die Lernenden durch Handlungsorientierung aktiv werden und macht dadurch Phänomene in Natur und Technik erlebbar. Er kann als Erweiterung zu dem Beitrag Mit dem Licht durch unser Sonnensystem und darüber hinaus: Von der Sonne bis zur Erde, aber auch losgelöst von diesem unterrichtet werden.

• Klassenstufe: 5/6
• Dauer: 6 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 5 Unterrichtsstunden)
• Kompetenzen: Die Lernenden
  • 1. erklären das Entstehen von Tag und Nacht, Finsternissen und Mondphasen,
  • 2. unterscheiden die Phänomene Absorption, Reflexion und Streuung.
• Thematische Bereiche: Sonnenfinsternis, Mondfinsternis, Mondphasen, Absorption, Reflexion, Streuung

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Unterrichsmaterial, 5.-6. Schuljahr

Diese Unterrichtseinheit, die Inhalte der elementaren Optik in einen motivierenden astronomischen Kontext einbettet, wurde speziell für heterogene Lerngruppen konzipiert, ist wissenschaftlich erprobt und wurde aus den gewonnenen Unterrichtserfahrungen heraus kontinuierlich weiterentwickelt. Neben dem Kompetenzerwerb zum Umgang mit Fachwissen zielt die Lernumgebung auch darauf ab, die Selbstständigkeit und soziale Integration zu fördern.

• Klassenstufe: 5/6
• Dauer: 8 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 7 Unterrichtsstunden)
• Kompetenzen: Die Lernenden 1. beschreiben den Sehvorgang und unterscheiden dabei selbst leuchtende und beleuchtete Objekte, 2. Erläutern, was mit Licht passiert, wenn es auf weiße Flächen bzw. einen Spiegel trifft, 3. erklären das Entstehen von Schattenräumen.
• Thematische Bereiche: Eigenschaften von Licht, Reflexion, Schatten, Sehvorgang sowie Streuung

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Unterrichsmaterial, 7.-8. Schuljahr
14 Seiten (3,7 MB)

Wie können schwere Gewichte und Körper mit wenig Kraftaufwand hochgehoben und bewegt werden? Welche Komponenten sind hierfür notwendig? Und welche Folgen ergeben sich durch die Kraftreduktion mit Seilzügen? Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich selbstständig dieses Wissen mithilfe anschaulicher Texte und Grafiken sowie anhand von Beispielen und Rechenwegen. Es folgen Aufgaben zur Überprüfung der gelernten Inhalte und ein spannendes Online-Quiz.

• Klassenstufe: 7/8
• Dauer: 4 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 3)
• Kompetenzen: Verständnis für physikalische Zusammenhänge entwickeln, Seilanwendungen diskutieren, Kräfte berechnen, Kräfteverteilung verstehen und berechnen, Verständnis für Seilzüge entwickeln
• Thematische Bereiche: Seilzug, Kräfte, mechanische Arbeit

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Unterrichsmaterial, 9.-13. Schuljahr
31 Seiten (1,5 MB)

Das Prinzip, durch einfache Maschinen Kraft zu sparen, ist in der Menschheitsgeschichte Jahrtausende alt. Diese Maschinen, die man in der heutigen Physik als Kraftwandler bezeichnet, treten in ganz unterschiedlichen Formen auf, von einfachen Hebeln wie dem Seil, der festen und losen Rolle oder der schiefen Ebene bis zu komplexen hydraulischen Anlagen wie der Hebebühne oder der hydraulischen Presse. All diese interessanten Vorrichtungen sind nach wie vor ein wichtiges Instrument, um mechanische Vorgänge zu vereinfachen, und werden in dem vorliegenden Beitrag behandelt. Anhand von zahlreichen Aufgaben können die Jugendlichen ihr erworbenes Wissen einüben und im Rahmen einer Klassenarbeit bzw. Lernzielkontrolle testen.

• Hinweise
• M 1 Kraft und Kraftwandler
• M 2a Beispiele für Kraftwandler: Seil und feste Rolle
• M 2b Beispiele für Kraftwandler: Seil und lose Rolle
• M 2c Beispiele für Kraftwandler: Seil, feste und lose Rollen
• M 2d Beispiel für Kraftwandler: Schiefe Ebene
• M 2e Beispiel für Kraftwandler: Hydraulische Presse
• M 2f Beispiel für Kraftwandler: Hebel
• M 3 Übungsaufgaben zum Kraftwandler
• M 4 Klassenarbeit zum Thema „Kraftwandler“
• Lösungen

Die Schüler und Schülerinnen lernen:

den Sinn eines Kraftwandlers kennen und wie dieser gewinnbringend eingesetzt werden kann, um bei mechanischen Vorgängen Kraft zu sparen. Sie lernen die wichtigsten Arten von Kraftwandlern kennen: Seil, lose und feste Rolle, schiefe Ebene, hydraulische Hebebühne und Hebel. Außerdem haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, ihr Wissen anhand verschiedener Beispielaufgaben zu vertiefen und in einer Lernzielkontrolle zu testen.

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Unterrichsmaterial, 8.-10. Schuljahr
32 Seiten (38,4 MB)

Wie entsteht Wind? Am Beispiel der Verhältnisse an der Küste wird die Entstehung von Land- und Seewind als lokales Klimaphänomen erklärt. Die Schülerinnen und Schüler erfahren dabei die Aussagekraft der Gleichung für die Wärmemenge durch zielgerichtete Interpretation der Einflussgrößen wie spezifische Wärmekapazität oder Temperatur. Parallel wird schrittweise das Modell eines geschlossenen Energiekreislaufs eingeführt. Dieses Modell wird auf die Verhältnisse im Golfstrom als globales Phänomen übertragen.

• Klassenstufe: 8–10
• Dauer: 5 bis 8 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 3)
• Kompetenzen:
  • 1. Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen,
  • 2. Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben- und Problemstellungen,
  • 3. Nutzen der Fachsprache sowie fachspezifischer Darstellungen,
  • 4. Kooperieren im Team,
  • 5. Kommunizieren und Präsentieren physikalischer Inhalte
• Thematische Bereiche: Wärme, Temperatur, spezifische Wärmekapazität, Energiekreislauf im geschlossenen System

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Unterrichsmaterial, 9.-11. Schuljahr
30 Seiten (5,1 MB)

Ohne den Einsatz von Elektromotoren und Generatoren ist eine Einhaltung der Klimaziele nicht erreichbar. Das physikalische Prinzip hinter der hierfür genutzten Technik ist dabei recht simpel und einfach verständlich. Warum also nicht mal unter die Motorhaube des E-Autos schauen und verstehen, wie es funktioniert?

• Klassenstufe: 9/10
• Dauer: 10 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 5)
• Kompetenzen: Sachtexte sinnentnehmend lesen, Überprüfung und Untersuchung physikalischer Aussagen in Theorie und Experiment, Beschreibung von Aufbau und Funktion eines Elektromotors und Generators, Erklärung der magnetischen Wirkung des elektrischen Stroms bzw. der elektromagnetischen Induktion.
• Thematische Bereiche: Elektromagnetismus, Dynamo, Generator, elektromagnetische Induktion, Energie, Elektrofahrzeuge
• Medien: Texte, Bilder, Experimente, digitale Medien, Mediathek

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Unterrichsmaterial, 9.-11. Schuljahr
23 Seiten (1,3 MB)

Optische Abbildungen spielen eine wichtige Rolle, sowohl im täglichen Leben (z. B. Auge, Brille) als auch in der Wissenschaft (z. B. Mikroskop, Teleskop). Alle Schülerinnen und Schüler sollten daher die Grundlagen zum Verständnis der optischen Abbildungen kennen. In diesem Beitrag werden dazu Übungs- und Klausuraufgaben zum Thema „Optische Abbildungen“ zur Verfügung gestellt.

• Hinweise
• M 1 Linsen und ihre Eigenschaften
• M 2 Sammel- und Zerstreuungslinsen
• M 3 Abbildungen mit Sammellinsen – Aufgaben * M 4 Abbildungen mit virtuellen Bildern
• M 5 Vermischte Rechenaufgaben
• M 6 Vermischte Konstruktionsaufgaben
• Lösungen

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Unterrichsmaterial, 5.-10. Klasse
31 Seiten (6,9 MB)

Rätsel und Spiele besitzen erfahrungsgemäß eine hohe Anziehungskraft und wirken von sich aus motivationsfördernd. Diese Sammlung von neun Rätseln und Spielen zum Thema Elektrizitätslehre und Magnetismus für die fünfte bis zehnte Klasse kann vielfältig im Unterricht eingesetzt werden. Nutzen Sie das Potenzial dieses Beitrags, damit sich Ihre Schülerinnen und Schüler auf spielerische Art und Weise mit den fachlichen Inhalten auseinandersetzen, und animieren Sie sie, ähnliche Rätsel und Spiele für andere Themenbereiche selbst zu gestalten.

• Klassenstufe: 5–10
• Dauer: 9 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Physikalisches Fachwissen auswählen und anwenden, Fachsprache verwenden, kommunizieren und argumentieren, Überblickswissen strukturieren und unterschiedlich präsentieren
• Thematische Bereiche: Stromkreise und Schaltungen, Wirkungen des elektrischen Stroms, magnetische Kräfte und Felder, Elektrostatik, elektrischer Widerstand und Ohm’sches Gesetz, Bereitstellung und Nutzung von Energie, Elektromotor, Transformator

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Unterrichsmaterial, 9.-1. Klasse
43 Seiten (2,6 MB)

Über unser Auge als Sinnesorgan nehmen wir im Alltag die unterschiedlichen Eigenschaften und Effekte von Licht wahr, ohne dass wir uns Gedanken darüber machen, was aus physikalischer Sicht dabei vorgeht. In diesem Beitrag werden die Jugendlichen mit den grundlegenden Vorgängen des Lichts wie Schattenwurf, Reflexion, Brechung oder Dispersion vertraut gemacht. An zahlreichen Aufgaben wenden sie ihr neues Wissen an und testen sich in einer Lernerfolgskontrolle.

Die Schüler lernen: die grundlegenden Eigenschaften und Erscheinungsformen von Licht kennen. Dazu gehören die Ausbreitung, Reflexion, Brechung und Dispersion von Licht und der Schattenwurf. Auch wichtige Anwendungen, wie die Lochkamera, der Spiegel oder Linsen, werden ausführlich besprochen. Ihre Schüler haben die Möglichkeit, ihr Wissen anhand einer Reihe von Beispielaufgaben einzuüben und in einer Lernerfolgskontrolle zu testen.

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Unterrichsmaterial, 7.-8. Klasse

Die verschiedenen Abschnitte der Unterrichtsreihe enthalten viele schüleraktivierende Lernformen. Daher gibt es eine Großzahl an Schüler- und Lehrerversuchen mit entsprechenden Protokollen. Diese sollten dabei in Schülergruppen von 2–5 Personen durchgeführt werden. Auch viele Übungsaufgaben und ein interaktives Quiz stehen als Lernerfolgskontrolle zur Verfügung. Zudem wird durch digitale Lehrformate das Lernen unterstützt.

U-Boote können sinken, während Schiffe schwimmen: Viele technische Errungenschaften der Menschheit basieren auf dem Wissen des Auftriebs. Durch dieses physikalische Prinzip können wir mit Flugzeugen um die Welt fliegen, den Meeresgrund erforschen oder Waren mit Schiffen über den Globus transportieren. Doch wie entsteht der Auftrieb bei diesen Objekten? Gibt es ein physikalisches Gesetz? Die Antwort finden Ihre Schülerinnen und Schüler in diesem Beitrag.

• Klassenstufe: 7/8
• Dauer: 10 Unterrichtsstunden (Minimalplan 5–6)
• Kompetenzen:
  • 1. Anwenden mit physikalischen Denk- und Arbeitsweisen;
  • 2. Bearbeiten von physikalischen Aufgaben- und Problemstellungen
• Thematische Bereiche: Archimedisches Prinzip, Sinken und Schwimmen, Schweredruck, Auftrieb, Druck
• Medien: PowerPoint, Taschenrechner, internetfähiges Gerät

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Unterrichsmaterial, 10. Klasse
32 Seiten (5,8 MB)

Wie funktioniert die Energiegewinnung bei einer Kernspaltung? Und können wir bei der Energieerzeugung durch Kernfusion, bei der nach dem Vorbild der Sonne Atome miteinander verschmolzen werden, den Herausforderungen des Klimawandels begegnen? Ihre Schülerinnen und Schüler wiederholen auf spielerische Weise wichtige Grundbegriffe zur Atom- und Kernphysik und setzen sich mit den Themen Kernspaltung und Kernfusion auseinander.

• Klassenstufe: 10
• Dauer: 11 Unterrichtsstunden (Minimalplan 6 Stunden)
• Kompetenzen:
  • 1. Die Struktur der Materie im Überblick beschreiben und den Aufbau erläutern,
  • 2. Kernspaltung und Kernfusion beschreiben Thematische Bereiche: Struktur der Materie, Kernspaltung, Kernfusion, Atombau
• Medien: Texte, grafische Darstellungen, LearningApp, Taschenrechner

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Übungsmateriall, 9.- 11. Klasse
25 Seiten (1,0 MB)

Nach dem archimedischen Prinzip erfährt ein Heißluftballon eine Auftriebskraft, die die Gewichtskraft kompensiert und den Ballon schweben lässt. Die Massendichte, der andere Aspekt dieses Beitrags, ist eine wichtige physikalische Größe. Sie gibt die Masse eines Stoffes pro Volumeneinheit an. In dem vorliegenden Beitrag setzen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit beiden Begriffen intensiv auseinander.

• Hinweise
• M 1 Die Massendichte
• M 2 Das archimedische Prinzip
• M 3 Das Galilei’sche Thermometer
• M 4 Das Aräometer
• M 5 Die Mohr’sche Waage
• M 6 Sind Sie fit? – Testen Sie Ihr Wissen!
• Lösungen

Die Schüler lernen: In der Unterrichtseinheit wiederholen die Schülerinnen und Schüler kurz die Massendichte und die Auftriebskraft. Danach bearbeiten die Lernenden Übungsaufgaben zu diesem Themenbereich. Dabei lernen sie auch das Galilei’sche Thermometer, das Aräometer und die Mohr’sche Waage kennen.

• Inhalt: Massendichte, Auftriebskraft, archimedisches Prinzip, Galilei’sches Thermometer, Aräometer, Mohr’sche Waage
• Medien: GTR/CAS, GeoGebra
• Kompetenzen: Über Basiswissen verfügen (F1), Probleme lösen (F3), Wissen kontext- bezogen anwenden (F4), Modellvorstellungen verwenden (E3), Formeln anwenden (E4), recherchieren (K3)

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Unterrichsmaterial, 9.- 11. Klasse
33 Seiten (0,8 MB)

Gar vielfältig sind die Interpretationen, die uns im täglichen Leben zu den Begriffen Arbeit, Energie, Leistung begegnen. In diesem Beitrag geht es darum, mit den physikalischen Phänomenen umzugehen, die mit diesen Begriffen beschrieben werden und sich in Formeln und Zahlen fassen lassen. Mit dieser Präzisierung ist es möglich, konkrete physikalische Probleme und Lösungen exakt zu formulieren und rechnerisch zu bearbeiten.

• Hinweise
• M 1 Arbeit
• M 2 Energie
• M 3 Arbeit ? Energie
• M 4 Leistung
• M 5 Wirkungsgrad
• M 6 Ein Überblick – teste dein Wissen!
• Lösungen

Die Schüler lernen: mit den Begriffen Arbeit, Energie und Leistung souverän umzugehen. Vielfältiges alltagsnahes Übungsmaterial steht zur Verfügung, um die Grundlagen der Mechanik zu festigen. Eine Lernerfolgskontrolle rundet die Unterrichtseinheit ab.

• Inhalt: Behandlung der Begriffe Arbeit und Energie sowie Aufzeigen deren Verflechtung ineinander, Leistung, Wirkungsgrad
• Medien: Lehrbuch, Internet, Formelsammlung
• Kompetenz: Diagramme lesen, argumentieren, Problemstellungen in Formeln umsetzen und berechnen, komplexe Vorgänge begreifen, Lösungen formulieren

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Unterrichsmaterial, 10.- 11. Klasse
Stationenlernen, 34 Seiten (10,8 MB)

Der Beitrag zur Analyse von Bewegungen im gymnasialen Physikunterricht kommt der Forderung nach Digitalisierung in der Lehre nach. Es werden unterschiedliche Bewegungsformen mithilfe einer kostenlosen Smartphone-App untersucht. Für die Lernenden ist es ausgesprochen motivierend, ihr eigenes Smartphone im Unterricht einzusetzen und dabei verschiedene Sensoren sinnstiftend als Messgerät zu verwenden. Der Beitrag zeigt ebenso Möglichkeiten auf, als digitale Alternative zum Präsenzunterricht viele Experimente auch von zu Hause aus eigenständig durchzuführen.

• Klassenstufe: 10/11
• Dauer: 5 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Diagramme beschreiben und auswerten; Messwerte aufnehmen, visualisieren und auswerten; Experimente planen, aufbauen und durchführen
• Thematische Bereiche: Gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Bewegungen, freier Fall, Kreisbewegungen, Faden- und Federpendel
• Medien: App phyphox, GTR

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Unterrichsmaterial, 9.- 12. Klasse
28 Seiten (2,3 MB)

In der Unterrichtseinheit wiederholen die Schülerinnen und Schüler die wichtigsten Begriffe der geometrischen Optik: die Reflexion (einschließlich Total­reflexion) und die Brechung. Der Schwerpunkt liegt jedoch auf der Bearbeitung von Übungsaufgaben zu diesem Themenbereich.

Das Modell des Lichtstrahls ist die Grundlage der geometrischen Optik. Ein Lichtstrahl breitet sich stets geradlinig aus, es sei denn, er wird reflektiert oder gebrochen. Reflexion und Brechung sind daher die wesentlichen Grundlagen der Optik, die Ihre Schülerinnen und Schüler beherrschen sollten.

• Fachliche Hinweise
• M 1 Reflexion
• M 2 Brechung
• M 3 Totalreflexion
• M 4 Aufgaben zur Reflexion
• M 5 Aufgaben zur Brechung
• M 6 Aufgaben zur polarisationsabhängigen Reflexion
• M 7 Aufgaben zur Totalreflexion
• M 8 Vermischte Aufgaben
• Lösungen

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Unterrichsmaterial, 10.- 13. Klasse
19 Seiten (0,6 MB)

Ihre Schüler lernen am Beispiel des engen Doppelsternsystems KIC 9832227 die Physik der Doppelsterne kennen. Sie stellen Berechnungen zu den Zustandsgrößen der beiden Sterne an und untersuchen die Dynamik im System. Viele wichtige Gleichungen der Astrophysik werden in diesem aufregenden Kontext angewandt. Dabei lernen Ihre Schüler auch, dass es in der Astronomie sinnvoll ist, andere Sterne, z. B. die Sonne, als Bezugskörper zu wählen.

• Hinweise
• M 1 Der Doppelstern KIC 9832227 – Aufgaben
• M 2 Dynamik im engen Doppelsternsystem
• Lösungen

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Unterrichsmaterial, 8.- 9. Klasse
24 Seiten (4,5 MB)

Die Unterrichtsreihe für den gymnasialen Physikunterricht beschäftigt sich mit der Funktionsweise von Mikrofonen und Lautsprechern als wichtige Bestandteile von technischen Alltagsgegenständen. Mithilfe von einfachen Experimenten und dem Selbstbau eines Mikrofons vermitteln Sie den Lernenden den grundlegenden Bezug zwischen Schall als akustischem Phänomen und dessen Umwandlung in elektrische Signale. Sie trainieren die Fähigkeit Ihrer Schülerinnen und Schüler, physikalische Erkenntnisse zu verbalisieren, zu präsentieren und fördern außerdem ihre Bereitschaft, sich mit elektrotechnischen Bauelementen näher auseinanderzusetzen.

• Klassenstufe: 7–10
• Dauer: 8 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Zielgerichtet experimentieren, Erkenntnisse verbalisieren, dokumentieren und präsentieren, physikalische Arbeitsweisen reflektieren, Informationen bewerten
• Thematische Bereiche: Akustik, Schall-Schwingungen, -Wellen, Elektrotechnik, Mikrofone, Lautsprecher, elektronische Bauteile, Funktion elektronischer Alltagsgegenstände

Wir alle sind täglich und mit fortschreitender Technisierung und Digitalisierung von einer stetig anwachsenden Zahl von Mikrofonen und Lautsprechern umgeben. In jedem Laptop, Tablet oder Smartphone sind mindestens ein Mikrofon und mindestens zwei Lautsprecher verbaut. Um einen Einstieg in das Verständnis der Funktionsweise moderner Technik und deren Entwicklung zu bieten, soll in dieser Unterrichtseinheit anhand von Mikrofonen und Lautsprechern die Umwandlung von Schall in Strom und Strom in Schall erklärt werden.

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Unterrichsmaterial, 8.- 9. Klasse
37 Seiten (1,8 MB)

Die gewinnt man aus alternativen Energien Strom? In diesem Beitrag führen Ihre Schüler Experimente durch und verstehen so, wie mit Generatoren bei Fotovoltaik, Wind- und Wasserkraft Strom gewonnen wird. Sie bewerten die erneuerbaren Energien im gesellschaftlichen Kontext. Eine Lernerfolgskontrolle rundet die Unterrichtseinheit ab.

• Hinweise zu Energien der Zukunft
• M 1 Energiequellen einander zuordnen
• M 2 Konventionelle versus erneuerbare Energien
• M 3 Wasserkraft
• M 4 Windkraft
• M 5 Fotovoltaik
• M 6 Das Prinzip eines Generators
• M 7 Die elektromagnetische Induktion
• M 8 Das Prinzip einer Dampfturbine
• M 9 Die Biogasanlage
• M 10 Rätsel
• M 11 Die Geothermie
• M 12 Bist du fit? – Teste dein Wissen!

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Unterrichsmaterial, 8.- 10. Klasse

"Das Wetter spielt verrückt …“ oder „ab Freitag kälter, aber sonniger“ – zwei von zahlreichen Formulierungen, die wir der Tagespresse oder einem Wetterbericht entnehmen können. Schülerinnen und Schüler zeigen im Unterricht nicht immer ein großes Interesse an naturwissenschaftlichen Themen im Allgemeinen bzw. am Thema Wetter im Besonderen, doch ist der Mensch insbesondere in der Landwirtschaft, aber auch in seinem alltäglichen (Freizeit)verhalten und der Wahl der richtigen Kleidung vom gerade vorherrschenden Wetter sehr stark abhängig.

Von großem Interesse ist daher die Chance, eine persönliche Wettervorhersage treffen zu können. Die Schülerinnen und Schüler sollen ein besseres Verständnis für die Komplexität der atmosphärischen Vorgänge erhalten und projektartig das Wetter verstehen lernen.

• Klassenstufe: 8–10
• Dauer: 7 bis 8 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: naturwissenschaftliche Grundlagen zum Wetter kennenlernen; einzelne Sensoren programmieren und in einem Projekt zusammenführen; Schaltpläne erstellen und elektronische Schaltungen
• Thematische Bereiche: Wetter, Klima, Temperatur, Luftdruck, Wettermessung, elektronische Schaltungen, Programmierung, Mikrocontroller
• Medien: Programmcodes, Schaltpläne, Arduino-Boards und elektronische Bauelemente
• Zusatzmaterialien: Lösungen und Erweiterungsmöglichkeiten zur Differenzierung

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Unterrichsmaterial, 8.- 10. Klasse
30 Seiten (5,3 MB)

Mikrophone und Lautsprecher sind wesentliche Bestandteile aller Unterhaltungselektronik und Kommunikationstechnik. Man findet sie in Stereoanlagen, Fernsehern, MP3-Playern sowie in Telefonen, Handys, Smartphones, Laptops usw. In dieser Einheit werden zunächst die physikalischen und methodischen Grundlagen zur Umwandlung von Schall in Strom mithilfe von Mikrophonen und von Strom in Schall mithilfe von Lautsprechern vermittelt. Experimente dienen der Vertiefung und dem genaueren Hinterfragen der Funktionsweise von technischen Alltagsgegenständen.

• Klassenstufe: 7–10
• Dauer: 9 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Die Schüler
  • 1. beschreiben Schall als mechanisches Phänomen
  • 2. beschreiben die Funktionsweise von Mikrophonen und Lautsprechern und unterscheiden verschiedene Arten
  • 3. beschreiben die Umwandlung von Schall in Strom und wieder in Schall mithilfe eines elektromechanischen Wandlers
  • 4. zeichnen Schaltpläne
• Thematische Bereiche: Mechanik/Akustik: Schall, Elektrotechnik: Mikrophone, Lautsprecher, Funktion von elektronischen Alltagsgegenständen

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Unterrichsmaterial, 8.- 10. Klasse
34 Seiten (3,2 MB)

In dieser Lerneinheit entwickeln Schülerinnen und Schüler ein Hamsterrad, das elektrische Spannung induziert. Hierbei wird Grundwissen der Elektrizitätslehre wiederholt, es werden experimentelle / planerische Kompetenzen gefördert und es wird zur Auseinandersetzung mit einem komplexen physikalischen Inhalt motiviert. Im Anschluss an die experimentelle Entwicklung des Generators und der Erarbeitung von Induktion durch ein magnetisches Wechselfeld, beurteilen die Schülerinnen und Schüler die Menge der durch diesen Generator bereitgestellten Energie hinsichtlich der Fragestellung: Reicht die Energiemenge aus, um ein Handy zu laden? Eine Lernerfolgskontrolle schließt die Unterrichtsreihe ab.

• Klassenstufe/Lernjahr: 8./9. Klasse (G8); 9./10. Klasse (G9)
• Dauer: 9 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Experimentelle Erkenntnisgewinnung; Kommunikation
• Basiskonzepte: Wechselwirkung, Energie
• Thematische Bereiche: Bewegung; Kraft und Energie; Elektrizität
• Medien: Bild; Zeitungsartikel; Video
• Zusatzmaterialien: Lernerfolgskontrolle

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Unterrichsmaterial, 8.- 9. Klasse
28 Seiten (4,0 MB)

Ob in der Sauna, beim Baden im Meer oder als Schnee und Eis im Winter: Wasser ist allgegenwärtig und scheint uns völlig vertraut und daher ganz normal zu sein. Doch wirft man einen zweiten, forschenden Blick auf diesen lebensnotwendigen Stoff, wird schnell klar, dass sich Wasser in seinen Eigenschaften von anderen Flüssigkeiten ganz erheblich unterscheidet. Von den überraschenden Konsequenzen, die daraus folgen, handelt dieser Beitrag.

• Klassenstufe: 8/9
• Dauer: 15 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Modellieren und mathematisieren, Sachtexte sinnentnehmend lesen, Überprüfung physikalischer Aussagen in Theorie und Experiment, Umgang mit SI-Einheiten
• Thematische Bereiche: Interdisziplinäre Betrachtung von Wasser, Dichte verschiedener Medien, Aggregatszustände, Archimedisches Prinzip, Thermische Ausdehnung, Thermometer, Klima- und Umweltschutz
• Medien: Texte, Bilder, Diagramme, Mediathek, Taschenrechner

Das Thema Anomalie des Wassers ist Bestandteil vieler Lehrpläne. So schreibt beispielsweise der bayrische LehrplanPLUS für die Mittelstufe im Fach Natur und Technik als zu erwerbende Kompetenz vor, dass Schülerinnen und Schüler die Anomalie des Wassers beschreiben und deren Bedeutung für ausgewählte Beispiele (zugefrorener See, Frostsprengung) erklären können. Das Land Baden-Württemberg schreibt in seinem gymnasialen Lehrplan für das Fach Biologie, Naturphänomene und Technik (BNT) der Klassen 5/6: Die Schülerinnen und Schüler können Phänomene beim Erwärmen und Abkühlen von Wasser beschreiben.

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Unterrichsmaterial, 6.- 9. Klasse

Die Arbeitsblätter und Kopiervorlagen dieser Unterrichtseinheit sind für den Anfangsunterricht zum Thema Kraft gedacht.

Sie erfordern keine physikalischen Vorkenntnisse zu diesem Thema, sind aber in ihrer Abfolge aufeinander aufgebaut.

Sie können die Arbeitsblätter sowohl zur Erarbeitung als auch zur Festigung einsetzen. Im ersten Fall sollte allerdings ein geeignetes Nachschlagewerk (Lehrbuch) mit zur Verfügung stehen.

Da die meisten Arbeitsblätter aus einem theoretischen und einem praktischen Teil bestehen, ist Partnerarbeit sinnvoll. Stellen Sie beiden Partnern eine eigene Kopie zur Verfügung, damit beide Schüler am Ende über eigene Aufzeichnungen verfügen und außerdem zu Hause weiterexperimentieren können.

Diese Unterrichtseinheit beinhaltet zahlreiche Materialien – insbesondere Schülerversuche – zum Einstieg in das Thema „Kraft“ für den (offenen) Unterricht, Vertretungsstunden und auch für zu Hause. Wo setzt die Kraft an? In welche Richtung wirkt sie? Gibt es denn unterschiedliche Kräfte? Und warum kann man auf dem Mond eigentlich so gut springen? Diese und viele weitere Fragen beantworten sich die Schüler selbst mithilfe von einfachen Experimenten, die sie mit Alltagsgegenständen, wie zum Beispiel Linealen, Bällen, Luftballons, Gummibändern und Magneten, durchführen. Spielerisch begegnen sie dem Kraftbegriff und prägen sich damit das Gelernte oft besonders gut ein.

Didaktische Grundsätze:

• Auseinandersetzung mit den Vorstellungen der Schüler zum Thema Kraft, die sie in den Unterricht mitbringen;
• handlungsorientiertes und entdeckendes Lernen und Arbeiten;
• offene Problemstellung.

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Unterrichsmaterial, 7.- 10. Klasse

Ihre Schüler sind täglich mit fortschreitender Technisierung und Digitalisierung von einer stetig anwachsenden Zahl von Sensoren umgeben. Um einen Einstieg in das Verständnis der Funktionsweise moderner Technik zu bieten, soll in dieser Unterrichtseinheit anhand von einfach aufgebauten, aber lebenswichtigen Messgeräten, wie digitalen Thermometern und Rauchmeldern, die Verwendung von Sensoren und Transistoren als Bauteile einer Vielzahl von Geräten erklärt werden.

Zunächst werden die Schüler auf die physikalischen Eigenschaften ihrer Umwelt aufmerksam gemacht und so an das Thema Sensoren herangeführt. Es folgt eine allgemeine Einführung zu Sensoren in der Technik. Danach lernen die Schüler die Funktion eines digitalen Thermometers am Beispiel des Fieberthermometers kennen und anschließend die Funktionsweise eines Rauchmelders. Im Anschluss erfolgt die Erarbeitung der Funktionsweise von Transistoren und zum Abschluss der Reihe eine Lernstands-Überprüfung.

Diese Unterrichtseinheit setzt keine fachlichen Kenntnisse Ihrer Schülerinnen und Schüler voraus. Für die Schülerversuche ist es von Vorteil, wenn die Lernenden bereits selbstständig Versuche durchgeführt und protokolliert haben. Die entsprechenden Stellen in den Materialien und den dazu gehörigen Erläuterungen sind jedoch so ausführlich verfasst, dass sie auch einen ersten Einstieg ohne Vorerfahrung ermöglichen. Grundlagen der Statistik zum Auswerten der Versuchsdaten sollten aus dem Mathematikunterricht bekannt sein, falls nicht, finden Sie in den Erläuterungen eine kurze Einführung, nach der die Schüler alle Aufgaben erledigen können sollten.

• Klassenstufe: 7-10
• Dauer: 9 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Die Schüler
  • 1. beschreiben die Funktionsweise von Sensoren
  • 2. identifizieren und unterscheiden verschiedene Arten von Sensoren
  • 3. beschreiben Aufbau und Funktionsweise von Transistoren
  • 4. zeichnen einfacher Schaltpläne
  • 5. planen einfache Versuche und erstellen Versuchsprotokolle.
• Thematische Bereiche: Elektrotechnik, Sensoren und Transistoren, Funktion von elektronischen Alltagsgegenständen, digitales Thermometer, Rauchmelder

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Unterrichsmaterial, 7.- 8. Klasse

Elektrizität ist ein umfangreiches und wichtiges Themenfeld des Physik- bzw. Naturwissen-schaftsunterrichtes der 7. und 8. Klasse. Deshalb ist es wichtig, die Schüler bereits zu Beginn dafür zu interessieren und somit für den Unterricht zu motivieren – insbesondere deshalb, weil das Thema sehr abstrakt ist. Die Lernenden benötigen viele Denkmodelle für Zusammenhänge, die man sich manchmal schwer vorstellen kann. Des Weiteren eilt dem Physikunterricht immer noch ein schlechter Ruf voraus: In Umfragen unter Schülern rangiert der Physikunterricht leider immer noch, oft gemeinsam mit Chemie, auf dem letzten Platz. Dies erzeugt eine Hemmschwelle, durch die sich die Schüler nicht richtig auf den Unterricht einlassen.

• Klassenstufe/Lernjahr: 7/8 Klasse
• Dauer: 8 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen:
  • Grenzen von Modellen erkennen
  • Fragestellungen durch eigene Experimente überprüfen
  • mit Messgeräten umgehen und gezielt einsetzen
  • Fachsprache verwenden
• Thematische Bereiche: Stromstärke, Spannung, Volt- und Amperemeter, Reihen- und Parallelschaltung
• Medien: Texte, Farbfolien, Bilder
• Zusatzmaterialien: Rätsel Elektrizität, Zusatzfolie Spannung

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Unterrichsmaterial, 10.- 12. Klasse
12 Seiten (0,6 MB)

In der Unterrichtseinheit werden für Ihre Schülerinnen und Schüler Analogien zwischen mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen ersichtlich und bieten so einen Einstieg in das Thema der elektromagnetischen Schwingungen und Wellen. Den Schülern werden physikalische Zusammenhänge in einfachen Schwingkreisen bewusst. Die Aufgaben fördern den Umgang mit physikalischen Formeln und regen ebenso zu eigenständigen Überlegungen an.

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Unterrichsmaterial, 10.- 12. Klasse
12 Seiten (0,5 MB)

Die Schüler lernen in dieser Unterrichtseinheit mathematische Modelle und Methoden auf Vorgänge der klassischen Mechanik anzuwenden z.B. bei schiefen Ebenen, festen und losen Rollen, Flaschenzügen und hydraulischen Pressen. Dabei trainieren sie, ihre Ergebnisse zu reflektieren und sie im Sachzusammenhang richtig zu interpretieren. Die Schüler begreifen, wie sie Erfahrungen aus dem Alltag mithilfe von physikalischen Gesetzmäßigkeiten auf komplexere technische Anwendungen übertragen können.

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Unterrichsmaterial, 8.- 8. Klasse
24 Seiten (0,4 MB)

Diese Tests decken die Themenbereiche Schall und Hören, Schallschwingungen, Lautstärke, Tonhöhe und Schallausbreitung der Akustik Sek. I ab. Sie lassen sich einfach und objektiv auswerten und bieten Ihnen daher die Möglichkeit, bei knapper werdenden Ressourcen in relativ kurzer Zeit einen Leistungsüberblick über Ihre Lerngruppe zu erstellen. Um die Schüler zum Nachdenken statt Raten anzuregen, beinhaltet der Beitrag zudem Bewertungshilfen.

• Hinweise
• M 1 Schall und Hören
• M 2 Beschreibung von Schallschwingungen
• M 3 Lautstärke und Tonhöhe
• M 4 Schallausbreitung einfach
• M 5 Schallausbreitung mittel
• M 6 Schallausbreitung schwieriger
• M 7 Hörbereich und Lautstärke
• Erläuterungen und Lösungen

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Unterrichsmaterial, 9.- 10. Klasse
20 Seiten (2,9 MB)

Diese Handreichung enthält Mehrfachwahlaufgaben mit fünf Antwortmöglichkeiten, von denen genau eine Antwort richtig ist. Bei diesem Test-Typ ist es nicht wichtig, eine Antwort frei formulieren zu können. Vielmehr wird ein fundiertes Textverständnis vorausgesetzt. Die Bewältigung der unterschiedlichen Anforderungsbereiche ist stark abhängig vom vorangegangenen Unterricht.

Multiple-Choice-Test: einfache und objektive Auswertungsmöglichkeiten!

• Klasse: 9/10
• Dauer: jeweils 1 Stunde
• Ihr Plus:
  • Leistungsüberblick über eine Lerngruppe in optimaler Zeit
  • einfache und objektive Auswertung

• Elektrische Ladung
• Elektrischer Strom
• Stromstärke – Spannung – Widerstand
• Widerstandsgesetz
• Stromkreise
• Elektrische Energie und Leistung
• Magnetfeld und Induktion
• Transformator

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Unterrichsmaterial, 9.- 10. Klasse
26 Seiten (5,3 MB)

Zahllose Schlagzeilen aus Zeitungen oder Nachrichtenmagazinen führen uns beinahe täglich die Faszination der Astronomie vor Augen. Auch bei Schülern ist die Astronomie von großem Interesse, wie man im naturwissenschaftlichen Unterricht immer wieder feststellen kann. Fragen über Fragen haben sie, die nicht einmal die aktuelle Forschung beantworten kann. Motivierend wird es für die Jugendlichen sein, an verschiedenen Stationen Informationen über die Objekte in unserem Sonnensystem zu erhalten, ihre Bewegungen und gültigen Gesetzmäßigkeiten zu verstehen und das Werden und Vergehen von Sternen und Sternsystemen zu beschreiben.

• Klassenstufe/Lernjahr: 9/10 (G8)
• Dauer: 10 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen:
  • 1. Die Objekte und Dimensionen unseres Sonnensystems kennenlernen
  • 2. Die Bewegungen in unserem Sonnensystem mit den Kepler’schen Gesetzen beschreiben
  • 3. Das Werden und Vergehen von Sternen und Sternsystemen verstehen
• Thematische Bereiche: Sonnensystem, Planeten, Umlaufbahnen, Kepler’sche Gesetze
• Medien: Texte, 1 Farbfolie, Material zur Nutzung am Computer
• Zusatzmaterialien: kleine Filme (Mediathek)

Am 6. August 2012 setzte der Mars-Rover „Curiosity“ nach einer spektakulären Landung auf dem Mars auf. Seitdem liefert er unzählige Bilder und Daten von der Marsoberfläche, die nicht nur die Forscherwelt in ihren Bann ziehen: Anhand von Untersuchungen einer 5 m tiefen Mulde fand man heraus, dass es dort vor rund 3,6 Milliarden Jahren einen See gegeben haben muss. Bekommen wir über diese Mission weitere Informationen und Erkenntnisse über die Entstehung unseres Sonnensystems? Welche Objekte prägen dieses und welche Bewegungen und Gesetzmäßigkeiten gibt es? In diesem Beitrag finden Ihre Schüler Antworten auf diese und weitere Fragen.

Physik Unterrichsmaterial
zum downloaden, 10.- 12. Schuljahr

Gerade in Zeiten der Klimaerwärmung liegt ein großer Fokus in Forschung und Entwicklung auf der Erzeugung von Energie aus „sauberen“ Ressourcen wie Windkraft und Sonnenlicht. Besonders die Erzeugung von elektrischer Energie aus Solar besitzt ein großes Potenzial. Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich Grundwissen zur Solarzelle. Sie erhalten einen Einblick in den Aufbau, den Wirkungsgrad und die physikalischen Grundlagen. Mithilfe experimenteller Anwendungen erlernen die Schülerinnen und Schüler wichtige Messwertprozesse.

• Klassenstufe: ab 10. Klasse
• Dauer: 10 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 5)
• Kompetenzen
  • 1. Den Aufbau einer Solarzelle beschreiben;
  • 2. Grundlegende Eigenschaften von Photonen kennen;
  • 3. Den photoelektrischen Effekt beschreiben und verstehen;
  • 4. Experimente zur Aufnahme einer Solarkennlinie durchführen;
  • 5. Bewertungen von Diskussionspunkten zur Erzeugung von Solarenergie vornehmen
• Thematische Bereiche: Regenerative Energien, Photovoltaik, Solarzellen, Halbleiter, grundlegende Eigenschaften von Photonen, Kennlinien
• Medien: Texte, Grafiken, Fotos, PowerPoint, Internet

Physik Unterrichsmaterial
zum downloaden, 8.- 13. Schuljahr
43 Seiten (1,4 MB)

In vielen elektrischen Schaltungen sind Ohmsche Widerstände, Netzgeräte und Batterien verbaut. Sorgen Sie für Spannung im Physikunterricht und trainieren Sie mit Ihrer Klasse die Berechnung solcher linearer Widerstandsnetzwerke. Die Schülerinnen und Schüler analysieren diese Netzwerke mithilfe von Ersatzwiderständen sowie unter Zuhilfenahme des Zweigstrom- und des Maschenstromverfahrens. Dabei stehen für jede dieser Berechnungsarten sowohl Beispiele als auch Übungsaufgaben bereit. Am Ende der Einheit haben die Jugendlichen die Möglichkeit, ihre erworbenen Fähigkeiten anhand einer Lernerfolgskontrolle zu überprüfen.

• Hinweise
• Physikalische Grundlagen
• Zweige, Knoten und Maschen – Übungsaufgabe
• Gauß-Verfahren – kurz und bündig
• Berechnung mit Ersatzwiderständen – Beispiel
• Berechnung mit dem Zweigstromverfahren – Beispiel
• Berechnung mit dem Maschenstromverfahren – Beispiel
• Berechnung mit Ersatzwiderständen – Übungsaufgaben
• Berechnung mit dem Zweigstromverfahren – Übungsaufgaben
• Berechnung mit dem Maschenstromverfahren – Übungsaufgaben
• Lernerfolgskontrolle – Fit für den Abschlusstest?
• Lösungen

Physik Test/Überprüfung zum downloaden ...
Unterrichsmaterial, 9.- 12. Schuljahr
19 Seiten (0,5 MB)

Die Unterrichtsreihe für den gymnasialen Physikunterricht beschäftigt sich mit der Funktionsweise von Mikrofonen und Lautsprechern als wichtige Bestandteile von technischen Alltagsgegenständen. Mithilfe von einfachen Experimenten und dem Selbstbau eines Mikrofons vermitteln Sie den Lernenden den grundlegenden Bezug zwischen Schall als akustischem Phänomen und dessen Umwandlung in elektrische Signale. Sie trainieren die Fähigkeit Ihrer Schülerinnen und Schüler, physikalische Erkenntnisse zu verbalisieren, zu präsentieren und fördern außerdem ihre Bereitschaft, sich mit elektrotechnischen Bauelementen näher auseinanderzusetzen.

• Klassenstufe: 7–10
• Dauer: 8 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Zielgerichtet experimentieren, Erkenntnisse verbalisieren, dokumentieren und präsentieren, physikalische Arbeitsweisen reflektieren, Informationen bewerten
• Thematische Bereiche: Akustik, Schall-Schwingungen, -Wellen, Elektrotechnik, Mikrofone, Lautsprecher, elektronische Bauteile, Funktion elektronischer Alltagsgegenstände

Wir alle sind täglich und mit fortschreitender Technisierung und Digitalisierung von einer stetig anwachsenden Zahl von Mikrofonen und Lautsprechern umgeben. In jedem Laptop, Tablet oder Smartphone sind mindestens ein Mikrofon und mindestens zwei Lautsprecher verbaut. Um einen Einstieg in das Verständnis der Funktionsweise moderner Technik und deren Entwicklung zu bieten, soll in dieser Unterrichtseinheit anhand von Mikrofonen und Lautsprechern die Umwandlung von Schall in Strom und Strom in Schall erklärt werden.

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Unterrichsmaterial, 9.- 13. Schuljahr
41 Seiten (2,8 MB)

Die elektromagnetische Induktion ist für viele wichtige alltägliche Anwendungen ein grundlegendes physikalisches Prinzip. Ohne dieses Prinzip würden sich viele Probleme in der Strombereitstellung und Stromversorgung ergeben. Die dahinterstehende Physik ist jedoch bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt und wird auch heute noch gleichbleibend verwendet. Dieser Beitrag beleuchtet die Grundlagen der elektromagnetischen Induktion, führt wichtige Begriffe wie Lorentzkraft, Lenz‘sche Regel und Selbstinduktion ein und stellt Aufgaben bereit, anhand derer Ihre Schülerinnen und Schüler die Thematik verinnerlichen.

• Hinweise
• M 1a Die Lorentzkraft
• M 1b Grundversuche zur elektromagnetischen Induktion
• M 1c Das Induktionsgesetz
• M 2a Aufbau und Funktion eines Generators
• M 2b Der Transformator
• M 2c Weitere technische Anwendungen
• M 3 Die Selbstinduktion
• M 4 Aufgaben
• M 5 Klassenarbeit
• Lösungen

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Unterrichsmaterial, 5.- 10. Klasse
36 Seiten (3,4 MB)

Diese Sammlung von neun Lernerfolgskontrollen zum Thema Elektrizitätslehre und Magnetismus für die fünfte bis zehnte Klasse kann vielfältig im Unterricht eingesetzt werden. Durch den expliziten Bezug zu den erwarteten Kompetenzen in den Hinweisen können die Materialien als Anreiz dienen, in anderen Themengebieten solche Tests selbst zu gestalten. Nutzen Sie das Potenzial dieses Beitrags zur individuellen Förderung Ihrer Schülerinnen und Schüler.

• Klassenstufe: 5–10
• Dauer: 9 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Physikalisches Fachwissen auswählen und anwenden, eigene Aussagen fachlich sinnvoll begründen, Phänomene aus physikalischer Perspektive bewusst wahrnehmen und beschreiben
• Thematische Bereiche: Stromkreise, Wärmewirkung, Magnetfeld, Elektrostatik, Stromstärke, Spannung, Widerstand, Leistung, Energie, Transformator, Generator

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Unterrichsmaterial, 9.- 11. Schuljahr
20 Seiten (1,4 MB)

Reibung – egal ob Haft-, Gleit- oder Rollreibung – spielt in allen Bereichen des Lebens und der Technik eine wichtige Rolle. Zum Beispiel bremst die Gleitreibung zwischen der Felge und den Bremsklötzen das Fahrrad ab. Manchmal sind Reibungskräfte erwünscht, manchmal sind sie unerwünscht. Beispiele für erwünschte Reibung sind: Haftreibung beim Laufen zwischen Schuhen und Fußboden, Haftreibung zwischen Nagel und Wand, Gleitreibung bei einer Bremse zwischen der Bremsscheibe und den Bremsbacken. Beispiele für unerwünschte Reibung sind: Rollreibung bei Fahrzeugen zwischen Reifen und Straße (erhöht Kraftstoffverbrauch), Gleitreibung zwischen Kolben und Zylinder eines Motors (führt zu „Kolbenfressern“, daher muss mit Motoröl geschmiert werden).

• Hinweise
• Haftreibung
• Übungsaufgaben zur Haftreibung
• Gleitreibung
• Übungsaufgaben zur Gleitreibung
• Rollreibung
• Übungsaufgaben zur Rollreibung
• Lösungen

Die Schüler lernen: anhand von Beispielen aus der Praxis Aufgaben zur Haft-, Gleit- und Rollreibung zu lösen. Dabei wird zunächst immer das Phänomen erklärt, sodass sich die Schülerinnen und Schüler selbstständig einarbeiten oder ihr bereits vorhandenes Wissen auffrischen können.

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Unterrichsmaterial, 8.-13. Schuljahr
33 Seiten (1,6 MB)

In einer Welt im Wandel entwickeln sich auch die Naturwissenschaften stetig weiter. Es gibt dabei allerdings Erkenntnisse, die auch nach mehreren Jahrhunderten gültig und auch noch für die heutige Weltanschauung relevant sind. Dazu gehören unter anderem die drei Gesetze von Isaac Newton.

In dieser Unterrichtseinheit lernen Ihre Schülerinnen und Schüler das wichtige Themengebiet der Mechanik anhand der Newtonschen Gesetze des Trägheitsprinzips, des Aktionsprinzips und des Wechselwirkungsprinzips kennen und üben das erworbene Wissen anhand von Aufgaben ein. Eine weitere Herausforderung für die Lernenden in Form einer Klassenarbeit rundet die Einheit ab.

Die Schülerinnen und Schüler lernen:

die als Fundament der klassischen Mechanik geltenden Gesetze von Newton kennen. Diese Gesetze lernen Ihre Schülerinnen und Schüler als Prinzipien unter den Namen Trägheitsprinzip, Aktionsprinzip und Wechselwirkungsprinzip kennen. Auch wichtige Anwendungen und Folgerungen aus diesen Gesetzen werden angesprochen. Ihre Schülerinnen und Schüler haben zudem die Möglichkeit, ihr Wissen anhand einer Reihe von Beispielaufgaben einzuüben und in einer Lernerfolgskontrolle zu testen.

• Inhalt: 1., 2., 3. Gesetz von Newton, Anwendungen
• Medien: GTR, Formelsammlung
• Kompetenzen: Erklären von Phänomenen unter Nutzung bekannter physikalischer Modelle und Theorien, Anwenden bekannter mathematischer Verfahren, physikalisches Modellieren von Phänomenen, auch mithilfe mathematischer Darstellungen und digitaler Werkzeuge, wobei theoretische Überlegungen und experimentelle Erkenntnisse aufeinander bezogen werden), Nutzen des eigenen Wissens über aus physikalischer Sicht gültige Argumentationsketten zur Beurteilung vorgegebener und zur Entwicklung eigener innerfachlicher Argumentationen

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Unterrichsmaterial, 8.-13. Schuljahr
33 Seiten (1,6 MB)

Das Prinzip des Hebels spielt im Alltag eine wesentliche Rolle, ohne dass man sich dessen bewusst ist. In diesem Beitrag machen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Hebelgesetz und seinen vielfältigen Fragestellungen und Anwendungsmöglichkeiten vertraut. Die Lernenden beschäftigen sich dabei unter anderem mit Drehmomenten, Drehmomentscheiben, Wellrädern und historischen Waagen. Am Ende der Einheit haben die Jugendlichen anhand einer Lernerfolgskontrolle die Möglichkeit, ihr erworbenes Wissen zu testen.

• Hinweise
• M1 Der einarmige Hebel
• M2 Der zweiarmige Hebel
• M3 Das Drehmoment
• M4 Drehmomentscheibe und Wellrad
• M5 Historische Waagen
• M6 Ein Überblick – Teste dein Wissen
• Lösungen

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9.-13. Schuljahr, 37 Seiten (1,2 MB)

Die quantitative Untersuchung von Bewegungsvorgängen stellt einen der wichtigsten physikalischen Sachverhalte dar. In der Unterrichtseinheit machen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit den Grundlagen der Kinematik vertraut und lernen die für die Berechnungen nötigen Gleichungen kennen. Die vorliegende Einheit beinhaltet einen umfangreichen Fundus an Übungsaufgaben, mithilfe dessen die Lernenden ihre Bewegungsfähigkeiten in physikalischem Sinne trainieren können.

Die Schülerinnen und Schüler lernen:

die wesentlichen Gleichungen zur Beschreibung von Bewegungen kennen. Dabei werden diese Gleichungen in spezifischen Aufgaben zur Kinematik geübt, wodurch es den Schülerinnen und Schülern ermöglicht wird, die Gleichungen auf unterschiedliche Begebenheiten anzuwenden. Des Weiteren erhalten die Schülerinnen und Schüler einen ersten Einblick in die Erstellung und Auswertung von Bewegungsdiagrammen. Durch zahlreiche ausführliche Lösungen wird es den Lernenden zudem ermöglicht, alle Rechenschritte zu verstehen und nachzuvollziehen.

• Inhalt: Berechnung von wesentlichen Größen der Kinematik, zeichnerische Bestimmung und Analyse von Bewegungsvorgängen mittels Bewegungsdiagrammen, Geschwindigkeit als zweidimensionale Bewegung
• Medien: Taschenrechner
• Kompetenzen: Erklären von Phänomenen unter Nutzung bekannter physikalischer Modelle und Theorien, Auswählen bereits bekannter geeigneter Modelle bzw. Theorien für die Lösung physikalischer Probleme, Anwenden bekannter mathematischer Verfahren