Unterrichtsmaterialien Physik: Gymnasium
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Einheit
Gravitation Mond und Satelliten IIGravitation auf dem Mond; Zusammenstellung der Daten der einzelnen Satellitenbahnen
Astronomie
10-12. Klasse
Berufliche Schule
6 SeitenAstronomie10-12. KlasseBerufliche Schule6 SeitenTesten kostet nichts
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Einheit
Gravitation, Zentripetalkraft und Kepler’sche Gesetze – die unterschiedliche Länge der Jahreszeiten erkundenJedes Jahr umrundet die Erde als ein treuer Begleiter die Sonne. Frühjahr, Sommer, Herbst und Winter wechseln in diesem Zeitraum einander ab und bestimmen unser Leben. Manchem vergeht dabei eine bestimmte Jahreszeit nicht schnell genug – er hat den Eindruck, sie dauere länger als die anderen. Und so falsch ist dieser Eindruck auch nicht, denn Frühling und Sommer sind auf der Nordhalbkugel tatsächlich länger als Herbst und Winter. Was hat es mit den unterschiedlich langen Jahreszeiten auf sich? Gehen Sie dieser Frage in einem problemorientierten Physikunterricht nach: Ihre Schüler stellen Hypothesen auf. Sie ergründen die Ursache für die unterschiedliche Länge der Jahreszeiten, indem sie Schlussfolgerungen aus den Kepler’schen Gesetzen ziehen. Anschließend vollziehen sie mithilfe des Gravitationsgesetzes auch rechnerisch nach, warum die Jahreszeiten unterschiedlich lang sind.
Astronomie11-13. KlasseGymnasium26 SeitenAstronomie11-13. KlasseGymnasium26 Seiten
Einheit
Die Hohmann-TransferbahnBeim zweiten Thema (M 2) geht es jedoch kaum ohne die Idee, den Bezugspunkt ins Unendliche zu legen und dadurch eine negative Gesamtenergie einzuführen. Für dieses zweite Thema, das die Hohmann-Übergangsbahn vorstellt, wurde der Wechsel von einer erdnahen auf die geostationäre Bahn gewählt. Dies hat zwei Gründe: Zum einen ist diese Situation wesentlich einfacher als der Übergang von einer Erdumlaufbahn zu einer Bahn eines anderen Planeten, beispielsweise die des Mars, denn für diesen Fall müsste man außer des Aufstiegs im Potentialtrichter der Sonne noch die Energie zum Verlassen des Erdfeldes mit einbeziehen. Zum anderen ist gerade die geostationäre Bahn von besonderer Bedeutung für die kommerzielle Raumfahrt, denn vor der Situation, Satelliten von einer erdnahen Bahn auf diese spezielle Höhe zu heben, stehen die Ingenieure der ESA, der NASA und anderen Agenturen mehrmals im Jahr: mit Kommunikationssatelliten, Wettersatelliten und militärischen Satelliten. Die geostationäre Bahn ist ein begehrter Aufenthaltsort.
Astronomie10-13. KlasseGymnasium5 SeitenAstronomie10-13. KlasseGymnasium5 Seiten
Einheit
Mithilfe der Swing-by-Technologie zum SaturnDas Thema über die Swing-by-Technologie (M 3) orientiert sich an einem ganz konkreten Beispiel, nämlich der Bahn der amerikanischen Raumsonde Cassini (Start 1997 – Ankunft beim Saturn 2004). Das Thema ist nach wie vor aktuell, denn diese Raumsonde umkreist immer noch den Ringplaneten und wird auch in den nächsten Jahren eine Fülle von Datenmaterial zur Erde schicken. Daher kann es durchaus sinnvoll sein, diesem Thema ein Folgereferat anzuhängen, das die aktuellen Forschungsergebnisse dieser Raumsonde vorstellt.
Astronomie10-13. KlasseGymnasium8 SeitenAstronomie10-13. KlasseGymnasium8 SeitenVerwandte Themen
Einheit
Die Gesetze von KeplerDas Weltbild zu Zeiten Keplers; Die Zeit von Johannes Kepler; Die Gesetze von Kepler; Einige interessante Planetendaten; Aufgaben; Sind Sie fit? – Testen Sie Ihr Wissen!
Astronomie11-13. KlasseBerufliche Schule10 SeitenAstronomie11-13. KlasseBerufliche Schule10 Seiten
Einheit
Raketenbau und KaleidoskopEine Bauanleitung für eine Dosenrakete; Vorlage für Raketenflüge; Brennbare Materialien versus nicht brennbare; Versuche mit Luft; Wer war Johannes Kepler? – Lesetext; Finde den Fehler im Relief!; Peri Langhals und seine Schwester Kaleido Skopia
Keplers Gesetze7-9. KlasseBerufliche Schule7 SeitenKeplers Gesetze7-9. KlasseBerufliche Schule7 Seiten
Einheit
Ist der Sommer länger als der Winter? - M1-M4Das heliozentrische Weltbild des Kopernikus (M 1) beantwortet noch nicht die Frage, die unserer Arbeitseinheit zugrunde liegt. Es erklärt nicht die damals durchaus bekannte Tatsache der unterschiedlichen Länge der Jahreszeiten. Die Antwort dazu, nämlich dass die Erde die Sonne auf einer Ellipse umkreist, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht, hat Johannes Kepler in seinem ersten Gesetz gegeben (M 2). Keplers zweites Gesetz führt zu dem Gravitationsgesetz von Newton. Hier wird bereits die Gravitationskonstante G eingeführt. Das Material M 3 veranlasst die Schüler, sich intensiv mit der Ellipse und ihrer Gesetzmäßigkeit auseinanderzusetzen. Die Ableitungen der Länge der beiden Hauptachsen und der Entfernung h der Erde von der Sonne in den Äquinoktien werden gegeben. Die Schüler die geforderten Strecken selbstständig ableiten zu lassen, wäre in vielen Fällen eine Überforderung der Schüler. Das könnte zu Lustlosigkeit und Desinteresse an den späteren Aufgaben führen. Das Material M 4 dient der Erfolgskontrolle. Waren die Schüler bei den vorigen Arbeitsmaterialien zu flüchtig, dann würden sie bereits bei der Ellipse des Gärtners scheitern.
Keplers Gesetze11-13. KlasseBerufliche Schule6 SeitenKeplers Gesetze11-13. KlasseBerufliche Schule6 Seiten
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