KURZFASSUNGEN / PdN PHYSIK in der Schule

HEFT 7 / 59. JAHRGANG / 2010
KURZFASSUNGEN / PdN PHYSIK in der Schule
Konzeptentwicklung und Konzeptwechsel im Mechanikunterricht
H. Wiesner u. V. Tobias
Blasrohr, Pressluftreiniger und Kartoffelkanone
E. Schittelkopf u. L. Mathelitsch
Nach allgemein akzeptierter Auffassung des konstruktivistischen Wissenserwerbs ist beim Lernen physikalischer Konzepte der Rückgriff auf vorhandene Vorstellungen notwendig, damit die neue Information in ihrer semantischen Bedeutung erfasst werden kann. Durch die Aktivierung geeigneter
Präkonzepte ist eine Begriffsentwicklung bzw. ein Begriffswechsel erreichbar. Der Beitrag gibt zunächst einen kurzen Überblick über verbreitete Vorstellungen, mit deren explizitem oder implizitem Auftreten im Mechanikunterricht zu rechnen ist. Anschließend wird ein Einblick in die derzeitigen
Theorien zur kognitiven Struktur dieser Präkonzepte, und daraus abgeleitete Strategien zu Konzeptentwicklung und –wechsel gegeben.
Wir stellen eine experimentelle Anordnung vor, mit der Objekte mit Überdruck, Unterdruck und durch Zündung von brennbaren Gasmischungen
beschleunigt werden können. Am Geschoss ist ein Magnet befestigt, sodass der Beschleunigungsvorgang (innere Ballistik) mit Spulen und Speicheroszilloskop sehr genau elektronisch vermessen werden kann. Die drei
Arten der Beschleunigung werden in experimenteller und theoretischer
Hinsicht untersucht und verglichen.
PdN-PhiS 7/59, S. 6
Kontextorientierte Aufgaben (12): Bedrohung aus dem All?
V. Tobias, H. Wiesner, A. Burkert
Ein Unterrichtskonzept zur Einführung in die Dynamik in der Mittelstufe
Ch. Waltner, V. Tobias, H. Wiesner, M. Hopf, T. Wilhelm
Die Erde ist im Laufe ihrer Geschichte immer wieder von Asteroiden getroffen worden, teilweise mit verheerenden Auswirkungen. Mit einer nicht zu
vernachlässigen Wahrscheinlichkeit kann der kürzlich entdeckte Asteroid
Apophis im Jahr 2036 die Erde treffen. Mit der Idee des Gravity Tractor liegt
eine relativ einfache Lösung vor, um den Asteroiden ausreichend aus seiner
Bahn abzulenken und die Erde vor einem Einschlag zu bewahren. Neben
physikalisch-technischen Problemen wirft die Realisierung von Abwehrmaßnahmen Probleme politischer und ökonomischer Bewertungen und
Entscheidungen auf.
In dem Beitrag wird eine Einführung in die Mechanik beschrieben, die ausgehend von Untersuchungen zu Lernprozessen und Lernschwierigkeiten
über viele Jahre in mehreren Zyklen aus Entwicklung und Evaluation der
Lernumgebung entstanden ist. Die Mechanik wird dabei dynamisch eingeführt und zwar über die Kraftstoßgleichung. Dabei wird die Geschwindigkeit
vektoriell behandelt, und über das Konzept der Zusatzgeschwindigkeit bzw.
der Zusatzgeschwindigkeit zunächst auf den schwierigen Beschleunigungsbegriff verzichtet. Durch eine empirische Untersuchung konnte gezeigt werden, dass durch diese Konzeption im Mechanikunterricht ein deutlich besseres Verständnis bei den Schülerinnen und Schülern erzielt werden kann
als durch die übliche Einführung über die Kinematik mit Beschränkung auf
eindimensionale Bewegungen und starker Betonung der Statik.
PdN-PhiS 7/59, S. 9
Dynamik mit Hochgeschwindigkeitsvideos
M. Michel u. T. Wilhelm
Aktuell gibt es digitale Kameras mit Hochgeschwindigkeitsfunktion bereits
ab etwa 100 €. Bei schnell ablaufenden Vorgängen oder Vorgängen mit kurzen großen Beschleunigungen ist damit im Gegensatz zu normalen Videos
eine quantitative Videoanalyse möglich, da wesentlich mehr Daten zu Verfügung stehen. Kann die Videoanalysesoftware auch Pfeile für physikalische Größen ins Video einzeichnen, ermöglicht es zusätzlich qualitative Betrachtungen und eine zweidimensionale Be-handlung der Mechanik. Betrachtete Vorgänge sind der Kugelstoß, der waagrechte Wurf, Stöße, die
Fallbewegung und der Looping.
PdN-PhiS 7/59, S. 34
PdN-PhiS 7/59, S. 40
Teilchenfallen aus dem Baumarkt – Moderne Modellexperimente für die
Schule
A. Schmitt, N. Coberger, K. Wendt
Teilchenfallen gehören zu den modernen und unverzichtbaren Werkzeugen
der experimentellen Physik. In diesem Artikel wird ein Projekt beschrieben,
dass anhand eines Modellexperiments für Schüler und Schülerinnen einen
Zugang zur Funktionsweise von Teilchenfallen und damit einen Einblick in
die moderne und faszinierende Physik gibt. Eine so genannte punktsymmetrische Teilchenfalle für makroskopische Teilchen kann von Schülern
selbst gebaut werden. Dazu sind wenige Materialien nötig, die ohne weiteres zum Beispiel im Baumarkt erhältlich sind. Eine Anleitung mit „Einkaufsliste“ wird in dem Artikel vorgestellt. Die Funktionsweise einer Paulfalle wird in dem Artikel so dargestellt, dass Verknüpfungen zum Schulstoff
ersichtlich sind und sich dieses Projekt auch für den Unterricht einer Jahrgangsstufe 9 oder für einen Wahlunterricht eignet.
PdN-PhiS 7/59, S. 44
PdN-PhiS 7/59, S. 23
Altlasten der Physik (124): Zündfunken und elektromagnetische Strahlung
F. Herrmann
Phymote – kostengünstige Bewegungsmessung
mit der Nintendo Wii Remote
Ch. Krichenbauer u. M. Hopf
Die Idee, Beschleunigungssensoren für den Mechanikunterricht einzusetzen, ist nicht neu. Für den Schuleinsatz optimierte Systeme stehen zur Verfügung und auch zur drahtlosen Übertragung gibt es bereits professionelle
Systeme. Die hohen Anschaffungskosten hierfür wirken jedoch abschreckend. Die Nutzung der frei einsetzbaren Software „Phymote“ in Verbindung mit einer kostengünstig erhältlichen Nintendo Wii Remote erlaubt es,
die wesentlichen Möglichkeiten der teuren, professionellen Systeme zu reproduzieren. Im Artikel werden die Technik sowie die dazu notwendige
Software vorgestellt und an Beispielen erläutert.
PdN-PhiS 7/59, S. 31
Man hört oft, eine Funkenstrecke sei die Quelle elektromagnetischer Wellen. Das trifft nicht ganz zu. Eine Funkenstrecke kann die Emission einer
Welle verursachen. Die Quelle der Welle ist aber der ganze elektrische Leiter,
in dem die schnelle Änderung des elektrischen Stroms vonstatten geht. Die
Rolle der Funkenstrecke ist nur die eines Schalters.
PdN-PhiS 6/59, S. 49