Die Themen des Physikunterrichts im Abschlussjahr werden sein:

1. Druck
2. Bewegungen und ihre Gesetzmäßigkeiten
3. Funktionsweise elektrischer Bauteile: Transitor, Halbleiterdiode, LED, Solarpanel ...
4. Radioaktivität
5. Eigenschaften der Energie, Energieformen und ihre Umwandlungen

Termin der Lernkontrolle der R10d: Mitt. 29.4.2015

Geschwindigkeit: Quarks und Caspers-Film

Geschwindigkeit und Beschleunigung und das Newton´sche Grundgesetz

Bewegung und Geschwindigkeit

Verändert ein Körper seinen Ort, so spricht man von einer Bewegung. Dabei wird eine bestimmte Strecke s in einer bestimmten Zeit t zurückgelegt. Die Ortsänderung erfolgt mit einer bestimmten Geschwindigkeit v. Zur Bestimmung der Geschwindigkeit muss man die Wegstrecke s zwischen Anfangs- und Endort und die für den Ortswechsel erforderliche Zeit t messen: v = s / t .

In einen Experiment haben wir eine Metallkugel und einen Gummiball die Rampe im Erdgeschoss der Oberstufen (Naturwissenschaften-Foyer) herunterrollen lassen und dabei die benötigte Laufzeit bis 1m, 2m, 3m und 4m gemessen. Mit zunehmenden Abstand vom Start benötigten beide Kugeln immer weniger Zeit für die Wegstrecke von 1m, d.h sie wurden immer schneller!

Bei graphischer Darstellung der Bewegung im Weg-Zeit-Diagramm haben wir gesehen, dass sich keine Gerade ergibt, sondern eine immer steiler steigende Kurve. Die Geschwindigkeit v (= s / t) wird durch die Steigung der Kurve im Weg-Zeit-Diagramm wiedergegeben. Man unterscheidet die Momentan-geschwindigkeit (Tangente = Gerade mit einem Berührungspunkt an der Kurve) und die Durchschnittsgeschwindigkeit (Steigung einer zwei Punkte verbindenden Gerade).

Trägt man die Geschwindigkeit v gegen die Zeit t auf, so erhält man eine Gerade. Dies zeigt, dass die Geschwindigkeitszunahme = Beschleunigung gleichmäßig erfolgte.

LINKTIPP: Verschiedene Arbeitsblätter zum Thema mit Lösungen

Aufgabe für die Stunden nach den Herbstferien (BAU in China)

1) Lass einen Ball eine schiefe Ebene (Rampe) herunter rollen. Messe die benötigte Zeit bis zum Erreichen einer Entfernung von 1m, 2m, 3m, 4m (oder 2m, 4m, 6m, 8m).

2) Stelle die benötigte Zeit in einem Weg-Zeit-Diagramm (Weg = Y-Achse) graphisch dar.

3) Berechne jeweils die durchschnittliche Geschwindigkeit des Balls bis zur ersten, zweiten ... Wegmarke.

4) Stelle die Geschwindigkeit in einem Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm dar.

E-Learning: Interpretation von Weg-Zeit und Geschwindigkeit-Zeit-Diagrammen

E-Learning2: Interpretation von Weg-Zeit und Geschwindigkeit-Zeit-Diagrammen

Freier Fall - was fällt schneller, eine Feder oder ein Hammer ?

Auf der Erde ist die Antwort ganz klar, oder ? Aber ohne die Ergebnisse durch den Luftwiderstand verfälschende Atmosphäre sieht das Ergebnis anders aus ! Übrigens auch auf der Erde, wenn man den Versuch in einer Vakuumröhre durchführt: Versuch auf der Erde.

Wichtige Formeln aus der Mechanik der Bewegungen, z.B.

v= s/t ...

Freier Fall

Bremsvorgang im Strassenverkehr

Animation des Bremsvorganges

Arbeitsblatt zum Bremsvorgang / Anhalteweg bei Autos LÖSUNG

Vorbereitungsblatt für die Physik-Lernkontrolle 1. Hj.

Wiederholung / Grundwissen Elektrizität

Elektrischer Strom kann Gleichstrom oder Wechselstrom sein. Bei Gleichstrom bewegen sich Elektronen aufgrund eines Potentialunterschieds (Spannung) vom negativen Pol zum positiven Pol der Spannungsquelle.

Betrachte hierzu diese Animation oder diesen Film.

Die Anzahl der fliessenden Elektronen ist die Stromstärke I, die in Ampere (A) gemessen wird. Der "Druck" unter dem die Elektronen stehen ist die Spannung U. Sie wird in Volt (V) gemessen. Bei durchdrängeln durch den elektrischen Leiter, das Kabel, stossen die Elektronen ständig an die Leiteratome. Deshalb hat das Material einen elektrischen Widerstand R (gemessen in Ohm). Nach dem Ohmschen Gesetz ist U = R I . Mehr Grundwissen findet man hier im Archiv .

Halbmetalle / Halbleiter

Silizium und Germanium sind Beispiele für Halbleiter. Im Gegensatz zu normalen Metallen sinkt ihre Leitfähigkeit nicht bei Temperaturerhöhung, sondern erhöht sich! Noch besser ist sie bei so genannten dotierten Halbleitern, z.B. mit Phosphor verunreinigten (dotierten) Silizium. Mehr dazu im Film!

Film über Halbleiter / Halbmetalle

LINKTIPPS

Animation zur Stromleitung in Metallen

Animation zur Stromleitung in Halbmetallen Vergleich

Themen der Gruppenarbeiten zur Funktionsweise elektronischer Bauteile

1. Photodiode
   
2. Transistor
   
3. NTC-Widerstände
   
4. Light-emitting Diode (LED)
   
5. Aufbau und Funktion einer Bildröhre
   
6. Leuchtstoffröhre
   
7. Photovoltaisches Element (Solarzelle)
   
8. Digitale Datenspeicherung auf CDs
   

Funktionsweise einer Solarzelle

Aufbau und Funktion einer Solarzelle

Funktionsweise eines Transistors

Transistor Animation

Termin der Lernkontrolle der R10d: Mitt. 29.4.2015

Mittels Magnetfeldern kann aus elektrischen Strom Bewegung erzeugt werden

Ein elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld. Über die Wechselwirkung mit dem Magnetfeld eines Permanentmagneten, je nach Ausrichtung entstehen abstossende oder anziehende Kräfte, kann man mit elektrischen Strom Bewegung erzeugen. Dies ist die Grundlage für den Bau von Elektromotoren und Generatoren. Die Erkenntnisse wurden von Michael Faraday in wissenschaftlich brillianten Experimenten erarbeitet, siehe Film: 

Energieumwandlungen

Die Leiterschaukel (interaktive Animation)

Alltagsanwendungen der magnetischen Wirkungen von elektrischen Strom

  
Induktion: Bei Bewegung von Elektronen (z.B. die Elektronen einen Eisenstuecks) im Magnetfeld einen Permanentmagnetens oder einer Spule entsteht Strom (Animation).

Strommessung bei der Drehung eines Magneten nahe an einer Spule (Animation): Es entsteht Wechselstrom !!

Wie funktioniert ein Elektromotor? (Animation)

Aus einem Korken, lackiertem Kupferdraht, einem Permanentmagneten und etwas Kleinmaterial läßt sich sehr einfach ein primitiver Elektromotor bauen:

Transformation von Strom

Oft hat Strom nicht die Eigenschaften, die gerade benötigt werden. Dann muss er umgewandelt werden. Dazu benutzt man Stromumwandler, so genannte Transformatoren.

Wie funktioniert ein Transformator? (Animation)

Anwendungsbeispiele Transformator (Film)

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