Thema 1: Hooke’sches Gesetz
Einstiegsfrage : Wie jeden Morgen stehen Sie auf einer Waage. Heute machen Sie sich Gedanken über die perfekte Waage. Welche Bedingungen sollte eine Waage erfüllen? Sie haben das Kernstück ihrer Waage ausgebaut und untersuchen dies. Formulieren Sie ihr Wunschergebnis, auch grafisch und rechnerisch.
Experiment : Messung der Ausdehnung verschiedener Federn unter verschiedenen Gewichten.
Versuchsprotokoll :
Materialien: Federn, Gewichte, Kraftmesser, Stativ.
Methode: Hängen Sie Gewichte an die Feder und messen Sie die Ausdehnung mit dem Kraftmesser.
Beobachtungen: Notieren Sie die Kraft und die entsprechende Ausdehnung.
Analyse: Stellen Sie eine Tabelle mit den Messwerten auf und zeichnen Sie ein Kraft-Ausdehnungs-Diagramm.
Prüfungsfragen :
1. Erklären Sie das Hooke’sche Gesetz.
2. Wie kann man die Federkonstante einer Feder bestimmen?
Thema 2: Bewegung auf der schiefen Ebene
Einstiegsfrage : In jedem halbwegs interessanten Actionfilm spielt die schiefe Ebene eine zentrale Rolle. Welche Effekte werden im Film der schiefen Ebene zugesprochen und wie können Sie experimentell überprüfen, ob diese Filmeffekte realistisch sind?
Experiment : Rollenlassen eines Wagens auf schiefen Ebenen unterschiedlicher Neigung.
Versuchsprotokoll :
Materialien: Rollwagen, schiefe Ebene, Stoppuhr, Maßband.
Methode: Lassen Sie den Wagen die schiefe Ebene hinunterrollen und messen Sie die Zeit.
Beobachtungen: Notieren Sie die Zeit für verschiedene Neigungswinkel.
Analyse: Berechnen Sie die Beschleunigung für jeden Winkel und erstellen Sie ein Diagramm.
Prüfungsfragen :
1. Wie verändert sich die Beschleunigung mit dem Neigungswinkel?
2. Welche Rolle spielt die Reibung bei der Bewegung auf der schiefen Ebene?
Thema 3: Kräftegleichgewicht
Einstiegsfrage : Unter welchen Bedingungen befindet sich ein Körper im Kräftegleichgewicht? Suchen Sie ungewöhnliche Objekte, die fragil aussehen aber tatsächlich recht stabil sind.
Experiment : Untersuchung des Kräftegleichgewichts mit Hilfe von Kraftmessern.
Versuchsprotokoll :
Materialien: Kraftmesser, Seile, Gewichte, Stativ.
Methode: Befestigen Sie die Kraftmesser an einem Objekt, das von Seilen in verschiedene Richtungen gezogen wird.
Beobachtungen: Notieren Sie die Kräfte, die in verschiedene Richtungen wirken.
Analyse: Überprüfen Sie, ob die Summe der Kräfte in jede Richtung null ergibt.
Prüfungsfragen:
1. Was versteht man unter dem Kräftegleichgewicht?
2. Wie kann man experimentell überprüfen, ob ein Körper im Kräftegleichgewicht ist?
Thema 4: Impulserhaltung
Einstiegsfrage: Was passiert, wenn zwei Körper miteinander kollidieren? Lassen Sie unterschiedliche Kugeln gegeneinander prallen und beschreiben ihr Ergebnis mit einer Formel. Finden Sie dabei heraus, was in die Formel gehört und wie diese Größen in der Formel interagieren. Dokumentieren Sie ihr Vorgehen so, dass man es gut nachvollziehen kann.
Experiment: Untersuchung von Kollisionen zwischen zwei Rollwagen
Versuchsprotokoll:
Materialien: Zwei Rollwagen, verschiedene Gewichte, Stoppuhr, Maßband
Methode: Durchführung von Kollisionsexperimenten und Messung der Geschwindigkeiten vor und nach der Kollision
Beobachtungen: Aufzeichnung der Geschwindigkeiten und Berechnung der Impulse
Analyse: Überprüfung der Impulserhaltung
Prüfungsfragen:
1. Was ist der Impuls eines Körpers?
2. Was besagt das Gesetz der Impulserhaltung?
Thema 5: Energieerhaltung
Einstiegsfrage: Finden Sie heraus, was Energie ist. Notieren Sie alle Energieformen. Bauen Sie eine Energiekette aus mindestens 7 verschiedenen Energieformen. Zusatz: Planet Erde: welche Energieformen bestimmen den Energiehaushalt unseres Planeten?
Experiment: Untersuchung der Energieumwandlung bei einem Rollwagen auf einer schiefen Ebene
Versuchsprotokoll:
Materialien: Rollwagen, schiefe Ebene, Stoppuhr, Maßband
Methode: Messung der Geschwindigkeit und Höhe des Rollwagens zu verschiedenen Zeitpunkten
Beobachtungen: Berechnung der kinetischen und potentiellen Energie zu verschiedenen Zeitpunkten
Analyse: Überprüfung der Energieerhaltung
Prüfungsfragen:
1. Was sind kinetische und potentielle Energie?
2. Was besagt das Gesetz der Energieerhaltung?
Thema 6: Harmonische Schwingungen
Einstiegsfrage: Wie verändert sich die Auslenkung einer Feder im Laufe der Zeit?
Experiment: Untersuchung der Schwingung einer Feder
Versuchsprotokoll:
Materialien: Feder, Gewicht, Stoppuhr, Maßband
Methode: Messung der Auslenkung der Feder zu verschiedenen Zeitpunkten
Beobachtungen: Aufzeichnung der Auslenkung und der Zeit
Analyse: Erstellung eines Diagramms zur Darstellung der Auslenkung über der Zeit
Prüfungsfragen:
1. Was ist eine harmonische Schwingung?
2. Wie berechnet man die Frequenz und die Periode einer Schwingung?
Fachwörter:
Harmonische Schwingung: Eine Schwingung, bei der die Bewegung des schwingenden Körpers durch eine Sinus oder Kosinusfunktion beschrieben werden kann.
Federpendel: Ein System, bei dem ein Pendelkörper an einer beweglichen Feder befestigt ist. Es schwingt harmonisch.
Versuchsprotokoll:
Materialien: Feder, Gewicht, Stoppuhr, Maßband.
Methode:
Miss die Auslenkung der Feder zu verschiedenen Zeitpunkten.
Notiere die Auslenkung und die Zeit.
Analyse:
Erstelle ein Diagramm, das die Auslenkung über der Zeit darstellt.
Prüfungsfragen:
1. Was ist eine harmonische Schwingung?
2. Wie berechnet man die Frequenz und die Periode einer Schwingung?
Thema 7: Drehimpulserhaltung
Einstiegsfrage: Was passiert mit der Drehgeschwindigkeit, wenn sich der Trägheitsmoment ändert? Führen Sie persönlich den Versuch durch und messen die Geschwindigkeiten.
Experiment: Beobachtung der Drehgeschwindigkeit eines rotierenden Stuhls, wenn die Arme bewegt werden
Versuchsprotokoll:
Materialien: Drehstuhl, Gewichte, Stoppuhr
Methode: Messung der Drehgeschwindigkeit des Stuhls, wenn die Arme von der Seite zur Mitte bewegt werden
Beobachtungen: Aufzeichnung der Drehgeschwindigkeit und des Trägheitsmoments
Analyse: Überprüfung der Drehimpulserhaltung
Prüfungsfragen:
1. Was ist der Drehimpuls?
2. Was besagt das Gesetz der Drehimpulserhaltung?
1. Fachwörter:
Drehimpuls: Der Drehimpuls beschreibt den Bewegungszustand eines rotierenden Körpers. Er bleibt konstant, solange keine äußeren Kräfte wirken.
Trägheitsmoment: Das Trägheitsmoment gibt an, wie schwer es ist, einen Körper zu drehen.
Thema 8: Resonanz
Einstiegsfrage: Was passiert, wenn ein schwingendes System mit seiner Eigenfrequenz angeregt wird? Suchen Sie nach Beispielen für Resonanzen und deren Wirkungen.
Experiment: Untersuchung der Amplitude einer schwingenden Feder bei verschiedenen Anregungsfrequenzen
Versuchsprotokoll:
Materialien: Feder, Gewicht, Stoppuhr, Maßband
Methode: Anregung der Feder mit verschiedenen Frequenzen und Messung der Amplitude
Beobachtungen: Aufzeichnung der Amplitude und der Anregungsfrequenz
Analyse: Bestimmung der Resonanzfrequenz und Erstellung eines Amplituden-Frequenz-Diagramms
Prüfungsfragen:
1. Was ist Resonanz?
2. Wie bestimmt man die Resonanzfrequenz eines Systems?
Hier sind einige Webseiten, die Anleitungen für Experimente zu den genannten Themen enthalten:
Hooke’sches Gesetz:
Leifi Physik bietet eine detaillierte Anleitung für ein Schülerexperiment zur Untersuchung des Hooke’schen Gesetzes.
Physik Hintze auf YouTube zeigt, wie man die Dehnung einer Feder untersucht, um die Federkonstante zu bestimmen.
WebPhysik auf YouTube erklärt das Hooke’sche Gesetz und demonstriert ein Experiment zur Messung der Federkonstante.
Studyflix bietet eine einfache Erklärung des Hooke’schen Gesetzes und zeigt, wie man damit rechnen kann.
(1) Schülerversuch Federdehnung | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-das-gesetz-von-hooke/versuche/schuelerversuch-federdehnung.
(2) Hookesches Gesetz Dehnung einer Feder zur Bestimmung der Federkonstanten. https://www.youtube.com/watch?v=uTHp3q9s3cw.
(3) Hookesches Gesetz, Dehnung einer Feder und Federkonstante Einfache Erklärung mit Experiment. https://www.youtube.com/watch?v=3cR40g8mpRU.
(4) Hookesches Gesetz • Beispiel Feder und Formel · [mit Video] Studyflix. https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/hookesches-gesetz-1537.
(19) Hookesche Gesetz | Physik Mechanik einfach erklärt | Lehrerschmidt. https://www.youtube.com/watch?v=di666OMa-v0.
(20) Hookesches Gesetz (Demonstrationsexperiment) | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-das-gesetz-von-hooke/versuche/hookesches-gesetz-demonstrationsexperiment.
Bewegung auf der schiefen Ebene:
(5) Schiefe Ebene • Kräfte, Formeln und Aufgaben · [mit Video] Studyflix. https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/schiefe-ebene-1964.
(6) Kräfte an der schiefen Ebene Experiment. https://www.youtube.com/watch?v=L8tuAIAcfuQ.
(7) Schiefe Ebene: Formeln & Beschleunigung | StudySmarter. https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/schiefe-ebene/.
(8) Schiefe Ebene: Kräfte und Bewegung Kraft, Position, Geschwindigkeit …. https://phet.colorado.edu/de/simulation/legacy/ramp-forces-and-motion.
(26) Kräfte an der schiefen Ebene (Normalkraft) Experiment. https://www.youtube.com/watch?v=Bmtt4MUSqzE.
(27) Kräfte an der schiefen Ebene Simuliertes Experiment. https://www.youtube.com/watch?v=fiP5IitAPJo.
(28) undefined. https://olat.vcrp.de/auth/RepositoryE.
Kräftegleichgewicht:
(9) Kräftegleichgewicht | Mechanik Physik einfach erklärt | Lehrerschmidt. https://www.youtube.com/watch?v=O0Bop10o1kY.
(10) Gleichgewicht von Kräften (Einführung) | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-kraftarten/grundwissen/gleichgewicht-von-kraeften-einfuehrung.
(11) Das Kräftegleichgewicht Physikunterricht-Online. https://physikunterricht-online.de/jahrgang-8/das-kraeftegleichgewicht/.
(21) Mechanik Experiment: Beispiel zum Kräftegleichgewicht, Warum bleibt die Kraft gleich?. https://www.youtube.com/watch?v=gAWjjIXIUyU.
(22) Kräftegleichgewicht | Mechanik | Physik | Lehrerschmidt. https://www.youtube.com/watch?v=m578UM25mQ4.
(23) Kräftegleichgewicht (Schülerversuch) | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraefteaddition-und-zerlegung/versuche/kraeftegleichgewicht-schuelerversuch.
Impulserhaltung:
(12) Impulserhaltung physnet.uni-hamburg.de. http://www2.physnet.uni-hamburg.de/TUHH/Versuchsanleitung/Impulserhaltung.pdf.
(13) Impulserhaltung und Stöße | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/impulserhaltung-und-stoesse.
(25) Bestätigung des Impulserhaltungssatzes | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/impulserhaltung-und-stoesse/versuche/bestaetigung-des-impulserhaltungssatzes.
Drehbewegungen:
(18) Drehbewegungen | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/drehbewegungen.
(16) Versuche | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/drehbewegungen/versuche.
(17) Der Pirouetten-Effekt (Drehimpuls-Effekt) experimentis. https://www.experimentis.de/experimente-versuche/mechanik/physik-beispiel-drehimpulserhaltungssatz-sport/.
Experiment zur Drehimpulserhaltung:
Drehstuhlexperiment II: Im Drehstuhlexperiment II wird ein rotierendes Rad auf einem Drehstuhl untersucht. Dabei ändert sich die Drehgeschwindigkeit des Stuhls, wenn das Rad gedreht wird.
Drehstuhlversuche: Auf der Experimente-Website findest du weitere Informationen zu Drehstuhlversuchen zur Drehimpulserhaltung.
Energieerhaltung:
(24) Energie (Heimversuche) | LEIFIphysik. https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/versuche/energie-heimversuche.
(15) Energieerhaltung am Bsp. des gefederten Gleiters – PhySX …. https://www.physikalische-schulexperimente.de/physo/Energieerhaltung_am_Bsp._des_gefederten_Gleiters.
Resonanz:
https://www.leifiphysik.de/mechanik/kopplung-von-schwingungen/versuche/erzwungene-schwingung-eines-federpendels-simulation
https://www.leifiphysik.de/mechanik/kopplung-von-schwingungen/ausblick/resonanzbruecke
https://www.leifiphysik.de/mechanik/kopplung-von-schwingungen/ausblick/wenn-glaeser-zerspringen