Röntgenstrahlen

Ronald Binder

Kann z.B. in folgenden Themenpools gestellt werden:

Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Strahlung

Physik und Technik Physik, Biologie und

Medizin

1. Benenne die Teile der abgebildeten Röntgenröhre und erläutere ihre

Funktionsweise! Skizziere anhand des Bohr’schen Atommodells die inneratomaren Vorgänge, die bei der Entstehung von Röntgen-strahlen ablaufen!

2. Erkläre das Zustandekommen des folgenden Spektrums:

3. Beschreibe die physikalischen Effekte, die Röntgenstrahlen im menschlichen Körper schwächen?

4. Im Film „Die Welt ist nicht genug“ verwendet James Bond eine Röntgenbrille, um Waffen, die am Körper getragen werde, sichtbar zu machen! Betrachte die Filmszene kritisch! Nimm an, dass eine Röntgenröhre eine Leistung von 100 kW benötigt und dass die Auflösung in etwa 1 cm2 sein soll. Schätze ab, welche Energie benötigt wird, um 1 m2 sichtbar zu machen!

Handlungs- dimension R T R P

5. Stelle eine Vermutung auf, wie man die Strahlenbelastung auf einen Menschen im Raum abschätzen könnte!

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Kommentar: Materialien: Filmsequenz „Die Welt ist nicht genug“Quellenangaben: https://lp.uni-goettingen.de/get/text/6639 www.mgm.com

Eprouvette

Ronald Binder

Kann z.B. in folgenden Themenpools gestellt werden:

Mechanische Schwingungen und Wellen Akustik

6. Beschreibe den Unterschied zwischen einer Transversal- und einer Longitudinalwelle! Erkläre anhand der Simulation „Wave on a string“ das Verhalten einer Welle bei Reflexion an einem Ende!

7. Beschreibe die Entstehung eines Tones, der durch Anblasen einer offenen, leeren Flasche bzw. Eprouvette entsteht!

8. Analysiere den Ton der Datei „Eprouvette“ und ermittle die Höhe der Luftsäule! War die Eprouvette bei der Aufnahme mit Wasser gefüllt?

9. Erkläre das Zustandekommen der menschlichen Stimme und begründe, warum sich diese beim Einatmen von Wasserstoff verändert!

Handlungs- dimension R T P T

Kommentar:: Materialien: Offlineversion der Simulation „wave on a string“, Computer mit Audacity, USB-Stick inkl. Datei „Eprouvette“, Eprouvette, Maßband Quellenangaben: https://phet.colorado.edu/de/simulations/category/physics Ronald Binder

Anhalteweg

Ronald Binder

Kann z.B. in folgenden Themenpools gestellt werden:

Verkehr und Physik Bewegungsarten

1. Erläutere, aus welchen Bewegungsarten sich der Anhalteweg eines

Fahrzeuges zusammensetzt und wie dieser berechnet bzw. in der Fahrschule angenähert werden kann.

2. Beschreibe ein Experiment aus dem Unterricht, mit dem du deine Reaktionszeit abschätzen konntest.

3. Erkläre, wie im Unterricht die Bremsverzögerung eines Fahrrades ermittelt wurde und verwende dazu die Excel-Datei „Bremsweg“, die in der 5. Klasse erstellt wurde.

4. In einer vereinfachten Darstellung eines Fahrzeuges beschleunigt eine kleine Metallkugel entlang einer geneigten Bahn und rollt anschließend auf einem in ebener Fläche ausgelegten Tuch aus. Ermittle ihre „Verzögerung“ experimentell. Ermittle die wirkende „Bremskraft“ in diesem Fall. Wie verändert sich der Bremsweg eines Autos bei Änderung der Bodenverhältnisse und wie bei Verwendung des Antiblockiersystems ABS?

5. Das Diagramm zeigt einen Bremsvorgang (die Bremsbeschleunigung besitzt in diesem Diagramm ein positives Vorzeichen) eines Fahrzeuges bis zum Stillstand an. Schätze ab, wie groß die Geschwindigkeit des Autos war. Wie groß war der Haftreibungskoeffizient?

Handlungs- dimension R R T R T R T

Kommentar: Materialien: Kleine Kugel, Tuch oder Teppich, Buch als schiefe Ebene, Maßband, Stoppuhr bremsweg.xls

Quellenangaben: Ronald Binder

Fallschirmsprung

Ronald Binder

Kann z.B. in folgenden Themenpools gestellt werden:

Sport und Physik Kräfte

1. Ermittle mit den angegeben Materialien (Computer mit Audacity,

Metallkugel, Maßband) die Fallbeschleunigung g näherungsweise und betrachte dein Ergebnis kritisch.

2. Im Unterricht wurde eine Fallschnur gebaut, deren Fall in der Datei e0004d9.au gespeichert ist. Erläutere den Konstruktionsgang für diese Fallschnur.

3. Das abgebildete Diagramm beschreibt die Bewegung eines Fallschirmspringers. Es lässt sich in unterschiedliche Phasen A, B, C, D, E und F einteilen. Beschreibe die einzelnen Phasen des Sprunges!

4. Gib eine Formel zur Berechnung der Maximalgeschwindigkeit eines Fallschirmspringers an!

Handlungs- dimension T R T T

Kommentar: Materialien: Computer mit Audacity, Metallkugel, Maßband, e00004d9.au Quellenangaben: http://lehrerfortbildung-bw.de/faecher/physik/gym/fb3/modul4/2_diag/4_aufg/89.html Ronald Binder

Fußball

Ronald Binder

Kann z.B. in folgenden Themenpools gestellt werden:

Sport und Physik Energieerhaltung

1. Über dem Ultraschallbewegungssensor wurde ein Fußball senkrecht

nach oben geworfen und im Anschluss wieder gefangen. Eine Auswertung mit Coach 6 ergab folgende Grafen. Interpretiere diese!

2. Danach wurde ein Fußball senkrecht auf den Boden fallen gelassen und so lange sich selbst überlassen, bis er zur Ruhe gekommen ist. Die Bewegung des hüpfenden Fußballes wurde mit einem Mikrofon und dem Programm Audacity aufgezeichnet. Öffne die dazugehörige Datei.e0000904.aup und ermittle die Höhe, die der Ball nach dem ersten Aufprall erreicht hat!

Handlungs- dimension T T

3. Die Stoßzahl e eines Balles ist folgendermaßen definiert:

v1…..Geschwindigkeit des Balles vor dem Aufprall am Boden v1

´….Geschwindigkeit des Balles nach dem Aufprall auf dem Boden Ermittle näherungsweise die Stoßzahl des Fußballes mithilfe der aufgenommenen Audacity-Datei!

4. Erkläre den Prozess des hüpfenden Balles aus der Sicht des Energieerhaltungssatzes!

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Kommentar: Materialien: Computer mit Audacity, e0000904.aup Quellenangaben: Ronald Binder

Kraftmessplatte

Ronald Binder

Kann z.B. in folgenden Themenpools gestellt werden:

Sport und Physik

Kräfte

1. Zeichne einen vertikalen Sprung auf der Kraftmessplatte mit dem Programm Datastudio auf. Erkläre die einzelnen Sprungabschnitte anhand der aufgenommenen Funktion.

2. Bestimme deine Sprunghöhe und deine Absprunggeschwindigkeit auf 2 verschiedene Arten.

3. Zeichne einen vertikalen Sprung ohne Schwungholen auf und erkläre den Unterschied zur ersten Aufnahme.

4. Stelle eine Vermutung auf, wie dieses Kraft-Zeit-Diagramm zustande gekommen sein könnte?

5. Das BG/BRG Gmünd hat seit Schulbeginn einen Aufzug. Nimm an, dass du im Lift auf der Kraftmessplatte stehst: Überlege, welcher Kraftverlauf in folgenden Situationen zu erwarten ist: a) Der Lift fährt mit konstanter Geschwindigkeit vom 2. in den 1. Stock. b) Der Lift bremst vor dem Halt im 1. Stock. c) Der Lift startet im 1. Stock zur Fahrt nach unten. d) Der Lift startet im Erdgeschoß zur Fahrt nach oben. e) Der Lift bremst vor dem Halt im 2. Stock.

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Kommentar: Materialien: Computer mit Datastudio, USB-Link, Kraftmessplatte Quellenangaben: Ronald Binder

Schütteltaschenlampe

Ronald Binder

Kann z.B. in folgenden Themenpools gestellt werden:

Elektrizität im Haushalt …

… …

Gegeben ist eine Luftspule (vgl. Abb. 1), an deren beiden Enden ein Messinterface angeschlossen ist, das alle 10 ms die anliegende Spannung misst und speichert.

In der Mitte der Spule ruht ein Stabmagnet. Er wird in einem Teilversuch (A) schnell, in einem Teilversuch (B) langsam aus der Luftspule entlang der Spulenachse nach oben mit jeweils konstanter Geschwindigkeit heraus gezogen. Für beide Teilversuche wurde der zeitliche Verlauf der Induktionsspannungen nacheinander aufgenommen und in Diagrammen (siehe Abb. 2) dargestellt.

1. Erkläre mit Hilfe des Induktionsgesetzes das Entstehen einer

Induktionsspannung bei diesem Versuch. 2. Wie erreicht man durch Veränderungen experimenteller Parameter,

dass größere Maximalwerte für die Induktionsspannung erzielt werden? Beschreibe drei Änderungen und begründe deine Aussagen.

3. Vergleiche die beiden Teilversuche und entscheide welcher Teilversuch welchen Spannungsverlauf erzeugt?

4. Ermittle für beide Fälle mit Hilfe des Diagramms näherungsweise die Änderungen des magnetischen Flusses ∆Φ und vergleiche die beiden Werte.

5. Abb. 3 stellt eine Induktionstaschenlampe dar. Erläutere die Funktion der einzelnen Bauteile.

Handlungs-dimension R R T R

Abb. 3

6. Beurteile, wo die Vorteile dieser Schütteltaschenlampe im Vergleich zu batteriebetriebenen Taschenlampen sind!

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Kommentar: Materialien: Schütteltaschenlampe Quellenangaben: Ronald Binder

Emission und Absorption

Ronald Binder

Kann z.B. in folgenden Themenpools gestellt werden:

Berühmte Experimente Modelle

Paradigmenwechsel in der Physik …

1. Skizziere den Versuchsaufbau zum Elektronenstoß-Versuch im

Franck-Hertz-Rohr! Beschrifte die wesentlichen Teile und beschreibe die Versuchsdurchführung!

2. Die im Unterricht verwendete Röhre liefert bei der Aufzeichnung einer Messung das nebenstehende Diagramm (Abb. 1). Beschrifte die Achsen mit den jeweiligen physikalischen Größen! Erkläre das Zustandekommen des Kurvenverlaufs!

3. Erläutere anhand der Simulation „Neonlicht und andere Entladungslampen“ die Entstehung des Linienspektrums von Quecksilber!

4. Bewerte die Effekte in Abb. 2 , die bei der Wechselwirkung von

einem Photon mit einem Atom entstehen können. Die waagrechten Linien repräsentieren die beteiligten Energieniveaus, wobei die unterste Linie den Grundzustand darstellt.

Kompetenz R T T P

Abb. 1

Abb. 2 Kommentar: Materialien: Offlineversion der Simulation „Neonlicht und andere Entladungslampen“ Quellenangaben: http://phet.colorado.edu/de/simulation/discharge-lamps Physik, Paul A. Tipler, B.S. 1293 Ronald Binder