Ma­te­ria­li­en zur Leh­rer­fort­bil­dung „Ex­pe­ri­men­te zur As­tro­phy­sik“

(für Leh­re­rin­nen und Leh­rer, die in der Ober­stu­fe Phy­sik un­ter­rich­ten, Lehr­gangs­num­mer: 817460, Aka­de­mie Ess­lin­gen, 23./24. März 2006)

Ex­pe­ri­men­te sind für die Schu­le Er­fah­rungs­feld und Ver­trau­ens­ba­sis hin­sicht­lich der zu ver­mit­teln­den na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Zu­sam­men­hän­ge. Die As­tro­no­mie er­mög­licht dabei fas­zi­nie­ren­de Be­zü­ge. Zu Be­ginn des Lehr­gangs wird über­blicks­ar­tig eine nach phy­si­ka­li­schen Stoff­ge­bie­ten ge­glie­der­te Aus­wahl mög­li­cher as­tro­no­misch re­le­van­ter Ex­pe­ri­men­te für den Phy­sik­un­ter­richt ge­ge­ben. Schul­ex­pe­ri­men­te zur Me­cha­nik und Ma­gne­to­sta­tik, die die Sicht auf die Erde als Pla­net auf­grei­fen, wer­den im The­men­kom­plex 1 vor­ge­stellt. Im The­men­kom­plex 2 geht es um Frei­hand­ex­pe­ri­men­te, die in Ver­knüp­fung mit der As­tro­no­mie einen le­ben­di­gen und fas­zi­nie­ren­den Phy­sik-Un­ter­richt er­mög­li­chen. Im Rah­men von Work­shops wer­den die zuvor in The­men­kom­ple­xen vor­ge­stell­ten Ex­pe­ri­men­te in Grup­pen zu je 3 Per­so­nen durch­ge­führt und do­ku­men­tiert. Die auf die Work­shops fol­gen­den Prä­sen­ta­tio­nen er­öff­nen Frei­räu­me für Dis­kus­sio­nen und schöp­fe­ri­sche Bei­trä­ge. Der ab­neh­men­de Mond im letz­ten Vier­tel er­laubt die Be­ob­ach­tung des abend­li­chen Ster­nen­him­mels ohne das stö­ren­de Mond­licht.

Vor­trag: Ex­pe­ri­men­te zur As­tro­phy­sik in der Schu­le
(Dr. Oli­ver Schwarz, Uni­ver­si­tät Land­au)
Ex­pe­ri­men­te sind für die Schu­le Er­fah­rungs­feld und Ver­trau­ens­ba­sis hin­sicht­lich der zu ver­mit­teln­den na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Zu­sam­men­hän­ge. Die As­tro­no­mie er­mög­licht dabei fas­zi­nie­ren­de Be­zü­ge. Zu Be­ginn des Lehr­gangs wird über­blicks­ar­tig eine nach phy­si­ka­li­schen Stoff­ge­bie­ten ge­glie­der­te Aus­wahl mög­li­cher as­tro­no­misch re­le­van­ter Ex­pe­ri­men­te für den Phy­sik­un­ter­richt ge­ge­ben. Dabei kön­nen aus Zeit­grün­den nur ei­ni­ge Ex­pe­ri­men­te de­mons­triert wer­den, alle vor­ge­stell­ten Ver­su­che wer­den aber so aus­führ­lich be­spro­chen, dass sie mit Hilfe der Ver­suchs­an­lei­tun­gen auf der Be­gleit-CD selbst durch­ge­führt wer­den kön­nen.

Power­Point-Prä­sen­ta­ti­on zum Thema: Ex­pe­ri­men­te zur As­tro­phy­sik in der Schu­le [ppt] [25,5 MB]
  Ana­lo­gie­be­trach­tun­gen und Mo­del­l­ex­pe­ri­men­te für stel­la­re Zu­stands­grö­ßen [doc] [1,9 MB]
  Flä­chen­satz und Zen­tral­kräf­te im Ex­pe­ri­ment [doc] [1,9 MB]

Vor­trag: The­men­kom­plex 1 – Phy­sik der Erde
Es wer­den Schul­ex­pe­ri­men­te zur Me­cha­nik und Ma­gne­to­sta­tik vor­ge­stellt, die die Sicht auf die Erde als Pla­net auf­grei­fen und damit in­ter­es­san­te Be­zü­ge zur As­tro­no­mie er­lau­ben. Mit einem neu­ar­ti­gen Gravime­ter kann die Fall­be­schleu­ni­gung so genau er­mit­telt wer­den, dass man deren Brei­ten­ab­hän­gig­keit her­aus­ar­bei­ten kann. Ein ein­fa­ches Ma­gne­to­m­e­ter er­laubt die Be­stim­mung der Ho­ri­zon­tal­kom­po­nen­te des ir­di­schen Ma­gnet­fel­des. Mit Hilfe des blei­be­schwer­ten Fahr­rad­fel­gen­krei­sels kann die Prä­zes­si­on der Erd­ach­se mo­del­liert wer­den.

Work­shop zum The­men­kom­plex 1

In Grup­pen zu je 3 Per­so­nen sol­len die drei zuvor vor­ge­stell­ten Ex­pe­ri­men­te (Gravime­ter, Ma­gne­to­m­e­ter, Fel­gen­krei­sel) durch­ge­führt und do­ku­men­tiert wer­den. Pro Ex­pe­ri­ment ste­hen dafür ca. 50 min zur Ver­fü­gung. Die Er­geb­nis­se wer­den in einer an­schlie­ßen­den Prä­sen­ta­ti­on punk­tu­ell vor­ge­stellt, ver­gli­chen und dis­ku­tiert.

  Gravime­trie mit Schul­mit­teln [doc] [2,8 MB]
  Be­stim­mung der Ho­ri­zon­tal­kom­po­nen­te des Erd­ma­gnet­fel­des [doc] [1,4 MB]
  Ab­schät­zung des Pla­to­ni­schen Jah­res auf Grund­la­ge ein­fa­cher Be­trach­tun­gen am Fah­r­ad­fel­gen­krei­sel [doc] [823 KB]

Vor­trag: The­men­kom­plex 2 – Frei­hand­ex­pe­ri­men­te zur As­tro­no­mie
Frei­hand­ex­pe­ri­men­te kön­nen Mo­ti­va­ti­ons­ele­ment sein, sie lo­ckern den Un­ter­richt auf, las­sen Über­ra­schungs­ef­fek­te ein­fa­cher als kom­ple­xe Ex­pe­ri­men­tier­an­ord­nun­gen ver­mit­teln, re­du­zie­ren als Ex­pe­ri­men­te mit Din­gen des täg­li­chen Ge­brauchs den Ab­stand zum Ver­suchs­ob­jekt oft­mals auch den ex­pe­ri­men­tel­len Auf­wand für den Leh­rer. In Ver­knüp­fung mit der As­tro­no­mie er­mög­li­chen sie einen le­ben­di­gen und fas­zi­nie­ren­den Phy­sik-Un­ter­richt. Ver­schie­de­ne Frei­hand­ex­pe­ri­men­te wer­den vor­ge­stellt.

Work­shop zum The­men­kom­plex 2
Die vor­ge­stell­ten Frei­hand­ex­pe­ri­men­te wer­den in Grup­pen zu je 3 Per­so­nen ge­tes­tet. Pro Ex­pe­ri­ment ste­hen ca. 10-15 min zur Ver­fü­gung. Die vor­lie­gen­de Do­ku­men­ta­ti­on gilt es zu er­gän­zen. In der fol­gen­den Prä­sen­ta­ti­on sol­len alle Frei­hand­ex­pe­ri­men­te noch­mals durch Teil­neh­mer vor­ge­führt wer­den.

Über­sicht: Frei­hand­ex­pe­ri­men­te zur As­tro­no­mie [doc] [2,8 MB]
Frei­hand­ex­pe­ri­ment „Die Son­nen­ober­flä­che in der Keks­do­se“ [doc] [368 KB]
Kon­vek­ti­ons­hei­zung – Der „Koch­topf“ auf der Sonne? [doc] [2 MB]
All­wel­len­as­tro­no­mie – In­fra­rot­strah­lung in der Di­gi­tal­ka­me­ra [doc] [314 KB]
Frei­hand­ex­pe­ri­ment „Frit­ter – nicht für Kar­tof­feln“ [doc] [186 KB]
Wel­len­op­tik und das Auf­lö­sungs­ver­mö­gen von Te­le­sko­pen [doc] [11,3 MB]
Frei­hand­ex­pe­ri­ment „Him­mel im Was­ser­glas“ [doc] [82 KB]
Frei­hand­ex­pe­ri­men­te „Klappdach von Re­ben­storff“ und „Kugel am Gän­gel­band“ [doc] [276 KB]

Abend­vor­trag und Be­ob­ach­tun­gen des Ster­nen­him­mels

Herr Gym­na­si­al­pro­fes­sor a. D. Her­mann Zeu­ner stellt in ge­müt­li­cher Runde seine Aa­le­ner Son­nen­uh­ren vor.
An­schlie­ßend kann noch be­ob­ach­tet wer­den. Der ab­neh­men­de Mond im letz­ten Vier­tel er­laubt Be­ob­ach­tun­gen des abend­li­chen Ster­nen­him­mels ohne das stö­ren­de Mond­licht. In An­knüp­fung an die Vor­stel­lung eines Lang­zeit­ex­pe­ri­ments zur Prä­zes­si­on und das Mo­del­l­ex­pe­ri­ment mit dem Fahr­rad­fel­gen­krei­sel sol­len zu­nächst die Ster­ne auf­ge­sucht wer­den, die im Laufe des Pla­to­ni­schen Jah­res ein­mal die Rolle eines Po­lar­sterns über­nah­men könn­ten. Die Be­ob­ach­tung der Pla­ne­ten Mars und Sa­turn kann mit In­for­ma­ti­on zu Fall­be­schleu­ni­gun­gen und Ma­gnet­feld­stär­ken und ent­spre­chen­den Ver­glei­chen zur Ver­deut­li­chung der Werte mo­ti­viert und be­glei­tet wer­den. Kurz vor Mit­ter­nacht er­scheint dann noch Ju­pi­ter über dem Ost­ho­ri­zont.


er­stellt mit Sky 6

Aa­le­ner Son­nen­uh­ren   [doc] [2,6 MB]