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FAST ... so schnell wie das Licht - Abenteuer der Erkenntnis
Unterrichtsplanung; Lernmaterial; Animation; Arbeitsblatt (druckbar); Arbeitsblatt (interaktiv); Sachinformation / Dokumenten-Datei / Deutschland

Kurzbeschreibung:
Der Computer ermöglicht neue attraktive Zugänge zur Speziellen Relativitätstheorie sowie faszinierende Kontexte zur Lorentztransformation. Computergrafiken ersetzen fehlende Vorerfahrungen durch die Visualisierung relativistischer Effekte und ermöglichen Aufgaben, die eigenständiges Erarbeiten initiieren.

Langbeschreibung:
Fast alle Zugänge zur Lorentztransformation im Unterricht arbeiten mit einem exzessiven Vorlauf an geometrischen Betrachtungen von Minkowskidiagrammen. Dieser Beitrag stellt eine bedenkenswerte Alternative vor. Computergenerierte Bildsequenzen und Filme, die relativistische Effekte simulieren, bieten in Verbindung mit Java-Applets und interaktiven JavaScript-Messtools faszinierende Möglichkeiten, um nicht nur Interesse für dieses Teilgebiet der modernen Physik zu wecken, sondern auch Kernaussagen der Speziellen Relativitätstheorie anschaulich zu vermitteln. Die naive Annahme, dass bei hohen Geschwindigkeiten alle Körper nur lorentzkontrahiert erscheinen, wird durch einen simulierten Flug durch ein fiktives Brandenburger Tor widerlegt. Ein Klick auf die Grafik mit der gewohnten Ansicht des Gebäudes (oben links) zeigt weitere geometrische Effekte, die durch Retardierung und Lichtaberration zustande kommen. Schülernahe Erklärungen sind möglich. Der modulare Aufbau der Unterrichtseinheit, die in drei verschiedenen Level durchgeführt werden kann, bietet interessante methodische Differenzierungsmöglichkeiten. Eine kurze Übersicht liefert dieses Die Lorentztransformation - Fundament der SRT.
Die Autorin dankt Prof. Dr. Hanns Ruder von der Theoretischen Astrophysik der Universität Tübingen und seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, insbesondere Frau PD Dr. Ute Kraus und Herrn Thomas Müller, die die Originaldateien der Simulationsfilme für diese Unterrichtseinheit zur Verfügung gestellt zu haben.

Schlagworte (frei):
Albert Einstein; Lichtgeschwindigkeit; Relativitätstheorie; Sekundarstufe II; Zeit; interaktives Material

Lernressourcentyp: lesson plan; Lernmaterial; Animation; Arbeitsblatt (druckbar); Arbeitsblatt (interaktiv); Sachinformation

Bildungsbereich:
compulsory education; lower secondary school; upper secondary school

Nutzergruppe: teacher

Typisches Lernalter: 16-18

Sachgebiete (LRE):
Berufliche Bildung-> Fächer der beruflichen Bildung-> Biologie, Chemie, Physik; Schule-> Grundschule-> Wissen-> Weltraum; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Astronomie; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Astronomie-> Astronomie als Naturwissenschaft; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Mathematik-> Fächerübergreifende Themen-> Mathematik und Physik; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Astronomie; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Astronomie-> Astrophysik, Geophysik; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Astronomie-> Astrophysik, Geophysik-> Sonnensystem-> Entstehung; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Astronomie-> Astrophysik, Geophysik-> Universum; Schule-> mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer-> Physik-> Überblick, Allgemeines; Schule-> sozialkundlich-philosophische Fächer-> Geographie-> Erde-> Erde als Himmelskörper, Astronomie

URL:
https://www.lehrer-online.de/unterricht/sekundarstufen/naturwissenschaften/physik/unterrichtseinheit/ue/fast-so-schnell-wie-das-licht-abenteuer-der-erkenntnis/

Thumbnail:
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Autor:
Dr. Sigrid M. Weber

Lizenz/Rechte:
Frei nutzbares Material

Nuntzungshinweise:
Die von Lehrer-Online angebotenen Materialien können kostenfrei für den Unterricht genutzt und an die eigene Zielgruppe angepasst werden.

Herausgeber:
Lehrer-Online