F Physik: Sekunda
Physik

Ergänzungen zu meinem Unterricht
Dr. M. Wey

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11. Schuljahr KLM:
Grundlagenfach: Praktikum , Elektrizitätslehre , Schwingungen und Wellen , (Lehrplan KLM GF)
Schwerpunktfach: Ergänzungen zur Wärmelehre , Ergänzung zur Elektrizitätslehre , Wellen-Töne-Licht , (Lehrplan KLM SF)
(Nach altem Lehrplan 95: Elektrizität, Magnetismus , Praktikum im 1. Semester)
Praktikum Praktikumsanleitungen
(ab August 08)
Inhalt
  • Einleitung: Der wissenschaftliche Bericht (Schweizer Jugend forscht), der Versuchsbericht
  1. Erforschung des Federpendels (Ergänzung zum Skript SF 1: Anhang)
  2. Messen und Auswerten mit Computer: Erfassen einer beschleunigten Bewegung mit Hilfe einer Lichtschranke
  3. Bestimmung von Längenausdehnungskoeffizienten verschiedener Metalle
  4. Atomares Modell des Materieaufbaus: Der Ölfleckversuch
  5. Individuelles Forschen: Ein Labor-Projekt
  6. Auf- und Entladung eines Kondensators - Exponentialfunktion in Excel
  7. Messung der Kondensationswärme von Wasser
  8. Untersuchung einer Halbleiterdiode (Kennlinie)
  9. Loeten einer elektronischen Schaltung



Einleitung

Federpendel
Lichtschranke
Längenausdehnung
Ölfleckversuch
Labor-Projekt
Kondensator
Kondensationswärme
Halbleiterdiode
Löten

excel.gifAuswertungsvorlage
Auswertungsmuster
Grundlagenfach
1. Semester
Elektrizitätslehre		 Skript GF5: Ströme und Magnete
(ab Oktober 08)
Inhalt
  1. Überblick: Geschichtlich und inhaltlich
  2. Elektrische Ladungen: Eine kurze Einführung in die Elektrostatik
  3. Magnete: Eine kurze Einführung in den Ferromagnetismus
  4. Bewegte Ladungen: Der einfache Stromkreis
  5. Stromkreise mit Verzweigungen
  6. Magnetische Wirkungen des Stromes
  7. Elektrische und andere Felder
  • Lösungen
  • Zusammenfassung


Titel

Kap. 1
Kap. 2
Kap. 3
Kap. 4
Kap. 5
Kap. 6
Kap. 7

Lösungen (Stand 9. Feb. 09)
Zu Kapitel 2: Praktikum: Grundversuche zur Elektrostatik

Prakt. Elektrostatik
Zu Kapitel 3: Das Magnetfeld eines Stabmagneten
Zu Kapitel 6: Das Magnetfeld eines geraden Leiters
Verschieben Sie die Kompassnadel, um Feldlinien zu generieren.
Beide Java-Applets: © Walter Fendt
Zu Kapitel 5: Das Ohmsche Gesetz, © Walter Fendt
Zu Kapitel 5, Nr. 90: Die Widerstände von Glühlämpchen sind abhängig von der angelegten Spannung. Das ist der Grund dafür, dass die Messwerte zur Schaltung von 76 nicht durch eine einfache Rechnung vorausgesagt werden können. Durch Ausprobieren mit Hilfe des Excel-Blattes gelingt Ihnen das doch! 3Lämpchen.xls
Zu Kapitel 6: Die Lorentzkraft wird illustriert an den Beispielen Leiterschaukel und Gleichstrommotor, © Walter Fendt
Grundlagenfach
2. Semester
Schwingungen
und Wellen		 Skript GF6: Schwingungen und Wellen
(ab April 09)
Inhalt
  1. Wiederholungen zum Schnurpendel
  2. Harmonische Schwingungen
  3. Resonanz und Rükkopplung
  4. Wellenphänomene und Dopplereffekt
  5. Superposition von Schwingungen oder Wellen
  6. Superposition bei Wasserwellen
  • Lösungen
  • Zusammenfassung


Titel

Kap. 1
Kap. 2
Kap. 3
Kap. 4
Kap. 5
Kap. 6

Lösungen
Zu Kapitel 2: Das Federpendel ist der Prototyp für eine harmonische Schwingung. Das Zusammenspiel zwischen Elongation, rückstellender Kraft, Geschwindigkeit und Beschleunigung kann in diesem Applet betrachtet gemacht werden.
Dasselbe können Sie auch beim Fadenpendel betrachten.
Zu Kapitel 3: Das Java-Applet zur erzwungenen Schwingung verdeutlicht die Bedeutung der Resonanzkurve.
Zu Kapitel 3: Die Brücke von Tacoma - ein Kurzfilm der berühmtesten Resonanzkatastrophe. Der Link führt auf eine Seite des Cornelsen-Verlages und bietet den Film für Realplayer (3.3 MB) und Quicktime (17.5 MB) an. Die mp4-Version (Quicktime, 7.1 MB) kann direkt geladen werden.
Cornelsen,
mp4 (7.1 MB)
Zu Kapitel 4: Die einfache Simulation verdeutlicht den Dopplereffekt, den ein ruhender Beobachter von einer bewegten Schallquelle wahr nimmt. Im Auftrag 75 des Skripts wird die dazu gehörige Berechnung durchgeführt.
Zu Kapitel 5: Die Schwebung wird im Skript unter 94 besprochen und durch die eine Animation verdeutlicht.
Die andere Animation veranschaulicht die Entstehung einer stehenden Welle bei der Reflexion an einem festen oder freien Ende (87).
Schwerpunktfach 1. Sem.
Ergänzungen zur Wärmelehre		 Skript SF3 (08/09): Warum haben Kraftwerke Kühltürme?
(Sept. 08)
Inhalt
  1. Wiederholungen zum atomaren Aufbau der Materie (Skript GF4)
  2. Gasgleichungen: Druckarten, universelle Gasgleichung, Barometerformel
  3. Entropie, Entropie- und Energiestrom
  4. Wärmemotoren, thermodynamischer Wirkungsgrad, Wärmepumpe
  • Lösungen
  • Zusammenfassung


Titel

Kap. 1
Kap. 2
Kap. 3
Kap. 4

Lösungen (Stand 6.10.08)
Zusammenfassung
Zu Kapitel 2: Zur experimentellen Bestätigung des Gesetzes von Boyle-Mariotte verwenden wir den in der Abbildung wiedergegebenen Glaskolben zusammen mit dem Drucksensor zum LabPro-Interface. Die Messung bestätigt das Gesetz zunächst nicht (siehe LoggerPro-File). Der Grund liegt im vorerst nicht berücksichtigten Schlauchvolumen. In der Excel-Datei wird gezeigt, dass durch die Korrektur mit einem geeigneten Schlauchvolumen das Gesetz von Boyle-Mariotte doch bestätigt werden kann. Dieser Messung haben wir möglicherweise am Ende der Unterrichtssequenz zu Wasser und Luft in der Quarta schon gemacht (GF1).
LoggerPro

Excel-Datei
Zu Kapitel 2: Die Java-Simulation zur allgemeinen Zustandsgleichung idealer Gase ist von © Klaus Wetzstein. Sie können darin isobare, isotherme und isochore Zustandsänderungen simulieren.
Zu Kapitel 2: Excel-Arbeitsmappe zur Barometerformel und zur Näherungsrechnung gemäss Skript, Aufgabe 23. Aufgabe 23
Zu Kapitel 3: Im Unterricht wird mit einer Präsentation in den Begriff Entropie eingeführt. Sie können diese Präsentation (allerdings ohne die Titelfolie mit dem Film krEISlauf) als pdf-Datei herunterladen. Entropie
Zu Kapitel 4: Simulationen und Erklärungen zu den verschiedenen Wärmemotoren
Heissluftmotor , Dampfmaschine , Zweitakt-Motor , Viertakt-Motor , Vier-Zylinder-Motor , Diesel-Motor
© Klaus Wetzstein

How Car Engines Work
Schwerpunktfach 2. Sem.
Ergänzungen zur Elektrizitätslehre		 Skript SF4 (09): Ergänzungen zur Elektrizitätslehre
(Frühling 09)
Inhalt
  1. Aus Bewegung wird Strom: Das Induktionsgesetz
  2. Selbstinduktion und Transformator
  • Vortragsreihe: Elektrizität in Natur und Technik

Titel

Kap. 1
Kap. 2

Vortragsreihe
Schwerpunktfach 2. Sem.
Ergänzungen zur Schwingungs- und Wellenlehre		 Skript SF5 (09): Wellen - Töne - Licht
(Sommer 09)
Inhalt
  1. Stehende Wellen, Eigenschwingungen, Akustik, Frequenzspektrum
  2. Über die Natur des Lichtes, kleiner wissenschaftshistorischer Einblick in die Entwicklung der Lichtmodelle, Korpuskelmodell, Wellenmodell, Wellenoptik, Interferenzphänomene
  3. Der elektrischen Schwingkreis, gedämpfte und ungedämpfte Schwingung, Rückkopplung
  4. Elektromagnetische Wellen, ihre Eigenschaften und ein paar Anwendungen
  • Lösungen
  • Zusammenfassung
Titelblatt

Kap. 1
Kap. 2
Kap. 3
Kap. 4

Lösungen
Zusammenfassung
Zu Kapitel 1Der Quicktime-Film zeigt nebeneinander eine laufende und eine stehende Welle.

Wie man sich eine stehende Longitunidalwelle vorstellen soll, sehen Sie im Java-Applet. 		Wellen
Zu Kapitel 1: Fourier-Synthese
Sie haben mit diesem Applet von Paul Falstad viele Möglichkeiten zur Veränderung und Untersuchung eines Klanges. Sie können Klänge hören, Klangkurven von Hand zeichnen oder mit einer Fourierreihe aufbauen. Für weiter Informationen sei die Seite von Paul Falstad empfohlen: www.falstad.com/fourier
fourier
Zu Kapitel 3: Elektrischer Schwingkreis
Sie haben mit diesem Applet, das ebenfalls von Paul Falstad stammt, die Möglichkeiten zur Veränderung und Untersuchung eines gedämpften Schwingkreises. Der Schwingkreis ist so konfiguriert wie der im Unterricht vorgestellte, allerdings ohne den korrekten Ohm'schen Widerstand. Durch Ausprobieren können Sie den Widerstand im Demo-Aufbau des Unterrichts herausfinden. (www.falstad.com)

Wie aus der gedämpften Schwingung mit Hilfe eines Transistors als Rückkopplungselement eine ungedämpfte gemacht werden kann, zeigen die beiden weiteren Simulationen. Diese sind identisch, unterscheiden sich nur in der Darstellung der Spannungsquelle. 		schwingkreis


ungedämpfter Schwingkreis Variante 1,
Variante 2
Zu Kapitel 4: Dipolantenne
Wiederum von Paul Falstad stammt das Applet zur Veranschaulichung der Abstrahlung einer Dipolantenne. Die Bilder zu Aufgabe 99 im Skript stammen von dieser Simulation. (www.falstad.com) 		dipolantenne
Dipolantenne
nach altem Lehrplan 95
Elektrizität
Magnetismus		 Skript 6 (05/06): Ströme und Magnete
(Februar 06)
Inhalt
  1. Überblick
  2. Elementare Elektrostatik, Gesetz von Coulomb
  3. Elementarer Magnetismus, Ferromagnete, Magnetfeld
  4. Der einfache Stromkreis, Spannung, Sromstärke, Leistung, Messschaltungen
  5. Verzweigte Schaltungen, Serie- und Parallelschaltung, reale Spannungsquelle
  6. Verschiedene Probleme: Driftgeschwindigkeit, Kondensator, Leistung, Vorwiderstand
  7. Magnetische Wirkung des Stromes, Lorentzkraft, Biot-Savart
  8. Das Induktionsgesetz, Dynamo, Wirbelstrombremse
  9. Felder, Elektrisches Feld, Magnetfeld, Graviationsfeld, Plattenkondensator, Braunsche Röhre
  10. Potenziale, Elektrisches Potenzial, Spannung, Gravitationspotenzial
Anhang: Lösungen, Zusammenfassung

Vortragsreihe zur Elektrizität in Natur und Technik 		Titelblatt ,
Kap. 1 , Kap. 2 , Kap. 3 ,
Kap. 4 , Kap. 5 , Kap. 6 ,
Kap. 7 , Kap. 8 , Kap. 9 ,
Kap. 10 ,
Lösungen ,
Zusammenfassung

Vortragsreihe

© M. Wey, homepage.mac.com/mwey, Email
Letzte Änderung dieser Seite: 18.11.2009