U

U1. U2. N1. N2. 8. F1. A1. = F2. A2. F1. F2. A1. A2. 9. R = ρ · l. A ρ l. A. 10 u = u0 – gt u0 g t. 2. Forme zunächst die Gleichung um und setze dann die gegebenen ...
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Antje Barth Hardy Seifert

Antje Barth/Hardy Seifert

Das sind inhaltlich fundierte Vertretungsstunden, die vernünftigen Unterricht garantieren.

Aus dem Inhalt • • • • • •

Grundlagen Mechanik Bewegung Elektrizität Energie Radioaktivität

Bergedorfer ® Unterrichtsideen

Für alle wesentlichen Lehrplan-Themen der 9./10. Klasse im Fach Physik liegen jeweils Einführungsseiten, Arbeitsblätter und Lösungen vor. Sie sind so aufgebaut, dass selbstständiges Arbeiten und Lösungskontrolle möglich werden.

9./10. Klasse

Das vorliegende Buch Vertretungsstunden Physik bietet für diesen „Notfall“ sofort einsetzbare Unterrichtsmaterialien, die thematisch in den regulären Unterricht passen und an den Lehrplänen orientiert sind.

Vertretungsstunden Physik

Das gehört zum Schulalltag: Kurzfristig müssen Sie, weil sie gerade Zeit haben, für eine Vertretungsstunde einspringen. Pech, wenn das ein Fach ist, für das Sie nicht ausgebildet sind. Dennoch muss die anstehende Stunde mit Inhalt gefüllt werden. Spiel und Spaß allein reichen nicht aus, will man dem Bildungsanspruch gerecht werden.

Bergedorfer ® Unterrichtsideen

Vertretungsstunden mit Substanz!

Vertretungsstunden Physik 9./10. Klasse Sofort einsetzbar – lehrplanorientiert – systematisch

Ihr direkter Draht zum Persen Verlag:

0 41 61/749 60-40 www.persen.de

ISBN 978-3-403-23010-6

Antje Barth / Hardy Seifert

Vertretungsstunden Physik 9./10. Klasse Herausgegeben von Marco Bettner und Erik Dinges

Die Autoren Dr. Hardy Seifert ist Rektor und Ausbildungsleiter für Mathematik am Studienseminar GHRF in Friedberg, seit 2001 Lehrer für Mathematik, Physik und Informatik, zahlreiche Veröffentlichungen. Antje Barth unterrichtet die Fächer Mathematik und Physik an einer Kooperativen Gesamtschule.

© 2012 Persen Verlag, Buxtehude AAP Lehrerfachverlage GmbH Alle Rechte vorbehalten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Downloads und Kopien dieser Seiten sind nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Die Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und jede Art der Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechtes bedürfen der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Die AAP Lehrerfachverlage GmbH kann für die Inhalte externer Sites, die Sie mittels eines Links oder sonstiger Hinweise erreichen, keine Verantwortung übernehmen. Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen. Illustrationen: Julia Flasche, Oliver Wetterauer Konstruktionen: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth Satz: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth ISBN 978-3-403-53010-7

www.persen.de

Inhalt Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

Grundlagen Gleichungen 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gleichungen 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rätsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sudoku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Magisches Dreieck 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Magisches Dreieck 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einheiten 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einheiten 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Mechanik Kräfteparellelogramm 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kräfteparellelogramm 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druck 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druck 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rätsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sudoku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hebebühne 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hebebühne 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Ersatzwiderstand 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ersatzwiderstand 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mit Widerständen rechnen 1 . . . . . . . . . . . . . . . . Mit Widerständen rechnen 2 . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sudoku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rätsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transformator 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transformator 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

Energie Hubarbeit – Höhenenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . Höhenenergie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sudoku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rätsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bewegungsenergie 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bewegungsenergie 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energieumwandlung 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energieumwandlung 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energieumwandlung 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energieumwandlung 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

Radioaktivität

Bewegung Fahrschule 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fahrschule 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhalteweg 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhalteweg 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vergleich Faustformel-Physik . . . . . . . . . . . . . . . . Sudoku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gravitation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gravitation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gravitation 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rätsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Elektrizität

29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

Radioaktive Strahlung 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Radioaktive Strahlung 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rätsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerfallsreihe 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerfallsreihe 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerfallsreihe 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerfall 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerfall 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerfall 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Abbildungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

Vorwort Das gehört zum Schulalltag: Kurzfristig muss eine Lehrkraft, die gerade Zeit hat, für eine Vertretungsstunde einspringen. Der Grundgedanke ist, dass diese Lehrkräfte, die kurzfristig – teilweise sogar fachfremd (!) – Vertretungsunterricht erteilen müssen, eine Sammlung von Unterrichtsmaterialien für das Fach Physik erhalten, die die wesentlichen Inhalte der Jahrgangsstufen 9 und 10 wiedergibt. Diese Folien und Kopiervorlagen ermöglichen es Ihnen, schnell eine thematische Auswahl zu treffen und damit eine Physikstunde zu unterrichten, die den gerade behandelten Stoff fortführt oder bereits behandelte Inhalte wiederholt und sowohl für leistungsschwächere als auch für leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler geeignet ist. Daher wurden die einzelnen Inhaltsbereiche thematisch eng eingegrenzt, um eine möglichst leichte Zuordnung zu ermöglichen. Zu jeder Stunde existieren in der Regel drei Arbeitsblätter:  Das erste Arbeitsblatt enthält eine Kopiervorlage, die zum Erstellen einer Folie zum Einsatz auf dem Overhead-Projektor, als Vorlage zum Entwickeln eines Tafelbildes oder als Arbeitsblatt, das in die Thematik einführt, dient. Auf dieser Vorlage sind die für die jeweilige Thematik grundlegenden Zusammenhänge dargestellt, um einerseits der Lehrkraft fachspezifische Hinweise und den Schülerinnen und Schülern eine kurze Wiederholung von bereits gelerntem Wissen bzw. eine Einführung in die Thematik zu geben.

4





Dies ist unter anderem für die nachfolgende Bearbeitung des dazugehörigen Arbeitsblattes wichtig. Das zweite Arbeitsblatt enthält Übungsaufgaben. Für schwächere Schülerinnen und Schüler wurde ein Großteil der Aufgaben aus dem Bereich „Reproduzieren“ aufgenommen. Leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler erhalten zudem durch Knobelaufgaben oder durch Aufgabenformate aus anderen Bereichen am Ende des Arbeitsblattes die Möglichkeit, weitere Kompetenzen zu entwickeln bzw. auszubauen (z. B. Hypothesen bilden, Schlussfolgerungen ziehen). Das dritte Arbeitsblatt enthält die Lösungen für die Lehrkraft. Durch die Gestaltung der Lösungsblätter können diese auch als Kopiervorlagen zur Bereitstellung von Lösungsseiten im Sinne einer Selbstkontrolle eingesetzt werden.

Durch diese Vorgehensweise wird es gerade auch fachfremden Lehrkräften ermöglicht, passend zur Lerngruppe, ausgewählte Inhaltsbereiche im Vertretungsunterricht zu thematisieren. In diesem Buch werden die folgenden Themenbereiche behandelt:  Grundlagen  Mechanik  Bewegung  Elektrizität  Energie  Radioaktivität

Antje Barth / Hardy Seifert: Vertretungsstunden Physik 9./10. Klasse © Persen Verlag

| : (I · t)

F1 l2 = F2 l1

|

Gesucht: U

W=U·l·t

Gesucht: F2

Gegeben: W = U · I · t

2. Gleichungen mit Brüchen F1 l2 Gegeben: = F2 l1

1. Einfache Gleichungen

Gleichungen lösen

Gleichungen 1

Grundlagen

5

Gleichungen 2 Grundlagen

1. Forme die gegebene Gleichung so um, dass die gesuchte Größe berechnet werden kann. gesucht Gleichung

a)

b)

c)

1

W=U·I·t

U

I

t

2

p=ρ·h·g

ρ

h

g

3

Wpot = m · g · h

m

h

g

4

FA = ρ · V · g

ρ

V

g

5

Δl = a · l0 · Δϑ

a

l0

Δϑ

6

F1 l2 = F2 l1

F1

F2

l1

l2

7

U1 N1 = U2 N2

U1

U2

N1

N2

8

F1 F2 = A1 A2

F1

F2

A1

A2

9

R=

ρ·l A

ρ

l

A

u0

g

t

10

u = u0 – gt

d)

2. Forme zunächst die Gleichung um und setze dann die gegebenen Werte ein. a) Gegeben: U = R · I, U = 220 V; R = 1100 Ω; gesucht: I b) Gegeben: F1 = 100 N, F2 = 75 N, l1 = 4 m, gesucht: l2

6

Antje Barth / Hardy Seifert: Vertretungsstunden Physik 9./10. Klasse © Persen Verlag

Gleichungen 1

W=U·l·t b) l0 =

Δl l0 · Δϑ

5. a) a =

W =U l·t W U= l·t

Antje Barth / Hardy Seifert: Vertretungsstunden Physik 9./10. Klasse © Persen Verlag

1. Einfache Gleichungen

| : (I · t)

F1 l2 = F2 l1 F2 l1 = F1 l2

F2 =

d) A2 =

A2 · F1 F2

c) A1 =

Gegeben: W = U · I · t Gegeben:

Gesucht: U

Gesucht: F2 l

R·A

F2

l1 · F1

=

[ ]

b) g =

4 · 100 m · N =8m 50 N

[]

U 220 V = 0,2 A = R 1100 Ω b) l2 =

a) l =

Nr. 2

10. a) u0 = u + gt

9. a) ρ =

A1 · F2 F1

A2 · F1 A1

U2 · N1 U1

N2 · U1 N1

F2

u0 – u t

R·A ρ

b) F2 =

A1 · F2 A2

8. a) F1 =

b) l =

d) N2 =

U1 · N2 U2

7. a) U1 = c) N1 =

d) l2 = b) U2 =

F1

l1 · F1

l2

F1 · l1

Δl a · Δϑ

FA ρ·g

Wpot m·g

p ρ·g

N1 · U2 N2

c) l1 =

l1

l2 · F2

6. a) F1 =

b) F2 =

b) V =

FA V·g

4. a) ρ =

F2 · l2

b) h =

Wpot g·h

3. a) m =

b) h =

p h·g

2. a) ρ =

W U·t

b) I =

W l·t

1. a) U =

Nr. 1

Gleichungen 2

c) t =

ρ·l R u0 – u g

c) A =

Δl a · l0

FA ρ·V

Wpot m·h

p h·ρ

W U·I

c) Δϑ =

c) g =

c) g =

c) g =

c) t =

Lösungen

Grundlagen

Gleichungen lösen

2. Gleichungen mit Brüchen

F1 l2 = F2 l1

| Kehrwerte bilden

| · F1

l1 F1 · l1 · F1 = l2 l2

7