Physik

Folgende Projekte werden/wurden von der Lehrplankommission Physik betreut:

  • laufende Projekte
    • Pilot Units in Physics fort he European Waldorf Diploma (Leitung: Dr. D. Hardorp, Prof. Dr. W. Sommer)
    Für die Klassen 9 bis 12 werden Pilotversionen von Physikmodulen entwickelt, die nach Auswertung einer Erprobungsphase für das European Waldorf Diploma akkreditiert werden sollen. Derzeit läuft die Erprobungsphase. Deutsche Fassung, Englische Fassung.
  • Ergebnisse
    • Halbleiter-Tesla-Transformator (Leitung: F. Schulz)
    Aufbau eines als Hochspannungshochfrequenzoszillator arbeitender Tesla-Transformators mit Halbleiteransteuerung. Er bietet die Möglichkeit zur Modulation mit Tonsignalen, zum Beispiel Musik aus einem Mp3-Player. Damit ist das Prinzip der Amplitudenmodulation sehr elegant in den Unterricht zu integrieren.
    • Hydromonochord (Leitung: W. Sommer)
    Das Hydromonochord erweitert den klassischen Aufbau eines Monochords um ein Wasserbecken. Zwei gegenüberliegende Wände des Beckens bilden mit ihren Schlitzen Stege für eine mit 1kg-Gewichten gespannte Saite. Wird die Saite in Bewegung (zum Vibrieren) gebracht und berührt die Wasseroberfläche, fängt auch das Wasser an sich zu bewegen. Sofern die Länge der angezupften Saite außerhalb des Beckens zur Länge des Beckens passt, bilden sich stehende Wellen, die durch Wasserwirbel sichtbar gemacht werden können.
    • Fax und serielle Datenübertragung (Leitung: F. Schulz)
    Patentiertes Demonstrationsgerät zur digitalen, seriellen Übertragung von Bildern (Fax). Es werden auf anschauliche Weise die zeilenweise Abtastung einer Bildvorlage, Zwischenspeicherung und Übertragung auf eine Matrix aus 8 mal 8 Leuchtdioden gezeigt. Die Geschwindigkeit kann so eingestellt werden, dass entweder einzelne Bildpunkte bei der Übertragung verfolgt werden können oder das Erlebnis einer schlagartigen Gesamtübertragung entsteht.
    • Digital-Analog-Wandler (Leitung: F. Schulz)
    Demonstrationsgerät zur anschaulichen Darstellung der Wandlung eines digitalen Signals (z.B in einem MP3-Player oder der Telefonübertragung) in ein analoges Signal (z.B. eines Lautspechers). Der Messingzylinder ist in massivem U-Stahl gelagert und auf einer lackierter Schichtleimholzplatte montiert. Die Platine und die Kupferschleifer müssen selbst gelötet und angebracht werden.
    • Elektroakustik (Leitung: F. Schulz)
    Paket mit allen wichtigen Lehrmitteln und Programmen für die Grundlagen der Elektroakustik im Physikunterricht der 9. Klasse. Neben Lautsprecher und Mikrofon können auch die Auswirkungen auf die Hörqualität unterschiedlich aufgelöster digitaler Tonaufnahmen vorgeführt werden. Versuche zum Tonwahlverfahren beim Telefon schließen sich an.
    • Beugungsversuche (Leitung: W. Sommer)
    Mit dem Foliensatz für Freihandversuche zur Beugung kann der Übergang vom Kranz zum Beugungsbild eines Kreuzgitters beobachtet werden. Man schaut einäugig auf kleine, helle Leuchten in dunkler Umgebung und hält dabei die Folie unmittelbar vor das Auge. Die Folienstruktur wird durchblickt, während man die Lampe anblickt. Voraussetzung für einen klaren Übergang von der einen Erscheinung in die andere ist ein hinreichend großer Abstand zwischen der Lampe und der Beobachterin bzw. dem Beobachter; 5 m und mehr sind hier zu empfehlen. Dieser klassische Aufbau eines Freihandversuchs zur Beugung wird in einer Versuchsreihe eingesetzt, bei der sich auf jeder Folie 11 Diapositive befinden. Auf ihnen sind eine große Zahl gleicher Elemente zunehmend regelmäßiger auf den Plätzen eines Kreuzgitters angeordnet. Eine statistische Verteilung der Elemente, verbunden mit einer gewissen Unordnung (Dia 1), tritt nach und nach zugunsten einer regelmäßigen Anordnung in einem Kreuzgitter zurück (Dia 11). Die Elemente selbst sind – soweit es das verwendete Folienmaterial zulässt – durchsichtig auf schwarzem (undurchsichtigem) Grund und haben die Form von Kreisen, gekippten Quadraten oder liegendenTropfen. Schiebt man in einem abgedunkelten Raum die Folie vor dem blickenden Auge von rechts nach links, so verändert sich mit dem stufenweisen Übergang von Unordnung zu Ordnung im Muster der durchblickten Folie die Ansicht der Lampe vom Kranz (Dia 1) zum Beugungsbild (Dia 11). Im Übergang von Dia 1 zu Dia 11 zeigt sich mit zunehmendem Kontrast in der Erscheinung des Kranzes das Beugungsbild, bis in der letzten Station das reine Beugungsbild des Kreuzgitters erreicht wird.
    • Demonstrationsgerät zur simultanen Projektion von Spalt-, Steg- und Kantenspektren (Leitung: M. Rang)
    Die verstellbare Spiegelspaltblende besteht aus zwei Oberflächenspiegeln aus Glas in kinematisch gelagerten Spiegelhaltern und einem Gehäuserahmen aus schwarz eloxiertem Aluminium. Einer der Spiegel ist in zwei Achsen über Stellschrauben verfahrbar, dadurch lassen sich zugleich das Spalt- (bzw. Newtonspektrum) und das Steg- (bzw. Goethespektrum) sowie zueinander komplementäre Kantenspektren realisieren. Im Gegensatz zu handelsüblichen Spaltblenden lässt sich die Spaltbreite und zugleich die Stegbreite von 0 mm bis etwa 50 mm stufenlos verändern!
    • Photometrieversuche (Leitung: H.-Chr. Ohlendorf)
    »Die Beleuchtungswirkung einer Lichtquelle nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab.«, und zwar nur aus Versuchsbeobachtungen, ohne Zuhilfenahme modellartiger Lichtvorstellungen. Die mitgelieferte Broschüre erläutert, wie damit verschiedenartige Erklärungswege im Unterricht verglichen und erkenntnistheoretisch diskutiert werden können. Ein Satz von 3 quadratischen Lampen in den Größen 9 x 9, 18 x 18 und 27 x 27 Zentimetern, bestückt mit 1, 4 und 9 gleichen weißen »Energiesparlampen« in insgesamt 14 quadratischen Zellen. Die Zellen sind in sinnvollen Gruppen schaltbar: 1 , 1 + 3 , 1 + 8. Die Vorderseite der Lampenkästen wird jeweils von einer Milchglasscheibe gebildet. Diese kann in zwei Positionen angebracht werden, derart, dass die Unterteilung in »Zellen« gut sichtbar wird oder zu einer einheitlichen Leuchtfläche verschmilzt.
  • weitere Unterrichtsmaterialien:
    • Klang, Helligkeit und Wärme. Grundbegriffe von Akustik, Optik, Wärme, Elektrizität, Magnetismus, Mechanik, Hydraulik, Aeromechanik, mit Versuchsbeschreibungen. Zu den Physikepochen der 6. bis 8. Kl.; M. v. Mackensen, 6. überarbeitete und erweiterte Auflage, 245 S. DIN A4, 2005; ISBN 978-3-9808981-4-0.
    • Kraftmaschinen und Telefon. Die Physik in den Erfindungen. Beispiele und Material zum Physikunterricht der 9. Kl.; M. v. Mackensen, H.-Chr. Ohlendorf, W. Sommer und F. Schulz (Hrsg.), 104 S. DIN A4, 2004.
    • Elektrowerken. Bau eines Messgerätes, eines Lautsprechers, eines elementaren Transistorradios in drei einzelnen Projekten; M. v. Mackensen, W. Hofberger; 28 S. DIN A5, 1991.
    • Käfte – eine Einführung, mit Aufgaben und Lösungen. Eine Einführung in den Mechanikunterricht der 10. Kl., mit besonderer Ausarbeitung der Statik; M. v. Mackensen, H.-Chr. Ohlendorf, 92 S. DIN A5, 2000.
    • Felder, Wellen und Zerfall. Von den elektromagnetischen Wellen über Röntgenstrahlen zur Neutronentechnik. Materialien für eine phänomenol. Physik – mit Beschreibungen von Experimenten für den Unterricht der 11. Kl.; M. v. Mackensen, F. Schulz, 256 S. DIN A4, 2001,ISBN 978-3-9808981-7-1.
    • Mikrowellen, Ergänzungsheft zu Felder, Wellen und Zerfall, zur Einführung der modernen Mikrowellentechnik anhand von Versuchen mit Handys und Schnurlostelefonen. Mit zahlreichen Versuchsbeschreibungen und Material für den Physikunterricht der 11. u. 13. Kl.; F. Schulz, 102 S. DIN A4, 2004.
    • Optik I: Zur Physik der 12. Kl.; M. v. Mackensen, H.-Chr. Ohlendorf, 90 S. DIN A4, 1998.
    • Optik II: Hebung, Beugung und Polarisation, bis zu Abituraufgaben im Grund- und Leistungskurs; J. Grebe-Ellis, W. Sommer, J. Vogt, 163 S., 2002. Der Buchtext ist nun als CD erhältlich.
    • Optik III: Zur phänomenologischen Beschreibung der Beugung im Konzept optischer Wege. Die Beugung als Einstieg in holistische Aspekte der Quantentheorie; W. Sommer, 202 S. DIN B5, Logos Verlag 2005, ISBN 978-3-8325-0963-7.
    • Naturphänomene erlebend verstehen. P. Buck, M. v. Mackensen, 264 S. DIN A5, 2006, ISBN 978-3-7614-2676-0.
    • Optik der Bilder. Grundlegende Gebiete phänomenologischer Physik; G. Maier, reich bebilderte, anschauliche Darstellung; 230 S. DIN A5, Verlag der Kooperative Dürnau, 4. Auflage 2003, ISBN 3-88861-017-6.
    • Blicken, Sehen, Schauen, Beiträge zur Physik als Erscheinungswissenschaft; G. Maier, zusammengestellt und mit einem Vorwort von J. Grebe-Ellis, 401 S. DIN A5, Verlag der Kooperative Dürnau 2004, ISBN 3-88861-049-4.

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