Oberstufenseminare im Fach Physik

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W-Seminare

Mögliche Themen für die Seminararbeiten:

1. Stockwerksaufbau der Atmosphäre
2. Strahlungsbilanz Absorption/Reflexion
3. Atmosphärische Dynamik globaler/lokaler Windsysteme
4. Wärmetransport in der Atmosphäre
5. Spurengase und ihre Bedeutung für Wetter und Klima
6. Klimamodelle

Zielsetzung des Seminars:

Die Astronomie gilt als die älteste Naturwissenschaft. In der Antike blickte man mit bloßem Auge hinauf zu den Göttern. Heutzutage sind die Astronomen mit riesigen Teleskopen dem Urknall auf der Spur oder fliegen mit Raumsonden zu Kometen.Die ungebrochene Faszination des Nachthimmels zeigt sich an der großen Zahlvon Hobby-Astronomen und „Sternenguckern“.Astronomische Inhalte werden jahrgangs- und fächerübergreifend in derSchule angesprochen. In diesem Seminar können die Schüler ein freiwählbares Thema vertiefen und wissenschaftlich ausarbeiten, wobei z.T.auch experimentelles Geschick gefragt ist.

Mögliche Themen für die Seminararbeiten:

1. Eratosthenes und Co. – experimentelle Leistungen der Antike
2. Weltbilder der Antike (mit Modellbau)
3. Knotenschrift und astronomische Berechnungen der Inka
4. Joseph von Fraunhofer – Leben und Werk
5. Sternspektren und Bau eines Spektroskops aus CD-Scherben
6. Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit nach Olaf Römer
7. Was sah Galilei? Kleinfernrohre damals und heute
8. Struktur und Funktion einer Volkssternwarte (z.B. Buchloe)
9. Zusammenstellung lohnender Himmelsobjekte für den Schulgebrauch
10. Mondaufnahmen mit der Digitalkamera
11. Die Rosetta-Mission (Planung, Durchführung, Ergebnisse)
12. Schwerelosigkeit
13. Bestimmung der Solarkonstanten
14. Die Oberfläche der Sonne. Modellversuch zur Granulation
15. Muss der Mensch auf den Mars?

Geplante Exkursionen:
  • Technorama (Winterthur)
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DRL) in Oberpfaffenhofen
  • Sternwarte Buchloe
 Zielsetzung des Seminars:

Beim Wort „Beschleunigung“ denken viele Leute an schnittige Sportwagen, odervielleicht an den waghalsigen Sprung des Felix Baumgartner aus 39 km Höhe.Aufmerksame Schüler wissen aber auch, dass „Beschleunigungen“ ebenfalls beimAbbremsen oder bei Kurvenfahrten auftreten.Wenn man bedenkt, dass jeder bewegte Körper zuvor beschleunigt worden ist, wird der Begriff „Beschleunigung“ zu einem allgegenwärtigen Vorgang: Loslaufen ander Ampel, Anfahren mit dem Fahrrad, Schlittenfahren, Zugfahren usw.Im Rahmen des W-Seminars sollen die Schüler vor allem eigene Beschleunigungenmit Hilfe des Datenloggers GLX erfassen, auswerten und interpretieren. DasExperiment und der Umgang mit Messinstrumenten und Auswertungsprogrammenstehen im Mittelpunkt der Seminararbeit.Selbstverständlich wird das wissenschaftliche Arbeiten auch im Theorieteil der Ausarbeitungerlernt und eingeübt.

Mögliche Themen für die Seminararbeiten:

1. Beschleunigung beim Gehen und Rennen
2. Beschleunigung beim Fahrrad (Anfahren, Berg, …)
3. Beschleunigung bei Kurvenfahrten (Fahrrad, Inliner, …)
4. Beschleunigung beim Zugfahren
5. Beschleunigung beim Trampolinspringen
6. Schwerelosigkeit

Geplante Exkursionen:
  • Technorama (Winterthur),
  • Deutsches Luft- und Raumfahrzentrum (Oberpfaffenhofen)
 Zielsetzung des Seminars:
Der Begriff „Welle“ zieht sich durch alle Disziplinen der Physik hindurch: Wasserwellen oder Schallwellen (Mechanik), Mikrowellen oder Radiowellen (Elektrizitätslehre), Lichtwellen (Optik, Atomphysik), stehende Wellen (Kernphysik) usw.
Im Physik-Lehrplan wird der Wellenbegriff immer wieder angesprochen, aber nie wirklich vertieft. Im Rahmen des W-Seminars eröffnet sich den Schülern die Möglichkeit, sich mit verschiedenen Wellenphänomenen auseinander zu setzen, wobei auf dem experimentellen Aspekt ein besonderes Augenmerk liegt.
In diesem Seminar wird das wissenschaftliche Arbeiten also nicht nur im theoretischen Teil eingeübt, sondern auch im praktischen Teil bei der Planung, Durchführung und Auswertung der Experimente.
 
Mögliche Themen für die Seminararbeiten:

1. Videoanalyse von Wasserwellen (z.B. am Ettwieser Weiher)
2. Mikrowellen in Theorie und Praxis
3. Schallwellen (Geschwindigkeit, Wellenlänge, stehende Welle, ...)
4. Dopplereffekt (akustisch oder optisch)
5. Interferenz von Licht- und Wasserwellen
6. Simulation von seismischen Wellen
7. Dauerwellen

Weitere Bemerkungen zum Verlauf des Seminars:
  • Viel Spaß!
  • Sollte sich im Verlauf des Seminars herausstellen, dass das Konzept erheblich verändert werden muss, so ist dies in Absprache mit der Schulleitung möglich.

   

P-Seminare

Zielsetzung des Projekts, Begründung des Themas:

Die Wirtschaftskraft moderner Industrieländer basiert nicht zuletzt auf der Kompetenz, immer neue Produkte zu entwickeln und mit Hilfe effizienter Fertigungstechniken herzustellen. Dennoch ist die handwerkliche Tradition auch heute noch unverzichtbar für Entwicklung und Produktion. Der Maschinenbau als grundlegende Ingenieurwissenschaft für die Industrie ist im schulischen Bereich durch das Fach Physik vertreten.
Im Mittelpunkt des Seminars steht das Erlernen von handwerklich-traditionellen ebenso wie von hochmodernen Bearbeitungstechniken. Der Bogen soll sich hier von der Handsäge über den Einsatz von Elektrowerkzeugen bis hin zum 3D-Drucker spannen (handwerkliche Methoden sind sicherlich bekannt, einen Eindruck von den anvisierten modernen Fertigungsmethoden vermittelt https://www.youtube.com/watch?v=DWKNG3io7BE). Alle Techniken werden im Seminar vermittelt, Vorkenntnisse sind also nicht erforderlich.
Das Arbeiten in verkleinerten Maßstäben im Modell ermöglicht ein zeit- wie kostentechnisch überschaubares Projektziel, ohne dabei Abstriche bei den Arbeitstechniken oder der Struktur der Aufgabe zu machen. Bewährt haben sich in den bisherigen Seminaren Vorbilder aus dem Bereich der Seefahrt, da sich beim Nachbau von Schiffen ein umfangreicher Mix von verschiedenen Baumaterialien und Bearbeitungsmethoden ergibt. (Einen Einblick in die Welt des Schiffsmodellbaus gibt https://www.youtube.com/watch?v=Sl2tgtxo_hc). de 2Die Forderung an das Modell ist ein passender Grad an Komplexität, der es erlaubt, dieses in angemessener Zeit zu erstellen und dabei alle Projektteilnehmer mit vielen unterschiedlichen Bearbeitungstechniken vertraut zu machen. Dies verlangt ein arbeitsteiliges Vorgehen und eine sorgfältige Planung des Gesamtablaufes mit wohlüberlegten Schnittstellen zwischen den verschiedenen Arbeitsbereichen. Damit eignet sich das Projekt auch ideal dafür, die grundsätzlichen Organisationsformen beim Arbeiten in der Gruppe kennenzulernen, die in der Industrie üblich sind. Wichtigstes Anliegen ist der Spaß am Bauen und an der Zusammenarbeit im Team.

Zeitplan im Überblick:
  • 11/1 Modellauswahl, Ablaufplanung und Einstieg in den Bau
  • 11/2 Hauptbauphase
  • 12/1 Einsatz und Vorstellung auf einer Fachmesse
Folgende außerschulischen Kontakte können/sollen im Verlauf des Seminars geknüpft werden:
  • Fachbetriebe für Kunststoff- und Metallverarbeitung, Modellbaufirmen und -vereine
Zielsetzung des Projekts, Begründung des Themas:

Die Wirtschaftkraft moderner Industrieländer basiert nicht zuletzt auf der Kompetenz, immer neue Produkte zu entwickeln und mit Hilfe effizienter Fertigungstechniken herzustellen. Dennoch ist die handwerkliche Tradition auch heute noch unverzichtbar für Entwicklung und Produktion. Der Maschinenbau als grundlegende Ingenieurwissenschaft für die Industrie ist im schulischen Bereich durch das Fach Physik vertreten. Im Mittelpunkt des Seminars steht das Erlernen von handwerklich-traditionellen ebenso wie von hochmodernen Bearbeitungstechniken. Der Bogen soll sich hier von der Handsäge über den Einsatz von Elektrowerkzeugen bis hin zu 3D-Drucker und CNC-Fräse spannen (handwerkliche Methoden sind sicherlich bekannt, einen Eindruck von den anvisierten modernen Fertigungsmethoden vermittelt https://www.youtube.com/watch?v=erljC1-v18M). Alle Techniken werden im Seminar vermittelt, Vorkenntnisse sind also nicht erforderlich. Das Arbeiten in verkleinerten Maßstäben im Modell ermöglicht ein zeit- wie kostentechnisch überschaubares Projektziel, ohne dabei Abstriche bei den Arbeitstechniken oder der Struktur der Aufgabe zu machen. Die Auswahl des zu erstellenden Modells soll in diesem Fall nicht vorab festgelegt, sondern von der Seminargruppe selbst getroffen werden. (Einen Überblick über die vielfältige Welt des Modellbaus gibt https://www.youtube.com/watch?v=aA_-4NUfYWw). Die Forderung an das Modell ist lediglich ein passender Grad an Komplexität, der es erlaubt, dieses in angemessener Zeit zu erstellen und dabei alle Projektteilnehmer mit vielen unterschiedlichen Bearbeitungstechniken vertraut zu machen. Dies verlangt ein arbeitsteiliges Vorgehen und eine sorgfältige Planung des Gesamtablaufes mit wohlüberlegten Schnittstellen zwischen den verschiedenen Arbeitsbereichen. Damit eignet sich das Projekt auch ideal dafür, die grundsätzlichen Organisationsformen beim Arbeiten in der Gruppe kennenzulernen, die in der Industrie üblich sind. Wichtigstes Anliegen ist der Spaß am Bauen und an der Zusammenarbeit im Team.

Zeitplan im Überblick:
  • 11/1 Modellauswahl, Ablaufplanung und Einstieg in den Bau
  • 11/2 Hauptbauphase
  • 12/1 Einsatz und Vorstellung auf einer Fachmesse
Zielsetzung des Projekts, Begründung des Themas:

Die Schiffe, die heute von den Rettungsorganisationen zum Suchen und Retten (SAR) von Schiffsbrüchigen auf offener See eingesetzt werden, gehören zu den leistungsfähigsten maritimen Einheiten, die im Schiffsbau entwickelt wurden (einen Eindruck vermittelt https://www.youtube.com/user/dieseenotretter). Der originalgetreue und funktionsfähige Nachbau solcher Schiffe stellt auch für den Modellbauer eine besondere technische Herausforderung dar. Ein Schwerpunkt des Seminars liegt damit beim Erlernen vielfältiger praktischer Bearbeitungsverfahren wie Sägen, Schleifen, Kleben, Löten und Lackieren. Dieser handwerkliche Teil ist eine Vorstufe zu den Praktika, die in vielen ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen gefordert werden. Ein besonderes Schmankerl ist dabei sicherlich die funktionsfähige Ausgestaltung des Tochterbootes, das wie beim Original in der Heckwanne des Kreuzers mitgeführt und automatisiert abgelassen werden kann (siehe https://www.youtube.com/watch?v=arVhjTaPoJI). Die komplexe Struktur des anvisierten Produktes verlangt dabei ein arbeitsteiliges Vorgehen und eine sorgfältige Planung des Gesamtauflaufes mit wohlüberlegten Schnittstellen zwischen den verschiedenen Arbeitsbereichen (Grundkörper, Details, Lackierung, Technik und Elektronik sowie Dokumentation), so dass sich das Projekt auch ideal dafür eignet, die grundsätzlichen Organisationsformen beim Arbeiten in der Gruppe kennenzulernen, die in der Industrie üblich sind.

Zeitplan im Überblick:
  • 11/1 Ablaufplanung und Einstieg
  • 11/2 Bauphase
  • 12/1 Einsatz und Vorstellung auf einer Fachmesse
Folgende außerschulischen Kontakte können/sollen im Verlauf des Seminars geknüpft werden:
  • DGzRS (Deutsche Gesellschaft zur Rettung Schiffsbrüchiger)
  • Fachbetriebe für Kunststoff- und Metallverarbeitung bzw. Elektronik
Zielsetzung des Projekts, Begründung des Themas:
  • Bestandsaufnahme der fossilen und atomaren Energieträger, z.B. Öl, Gas, Kohle, Methan, Uran
  • Chancen und Tragfähigkeit einzelner regenerativer Energien, z.B. Wind, Photovoltaik, Solarthermie, Wasser, Biomasse, Geothermie, Gezeiten, etc.
  • Alternativen Neue Technologien: neue Öl-, Gas-, Kohle-, Atomkraftwerke, Fusionstechnologie
  • Einsparpotentiale: Energienutzung, Energieeinsatz, Transport, Energieeffizienz
  • Ausblicke und Prognosen für Deutschland und die Umwelt
  • Einfluss auf den Alltag und unser Verbraucherverhalten
  • Evtl. politische Auswirkungen
Zeitplan im Überblick:
  • 11/1 Themenabgrenzung mit Gruppeneinteilung
  • 11/2 Erarbeitung der einzelnen Sachbereiche
  • 12/1 Öffentlicher Vortrag
Folgende außerschulischen Kontakte können/sollen im Verlauf des Seminars geknüpft werden:
  • Kontakte zu Energieversorgern, evtl. Besuche in Kraftwerken, z.B. Wasser-, Kernkraftwerk evtl. Besuch von Herstellern von Photovoltaik- und Solarthermiepanels
  • Kontakt zu Umweltorganisationen
  • Evtl. Kontakt zur Politik, beispielsweise Umweltminister, Energieminister
Zielsetzung des Projekts, Begründung des Themas:

Physikalische Phänomene können überall und zu allen Zeiten entdeckt werden, über selbst konzipierte und gedrehte Videos mit Erklärungen sollen die Seminarteilnehmer dies in den Physikunterricht holen und/oder über Youtube einer größeren Öffentlichkeit bekannt machen.

Zeitplan im Überblick:
  • 11/1 Konzeption, Planung, Drehbücher, Klärung technischer Fragen, Erstellen der Videos
  • 11/2 Konzeption, Planung, Drehbücher, Klärung technischer Fragen, Erstellen der Videos
  • 12/1 Veröffentlichung, Erprobung im Physikunterricht
Folgende außerschulischen Kontakte können/sollen im Verlauf des Seminars geknüpft werden:
  • Filmindustrie
  • versch. Industriebetriebe (Filmen von technisch/physikalischen Zusammenhängen und Phänomenen)