Mechanik
Kinematik, Dynamik, Impuls, Kreisbewegung
und Rotation, spezielle Relativitästheorie
Grundkurs Klasse 11
Die Schüler vertiefen und erweitern ihre Kenntnisse aus der Mechanik.
Dabei kommt der mathematischen Durchdringung und der Theoriebildung eine größere
Bedeutung als im bisherigen Physikunterricht zu. Die Experimente dienen sowohl
der Gewinnung empirischer Daten, an die sich eine systematische Auswertung -
auch hinsichtlich möglicher Messfehler - anschließt, als auch der
Überprüfung von Hypothesen und Prognosen. In den Schüler- und
Praktikumsexperimenten vervollkommnen die Schüler ihre experimentellen
Fähigkeiten und Fertigkeiten.
Die Begriffe Geschwindigkeit und Beschleunigung werden wiederholt und gefestigt,
und es werden die Gesetze der gleichmäßig beschleunigten Bewegung
für beliebige Anfangsbedingungen hergeleitet.
Im Mittelpunkt der Dynamik stehen das Modell des Massenpunktes und die Newton’schen
Gesetze.
Die Schüler lernen am Beispiel der mechanischen Energie und des Impulses
die Bedeutung von Erhaltungssätzen in der Physik kennen und nutzen diese
für das Lösen von physikalisch-technischen Aufgaben.
Die Behandlung der Kreisbewegung und Rotation dienen einerseits der Vertiefung
grundlegender Begriffe und Gesetze der Mechanik und andererseits der Schaffung
von Grundlagen für die Elektrizitätslehre, Optik und Atomphysik.
Durch einen Einblick in die spezielle Relativitätstheorie werden die Schüler
auf Gültigkeitsgrenzen der Newton’schen Mechanik aufmerksam gemacht.
In historischen Betrachtungen lernen die Schüler die Entdeckungsgeschichte
wichtiger physikalischer Gesetze und deren technische Anwendung kennen. Dabei
werden die Leistungen großer Physiker gewürdigt.
Kinematik
Inhalt |
Hinweis |
Links |
Modell Massenpunkt
Gleichförmige Bewegung
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 Physik
6, Lernbereich Mechanik
Physik 9, Lernbereich Mechanik
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Bezugssysteme |
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Ungleichförmige Bewegung |
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Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeit
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Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
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Überlagerung von Bewegungen
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Lösungen grafisch und numerisch |
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Geschwindigkeit und Beschleunigung als Vektoren |
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Vektorielle Addition und Zerlegung von Geschwindigkeiten |
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Vertikaler und horizontaler Wurf |
Berechnungen ohne Luftwiderstand
Computersimulation von Wurfbahnen |
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Dynamik
Inhalt |
Hinweis |
Links |
Kraft
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Newton’sche Gesetze
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Würdigung I. Newtons |
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Mechanische Arbeit
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Physik
7, Lernbereich Mechanik
Interpretieren der Gleichungen und
Diagramme |
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Mechanische Energie
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Energieerhaltungssatz für mechanische Vorgänge |
Lösen von Aufgaben mit dem Energieansatz |
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Mechanische Leistung
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Impuls
Inhalt |
Hinweis |
Links |
Impuls
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Impulserhaltungssatz
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Anwenden des Impulserhaltungssatzes auf Systeme mit zwei Körpern |
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Raketenantrieb |
Triebwerke von Raketen und Flugzeugen |
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Stoß
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Computersimulation
SE Stoß und Impuls |
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Kreisbewegung und Rotation
Inhalt |
Hinweis |
Links |
Bewegung eines Massenpunktes auf einer Kreisbahn
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Beschränkung auf gleichförmige Kreisbewegung |
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Gleichförmige Kreisbewegung als
beschleunigte Bewegung |
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Radialbeschleunigung
Radialkraft
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Radialkraft als Kraft, die zur Aufrechterhaltung einer Kreisbewegung
erforderlich ist und keine Arbeit verrichtet
Zentrifugalkraft
Kurvenneigung bei Verkehrswegen,
Loopingbahn
Kräfte
bei rotierenden Maschinenteilen |
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Trägheitsmoment
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Analogien zwischen der Translations und Rotationsbewegung |
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Drehmoment |
SE Rotation |
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Z |
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spezielle Relativitätstheorie
Inhalt |
Hinweis |
Links |
Michelson-Experiment
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Intertialsysteme |
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Zeitdilatation |
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Längenkontraktion |
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Additionstheorem für Geschwindigkeiten |
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Relativität der Masse
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Teilchenbeschleuniger |
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Masse-Energie-Beziehung
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Massendefekt bei Kernreaktionen |
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Klassische Mechanik als Sonderfall der relativistischen Mechanik |
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Würdigung A. Einsteins |
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