Die Physik Albert Einsteins im Schülerlabor
Die Physik Albert Einsteins im Schülerlabor
Die Physik Albert Einsteins im Schülerlabor
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Die</strong> <strong>Physik</strong> <strong>Albert</strong> <strong>Einsteins</strong> <strong>im</strong><br />
Schülerlabor<br />
Dr. Thomas Trefzger<br />
Jörg Kühnel<br />
Universität Mainz
Einsteinjahr 2005<br />
KinderUni<br />
Wissenschaftsmarkt 2005, zweitägige<br />
Veranstaltung der Uni mit 20.000 Besuchern<br />
Schülerlabor für 10.Klasse Realschule/<br />
12.Klasse Leistungskurs <strong>Physik</strong>
Wie lebte <strong>Albert</strong> Einstein?<br />
Was ist Licht ?<br />
Wie schnell ist das Licht ?<br />
Wie kann ich die Lichtgeschwindigkeit<br />
messen?<br />
Wie kann die Idee der speziellen<br />
Relativitätstheorie vermittelt werden?<br />
Welche Exper<strong>im</strong>ente zur<br />
Veranschaulichung können<br />
durchgeführt werden?
Widerspruch: Ball-Licht !?<br />
Gedankenexper<strong>im</strong>ent:<br />
Für den Passagier legt das Licht die<br />
Strecke L=c x t zurück.<br />
Für den ruhenden Beobachter hat sich<br />
der ICE während der Laufzeit des<br />
Lichtsignals um die Strecke L(ICE)<br />
fortbewegt.<br />
Das Licht legt daher für ihn einen<br />
längeren Weg zurück.
Widerspruch: Ball-Licht !?<br />
Widerspruch: Konstanz der<br />
Lichtgeschwindigkeit bei Annahme das<br />
beide die gleiche Signallaufzeit messen !<br />
<strong>Einsteins</strong> Geniestreich:<br />
<strong>Die</strong> Uhr des Passagiers geht langsamer<br />
als die des ruhenden Beobachters<br />
Zeitdilatation
Wissenschaftsmarkt Mainz 2005
Schülerlabor:<br />
10.Klasse Realschule<br />
12.Klasse Leistungskurs <strong>Physik</strong><br />
Vormittags:<br />
Einleitende Vorträge<br />
Diskussionsrunden<br />
Gruppenarbeit<br />
Nachmittags:<br />
Gruppenarbeit<br />
Präsentation der Schüler
1.Wann wurde <strong>Albert</strong> Einstein geboren?<br />
O 14. März 1779 O 14. März 1879 O 14. März 1889<br />
2.Wieviel Energie kann gewonnen werden, wenn1 kg Kartoffeln vollständig<br />
in Energie umgewandelt werden?<br />
O 25 Millionen kWh O 25 kWh O 25 Milliarden kWh<br />
3.Welche Theorie hat <strong>Albert</strong> Einstein entwickelt?<br />
O Singuläre Relativitätstheorie O Konstante Relativitätstheorie<br />
O Allgemeine Relativitätstheorie<br />
4.Wie lautet die berühmteste Formel <strong>Einsteins</strong>?<br />
O E=ma^2 O E=mb^2 O E=mc^2<br />
5.Wie groß ist etwa die Lichtgeschwindigkeit?<br />
O 300000 Meter in der Sekunde O 300000 Kilometer in der Sekunde<br />
O 300000 Kilometer in der Stunde<br />
6.Für welche seiner Arbeiten erhielt <strong>Albert</strong> Einstein vorrangig den<br />
Nobelpreis?<br />
O Photoelektrischer Effekt O Spezielle Relativitätstheorie<br />
O Brownsche Molekularbewegung<br />
7.Bei welcher Form der Energiegewinnung spielt der Photoelektrische Effekt<br />
eine wichtige Rolle?<br />
O Kernenergie O Windenergie O Solarenergie<br />
8.Warum ist 2005 das Einsteinjahr?<br />
O Vor 100 Jahren wurden <strong>Einsteins</strong> Theorien nachgewiesen.<br />
O Vor 100 Jahren erhielt Einstein den Nobelpreis.<br />
O Vor 100 Jahren wurden die ersten bedeutenden Schriften <strong>Einsteins</strong><br />
veröffentlicht.<br />
9.Aus welchem Exper<strong>im</strong>ent folgt die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit?<br />
O Frank-Hertz O Michelson-Morley O Stern-Gerlach
10.Eine Uhr befindet sich auf der Erde, eine zweite in einer sehr schnell fliegenden<br />
Rakete. Was stellt ein Beobachter auf der Erde fest?<br />
O Beide Uhren laufen gleich O <strong>Die</strong> Uhr in der Rakete geht langsamer<br />
O <strong>Die</strong> Uhr in der Rakete geht schneller.<br />
11.Eine Uhr befindet sich am Fuß der Zugspitze, eine zweite auf dem Zugspitzgipfel. Was<br />
kann über den Gang der Uhr gesagt werden?<br />
O Es gibt keinen Unterschied. O <strong>Die</strong> Gipfeluhr geht langsamer.<br />
O <strong>Die</strong> Gipfeluhr geht schneller.<br />
12.Wie erscheint ein sich schnell bewegender Körper (z.B. 3/4 Lichtgeschwindigkeit) ?<br />
O Er erscheint in Bewegungsrichtung kürzer. O Er erscheint in Bewegungsrichtung<br />
länger. O Er erscheint in jeder Richtung kürzer.<br />
13.Auf welcher Annahme über die Lichtgeschwindigkeit baut die Relativitätstheorie auf?<br />
O <strong>Die</strong> Lichtgeschwindigkeit hängt von der Bewegung der Lichtquelle ab.<br />
O <strong>Die</strong> Lichtgeschwindigkeit hängt nicht von der Bewegung der Lichtquelle ab.<br />
O <strong>Die</strong> Lichtgeschwindigkeit hängt vom Standpunkt des Beobachters ab.<br />
14.Was geschieht mit Licht, welches in die Nähe eines starken Gravitationsfeldes<br />
gelangt?<br />
O Nichts. O Es wird abgelenkt. O Es wird reflektiert.<br />
15.Was versteht man unter einem schwarzen Loch?<br />
O H<strong>im</strong>melsobjekt, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt<br />
O H<strong>im</strong>melsobjekt, dem sogar Licht nicht entkommen kann.<br />
O H<strong>im</strong>melsobjekt, welches Licht aussendet.<br />
16.Welches ist eine wesentliche Folgerung der Speziellen Relativitätstheorie?<br />
O Längendilatation O Längenkontraktion O Ortsmanipulation<br />
17.1919 wurde die Ablenkung des Lichts eines Sterns <strong>im</strong> Gravitationsfeld der Sonne<br />
gemessen. Wie groß war die Ablenkung?<br />
O 1,75 Grad O 1,75 Bogenminuten O 1,75 Bogensekunden<br />
18.Welches technische System muss die Formeln der Speziellen und der Allgemeinen<br />
Relativitätstheorie berücksichtigen?<br />
O ABS O ESP O GPS
Einstein-Quiz<br />
∑ 92.4%<br />
68%<br />
83%<br />
45%<br />
95.8%<br />
100%<br />
95%<br />
40%<br />
18<br />
95.3%<br />
70%<br />
100%<br />
40%<br />
17<br />
88.3%<br />
40%<br />
65%<br />
70%<br />
16<br />
97.4%<br />
100%<br />
100%<br />
100%<br />
15<br />
95.8%<br />
90%<br />
95%<br />
65%<br />
14<br />
88.3%<br />
60%<br />
80%<br />
20%<br />
13<br />
81.0%<br />
15%<br />
90%<br />
20%<br />
12<br />
84.1%<br />
10%<br />
90%<br />
15%<br />
11<br />
95.6%<br />
100%<br />
90%<br />
25%<br />
10<br />
88.0%<br />
80%<br />
100%<br />
40%<br />
9<br />
90.9%<br />
10%<br />
20%<br />
20%<br />
8<br />
89.1%<br />
70%<br />
20%<br />
25%<br />
7<br />
92.4%<br />
60%<br />
100%<br />
30%<br />
6<br />
93.8%<br />
90%<br />
80%<br />
85%<br />
5<br />
99.0%<br />
100%<br />
100%<br />
75%<br />
4<br />
99.0%<br />
100%<br />
100%<br />
70%<br />
3<br />
93.0%<br />
20%<br />
70%<br />
0%<br />
2<br />
97.4%<br />
90%<br />
95%<br />
75%<br />
1<br />
Wissenschaftsmarkt<br />
12.Klasse<br />
Leistungskurs<br />
Ende 10.Klasse<br />
Realschule<br />
(3 Wochen später)<br />
Beginn<br />
10.Klasse<br />
Realschule
Zusammenfassung<br />
www.physik.uni-mainz.de/lehramt/poster<br />
Erheblicher Wissensgewinn der<br />
SchülerInnen<br />
Gutes Grundwissen bei Leistungskursen<br />
<strong>Physik</strong><br />
Hohes Interesse der Bevölkerung<br />
Einstein als Vorbild<br />
Staatsexamensarbeit: Jörg Kühnel