Die Physik Albert Einsteins im Schülerlabor

Die Physik Albert Einsteins im
Schülerlabor
Dr. Thomas Trefzger
Jörg Kühnel
Universität Mainz

Einsteinjahr 2005
KinderUni
Wissenschaftsmarkt 2005, zweitägige
Veranstaltung der Uni mit 20.000 Besuchern
Schülerlabor für 10.Klasse Realschule/
12.Klasse Leistungskurs Physik

Wie lebte Albert Einstein?
Was ist Licht ?
Wie schnell ist das Licht ?
Wie kann ich die Lichtgeschwindigkeit
messen?
Wie kann die Idee der speziellen
Relativitätstheorie vermittelt werden?
Welche Experimente zur
Veranschaulichung können
durchgeführt werden?

Widerspruch: Ball-Licht !?
Gedankenexperiment:
Für den Passagier legt das Licht die
Strecke L=c x t zurück.
Für den ruhenden Beobachter hat sich
der ICE während der Laufzeit des
Lichtsignals um die Strecke L(ICE)
fortbewegt.
Das Licht legt daher für ihn einen
längeren Weg zurück.

Widerspruch: Ball-Licht !?
Widerspruch: Konstanz der
Lichtgeschwindigkeit bei Annahme das
beide die gleiche Signallaufzeit messen !
Einsteins Geniestreich:
Die Uhr des Passagiers geht langsamer
als die des ruhenden Beobachters
Zeitdilatation

Wissenschaftsmarkt Mainz 2005

Schülerlabor:
10.Klasse Realschule
12.Klasse Leistungskurs Physik
Vormittags:
Einleitende Vorträge
Diskussionsrunden
Gruppenarbeit
Nachmittags:
Gruppenarbeit
Präsentation der Schüler

1.Wann wurde Albert Einstein geboren?
O 14. März 1779 O 14. März 1879 O 14. März 1889
2.Wieviel Energie kann gewonnen werden, wenn1 kg Kartoffeln vollständig
in Energie umgewandelt werden?
O 25 Millionen kWh O 25 kWh O 25 Milliarden kWh
3.Welche Theorie hat Albert Einstein entwickelt?
O Singuläre Relativitätstheorie O Konstante Relativitätstheorie
O Allgemeine Relativitätstheorie
4.Wie lautet die berühmteste Formel Einsteins?
O E=ma^2 O E=mb^2 O E=mc^2
5.Wie groß ist etwa die Lichtgeschwindigkeit?
O 300000 Meter in der Sekunde O 300000 Kilometer in der Sekunde
O 300000 Kilometer in der Stunde
6.Für welche seiner Arbeiten erhielt Albert Einstein vorrangig den
Nobelpreis?
O Photoelektrischer Effekt O Spezielle Relativitätstheorie
O Brownsche Molekularbewegung
7.Bei welcher Form der Energiegewinnung spielt der Photoelektrische Effekt
eine wichtige Rolle?
O Kernenergie O Windenergie O Solarenergie
8.Warum ist 2005 das Einsteinjahr?
O Vor 100 Jahren wurden Einsteins Theorien nachgewiesen.
O Vor 100 Jahren erhielt Einstein den Nobelpreis.
O Vor 100 Jahren wurden die ersten bedeutenden Schriften Einsteins
veröffentlicht.
9.Aus welchem Experiment folgt die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit?
O Frank-Hertz O Michelson-Morley O Stern-Gerlach

10.Eine Uhr befindet sich auf der Erde, eine zweite in einer sehr schnell fliegenden
Rakete. Was stellt ein Beobachter auf der Erde fest?
O Beide Uhren laufen gleich O Die Uhr in der Rakete geht langsamer
O Die Uhr in der Rakete geht schneller.
11.Eine Uhr befindet sich am Fuß der Zugspitze, eine zweite auf dem Zugspitzgipfel. Was
kann über den Gang der Uhr gesagt werden?
O Es gibt keinen Unterschied. O Die Gipfeluhr geht langsamer.
O Die Gipfeluhr geht schneller.
12.Wie erscheint ein sich schnell bewegender Körper (z.B. 3/4 Lichtgeschwindigkeit) ?
O Er erscheint in Bewegungsrichtung kürzer. O Er erscheint in Bewegungsrichtung
länger. O Er erscheint in jeder Richtung kürzer.
13.Auf welcher Annahme über die Lichtgeschwindigkeit baut die Relativitätstheorie auf?
O Die Lichtgeschwindigkeit hängt von der Bewegung der Lichtquelle ab.
O Die Lichtgeschwindigkeit hängt nicht von der Bewegung der Lichtquelle ab.
O Die Lichtgeschwindigkeit hängt vom Standpunkt des Beobachters ab.
14.Was geschieht mit Licht, welches in die Nähe eines starken Gravitationsfeldes
gelangt?
O Nichts. O Es wird abgelenkt. O Es wird reflektiert.
15.Was versteht man unter einem schwarzen Loch?
O Himmelsobjekt, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt
O Himmelsobjekt, dem sogar Licht nicht entkommen kann.
O Himmelsobjekt, welches Licht aussendet.
16.Welches ist eine wesentliche Folgerung der Speziellen Relativitätstheorie?
O Längendilatation O Längenkontraktion O Ortsmanipulation
17.1919 wurde die Ablenkung des Lichts eines Sterns im Gravitationsfeld der Sonne
gemessen. Wie groß war die Ablenkung?
O 1,75 Grad O 1,75 Bogenminuten O 1,75 Bogensekunden
18.Welches technische System muss die Formeln der Speziellen und der Allgemeinen
Relativitätstheorie berücksichtigen?
O ABS O ESP O GPS

Einstein-Quiz
∑ 92.4%
68%
83%
45%
95.8%
100%
95%
40%
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95.3%
70%
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88.3%
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65%
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95.8%
90%
95%
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88.3%
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10%
90%
15%
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95.6%
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100%
70%
3
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20%
70%
0%
2
97.4%
90%
95%
75%
1
Wissenschaftsmarkt
12.Klasse
Leistungskurs
Ende 10.Klasse
Realschule
(3 Wochen später)
Beginn
10.Klasse
Realschule

Zusammenfassung
www.physik.uni-mainz.de/lehramt/poster
Erheblicher Wissensgewinn der
SchülerInnen
Gutes Grundwissen bei Leistungskursen
Physik
Hohes Interesse der Bevölkerung
Einstein als Vorbild
Staatsexamensarbeit: Jörg Kühnel