Goethe-Schülerlabor Physik

gefördert durch die Adolf Messer Stiftung

Das Goethe-Schülerlabor Physik ist ein Service-Angebot an Schulen aller Art der Region Frankfurt und darüber hinaus. Hier können Schulklassen anknüpfend an den Physikunterricht selbstständig experimentieren. Dabei wird u.a. auch mit dem Computer gemessen und zur Vertiefung des Verständnisses Simulationen durchgeführt. Inhaltlich wird an Schulwissen angeknüpft und dieses erweitert.

Die die Klassen begleitenden Lehrkräfte sowie die betreuenden Studierenden bekommen so auch Anregungen für den eigenen Unterricht. Studierende haben zudem die Möglichkeit, Erfahrungen im Umgang mit Schülern zu sammeln.

Das Goethe-Schülerlabor Physik wird vom Institut für Didaktik der Physik unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Wilhelm betrieben und durch die Adolf Messer Stiftung für drei Jahre gefördert.

Die Organisation liegt bei Michael Wenzel, wenzel@physik.uni-frankfurt.de, Tel. 069/798-47820

Angebotene Themen:

1. Schülerlabor „Videoanalyse zweidimensionaler Bewegungen

2. Schülerlabor „Kriminalistik

3. Schülerlabor „Biomechanik

4. Schülerlabor „Elektromobilität

5. Schülerlabor „Auge

6. Schülerlabor „Totalreflexion“

7. Schülerlabor „Grundverständnis Magnetismus“

 

Vorhandene Angebote:

1.  Schülerlabor „Videoanalyse zweidimensionaler Bewegungen“


 



Ablauf: Schüler filmen die Bewegung von Spielzeug (Lego-Eisenbahn, Carrera-Bahn, Darda-Bahn, Schiffschaukel) und werten diese qualitativ mit dem Videoanalyseprogramm measure dynamics aus.

Inhalt: Qualitatives Verständnis der Geschwindigkeit und Beschleunigung als gerichtete Größen, Videoanalyse

Voraussetzungen: Keine. Das Schülerlabor ist so konzipiert, dass es als Einstige in die Mechanik in jahrgangsstufe 7 oder 8 verwendet werden kann. Ein Besuch in höheren Jahrgangsstufen (z.B. E-Phase) ist auch möglich.

2.  Schülerlabor „Kriminalistik“

Ablauf: Den Schülern wird ein Kriminalfall „Mord im Museum“ präsentiert, den sie mit Hilfe kriminaltechnischer Untersuchungen lösen sollen. Zum Verständnis der durchzuführenden Untersuchungen müssen sie jeweils zuerst die genutzte Physik in Experimenten und Anleitungen kennenlernen.

Inhalt: Thematisch gibt es einen Querschnitt durch die Physik (Optik, Mechanik, Elektrostatik, Atomphysik, Elektronik), was für Schüler z.T. eine Wiederholung, z.T. ein Vorausblick ist.

Voraussetzungen: Das Schülerlabor wird ab Jahrgangsstufe 9 empfohlen. Es sollte Vorkenntnisse in Optik und Elektrostatik vorhanden sein.

 

3.  Schülerlabor „Biomechanik“

Ablauf: Mit Hilfe von Videoanalyse, Kraftmessplatte und Beschleunigungssensor nehmen die Schüler Messwerte eigener Bewegungen (Springen, Gehen, Sprinten) auf und werten diese aus.

Inhalt: Kinematik und Dynamik komplexer Bewegungen

Voraussetzungen: Die Kinematik und Dynamik der Oberstufe (E-Phase) sollte bereits behandelt sein. Sie wird hier angewandt und vertieft.

 

4.  Schülerlabor „Elektromobilität“


 



Ablauf: Es wird die Funktionsweise der haushaltsüblichen Stromwendermotore und der Drehstrom-Synchronmotore von Elektroautos in Experimenten und Simulationen kennengelernt und ein Stromwendermotor gebaut (Basisteil). Dann sind verschiedene Ergänzungen möglich:

1. Besuch des Schülerlabors Chemie zu Akkutechnologie (Oberstufe)

2. Besuch des Schülerlabors Soziologie zur Akzeptanz von Elektroautos (Oberstufe)

3. Schrittmotore (Sekundarstufe I)

4. Unipolarmotore (Voraussetzung: Drei-Finger-Regel)

5. Drehstrom-Asychronmotore (Voraussetzung: Induktion ist behandelt).

Inhalt: Je nach gewählter Alternative

Voraussetzungen: Für den Basisteil und die Ergänzung 2 und 3 genügt es zu wissen, dass sich gleichnamige Magnete abstoßen und ungleichnamige anziehen.Ergänzung 4 setzt die Drei-Finger-Regel und Ergänzung 5 die Induktion voraus.

5.  Schülerlabor „Auge“

Ablauf: In mehreren Stationen lernen die Schüler in vielen Experimenten vieles über das Auge (Aufbau, Pupillengröße, Akkommodation, Strahlengänge, Fehlsichtigkeit, blinder Fleck etc.).

Inhalt: Biologisches, Physikalisches und Physiologisches zum Auge

Voraussetzungen: Die Grundlagen der Strahlenoptik (Lichtausbreitung, Brechung, Sammellinsen) sollten bereits behandelt sein, das Auge sollte noch nicht behandelt sein.

6.  Schülerlabor „Totalreflexion“

Ablauf: Nach einer Wiederholung des Phänomens lernen die Schüler in Experimenten viele verschiedene technische Anwendungen der Totalreflexion kennen, wobei Simulationen zum Verständnis helfen.

Inhalt:Totalreflexion von Lichtstrahlen und Technik

Voraussetzungen: Die Grundlagen der Strahlenoptik (Lichtausbreitung, Reflexion, Brechung) sollten bereits behandelt sein, die Totalreflexion muss nicht bekannt sein.

7.  Schülerlabor „Grundverständnis Magnetismus“

Ablauf: Die Schüler bekommen zuerst einige Grundphänomene gezeigt (Magnete ziehen sich an und stoßen sich ab) sowie ein Erklärungsmodell vorgestellt („Eisen-Magnet-Modell“). In vielen kleinen Stationen können die Schüler das dann nachentdecken.

Inhalt: Magnetische Phänomene und das Eisen-Magnet-Modell zur Erklärung.

Voraussetzungen: Ab Jahrgangsstufe 3. Obwohl für die Jahrgangstufe 3 und 4 konzipiert, ist es auch in den Jahrgangsstufen 5 bis 8 einsetzbar.