Einstein auf dem Prüfstand - Experimente zur Relativitätstheorie

Einstein auf dem Prüfstand

Gymnasium | Mittlere Schulformen

Physik

11. | 12. | 13. Klasse

8 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Zeitdilatation, Massenzunahme, die Äquivalenz von Energie und Masse – die Vorhersagen der Relativitätstheorie scheinen absurd und dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen. In den letzten Jahrzehnten wurden daher zahlreiche Experimente durchgeführt, um diese theoretischen Aussagen zu beweisen. Ihre Schülerinnen und Schüler bearbeiten in dieser Einheit einige der Experimente, die sich im Unterricht als didaktisch besonders geeignet erwiesen haben.
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Kompetenzen

Klassenstufe:Sek. II
Dauer:ca. 8 Unterrichtsstunden
Kompetenzen:Auswertung und Interpretation von Versuchsdaten, Anwendung von bekanntem Wissen, Umgang mit Formeln, Beurteilung und Einordnung von experimentellen Ergebnissen bezüglich theoretischer Vorhersagen
Inhalt:Effekte der Relativitätstheorie: Eigenschaften der Lichtgeschwindigkeit, Zeitdilatation, Massenzunahme, Zusammenhang von Energie und Impuls in der Relativitätstheorie
Medien:Arbeitsblätter, Diagramme, Taschenrechner, Internet, Computersimulation

Inhaltsangabe

Hinweis: Die einzelnen Materialien sind für etwa eine Unterrichtstunde (45 Minuten) konzipiert, die Reihenfolge kann variiert werden.

1. Stunde

Thema:Eine kleine Formelsammlung
M 1Der Werkzeugkasten – Formeln der speziellen Relativitätstheorie

2. Stunde

Thema:Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit
M 2Das zweite Postulat der speziellen Relativitätstheorie

3. Stunde

Thema:Schneller als Licht geht nicht
M 3Die Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit

4. Stunde

Thema:Die Zeitdilatation bei Teilchen der kosmischen Strahlung
M 4Schnelle Teilchen leben länger – Myonen der kosmischen Strahlung

5. Stunde

Thema:Die Zeitdilatation im Teilchenbeschleuniger
M 5Schnelle Teilchen leben länger – Myonen im Speicherring
Benötigt:
  • Internet

6. Stunde

Thema:Die relativistische Massenzunahme
M 6Je schneller, desto träger

7. Stunde

Thema:Die relativistische Energie-Impuls-Beziehung
M 7Energie und Impuls in der Relativitätstheorie

8. Stunde

Thema:Effekte der Relativitätstheorie in der Nähe eines Schwarzen Lochs
M 8Rasante Kurvenfahrt ums Schwarze Loch
M 8aRaumkrümmung durch Gravitation und Schwarzes Loch
Benötigt:
  • Computersimulation (Internet)

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