Zyklotron und andere Beschleuniger in Forschung und Technik

Artikelnummer: NWL228992021
Kategorie: Physik
Verlag: RAABE Verlag

16 Seiten, PDF-Datei

Sekundarstufe II

Physik

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Raabits Physik Oberstufe Klasse 11/12

Atom- und Kernphysik

Dieser Unterrichtsbeitrag baut auf einer ausgewogenen Mischung aus Einzel- und Gruppenarbeit auf.

In Einzelarbeit können die Schülerinnen und Schüler die Grundlagen in individueller Geschwindigkeit wiederholen und auf die neue Problemstellung anwenden. Die anschließende Besprechung innerhalb der Lerngruppe ermöglicht den wertungsfreien Austausch und schult den konstruktiven Diskurs.

Eine abschließende Präsentation der Ergebnisse im Plenum trainiert die Kommunikationsfähigkeiten und das mündliche Darstellen fachlicher Sachverhalte unter Verwendung der entsprechenden Fachbegriffe. Der Einsatz digitaler Medien bietet sich für diesen Beitrag besonders an. Durch kurze Videos und Bilder kann ein Eindruck des großen technischen Aufwandes für Teilchenbeschleuniger vermittelt werden. Die großen Beschleunigerzentren wie zum Beispiel CERN oder DESY (Deutsches Elektronen Synchrotron) bieten dazu sehr gute Internetseiten an.

Da Teilchenbeschleuniger selbst in ihrer kleinsten Form nicht in einem Klassenzimmer verfügbar sind, wird auf Computersimulationen eines Zyklotrons zurückgegriffen. Durch das Experimentieren mit einstellbaren Parametern und Visualisierung der Teilchenbahnen werden die Zusammenhänge zwischen den Größen für die Schülerinnen und Schüler nachvollziehbar.

Thematische Bereiche:

Bewegung geladener Teilchen in homogenen elektrischen und magnetischen Feldern,
Anwendung von Teilchenbeschleunigern in Forschung und Technik,
Relativistik

Kompetenzen:

Modellieren und mathematisieren;
Chancen und Risiken diskutieren;
Erkenntnisse dokumentieren und präsentieren

Dauer: 2-4 Stunden je nach Auswahl der Materialien und Methoden inklusive Lernerfolgskontrolle

Abgerundet wird diese Unterrichtseinheit für den Physikunterricht in den Jahrgängen 11 und 12 eine Lernerfolgskontrolle durch einen Multiple-Choice-Test.