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Orientierungsbereich (Sprungmarken)

Inhaltsfeld: Relativitätstheorie (LK)

Kontext: Höhenstrahlung

Leitfrage: Warum erreichen Myonen aus der oberen Atmo-sphäre die Erdoberfläche?

Inhaltliche Schwerpunkte: Zeitdilatation und Längenkontraktion

Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können

(E5) Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern,

(K3) physikalische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren,

Inhalt

(Ustd. à 45 min)

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler…

Experiment / Medium

Kommentar

Zeitdilatation und relati­vistischer Faktor

(2 Ustd., zusätzlich Exkursion)

leiten mithilfe der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und des Modells Lichtuhr quantitativ die Formel für die Zeitdilatation her (E5),

reflektieren die Nützlichkeit des Modells Lichtuhr hinsichtlich der Herleitung des relativistischen Faktors (E7).

erläutern die Bedeutung der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit als Ausgangspunkt für die Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie (UF1)

Lichtuhr (Gedankenexperiment / Computersimulation)

Myonenzerfall (Experimente­pool der Universität – ggfs. Exkursion an eine Universität)

Mit der Lichtuhr wird der relativistische Faktor g hergeleitet.

Der Myonenzerfall in der Erdatmo­sphäre dient als eine experi­mentelle Bestätigung der Zeitdilata­tion.

Längenkontraktion

(2 Ustd.)

begründen den Ansatz zur Herleitung der Längenkontraktion (E6),

erläutern die relativistischen Phänomene Zeitdilatation und Längenkontraktion anhand des Nachweises von in der oberen Erdatmosphäre entstehenden Myonen (UF1),

beschreiben Konsequenzen der relativistischen Einflüsse auf Raum und Zeit anhand anschaulicher und einfacher Abbildungen (K3),

Myonenzerfall (Experimente­pool der Universität – ggfs. Exkur­sion an eine Universität) – s. o.

Der Myonenzerfall dient als experi­mentelle Bestätigung der Längen­kontraktion (im Vergleich zur Zeitdila­tation) – s. o.

Herleitung der Formel für die Längenkontraktion

4 Ustd.

Summe

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© 2018 Qualitäts- und UnterstützungsAgentur - Landesinstitut für Schule - Letzte Änderung: 17.03.2014