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Orientierungsbereich (Sprungmarken)

Inhaltsfeld: Relativitätstheorie (LK)

Kontext: Satellitennavigation – Zeitmessung unter dem Einfluss von Geschwindigkeit und Gravitation

Leitfrage: Beeinflusst Gravitation den Ablauf der Zeit?

Inhaltliche Schwerpunkte: Der Einfluss der Gravitation auf die Zeitmessung

Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können

(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

Gravitation und Zeitmes­sung

(2 Ustd.)

beschreiben qualitativ den Einfluss der Gravitation auf die Zeitmessung (UF4)

Der Gang zweier Atomuhren in unterschiedlicher Höhe in einem Raum (früheres Experi­mente der PTB Braunschweig)

Flug von Atomuhren um die Erde (Video)

Dieser Unterrichtsabschnitt soll ledig­lich einen ersten – qualitativ orientier­ten – Einblick in die Äquivalenz von Gravitation und gleichmäßig beschleu­nigten Bezugssystemen geben.

Elemente des Kontextes Satelliten­navigation können genutzt werden, um sowohl die Zeitdilatation (infolge der unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Satelliten) als auch die Gravita­tionswirkung (infolge ihres Aufenthalts an verschiedenen Orten im Gravita­tionsfeld der Erde) zu verdeutlichen.

Die Gleichheit von träger und schwerer Masse (im Rahmen der heutigen Messgenauigkeit)

(2 Ustd.)

veranschaulichen mithilfe eines einfachen gegenständlichen Modells den durch die Einwirkung von massebehafteten Körpern hervorgerufenen Einfluss der Gravitation auf die Zeitmessung sowie die „Krümmung des Raums“ (K3).

Einsteins Fahrstuhl-Gedanken­experiment

Das Zwillingsparadoxon (mit Beschleunigungsphasen und Phasen der gleichförmigen Bewegung

Film / Video

An dieser Stelle könnte eine Schülerpräsentation erfolgen (mithilfe der Nutzung von Informationen und Animationen aus dem Internet)

4 Ustd.

Summe

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