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Drehbare Sternkarte
© Olaf Fischer
Monat für Monat erscheint in der Zeitschrift „Sterne und Weltraum“ die Rubrik „Aktuelles am Himmel“ mit dem Anblick des Morgen- und Abendhimmels für ausgewählte Zeitpunkte. Diese Anblicke kann sich ein Schüler selbst beschaffen und lernt sie dadurch besser zu verstehen. Für die schnelle Information über die Sichtbarkeit sowie die Auf- und Untergangszeiten himmlischer Objekte ist die (dem Breitengradbereich des Beobachtungsortes angepasste) drehbare Sternkarte ein altbewährtes Hilfsmittel. Die Fertigkeit diese anzuwenden, ist sogar ein Ziel in einigen Lehrplänen zur Astronomie. Im Zeitalter der Apps ist sie zwar „unbequemer“, diesen aber auch gerade wegen ihrer Handlungsorientiertheit und begleitenden Überlegungen didaktisch überlegen. Im Folgenden wird zunächst ganz grundlegend aufgezeigt, wie eine drehbare Sternkarte entsteht. Es werden dabei Grundkenntnisse der Geometrie, Geographie und Astronomie aufgerufen und miteinander verzahnt. Die qualitative Darstellung wird durch eine quantitative im Anhang ergänzt. Der Selbstbau einer (eigenen) drehbaren Sternkarte samt Selbstbeschriftung (für 50° n. B., siehe Anhang) ist gut dazu geeignet, diese tiefgründig kennenzulernen. Mit dem Verständnis des Sternkartenaufbaus sind schon die Samen für deren Nutzungsmöglichkeiten gelegt. Diese werden im zweiten Teil verdeutlicht.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Mathematik
Thema: Kosmos, Positionsastronomie, Sterne, Unterrichtsmittel, Naturphänomene erschließen, Astropraxis
Stichwort: Scheinbare Himmelskugel, Äquatorsystem, Horizontsystem, Sternkarten, Sonnenzeit, Uhrzeit und Position der Sonne in Bezug auf Meridian, Datum und Position der Sonne am Sternenhimmel, Ortszeit und Ortszeitkorrektur, Projektionen (Zylinderprojektion, Azimutalprojektion), kartesische und sphärische Koordi naten, Koordinatentransformation, Karten der Erde, Zeitzonen der Erde, Fähigkeit zur Erläuterung der astronomischen Hintergründe des Aufbaus und Fertigkeit zur Nutzung der drehbaren Sternkarte, drehbare Sternkarte (Bauanleitung und Nutzung), Flaschenglobus, Sternglobus
Gravitationswellen
© S. Ossokine / A. Buonanno / R. Haas (Max-Planck-Institut)
Im Kern des folgenden kurzen WIS-Beitrags geht es um die Bestimmung der Chirp-Masse auf Grundlage von Diagrammdaten. Dazu wird ein Arbeitsblatt angeboten. Für die Einführung der für den Schüler neuartigen Wellenart wird zunächst ein Vergleich mit schon bekannten Wellenarten vorgestellt.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik, Physik
Thema: Schwingungen/Wellen, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Welle, Wellenarten im Vergleich, Periode und Frequenz, Wellen im Diagramm, Diagrammablesung, Zeitableitung im Diagramm (Anstieg und Sekante), Vereinfachung von Gleichungen, Rechnen mit gebrochenzahligen Exponenten, Wissenstransfer durch Vergleich, Diagrammauswertung, Arbeitsblatt, Animationen zu Wellenarten
Swing by
© ESA/AOES
Nahezu alle interplanetaren Raumsonden nutzen die Swing-by-Technik, um tiefer in den Weltraum vorzustoßen oder eine Nutzlast, die selbst für die stärkste Trägerrakete zu schwer ist, zum Ziel zu bringen. Die breite Öffentlichkeit hat das zwar zur Kenntnis genommen, hat jedoch keine oder nur verschwommene Vorstellungen von dem, was da geschieht. Dem Schüler Daniel geht es genauso, aber er empfindet das als ernsten Mangel. Er sucht seinen Freund, den Studenten Jan, auf und beide klären die Zusammenhänge in einem Gespräch.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik, Physik
Thema: Mechanik, Planeten, Raumfahrt
Stichwort: Zweikörperproblem, Keplerbahnen, Hyperbeln, Näherungslösung Dreikörperproblem, Wirkungssphären, charakteristische Geschwin- digkeiten, Nutzlast, Swing-by, Bezugssysteme, Relativgeschwindigkeit, Energie- und Impulserhal- tung, Stöße, Konstruktion Hyperbel, Asymptote
Flaschenglobus
© Olaf Fischer
Tag für Tag erhellt sie unseren Lebensraum. Wie ändern sich ihre Auf- und Untergangsorte am Horizont? Und wie hängt dies alles vom Beobachtungsstandort auf der Erde ab?
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Mathematik
Thema: Positionsastronomie, Naturphänomene erschließen, Sonne
Stichwort: Scheinbare Himmelskugel, Polachse, Polhöhe, Himmelspole und Himmelsäquator, mathematischer Horizont, Aufgang, Untergang, Süddurchgang, Erdrotation und scheinbare tägliche Bewegung der Himmelsobjekte, Erdumlauf und scheinbare jährliche Bewegung der Sonne, Ekliptik, Orte der Sonne bei Beginn der Jahreszeiten, Höhenwinkel, räumliche Geometrie: Ebene, Tangentialebene, Schnittlinie zwischen Kugel und Ebene, ebene Geometrie: Scheitelwinkel, Nebenwinkel, Winkelsumme im rechtwinkligen Dreieck, Erdglobus, Erdrotation, Erdachse und ihre 23,5°-Neigung zur Umlaufebene, Pole und Äquator, Himmelsrichtungen, Breitengrad, Jahreszeiten, Revolution der Erde, Sonnenwagen, geozentrisches Weltbild, antikes Sphärenmodell, Armillarsphäre, Himmelsscheibe von Nebra, Schulung des geometrischen Vorstellungsvermögens, Modell als vereinfachte Widerspiegelung der Realität, Modell „Flaschenglobus“, Unterscheidung zwischen scheinbar und wahr bei der Deutung von Beobachtungen
Äußere Planeten
© Heiko Ulbricht
Der WIS-Beitrag soll Einblicke in die Bewegung und Sichtbarkeitsbedingungen der Planeten geben. Am Beispiel des Mars werden besondere Konstellationen der äußeren Planeten erörtert: Konjunktion, Opposition, Quadratur. Ziel: Die Schüler sollen ihr räumliches Vorstellungsvermögen weiterentwickeln und durch Anwendung von Gesetzen der Planimetrie Strecken und Winkel im Sonnensystem berechnen können.
Fachgebiet(e): Astronomie, Mathematik, Physik
Bezug zu: Geowissenschaften
Thema: Planeten
Stichwort: Planimetrie, Kinematik, Umfang eines Kreises, Satz des Pythagoras und der Sinus im rechtwinkligen Dreieck, Rechnen mit Zehnerpotenzen, gleichförmige Kreisbewegung, Unterscheidung von inneren und äußeren Planeten des Sonnensystems, Unterschiede in der Sichtbarkeit und besonderen Konstellationen, Opposition, Konjunktion und Quadratur des Planeten Mars, Planimetrie und Trigonometrie im Planetensystem, modellhafte Vereinfachung der Planetenbewegung als gleichförmige Kreisbewegung, Rotation und Längengrade der Erde, Lesekompetenz, Schulung des geometrischen Vorstellungsvermögens, Modell als vereinfachte Widerspiegelung der Realität, Umgang mit Einheiten und Zehnerpotenzen
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