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Sonnenfinsternis
© Johann Julius Friedrich Berkowski
Die Beobachtung, aber auch die Interpretation von totalen Sonnenfinsternissen haben in der Geschichte wiederholt zu neuen wissenschaftlichen aber auch politischen Erkenntnissen und Entwicklungen geführt – sie bieten damit ein Paradebeispiel für den fächerübergreifenden Unterricht. Entsprechend soll in diesem Artikel der Geschichte der totalen Sonnenfinsternisse nachgegangen werden, wobei verschiedene Anknüpfungspunkte zum Einsatz des Themas in den Unterricht aufgezeigt werden.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Gesellschaftskunde, Mathematik, Religion
Thema: Mechanik, Kompetenzen, Sonne
Stichwort: Sonnenfinsternis, Finsternistypen, Okkultation, Mondbahn, Finsternisse außerirdisch betrachtet, Wechselwirkungen im System Erde-Mond, Drehimpulserhaltung, Trigonometrie, geschichtliche Datierung auf Grundlage himmlicher Ereignisse, historisch bedeutsame Sonnenfinsternisse (wissenschaftsgeschichtlich wie bildungsgeschichtlich), Interpretation von Naturbeschreibungen in der Bibel, können die Bedeutung ausgewiesener Finsternisse bewerten, Fragen für den Unterricht
Trappist-1
© NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC)
Die als „Titius-Bode-Reihe“ (TBR) bezeichnete Zahlenfolge 4, 7, 10, 16, 28, 52, 100, 196, 388, …. beschreibt mit unterschiedlicher Genauigkeit näherungsweise die relativen Abstände der Planeten des Sonnensystems. Die wissenschaftliche Bedeutung dieser Regel ist von Anfang an umstritten gewesen. Ist diese „Regel“ Ausdruck einer tieferliegenden Gesetzmäßigkeit oder ein reiner Zufall? Die Ergebnisse aktueller Entdeckungen von Exoplanetensystemen eröffnen neue Möglichkeiten, die Gültigkeit der rein empirisch ermittelten TBR zu überprüfen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik, Philosophie, Physik
Thema: Planeten, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Exoplaneten, Titius-Bode-Reihen, Drittes Keplersches Gesetz, Folgen, Empirische Regel contra Naturgesetz, Lesekompetenz, Bilder und Daten auswerten, Arbeitsblätter
Chang'e-4
© NASA AS17-145-22183
In diesem WIS-Beitrag geht es um das chinesische Mondforschungsprogramm, das mit der Landung des Rovers Chang'e-4 auf der Mondrückseite seinen vorläufigen Höhepunkt gefunden hat. Es werden Bastelanleitungen zu diesem Thema vorgestellt.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik
Thema: Raumfahrt, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Mond-Rover, jüngere Geschichte der chinesischen Raumfahrt zum Mond, Körper und Formen, Körpernetze von Quadern, Rover auf anderen Himmelskörpern des Sonnensystems, Rocker-Bogie-Fahrwerk, Psychomotorische Kompetenz, Modellbau, Bastelbogen
ExoMars
© NASA/JPL-Caltech
Aktuelle und zukünftige Sonden und Rover, die den Mars erkunden, werden mit aufwendigen Triebwerksmodulen auf dem Mars gelandet. Warum können ExoMars 2020 und InSight nicht alleine mit Fallschirmen weich auf dem Mars aufsetzen? Mit simplen Rechnungen und einigen vereinfachenden Annahmen berechnen Schülerinnen und Schüler die Fallgeschwindigkeit einer Sonde mit Fallschirm auf dem Mars. Dadurch erkennt man, dass aufgrund der dünnen Marsatmosphäre die Endgeschwindigkeit keine weiche Landung zulässt.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: NwT, Physik
Thema: Mechanik, Planeten, Raumfahrt, Thermodynamik, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen
Stichwort: Mars, Atmosphäre, Erkundung, Landemodule, Reibung, Luftwiderstand, Beschleunigung, Luftdruck, Dichte, Antrieb, Strömung, Berechnungen und Vergleiche durchführen, Arbeitsblatt
Orkus und Vanth
© Brown und Butler 2018
Eine jüngst vorgenommene genaue Beobachtung der Objekte Orcus und Eris samt jeweils einem Mond führt uns in die Welt der Kuipergürtelobjekte am Rande unseres Sonnensystems. Bei so vergleichsweise großer Entfernung lassen sich von der Erde aus nur mit großem Aufwand überhaupt Aufnahmen erstellen, in denen solche Objekte nicht nur als Punktquellen erscheinen — im Falle der neuen Beobachtungen mit dem ALMA-Observatorium in Chile. Die Beschränktheit der Beobachtungsdaten führt uns zu der Frage, welche Eigenschaften solcher und ähnlicher Himmelsobjekte man alleine auf Basis physikalischer Gesetze ableiten kann. Mithilfe eigener Experimente zu Eigenschaften von Eis und flüssigem Wasser leiten wir ein einfaches Kriterium her, ab welcher Größe Himmelsobjekte typischerweise eine runde Form aufweisen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Physik
Thema: Kleinkörper, Planeten, Thermodynamik, Kompetenzen
Stichwort: Monde, Kuipergürtel, Orcus, Vanth, Pluto, Triton, Makemake, Eris, Kugelgestalt von großen Himmelskörpern, Interpretation von Beobachtungsergebnissen mit Hilfe der Physik, potenzielle Energie (Lageenergie), Schmelzwärme, Wärmekapazität, Temperaturmessungen, Experimente und Messungen durchführen, Größenordnungen abschätzen, Modelle bilden
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