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Physik
Aktuelle Neuerungen
Michaeli-Gymnasium als „MINT-freundliche Schule“ ausgezeichnet
Im Rahmen einer Feierstunde wurde das Michaeli-Gymnasium am 23.11.2018 als „MINT-freundliche Schule“ ausgezeichnet.
| Foto (c) fabianvogl.com
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Sei es die Wahl der Ausbildungsrichtung, sei es die zahlreiche Teilnahme an Wettbewerben: Die Schülerinnen und Schüler des Michaeli-Gymnasiums zeigen ein überdurchschnittliches Interesse an Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (=MINT). Nicht zuletzt mit Blick auf die ausgezeichneten beruflichen Perspektiven im naturwissenschaftlich-technischen Bereich, ist es für uns eine Herausforderung und Verpflichtung, diese Begeisterung wach zu halten und weiter zu fördern.
Das Zertifikat erhalten Schulen, die sich im besonderen Maße des MINT-Bereichs annehmen. In einem Kriterienkatalog, der 15 Forderungen umfasst, müssen Erfolge der Schule nachgewiesen werden, die sich beispielsweise auf besonders anschaulichen und aktivierenden Unterricht in den MINT-Fächern, den Kontakt zu Hochschulen, Museen und Wirtschaftsunternehmen und die erfolgreiche Teilnahme an Wettbewerben beziehen. Unsere Schule darf diese Auszeichnung nun für drei Schuljahre tragen, bevor wir uns im Jahr 2021 einer erneuten Überprüfung unterziehen.
Ganz herzlich möchten wir Sie einladen, den MINT-Bereich unserer Homepage https://www.michaeli-gymnasium.de/mint-aktivitaeten.php zu besuchen, auf dem die Aktivitäten, für die wir ausgezeichnet wurden, näher vorgestellt werden.
Foto:
Ehrung des MGM als „MINT-freundliche Schule“ von links:
Thomas Sattelberger MdB (Initiative „MINT Zukunft schaffen), Roger Wolf (Christiani AG), Judith Herrmann („MINT Zukunft schaffen!“), Martin Kastner (MGM), Alexander v. Gernler (Gesellschaft f. Informatik), Barbara Henschel (MGM), Wieland Holfelder (Google Germany), Christof Prechtl (Vereinigung der bayerischen Wirtschaft), Ulrich Zangenfeind (MGM), Herbert Püls (Kultusministerium)
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Wärmebilder - die etwas anderen Fotos
Dank der Unterstützung des Fördervereins hat das MGM seit Juni eine Wärmebildkamera. Mit dieser konnten wir bereits erste interessante Beobachtungen machen. Z.B ist mit der Kamera gut zu sehen, wie sich der Boden bei einer Fahrradbremsung erwärmt, oder, dass Wärmestrahlung durch einen Luftballon hindurchgeht.
| Für Wärmestrahlung ist der Ballon durchsichtig.
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| Die Bremsspur ist warm.
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So genannte Wärmbilder stellen die Temperaturverteilung dar und ermöglichen so, sehr anschaulich Zusammenhänge zu beobachten, die sonst nur theoretisch erwähnt werden. (Erwärmung durch Reibung oder inelastischen Aufprall, Wärmeverluste bei einer Glühbirne, etc.). Ferner zeigen die Aufnahmen eine Reihe von Eigenschaften der Infrarotstrahlung (Refelexion an Glas, etc.).
Ende Juni haben wir nun auch am MGM eine Wärmebildkamera, die durch den Förderverein finanziert wurde. Diese wurde in einigen 8. und 9. Klassen erprobt und wir haben bereits viele interessante Beobachtungen gemacht. Erste Einrücke geben die Fotos. Berichte über die weiteren Beobachtungen folgen im Laufe der Ferien.
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Basiskurs Messwerterfassung in den 8. Klassen
| Aufnahme U-I-Kennlinie mit dem Laptop
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| Stromverlauf bei einem CD-Player
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| Glühbirne: Spitze nach dem Einschalten ca. 8-mal so hoch wie Betriebsstromstärke
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| Messung der Ladung durch Berechnung der Fläche
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Elektronische Medien und naturwissenschaftliches Experimentieren sind in den NTG-Klassen zentrale Pfeiler unseres Schulprofils.
Beide finden kongenial zusammen bei der computergestützten Messwerterfassung.
In den letzten Jahren haben wir daher einen Basiskurs Messwerterfassung für die Schülerinnen und Schüler der 8. Jahrgangsstufe eingeführt, der in dieser Intensität und Umfang, weitgehend einmalig ist.
In 4 Doppelstunden stehen die folgenden Themen auf dem Programm:
... t-I-Diagramm:
einfacher Stromkreis, CD-Player
... Widerstand und Temperatur:
Einschaltstrom, Kühlen eines Drahts
... U-I-Kennlinien:
Glühbirne, LED, Widerstandsbauteil
... Ladungsmessung über Flächenberechnung
Dabei werden systematisch grundlegende Kompetenzen erworben, um mit Messwerterfassungssystemen eigenständig zu experimentieren. Eine eigens angefertigte Kurzanleitung für das Programm CASSY-Lab fasst alle Inhalte, die im Rahmen des Kurses erarbeitet werden in der Übersicht zusammen.
So sind unsere Schülerinnen und Schüler bestens gerüstet, mit Hilfe der Messwerterfassung z.B. in der Wärmelehre oder bei Induktionsphänomenen eigenständig zu forschen.
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Bei 150 Millionen km/h gut sichtbar – dank Förderverein
| Gut sichtbarer Elektronenstrahl
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| Schaltung der Röhre mit den 3 Spannungsquellen
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| Links steht das neue Netzgerät.
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| Durch Veränderung des Formparameters kann die rote Parabel so angepasst werden, dass sie über dem Elektronenstrahl (blau) verläuft.
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Die Vorgänge in einer Elektronenstrahlröhre üben immer wieder eine große Faszination aus:
Aus einem Glühdraht, wie er in jeder Glühbirne zu finden ist, treten Elektronen aus. Werden diese mit einer positiv geladenen Anode „abgesaugt“ und beschleunigt, hat man Elektronen quasi in „freier Wildbahn“ und kann sogar mit ihnen spielen - sie z.B. ablenken.
Beeindruckend auch die Geschwindigkeit, die die Elektronen dabei erreichen. Eine Berechnung, die bereits in der 9. Jahrgangsstufe möglich ist, ergibt bei 5 kV Beschleunigungsspannung 150 Millionen km/h (ca. 14 % der Lichtgeschwindigkeit).
Anspruchsvolle Spannungsversorgung
Leider ist die Röhre jedoch hinsichtlich der Spannungsversorgung anspruchsvoll. Für Heizung, Beschleunigung und Ablenkung werden 3 Spannungsquellen benötigt. Will man zudem einen gut sichtbaren Strahl haben, so muss die Anode geerdet werden (vgl. Schaltbild). Dies bedeutet, dass zwischen Heizung und Erde eine Spannung von 5 kV anliegt. Die üblichen Spannungsquellen für die Heizspannung halten dies jedoch leider nicht aus, sodass wir bislang immer nur einen sehr schwachen Strahl im abgedunkelten Klassenzimmer beobachten konnten.
Neues Netzgerät - finanziert durch Förderverein
Der Förderverein des MGM hat nun ein spezielles Netzgerät finanziert, das sowohl Heiz- als auch Beschleunigungsspannung liefert und die beschriebene Erdung ermöglicht. Der Elektronenstrahl ist jetzt auch bei Tageslicht bis in die hinteren Reihen gut auf dem Schirm sichtbar. Hierfür ganz herzlichen Dank.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
In der 9. Jahrgangsstufe kann die Röhre neben dem Physikunterricht (Erzeugung Elektronenstrahl, Ablenkung im E-Feld, Geschwindigkeitsberechnung) auch im Mathematikunterricht bei der Behandlung quadratischer Funktionen eingesetzt werden (z.B. Überprüfung der Parabelform mit dem Programm geogebra, Bestimmung des Formparameters). In der Q11 wird die Bahnkurve mit Hilfe des Superpositionsprinzips in Abhängigkeit von Beschleunigungs- und Ablenkspannung berechnet (auch eine beliebte Abituraufgabe). Spannend und beglückend zu sehen, wie exakt die berechnete Kurve mit der Kurve auf dem Schirm übereinstimmt.
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Neue Möglichkeiten in der Physik
| Die neuen Fachräume
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| Neue Schülerübungskästen
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Schülerzentrierter Unterricht in neuen Lehrsälen
Nach langer Umbaupause erfreuen sich die Schüler und Lehrer seit diesem Schuljahr an unseren neuen Physiksälen. Sie bestehen aus 3 Übungssälen, in denen jeder Schülertisch als Experimentierplatz ausgestattet ist und einem Hörsaal mit traditionellem Stufendesign. Im Vergleich zu früher ist ein Physiksaal hinzugekommen und durch die Übungssäle kann nun in jeder Klasse schülerzentrierter Unterricht mit Experimenten stattfinden.
Um Schülerexperimente durchführen zu können sind jedoch nicht nur fortschrittliche Lehrsäle notwendig, durch den Umbau konnte auch die Sammlungsausstattung auf einen zeitgemäßen Stand gebracht werden. Neue Schülerübungskästen stehen ab nächstem Schuljahr zu praktisch jedem physikalischen Bereich zur Verfügung, was interessanten und spannenden Unterricht direkt am Thema ermöglicht.
Die Übungskästen wurden teilweise von Lehrmittelfirmen direkt übernommen, die Fachschaft hat zudem auch Einzelteile zu individuellen Kästen zusammengestellt, die so optimal auf den Lehrplan angepasst sind. Ab dem nächsten Schuljahr können diese in vollem Umfang eingesetzt werden - wir freuen uns auf Unterricht, der für Schülern wie auch für Lehrern mehr Abwechslung bei interessanten Versuchen bringt.
Joachim Neumann
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Ist Aluminium doch magnetisch? - neue Schülerübungskästen
| Schülerübungskasten - Magnet mit variablen Polabstand
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| Kraft auf ein Aluminiumband im Feld des Magneten
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„Weg vom Demonstrationsexperiment hin zu mehr eigenständigen Experimentieren“, so lässt sich der Weg der Physik am MGM beschreiben, der mit dem Umbau der Fachlehrsäle begonnen hat.
Erfreulicherweise sind in den letzten Jahren eine Reihe von Übungskästen auf den Markt gekommen, die viele äußerst interessante Experimente ermöglichen. Die Schüler des MGM können damit z.B. Phänomene aus der Optik, Mechanik, Wärmelehre, Wellenlehre bis hin zur Radioaktivität erforschen.
Gleichwohl bleiben schmerzliche Lücken, die sich nur durch selbst konzipierte Kästen schließen lassen. Die Weihnachtsferien wurden daher genutzt, für die 9. Klassen ein Satz Kästen zusammenzustellen und Einsätze dafür zu schreinern. Herzstück der Kästen ist ein extrem starker Magnet der amerikanischen Firma Pasco, dessen B-Feld mit 1,2 Tesla fast 20.000-mal stärker als das Erdmagnetfeld in München ist. Mit diesen können die Themen: Kräfte auf stromdurchflossene Leiter im B-Feld, Induktionsspannung, Lenz’sche Regel eindrucksvoll beobachtet werden und so die Grundlagen für Elektromotoren, Generatoren, Wirbelstrombremsen und Teilchenbeschleuniger im Experiment selbst erforscht werden.
Neben dem bekannten Ferromagnetismus gibt es den so genannten Para- und Diamagnetismus. Freilich ist deren Wirkung vergleichsweise schwach und somit nur schwer beobachtbar. Quasi als zusätzliches Zuckerl gelingt dies mit dem starken Magneten aus dem Übungskasten. Gut zu sehen ist, wie sich zwischen den Polen des Magneten das paramagnetische Aluminiumstäbchen parallel zu den Feldlinien ausrichtet, das diamagnetische Glasstäbchen dagegen senkrecht.
Vielen Dank an dieser Stelle an den Förderverein, der die notwendigen Holzkisten finanziert hat.
M. Kastner
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Lego Robotics
| Kurs Lego Robotics
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| Lego-Roboter
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Seit dem Schuljahr 2013/14 bietet die Physikfachschaft den Wahlkurs „Lego Robotics für Schüler der Jahrgangsstufen 6 bis 9 an. Der Kurs richtet sich an Schüler, die in mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächern sehr gut zurechtkommen oder sogar unterfordert sind. Die Schüler müssen hierbei verschiedene Lego Roboter nach Plan zusammenbauen und so programmieren, dass sie bestimmte Aufgaben erledigen können. Hierbei sitzen die Schüler nicht nur am Laptop, sondern es ist ein stetiger Wechsel von bauen, programmieren, ausprobieren und verbessern. Darüber hinaus wird Partner- und Teamarbeit gefördert, da die Teilnahme an einem Wettbewerb geplant ist, bei dem die Schüler im Team gestellte Aufgaben bewältigen müssen.
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Neue Physik-Schülerübungen mit Ultraschall
| Schülerübung zum Thema Wellen in der Klasse 10c
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Dank einer großzügigen Spende des Fördervereins konnten dieses Jahr in der Physik sieben Schülerübungskästen zum Thema "Wellen" angeschafft werden. Die auf Ultraschall basierenden Versuche ermöglichen viele unterrichtsbegleitende Schülerexperimente zum Stoff der 10. Jahrgangsstufe. Bei interessantem und spannendem Unterricht können unsere Schüler so die verschiedenen Wellenphänomene besser verstehen.
Ziel der Fachschaft Physik am MGM ist, den Unterricht auf schülerzentrierte Unterrichtsformen mit vielen motivierenden Experimenten umzustellen.
Wir danken dem Förderverein für seine Hilfe!
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AKTUELLES
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