Unterrichtsmaterial Teilchenphysik

In einer mehrjährigen Kooperation haben Netzwerk Teilchenwelt und die Joachim Herz Stiftung Unterrichtsmaterial entwickelt, das Lehrkräfte dabei unterstützt, Teilchen- und Astroteilchenphysik ins Klassenzimmer zu bringen.

Zur Konzeption und Entwicklung des Unterrichtsmaterials wurden eine Reihe von Workshops mit Lehrkräften sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern durchgeführt. Entstanden ist dabei eine ganze Heft-Reihe mit vier Bänden: Forschungsmethoden, Teilchen und Wechselwirkungen, Kosmische Strahlung sowie Mikrokurse. Alle Hefte enthalten Ideen, Anregungen und Hintergrundinformationen zur Astro-/Teilchenphysik.

Im März 2016 ist der Band 3 "Kosmische Strahlung" erschienen. Seit Mai 2016 ist der Band 4 "Mikrokurse" online. Band 1 "Ladungen, Wechselwirkungen und Teilchen" ist im Februar 2017 erschienen, Band 2 folgt in Kürze. Alle Bände können hier kostenfrei heruntergeladen sowie unter www.leifiphysik.de/tp kostenfrei als gedruckte Exemplare angefordert werden.

Ladungen, Wechselwirkungen und Teilchen

Die Frage, welche fundamentalen Prinzipien den Aufbau der Materie unseres Universums bestimmen und was sie „im Innersten zusammenhält“, ist seit jeher Gegenstand der Neugier und des Forschungsdrangs der Menschen. Das vorliegende Unterrichtsmaterial möchte Sie und Ihre Schüler in die faszinierende Welt der Teilchenphysik mitnehmen, um einige Antworten auf diese Frage zu finden.

Die Inhalte lassen sich in Form eines Spiralcurriculums behandeln, so dass eine wiederkehrende Beschäftigung mit den grundlegenden Konzepten der Elementarteilchenphysik im Physikunterricht in differenzierter Form und Tiefe, in unterschiedlichem Umfang, auf sich steigerndem Niveau und auf der Grundlage unterschiedlicher Vorkenntnisse möglich ist. So können wesentliche Inhalte zu den zentralen Begriffen „Ladungen, Wechselwirkungen und Elementarteilchen“ vermittelt werden. Der Band wird durch Informationen für Lehrkräfte und Aufgaben mit Lösungen abgerundet.

Download Unterrichtsmaterial Teilchenphysik "Ladungen, Wechselwirkungen und Teilchen" (ca. 3 MB)

Kosmische Strahlung

Im März 2016 ist der Band "Kosmische Strahlung" erschienen.
Im März 2016 ist der Band "Kosmische Strahlung" erschienen.

Das vorliegende Material zur Kosmischen Strahlung bietet Einblicke in das faszinierende Forschungsfeld der Astroteilchenphysik. Dabei steht die experimentelle Untersuchung von kosmischen Teilchen am Beispiel der Myonen im Vordergrund.

In den Kapiteln 1 und 2 werden zunächst einige Hintergrundinformationen für Lehrkräfte, wie bspw. Anknüpfungspunkte an den Lehrplan, benötigte Vorkenntnisse der Schüler/innen, Lernziele sowie fachliche und methodische Hinweise gegeben. Kapitel 3 beschäftigt sich mit der kosmischen Strahlung an sich. Mit Hilfe der Betrachtung von Teilchen in einer Nebelkammer gelingt der Einstieg in das Thema der Astroteilchenphysik. Neben den Spuren bereits bekannter Teilchen wie z. B. Elektronen und Alpha-Teilchen begegnen den Schülern hier erstmalig auch Myonen. Mittels anderer Experimente werden diese dann genauer untersucht. Die Experimente und Fachtexte werden durch entsprechende Aufgaben ergänzt. Abschließend wird dann die Entstehung der Myonen thematisiert. In Kapitel 4 finden sich die vollständigen Lösungen zu allen Aufgaben. Kapitel 5 bietet einen Überblick über weiterführende Materialien zum Thema kosmische Strahlung.

Download Unterrichtsmaterial Teilchenphysik "Kosmische Strahlung" (ca. 2 MB)

Mikrokurse

Im Mai 2016 ist der Band "Mikrokurse" erschienen.
Im Mai 2016 ist der Band "Mikrokurse" erschienen.

In den Lehrplänen einiger Bundesländer gibt es noch keinen eigenständigen Themenbereich Teilchenphysik. Für diesen Fall sind die hier vorgestellten Mikrokurse zusammengestellt worden. Alle Kurse schlagen auf originelle Weise eine Brücke von klassischen Lehrplanthemen zu aktuellen Forschungsgegenständen. Denn viele der im Physikunterricht behandelten Themen lassen sich leicht um einen Bezug zur modernen Physik und insbesondere der Teilchenphysik ergänzen.

Der zeitliche Bedarf für die Behandlung eines Kurses beträgt ca. ein bis zwei Unterrichtsstunden. Vorkenntnisse zur Teilchenphysik sind kaum notwendig. Die Mikrokurse können und sollen deshalb auch gerade dort eingesetzt werden, wo nur wenig Zeit zur Verfügung steht oder das Thema Teilchenphysik nicht im Lehrplan verankert ist. Zu jedem Kurs werden Einsatzmöglichkeiten und wünschenswerte Vorkenntnisse der Schüler angegeben. Auf mögliche Erweiterungen und Vertiefungen wird hingewiesen.

Download Unterrichtsmaterial Teilchenphysik"Mikrokurse" (ca. 2 MB)

 

 

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Projektleitung

TU Dresden

Partner

Desy

Schirmherrschaft

Deutsche Physikalische Gesellschaft

Partner

CERN