Dipl.Physiker Dr. Markus Stammler (Fachbetreuer)
StR i.K. Ulrich Dingfelder
OStR i.K. Oliver Mandel
Dipl. - Phys. Tom Michler
StR Ingo Nahlig
Priv.Doz. Dr. Günter Zwicknagel
StR Christian Windisch
M.Sc. Sebastian Giebel
Anstronomie an der WLS
Physik im Unterrichtsfach Natur und Technik
(Lehrwerk: 'Duden 7, Lehrplan)
Physik in Natur und Technik entdecken
1 Ein erster Blick auf die physikalischen Spielregeln der Natur
2 Optische Phänomene
3 Elektrische Stromkreise
(Lehrwerk: Duden 8, Lehrplan)
1:Elektrischer Strom
2:Optik
3:Mechanik
3.1: Dynamik zweidimensionaler Bewegungen
3.2: Kräfte und ihre Wirkungen
4 Profilbereich am NTG:
4.1: Untersuchungen an Solarzellen und anderen Elektrizitätsquellen
4.2: Vertiefung prozessbezogener Kompetenzen anhand ausgewählter Inhalte
(Lehrwerk:DUDEN PAETEC, Lehrplan)
1 Elektrik: magnetisches und elektrisches Feld
2 Aufbau der Atome, Strahlung radioaktiver Nuklide
3 Kinematik und Dynamik geradliniger Bewegunge
4 Profilbereich am NTG
Elektrotechnik, Haushaltstechnik, Halbleiter und Mikroelektronik, Neurobiologie, Transport und Verkehr
(Lehrwerk:DUDEN PAETEC, Lehrplan)
1 Astronomische Weltbilder und Kosmologie
2 Die Mechanik Newtons mit Impuls als Erhaltungsgröße, dem Waagrechter Wurf, der Kreisbewegung, einem Ausblick auf die Grenzen der Newton’schen Mechanik
3 Wellenlehre und Einblick in die Quantenphysik
4 Profilbereich am NTG
Probleme aus der Dynamik (Jahrmarkt, Sport), Physik am Computer, Wellen und Quanten in der Technik
(Lehrwerk:DUDEN PAETEC, Lehrplan)
1. Elektrische und magnetische Felder
2. Elemente der Relativitätstheorie
3 Bewegung geladener Teilchen
4 Elektromagnetische Induktion
5 Schwingungen und Wellen
(Lehrwerk: ccBuchner Biophysik Lehrplan)
(Lehrwerk DUDEN PAETEC und Astrophysik ccBuchner Lehrplan)
1. Struktur der Materie
2. Eigenschaften von Quantenobjekten
3. Atommodell der Quantenphysik
4. Strukturuntersuchungen zum Aufbau der Materie
5. Kernmodell der Quantenphysik
6. Radioaktivität und Kernreaktionen
Lehrplanalternative Astrophysik
1. Orientierung am Himmel
2. Überblick über das Sonnensystem
3. Die Sonne
4. Sterne
5. Großstrukturen im Weltall
Die 8. Klassen des NTG-Zweigs des Gymnasiums haben in Kleingruppen ein Mausefallenauto gebaut. Das Auto wird nur durch die Energie der der gespannten Mausefallenfeder angetrieben. An verschiedenen Stationen haben die Schüler durch Experimente Messwerte und Erfahrungen zu den Themen, „Reibung“ , „Spannenergie“ , „Hebel und Drehmoment“ und „Geschwindigkeitsmessung“ sammeln können. Durch diese Erkenntnisse konnten die Schüler und Schülerinnen ihre Autos optimieren. Nach einem halben Schuljahr Bau- und Experimentierzeit endete das Projekt mit einem großen Rennen in der Turnhalle der WLS, dabei war nicht die Geschwindigkeit sondern die zurückgelegte Fahrstrecke entscheidend. Die Sieger dieses Wettbewerbes waren Anna Schlemper und Lukas Wohlfarth aus der G8a.
Seit Jahren bietet die WLS einen Pluskurs Physik für alle Schularten ab der 5. Klasse an. Aufgrund der hohen Nachfrage von jährlich etwa 50 Schülern werden die Teilnehmer auf mehrere Gruppen aufgeteilt und können dann an unterschiedlichen Nachmittagen in einer Doppelstunde verschiedene Themen, teils vorgegeben, teils selbst gewählt, bearbeiten.
Vorgegebene Themen sind am anfangs die Programmierung und das Zusammenbauen von einfachen Arduino-Experimenten um dabei unter anderem die Grundlagen der Elektrik und Elektronik zu erlernen, wobei meist auch noch ein kleiner Lötkurs durchgeführt wird. Auch die Verwendung verschiedenster Sensoren für physikalische Größen wie Luftdruck, Licht, Ultraschall, Temperatur, Beschleunigung und CO2- Konzentration sowie Aktoren wie LED´s, Motoren usw. wird erprobt.
Nach wenigen Monaten können die Schüler meist schon komplexere Arduino-Experimente aufbauen, die häufig in eigene Projekte münden und nicht selten bei Wettbewerben vorgestellt werden. Als Beispiele sollen hier der Eierbemalroboter, eine Wetterstation mit CO2 Messung oder fahrbare Roboter genannt werden. Vor einigen Jahren haben Schüler auch mehrfach Quadrocopter selbst zusammengebaut (teils mit Hilfe von 3D-Druck) und programmiert.
Mit diesen Grundlagen können die Schüler dann die Bedienung des schuleigenen 3D-Druckers und 3D-Scanners erlernen. Dabei üben sie auch, mit 3D-Zeichenprogrammen wie 3D-Builder aber auch schon komplexeren wie Sketchup oder AutoDesk Fusion 360 umzugehen und die gezeichneten Dinge auszudrucken. Natürlich können auch die fertig im Internet heruntergeladenen Dinge ausgedruckt werden oder man scannt sich selbst ein und druckt eine Statue von sich aus.
Seit neuestem steht den Schülern auch ein Lasercutter (40W CO2 Laser) zur Verfügung, mit dem man verschiedene Materialien wie Sperrholz oder Acryl schneiden oder gravieren kann.
Natürlich experimentieren die Schüler auch in anderen Physikbereichen. Als Beispiel sei hier die Wärmebildkamera oder das Spektrometer erwähnt, mit denen man die Umwelt erkunden und viel über sie erfahren kann.
Erfolge bei Wettbewerben: MINT-EC
Schülerforum
Schüler aus der Mittelstufe nehmen regelmäßig am Schülerforum teil.
Im Jahr 2012 hat Jan-Nico Zäch den 2. Platz im Fach Physik mit der Arbeit "Stellare Spektroskopie" belegt.
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Beim Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung (ISB) gibt es
Informaionen zum Fach Physik (ISB)
Beispiele und Erläuterung zum Lehrplan sind in der Linkebene zu finden.
Eine Merkhilfe Physik, mit den wichtigsten Formeln der 7. - 10. Klasse ist hier zu finden. Sie wird in der Regel in der 10. Jahrgangsstufe verwendet.
Gemeinsam wird ein Modellauto, das voller Sensoren steckt, geplant und umgesetzt,
Das P-Seminar Physik "Astronomie meets Schule" hat zum Ziel einen Beobachtungsabend für Schüler der 5. Jahrgangsstufe zu gestalten. Im Anschluss wird noch ein Leitfaden für die Gestaltung eines Astronomiebends erstellt.Astronomie
Die Wilhelm- Löhe Schule Nürnberg ist im Druckfieber. Was in einem Praxis-
Seminar der Oberstufe begann, endete in der Idee, wie die Schüler in Zukunft einen
3D- Drucker in ihren Schulalltag integrieren können.
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Satelliten umkreisen die Erde und liefern uns Daten der Erde. Satelliten umkreisen Planeten unseres
Sonnensystem.
Sonden werden ausgesandt, um die Sonne zu erforschen, das Ende unseres Sonnessystems zu
untersuchen und vieles mehr. Wie werden solche Missionen geplant? Wie ist die Ausstattung von
Sonden? Welche Aufträge haben die Sonden?
Es werden Raumfähren entwickelt und geplant, die eine Reise zum Mond, zum Mars oder zu einem
Exoplaneten ermöglichen.
Diese Fragen sollen im Seminar bearbeitet werden. Dazu gehört natürlich ein gewisses astronomisches und astrophysikalisches Interesse, um z.B. Flugbahnen zu verstehen und zu bestimmen, um
die Funktionsweisen von astronomischen Messinstrumenten zu verstehen.
Geplant ist ein Besuch des Herrmann-Oberth-Raumfahrtmuseum in Feucht.
Mit Sonden, die die Planeten unseres Sonnensystem untersuchen, mit Weltraumteleskopen und mit Raumfähren, mit denen Planeten bzw. unser Mond besiedelt werden sollen, erkundet die Menschheit ihre nähere Umgebung im Weltall.
Wie werden solche Missionen geplant? Wie ist die Ausstattung von Sonden? Welche Aufträge haben die Sonden? Wie können uns Weltraumteleskope unterstützen, die fremden Welten, die erdähnlich sein könnten, zu erkunden.
Was muss bei der Besiedelung von Planeten oder unserem Mond beachtet werden?
Diese Fragen sollen im Seminar bearbeitet werden. Dazu gehört natürlich ein gewisses astronomi-sches und astrophysikalisches Interesse, um z.B. Flugbahnen zu verstehen und zu bestimmen, um die Funktionsweisen von astronomischen Messinstrumenten zu verstehen.
Mögliche Themen für die Seminararbeiten (bitte mindestens sechs Themen angeben):
1. Casini: die Sonde zum Saturn oder Rosetta und Philea:– Planung, Durchführung, Ergebnisse
2. Voyager: 40 Jahre Flug; Ziel der Mission
3. Sonden zur Erforschung der Sonne
4. Hubble-Space Teleskope
5. Exoplaneten – Leben auf einem anderen Planeten möglich?
6. Träumereien oder Genialität? SpaceX will Mars besiedeln
7. Erforschung des Mars: mit Sonden und Fahrzeugen
8. Sinn und Zweck von Weltraumstationen
Seminarleitung: Ulrich Dingfelder
Seminarleiter: Tom Michler
Das W-Seminar beschäftigte sich mit den physikalischen und technischen Hintergründen zur Konstruktion eines Teilchenbeschleunigers, mit den Grundzügen des Standardmodells der Teilchenphysik, um ein Ver-ständnis für die fundamentalen Kräfte und deren Wechselwirkungen über Austauschteilchen zu erlangen und mit dem Zusammenhang zwischen Erkenntnissen der Elementarteilchenphysik und der Kosmologie. Hieraus erfolgte die Erkenntnis, dass das Verständnis von teilchenphysikalischen Prozessen Rückschlüsse auf den Ursprung, die Entwicklung und auch das Ende des Universums schließen lassen.
Im Laufe des Seminars wurden drei Hauptkategorien zu möglichen Themen herausgearbeitet:
• Kern- und Teilchenphysik, Detektorphysik und Theorien zum Standardmodell
• Kosmologie
• Anwendungen teilchenphysikalischer Erkenntnisse in Medizin, Forschung und Technik
Aus diesen Hauptkategorien ergaben sich dann viele feine Untergliederungen, die folgenden Seminararbei-ten ergaben:
Kosmologie:
• Die Urknalltheorie sowie die weitere Entwicklung des Universums (Anthony Feghali)
• Das Schicksal unseres Universums (Daniel Isupov)
Teilchen- und Detektorphysik:
• Der praktische Nachweis von Gravitationswellen und dessen Schwierigkeiten (Jan-Philipp Mulzer)
• Technische und architektonische Herausforderungen beim Bau und dem Betrieb eines Teilchenbeschleunigers (Philipp Goß)
• ATLAS-Detektor / ATLAS-Experiment (Ferdinand Peters)
• Kernfusion – historische Entwicklung und Probleme (Josef Krach)
• Leptonen der zweiten Generation und deren Detektion am IceCube Detektor (Philipp Wagner)
Theorien und Alternativen zum Standardmodell:
• Das Rishonen-Modell – Chance oder Fehltritt (Sophie Kleinlein)
• Grundzüge des Higgs-Mechanismus (Simon Hillmann)
• Grundzüge der String-Theorie (Florian Rauch)
• Die Probleme des Standardmodells mit besonderem Bezug auf Dunkle Materie (Lilian Lowe)
Anwendungen aus der Forschung der Teilchenphysik:
• Teilchenphysik in der Medizin – am Beispiel eines Positronen-Emissions-Tomographen (PET) (Stephan Burian)
• Magnetresonanztomografie (MRT) (Mathias Seubert)
• Der Linearbeschleuniger im Anwendungsbeispiel der Medizin (Janis Kern)
Die Schüler haben die Physik rund ums Auto sehr genau angesehen. Dabei kamen 13 interessante Seminararbeiten als Ergebnis heraus.
Folgende Themen wurden ausgewählt:
Am Präsentationsabend am 24.2.2015 werden die Schüler ihre Arbeiten zum "Ladeinfrastruktur Elektromobilität" und "Antrieb von Elektroautos" vorstellen.
weitere Informationen
Kursleiter:
StR i.K. Ulrich Dingfelder
Wieder war es soweit. Am 4.12.2018 trafen sich 14 Schülerinnen und Schüler aus den Klassenstufen 5 und 6 zu ihrem Astronomieabend, der über die Wahlkurse der WLS angeboten wurden. An vier Stationen konnten die Schüler erleben, was Astronomie und Astrophysik bedeutet. Im Bastelzimmer konnten die Schülerinnen und Schüler ihre eigenen Sterne oder Planeten auf Styroporkugeln designen. Im Gang des 2C-Blocks konnten sie die Dimensionen unseres Sonnensystems anhand des aufgebauten Planetenmodells bestaunen. Wenn die Erde 8 cm groß ist, dann ist der Jupiter 100 cm groß. Wenn der Abstand der Erde von der Sonne 1,56 m bemisst, dann ist der Saturn 15 m von der Sonne entfernt. Über weitere Details konnten sich die Schülerinnen und Schüler im Spiel- und Quizzimmer informieren. Anhand von Dominos, Würfelspielen und einem Astronautenquiz konnten sie ihr Wissen erweitern.
Das Highlight an diesem Abend ist natürlich das Beobachten mit den Schuleigenen Teleskopen. Bevor die Schüler aber unsere „Sternwarte“ - die Dachterrasse im 2. Stock – betreten durften, mussten sich die Augen erst an die Dunkelheit gewöhnen. Hierzu wurde in einem Klassenzimmer den Schülern mit einer Astronomiesoftware und einem Zimmerplanetarium, das von einem Schüler aus der 7. Klasse betreut wurde, der Sternenhimmel mit seinen Planeten, Galaxien, Sternhaufen, Sternbildern etc. erklärt. Auf der Dachterrasse konnten sie dann bei klarem Sternenhimmel den Mars beobachten.
Am Ende bekamen alle eine Urkunde überreicht und gingen dann glücklich und stolz mit ihren Planeten nach 1,5 h „Astronomie erleben“ nach Hause.
Die Durchführung des Astronomieabends war nur durch die Unterstützung von vier Schülern, die in ihrem P-Seminar 2015-2017 den Leitfaden für einen Astroabend erstellt hatten, möglich. Nochmals vielen Dank an Miriam Heß, Nina Swoboda, Bernd und Simon Linnert.
Ulrich Dingfelder
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Das P-Seminar möchte den Schülern der 5. Jahrgangsstufe die Astronomie näher bringen.
Am 4.3.2016 fand dann der Astroabend statt.
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Am 5.2.2015 wurden die vier Teleskope der Schule offiziell übergeben.
Ausstattung:
Seit November 2013 ist die WLS Mitglied bei der Nürnberger Astronomischen Gesellschaft (NAG).
Ziel der NAG ist die Förderung von Schulen im Bereich Naturwissenschaften und speziell im Bereich Astronomie.
weitere Informationen:
Nürnberger Astronomische Gesellschaft
Astronomie in Nürnberg, das Astronomieportal in der Region
In der 11. Jahrgangsstufe kann Biophysik als Alternative zum normalen Physikunterricht gewählt werden.Biophysik an der WLS