Der hier vorgestellte Online-Kurs zur Speziellen Relativitätstheorie, der mit dem österreichischen Bildungssoftware Preis L@rnie 2005 ausgezeichnet wurde, bietet eine übersichtliche und detaillierte Einführung. Schülerinnen und Schülern wird durch viele interaktive Elemente ein aktiv-entdeckender Zugang zu den physikalischen Sachverhalten ermöglicht. Phänomene wie Längenkontraktion, Zeitdilatation oder Geschwindigkeitsaddition werden dabei anschaulich dargestellt und die Ergebnisse der Berechnungen innerhalb der dynamischen Konstruktion angezeigt. Der Einsatz der mit der kostenfreien dynamischen Geometriesoftware GeoGebra entwickelten Applets schafft Visualisierungsmöglichkeiten, die mit Papier, Bleistift und traditionellen Konstruktionswerkzeugen im Heft und an der Tafel nicht realisierbar sind. Trotz der Vorteile des Computers als Rechen- und Zeichenknecht sollte im Unterricht auf die Übung händischer Konstruktionen nicht verzichtet werden.
Online-Kurs "Spezielle Relativitätstheorie" mit GeoGebra
Die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) Albert Einsteins gilt als nicht gerade leicht verständlich. Interaktive Applets können durch die dynamische Darstellung der geometrischen Zusammenhänge das Verständnis jedoch erheblich erleichtern.
- Physik / Astronomie
- Sekundarstufe II
- 4-6 Stunden (bei Vertiefung entsprechend mehr)
- Kurs, Arbeitsblatt interaktiv
- 1 Arbeitsmaterial
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Didaktisch-methodischer Kommentar
Der Onlinekurs besteht (zurzeit) aus 25 HTML-Seiten mit 13 interaktiven GeoGebra-Applets. Eine ausführliche Besprechung der Kursinhalte würde den hier gegebenen Rahmen sprengen. Aus diesem Grund beschränken wir uns auf allgemeine Hinweise zum Einsatz der Materialien. Generell eignet sich der Online-Kurs zum Einzelstudium, als Ergänzung des traditionellen Unterrichts oder als zusammenfassende Wiederholung des Unterrichtsthemas. Abhängig von dem zur Verfügung stehenden Zeitrahmen bewährt sich neben der Nutzung der Applets ein händisches Rechnen von Aufgabenstellungen, zum Beispiel im Bereich der Längenkontraktion oder der Zeitdilatation. Anschließend können die Ergebnisse mit den interaktiven Arbeitsblättern des Online-Kurses verglichen werden, um die Einsicht zu vertiefen. Auch bei einer intensiveren Auseinandersetzung mit den Minkowski-Diagrammen sollte ein händisches Konstruieren oder ein Konstruieren am Computer durch die Schülerinnen und Schüler angestrebt werden.
- Gestaltung, Nutzung und Inhalte des SRT-Kurses
Hier finden Sie Hinweise zur formalen Aufbereitung der GeoGebra-Applets, zur Nutzung des Online-Kurses sowie eine Übersicht der einzelnen Kapitel und Unterkapitel.
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Download
- srt_mit_geogebra.zip
Der gesamte SRT-Kurs mit den dynamischen GeoGebra-Applets zum Download. Der Ordner Java muss parallel zum Ordner RelTheorie angelegt sein, damit die Pfade stimmen.
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Vermittelte Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- die Axiome der Speziellen Relativitätstheorie kennen.
- die Galilei-Transformation rechnerisch und grafisch anwenden und interpretieren können.
- Raum-Zeit-Diagramme konstruieren und interpretieren können.
- die Lorentz-Transformation rechnerisch und grafisch anwenden und interpretieren können.
- die wichtigsten Phänomene der SRT wie Längenkontraktion und Zeitdilatation angeben und interpretieren können.
- Geschwindigkeiten relativistisch addieren können.
- die relativistische Massenzunahme wiedergeben und in Beispielen anwenden können.
- die Beziehung von Masse und Energie in Einsteins berühmter Äquivalenzformel deuten und die Abhängigkeit der Gesamtenergie und der kinetischen Energie von der Geschwindigkeit beschreiben können.
- die Äquivalenz von Masse und Energie und die Möglichkeiten der Anwendung verstehen.
Internetadresse
- Online-Kurs "Spezielle Relativitätstheorie" mit GeoGebra
Materialien zur Speziellen Relativitätstheorie mit interaktiven GeoGebra-Applets von Andreas Lindner.
Zusatzinformationen
- Infos zur Speziellen Relativitästheorie im Internet
Webseiten mit Hintergrundinformationen zur Speziellen Relativitätstheorie und dem Versuch von Michelson und Morley.
