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Bewegungsgleichungen lösen im Physikunterricht
Bettina Steindl
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Lehramtsstudium UF Physik UF Mathematik
Betreuer*in
Franz Embacher
DOI
10.25365/thesis.63549
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24399.29794.943854-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Lösen von Bewegungsgleichungen im Physikunterricht. Gleich zu Beginn der 5. Klasse der Sekundarstufe II stößt man im Unterricht auf eine fundamentale Bewegungsgleichung - „das zweite Newtonsche Axiom“. Leider wird das Gesetz von den Schülerinnen und Schülern häufig nur als Möglichkeit eine bestimmte Kraft auszurechnen aufgefasst. Die grundlegende Bedeutung als Differentialgleichung und den damit verbunden Vorhersagepotential für Bewegungen wird aufgrund der fehlenden mathematischen Kompetenzen im Unterricht nicht ausreichend behandelt. Ziel dieser Diplomarbeit war es eine numerische Lösungsmethode dieser Differentialgleichung vorzustellen. Ist den Schülerinnen und Schüler erst einmal der Lösungsalgorithmus bekannt, kann je nach wirkender Kraft, die resultierende Bewegung analysiert werden. Folgende Bewegungsarten werden in dieser Arbeit unter anderem behandelt: Gleichmäßig beschleunigte Bewegung, Freier Fall mit Luftwiderstand, Harmonischer Oszillator, Mathematisches Pendel, Gedämpfte Schwingung, Erzwungene und gedämpfte Schwingung sowie die Keplerbewegung.
Zentraler Kernbereich dieser Diplomarbeit ist die Möglichkeit des numerischen Lösens der Bewegungsgleichungen im Physikunterricht. Diese Lösung wird nur mit Hilfe von Tabellenkalkulation im Programm GeoGebra geschafft. Im Zuge der Diplomarbeit wurden zu den unterschiedlichen Bewegungstypen GeoGebra Applets entwickelt, welche unter https://bettinasteindl.wordpress.com/materials/ zum Download zur Verfügung stehen. Diese Applets ermöglichen es den Schülerinnen und Schülern, mit Hilfe von Schiebereglern, die verschiedenen Bewegungen zu beschreiben und zu analysieren. Die Lernenden können selbstständig arbeiten und somit die durch eine gegebene Kraft hervorgerufene Bewegung zumindest näherungsweise selbst erfassen. Außerdem enthält die Arbeit exemplarisch einige Unterrichtseinheit, wie die Umsetzung konkret aussehen kann.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Bewegungsgleichungen zweites Newtonsches Axiom Differentialgleichungen numerisch Lösen harmonischer Oszillator mathematisches Pendel gedämpfte Schwingung erzwungene und gedämpfte Schwingung gleichmäßig beschleunigte Bewegung freier Fall mit Luftwiderstand Keplerbewegung
Autor*innen
Bettina Steindl
Haupttitel (Deutsch)
Bewegungsgleichungen lösen im Physikunterricht
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
iv, 77 Seiten
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Franz Embacher
AC Nummer
AC16149659
Utheses ID
56373
Studienkennzahl
UA | 190 | 412 | 406 |