Ein­füh­rung in die Re­la­ti­vi­täts­theo­rie

Die Schüler/-innen sind mit der klassischen Geschwindigkeitsaddition, die sie aus ihrem Alltag kennen, vertraut. Sie wissen jedoch, dass die klassische Geschwindigkeitsaddition bei hohen Geschwindigkeiten, insbesondere bei bewegten Lichtquellen, an ihre Grenzen stößt. Ihnen ist außerdem bewusst, dass der Ausgang des Michelson-Morley-Experiments nahegelegt hat, dass es keinen Lichtäther gibt. Sie kennen die Einsteinschen Postulate und wissen, dass Albert Einstein darauf seine spezielle Relativitätstheorie begründete. Die auf der Lorentz-Transformation beruhende relativistische Geschwindigkeitsaddition können sie nutzen, um beispielsweise zu zeigen, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystemen gleich ist. Zuletzt verstehen sie auch, dass bewegte Uhren langsamer gehen und können dieses Phänomen mit der Zeitdilatation begründen.

  • 40:45 min
  • 3 Aufgabenblöcke
  • 4 Arbeitsblätter
1. Aktivierung von Vorwissen
Video - 02:49 min
Geschwindigkeitsaddition im Alltag
Bewegte Kugel auf einer fahrenden Schiene
Wiederholung: Ausbreitung des Lichts, Lichtgeschwindigkeit als Naturkonstante
2. Einführung
Video - 03:50 min
Klassische Untersuchung der Lichtgeschwindigkeit einer bewegten Lichtquelle aus Sicht des ruhenden und mitbewegten Inertialsystems
3. Verständnis­sicherung
Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um die Lichtgeschwindigkeit einer bewegten Lichtquelle
4. Erarbeitung
Video - 06:38 min
Vergleich zwischen der Ausbreitung einer mechanischen und einer elektromagnetischen Welle
Lichtäther-Theorie
Hypothetische Relativbewegung der Erde gegenüber dem Lichtäther
Michelson-Morley-Experiment
Einsteinsche Postulate
Spezielle Relativitätstheorie
5. Üben und Anwenden
Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um Herleitung der speziellen Relativitätstheorie
6. Vertiefung
Video - 05:52 min
Relativistische Geschwindigkeitsaddition
Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystemen
Zeitdilatation
7. Ergebnis­sicherung
Video - 03:34 min
Klassische Geschwindigkeitsaddition
Inertialsystem
Lichtäther-Theorie
Michelson-Morley-Experiment
Einsteinsche Postulate
Spezielle Relativitätstheorie
Relativistische Geschwindigkeitsaddition
Zeitdilatation
8. Abschlusstest
Abschlusstest - 08:00 min
Anwendungs- und Transferaufgaben

Schülermaterial (2)

  • Abschlusstest (PDF)
  • Arbeitsblatt (PDF)

Lehrermaterial mit Lösungen (2)

  • Abschlusstest (PDF)
  • Arbeitsblatt (PDF)

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