In der Oberstufe lernen die Schüler nicht nur neue Inhalte, sondern sie sollen auch systematisch denken lernen. Deshalb erkläre ich in diesem Beitrag kurz die Arbeitsweise der Physiker. Anschließend gebe ich einen Überblick über die physikalischen Größen, deren Maßzahl und Maßeinheit. Diese beziehen sich immer auf bestimmte Basiseinheiten. Schließlich stelle ich als Beispiel dafür die Daten von Erde, Sonne und Mond aus der Astronomie zusammen.
Die Arbeitsweise der Physiker
– Umwelt mit offenen Augen betrachten.
– Probleme erkennen und Fragen stellen.
– Nachdenken und Vermutungen über mögliche Antworten formulieren.
– Experimente zur Überprüfung der Antworten erfinden und durchführen.
– Versuchsergebnisse formulieren und zu Gesetzen verallgemeinern.
– Eventuell aus Messreihen Formeln ableiten.
Physikalische Größen
Zur Beschreibung physikalischer Vorgänge benutzt man Begriffe, die man als physikalische Größen bezeichnet, z.B. Weg, Zeit oder Kraft.
Um ein physikalisches Gesetz mit Hilfe einer Messreihe zu finden, müssen die benutzten physikalischen Größen dann messbar sein.
Mit anderen Worten: Wir vergleichen eine physikalische Größe, z.B. die Länge eines Weges, mit einer festgelegten Einheit. Deshalb bestehen die Messergebnisse stets aus zwei Angaben:
Maßzahl und Maßeinheit
Zum Beispiel: Länge gleich zwei Meter ( L = 2 m )
Länge L ist dabei die physikalische Größe.
Die Zahl 2 ist die Maßzahl (oder Zahlenwert).
Der Buchstabe m kennzeichnet die Maßeinheit.
Eine physikalische Größe ist also durch Maßzahl und Maßeinheit bestimmt.
Um mit physikalischen Größen zu arbeiten, ist es zweckmäßig, sog. Basisgrößen und deren Einheiten bereitzustellen.
Basiseinheiten physikalischer Größen
Basisgrößen und deren Einheiten im SI (Internationales Einheitensystem)
- 1. Länge: Die Basiseinheit der Länge l ist das Meter ( 1 m )
- 2. Masse: Die Basiseinheit der Masse m ist das Kilogramm ( 1 kg )
- 3. Zeit: Die Basiseinheit der Zeit t ist die Sekunde ( 1 s )
- 4. Stromstärke: Die Basiseinheit der elektrischen Stromstärke I ist das Ampere ( 1 A )
- 5. Temperatur: Basiseinheit der Temperatur T ist das Kelvin ( 1 K )
- 6. Lichtstärke: Die Basiseinheit der Lichtstärke I ist die Candela ( 1 cd )
- 7. Stoffmenge: Die Einheit der Stoffmenge v ist das Mol ( 1 mol )
Alle anderen physikalischen Größen sind von diesen Basisgrößen abgeleitet.
Beispiel:
Daten aus der Astronomie
Sonne:
Erde:
Mond:
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