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Physik-Lernen mit dem Computer |
Programmpaket FORPHYS © Horst Hübel, Würzburg 2007 |
Liste der verfügbaren Programme*)
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"Messprogramme" |
ORESME:
Ein Fahrzeug wird auf dem Bildschirm mit der Maus hin-und hergeschoben. Die
t-x- und t-v-Graphen werden nach Wunsch synchron mitgezeichnet: dient zum
Training des Graphenlesens
MONSTER: Ein "Monster" läuft über den Bildschirm an Marken vorbei; der Bediener kann die Bewegung durch Tastendruck ausstoppen und dann Graphen zeichnen lassen; für Schülerversuche geeignet. Download MONSTER
GALILEI: Auf der geneigten Kugelrinne läuft eine Kugel an willkürlichen vorgegebenen Marken vorbei. Durch Tastendruck wird die jeweilige Zeit gestoppt. Die Auswertung liefert x(t)-, v(t), a(t)-Diagramm und erlaubt den Nachweis von F prop. a.
Simulationen
SUPWURF:
Verschiedene Würfe lassen sich hier in Simulationen untersuchen, oder
durch Überlagerung von 2 Bewegungen erklären.
ANHARMON:
Für wählbare Potentiale wird die Bewegung simuliert; synchron werden
u.a. t-x- und t-v-Diagramme mit gezeichnet; besonders geeignet um die
Besonderheit der harmonischen Schwingung zu zeigen: die Schwingungsdauer
ist hier unabhängig von der Amplitude.
STRABAHN:
der Führerstand einer Straßenbahn wird simuliert; je nach Wahl
der positiven oder negativen Beschleunigung ergeben sich bestimmte
Veränderungen der sichtbaren Bewegung, die auf Wunsch durch t-x-, t-v-
und t-a- bzw. t-F- Diagramme illustriert wird; dient zum Training des
Graphenlesens.
SPEZLAD:
Als häuslicher Schülerversuch gedacht: Der Schüler soll mit
einem simulierten Fadenstrahlrohr e/m bestimmen; übt die Auswertungsmethode
ein; auch Grundlage von Schüler-Kurzreferaten, mit der verschiedene
Abhängigkeiten (Umlaufszeit, Bahnradius, Energie) von unterschiedlichen
Parametern untersucht werden sollen (Magnetfeld, Spannung).
KEPLER:
Simuliert reale Planeten, verschafft damit also einen Überblick über
unser Planetensystem; erlaubt aber auch die "experimentelle Untersuchung"
der Kepler-Gesetze: Die Parameter der Bahnkurven können ausgemessen
werden, ihre Abhängigkeit von Energie und Drehimpuls untersucht, das
Flächengesetz ausgemessen und der Einfluss von anderen Kraftgesetzen
auf die Bahnkurve untersucht werden. Es können auch eigene Planeten
mit willkürlich wählbaren Bahnparametern "geschaffen" werden.
HELIOGEO:
vergleicht nach einem Vorschlag von Treitz das heliozentrische mit dem
geozentrischen System; beide Systeme sind durch eine Koordinatentransformation
auseinander hervorgegangen, sind also gleich richtig; das Bezugssystem des
Beobachters wird als wesentlicher Punkt für die Beurteilung der beiden
Systeme herangezogen. Besonders eindrucksvoll ist es, wenn die relative
Konstellation einiger Planeten (verbunden durch Strecken) in beiden Systemen
sich als identisch herausstellen. Das Programm erlaubt eine Entwicklung der
Argumentation im Unterricht, weil z.B. einzelne Planeten ab- und angeschaltet
werden können.
KAUSALIT:
Dient zur Entwicklung und Erläuterung der Methode der kleinen Schritte:
Ausgehend von Schemata zum Begriff der Kausalität (2. NG) werden
Flussdiagramme für die Methode d. kl. Schritte dargestellt; dann wird
die Simulation für eine harmonische Schwingung erst langsam zum Mitrechnen
im Kopf, dann schneller vorgeführt.
PTLADUNG:
elektrische Felder von wenigen Punktladungen werden schrittweise auf dem
Bildschirm konstruiert; dient zum Verständnis, wie die Feldlinienbilder
aus den Coulomb-Kräften einzelner Ladungen entstehen. Möchten Sie
schnell ganze Feldkonstellationen zeigen, sind andere Programme geeigneter
(z.B.E-FELD von Girwidz)
LEISTRES:
dient zur Erläuterung der Resonanz eines Pendels; dazu wird die erregende
Kraft F und die Geschwindigkeit v der angeregten Pendelbewegung untersucht;
ihr Produkt ist die Leistung P = F.v , die vom Erreger an das Pendel
übertragen wird. Es wird gezeigt, dass im Resonanzfall diese Leistung
stets nichtnegativ ist, es wird ständig Energie zugeführt, die
als Wärme wieder abgegeben wird. Verschiedene Kopplungsarten, die Einfluss
auf den Verlauf der Resonanzkurve haben, sind wählbar.
SELBINDU:
Simuliert Ein- und Ausschaltvorgänge an der Spule. Da alle Parameter
verändert werden können ist ein leichter Vergleich mit analytischen
Rechnung zu Spitzenspannung, Maximalstromstärke, Zeitkonstante in
Abhängigkeit von den Parametern der Schaltung leicht möglich.
KONDSCHA:
Analog für Ein- und Ausschaltvorgänge am Kondensator
ERZWUSCH:
Hilft den Schülern, ein Gefühl für die Vorgänge bei der
Resonanz zu entwickeln; sie sollen durch Tastendruck (+ oder -) ein Pendel
zum Schwingen anregen; durch Probieren finden sie schnell heraus: Die
Energiezufuhr muss "im richtigen Rhythmus" (mit der richtigen Frequenz)
und "zum richtigen Zeitpunkt" (mit der richtigen Phase) erfolgen.
WELLEN: Simuliert die Schwingung einer Pendelkette von 2 bis ca. 50 Pendelkugeln; fast alle Parameter der linearen Kette können eingestellt und untersucht werden. Auch geeignet zur Untersuchung von Eigenschwingungen von Systemen mit wenigen Kugeln. Erlaubt das Studium von Welleneigenschaften, von Phononen in Festkörpern und von Eigenschwingungen. Wegen des verwendeten Modells der linearen Kette kommt es allerdings zur Dispersion: einige Eigenschaften der zu beobachtenden Wellen widersprechen physikgemäß Vorstellungen von einer idealen Welle.
Sollten sich Fragen ergeben: wenden Sie sich bitte an den Autor! E-Mail: horst.huebel bei t-online.de
*) Es handelt sich meistens um MS-DOS-Programme mit Windows-ähnlicher Oberfläche. Sie sind mit geringfügigen Einschränkungen auch unter Windows-XP gut verwendbar und erlauben immer noch überzeugende neue Zugänge zu unterrichtlichen Sachverhalten.
Auf manchen Bildschirmen fehlt die unterste Zeile. Abhilfe könnte darin bestehen, die Bildschirmhöhe am Monitor zu verstellen oder im Programm den EGA-Modus zu wählen. In seltenen Fällen werden auch Töne nicht richtig wiedergegeben.
Die unterschiedlichen Farbgebungen der Beispielgraphen hängen mit unterschiedlichen (wählbaren) Bildschirm-Modi zusammen.
Die Programme werden für den eigenen Gebrauch im Unterricht zur Verfügung gestellt. Sie unterliegen sonst dem Copyright (© Horst Hübel, Würzburg 2007).