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Physics Education (Prof. Dr. Meyn)
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Didaktische Gesichtspunkte bei der Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten (DDP-2) Gruppe 1 [DDP-2] -
- Lecturer:
- Angela Fösel
- Details:
- Hauptseminar, 2 cred.h, certificate, ECTS: 5, nur Fachstudium, verbindliche Anmeldung bis 01.10.2021 unter Angabe der Studienrichtung über StudOn
- Dates:
- Wed, 11:30 - 13:00, 2.035
- Fields of study:
- PF LaP-SE ab 5
PF BPT-MA-Phy ab 1
- Contents:
- Diese Veranstaltung richtet sich an all diejenigen Studenten, die später in der Unterrichtspraxis Physikunterricht geben. Anhand konkreter Themen aus dem Lehrplan der Mittel- bzw. Realschule wird in dieser Veranstaltung die Planung, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Lehrer- und Schülerexperimenten geübt. Eine Anleitung sowie eine Diskussion der Unterrichtskonzepte findet in der Begleitveranstaltung statt.
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Didaktische Gesichtspunkte bei der Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten (DDP-2) Gruppe 2 [DDP-2] -
- Lecturer:
- Angela Fösel
- Details:
- Hauptseminar, 2 cred.h, certificate, ECTS: 5, nur Fachstudium, verbindliche Anmeldung bis 01.10.2021 unter Angabe der Studienrichtung über StudOn
- Dates:
- Wed, 15:45 - 17:15, 2.035
- Fields of study:
- PF LaP-SE ab 5
PF BPT-MA-Phy ab 1
- Contents:
- Diese Veranstaltung richtet sich an all diejenigen Studenten, die später in der Unterrichtspraxis Physikunterricht geben. Anhand konkreter Themen aus dem Lehrplan der Mittel- bzw. Realschule wird in dieser Veranstaltung die Planung, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Lehrer- und Schülerexperimenten geübt. Eine Anleitung sowie eine Diskussion der Unterrichtskonzepte findet in der Begleitveranstaltung statt.
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Energiegewinnung und Energieverbrauch (PS) [PS] -
- Lecturer:
- Jan-Peter Meyn
- Details:
- Hauptseminar, 2 cred.h, ECTS: 5, Seminarvortrag in deutscher Sprach, 45 min, verbindliche Anmeldung über StudOn
- Dates:
- Tue, 16:15 - 17:45, R 00.569
- Fields of study:
- WF Ph-BA ab 5
- Contents:
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Absolventen des Moduls:
argumentieren und rechnen mit den thermodynamischen Grundgrößen Temperatur, Entropie und Energie können komplexe technische Anlagen wie Kohlekraftwerke und GuD-Kraftwerke didaktisch rekonstruieren und deren Wesensmerkmale übersichtlich darstellen erkennen unterschiedliche Wirkungsgraddefinitionen in der Literatur und ordnen diese ein benennen unvermeidliche irreversible Prozesse in Wärmemaschinen beurteilen das Entwicklungspotential von Wärmemotoren für Anwendungen führen die regenerative Energiegewinnung auf die Reduktion natürlicher irreversibler Prozesse zurück kennen wesentliche Energie- und Entropieströme in der Atmosphäre berechnen das Anwendungspotential regenerativer Energiequellen im Rahmen von Überschlagsrechnungen geben die physikalischen Grundlagen verschiedener Energiespeicher wieder beurteilen Zukunftsszenarien für neuartige Energiespeicher
- Recommended literature:
- [1] Meyn, Jan-Peter. Script
[2] Buchholz, Martin. Energie - Wie verschwendet man etwas, das nicht weniger werden kann?. Springer-Verlag. 1. Auflage. Berlin-Heidelberg, 2016.
[3] Baehr, Hans-Dieter, Kabelac Stephan. Thermodynamik Grundlagen und technische Anwendungen. Springer Vieweg. 16. aktualisierte Auflage 2016.
[4] Sterner, Michael, Stadler, Ingo (Hrsg.). Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration. Springer Vieweg. 2. aktualisierte Auflage 2017.
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Energiegewinnung und Energieverbrauch (PWL) [PWL] -
- Lecturer:
- Jan-Peter Meyn
- Details:
- Hauptseminar, 2 cred.h, ECTS: 5, Seminarvortrag in deutscher Sprache 45 min, verbindliche Anmeldung über StudOn
- Dates:
- Tue, 16:15 - 17:45, R 00.569
- Fields of study:
- WPF LaP-SE ab 6
- Contents:
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Absolventen des Moduls:
argumentieren und rechnen mit den thermodynamischen Grundgrößen Temperatur, Entropie und Energie können komplexe technische Anlagen wie Kohlekraftwerke und GuD-Kraftwerke didaktisch rekonstruieren und deren Wesensmerkmale übersichtlich darstellen erkennen unterschiedliche Wirkungsgraddefinitionen in der Literatur und ordnen diese ein benennen unvermeidliche irreversible Prozesse in Wärmemaschinen beurteilen das Entwicklungspotential von Wärmemotoren für Anwendungen führen die regenerative Energiegewinnung auf die Reduktion natürlicher irreversibler Prozesse zurück kennen wesentliche Energie- und Entropieströme in der Atmosphäre berechnen das Anwendungspotential regenerativer Energiequellen im Rahmen von Überschlagsrechnungen geben die physikalischen Grundlagen verschiedener Energiespeicher wieder beurteilen Zukunftsszenarien für neuartige Energiespeicher
- Recommended literature:
- [1] Meyn, Jan-Peter. Script
[2] Buchholz, Martin. Energie - Wie verschwendet man etwas, das nicht weniger werden kann?. Springer-Verlag. 1. Auflage. Berlin-Heidelberg, 2016.
[3] Baehr, Hans-Dieter, Kabelac Stephan. Thermodynamik Grundlagen und technische Anwendungen. Springer Vieweg. 16. aktualisierte Auflage 2016.
[4] Sterner, Michael, Stadler, Ingo (Hrsg.). Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration. Springer Vieweg. 2. aktualisierte Auflage 2017.
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Energiegewinnung und Energieverbrauch (PWNV-2) [PWNV-2] -
- Lecturer:
- Jan-Peter Meyn
- Details:
- Hauptseminar, 2 cred.h, ECTS: 5, Seminarvortrag in deutscher Sprach 45 min, verbindliche Anmeldung über StudOn
- Dates:
- Tue, 16:15 - 17:45, R 00.569
- Fields of study:
- WPF LaP-SE ab 6
WF BPT-MA-Phy ab 1
- Contents:
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Absolventen des Moduls:
argumentieren und rechnen mit den thermodynamischen Grundgrößen Temperatur, Entropie und Energie können komplexe technische Anlagen wie Kohlekraftwerke und GuD-Kraftwerke didaktisch rekonstruieren und deren Wesensmerkmale übersichtlich darstellen erkennen unterschiedliche Wirkungsgraddefinitionen in der Literatur und ordnen diese ein benennen unvermeidliche irreversible Prozesse in Wärmemaschinen beurteilen das Entwicklungspotential von Wärmemotoren für Anwendungen führen die regenerative Energiegewinnung auf die Reduktion natürlicher irreversibler Prozesse zurück kennen wesentliche Energie- und Entropieströme in der Atmosphäre berechnen das Anwendungspotential regenerativer Energiequellen im Rahmen von Überschlagsrechnungen geben die physikalischen Grundlagen verschiedener Energiespeicher wieder beurteilen Zukunftsszenarien für neuartige Energiespeicher
- Recommended literature:
- [1] Meyn, Jan-Peter. Script
[2] Buchholz, Martin. Energie - Wie verschwendet man etwas, das nicht weniger werden kann?. Springer-Verlag. 1. Auflage. Berlin-Heidelberg, 2016.
[3] Baehr, Hans-Dieter, Kabelac Stephan. Thermodynamik Grundlagen und technische Anwendungen. Springer Vieweg. 16. aktualisierte Auflage 2016.
[4] Sterner, Michael, Stadler, Ingo (Hrsg.). Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration. Springer Vieweg. 2. aktualisierte Auflage 2017.
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Experimentalphysik 1 (Mechanik und Wärme) [EPNV-1] -
- Lecturer:
- Martin Hundhausen
- Details:
- Vorlesung, 4 cred.h, ECTS: 7,5, für Anfänger geeignet
- Dates:
- Tue, 11:15 - 14:00, 2.031
Thu, 9:45 - 11:30, 2.031
- Fields of study:
- PF BPT-BA-Phy ab 1
- Prerequisites / Organisational information:
- Vorlesung und Übung bilden das Modul EPNV-1. Das Modul EPNV-1 kann als GOP-Prüfung verwendet werden.
- Contents:
- Diese vierstündige Vorlesung über Experimentalpyhsik I behandelt die Gebiete Mechanik, Wellen- und Wärmelehre aus experimentalphysikalischer Sicht, d.h. die in der Vorlesung vorgestellten physikalischen Phänomene werden soweit wie möglich durch Demonstrationsexperimente vorgeführt. Sie findet im anschließenden Sommersemester als Experimentalphysik II (Behandlung der Teilgebiete Elektrizitätslehre, Optik und Atomphysik) ihre Fortsetzung. Diese Vorlesung wendet sich hauptsächlich an Studierende des nicht vertieft studierten Faches Physik, sowie der Didaktik einer Fächergruppe der Hauptschule.
- Recommended literature:
- P.A. Tipler; Physik, Spektrum Akademischer Verlag
H. Vogel; Gerthsen Physik, Springer Verlag
E. Hering, R. Martin, M. Stohrer; Physik für Ingenieure, VDI Verlag
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Geschichte der Physik [GDP-61] -
- Lecturers:
- Angela Fösel, Matthias Ludwig
- Details:
- Hauptseminar, ECTS: 5, Gender und Diversity, Die Geschichte von Naturwissenschaft und Technik in der Metropolregion Nürnberg mit modernen Medien erlebbar machen!
- Dates:
- Anmeldung per StudOn bis 01.10.2021
- Fields of study:
- WF LaP-SE ab 5
WF Ph-BA ab 5
PF BPT-MA-Phy ab 1
- Prerequisites / Organisational information:
- Grundkenntnisse der Physik und der Physikdidaktik
Lehramtsstudierende haben Vorrang gegenüber BSc/MSc Physik/Materialphysik
- Contents:
- Das Modul erlaubt anhand eines einwöchigen Aufenthalts im Kerschensteiner Kolleg des Deutschen Museums in München eine Einführung in die Geschichte der Naturwissenschaft und Technik mit Schwerpunkt Physik:
Orientiert an thematischen Schwerpunkten führen Kuratoren des Deutschen Museums die Studierenden durch Ausstellungen oder Abteilungen des Deutschen Museums und diskutieren exemplarisch relevante Fragestellungen der Naturwissenschaftsgeschichte. Geeignete Themen hierzu werden im Vorfeld vom Modulverantwortlichen in Absprache mit den entsprechenden Kuratoren des Museums ausgewählt und vorbereitet.Liste möglicher Themen:
Luftfahrt und Flugphysik
Leonardo da Vinci - Vorbild Natur
Vom Lesestein zum Mikroskop
Ortung und Navigation in der Schiffahrt
Historische Musikinstrumente
Zeitmessung
Geodäsie
Schwarze Kunst: Drucken
Energie und Mobilität - Elektromobilität zwischen Wunsch und Wirklichkeit
Vor Ort wie auch in Nachbereitung der Exkursion erarbeiten sich die Studierenden unter Anleitung des Dozenten Möglichkeiten der Einbindung des Besuchs eines "Museums der Naturwissenschaft und Technik" in den Physikunterricht und stellen diese im Seminar vor. Liste möglicher Themen:
Wissenschaftsgeschichte in der Fachdidaktik und im Physikunterricht
Modellbildung im Physikunterricht
Methodenwerkzeuge für den Besuch eines Museums mit Schulklassen
Unter der Leitung der Didaktik der Physik/FAU nehmen an der Exkursion vor Ort ebenfalls studentische Gruppen der Universitäten Graz und Pilsen teil, so dass das Modul einen internationalen Charakter hat. Lernziele: Die Studierenden
entwickeln ein Verständnis für Wissenschaftsgeschichte
entwickeln Fähigkeiten zur Umsetzung von Wissenschaftsgeschichte im Physikunterricht
lernen Methoden der Modellbildung in der Physik und im Physikunterricht kennen
erfahren ein Verständnis für die Wirkung sehr gut wie auch weniger gut geeigneter Modelle auf jugendliche Museumsbesucher
können selbst einfache Modelle entwickeln im Hinblick auf eine Veranschaulichung von Aufbau oder Funktionsweise physikalisch relevanter Aspekte
lernen geeignete Methodenwerkzeuge für einen Besuch eines Museums mit einer Schulklasse kennen
- Recommended literature:
- [1] Leisen, Josef. Wissenschaftsgeschichte in der Fachdidaktik und im Unterricht. Berichte zur Wissenschaftsgeschichte 4 (1981), 155 - 162
[2] Becker, Franz Josef E. u. a. (Hrsg.). Lernen, Erleben, Bilden im Deutschen Museum - Naturwissenschaft und Technik für Studiengruppen. Deutsches Museum 2001
[3] Spezielle Literatur zu den (jährlich wechselnden) thematischen Schwerpunkten in der Exkursionswoche wird unter StudOn bekannt gegeben.
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Grundpraktikum 1 [GPNVDF-1] -
- Lecturer:
- Jürgen Hößl
- Details:
- Praktikum, 3 cred.h, certificate, ECTS: 4,5, verbindliche Anmeldung bis 30.09.2021 unter Angabe der Studienrichtung über StudOn
- Dates:
- Tue, 13:30 - 18:00, 2.035, 2.040
- Fields of study:
- PF LaP-SE ab 3
- Contents:
- Dieses Praktikum wendet sich an Studierende, die Physik im Rahmen der Fächergruppe LA Mittelschule gewählt haben. Abgesehen von einer durch die kürzere Dauer bedingten Reduzierung der Praktikumsaufgaben, gilt für dieses Praktikum dasselbe wie für das physikalische Praktikum I für LAFN.
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Grundpraktikum 1 [GPNV-1] -
- Lecturer:
- Jürgen Hößl
- Details:
- Praktikum, 5 cred.h, certificate, ECTS: 7,5, verbindliche Anmeldung bis 30.09.2021 unter Angabe der Studienrichtung über StudOn
- Fields of study:
- PF LaP-SE ab 3
PF BPT-BA-Phy ab 1
- Contents:
- Das physikalische Praktikum I wendet sich an LAFN-Studierende der Physik, die die Vorlesungen Experimentalphysik I und II bereits gehört haben. Ziele des Praktikums sind eine weitere Vertiefung der in der Vorlesung erworbenen Kenntnisse sowie das Erlernen experimenteller Fähigkeiten und Fertigkeiten.
- Recommended literature:
- W. Walcher, Praktikum der Physik, Teubner Verlag
| | | | Tue | 13:30 - 18:00 | 2.035, 2.040 | |
Hößl, J. | |
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Quantenphysik LANV/Optik und Quanteneffekte [QPNV] -
- Lecturer:
- Günter Zwicknagel
- Details:
- Vorlesung, 2 cred.h, ECTS: 5
- Dates:
- Fri, 14:00 - 15:30, 2.031
- Fields of study:
- PF BPT-MA-Phy ab 1
- Prerequisites / Organisational information:
- für Studierende des Lehramts GS/HS/RS
- Contents:
- 1. Situation vor Etablierung der Quantenphysik am Ende des 19. Jh. und Anfang des 20. Jh.
(a) Errungenschaften und offene Fragen der klassischen Physik
(b) Neue Befunde zur Licht-Materie-Wechselwirkung, Welleneigenschaften des Elektrons2. Quantennatur des Lichts
(a) Wellencharakter des Lichts, Beugung und Interferenz am Einfach- und Mehrfachspalt
(b) Teilchencharakter des Lichts:
(c) Strahlung des schwarzen Körpers:
Experimentelle Befunde und Erklärungsversuche im Rahmen der klassischen Physik Wellen/Moden im Hohlraum als Ensemble von harmonischen Oszillatoren Quantenhypothese und Plancksches Strahlungsgesetz
3. Materiewellen
(a) Welleneigenschaften des Elektrons
(b) Materiewellen, De Broglie Wellenlänge, Interferenz von Atomen/Molekülen (z.B. C60)
(c) Interferenzexperimente mit einzelnen Quantenobjekten (Elektronen, Photonen):
Doppelspaltexperimente, Welle-Teilchen Dualismus, stochastische Messergebnisse Strahlteiler und Interferometer
(d) Wahrscheinlichkeitsverteilungen und Wellenfunktionen
(e) Messungen an Quantenobjekten, Veränderung des Zustandes durch Messung
(f) Unbestimmtheitsrelation, Konsequenzen für gebundene Zustände 4. Quantennatur der Atome, quantenhafte Energieaufnahme/-abgabe
(a) Linienspektren, Röntgenspektren, Franck-Hertz Versuch
(b) Existenz diskreter Energiezustände der Atome, Bohrsches Atommodell 5. Schrödingergleichung
(a) Wellengleichungen in der klassischen Physik
(b) Wellengleichung für Materiewellen: Zeitabhängige Schrödingergleichung
(c) Freies Teilchen, Wellenpakete
(d) Stationäre Schrödingergleichung
(e) Zustände/Eigenfunktionen eindimensionaler Systeme:
Gebundene Zustände: Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden, endlich tiefer Topf Streuzustände Reflexion und Transmission an Potentialstufen/-barrieren, Resonanzen, Tunneleffekt
(f) Harmonischer Oszillator (1D)
(g) 3D-Potentialtöpfe, 3D harmonischer Oszillator
(h) Wellenfunktionen, Orbitale und Quantenzahlen des Wasserstoffatoms
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Struktur der Materie 2 [LANV [SMNV-2]] -
- Lecturer:
- Thilo Michel
- Details:
- Vorlesung, 3 cred.h, ECTS: 7,5, Präsenzveranstaltung. Klausur: 90 minütig. StudOn: https://www.studon.fau.de/studon/goto.php?target=crs_4106116
- Dates:
- Thu, 11:30 - 14:00, 2.031
- Fields of study:
- PF BPT-MA-Phy ab 1
- Contents:
- 1. Die chemische Bindung (kovalente Bindung, das Molekülion H2+, das Molekül H2, ionische Bindung)
2. Molekülstruktur (Valenz-Bindungs-Methode, Molekülorbitale, Elektronegativität)
3. Molekülspektren (Energieniveaus und Spektren von Schwingungen und Rotationen zweiatomiger Moleküle, Spektren bei Übergängen von Elektronen)
4. Bindungen und Strukturen im Festkörper (amorphe Festkörper, Ionenkristalle, Kristalle mit kovalenten Bindungen, Van-der-Waals Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung, metallische Bindung, Bravais-Gitter, Kristallstrukturen, Atomradien, Defekte)
5. Spezifische Wärme von Festkörpern (Boltzmann-, Bose-Einstein-, Fermi-Dirac-Verteilung, spezifische Wärme, Theorie von Debye, Fermi-Energie)
6. Bändermodell (Valenz- und Leitungsband, Leiter, Halbleiter, Isolatoren, ohmsches Gesetz, pn-Übergang, Anwendungen)
7. Kernphysik (Aufbau von Atomkernen, Nuklide, Bindungsenergie, Kernmodelle, Weizsäcker-Massenformel, Schalenmodell, Kernpotential, Zerfallsgesetz, Alpha-, Beta-Zerfall, Gammastrahlung, natürliche Zerfallsreihen, C14-Methode, Kernspaltung, Kernfusion)
8.Teilchenphysik (Leptonen, Quarks, Austauschteilchen, Feynman-Diagramme, elektromagnetische Wechselwirkung, schwache Wechselwirkung, starke Wechselwirkung, Farbladung, Mesonen, Baryonen, Erhaltungssätze und Quantenzahlen)
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