Physik auf Eduskript unterrichten

Auf dieser Seite schauen wir uns an, was Eduskript Physik-Lehrpersonen bietet: Formeln und Einheiten im Satz, Diagramme direkt im Text, numerische Rechnungen in Python, PhET-Simulationen, eine Kräfte-Simulation zur schiefen Ebene, Schätzfragen mit abgestuftem Feedback — und KI-Feedback auf handgezeichnete Kräftebilder.

Kräfte live: die schiefe Ebene

Wo es keine passende Simulation gibt, lässt sich eine eigene als Plugin einbetten. Diese hier rechnet mit einer Physik-Engine, und alle Kräfte am Klotz reagieren in Echtzeit: Neigung, Haft- und Gleitreibungszahl oder Masse verstellen, den Klotz mit der Maus ziehen, die Gewichtskraft zerlegen. Darunter zeichnet ein v-t-Diagramm mit.

Fünf Szenarien stehen zur Auswahl: unendliche und normale Rutsche, Schlitteln, Skilift und Gegengewicht.

Diagramme direkt im Text

Weg-Zeit- und Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm entstehen aus wenigen Zeilen — und im selben Bild, damit der Zusammenhang sichtbar wird:

Freier Fall — Weg und Geschwindigkeit über der Zeit in s

Die Steigung der Wegkurve ist an jeder Stelle der Wert der gestrichelten Geraden — genau das, was $v = \dot{s}$ bedeutet.

Numerisch rechnen mit Python

Was sich nicht mehr geschlossen rechnen lässt, rechnet Python Schritt für Schritt — direkt in der Seite, ohne Installation. Die Schüler ändern eine Zahl und sehen sofort die Folge:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Schiefer Wurf mit und ohne Luftwiderstand
v0, winkel, m, g, k = 30.0, 45.0, 0.145, 9.81, 0.002   # k: Luftwiderstandsbeiwert
dt = 0.01

def bahn(mit_luft):
    x, y = 0.0, 0.0
    vx = v0 * np.cos(np.radians(winkel))
    vy = v0 * np.sin(np.radians(winkel))
    xs, ys = [x], [y]
    while y >= 0:
        v = np.hypot(vx, vy)
        ax = -(k / m) * v * vx if mit_luft else 0.0
        ay = -g - ((k / m) * v * vy if mit_luft else 0.0)
        vx, vy = vx + ax * dt, vy + ay * dt
        x, y = x + vx * dt, y + vy * dt
        xs.append(x); ys.append(y)
    return xs, ys

plt.figure(figsize=(7, 4))
for mit_luft, stil, name in [(False, "-", "ohne Luftwiderstand"), (True, "--", "mit Luftwiderstand")]:
    xs, ys = bahn(mit_luft)
    plt.plot(xs, ys, stil, linewidth=2, label=f"{name} (Weite {xs[-1]:.1f} m)")

plt.xlabel("x in m"); plt.ylabel("y in m")
plt.title(f"Schiefer Wurf, v0 = {v0:.0f} m/s, Winkel = {winkel:.0f} Grad")
plt.legend(); plt.grid(alpha=0.3); plt.ylim(bottom=0)
plt.show()

Simulationen von PhET

Über 100 frei verfügbare Simulationen der University of Colorado Boulder lassen sich mit einer Zeile einbetten — fast alle auf Deutsch. Zum Vergleich mit der Rechnung oben: dieselbe Wurfbewegung, diesmal zum Ausprobieren — Winkel, Anfangstempo und Luftwiderstand einstellen und abfeuern.

Im Editor finden Sie alle Simulationen unter Insert → PhET, durchsuchbar und mit Vorschaubild — etwa auch «Kräfte und Bewegung: Grundlagen», «Reibung» oder «Pendel».

KI-Feedback auf Kräftebilder

Ein Freikörperbild zeichnet man von Hand — mit dem Stift direkt auf die Seite.

Jetzt sind Sie dran

Ein Klotz ($m = 2\ \mathrm{kg}$) liegt auf einer um $30^\circ$ geneigten Ebene und rutscht mit konstanter Geschwindigkeit.

1. Zeichnen Sie alle Kräfte am Klotz als Pfeile ein (Gewichtskraft, Normalkraft, Reibungskraft).
2. Zerlegen Sie die Gewichtskraft in Hangabtriebs- und Normalkomponente.
3. Berechnen Sie den Betrag der Hangabtriebskraft in Newton.
   

Beispiel für AI-Feedback

Quizfragen

Der Schüler wählt, drückt auf «Check answer» und sieht das Ergebnis; danach ist die Frage gesperrt. Auf Prüfungsseiten gibt es keinen Check-Button, die Antwort wird mit der Prüfung abgegeben.

Formeln, Einheiten, Grössen

Grössen stehen mitten im Satz — die Fallbeschleunigung $g = 9{,}81\ \mathrm{m/s^2}$, der Impuls $\vec{p} = m\vec{v}$ — und Herleitungen bekommen ihre eigene Zeile:

Auf jede Formel lässt sich direkt schreiben: Umformungsschritte danebensetzen, Einheiten kürzen, Vorzeichenfehler markieren.

Zusammenhänge als Diagramm

Alles auf dieser Seite ist mit ein paar Zeilen Text geschrieben

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