Im Spätsommer wird das Getreide geerntet. Im Winter liegen die Felder brach. Für Landwirte spielt es eine wichtige Rolle, welche Jahreszeit gerade ist. Manchem kommt es so vor, als dauere der Winter ewig. Sind die Jahreszeiten unterschiedlich lang und wenn ja, warum? Gehen Sie dieser Frage in einem problemorientierten Physikunterricht nach: Ihre Schüler stellen Hypothesen auf. Sie ergründen die Ursache für die unterschiedliche Länge der Jahreszeiten, indem sie Schlussfolgerungen aus den Kepler’schen Gesetzen ziehen. Anschließend vollziehen sie ihre Ergebnisse mithilfe des Gravitationsgesetzes auch rechnerisch nach.

• Hinweise
• M 1 Das heliozentrische Weltbild
• M 2 Die elliptischen Bahnen (Kepler, Newton)
• M 3 Zur Definition der Ellipse
• M 4 Die Ellipse des Gärtners
• M 5 Die verschiedenen Geschwindigkeiten der Erde
• M 6 Die Länge des Sommer- bzw. Winterbogens
• M 7 Die Schiefe der Ekliptik

Die Schüler lernen:

Ihre Schüler lernen die Ellipse als mögliche Planetenbahn kennen und führen grundlegende Berechnungen zur Geometrie der Ellipse aus. Ausgehend vom bekannten Newton’schen Gravitationsgesetz und den Gesetzen der Kreisbewegung erkunden Ihre Schüler die Bewegung unserer Erde auf ihrer elliptischen Umlaufbahn. Dabei wird der sichere Umgang mit mathematischen Gleichungen und der Potenzschreibweise großer Zahlen geübt.