Physik-Unterricht

Die Integration von Tablets, Apps und KI eröffnet vielfältige Möglichkeiten für einen zeitgemäßen Physikunterricht. Komplexe physikalische Zusammenhänge lassen sich damit anschaulicher vermitteln, fachliche und überfachliche Kompetenzen gezielter fördern, Experimente effektiver umsetzen und Lernprozesse motivierender gestalten. Das vorliegende Material soll Sie dazu anregen, neue didaktische Ansätze im Physikunterricht zu erproben.

 Physik-Unterricht

  • Lernende verstehen Physik konzeptuell, erleben sie aktiv & werden durch Alltagskontexte motiviert.
  • Tablets, digitale Messwerterfassung, Apps und KI werden reflektiert und didaktisch sinnvoll integriert.
  • Projektorientierter Unterricht fördert das selbstständige und kompetenzorientierte Lernen.
  • Inhalte dieser Seite: Physik-Kursstufe, Raketenphysik, Buch digitale Physik, Fortbildung, Publikationen

Hefte Physik
Leistungs-kurs

Abitur 2026

  • 1. Digitales Kursheft (Aufschrieb im Unterricht)

    Hinweise zum Kursheft Physik

    • Das digitale Kursheft ist im Verlauf von zwei Schuljahren im Unterricht entstanden und stellt eine strukturierte Dokumentation der im Lehrer-Schüler-Gespräch erarbeiteten Ergebnisse dar.
    • Das Kursheft erhebt ausdrücklich keinen Anspruch darauf, die Vorgaben des Bildungsplans perfekt zu erfüllen. Die Veröffentlichung erfolgt dennoch bewusst, um eine Kultur des Teilens unter Lehrkräften zu fördern. 
    • Bitte nutzen Sie das Heft als „Steinbruch“, um sich von den darin enthaltenen Ideen inspirieren zu lassen.

    Fachliche Anmerkungen

    • Es handelte sich um einen engagierten Physik-Leistungskurs mit neun leistungsstarken Schülerinnen und Schülern. Die Lernenden wurden in der 9. Klasse mit einem einheitlichen, schulisch verwalteten Tablet (iPad mit Tastatur und Stift) ausgestattet. 
    • Das Kursheft enthält stellenweise Formulierungen der Lernenden, deren Fachsprache noch nicht vollständig ausgebildet ist. Diese wurden bewusst beibehalten, da sie authentische Lern- und Entwicklungsprozesse dokumentieren.
    • Die inhaltliche Grundlage des Kursheftes bildet der Bildungsplan Physik für das Gymnasium in Baden-Württemberg (2016, Version 2), der erstmals für das Abitur 2025 maßgeblich war.
    • Zum Schutz der Persönlichkeitsrechte wurden für die Veröffentlichung die Namen der Schülerinnen und Schüler durch Pseudonyme ersetzt. 
    • Abbildungen ohne gesonderte Quellenangabe stammen aus eigener Erstellung. Bei allen weiteren Abbildungen wurden die entsprechenden Lizenzhinweise (CC oder KI-generiert) ergänzt. 
    • Das Kursheft steht unter einer Creative-Commons-Lizenz und darf zur Orientierung und Inspiration in der Aus- und Fortbildung von Physiklehrkräften eingesetzt werden.
    • Lizenzangabe: CC-BY-NC-ND, Dr. Patrick Bronner, Friedrich-Gymnasium Freiburg.

    Rückmeldung erwünscht

    • Was überzeugt? Was fehlt? Welche Experimente wären besser geeignet? Ich freue mich ausdrücklich über kritische Rückmeldungen, offene Fragen und konkrete Verbesserungsvorschläge (Homepage-Formular oder Mail).

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  • 2. Digitales Praktikumsheft (Schüler*innen-Experimente)

    Hinweise zum Praktikumsheft Physik

    • Ergänzend zum digitalen Kursheft führen die Schülerinnen und Schüler das Praktikumsheft. Dieses dient der kontinuierlichen Dokumentation eigenständig durchgeführter Experimente sowie projektorientierter Arbeitsphasen und macht individuelle Lernwege, Denkprozesse und Erkenntnisgewinne sichtbar.
    • Auch wenn das experimentelle Arbeiten bislang kein verpflichtender Bestandteil des Physikabiturs in Baden-Württemberg ist, wurde im Physikkurs bewusst ein anderer Schwerpunkt gesetzt. In jeder Klausur ergänzte ein Experiment, teilweise mit digitaler Messwerterfassung, die klassischen Rechenaufgaben mit Papier und Stift. Auf diese Weise wird experimentelle Kompetenz systematisch gefördert und als integraler Bestandteil physikalischen Arbeitens verstanden.
    • Das Prakiktumsheft ist Bestandteil der Leistungsbewertung (siehe Seite 2 des Kursheft). Beurteilt werden dabei sowohl fachliche Korrektheit als auch die Qualität der Dokumentation und Reflexion.

    Authentisches Schülerprodukt

    • Das vorliegende Praktikumsheft (bezeichnet als "Aktivitätenheft") wurde von Fabian, Schüler der Kursstufe II (Abitur 2026) am Friedrich-Gymnasium Freiburg, über zwei Schuljahre hinweg mit großem Engagement und Sorgfalt erstellt. Die Veröffentlichung erfolgt mit Einwilligung seiner Eltern. Für diese beeindruckende Leistung und die Zustimmung zur Veröffentlichung bedanken wir uns herzlich.
    • Als authentisches Schülerprodukt dokumentiert das Heft individuelle Lernwege und Erkenntnisprozesse. Es unterliegt keiner Creative-Commons-Lizenz und ist ausschließlich zur Ansicht bestimmt; eine Vervielfältigung, Veränderung oder Weiterverbreitung ist nicht gestattet.

    Download Praktikumsheft


  • 3. Analoges Übungsheft (Übungsaufgaben)

    Hinweise zum Übungsheft Physik

    • Im Übungsheft werden sämtliche Aufgaben zur Vertiefung der fachlichen Inhalte sowie zum systematischen Training rechnerischer Fertigkeiten festgehalten.
    • Da zahlreiche Übungsaufgaben aus Lehrwerken oder aus Abiturprüfungen früherer Jahre stammen, können die Aufgaben aus dem Übungsheft aus urheberrechtlichen Gründen nicht veröffentlicht werden.

    Analoge Heftführung

    • Die digitale Heftführung erfolgt nur dort, wo digitale Vorteile – etwa die Einbindung von Bildern, Grafiken, Messergebnissen oder multimedialen Inhalten – sinnvoll genutzt werden können. Im Fach Physik wird das Übungsheft daher konsequent analog geführt. Alle Übungsaufgaben werden den Lernenden in Form von gedruckten Arbeitsmaterialien zur Verfügung gestellt.
    • Die bewusste Aufteilung der Heftführung in "analog und digital" ist regelmäßig Gegenstand pädagogischer Diskussionen mit Schülerinnen und Schülern. Als zentrales Argument wird von Seiten der Lehrkräfte angeführt, dass in Prüfungssituationen wie Klausuren und im Abitur weiterhin Papier und Stift das verbindliche Arbeitsmedium darstellen. Darüber hinaus fließen Erkenntnisse aus der Lernforschung in die Konzeption ein. Diese weisen darauf hin, dass Schreib- und Lernprozesse häufig nachhaltiger sind, wenn mit Stift auf Papier gearbeitet wird und nicht ausschließlich mit digitalen Eingabegeräten.

Projekt:
Sensor-Rakete

  • I) Vorstellung Projekt "Sensor-Rakete & KI" für den Physikunterricht

    🚀 Faszination Rakete & KI: Ein Projekt für den Physikunterricht

    Der Start von Artemis II am 1. April 2026 hat zahlreiche Schülerinnen und Schüler für die Raumfahrt begeistert. Bisher ließ sich das Thema Raketenphysik experimentell oft nur rudimentär über Wasserraketen auf dem Schulhof vermitteln. Inzwischen gibt es jedoch weitaus spannendere Möglichkeiten. Die neue Sensor-Rakete „Apex Explorer” wird von einem Schwarzpulver-Treibsatz angetrieben und ist mit einem umfassenden Sensorpaket ausgestattet. Während des Flugs werden Echtzeitdaten zu Luftdruck, Beschleunigung, Rotation und Schubkraft über das eigene Raketen-WLAN direkt auf das verbundene Smartphone oder Tablet gesendet. Das Raketenexperiment ist methodisch äußerst flexibel und eignet sich sowohl für kompakte Unterrichtseinheiten in der 10. Klasse als auch für umfassende Projektarbeiten im Physik-Leistungskurs.


    Raketenprojekt im Physik-Leistungskurs

    Das Projekt „Apex Explorer“ fand im Mai/Juni 2026 als praxisorientierter Abschluss des Physik-Leistungskurses statt. Anstelle die von der Rakete generierten klassischen Arbeitsblätter auszufüllen stand die eigenständige Datenanalyse im Mittelpunkt: Die Schülerinnen und Schüler werteten die in einer csv Datei gespeicherten Sensordaten des Raketenflugs mithilfe von KI-Tools aus und präsentierten ihre Ergebnisse anschließend kreativ in Erklärvideos, auf Postern und via Instagram.


    Von der Teamarbeit zur Einzelarbeit

    Zu Beginn des Projekts wurden im Plenum physikalische Fragestellungen zum bevorstehenden Flug gesammelt und erste Hypothesen zum erwarteten Verlauf der Messkurven diskutiert. Die praktische Vorbereitung des Raketenstarts erfolgte arbeitsteilig in fünf Kleingruppen. Nach dem Flug wurden alle erfassten Sensordaten, Fotos und Videomaterialien zentral in der Schul-Cloud zur Verfügung gestellt. Auf Basis dieses gemeinsamen Datenpools und der initialen Ideensammlung formulierte jeder Lernende eine eigene, individuell fokussierte Leitfrage. Die tiefgehende Bearbeitung dieser Forschungsfrage sowie die Erstellung des abschließenden persönlichen Lernprodukts fanden anschließend in Einzelarbeit statt.


    Das finale Lernprodukt 

    Zum Abschluss des Projekts sollten die Ergebnisse der individuellen physikalischen Analyse anschaulich und visuell ansprechend präsentiert werden. Den Schülerinnen und Schülern stand dafür eine große Bandbreite an Formaten zur Auswahl: ein kreatives Erklärvideo, ein wissenschaftliches DIN-A0-Poster, ein thematischer Instagram-Kanal, eine eigene Homepage oder ein völlig freies, selbst entwickeltes Konzept. Da die entstandenen Lernprodukte im Sinne einer offenen Kultur des Teilens veröffentlicht werden sollten, galten strenge urheber- und persönlichkeitsrechtliche Vorgaben. So durften ausschließlich eigene Aufnahmen, klar gekennzeichnete KI-generierte Bilder sowie lizenzfreie Materialien (z. B. unter CC-BY-SA-Lizenz) verwendet werden. Aus Gründen des Datenschutzes durften in den Beiträgen zudem keine Personen erkennbar sein. Um den Erklärvideos eine persönliche und authentische Note zu verleihen, war das Einsprechen der Texte mit der eigenen Stimme – anstelle von KI-generierten Voiceovern – ausdrücklich erwünscht.


    Zeitmanagement und Prozessbegleitung

    Ein Projekt dieser Größenordnung stellt hohe Anforderungen an die kognitive Selbstregulation und Eigenverantwortung der Lernenden. Um einen kontinuierlichen Arbeitsfluss zu gewährleisten und Phasen der "Aufschieberitis" vorzubeugen, bildete ein verbindlicher Meilensteinplan das Gerüst der Arbeitsphase. Die Auseinandersetzung mit der individuellen Leitfrage und die Entwicklung des Lernprodukts erfolgten in Freiarbeitsphasen im Unterricht sowie begleitend als Hausaufgabe. Der strukturierte Entstehungsprozess, maßgeblich unterstützt durch regelmäßiges formatives Feedback der Lehrkraft sowie der Mitschülerinnen und Mitschüler (Peer-Feedback), war ein zentraler pädagogischer Baustein. Dementsprechend flossen die Arbeitsorganisation und die Prozessgestaltung gleichwertig mit dem finalen Lernprodukt in die Leistungsbewertung ein.


    Erwartungshorizont und Benotung

    Um von Beginn an maximale Transparenz bezüglich der Leistungsanforderungen zu gewährleisten, basierte die Benotung auf einem dreigliedrigen Kriterienkatalog. Den fachlichen Schwerpunkt bildete die physikalische Erklärung (50 %), gefolgt von der medialen Qualität des Lernprodukts (30 %) sowie der individuellen Arbeitsorganisation (20 %). Ein weiteres zentrales Anliegen des Projekts war die gezielte Förderung der Beurteilungskompetenz der Lernenden. Daher gingen der finalen Notenfindung durch die Lehrkraft obligatorische Phasen der kritischen Selbsteinschätzung sowie ein strukturiertes Peer-Feedback voraus.


    Durchführung des Projekts nach dem schriftlichen Abitur

    Die Platzierung des Raketen-Projekts im Anschluss an die schriftlichen Abiturprüfungen war eine bewusste Entscheidung. Zu diesem Zeitpunkt verfügen die Schülerinnen und Schüler des Leistungskurses über ein breites, gefestigtes Fundament an physikalischem Basiswissen. Dieses konnten sie nun unmittelbar auf authentische Messdaten des Raketenflugs, insbesondere mit dem Schwerpunkt Mechanik, anwenden. Ein zentrales pädagogisches Anliegen bildete dabei die kognitive Selbstregulation im Umgang mit KI-Tools: Die Lernenden trainierten intensiv, Künstliche Intelligenz als leistungsstarken Assistenten zur Datenauswertung zu nutzen, ohne jedoch die physikalische Deutungshoheit und das kritische Mitdenken an die Maschine auszulagern.


    Potenziale der KI-Nutzung

    Leistungsstarke KI-Tools sind heute in der Lage, umfangreiche Datensätze in Sekundenschnelle zu strukturieren, physikalisch fundiert zu interpretieren und als fertige Diagramme zu visualisieren. Wo Lernende noch vor wenigen Jahren viel Unterrichtszeit auf den Import und die Formatierung von Tabellenkalkulationen (wie Excel) verwenden mussten, liefert die KI nun nahezu verzögerungsfrei präzise Ergebnisse. Diese enorme Zeitersparnis eröffnete im Projekt den Freiraum, um die physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Mechanik im Kontext des Raketenflugs wesentlich tiefgreifender zu durchdringen. Nachdem die Schülerinnen und Schüler im Laufe ihrer Schulbahn zahllose Graphen händisch gezeichnet haben, bot dieses Projekt die ideale Gelegenheit, zeitgemäße digitale Auswertungsmethoden zu erproben, die in der modernen Berufs- und Wissenschaftswelt längst als Standard etabliert sind.


    Datenschutzkonforme KI-Datenanalyse über die KI-Tools von fobizz

    Kommerzielle KI-Modelle wie ChatGPT 5.5 oder Google Gemini 3.1 Pro können den Raketen-Datensatz mühelos analysieren, interpretieren und in aussagekräftige Diagramme überführen. Eine datenschutzkonforme Umsetzung im schulischen Rahmen ist mit den KI-Tools von fobizz möglich. Für qualitativ hochwertige Ergebnisse empfiehlt sich hierbei die Wahl des Sprachmodells Gemini 2.5 Pro (siehe Beispiel). Das Tool AIS.chat kann Diagramme derzeit zwar noch nicht grafisch ausgeben, stellt jedoch den entsprechenden Python-Code zur Verfügung.


    Pragmatischer Ansatz mit kommerziellen KI-Tools

    Um den Lernenden im durchgeführten Projekt eine schnellere und leistungsstärkere KI-Datenanalyse zu ermöglichen, erhielten sie neben dem fobizz-Zugang auch die Option, über das Dienstgerät der Lehrkraft auf Gemini 3.1 Pro zuzugreifen. Zur Absicherung eines reibungslosen Arbeitsablaufs wurden den Lernenden auch vorab generierte Diagramme bereitgestellt oder bei Bedarf im Unterricht ad hoc erstellt. Darüber hinaus nutzten einige Lernende auf rein freiwilliger Basis ihre privaten KI-Premium-Accounts, um ihren individuellen Erarbeitungsprozess zu unterstützen.


    Danksagung

    Ein besonderer Dank gilt Herrn Dr. Benjamin Bertsche. Mit außergewöhnlichem Engagement gibt er seine Faszination für die Raketenphysik an die nächste Generation weiter. Durch seine fachliche Expertise, seinen wertvollen Rat und die Bereitstellung der Sensor-Rakete hat er das Projekt am Friedrich-Gymnasium maßgeblich bereichert und tatkräftig unterstützt.


  • II) Arbeitsauftrag, Datensatz, Diagramme, Fortbildung & Bezug Rakete

    Hinweis: Flexibler Einsatz der Rakete „Apex Explorer“ im Unterricht auch ohne Projekt

    Die Sensor-Rakete „Apex Explorer“ lässt sich auch unabhängig vom vorgestellten Projekt hervorragend in den Mechanikunterricht der 10. Klasse integrieren. Ideal als Einstieg eignet sich das 12-seitige Arbeitsblatt, das nach jedem Flug automatisch von der Rakete erstellt wird. Anstelle der Gruppenarbeit mit der spezifischen Aufgabenverteilung für den Start der Rakete kann dieser zur Zeitersparnis und zur Reduzierung der Gefährdung auch als reines Lehrerexperiment erfolgen. Alternativ lässt sich das Thema ohne die Rakete behandeln: Anhand der Flugdaten vom 12.05.2026 können vielfältige physikalische Fragestellungen direkt im Unterricht bearbeitet werden. Dafür stehen die erstellten Erklärvideos, das Projekt-Poster, der Instagram-Kanal und KI-generierte Diagramme zur Verfügung.


    Download Arbeitauftrag zum Projekt für Schülerinnen und Schüler


    Download Datensätze des Raketenflugs am 12.05.2026

    • SloMo Video des Starts und der Landung der Rakete: Video
    • Durch die Rakete generiertes Arbeitsblatt mit echten Messdaten für die 10. Klassenstufe: PDF
    • Roh-Messdaten des Flugs am 12.05.2026 als csv-Datei: Download

    Download Präsentation zm Projekt für eine Lehrerfortbildung

    • Projekt-Präsentation für die Aus- und Fortbildung von Physik-Lehrer*innen: PDF

    Download KI-generierte Diagramme zum Raketenflug mit den Daten vom 12.05.2026

    • Download 35 KI-generierte Diagramme zu den skizzierten acht Fragen: zip-Datei

    Bezug der Rakete und weitere Informationen

    • Freiburger Raketenwerkstatt von Dr. Benjamin Bertsche: Link

  • III) Prompts für die Datenauswertung mit KI-Tools

    Beispiel-Prompts für die KI-gestützte Datenauswertung

    Die nachfolgenden Prompts dienten als Grundlage für die Analyse des CSV-Datensatzes. Sie wurden im Projektverlauf eigenständig entwickelt und im Sinne eines fortlaufenden „Prompt Engineerings“ iterativ verfeinert. In der praktischen Anwendung mit dem KI-Modell Google Gemini Pro (Version 3.1 oder Version 2.5 über fobizz) haben sie sich als äußerst zielführend erwiesen und zuverlässig die gewünschten Ergebnisse geliefert.


    1. Schritt: Grundlagen-Prompt mit Upload des Datensatzes im csv-Format


    Grundlagen-Prompt für alle weitere Fragen:

    Im Anhang findest du die Messdaten der Sensoren einer Modellbaurakete während ihres Flugs. Die Spaltenüberschriften enthalten jeweils das Formelzeichen sowie die Einheit der Messgröße in eckigen Klammern.

    Aufbau des Datensatzes:

    1. Spalte: Zeit t [s], 

    2. Spalte: berechnete Höhe h [m], 

    3. Spalte: berechnete Geschwindigkeit v [m/s], 

    4. Spalte: absolute Beschleunigung a_res [m/s²], 

    5. Spalte:  Schubkraft des Triebwerks F [N],

    6. Spalte: Beschleunigung in x-Richtung a_x [m/s²],

    7. Spalte:  Beschleunigung in y-Richtung a_y [m/s²],

    8. Spalte:  Beschleunigung in z-Richtung a_z [m/s²],

    9. Spalte: Winkelgeschwindigkeit um die x-Achse w_x [ °/s],

    10. Spalte: Winkelgeschwindigkeit um die y-Achse w_y [ °/s],

    11. Spalte: Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse w_z [ °/s].

    Hinweise zu den Messdaten:

    Die Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsdaten wurden mit einem IMU-Sensor erfasst.

    Die Werte der Beschleunigungen (Spalte 6 - 8) und Winkelgeschwindigkeiten (Spalte 9 - 11) liegen im Bezugssystem der Rakete (Body-Frame) und nicht im Bezugssystem der Erde (Navigation-Frame) vor.

    Die Schubkraft des Triebwerks wurde mithilfe eines piezoelektrischen Kraftsensors gemessen.

    Bitte gib bei allen physikalischen Größen stets das Formelzeichen sowie die Einheit an.

    Gegebene Daten der Rakete:

    Masse der Rakete ohne Treibsatz: 190 g

    Masse des vollen D9-Treibsatzes: 28 g

    Masse des leeren D9-Treibsatzes: 12 g

    Durchmesser der Rakete: 3,66 cm

    Explosionsenergie von Schwarzpulver: 2700 kJ/kg

    Die Dichte von Luft beträgt Höhe von Freiburg (270 m) bei 15°C: 1,18 kg/m^3.


    2. Schritt: Ergänzungs-Prompts zum Grundlagen-Prompt mit einzelnen Fragen


    Frage 1: Erkennung der Flugphasen 

    Bitte identifiziere die verschiedenen Flugphasen der Rakete anhand der Messdaten und bestimme die jeweiligen Zeitpunkte möglichst genau mit einer physikalischen Begründung. Zeichne die Flugphasen übersichtlich in die Diagramme ℎ(𝑡),  𝑣(𝑡),  𝑎_𝑥 (𝑡) und 𝐹(𝑡) ein. Unterscheide dabei die Phasen: Ruhe auf der Startrampe, Antriebsphase, Freiflugphase, Fallschirmentfaltung, Sinkflug am Fallschirm und Landung.  


    Frage 2: Bestimmung der Höhe über den Luftdruck

    Bitte erkläre, wie man über den Drucksensor in der Rakete die Flughöhe bestimmen kann. Zeichne dazu einen Graphen mit dem Luftdruck 𝑝(𝑡)in Abhängigkeit von der Zeit sowie darunter die Höhe ℎ(𝑡) in Abhängigkeit von der Zeit und erläutere den Zusammenhang zwischen beiden Diagrammen. 


    Frage 3: Berechnung der Geschwindigkeit 

    Bitte berechne die Geschwindigkeit der Rakete auf zwei unterschiedlichen Wegen, vergleiche die Ergebnisse miteinander und stelle beide Geschwindigkeitsverläufe in einem gemeinsamen Diagramm dar. Untersuche dabei mögliche Unterschiede zwischen den Methoden und diskutiere, welche Methode die zuverlässigsten Ergebnisse liefert. Gehe außerdem darauf ein, welchen Einfluss Messfehler und Sensorrauschen auf die Berechnung der Geschwindigkeit haben.


    Frage 4: Luftreibung und Bestimmung des 𝑐_𝑤-Werts 

    Bitte untersuche die Luftreibungskraft der Rakete und bestimme, in welchen Flugphasen sich besonders geeignete Messdaten zur Analyse der Luftreibung ergeben. Beschreibe, welche Proportionalität zwischen Luftreibungskraft und Geschwindigkeit zu erwarten ist und wie sich die Luftreibungskraft aus den Messdaten bestimmen lässt. Erläutere außerdem, wie daraus der Luftwiderstandsbeiwert 𝑐_𝑤der Rakete bestimmt werden kann. Stelle die Luftreibungskraft 𝐹_L (𝑣) grafisch dar und interpretiere den Verlauf physikalisch.


    Frage 5: Schubkraft und Beschleunigung 

    Bitte erläutere, warum nur ein Teil der Schubkraft des Triebwerks tatsächlich zur Beschleunigung der Rakete in x-Richtung genutzt werden kann. Gehe dabei insbesondere auf den Einfluss der Gewichtskraft sowie der Luftreibung ein und erkläre, warum die resultierende Kraft kleiner als die eigentliche Schubkraft des Triebwerks ist. Erstelle außerdem einen Graphen, der sowohl die Schubkraft des Triebwerks als auch die resultierende Kraft welche sich aus der gemessenen Beschleunigung ergibt, in Abhängigkeit von der Zeit darstellt. 


    Frage 6: Impulserhaltung

    Bitte erkläre mithilfe der Impulserhaltung, wie das nach hinten ausströmende Gas die Rakete beschleunigen kann. Beschreibe dabei den physikalischen Zusammenhang zwischen dem ausgestoßenen Gas und der entgegengesetzten Bewegung der Rakete. Untersuche außerdem, mit welcher Geschwindigkeit das Gas ungefähr nach hinten ausgestoßen wird. Der Hersteller gibt für den Treibsatz D9 einen Gesamtimpuls von 20 Nm an. Bestimme den Gesamtimpuls experimentell aus der Schubkraft des Triebwerks, wobei ausschließlich die Sartphase berücksichtigt werden soll. Vergleiche anschließend den berechneten Wert mit der Herstellerangabe und diskutiere mögliche Abweichungen. 


    Frage 7: Energiebetrachtung

    Bitte erstelle ein übersichtliches Diagramm, das zeigt, welche Energieform (chemisch, potentiell und kinetisch) in den verschiedenen Flugphasen der Rakete jeweils dominiert. Verwende dazu möglichst ein Säulendiagramm, in dem die verschiedenen Energieformen während der unterschiedlichen Flugphasen dargestellt werden. Erläutere zusätzlich die physikalischen Energieumwandlungen während des Raketenfluges. 


    Frage 8: IMU-Sensor und Bezugssysteme

    Die Beschleunigungsdaten in der Messdatei liegen im Bezugssystem der Rakete (Body-Frame) vor. Bitte erkläre in nachvollziehbaren Schritten, wie die Umrechnung vom Sensor-Bezugssystem der Rakete (Body Frame) in das globale Bezugssystem der Erde (Navigation Frame) erfolgt. Gehe dabei insbesondere auf die Orientierung des Sensors, die Bedeutung der Rotationen im Raum sowie auf die mathematische Transformation zwischen den beiden Bezugssystemen ein. Beschreibe außerdem, warum diese Umrechnung notwendig ist und welche Vorteile das globale Bezugssystem für die Analyse des Raketenfluges vor allem nach dem Zünden des Fallschirms bietet.



    Kultur des Teilens und Verbesserns der Prompts

    © Dr. Patrick Bronner, Friedrich-Gymnasium Freiburg (Lizenz: CC BY-NC-ND)


    Literatur zur Vertiefung:

    Vogt, P., Sander, P. Küchemann, S. & Kuhn, J. (2025). KI-unterstützte Minilabore: Smartphone-Experimente mit KI auswerten: Beispiel Beschleunigungsmessung. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik 209, S. 24-27.


  • IV) Projekt-Ergebnisse der Schülerinnen und Schüler

    Projektarbeit mit maximaler Gestaltungsfreiheit

    Um das eigenverantwortliche Lernen gezielt zu fördern, stand die abschließende Projektphase ganz im Zeichen der Gestaltungsfreiheit. Die Abiturientinnen und Abiturienten durften ihren fachlichen Schwerpunkt innerhalb des Themas der Raketenphysik entsprechend ihrer persönlichen Interessen festlegen und auch das Format der Präsentation völlig frei wählen. Dieser offene Ansatz ermöglichte es ihnen, ihre Stärken optimal einzubringen und den Arbeitsprozess selbstbestimmt zu steuern.


    Vielfalt der Lernprodukte

    Am Ende des Projekts stand eine beeindruckende und kreative Bandbreite an Ergebnissen. Die eingereichten Arbeiten umfassten klassische Erklärvideos, strukturierte wissenschaftliche Poster, detaillierte 3D-CAD-Modelle sowie eigens konzipierte, themenspezifische Instagram-Kanäle. Auf diese Weise wurden weit über die fachliche Auseinandersetzung hinaus essenzielle Schlüsselkompetenzen wie Eigenorganisation, Kreativität und Medienbildung nachhaltig gefördert.


    Würdigung der Ergebnisse

    Ein großes Lob gebührt dem gesamten Physik-Leistungskurs für diese herausragenden Leistungen. Die entstandenen Lernprodukte zeugen von hoher inhaltlicher und medialer Qualität und können sich absolut sehen lassen. Die Schülerinnen und Schüler freuen sich sehr über Wertschätzung in Form von Likes und konstruktiven Kommentaren unter ihren Beiträgen.


    Beispiel 1/7: Erklärvideo von Lukas 

    Thema: Wie bestimmt man die Geschwindigkeit einer Rakete?

    Video: https://youtu.be/wx0YzqceFEA


    Beispiel 2/7: Erklärvideo von Fabian

    Thema: Wie bestimmt man den Luftwiderstand einer Rakete?

    Video: https://youtu.be/Yr1cmXnCrZY


    Beispiel 3/7: Wissenschaftliches DIN A0 Poster von Johanna

    Thema: Projekt Apex Explorer: Mit Sensoren und KI in den Himmel

    Download: PDF


    Beispiel 4/7: Instagram Kanal von Ben

    Thema: Raketen-Physik-am-FG 

    Link: https://www.instagram.com/raketenphysikamfg


    Beispiel 5/7: Erklärvideo von Oscar

    Thema: Sensorfusion - der Weg zum Erfolg

    Video: https://youtu.be/AkC7OARLjxY


    Beispiel 6/7: CAD-Konstruktion und CFD- Simulation von Elias

    Thema: Numerische Simulation Raketenflug und Luftwiderstand

    Programme: Onshape (CAD-Modell der Rakete) und Ansys (Computational-Fluid-Dynamics)

    Erklärvideo: folgt


    Beispiel 7/7: Energie-Kalkulationen von Linus

    Thema: Energie-Bilanz in verschiedenen Flugphasen auf Grundlage der Schubkraft

    Erklärvideo: folgt


Buch zum Physik-unterricht

  • a) Vorstellung des Buches // Apps, Projekte & KI: Physik trifft Digitalisierung

    Buchtitel

    Apps, Projekte & KI: Physik trifft Digitalisierung

    Mit hilfreichen Tipps, spannenden Anwendungsfällen und zahlreichen Beispielen


    Bestellung

    Direkt beim Auer-Verlag


    Hinweise

    Verlag: Auer

    Umfang: 70 Seiten

    Format: DIN A4

    Veröffentlichung: April 2026

    Autor: Patrick Bronner

    ISBN: 978-3-403-09395-4


  • b) Inhalte des Buches // Verknüpfung mit den Heften des Leistungskurses

    Vorwort


    Digitale Medien im MINT-Unterricht

    • Einheitliche Tablet-Ausstattung für Schülerinnen und Schüler
    • Mit wirkungsvollem Tablet-Einsatz Motivation und Leistung steigern
    • Anforderung I: Begrenzte Nutzungszeit von Schüler-Tablets
    • Anforderung II: Digitale Medien und Methoden als Ergänzung
    • Anforderung III: Kooperatives Lernen mit digitalen Medien
    • Anforderung IV: Kontinuierliche Fortbildungen
    • Sicht- und Tiefenstrukturen für den digitalen Unterricht

    Etablierung einer neuen Lern- und Prüfungskultur

    • Zusammenspiel von Fachwissen und Kompetenzen
    • Von der Reproduktion zur Förderung von 21st Century Skills
    • Projektarbeiten und digitale Medien: Synergien für eine neue Lernkultur
    • Anpassung der Prüfungskultur an die Lernkultur
    • Neue Prüfungskultur: Tablet-Einsatz in Klassenarbeiten
    • Neue Prüfungskultur: Bewertung von Projektarbeiten
    • Kontextorientiertes Lernen und interdisziplinäre Vernetzung
    • KI als Impulsgeber für eine neue Lern- und Prüfungskultur

    Apps für den Physikunterricht

    • Einführung in das Kapitel
    • Akustik: App Schallanalysator // Kursheft: 1.1.1; 1.1.7; Aktivität: 1, 4, 5, 6, 7
    • Mechanik: App MechanikZ
    • Mechanik: App NewtonDV // Aktivität: 7
    • Mechanik: App MatchGraph
    • Universell: App phyphox // Kursheft: 1.1.1; Aktivität: 2
    • Universell: App SPARKvue // Kursheft: Kapitel 1 - 4; Aktivität: 3, 9, 10, 11, 12
    • Quantenphysik: Apps und Videos // Kursheft: Kapitel 6.1; 6.3.1-6.3.6; Aktivität: 17

    Externe Sensoren für den Physikunterricht

    • Einführung in das Kapitel
    • Mechanik: Sensor-Fahrzeuge // Kursheft: 1.1.3; 1.1.4; 2.1; Aktivität: 3
    • Wärmelehre: IR-Kameras
    • E-Lehre: Sensoren U & I // Kursheft: 2.3.4; 2.4.1; 3.1.3; 3.1.6; 3.2.1; Aktivität: 9, 10, 11, 12
    • Wellenlehre: Interferenz an Spalte // Kursheft: 4.4.1; 4.4.2; 4.4.3
    • Optik: Aufnahme von Spektren // Kursheft: 4.4.2; 5.4; 5.5; 6.1; Aktivität: 14

    Künstliche Intelligenz im Physikunterricht

    • Einführung in das Kapitel
    • Prompts für die Unterrichtsvorbereitung mit ChatGPT
    • Kritisch-reflektierter Umgang mit Text-KI
    • KI-Personen Chats // Kursheft: 3.2.5
    • Physikalisches Echtzeit-Feedback
    • KI-Bild Erstellung und ethische Aspekte // Kursheft: Kapitel 1 - 6
    • Sinnvolle Aufgaben ko-kreativ mit KI // Aktivität: 7, 12, 16

    Projekte im Physikunterricht

    • Einführung in das Kapitel
    • Universell: Nachvertonung von stummen Videos // Kursheft: 5.3
    • Mechanik: Stick-Bomb Kettenreaktion
    • Wärmelehre: Lichterketten und Klimaschutz
    • E-Lehre: Licht in der Wohnung
    • Wellenlehre: Elektromagnetisches Spektrum (Instagram)
    • Schwingungen und Wellen: Sektglas-Musik-Eisenbahn // Aktivität: 7
    • E-Lehre: Induktion im Alltag entdecken // Aktivität: 12

  • c) Hybrides Buch // Updates, neue Apps, KI-Tools & Unterrichtsprojekte

    Apps, KI und ein gedrucktes Buch – ein Widerspruch?

    Ist ein Buch über digitale Tools nicht bereits veraltet, bevor es in Druck geht? Die Antwort ist ganz klar: ja! Deshalb geht dieses Projekt einen hybriden Weg. Es verbindet analoge Tiefe mit digitaler Aktualität.


    Das Buch liefert das Fundament 

    Im Buch können Sie sich in Ruhe in das pädagogische Konzept zum Einsatz von Tablets im Unterricht, in "Grundlagen-Apps" und in etablierte Projekte einlesen. Sie lernen, wie Sie digitale Werkzeuge wirkungsvoll im Physikunterricht verankern – mit einem pädagogischen Fundament, das jedes Software-Update überdauert.


    Die Website liefert die Updates 

    Apps und KI-Tools verändern sich täglich. Deshalb ergänzt diese begleitende Website das Buch als dynamisches Gegenstück.  Auf dieser Seite finden Sie aktuelle Unterrichtsprojekte, neue KI-Tools und App-Updates. Die aktuellen Inhalte bilden die Grundlage für die zweite Auflage des Buches.



    Updates zum Kapitel: "Apps für den Physikunterricht"


    • Thema "Quantenphysik: Apps und Videos": Passend zu den im Buch genannten Quantenphysik-Videos gibt es seit März 2026 die iOS-App „Quantum AR Lab“ von Herrn Prof. Dr. Philipp Bitzenbauer. Die interaktive Augmented-Reality-App macht zentrale Quanten-Experimente greifbar: Lernende erforschen die Phänomene eigenständig oder im Team – orts-, zeit- und laborunabhängig.

    Updates zum Kapitel: "Externe Sensoren im Physikunterricht"


    • Optik - Digitale Spektrometer: Schülerinnen und Schüler erstellen mit dem Bausatz von Astromedia ein eigenes Spektrometer und erlernen dabei dessen Funktionsweise (Gitter). Neu: Schülervideo zur Realisierung des Projekts mit einem 3D-Drucker: Video 3D Druckdateien (.step): Download

    Updates zum Kapitel: "Künstliche Intelligenz im Physikunterricht"


    • Physik-Rap-Songs: Zur Motivation im Unterricht können mit dem KI-Tools "Suno" Physik-Songs z. B. als motivierende Zusammenfassung eines Themas erstellt werden. Song-Beispiele aus meinem Unterricht (Mathematik & Physik) sowie eine Anleitung zur Song-Erstellung: Klick
    • Vibe-Coding im Physikunterricht: Mithilfe des KI-Tools "Claude" lassen sich Programme z. B. zur mathematischen Modellierung von Experimenten – wie der Federschwingung – in Minutenschnelle und exakt zugeschnitten auf den Unterrichtseinstieg (z. B. mit einem schwingenden Physik-Maskottchen) generieren. Ein kritisch-konstruktiver Umgang mit diesen KI-generierten Inhalten wird gefördert, indem die Lernenden das Programm analysieren und selbstständig Fehler identifizieren und mit entsprechenden Prompt-Vorschlägen für den Lehrer-Account beheben. Da schulkonforme Plattformen wie telli oder fobizz diese Funktion noch nicht bieten, ist die Erstellung bzw. Korrektur der Programme aus Datenschutzgründen vorerst der Lehrkraft vorbehalten. Beispiel: Schwingung von Elch Bodo.
    • KI-gestützte Datenauswertung: KI-Tools können inzwischen komplette Datensätze analysieren, visualisieren und interpretieren. In meinem Physikunterricht der Kursstufe wurde dieser Zugang genutzt, um die Sensordaten eines Raketenflugs auszuwerten. Da schulkonforme Plattformen wie AIS.chat oder fobizz diese Funktion noch nicht bieten, ist die aktive KI-Auswertung aus Datenschutzgründen vorerst auf den Lehrer-Computer beschränkt. Vollständige Projektbeschreibung siehe weiter unten (Reiter I-IV).


    Updates zum Kapitel: "Projekte im Physikunterricht"


    • Projekt Photoeffekt: In diesem Projekt erarbeiteten sich die Lernenden die physikalischen Grundlagen des Photoeffekts eigenständig. Anschließend führten sie ein Schülerexperiment durch, um das Plancksche Wirkungsquantum experimentell zu bestimmen. Ihre theoretischen Erkenntnisse und praktischen Ergebnisse haben sie in einem Erklärvideo zusammengefasst: Video.
    • Projekt Rakete & KI: Start einer Modellbau-Rakete und Datenanalyse mit KI in der Kursstufe. Vollständige Projektbeschreibung siehe weiter unten (Reiter I-IV).


Workshops & Vorträge zum Physik- unterricht

  • I) Fortbildung: Apps, Projekte & KI für den digitalen Physikunterricht (1 - 8 h)

    Titel der Fortbildung

    Apps, Projekte und KI-Tools für den digitalen Physikunterricht


    Abstract zur Fortbildung

    Im Zeitalter der Digitalisierung gehört das Fach Physik zum Vorreiter der digitalen und zeitgemäßen Unterrichtsgestaltung. Durch den Einsatz von Sensoren, Live-Feedback- Apps und KI-Tools kann der Unterricht emotional anregender, wirkungsvoller und personalisierter gestaltet werden. Die Digitalisierung des MINT-Unterrichts wird allerdings nur dann erfolgreich sein, wenn damit auch ein Wandel der Lernkultur verbunden ist. Die digitalen Werkzeuge sollten mit individuellen, forschenden, kreativen und projektartigen Arbeitsaufträgen verknüpft werden. Ein Schwerpunkt der Fortbildung sind kompetenzorientierte Beispiele aus dem Physikunterricht des Referenten.


    Inhalte der Fortbildung

    1. Akustik: Klassenstufe 7 - 12  
    2. Didaktik: Wirkungsvoller Medieneinsatz
    3. Optik: Klassenstufe 7 - 12  
    4. Wärmelehre: Klassenstufe 9
    5. Didaktik: Kompetenzorientierung  
    6. E-Lehre: Klassenstufe 8 - 12 
    7. Mechanik: Externe Sensoren  
    8. Didaktik: Reflektierter Einsatz von KI-Tools
    9. Mechanik: Animation, Videoanalyse & interne Sensoren 
    10. Didaktik: Neue Lern- und Prüfungskultur 

    Download Material zur Fortbildung


  • II) Workshop: Neue Zugänge zur Atom- & Quantenphysik für die Kursstufe (1 - 4 h)

    Titel der Fortbildung

    Neue Zugänge zur Atom- und Quantenphysik - Praxisbeispiele aus dem Unterricht


    Abstract zur Fortbildung

    Wie lassen sich die neuen Vorgaben zur Atom- und Quantenphysik des neuen Bildungsplans (IQB-Vorgaben) praxisnah und schülerorientiert umsetzen? Welche Chancen bieten Experimente mit einzelnen Photonen, Abbildungen stationärer Zustände und Animationen atomarer Übergänge für den Unterricht? In dieser Fortbildung erhalten Sie zu jedem Themenbereich zunächst einen klar strukturierten Unterrichtsgang mit direkt einsetzbaren Materialien. Anschließend vertiefen wir die zugrunde liegende Theorie – kompakt, verständlich und stets mit Blick auf den Unterricht. 


    Struktur der Fortbildung

    1.  Quantenphysik // Regelheft: Leistungskurs Abitur 2026
    2. Quantenphysik // Theorie: Experimente mit einzelnen Photonen 
    3. Atomphysik // Regelheft: Leistungskurs Abitur 2026
    4. Atomphysik // Theorie: Stationäre Zustände & atomare Übergänge

    Download Material zum Vortrag


  • III) Online-Fortbildung: Digitaler Physikunterricht (fobizz, 2 h Aufzeichnung)

    Titel des Webinars

    Apps, Projekte und KI-Tools für den digitalen Physikunterricht


    fobizz Live-Webinar

    • 25.04.2024 // 19 - 21 Uhr

    Rezessionen:

    • "Kurz, knackig,....perfekt. Sehr viele Möglichkeiten in kurzer Zeit verständlich präsentiert. "
    • "Super Überblick mit vielen motivierenden Beispielen, die Lust auf 'neuen' Unterricht machen. "
    • "Das war eine tolle Fortbildung mit einem absoluten mega Angebot an praktischen Möglichkeiten, die auch zum Nachmachen motivieren." 

    Kostenfreie Aufzeichnung des Webinars


Veröffent-lichungen zum Physik-unterricht

  • P. Bronner: "Apps, Projekte & KI: Physik trifft Digitalisierung"
    Unterrichtsratgeber, 70 Seiten, Auer-Verlag, erscheint: 21.04.2026.
  • P. Bronner: "Erklär's mir ko-kreativ mit KI: Induktion im Alltag"
    Artikel in der Zeitschrift "Unterricht Physik", Ausgabe 210/2025.    Beitrag lesen
  • P. Bronner & M. Hauck: "Wie KI den Physikunterricht bereichern kann" 
    Artikel in der Zeitschrift "Unterricht Physik", Ausgabe 209/2025.     Online-Artikel
  • P. Bronner: "Zauber der Weihnachtszeit: Die Sektglas-Musik-Eisenbahn"
    Artikel in der Zeitschrift "Unterricht Physik", Ausgabe 209/2025.     Online-Artikel
  • Bronner, P.: Instagram? Eine Chance für den Physikunterricht! ePaper
    Zeitschrift "schule digital", Friedrich Verlag, 2-2021
  • P. Bronner: Funktionale Zusammenhänge & Sensoren. Artikel
    Zeitschrift "Unterricht Physik", Friedrich Verlag, 175/2020.
  • P. Bronner: Bestimmung Schallgeschwindigkeit & Flipped-Classroom. Artikel
    Zeitschrift "Unterricht Physik", Friedrich Verlag, 175/2020.
  • P. Bronner: Physik hautnah – mit der Tablet-Wärmebildkamera. Download
    Zeitschrift "ExcitingEdu", Klett Verlag, 03/2020.
  • P. Bronner: "Einsatz von stummen Videos zur Kompetenzförderung im Physikunterricht". Artikel
    Schweizer Bildungsplattform TeachOZ, 25.02.2020
  • P.Bronner: Das Weltall im Klassenzimmer: Physik mit Augmented Reality.
    Zeitschrift "ExcitingEdu", Klett Verlag, 01/2019.
  • P. Bronner: Beschleunigung in der Achterbahn & Wärmestrahlung. Artikel
    Zeitschrift "Unterricht Physik", Friedrich Verlag, 170/2019.
  • P. Bronner, K. Reitz-Koncebovski, K. Maaß:
    Sechsteilige Artikelserie zum forschenden Lernen in den Fächern Physik- und Mathematik.
    Zeitschrift "MINT-Zirkel", Klett Verlag, 5-12/2015 & 1-4/2016.    Download
  • P. Bronner: Smartphones und Schokoküsse im Physik-Unterricht.
    Zeitschrift "MINT-Zirkel", Klett Verlag, 08/2015.
  • P. Bronner: Smartphones im Physikunterricht – vom Schülerprojekt zum Schulkonzept.
    Zeitschrift "Meine Schule leiten", Raabe Verlag, 24/2016.
  • P. Bronner: Smartphones und Tablets im MINT-Unterricht.
    Zeitschrift "L.A. Multimedia", Westermann Verlag, 03/2016.
  • P. Bronner, A. Strunz, C. Silberhorn, J. P. Meyn:
    Und er würfelt doch! Optische Experimente zum Quantenzufall.
    Zeitschrift "PdN - Physik", Aulis Verlag, Ausgabe 01 /2013.
  • P. Bronner, K. Maaß: Forschendes Lernen mit dem Kerzenversuch.
    Zeitschrift "MINT-Zirkel", Klett Verlag, Ausgabe 02 / 2013
  • P. Bronner: Differenzieren mit offenen Aufgaben & forschendem Lernen.
    Zeitschrift "PdN - Physik", Aulis Verlag, Ausgabe 06 / 2013
  • A. Vetter, A. Strunz, P. Bronner, J. P. Meyn:
    Photonik macht Schule – Ein Schülerlabor zur Quantenoptik.
    Praxis der Naturwissenschaften - Physik, 59(8):17–19, 2010. 
  • P. Bronner, A. Strunz, C. Silberhorn, and J. P. Meyn:
    Interactive screen experiments with single photons.
    European Journal of Physics, 30(2):345–353, 2009.
  • P. Bronner, A. Strunz, C. Silberhorn, and J. P. Meyn:
    Demonstrating quantum random with single photons.
    European Journal of Physics, 30(5):1189–1200, 2009.
  • P. Bronner, H. Hauptmann, F. Herrmann:
    Wie sieht ein Atom aus?     Download (Zeitschrift mit Artikel und Bilder)
    Praxis der Naturwissenschaften - Physik, 55(2):18–21, 2006.
  • P. Bronner, H. Hauptmann, D. Roth, F. Herrmann:
    Das Wasserstoffatom im Bild.    Bilder & Animationen
    CD-ROM, 2. Auflage, dreisprachig, Aulis Verlag, Köln, 2006.