Kostenlose virtuelle Labore für Physik, Chemie, Biologie

Kostenlose virtuelle Labore lassen jede Schülerin und jeden Schüler das Experiment selbst durchführen, statt nur zuzusehen: im Unterricht, zu Hause oder am Smartphone. Diese Übersicht listet 28 virtuelle Labore aus der Simulic-Bibliothek, nach Fach geordnet: Physik, Chemie, Biologie sowie Geo- und Weltraumwissenschaften. Zu jedem Labor bekommen Sie den Namen, die Klassenstufe, für die es geschrieben wurde, und einen Satz dazu, was die Lernenden darin tatsächlich tun. Gibt es einen vollständigen Unterrichtsentwurf, ist er verlinkt, sodass Sie mit einem Klick von „das sieht nützlich aus“ zu einer fertigen Stunde kommen. Drei der Labore sind unten eingebettet, damit Sie sie vor der Entscheidung ausprobieren können.

Was „kostenlos“ hier bedeutet

Jede Simulation der Bibliothek abzuspielen ist kostenlos, für Sie und Ihre Lernenden.

• Lernende brauchen nie ein Konto. Sie teilen einen Link (simulic.com/p/…), einen QR-Code oder eine Einbettung in Ihrem LMS, und das Labor öffnet sich im Browser. Schülerseiten setzen keine Cookies.
• Lehrkräfte bekommen die wichtigsten Freigabe-Werkzeuge kostenlos: mehrere benannte Links pro Simulation, festgelegte Startwerte und Fragensets mit automatischer Prüfung. Der kostenlose Tarif sammelt 100 Schülerantworten pro Monat.
• Was Geld kostet: Pro (7 \(im Monat oder 59\) im Jahr) hebt die Antwortgrenze auf und fügt Link-Optionen wie Ablaufdaten und gesperrte Parameter hinzu. Eine eigene Simulation mit KI zu erstellen verbraucht Credits. Siehe Preise.

So lesen Sie die Liste. Die Klassenstufe ist die, für die jede Simulation geschrieben wurde. Die meisten Labore funktionieren ein oder zwei Jahre darüber oder darunter, und viele haben einen einfacheren und einen schwierigeren Bildschirm. Labore, zu denen ein Unterrichtsentwurf gehört, weisen darauf hin.

Suchen Sie ein Thema, das hier fehlt? Das Suchfeld auf jeder Seite findet Simulationen nach Name, Thema und Schlagwörtern in der gesamten Bibliothek mit über 500 Simulationen.

Physik-Labore

Sie decken den Kern der meisten Physikkurse ab: Bewegung, Kräfte, Energie, Wellen und Licht sowie Elektrizität. Die Labore für die Sekundarstufe I (Klassen 6–9) konzentrieren sich jeweils auf eine Beziehung; die Labore für die Sekundarstufe II fügen Diagramme, Datentabellen und Messungen hinzu.

Schiefer Wurf – Flugbahn und Luftwiderstand · Klasse 10 Die Lernenden stellen Abwurfhöhe, Winkel und Geschwindigkeit ein, um mit einem Basketball, einer Stahlkugel oder einem Federball ein Ziel zu treffen, und vergleichen dann die Bahnen mit und ohne Luftwiderstand. Unterrichtsentwurf: Schiefer Wurf.

Fadenpendel – Periodendauer, Energie und Messung von g · Klasse 11 Die Lernenden ändern Länge, Masse, Schwerkraft und Reibung, messen die Periodendauer mit dem eingebauten Timer und bestimmen g auf einem geheimnisvollen Planeten im Bildschirm „Labor“. Unterrichtsentwurf: Fadenpendel.

Kräfte und Bewegung – Grundlagen · Klasse 6 Die Lernenden führen ein Tauziehen durch, um die Gesamtkraft zu sehen, schieben Körper mit und ohne Reibung und beobachten die Zahlen hinter F = m·a auf dem Bildschirm „Beschleunigung“. Unterrichtsentwurf: Kräfte und Bewegung.

Auftrieb – Labor und Körperformen · Klasse 8 Die Lernenden ändern Flüssigkeitsdichte, Schwerkraft und Masse des Körpers, lesen die Auftriebskraft aus der verdrängten Flüssigkeit ab und vergleichen einen Quader, eine Kugel, einen Kegel, eine Flasche und ein Boot gleichen Volumens. Unterrichtsentwurf: Dichte und Auftrieb.

Lichtstrahlen – Brechung, Totalreflexion und Prismen · Klasse 9 Die Lernenden ziehen einen Laser über die Grenze zwischen zwei Medien, messen den Brechungswinkel mit einem Winkelmesser, bestimmen die Brechzahl unbekannter Materialien und zerlegen weißes Licht mit einem Prisma. Unterrichtsentwurf: Brechung und Linsen.

Spezifische Wärmekapazität – verschiedene Stoffe erwärmen · Klasse 12 Die Lernenden erwärmen zwei Stoffe, etwa Wasser und Aluminium, mit demselben Heizer und vergleichen die Steigungen ihrer Temperatur-Zeit-Diagramme.

Stoßlabor – Impuls und kinetische Energie bei Stößen · Klasse 10 Die Lernenden lassen bis zu vier Kugeln auf einer Bahn oder zwei Kugeln in einer Ebene zusammenstoßen, stellen die Elastizität von 0 bis 100 % ein und prüfen Impuls und kinetische Energie in der Live-Datentabelle.

In zwei Minuten ausprobiert. Auf dem Bildschirm „Einführung“ sind standardmäßig eine 1-kg-Kugel mit 2 m/s und eine 1,5-kg-Kugel mit −1 m/s eingestellt. Lassen Sie die Lernenden die Geschwindigkeiten nach dem Stoß vorhersagen und lesen Sie dann die Tabelle ab: −1,6 m/s und 1,4 m/s. Der Gesamtimpuls bleibt bei 0,5 kg·m/s und die kinetische Energie bei 2,75 J. Auf dem Bildschirm „Unelastisch“ bleiben die Kugeln bei 0,2 m/s aneinander haften, und es bleiben nur 0,05 J kinetische Energie übrig. Lesen Sie die Tabelle direkt nach dem ersten Stoß ab, bevor die Kugeln an den Enden der Bahn abprallen.

Ohmsches Gesetz – Spannung, Stromstärke und Widerstand · Klasse 9 Die Lernenden ändern Spannung und Widerstand, tragen die Stromstärke in eine Tabelle ein und nutzen das I-U-Diagramm, um zu sehen, welche Größen proportional sind. Unterrichtsentwurf: Ohmsches Gesetz.

Gleichstromkreise bauen – Schaltungen aufbauen, Stromstärke und Spannung messen · Klasse 9 Die Lernenden bauen Schaltungen aus Drähten, Batterien, Glühlampen, Widerständen und Schaltern, lesen mit Voltmeter und Amperemeter ab und vergleichen Reihen- und Parallelschaltungen. Unterrichtsentwurf: Reihen- und Parallelschaltung.

Weitere Ideen für diese Labore: Ideen für interaktiven Physikunterricht.

Chemie-Labore

Sie reichen vom Teilchenmodell und von Atomen in der Sekundarstufe I bis zu Titrationskurven und Reaktionsgeschwindigkeiten in der Sekundarstufe II. Mehrere ersetzen Experimente, die sich im Schullabor nur schwer sicher oder schnell durchführen lassen.

Aggregatzustände – Teilchenmodell beim Erhitzen und Abkühlen · Klasse 6 Die Lernenden erhitzen und kühlen Wasser, Ethanol, Quecksilber oder Sauerstoff, beobachten, wie die Teilchen schmelzen, sieden, kondensieren und erstarren, und finden die waagerechten Abschnitte im Temperatur-Zeit-Diagramm.

Aggregatzustände – fest, flüssig, gasförmig und Phasenübergänge · Klasse 12 Die Lernenden erhitzen, kühlen und komprimieren Neon, Argon, Sauerstoff oder Wasser, lesen Manometer und Phasendiagramm ab und vergleichen die Kräfte zwischen den Teilchen, um Siedepunkte zu erklären. Unterrichtsentwurf: Aggregatzustände.

pH-Skala – Säuren und Basen messen und mischen · Klasse 11 Die Lernenden messen den pH-Wert von Alltagsflüssigkeiten von Batteriesäure bis Rohrreiniger, geben Wasser hinzu, um zu sehen, wie das Verdünnen den pH-Wert ändert, und vergleichen auf dem Bildschirm „Mikro“ die Konzentrationen von H₃O⁺ und OH⁻. Unterrichtsentwurf: pH-Skala.

Reaktionsgleichungen ausgleichen – Koeffizienten, Molekülmodelle und Übungsspiel · Klasse 8 Die Lernenden stellen Koeffizienten ein, bis die Atome auf beiden Seiten ausgeglichen sind, prüfen mit Molekülmodellen und einer Waage und spielen dann ein Spiel mit drei Stufen zu je fünf Gleichungen. Unterrichtsentwurf: Reaktionsgleichungen ausgleichen.

Moleküle bauen – Atome, Wertigkeit, Formeln und 3D-Formen · Klasse 7 Die Lernenden verbinden Atome nach ihrer Wertigkeit zu Molekülen wie H₂O, CO₂ und NH₃, lesen jede Formel und jeden Namen ab und drehen ein 3D-Modell des Ergebnisses. Unterrichtsentwurf: Ein Molekül bauen.

Atom bauen – Protonen, Neutronen, Elektronen, Ionen und Isotope · Klasse 7 Die Lernenden fügen Protonen, Neutronen und Elektronen hinzu, um Atome bis Z = 20, Ionen und Isotope zu bauen, und lesen Massenzahl, Ladung und die Stabilität des Kerns ab.

Säure-Base-Titration und Titrationskurve · Klasse 12 Die Lernenden geben NaOH tropfenweise zu einer starken oder schwachen Säure, beobachten den Sprung des pH-Werts am Äquivalenzpunkt und prüfen, ob Phenolphthalein oder Methylorange der richtige Indikator ist.

In zwei Minuten ausprobiert. Mit den Standardwerten (20 mL 0,1 M Säure, 0,1 M NaOH) liegt der Äquivalenzpunkt bei 20,00 mL. Wechseln Sie zu CH₃COOH und Methylorange: Die Simulation meldet, dass der Farbumschlag bei etwa 6,22 mL erfolgt, ein Titrationsfehler von etwa −69 %. Wechseln Sie zu Phenolphthalein, und der Fehler sinkt unter 0,1 %. Der pH-Wert am Äquivalenzpunkt beträgt bei der schwachen Säure 8,72, und genau deshalb kommt es auf die Wahl des Indikators an.

Reaktionsgeschwindigkeit – Stoßmodell (Konzentration, Temperatur, Katalysator, Oberfläche) · Klasse 10 Die Lernenden ändern jeweils einen Faktor und vergleichen die neue Produktkurve mit dem vorigen Durchlauf, der im Diagramm stehen bleibt.

Redoxreihe der Metalle – Metall in Lösung eintauchen · Klasse 9 Die Lernenden tauchen Metalle von Kalium bis Gold in verdünnte Säuren, Salzlösungen oder Wasser und achten auf Wasserstoffbläschen, einen neuen Metallüberzug oder gar keine Reaktion.

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Biologie-Labore

Sie machen unsichtbare Vorgänge sichtbar: Moleküle, die Membranen durchqueren, Enzyme bei der Arbeit, Gene, die exprimiert werden, und Populationen, die sich über Generationen verändern.

Genexpression – Transkription, Translation und Regulation · Klasse 12 Die Lernenden setzen Transkriptionsfaktoren, RNA-Polymerase und Ribosomen auf die DNA, um mRNA und Protein herzustellen, und sehen dann, wie Regulation und Zufall die Proteinmengen von Zelle zu Zelle verändern. Unterrichtsentwurf: Genexpression.

Diffusion und Osmose – Membranmodell und Versuch mit Kartoffelstäbchen · Klasse 7 Die Lernenden vergleichen Diffusionsraten durch eine Membran, beobachten, wie sich Wasser durch Osmose bewegt, und legen sechs Kartoffelstäbchen in Zuckerlösungen, um herauszufinden, wo sich die Masse nicht ändert.

Fotosynthese – Sauerstoffbläschen der Wasserpest zählen · Klasse 7 Die Lernenden verschieben die Lampe, ändern CO₂ und Temperatur, zählen die Sauerstoffbläschen und tragen die Rate gegen jeden Faktor auf.

Enzymaktivität in Abhängigkeit von Temperatur, pH-Wert, Substratkonzentration und Hemmstoffen · Klasse 10 Die Lernenden wählen Amylase, Pepsin oder Trypsin, ändern Temperatur, pH-Wert und Substratkonzentration, fügen einen Hemmstoff hinzu und beobachten die Bildungsrate des Produkts.

Kombinationsquadrat – Mendelsche Regeln (ein und zwei Merkmalspaare) · Klasse 9 Die Lernenden wählen die Genotypen der Eltern für ein oder zwei Merkmale von Erbsenpflanzen, bauen das Kombinationsquadrat auf, simulieren dann Nachkommen und vergleichen das Ergebnis mit 3:1 oder 9:3:3:1.

Natürliche Selektion – Kaninchenpopulation, Mutationen, Wölfe und Nahrung · Klasse 12 Die Lernenden führen Mutationen, Wölfe und zähe oder knappe Nahrung in eine Kaninchenpopulation ein und verfolgen Phänotypen und Allelhäufigkeiten über die Generationen.

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Geo- und Weltraum-Labore

Sie pressen Millionen von Jahren oder ein ganzes Jahr der Erdumlaufbahn in wenige Minuten am Bildschirm.

Plattentektonik – divergente, konvergente und konservative Plattengrenzen; Erdbeben und Vulkane · Klasse 6 Die Lernenden wählen eine Plattengrenze, bewegen die Platten von Hand oder mit ihrer echten Geschwindigkeit von einigen Zentimetern im Jahr und beobachten, wie Rücken, Vulkane, Gebirge und Erdbeben entstehen.

In zwei Minuten ausprobiert. Bei den standardmäßigen 5 cm im Jahr bewegen sich die Platten alle eine Million Jahre um 50 km, und die Simulation zeigt Jahre und Strecke an, während sie vergehen. Fragen Sie die Lernenden, wie lange die Platten bei dieser Geschwindigkeit für 1000 km brauchen (20 Millionen Jahre), drücken Sie dann auf Starten und prüfen Sie nach.

Der Kreislauf der Gesteine – magmatische, Sediment- und metamorphe Gesteine · Klasse 10 Die Lernenden wenden jeweils einen Vorgang an, etwa Verwitterung, Ablagerung, Hitze und Druck oder Schmelzen, und verfolgen eine Gesteinsprobe, während sie zu Granit, Sandstein, Marmor und mehr wird.

Treibhauseffekt – Treibhausgase und die Temperatur der Erde · Klasse 6 Die Lernenden stellen die Treibhausgaskonzentration auf Eiszeit, 1750 oder heute, fügen Wolken oder Atmosphärenschichten hinzu und beobachten, wie die Oberflächentemperatur reagiert.

Achsneigung und Jahreszeiten 3D – Umlaufbahn, Tageslänge und Sonnenhöhe · Klasse 10 Die Lernenden bewegen die Erde durch das Jahr, lesen Tageslänge und Sonnenhöhe zur Mittagszeit auf jedem Breitengrad ab und stellen die Neigung auf 0°, damit die Jahreszeiten verschwinden.

Aus einem Labor eine Stunde machen

Ein Laborlink allein ist ein Spielzeug. Drei Dinge machen daraus eine Lerneinheit:

1. Eine Frage, die die Lernenden mit Daten beantworten müssen, etwa „Finde den Winkel, der die größte Wurfweite ergibt“, nicht „Erkunde den schiefen Wurf“.
2. Ein Link pro Klasse mit festgelegten Startwerten, damit alle vom selben Aufbau ausgehen.
3. Ein Fragenset am Link, damit Sie jede Antwort sehen, ohne Papier einzusammeln.

Die Anleitung für virtuelle Laboraktivitäten führt durch den Entwurf einer solchen Aktivität von Grund auf, und Virtuelle und reale Labore im Vergleich hilft Ihnen zu entscheiden, welche Experimente stattdessen an den Experimentiertisch gehören. Für den Einsatz als Hausaufgabe lesen Sie Simulationen für Hausaufgaben, und für das ganze Spektrum an Einsatzmöglichkeiten im Unterricht beginnen Sie mit Interaktive Simulationen im Unterricht einsetzen.

Häufige Fragen

Sind diese virtuellen Labore wirklich kostenlos?

Ja. Jede Bibliothekssimulation abzuspielen ist für Lehrkräfte und Lernende kostenlos, und Lernende brauchen kein Konto. Kostenpflichtig sind Pro, für unbegrenzte Antworten und zusätzliche Link-Optionen, und Credits für das Erstellen eigener Simulationen mit KI.

Funktionieren die Labore auf Chromebooks, Tablets und Smartphones?

Ja. Sie laufen im Browser, und ein einfacher Abspiellink öffnet sich auf jedem Gerät im Vollbild. Die 3D-Labore brauchen ein Gerät, das 3D-Grafik darstellen kann; testen Sie sie also zuerst auf Schulgeräten.

Kann ich diese Labore in meinem LMS verwenden?

Ja. Kopieren Sie den Einbettungscode von der Seite „Teilen“ der Simulation, oder posten Sie den Abspiellink. Die Anleitung zum Einbetten ins LMS enthält Schritte für Canvas, Moodle, Google Classroom und weitere.

Für welche Klassenstufen sind diese Labore?

Klassen 6 bis 12. Jeder Eintrag zeigt die Klassenstufe, für die die Simulation geschrieben wurde, und die meisten funktionieren ein oder zwei Jahre darüber oder darunter.