Lehrplan Physik SekII

Curriculum Physik
Jahrgangsstufe 11
Kontext A: Teilnahme am Straßenverkehr (Anfahren und Überholen, Bremsen)
Kontext B: Himmelsmechanik (Ursache der Bewegung am Himmel)
Kontext C: Die Welt der Töne (Schalleindrücke und ihre physikalische Beschreibung; Empfinden von Klangeindrücken; Töne unterwegs;
Musikinstrumente
A
Unterrichtsinhalte/-gegenstände
mögliche Experimente
Fachliche Qualifikationen/Aspekte
selbständigen Arbeitens
Kinematik und Dynamik des Massenpunktes
- Gesetze der gleichförmigen und
gleichmäßig beschleunigten Bewegung
- Wurfbewegungen
- Träge Masse, Trägheitssatz
- Kraft, Grundgleichung der Mechanik
- Impuls, Impulserhaltung
- Kreisbewegung, Zentripetalkraft
Energie und Arbeit
- Lageenergie und Hubarbeit
- Bewegungsenergie und
Beschleunigungsarbeit
- Spannenergie und Spannarbeit
- Energieentwertung und Reibungsarbeit
- Energiebilanzierung bei Übertragung und
Umwandlung – Erhaltung und
Entwertung der Energie
- Stoßvorgänge
Versuche mit der Schwefelbahn,
Versuche an der Luftkissenfahrbahn mit
Lichtschranken und Cassy, Bestimmung
der Erdbeschleunigung g mit der
Soundkarte, Stoßvorgänge: Impuls- und
Energiesatz, Analyse von
Drehbewegungen mit Drehsystemen
und Radialkraftgerät
Planung und Durchführung von Experimenten:
- Entwicklung experimenteller Aufbauten
- Konzeptionierung der
Versuchsdurchführung)
Auswertung der Messergebnisse:
- graphische Darstellung der Messwerte
Linearisierung durch geeignetes
Auftragen der Messwerte
Ermittlung des Anstiegs und
Achsenabschnitts von Ausgleichsgeraden
Fehlerbetrachtungen :
- Analyse verschiedener Typen von
Messungenauigkeiten
- Mittelwertbildung bei
Versuchswiederholung
Fehlerberechnungen
Interpretation Komplexerer Diagramme
- s(t)-, v(t)-, a(t)-Diagramme
- der zurückgelegte Weg als Flächeninhalt
im v-t-Diagramm
- Arbeit als Fläche im F-s-Diagramm
Induktive und Deduktive Vorgehensweise zum
Fächerverb
indende
Aspekte
B
C
Gravitation
- astronomische Weltbilder
- Kepler`sche Gesetze, unser
Planetensystem
- Gravitationsgesetz, Gravitationsfeld
- Energie und Arbeit im Gravitationsfeld
Mechanische Schwingungen
- Schwingungsvorgänge und
Schwingungsgrößen
- Harmonische Schwingung
- Nichtlineare Schwingungen
- Überlagerung von Schwingungen
- Erzwungene Schwingung, Resonanz
- Gedämpfte Schwingung
- Gekoppelte Schwingungen
Mechanische Wellen
- Entstehung und Ausbreitung von
Transversal- und Longitudinalwellen
- Beugung, Huygens`sches Prinzip,
Reflexion, Brechung
- Interferenz von Wellen
- Schall als mechanische Welle, Ultraschall
- Eigenschwingungen (Grund- und
Obertöne)
Auffinden physikalischer Gesetzmäßigkeiten
Exemplarisches Aufzeigen einer historischen
Vorgehensweise:
- die kopernikanische „Revolution“
Referate: Aristoteles, Ptolemäus, Kopernikus,
Kepler, Newton
Untersuchung von mechanischen
Schwingungen und deren Überlagerung,
Bestimmung der Kenngrößen von
Schwingungen am Faden- und
Federpendel, harmonische Schwingung
als Projektion einer Kreisbewegung,
Überlagerung von Schwingungen →
Schwebungen, Film Tacoma Narrows
Bridge, erzwungene Schwingung mit
dem Drehpendel, Wellenausbreitung am
Beispiel einer Reihe gekoppelter
Stabpendel, charakteristische
Eigenschaften der Ausbreitung von
Wellen an der Wasserwellenwanne,
Demonstrationen zu mechanischen
Schallquellen, Überlagerung von
Schallwellen: Soundkarte oder
Oszilloskop
Erarbeitung von Kenngrößen nichtlinearer
Vorgänge:
- harmonische Schwingungen als
Projektion einer Kreisbewegung
- Zeigerdiagramme
Graphische und rechnerische Auswertung bei
nichtlinearen Zusammenhängen
Verdeutlichung einer analytischen
Vorgehensweise
Jahrgangsstufe 12
Kontext A: Auf der Spur des Elektrons (Freisetzung von Elektronen; experimentell Untersuchung der Elektronen mit Hilfe elektrischer Felder;
experimentelle Untersuchung der Elektronen mit Hilfe magnetischer Felder)
Kontext B: Bereitstellung, Wandlung und Verteilung elektrischer Energie (Generator und Motor – austauschbare Anwendungen derselben
Maschine; Speicherung magnetischer Energie)
Kontext C: Physikalische Grundlage der drahtlosen Nachrichtenübertragung (Vermutungen über die Entstehung elektromagnetischer Strahlung;
Informationsübertragung durch elektromagnetische Wellen; Elektrosmog – eine Gefahr für die Gesundheit; Licht - eine elektromagnetische Welle)
A
Unterrichtsinhalte/-gegenstände
mögliche Experimente
Fachliche Qualifikationen/Aspekte
selbständigen Arbeitens
Ladungen und Felder
- elektrisches Feld, elektrische Feldstärke E
- zentralsymmetrisches Feld,
Coulombsches Gesetz
- potentielle Energie im elektrischen Feld,
Spannung
- elektrische Kapazität
- Dielektrikum, Dielektrizitätszahl
Laden und Entladen am Elektroskop,
Influenzmaschine, Bandgenerator,
Kirchhoffsche Gesetze, Ohmsches
Gesetz,,Ladungsmessungen, Arbeit im
elektrischen Feld, elektrische Leistung,
Kapazität eines Plattenkondensators,
qualitative Auf- und Entladevorgänge
am Plattenkondesator,
Millikanexperiment*, Stromwaage,
Elektronenablenkröhre, Braunsche
Röhre
Planung und Durchführung von Experimenten:
- Entwicklung experimenteller
Aufbauten
- Konzeptionierung der
Versuchsdurchführung
Auswertung der Messergebnisse:
- Umgang mit Messgrößen und deren
Einheit
Quantitative Auswertung bei komplexeren
Experimenten und theoretischen
Zusammenhängen:
- graphische Auswertung bei einem
linearen Zusammenhang
(Ausgleichsgerade/lineare Regression)
graphische Auswertung der Messwerte bei
einem exponentialen Zusammenhang / bei
Abklingvorgängen
- einfach-logarithmische Auftragung der
Messwerte
Interpretation von Diagrammen:
- die elektrische Arbeit als Fläche im I-tDiagramm
-
Magnetisches Feld, magnetische
Feldstärke B
Lorentzkraft
Bewegung von Ladungsträgern in
elektrischen und magnetischen Feldern
Erzeugung eines Elektronenstrahls, e/m
Bestimmung
Feld eines Stabmagneten, eines
stromdurchflossenen Leiters, einer
stromdurchflossenen Spule,
Elektrodynamische Amperedefinition,
Halleffekt im Metall, Ausmessen von
B-Feldern mit der longitudinalen und
transversalen Hall-Sonde,
Fächerverbin
dende
Aspekte
Fadenstrahlrohr, Helmholtz-Spulen, e/m
Bestimmung
Induktionsvorgänge an Spulen,
Lenzsche Regel, Thomsonscher Ring
Selbstinduktion/Induktivität einer Spule
(Ein- und Ausschaltvorgang)
B
C
Elektromagnetismus
- elektromagnetische Induktion,
Induktionsgesetz
- Selbstinduktion, Induktivität
- Erzeugung von Wechselspannung
- Transformator, Übertragung elektrischer
Energie
- Wechselstromwiderstände, Reihen- und
Parallelschaltung, Leistung
Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
- elektromagnetischer Schwingkreis
(Grundphänomene, Analogien zum
mechanischen Oszillator)
- Erzeugung ungedämpfter
elektromagnetischer Schwingungen,
Rückkopplung
- Elektromagnetische Wellen (Ausbreitung,
Hertz`scher Dipol)
Drehung einer Leiterschleife im
homogenen Magnetfeld
Erzeugung von Wechselstrom,
Phasenbeziehungen im
Wechselstromkreis, Leistung im
Wechselstromkreis, Verzögerter
Einschaltvorgang bei Parallelschaltung
von L und R, Ein- und
Ausschaltvorgänge bei Spulen
Funktionsweise eines Transformators,
Funktionsweise eines Motors und
Generators
Erzeugung von elektromagnetischen
Schwingungen mit einem RCLSchwingkreis 1 Hz, Federpendel
Erzwungene Schwingungen,
Mikrowelleninterferenz, Untersuchung
der Ausbreitungseigenschaften von
Mikrowellen
Wellenwanne, Lichtbeugung am Spalt,
Doppelspalt und Gitter,
Mathematisierung:
- Bedeutung von Ableitungen im
physikalischen Zusammenhang
Fehlerbetrachtungen:
- Analyse verschiedener Typen von
Messungenauigkeiten,
Mittelwertbildung bei
Versuchswiederholung
- Fehlerberechnungen/Fehlerfortpflanzung/Fehlerbalken in graphischen
Darstellungen
Induktive und Deduktive Vorgehensweise zum
auffinden physikalischer Gesetzmäßigkeiten
Referate zu Teilchenbeschleuniger,
Massenspektrometer
Exemplarisches Aufzeigen einer historischen
-
-
Ausbreitung von Licht (Beugung,
Interferenz, Reflexion, Brechung,
Polarisation)
IR- und UV-Strahlung, Strahlungsgesetze
Informationsübertragung durch
elektromagnetische Wellen
Wellenlängenmessung,
Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit
c nach Michelson-Foucault*,
Beugungs-Interferenzerscheinungen am
Einzelspalt, Doppelspalt und Gitter,
Polarisation von Lichtwellen
Vorgehensweise:
- vom Strahlenmodell zum
Wellenmodell des Lichts
Jahrgangsstufe 13
Kontext A: Von klassischen Vorstellungen zur Quantenphysik (Vom Fotoeffekt zum Photonenmodell; Quantenobjekte)
Kontext B: Wie kann man Atome untersuchen? (Ionisation; radioaktiver Zerfall)
Kontext C: Erkenntnisse über den Atomkern (Aufbau der Atomkerne; Gewinnung von Energie aus Kernprozessen)
A
B
Unterrichtsinhalte/-gegenstände
mögliche Experimente
Fachliche Qualifikationen/Aspekte
selbständigen Arbeitens
Quanteneffekte
- lichtelektrischer Effekt und
Lichtquantenhypothese
- Linienspektren und Energiequantelung
des Atoms, Bohr`sches Atommodell
- De Broglie-Theorie des Elektrons
- Grenzen der Anwendbarkeit klassischer
Begriffe in der Quantenphysik
- Heisenberg´sche Unbestimmtheitsrelation
Atombau
- Atommodelle, Linienspektren und
Energiequantelung des Atoms
- Ionisierende Strahlung (Strahlungsarten,
Nachweismethoden)
- Radioaktiver Zerfall (Zerfallsgesetz,
Lichtelektrischer Effekt mit Zinkplatte
und Hg-Dampflampe,
h-Bestimmung mit Photozelle und
Gegenfeldmethode
Exemplarisches Aufzeigen einer
historischen Vorgehensweise:
- von den Anfängen der
Atommodelle bis hin zur
Quantentheorie
Elektronenbeugung an polykristalliner
Materie*
Doppelspaltversuch mit Elektronen und
Licht reduzierter Intensität*
Beobachtung von Spektrallinien am
Gitter, Franck-Hertz-Versuch
Röntgenspektroskopie*
Geiger-Müller-Zählrohr
Halbwertszeitmessung, Reichweite von
Auswertung der Messergebnisse:
- graphische Auswertung der
Messwerte bei einem
exponentiellen Zusammenhang
- Ausgleichskurven bei nichtlinearer
Achseneinteilung
Fächerverbin
dende
Aspekte
Zerfallsprozesse)
C
Gammastrahlung, Absorption von
Gammastrahlung
Kernphysik
- Kernspaltung und Kernfusion
(Kernbausteine, Bindungsenergie,
Kettenreaktion)
Die mit * gekennzeichneten Experimente werden als Gedankenexperimente durchgeführt.
Referate: technische und medizinische
Anwendungen radioaktiver Strahlung,
Altersdatierung, Nachweisgeräte für
radioaktive Strahlung
Referate : Typen von Kernreaktoren