Formales und Stoffübersicht

Informationen zur Maturitätsprüfung in Physik
Promotion 146
FORMALES
Ø Dreistündige (180min) schriftliche Prüfung
Ø Enthält kürzere und umfangreichere Fragestellungen zur nachfolgenden Stoffübersicht.
Ø Enthält sowohl Berechnungs-, wie auch Erläuterungs-/Erklärungsaufgaben.
Ø Mitnehmen: – Schreibzeug (nicht radierbar, Papier wird zur Verfügung gestellt)
– Taschenrechner TI-30XP Pro MultiView
– bis zu zwei eigene Übersichtsblätter (A4, vorne und hinten)
Ø Eine eigens für die Ph-Matur zusammengestellte physikalische Formelsammlung wird zur
Verfügung gestellt. Sie erscheint nach den Frühlingsferien 2017.
STOFFÜBERSICHT
Allgemein Formales
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Umgang mit physikalischen Einheiten (inkl. Mitführung in Rechnungen,
Einheitenumwandlungen, Handhabung von Zehnerpotenzen und SI-Vorsätzen)
Rundung von Zwischen- und Endresultaten (signifikante Ziffern)
Umformungen und Zusammensetzungen von Formeln rein formal durchführen
Newton’sche Mechanik
Kenntnis und Gebrauch der grundlegenden kinematischen und dynamischen Grössen:
Geschwindigkeit, Beschleunigung, Bahngeschwindigkeit, resultierende Kraft,
Zentripetalbeschleunigung und Zentripetalkraft
Ø Verständnis und Anwendung der Newton’sche Axiome: Trägheitsprinzip, Aktionsprinzip und
Wechselwirkungsprinzip (inkl. Kräfteskizzen zeichnen und Kraftgleichungen aufstellen)
Ø 𝑡-𝑠-, 𝑡-𝑣- und 𝑡-𝑎-Diagramme bei geradlinigen Bewegungen selbst zeichnen und deuten
Ø Durchführung kinematischer Berechnungen bei gleichförmigen, gleichmässig beschleunigten
und Kreisbewegungen (auch als Teil grösserer Aufgaben der Dynamik)
Ø Umgang mit den gebräuchlichsten mechanischen Kräfte: Gewichtskraft (inkl. Zerlegung auf
schiefer Ebene), Normalkraft, Zugkräfte, Reibungskraft, Luftwiderstand, Federkraft
Ø Kenntnis und Anwendung des Newton’schen Gravitationsgesetzes, insbesondere in der
Himmelsmechanik
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Arbeit, Energie, Leistung
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Kenntnis der grundlegenden Grössen: Arbeit, Energie, Leistung und Wirkungsgrad
Erläuterung der häufigsten Arbeitsarten resp. Energieformen: potenzielle (F), kinetische (F),
elastische (F), innere, elektrische, chemische, Kern- und Strahlungsenergie (F = inkl. Formel)
Energieerhaltungsprinzip (allgemein und auf die Mechanik reduziert) erläutern und in
einfachen Fällen anwenden (Rechnungen mit 𝐸pot , 𝐸kin , 𝐸F und Reibungsarbeit)
Arbeiten, Energieumsätze, Leistungen und Wirkungsgrade für verschiedene Prozesse/
Maschinen/Vorgänge bestimmen, abschätzen und kommentieren
Hydro- und Aerostatik
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Definition des Drucks kennen und anwenden
Berechnungen mit verschiedenen Druckarten: Auflage-, Kolben-, Luft- und Schweredruck
Verschiedene makroskopische Eigenschaften von Körpern oder Prozesse mithilfe des
(Dalton’schen) Teilchenmodells erklären
Die Begründung für Auftriebskräfte durch den Schweredruck erläutern
Konkrete statische Berechnungen mit Druck und Auftriebskraft durchführen
Elektrizitätslehre
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Elektrische Stromkreise
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Kenntnis und Umgang der grundlegenden Grössen im Stromkreis: elektrische Ladung,
Stromstärke, Spannung, Widerstand und Leistung
Unterschied zwischen Ohm’schen und nicht-Ohm’schen Leitern an Beispielen erläutern
Berechnungen in elektrischen Stromkreisen durchführen (Serie- und
Parallelschaltungen inkl. einfache Kombinationen davon)
Notwendigkeit von Hochspannungsleitungen für unsere aktuelle Stromversorgung
erläutern und rechnerisch begründen (Vereinfachung: einzelner Stromkreis)
Elektromagnetismus
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Magnetische Grundphänomene (Ferromagnetismus) qualitativ beschreiben
Elektrisches und magnetisches Feld qualitativ definieren, Feldlinienbilder interpretieren
und wichtigste Fälle zeichnen (homogenes Feld, um Punktladung, el. und magn. Dipol,
in Spulen, im Plattenkondensator, Erdmagnetfeld)
Lorentzkraft und Regel von Oersted qualitiativ und quantitativ auf Beispiele anwenden,
sowohl für Ströme, als auch für einzelne Teilchen
Induktionsgesetz, Faraday’sches Gesetz und Lenz’sche Regel qualitativ anwenden
Qualitative Erläuterung einiger besonders wichtiger technischer Anwendungen:
Elektromotor, Generator, Transformator und Wirbelstrombremse
Kernphysik
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Grundbegriffe (Nukleon, Nuklid, Isotop, Massenzahl, etc.) erläutern
Benennung und Komplettierung von Kernreaktionsgleichungen
Beschreibung exothermer Kernreaktionen (Spaltung, Fusion, Zerfälle) in Natur und Technik
Berechnung von Energieumsätzen bei Kernreaktionen und von Kernbindungsenergien
Erläuterung der Bedeutung der mittleren Bindungsenergie pro Nukleon
Charakterisierung der Zerfallsarten (𝛼, 𝛽 ! , 𝛽 ! , 𝛾) durch Gleichungen und in Worten
Entsorgungsproblematik radioaktiver Abfälle beschreiben
Kenntnis der bei Zerfällen frei werdenden Strahlungsarten und Schutzmöglichkeiten
Berechnungen mit dem Zerfallsgesetz und der Aktivität einer Quelle
Übergeordnete Zusammenhänge
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Stichwort „Felder“ in verschiedenen Themengebieten erläutern, Parallelen und Unterschiede
aufzeigen (𝐸-Feld, 𝐵-Feld, 𝑔-Feld)
Stichwort „Energieverbrauch“ erläutern, im Kontext der Energieerhaltung erläutern
Erkenntnistheorie: Was sind physikalische Modelle? Wie versucht die Physik Natur zu
erklären? Was können wir wissen resp. was bedeutet „wissen“ eigentlich?
A. Gertsch, 16. April 2017