Prüfungsschwerpunkte 2009 und 2010
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Physik Leistungskurs Physik ab Schuljahr 2008/09 nach RLP GOST 2. Semester Leistungskurs Elektromagnetische Induktion • Allgemeines Induktionsgesetz in Wortformulierung und als Gleichung ( Φ = B ⋅ A ) dΦ UIND = − mit lenzschem Gesetz dt dA dB = 0 • Sonderfall UIND = − B ⋅ mit A = A 0 ⋅ N ⋅ sin α , dt dt dB dA = 0 und A = A 0 ⋅ N ⋅ sin α • Sonderfall UIND = − A ⋅ mit dt dt N2 ⋅ A 0 dI • Selbstinduktion, Selbstinduktionsspannung UIND = − µ 0 ⋅ µ R ⋅ ⋅ l dt 2 N ⋅ A0 • Induktivität einer Spule L = µ 0 ⋅ µ R ⋅ l • Erklären von Phänomenen mit dem Induktionsgesetz, dem lenzschen Gesetz und der Selbstinduktion R − ⋅t R U0 − ⋅t L I t = ⋅ 1 − e ( ) • Schaltvorgänge an Spulen: I ( t ) = I ⋅ e L bzw. 0 R 1 2 • Stromdurchflossene Spule als Energiespeicher E = ⋅ L ⋅ I 2 U1 N1 I N = bzw. 1 = 2 mit • Funktionsweise und Anwendungen eines Transformators mit U2 N2 I2 N1 Gültigkeitsbedingungen, Schülerexperiment: z.B. Untersuchung dieser Einschränkungen • Erzeugung einer sinusförmigen Wechselspannung u ( t ) = uIND ( t ) = N ⋅ Φ ⋅ ω ⋅ sin ( ω t ) • 1 1 Effektivwerte für die Stromstärke I = $i ⋅ ⋅ 2 und die Spannung U = u$ ⋅ ⋅ 2 2 2 Elektromagnetische Schwingungen • Einführung von Z und X im Vergleich zu R • • • • • 1 mit Schülerexperiment ωC Die Spule im Wechselstromkreis: Z 2 = R 2 + XL2 ( XL = ω L ), mit Schülerexperiment Zeitlicher Verlauf von Spannung und Stromstärke beim Einsatz eines Kondensators bzw. einer Spule im Wechselstromkreis Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes, einer Spule und eines Kondensators im Wechselstromkreis, Zeigerdigramme für die Spannungen und die Widerstände, X − XC 2 , Schülerexperiment, Z 2 = R 2 + ( XL − XC ) , Phasenverschiebung tan ϕ = L R Funktionsweise einer Siebkette Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes, einer Spule und eines Kondensators im Der Kondensator im Wechselstromkreis: Z = XC = 2 1 1 Wechselstromkreis, Zeigerdiagramme für die Stromstärken, 2 = 2 + − , Z R XC XL 1 1 − Phasenverschiebung tan ϕ = R ⋅ , Schülerexperiment, Funktionsweise eines XC XL Sperrkreises 1 1 Physik • • • Thomsonsche Schwingungsgleichung ω = 1 L⋅C Vergleich des elektrischen Schwingkreises mit einem mechanischen Oszillator Energieumwandlungen Gedämpfte und ungedämpfte elektromagnetische Schwingungen, Beispiel für eine Rückkopplung Elektromagnetische Wellen • • • • • Leistungskurs Entstehung elektromagnetischer Schwingungen am Dipol Reflexion, Beugung, Interferenz und Polarisation hertzscher Wellen Licht als elektromagnetische Wellen, Vergleich mechanische Wellen und elektromagnetische Wellen (einschließlich Licht) Einordnung hertzscher Wellen in das elektromagnetische Spektrum Prinzip der Modulation und Demodulation Physik Grundkurs Physik ab Schuljahr 2008/09 nach RLP GOST 2. Semester Grundkurs Elektromagnetische Induktion • Allgemeines Induktionsgesetz in Wortformulierung und als Gleichung UIND = − (Φ • • = B ⋅ A ) mit lenzschem Gesetz dA dB = 0 Sonderfall UIND = − B ⋅ mit A = A 0 ⋅ N ⋅ sin α , dt dt dB dA = 0 und A = A 0 ⋅ N ⋅ sin α Sonderfall UIND = − A ⋅ mit dt dt • Selbstinduktion, Selbstinduktionsspannung UIND = − µ 0 ⋅ µ R ⋅ • Induktivität einer Spule • • • • • dΦ dt N2 ⋅ A 0 dI ⋅ l dt N2 ⋅ A 0 l Erklären von Phänomenen mit dem Induktionsgesetz, dem lenzschen Gesetz und der Selbstinduktion R − ⋅t R U0 − ⋅t L I t = ⋅ 1 − e ( ) Schaltvorgänge an Spulen: I ( t ) = I ⋅ e L bzw. 0 R 1 2 Stromdurchflossene Spule als Energiespeicher E = ⋅ L ⋅ I 2 U1 N1 I N = bzw. 1 = 2 mit Funktionsweise und Anwendungen eines Transformators mit U2 N2 I2 N1 Gültigkeitsbedingungen, Schülerexperiment: z.B. Untersuchung dieser Einschränkungen Erzeugung einer sinusförmigen Wechselspannung (nur experimentelle Betrachtung) L= µ0⋅µR⋅ Elektromagnetische Schwingungen • Einführung von Z und X im Vergleich zu R • • • • 1 mit Schülerexperiment ωC Die Spule im Wechselstromkreis: Z 2 = R 2 + XL2 ( XL = ω L ), mit Schülerexperiment Zeitlicher Verlauf von Spannung und Stromstärke beim Einsatz eines Kondensators bzw. einer Spule im Wechselstromkreis Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes, einer Spule und eines Kondensators im Wechselstromkreis (Schwingkreis), Zeigerdiagramme für die Stromstärken, Der Kondensator im Wechselstromkreis: Z = XC = • • • 2 1 1 1 1 = 2 + − , Phasenverschiebung tan ϕ = R ⋅ X − X , Schülerexperiment, 2 Z R L C XC XL Funktionsweise eines Sperrkreises 1 Thomsonsche Schwingungsgleichung ω = L⋅C Vergleich des elektrischen Schwingkreises mit einem mechanischen Oszillator Energieumwandlungen Gedämpfte und ungedämpfte elektromagnetische Schwingungen, Beispiel für eine Rückkopplung 1 1 Elektromagnetische Wellen Physik • • • • • Entstehung elektromagnetischer Schwingungen am Dipol Reflexion, Beugung, Interferenz und Polarisation hertzscher Wellen Licht als elektromagnetische Wellen, Vergleich mechanische Wellen und elektromagnetische Wellen (einschließlich Licht) Einordnung hertzscher Wellen in das elektromagnetische Spektrum Prinzip der Modulation und Demodulation Grundkurs Physik Physik ab Schuljahr 2008/09 nach RLP GOST Stunde(n) Themen Grundkurs 2. Semester Grundkurs Elemente zum Erreichen der abschlussorientierten Standards Bemerkungen 2. Induktion, hertzsche Wellen 2.1 Elektromagnetische Induktion 2 - Allgemeines Induktionsgesetz in Wortformulierung und als - Fortsetzung der Feldstrategie: Verknüpfung des elektrischen und dΦ ( Φ = B ⋅ A ) mit lenzschem Gesetz magnetischen Feldes Gleichung UIND = − dt - Trennen von wesentlichen und unwe(u.a. geeignete Demonstrationsexperimente) sentlichen Beobachtungen bei DE’en - Verallgemeinern in einem Gesetz Veranschaulichung mithilfe einer Größengleichung dA dB = 0 mit A = A 0 ⋅ N ⋅ sin α , dt dt dB dA = − A⋅ = 0 und mit dt dt - Sonderfall UIND = − B ⋅ - Sonderfall UIND 5 2 A = A 0 ⋅ N ⋅ sin α - Selbstinduktion, Selbstinduktionsspannung N2 ⋅ A 0 dI (Herleitung aus dem UIND = − µ 0 ⋅ µ R ⋅ ⋅ l dt allgemeinen Induktionsgesetz) N2 ⋅ A 0 - Induktivität einer Spule L = µ 0 ⋅ µ R ⋅ l - Spezialisierung einer allgemeinen Größengleichung - Erkennen von Gültigkeitsbedingungen bei den (einfachen) Berechnungen, entsprechende Wertung der ∆Φ Ergebnisse (Modellierung ) ∆t - Veranschaulichung mit den Diagrammen Φ (t) und UIND (t) sowie durch den Zusammenhang zwischen beiden Diagrammen - Spezialisierung einer allgemeinen Größengleichung - Erkennen von Gültigkeitsbedingungen bei den (einfachen) Berechnungen, entsprechende Wertung der ∆I Ergebnisse (Modellierung ) ∆t - Grundsätze der Leistungsbewertung im 2. Kurshalbjahr - Arbeitsmaterialien - Elemente des Wahlthemas I: Technik in unserem täglichen Umfeld - Elemente des Wahlthemas II: Geschichte der Physik – Biografien - Elemente des Wahlthemas II: Geschichte der Physik – Biografien Physik Grundkurs - Erklären von Phänomenen mit dem Induktionsgesetz, dem lenzschen Gesetz und der Selbstinduktion R 3 - Schaltvorgänge an Spulen: I ( t ) = I ⋅ e − L ⋅ t bzw. 0 I( t) = 1 4 R − ⋅t U0 ⋅ 1− e L R - Stromdurchflossene Spule als Energiespeicher 1 E = ⋅ L ⋅ I2 2 - Funktionsweise und Anwendungen eines Transformators U1 N1 I N = bzw. 1 = 2 mit Gültigkeitsbedingungen mit U2 N2 I2 N1 - Erzeugung einer sinusförmigen Wechselspannung (nur experimentelle Betrachtung) 1 2 - Erkennen wesentlicher Sachverhalte - Elemente des Wahlthemas I: aus den DE’en, Beschreiben und Technik in unserem täglichen Erklären, Deuten und Zeichnen von Umfeld Schaltplänen - Auswerten von Tabellen (I = f(t)) - Vertiefen des Umgangs mit exponentiellen Zusammenhängen (Diagramme und Gleichungen), Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu den Verläufen beim Laden und Entladen eines Kondensators erkennen - Fortsetzung der „Energiestrategie“: Die gespeicherte Energie hängt von den technischen Eigenschaften des Objekts (Induktivität) und dem physikalischen Zustand ab, Vergleich mit gespannter Feder und geladenem Kondensator - Planen, Durchführen und Auswerten - Elemente des Wahlthemas I: von Experimenten (Untersuchung der Technik in unserem täglichen Gültigkeitsgrenzen) Umfeld - Bewertetes SE: Transformator - Beschreiben des Aufbaus und der - Elemente des Wahlthemas I: Funktionsweise einer physikalischTechnik in unserem täglichen technischen Maschine Umfeld - Erkennen der umfassenden Bedeutung - Elemente des Wahlthemas II: dieser Technik Geschichte der Physik – Biografien Klausur 2.2 Elektromagnetische Schwingungen - Einführung von Z und X im Vergleich zu R 1 - Vergleichen der Ergebnisse von DE’en, Formulierung von Untersuchungsschwerpunkten Physik - Planen, Durchführen und Auswerten von Experimenten - Beschreiben und Erklären von Beobachtungen (DE Phasenverschiebung) 2 2 2 X = ω L - Die Spule im Wechselstromkreis: Z = R + XL ( L ) Planen, Durchführen und Auswerten von Experimenten - Zeitlicher Verlauf von Spannung und Stromstärke beim Beschreiben und Erklären von Einsatz einer Spule im Wechselstromkreis Beobachtungen (DE Phasenverschiebung) - Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes, einer - Planung geeigneter DE’e zur Spule und eines Kondensators im Wechselstromkreis Untersuchung einer Schaltung (Schwingkreis), Zeigerdiagramme für die Stromstärken, - Kennenlernen einer neuen 2 Darstellungsform physikalischer 1 1 1 1 Sachverhalte (Zeigerdiagramm) = + − Z 2 R 2 XC XL - Beschreiben und Erklären einer technischen Schaltung (Sperrkreis), 1 1 − - Phasenverschiebung tan ϕ = R ⋅ Erkennen der Bedeutung XC XL - Funktionsweise eines Sperrkreises - Auswerten von Tabellen (I = f(f)) 1 - Thomsonsche Schwingungsgleichung ω = - Finden von Sonderfällen, Herleitung L⋅C einer Gleichung für diesen Fall 1 ωC - Zeitlicher Verlauf von Spannung und Stromstärke beim Einsatz eines Kondensators im Wechselstromkreis - Der Kondensator im Wechselstromkreis: Z = XC = 2 2 5 2 - Vergleich des elektrischen Schwingkreises mit einem mechanischen Oszillator – Energieumwandlungen 1 1 Grundkurs - Gedämpfte und ungedämpfte elektromagnetische Schwingungen, Beispiel für eine Rückkopplung 2.3 Elektromagnetische Wellen - SE: Kondensator im Wechselstromkreis - SE: Spule im Wechselstromkreis - Elemente des Wahlthemas I: Technik in unserem täglichen Umfeld - Bewertetes SE: Parallelschaltung R, L, C - Elemente des Wahlthemas II: Geschichte der Physik – Biografien - Beschreiben und Erklären von Spannungs- und Stromverläufen - Fortsetzung der Energiebetrachtungen - Finden von Gemeinsamkeiten und Unterschieden zwischen elektrischem und mechanischem Oszillator - Fortsetzung der Energiebetrachtungen - Elemente des Wahlthemas I: - Verstehen der Funktion einer Technik in unserem täglichen vorgegebenen Schaltung, Wiedergabe Umfeld der Erklärung, Finden der wesentlichen Sachverhalte Physik 1 2 1 Grundkurs - Entstehung elektromagnetischer Schwingungen am Dipol - Anwenden des Wellenmodells auf - Elemente des Wahlthemas I: einen elektromagnetischen SachTechnik in unserem täglichen verhalt, Verdeutlichen des UnterUmfeld schieds zwischen Welle (Mechanik) - Elemente des Wahlthemas II: und Wellenmodell (elektromagnetische Geschichte der Physik – Welle) Biografien - Würdigung der Leistungen von H. Hertz - Hinweis auf regionale Geschichte (Sendermuseum) - Reflexion, Beugung, Interferenz und Polarisation - Festigung: Verhaltens von Wellen - das elektromagnetische hertzscher Wellen bei ihrer Ausbreitung Spektrum und Umfeld der - Licht als elektromagnetische Wellen, Vergleich - Modellmethode: Anwendung des Schülerinnen und Schüler mechanische Wellen und elektromagnetische Wellen Wellenmodells auf das Licht (Wdh.) (einschließlich Licht) - Einordnung hertzscher Wellen in das elektromagnetische Spektrum - Prinzip der Modulation und Demodulation - Begründen der Notwendigkeit eines - Elemente des Wahlthemas I: physikalisch-technischen Verfahrens Technik in unserem täglichen - Beschreiben der grundsätzlichen Umfeld Möglichkeiten (AM/FM)
