Qualifikationsphase (Q1 + Q2, bis Abitur 2016)
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Schulinternes Curriculum für die Qualifikationsphase (Die Bearbeitung der einzelnen Themen muss nicht zwingend in der hier angegebenen Reihenfolge erfolgen.) Fachlicher Kontext Schwerpunkte Felder: Das elektrische Feld - Konkretisierungen / mögliche Experimente Kontexte: - Das Gewitter - Fotokopierer und Laserdrucker - Ladung und Coulomb-Gesetz Das elektrische Feld Die elektrische Feldstärke Spannung und Kapazität Feldkraft auf Ladungsträger im homogenen / radialsymmetrischen Feld Elektrische Energie Kirchhoff'sche Regeln und Anwendung Auf- und Entladen von Kondensatoren Bewegung von Ladungen im elektrischen Längs- und Querfeld Erzeugung eines Elektronenstrahls Felder: Das magnetische Feld - Das magnetische Feld Die magnetische Feldgröße B Lorentzkraft Kräfte auf bewegte Ladungen in Magnetfeldern Linke - Hand - Regel Experimente: - Leiterschaukel (Demonstration) - Fadenstrahlrohr (Demonstration) Felder: Systeme von elektrischen und magnetischen Feldern - Hall-Effekt - Lorentzkraft, elektrische Kraft, Zentralkraft, Kräftegleichgewicht - Experimente: - Visualisieren elektrischer Feldlinienbilder mit Hilfe von Grießkörnern in Rizinusöl - Bestimmung der Kapazität eines Plattenkondensators, im LK auch mit Dielektrikum (Demonstration) - Laden und Entladen eines Kondensators, Messung mit Mobile-Cassy (Schülerexperiment) - Braunsche Röhre - Elektronenablenkröhre - Millikanversuch (Simulation, Schülerexperiment) Experimente: - Hall-Effekt (Demonstration) - Wienscher Geschwindigkeitsfilter (Simulation) - Massenspektrometer (Simulation) Fachlicher Kontext Schwerpunkte Felder: Induktion und Leitungsvorgänge - Qualitative und quantitative Betrachtung des Induktionsgesetzes (zeitliche Veränderung von A und B) - Erzeugung von (Wechsel-) Spannungen und -strömen - Ein- und Ausschaltvorgänge bei Spulen - Magnetfeld als Träger von Energie Konkretisierungen / mögliche Experimente Kontexte: - Metalldetektoren - Wirbelstrombremse Experimente: - Der Wechselstrom-Generator / der Motor (Schülerexperimente) - Grundversuche zur Induktion Grundversuch zur Selbstinduktion Induktivität (verzögerter Ein- und Ausschaltvorgang bei Parallelschaltung von L und R, nur Leistungskurs) Schwingungen und Wellen: Mechanische Schwingungen - Schwingungsgrößen - harmonische Schwingungen - Entstehung und Ausbreitung von Transversalund Longitudinalwellen - Beugung von Wasserwellen und Schallwellen - Huygens‘sches Prinzip - Interferenz von Wellen Experimente: - Überlagerung einer harmonischen Schwingung und der Projektion einer Kreisbewegung am Beispiel des Federpendels - Messen von Schwingungsdauern z. B beim Fadenpendel (Schülerexperiment) - Wellenwanne Schwingungen und Wellen: Elektromagnetische Schwingungen, Resonanz, Wellen - Harmonische und nicht harmonische Schwingungen - elektromagnetischer Schwingkreis - Resonanz (auch in mechanischen Systemen) - elektromagnetische Wellen Experimente: - Der elektromagnetische Schwingkreis (nur LK) - Der Hertzsche Dipol (nur Leistungskurs) Mikrowelleninterferenz Quantenobjekte und Struktur der Materien: Licht - Interferenz am Doppelspalt und am Gitter - Beugung am Spalt Experimente: - Interferenz und Beugung mit dem Laser - Bestimmung der Laserwellenlänge - Gitterkonstante einer CD (Reflexionsgitter) Fachlicher Kontext Schwerpunkte Quantenobjekte und Struktur der Materien: Lichtquanten Elektronen als Quantenobjekte - Teilchenaspekt des Lichts Photoeffekt und Lichtquantenhypothese h-Bestimmung mit der Gegenfeldmethode Bragg-Bedingung Wellenaspekt des Elektrons de Broglie-Wellenlänge eines Elektrons Elektronenbeugung an Kristallen Wellen- und Teilchenaspekt von Quantenobjekten Doppelspaltexperiment mit Elektronen und Licht reduzierter Intensität Konkretisierungen / mögliche Experimente Experimente: - Hallwachs-Experiment - Photoeffekt (h-Bestimmung mit Photozelle und Gegenfeldmethode) - Elektronenbeugung an einem Kristall nur Leistungskurs: - Compton-Effekt - Heisenberg'sche Unschärferelation Quantenobjekte und Struktur der Materien: Atomphysik - Bohrsches Atommodell Franck-Hertz-Versuch Experimente: - Franck-Hertz-Versuch nur Leistungskurs: - unendlich hoher Potentialtopf Quantenobjekte und Struktur der Materien: Röntgenstrahlung - Röntgenbilder: Wie entstehen sie? Röntgenspektroskopie Debye-Scherrer-Verfahren Experimente: - Röntgenspektroskopie Quantenobjekte und Struktur der Materien: Kernphysik - Radioaktive Zerfälle (Zerfallsketten, Reichweite und Absorption von Gammastrahlung) Ionisierende Strahlung und ihre Eigenschaften, Energieverteilung Nachweismethoden Halbwertszeitmessung Bindungsenergie und Massendefekt (Diagramm „Nukleonenzahl-Bindungsenergie“) Kernspaltung und Kernfusion, Kettenreaktion Kontexte: - Altersbestimmung mit der C-14-Methode - Radioaktive Strahlung in der Medizin - Kernkraftwerke - Fachlicher Kontext Schwerpunkte Die Relativitätstheorie (nur Leistungskurs) - Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und deren Konsequenzen Zeitdilatation und Längenkontraktion Michelson-Experiment relativistischer Impuls Äquivalenz von Masse und Energie Konkretisierungen / mögliche Experimente Kontexte: - Das GPS System - Atomuhren - Einsteins„Gedankenexperimente“ - Teilchenbeschleuniger im Cern
