Arbeitsplan Sek. II

Qualifikationsphase
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
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Schuljahr 15/16
Die folgenden prozessbezogenen Kompetenzen können keinem bestimmten Thema des Lehrbuches zugeordnet werden:
Die Schülerinnen und Schüler ...
Physikalisch argumentieren
 argumentieren insbesondere mithilfe von Kräften und Energiebilanzen.
 verwenden die erlernte Fachsprache sicher und wählen die Sprachebene bewusst aus.
 formulieren Hypothesen und überprüfen sie mithilfe von Experimenten. argumentieren zusätzlich mithilfe der Diagramme von Winkelfunktionen bzw. der Zeigerdarstellung,
den Gleichungen linearer Funktionen, einfacher Potenzfunktionen sowie Exponentialfunktionen und ziehen zur Argumentation Ableitung und Flächeninhalt heran.
Probleme lösen
 ziehen zusätzlich ausgewählte Fachliteratur zur Problemlösung heran.
 nutzen Termumformungen für Deduktionen.
 nutzen Experimente zur Problemlösung und schließen induktiv.
 wenden Kenntnisse auf ausgewählte technische Anwendungen an.
 übertragen Kenntnisse analog auf andere Situationen und verwenden dazu auch einfache mathematische Modelle.
Planen, experimentieren, auswerten
 haben Erfahrungen im Umgang mit einem registrierenden Messinstrument (z. B. Oszilloskop / Interface) sowie im Umgang mit elektrischen Messinstrumenten.
 haben Erfahrung mit der Planung, Durchführung und Dokumentation von Experimenten.
 nutzen zur Dokumentation und Auswertung von Messergebnissen GTR/CAS oder Tabellenkalkulation.
 wählen geeignete Ausgleichskurven und funktionale Zusammenhänge mithilfe von GTR/CAS oder Tabellenkalkulation begründet aus.
 bestimmen die Messunsicherheit der Messwerte durch Abschätzen.
 bestimmen den Einfluss der Messunsicherheit auf die Ergebnisse durch Abschätzen (nur eA)
Mathematisieren
 verwenden physikalische Symbole sachgerecht.

entnehmen grafischen Darstellungen und Termen die physikalischen Sachverhalte auch im Zusammenhang mit Ableitung und Fläche.
 wählen geeignete Ausgleichskurven und funktionale Zusammenhänge auch mithilfe von CAS/GTR oder Tabellenkalkulation begründet aus.
 bestimmen die Messunsicherheit der Messwerte durch Abschätzen und wenden die Vereinbarung über geltende Ziffern auf das Ergebnis an.
 bestimmen den Einfluss der Messunsicherheit auf die Ergebnisse durch Abschätzen und runden die Ergebnisse auf dieser Basis sachgerecht (nur eA)
 nutzen funktionale Zusammenhänge, Gleichungen und Termumformungen für deduktive Schlüsse (nur eA).
 stellen Zusammenhänge in Form von Funktionsgleichungen und Differenzengleichungen dar und modellieren einfache Abläufe damit.
 verwenden die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung zur mathematischen Beschreibung sowohl für Wellen als auch für Quanten.
 erläutern, dass die Nachweiswahrscheinlichkeit für ein einzelnes Quantenobjekt durch das Quadrat der resultierenden Zeigerlänge oder eine andere geeignete Berechnung
bestimmt wird.
Mit Modellen arbeiten
Stand: 05.10.2015
Qualifikationsphase




Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
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Schuljahr 15/16
stellen Zusammenhänge in Form von Funktionsgleichungen dar und modellieren einfache Abläufe mit Differenzengleichungen.
erläutern das Modell des Potenzialtopfs und ziehen es als heuristisches Hilfsmittel zur Problemlösung heran.
verwenden die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung zur Lösung von Problemen in den Themenbereichen Wellen und Quanten.
erkennen Strukturgleichheiten und nutzen sie dafür, vorhandene Kenntnisse angeleitet auf andere Situationen zu übertragen.
Erkenntniswege der Physik beschreiben und reflektieren
 beurteilen ein Ergebnis aufgrund einer Betrachtung der Messunsicherheiten sachgerecht und begründet.
 erläutern, dass man mithilfe experimenteller Daten Hypothesen zwar widerlegen, aber nie beweisen kann.
 erörtern die Funktion eines Experiments bei der Entscheidung über Hypothesen bzw. zur Initiierung von Ideen.
 erläutern die Vorgehensweise zur Informationsgewinnung aus Experimenten.
 erläutern die Bedeutung von Modellvorstellungen als Hilfsmittel zur Problemlösung und Formulierung von Hypothesen.
 erläutern die Besonderheiten der quantenphysikalischen Sichtweise.
Kommunizieren
 verwenden die Fachsprache in den behandelten Gebieten sicher.
 strukturieren und interpretieren fachbezogene Darstellungen für komplexe Sachverhalte, Phänomene in der Natur und Anwendungen in der Technik (nur eA).
 präsentieren Arbeitsergebnisse situations- und adressatengerecht unter Verwendung geeigneter Darstellungsmethoden (nur eA)
 führen zu einem Sachverhalt ein Fachgespräch auf angemessenem Niveau (nur eA)
 arbeiten sachgerecht und zielgerichtet in einer Gruppe (nur eA)
Dokumentieren
 haben Erfahrungen mit der selbstständigen Dokumentation von Versuchsergebnissen.
 ziehen zur Dokumentation selbstständig Bilder, Texte, Skizzen und Diagramme heran.
 sind geübt in der vereinbarten Dokumentation von Arbeitsschritten mit dem eingeführten elektronischen Rechenwerkzeug.
Bewerten
 sind vertraut mit physiktypischen Bewertungsansätzen,
 den Aspektcharakter der Wissenschaft Physik an ausgewählten Beispielen erläutern.
 die Beziehung zwischen Physik und Technik an ausgewählten Beispielen darstellen.
 Beispiele für die historische oder gesellschaftliche Bedingtheit physikalischer Sichtweisen benennen
Stand: 05.10.2015
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
DemoExper.
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Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
Schuljahr 15/16
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Kurshalbjahr 11.1: Felder, Induktion und Wechselstrom
Arbeitskasten Leybold Magnetik-Elektrik-Elektronik
Buchabschnitt: Felder
1 Elektrische und magnetische Felder



1.1 Elektrische Ladung und elektrisches
Feld
1.1.1 Elektrisch geladene Körper
beschreiben elektrische
Felder durch ihre Kraftwir- 1.1.2 Elektrische Ladung und Stromstärke
kungen auf geladene Probe- 1.1.3 Kräfte zwischen geladenen Körpern
körper
 Fotokopierer (Seite 23)
nennen die Einheit der Ladung und erläutern die Definition der elektrischen
Feldstärke.
1.1.4 Elektrisches Feld
beschreiben ein Verfahren
zur Bestimmung der elektri-  Verfahren zur Bestimmung von E
schen Feldstärke auf der
nicht im Lehrbuch!
Grundlage von Kraftmessung




beschreiben den Zusammenhang zwischen Ladung
und elektrischer Stromstärke.
nennen die Definition der
elektrische Spannung mithilfe der pro Ladung übertragbaren Energie.
beschreiben den Zusammenhang zwischen der
Stand: 05.10.2015

1.1

1.1.7 Kondensatoren
Vorstellung Experimentierkasten, Inhalt und Versuchsaufbau
nach Anleitung
Schülerversuch MEE-1 Kapazität eines Plattenkondensators
ist abhängig vom Abstand
2.1
2.2
2.3


werten in diesem Zusammenhang Messreihen angeleitet aus (nur gA).
werten in diesem Zusammenhang
Messreihen aus (nur eA).

erläutern mithilfe einer Analogiebetrachtung, dass g als Gravitationsfeldstärke
aufgefasst werden kann.

ziehen Analogiebetrachtungen zur Erläuterung dieses Zusammenhangs heran.
Analogie „Gravitationsfeld“ nur sehr
knapp im Lehrbuch!
1.1.5 Elektrische Spannung und Energie
1.1.6 Elektrisches Potenzial
skizzieren Feldlinienbilder für typische
Fälle.
beschreiben die Bedeutung elektrischer
Felder für eine technische Anwendung
(z.B. die Kopiertechnik)
2.8
2.7
2.10
eN Schülerversuch MEE-2
Entladekurve eines Kondensators
gN MEE-2 als Lehrerdemonstration mit gemeinsamer Auswertung der Messreihe(n)
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
Feldstärke in einem Plattenkondensator und der anliegenden Spannung.
 nennen die Definition der
Kapazität eines Kondensators.
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
DemoExper.
Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...


Nicht im Buch!

1.1.8 Kondensatoren in Stromkreisen („Pabeschreiben den
rallel- und Reihenschaltung“ ist nicht vorEntladevorgang
eines Kondensators mithilfe gesehen!)
einer Exponentialfunktion.








geben die Energiebilanz für
einen freien geladenen Körper im elektrischen Feld eines Plattenkondensators an.
1.1.9 Energie des elektrischen Felds (siehe
1.1.5)
1.1.10 Bestimmung der Elementarladung
1.1.11 Bewegung von Landungsträgern im 4.2
elektrischen Feld
4.3


Stand: 05.10.2015
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planen ein Experiment zur Bestimmung der Kapazität eines Kondensators und führen es durch (nur eA)
führen ein Experiment zur Bestimmung
der Kapazität eines Kondensators durch
(nur gA).
erläutern Einsatzmöglichkeiten von Kondensatoren als Energiespeicher in technischen Systemen.
führen Experimente zum Entladevorgang
durch (nur gA).
führen selbstständig Experimente zum
Entladevorgang durch (nur eA).
ermitteln aus den Messdaten die Parameter des zugehörigen t-I-Zusammenhangs
(nur gA).
ermitteln aus den Messdaten die Parameter des zugehörigen t-IZusammenhangs und stellen diesen mit
der Exponentialfunktion zur Basis e
dar (nur eA).
begründen den exponentiellen Verlauf.
ermitteln die geflossene Ladung mithilfe
von t-I-Diagrammen
bestimmen angeleitet die Geschwindigkeit eines geladenen Körpers im homogenen elektrischen Feld eines Plattenkondensators mithilfe von Energiebilanzen
(nur gA)
bestimmen die Geschwindigkeit eines
geladenen Körpers im homogenen
elektrischen Feld eines Plattenkondensators mithilfe von Energiebilanzen
(nur eA).
Schuljahr 15/16
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
eN Schülerversuch MEE-2
noch einmal mit eigener
Versuchsplanung und Auswertung duch grafische Integration der Entladekurve
gN Schülerversuch MEE-2
angeleitet mit grafischer Integration der Entladekurve
siehe oben (MEE-2 mit neuem
Arbeitsblatt)
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...



Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
1.2 Magnetische Feld
1.2.1 Felder um stromdurchflossene Leiter
bestimmen die Richtung
von magnetischen Feldern
mit Kompassnadeln.
ermitteln Richtung (Dreifingerregel) und Betrag der
Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im homogenen Magnetfeld.
1.2.2 Magnetische Feldstärke
nennen die Definition der
magnetischen Flussdichte B
(Feldstärke B) in Analogie
zur elektrischen Feldstärke.
DemoExper.
3.1
Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...

erläutern ein Experiment zur Bestimmung
von B mithilfe einer Stromwaage (nur
gA).
planen mit vorgegebenen Komponenten ein Experiment zur Bestimmung
von B auf der Grundlage einer Kraftmessung (nur eA).
führen ein Experiment zur Bestimmung von B durch und werten es aus
und begründen die Definition mithilfe
dieser Messdaten (nur eA)
begründen die Definition mithilfe geeigneter Messdaten
begründen den prinzipiellen Verlauf der
Bahnkurven.
leiten vorstrukturiert die Gleichung
für die Bahnkurve im homogenen
elektrischen Feld her (nur eA).
eN Schülerversuch MEE-6
mit vorgegebenen Komponenten und Versuchsbeschreibung (ist keine Anleitung) aus dem Kasten
gN MEE-6 als Lehrerdemonstration und gemeinsamer Auswertung
leiten die Gleichung für die Hallspannung
in Abhängigkeit von der Driftgeschwindigkeit bzw. der Ladungsträgerdichte
anhand einer geeigneten Skizze her.
führen (selbstständig) Experimente zur
Messung von B mit einer Hallsonde
durch.
Schülerversuche MEE-4 und
MEE-5
MEE-4 ist qualitativ und orientierend, übt das Arbeiten mit
der Hallsonde
MEE-5 ist eine quantitative,
richtungsabhängige Messung
des Erd-Magnetfeldes

Stand: 05.10.2015
3.2
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
skizzieren Magnetfeldlinienbilder für
einen geraden Leiter und eine Spule.

beschreiben die Bewegung 1.2.3 Lorentzkraft
von freien Elektronen
o unter Einfluss der
Lorentzkraft,
s.o.
o unter Einfluss der Kraft
im homogenen E-Feld,
o im Wien-Filter
erläutern die Entstehung der 1.2.4 Halleffekt
Hallspannung
Schuljahr 15/16



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


Qualifikationsphase
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
1.2.5 Magnetfeld in einer langen Spule
1.2.6 Materie im magnetischen Feld
beschreiben das physikali- 1.2.7 Bestimmung der Masse geladener
Teilchen (nur eA)
sche Prinzip zur Bestimmung der spezifischen
Ladung von Elektronen
mithilfe des Fadenstrahlrohres (nur eA).
2 Induktion und Leitungsvorgänge
Modul
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
DemoExper.
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Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...

beschreiben die Erzeugung
einer Induktionsspannung
durch die zeitliche Änderung von B bzw. A qualitativ
2.1.1 Induktionsgesetz
2.1.2 Folgerungen aus dem Induktionsgesetz (teilweise)
leiten dazu die Gleichung für die spezifische Ladung des Elektrons her und
bestimmen die Elektronenmasse (nur
eA).
2.1.3 Selbstinduktion
2.1.4 Energie des magnetischen Feldes
2.1.5 Wirbelströme
2.2 Wechselstromkreis
2.2.1 Wechselstrom und Wechselspannung
 Technische Bezüge (Seite 63)
 Historische Bezüge nicht im Lehrbuch
(Stichwort „Stromkrieg“)
2.2.2 bis 2.2.4 müssen nicht behandelt
werden
2.3 Elektrische Leitungsvorgänge
2.3.1 Halbleiter und Metalle
2.3.2 Bändermodell der Festkörper
2.3.3 p- und n-Leitung
Stand: 05.10.2015

5.1
5.2

wenden das Induktionsgesetz in differenzieller Form
auf lineare und sinusförmige Verläufe von  an.
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
4.1
2.1 Elektromagnetische Induktion

Schuljahr 15/16
führen einfache qualitative Experimente
zur Erzeugung einer Induktionsspannung
durch.
erläutern das Prinzip eines dynamischen
Mikrofons
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Arbeitskasten Leybold Magnetik-Elektrik-Elektronik
Qualitative Versuche mit den
Komponenten des Leybold
MEE-Kastens

werten geeignete Versuche zur Überprüfung des Induktionsgesetzes aus.

stellen technische und historische Bezüge Schülerversuch MEE-7
hinsichtlich der Erzeugung von Wechsel- (Transformator im Leerlauf
und unter Last) KANN zur
spannung dar.
Auflockerung dienen
Schülerversuch MEE-3 Induktionsspannung abhängig von
der Veränderungsrate der
magnet. Feldstärke (Flussd.) B
MEE-10 zur Fotodiode als
Solarzelle
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
2.3.4 Der p-n-Übergang
 2.3.1 bis 2.3.4 knapp wiederholen
(z.B. für Halbleiterdetektor)
2.3.5 bis 2.3.9 müssen nicht behandelt
werden
DemoExper.
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Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Arbeitskasten 3BScientific
Mechanische Schwingungen
und Wellen
Buchabschnitt: Schwingungen und Wellen
2
Schuljahr 15/16
Schwingungen
3.1 Mechanische Schwingungen

stellen harmonische
Schwingungen grafisch dar.


beschreiben harmonische
Schwingungen mithilfe von
Amplitude, Periodendauer
und Frequenz.
3.1.1 Kenngrößen und Beschreibung einer
Schwingung


geben die Gleichung für die
Periodendauer eines FederMasse-Pendels an.
3.1.2 Harmonische Schwingungen (nur
„Schwingungsdauer des Federpendels“
sowie „Fadenpendel“ (nur eA))

3.1.3 bis 3.17 müssen nicht behandelt werden
3.2 Elektromagnetische Schwingungen
Muss nicht behandelt werden
3.3 Schwingungen und Chaos
Muss nicht behandelt werden
Stand: 05.10.2015


verwenden die Zeigerdarstellung oder
Sinuskurven zur grafischen Beschreibung.
haben Erfahrungen im angeleiteten
(selbstständigen (nur eA)) Umgang mit
einem registrierenden Messinstrument (z.
B. Oszilloskop / Interface).
untersuchen die zugehörigen Abhängigkeiten experimentell.
ermitteln geeignete Ausgleichskurven.
übertragen diese Verfahren auf andere
harmonische Oszillatoren (nur eA).
Schülerversuch MEC-1 zum
Kennenlernen des Kastens und
zur Bestimmung von Federkonstanten
Schülerversuch MEC-2 zur
Darstellung harmonischer
Schwingungen auf einem registrierenden Messgerät (Oszilloskop)
Schülerversuche MEC-3 und
MEC-4 mit Fadenpendel und
gedämpftem Federpendel
(andere harmonische Oszillatoren)
Leybold MEE-8 und MEE-9
zum Schwingkreis
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
DemoExper.
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Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
Kurshalbjahr 11.2: Wellen und Quantenobjekte
4 Wellen




s.u.


s.u.
s.u.
4.1 Mechanische Wellen
beschreiben die Ausbreitung 4.1.1 Entstehung mechanischer Wellen
4.1.2 Ausbreitung mechanischer Wellen
harmonischer Wellen.
(nur „Ausbreitungsgeschwindigkeit c“,
„Wasserwellen“ und „Wellenfronten“)
beschreiben harmonische
Wellen mithilfe von Periodendauer, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge,
Frequenz, Amplitude und
Phase.
begründen den Zusammenhang zwischen Wellenlänge
und Frequenz und wenden
die zugehörige Gleichung
an.
vergleichen longitudinale
und transversale Wellen.
Polarisation wird in 4.3.4 behandelt, LCDs
beschreiben
Polarisierbarkeit als Eigen- in 5.1.10
schaft transversaler Wellen. Zum TFT-Bildschirm existiert ein Kasten
auf Seite 192
beschreiben und deuten
Interferenzphänomene für
folgende Fälle:
o stehende Welle (vgl.
unten)
o Doppelspalt und Gitter
o
MichelsonInterferometer
Stand: 05.10.2015
4.1.3 Überlagerung von Wellen (ohne
„Energieverteilung im Interferenzbild“)
4.1.4 Stehende Wellen
4.1.5 Huygens´sches Prinzip
4.1.6 Beugung, Reflexion und Brechung

verwenden Zeigerketten oder Sinuskurven zur grafischen Darstellung.

nutzen in diesen Zusammenhängen die
Zeigerdarstellung oder Sinusfunktionen
sachgerecht

stellen Bezüge zwischen dieser Kenntnis
und Beobachtungen an einem LC-Display
her.

verwenden die Zeigerdarstellung oder
eine andere geeignete Darstellung zur Beschreibung und Deutung der aus dem Unterricht bekannten Situationen (nur gA).
verwenden die Zeigerdarstellung oder
eine andere geeignete Darstellung zur
Beschreibung und Deutung (eA).
erläutern die technische Verwendung des
Michelson-Interferometers zum Nachweis
kleiner Längenänderungen.


Schuljahr 15/16
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Arbeitskasten 3BScientific
Ultraschallwellen
Schülerversuch MEC-05 zu
stehenden Seilwellen SEHR
GEEIGNET, auch wenn nicht
vom KC vorgeschrieben
Qualifikationsphase
Modul
s.u.
s.u.
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
o Bragg-Reflexion
 beschreiben ein Experiment
zur Bestimmung der Wellenlänge von
o Schall mit zwei Sendern
o Mikrowellen mit dem
MichelsonInterferometer (oder
unten bei MichelsonInterferometer)
o Licht mit einem Gitter
(subjektiv / objektiv)
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
4.2 Akustik
4.2.1 Schallsignale
4.2.2 Ausbreitung des Schalls
4.2.3 Wahrnehmung des Schalls
4.2.4 Reflexion von Schallwellen
4.2.5 Brechung, Beugung und Interferenz
von Schallwellen (nur Interferenz)
4.2.6 Dopplereffekt und Überschall
(5.1.9 Michelson-Interferometer)
DemoExper.
Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...








s.u.
o


Röntgenstrahlung mit
Bragg-Reflexion


s.o.

beschreiben
Polarisierbarkeit als Eigenschaft transversaler Wellen.
Stand: 05.10.2015
4.3 Elektromagnetische Wellen
4.3.1 Entstehung von Radiowellen
4.3.2 Ausbreitungsgeschwindigkeit von
Radiowellen
4.3.3 Maxwell´sche Theorie
4.3.4 Eigenschaften von Radiowellen
4.3.5 Informationsübertragung mit elektromagnetischen Wellen
4.3.6 Elektromagnetisches Spektrum
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
werten entsprechende Experimente aus.
leiten die zugehörigen Gleichungen
selbstständig und begründet her.
übertragen das Vorgehen auf Experimente mit anderen Wellenarten (nur
eA).
werten entsprechende Experimente aus.
leiten die zugehörigen Gleichungen
selbstständig und begründet her.
übertragen das Vorgehen auf Experimente mit anderen Wellenarten (nur
eA).
wenden ihre Kenntnisse zur Bestimmung
des Spurabstandes bei einer CD an.
werten entsprechende Experimente aus.
leiten die zugehörigen Gleichungen
selbstständig und begründet her.
übertragen das Vorgehen auf Experimente mit anderen Wellenarten (nur
eA).
erläutern ein Verfahren zur Strukturuntersuchung als technische Anwendung der
Bragg-Reflexion.
stellen Bezüge zwischen dieser Kenntnis
und Beobachtungen an einem LC-Display
her.
Schuljahr 15/16
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
 beschreiben und deuten
Interferenzphänomene für
folgende Fälle:
o stehende Welle (vgl.
oben)
s.u.

o Bragg-Reflexion
beschreiben ein Experiment
zur Bestimmung der Wellenlänge von
o Mikrowellen mit dem
MichelsonInterferometer (oder
oben bei „Mikrowellen“)
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
DemoExper.


Nicht im Buch!


Buchabschnitt: Quantenobjekte und Struktur der Materie
5 Licht


beschreiben und deuten
Interferenzphänomene für
folgende Fälle:
o Doppelspalt und Gitter
o MichelsonInterferometer
beschreiben je ein Experiment zur Bestimmung der
Wellenlänge von
Stand: 05.10.2015
5.1 Klassische Optik
5.1.1 Geschwindigkeit des Lichts (nur
kurz)
5.1.2 Fermat´sches Prinzip, Reflexion und
Brechung (nur kurz)
5.1.3 Farbe (nur kurz)
5.1.4 Wellenmodell des Lichts
5.1.5 Interferenz am Doppelspalt
5.1.6 Interferenz am Gitter (s.u.)
5.1.7 Beugung am Einfachspalt
5.1.8 Interferenz an dünnen Schichten
5.1.9 Michelson-Interferometer (s.o.)
5.1.10 Polarisation (s.o.)
5.1.11 Kohärenz
5.1.6 Interferenz am Gitter
(subjektiv /objektiv wird im Buch nicht
vertieft)





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Schuljahr 15/16
Prozessbezogene Kompetenzen
Schülerexperimente
Die Schülerinnen und Schüler ...
(experimentelles Abitur)
verwenden die Zeigerdarstellung oder
eine andere geeignete Darstellung zur Beschreibung und Deutung der aus dem Unterricht bekannten Situationen (nur gA).
verwenden die Zeigerdarstellung oder
eine andere geeignete Darstellung zur
Beschreibung und Deutung (eA).
werten entsprechende Experimente aus.
leiten die zugehörigen Gleichungen
selbstständig und begründet her.
übertragen das Vorgehen auf Experimente mit anderen Wellenarten (nur
eA).
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Arbeitskasten PHYWE
Optik Atomphysik
1: Erzeugung und Abtastung
verwenden die Zeigerdarstellung oder
eine andere geeignete Darstellung zur Be- des Spektrums einer Halogenschreibung und Deutung der aus dem Un- Glühlampe an einem Gitter
terricht bekannten Situationen (nur gA).
verwenden die Zeigerdarstellung oder Eigenes Experiment in Analogie für den Doppelspalt
eine andere geeignete Darstellung zur
Beschreibung und Deutung (eA).
erläutern die technische Verwendung des
Michelson-Interferometers zum Nachweis
kleiner Längenänderungen.
werten entsprechende Experimente aus.
leiten die zugehörigen Gleichungen
selbstständig und begründet her.
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
o Licht mit einem Gitter
(subjektiv / objektiv)



beschreiben das Experiment
mit der Elektronenbeugungsröhre und deuten die
Beobachtungen als Interferenzerscheinung.
beschreiben ein Experiment
zum äußeren lichtelektrischen Effekt mit der Vakuum-Fotozelle.
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
DemoExper.

6.1.4 Elektronen als Quantenobjekte (Experiment 6.3)


5.2 Lichtquanten
5.2.1 Wechselwirkung von Licht mit Materie
5.2.2 Fotoeffekt (Vorsicht: Die Bestimmung von h mittels Experiment 6.11 ist
nicht explizit vorgesehen.)
SE
erläutern die experimentelle 5.2.3 Quantenhafte Emission von Licht
(Experiment 5.12!)
Bestimmung des
planckschen Wirkungsquan- 5.2.4 Impuls von Photonen
5.2.5 Compton-Streuung
tums mit LEDs.
(Elektronenbeugung: 6.1.4)




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Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
übertragen das Vorgehen auf Experimente mit anderen Wellenarten (nur
eA).
wenden ihre Kenntnisse zur Bestimmung
des Spurabstandes bei einer CD an.
übertragen Kenntnisse über Interferenz
auf diese neue Situation (nur gA).
übertragen Kenntnisse über Interferenz auf verwandte Situationen (nur
eA).
deuten diesen Effekt mithilfe des Photonenmodells.
Schuljahr 15/16
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
2: Bestimmung von h mit Hilfe
Übertragen ihre Kenntnisse über das
Photonenmodell des Lichts auf diese Si- von LEDs verschiedener Farbe
tuation
bestätigen durch angeleitete Auswertung
von Messwerten die Proportionalität zwischen Energie des Photons und der Frequenz (nur gA).
bestätigen durch Auswertung von
Messwerten die Proportionalität zwischen Energie des Photons und der
Frequenz (nur eA).
5.3 Intensität von Licht: Der
Zeigerformulismus
Muss nicht behandelt werden
6 Quantenobjekte

bestimmen die Wellenlänge
bei Quantenobjekten mit
Ruhemasse mithilfe der de-
Stand: 05.10.2015
6.1 Quantenobjekte

6.1.4 Elektronen als Quantenobjekte
6.1.5 Neutronen, Atome und Moleküle

bestätigen durch (angeleitete, bei gA)
Auswertung von Messwerten die Antiproportionalität zwischen Wellenlänge
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Arbeitskasten PHYWE
Optik Atomphysik
Messwerte z.B. auf
www.leifiphysik.de
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Cornelsen Physik Oberstufe
Die Schülerinnen und Schüler ...
Qualifikationsphase
Broglie-Gleichung.
6.1.2 Quanteninterferenz
 erläutern Interferenz bei
6.1.3 Verschränkung
einzelnen Photonen.
DemoExper.




interpretieren die jeweiligen 6.1.1 Wahrscheinlichkeitsdeutung
6.2.1 Materiewellen
Interferenzmuster stochas6.2.2 Interferenz von Materiewellen
tisch.
6.2.3 Heisenberg’sche Unbestimmtheitsrelation



beschreiben den Aufbau
eines Mach-ZehnderInterferometers (nur eA).

interpretieren ein „Welcher-Weg“-Experiment
unter den Gesichtspunkten Nichtlokalität und
Komplementarität. (nur
eA).
Seite 12 von 17
Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
und Geschwindigkeit (nur eA).
verwenden dazu die Zeigerdarstellung
oder eine andere geeignete Darstellung.
deuten die Erscheinungen bei Doppelspaltexperimenten durch Argumentation
mit einzelnen Photonen bzw. mit Elektronen (nur gA).
deuten die Erscheinungen in den bekannten Interferenzexperimenten
durch Argumentation mit einzelnen
Photonen bzw. mit Elektronen (nur
eA).
erläutern, dass die Nachweiswahrscheinlichkeit für ein einzelnes Quantenobjekt
durch das Quadrat der resultierenden Zeigerlänge oder eine andere geeignete Berechnung bestimmt wird.
übertragen ihre Kenntnisse auf die
Deutung von Experimenten mit Quantenobjekten größerer Masse (z. B. kalte
Neutronen) (nur eA).
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
erläutern den Begriff Komplementarität mithilfe der Beobachtungen in einem „Welcher-Weg“-Experiment. nur
eA)
Simulation unter
http://www.quantenphysikschule.de/
6.1.2 Quanteninterferenz (Experiment 6.2)

Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Arbeitskasten PHYWE
Optik Atomphysik
7 Atome
erläutern die Quantisierung
Stand: 05.10.2015
Simulation unter
http://www.quantenphysikschule.de/
Nicht im Buch, Simulation unter
http://www.quantenphysikschule.de/download.htm
Kurshalbjahr 12.1: Atomphysik und Radioaktivität

Schuljahr 15/16
7.1 Entwicklung der Atommodelle
7.1.1 Entstehung des Atombegriffs in der

verwenden dazu das Modell vom eindi-
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
der Gesamtenergie von
Elektronen in der Atomhülle.
 erklären den Zusammenhang zwischen Spektrallinien und Energieniveauschemata.
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
antiken Philosophie (nur kurz)
7.1.2 Rutherford´sches Atommodell (nur
kurz)
7.1.3 Linienspektren
7.1.4 Energieniveaus in Atomen
7.1.5 Bohr´sches Atommodell
DemoExper.








erläutern quantenhafte
Emission anhand von Experimenten zu Linienspektren
bei Licht (und Röntgenstrahlung (nur eA)).
erläutern einen FranckHertz-Versuch.
erläutern einen Versuch zur
Resonanzabsorption.
beschreiben die „Orbitale“
bis n = 2 in einem dreidimensionalen Kastenpotenzial
Stand: 05.10.2015
Seite 13 von 17
Prozessbezogene Kompetenzen
Schülerexperimente
Die Schülerinnen und Schüler ...
(experimentelles Abitur)
mensionalen Potenzialtopf.
diskutieren die Aussagekraft und die
Grenzen dieses Modells.
benutzen vorgelegte Energieniveauschemata zur Berechnung der Wellenlänge
von Spektrallinien und ordnen gemessenen Wellenlängen Energieübergänge zu.
ziehen diese Kenntnisse zur Erklärung
eines charakteristischen Röntgenspektrums heran (nur eA)
führen Berechnungen dazu aus (nur
eA).
wenden die Balmerformel an (nur eA).
erläutern und bewerten die Bedeutung
von Leuchtstoffen an den Beispielen
Energiesparlampe und „weiße“ LED
„Leuchtstoffe bei Energiesparlampe und
weißer LED nicht im Buch!


7.2 Energieabsorption
7.1.3 Linienspektren (s.o.)
„… und Röntgenstrahlung“ im Buch

erklären diese Experimente durch die
Annahme diskreter Energieniveaus in der
Atomhülle.
7.2.1 Franck-Hertz-Experiment

bestimmen eine Anregungsenergie anhand einer Franck-Hertz-Kennlinie

stellen einen Zusammenhang zwischen
dreidimensionalen Orbitalen und eindimensionalen Wahrscheinlichkeitsverteilungen anschaulich her (nur eA).
7.2.2 Resonanzabsorption und Resonanzfluoreszenz
7.2.3 Fluoreszenz und Phosphoreszenz
(wichtig für „Leuchtstoffe (s.o.))
7.3 Atommodell der Quantenphysik
7.3.1 Schrödingergleichung
7.3.2 Modell des linearen Potenzialtopfs
(Dieses Modell wird in den allgemeinen
Kompetenzen ganz oben im Arbeitsplan
verlangt)
7.3.3 Tunneleffekt
7.3.4 Wasserstoffatom
7.3.5 Orbitale und Quantenzahlen
Schuljahr 15/16
Qualifikationsphase
Modul
s.o.
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...

beschreiben und deuten
Interferenzphänomene für
folgende Fälle:
o stehende Welle
Cornelsen Physik Oberstufe
Qualifikationsphase
7.3.6 Periodensystem der Elemente
7.4 Laser- und Röntgenstrahlung
7.4.1 Laserstrahlung
DemoExper.
Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...




erläutern die Grundlagen
der Funktionsweise eines
He-Ne-Lasers.



beschreiben und deuten
Interferenzphänomene für
folgende Fälle:
o Bragg-Reflexion
beschreiben je ein Experiment zur Bestimmung der
Wellenlänge von Röntgenstrahlung mit BraggReflexion.




erläutern die Entstehung des
Röntgenbremsspektrums als
Energieübertragung von
Elektronen auf Photonen.
8 Kerne und Elementarteilchen
8.1 Radioaktivität (z.T. Wdh.)
erläutern das grundlegende
Stand: 05.10.2015
Schuljahr 15/16
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
verwenden die Zeigerdarstellung oder
eine andere geeignete Darstellung zur Beschreibung und Deutung der aus dem Unterricht bekannten Situationen (nur gA).
verwenden die Zeigerdarstellung oder
eine andere geeignete Darstellung zur
Beschreibung und Deutung (eA).
stellen diese unter Verwendung vorgegebener Darstellungen strukturiert und angemessen dar.
beschreiben eine technische Anwendung,
die auf der Nutzung eines Lasersystems
beruht.
7.4.2 Eigenschaften von Röntgenstrahlung
7.4.3 Spektrum der Röntgenstrahlung


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8.1.1 Nachweis radioaktiver Strahlung
werten entsprechende Experimente aus.
leiten die zugehörigen Gleichungen
selbstständig und begründet her.
übertragen das Vorgehen auf Experimente mit anderen Wellenarten (nur
eA).
erläutern ein Verfahren zur Strukturuntersuchung als technische Anwendung der
Bragg-Reflexion.
nutzen das Röntgenbremsspektrum
zur h - Bestimmung (nur eA).
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Arbeitskasten PHYWE
Optik Atomphysik
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Cornelsen Physik Oberstufe
Die Schülerinnen und Schüler ...
Qualifikationsphase
Funktionsprinzip eines Geiger-Müller-Zählrohrs als
Messgerät für Zählraten.
 erläutern das Zerfallsgesetz 8.1.2 Arten radioaktiver Strahlung
8.1.3 Symbolschreibweise
und wenden es auf Ab8.1.4 Aktivität und Zerfallsgesetz
klingprozesse an.
8.1.5 Wechselwirkung von Strahlung mit
Materie
8.1.6 Messgrößen des Strahlenschutzes
8.1.7 Biologische Wirkung ionisierender
Strahlung
C-14-Methode auf Seite 290 im Buch
DemoExper.
Prozessbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...






erläutern das grundlegende
Funktionsprinzip eines
Halbleiterdetektors für die
Energiemessung von Kernstrahlung.

Fehlt im Buch
interpretieren ein
 −Spektrum auf der Basis
der zugehörigen Zerfallsreihe.
Schuljahr 15/16
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
stellen Abklingkurven grafisch dar und
werten sie unter Verwendung der Eigenschaften einer Exponentialfunktion (zur
Basis e, nur eA) aus.
beurteilen Gültigkeitsgrenzen der mathematischen Beschreibung aufgrund der
stochastischen Natur der Strahlung.
erläutern das Prinzip des C-14-Verfahrens
zur Altersbestimmung.
modellieren einen radioaktiven Zerfall
mit dem Differenzenverfahren unter Einsatz einer Tabellenkalkulation oder eines
Modellbildungssystems.
übertragen dieses Verfahren auf die Entladung eines Kondensators.
Wird sehr knapp in 8.1.1 behandelt
„Radioniklide in der Medizin“ auf Seite294
im Buch
Kurshalbjahr 12.2: Energie
8.2 Aufbau der Atomkerne
Stand: 05.10.2015
Seite 15 von 17



beschreiben die in Energiespektren verwendete Darstellungsform (EnergieHäufigkeits-Diagramm).
ziehen die Nuklidkarte zur Interpretation
eines  −Spektrums heran.
erläutern den Einsatz von Radionukliden
in der Medizin.
Schülerexperimente
(experimentelles Abitur)
Arbeitskasten MEKRUPHY
Radioaktivität
Qualifikationsphase
Modul
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Inhaltsbezogene Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler ...
 beschreiben die
Quantisierung der Gesamtenergie von Nukleonen im
eindimensionalen Potenzialtopf.

stellen Zerfallsreihen anhand einer Nuklidkarte auf.
DemoCornelsen Physik Oberstufe
Exper.
Qualifikationsphase
8.2.1 Kernbausteine

8.2.2 Massendefekt und Bindungsenergie
8.2.3 Tröpfchenmodell des Kerns (kaum)
8.2.4 Schalen- und Potenzialtopfmodell des
Kerns
8.3 Kernumwandlungen (z. T. Wdh.)
8.3.1 Arten radioaktiven Zerfalls

8.3.2 Natürliche Zerfallsreihen
8.3.3 Künstliche Kernumwandlungen
8.3.4 Kernspaltung

8.3.5 Kettenreaktion und Energiebilanz
8.3.6 Kernfusion
Die Kapitel 8.3.4 bis 8.3.6 müssen nur
angerissen werden!
8.3.7
Kernreaktoren
8.4 Elementarteilchenphysik
Muss nicht behandelt werden
Relativität und Astrophysik
9
Relativitätstheorie
Muss nicht behandelt werden
10 Astrophysik
Muss nicht behandelt werden
Fotos der Experimente in der Oberstufenphysik
(Die Fotos befinden sich im Fachschaftsordner auf nigb)
Stand: 05.10.2015
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Schuljahr 15/16
Prozessbezogene Kompetenzen
Schülerexperimente
Die Schülerinnen und Schüler ...
(experimentelles Abitur)
begründen die Größenordnung der Energie bei Kernprozessen mithilfe des Potenzialtopfmodells
begründen die Größenordnung der Energie bei Kernprozessen mithilfe des Potenzialtopfmodell
entnehmen einer Nuklidkarte die kennzeichnenden Größen eines Nuklids
Qualifikationsphase
Arbeitsplan für den Physikunterricht am Niedersächsischen Internatsgymnasium
Semester 1 (Felder und Induktion)
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.7
2.8
2.9
2.10
3
3.1
3.2
4
4.1
4.2
4.3
5
5.1
5.2
5.3
Elektrostatik (Wiederholung)
Grundlagenversuch Ladungen
Das Elektroskop 1 (Wirkungsweise – Grundlagen)
Das Elektroskop 2 (+ und -)
Das Elektroskop 3 (Influenz)
Ladungsfluss (Kräftegleichgewicht)
Oberfläche und Ladung (kleine und große Kugel)
Der glühelektrische Effekt
Kontaktelektrizität
Ladungen auf dem Isolator und auf dem Leiter
Eine Glimmlampe (für wer noch keine gesehen hat)
Das elektrische Feld
Der Wattebausch (Feldlinien)
Feld entdecken mit Feld-Gries in Öl
Die elektrische Feldstärke E (2 Methoden)
Zusammenhang von Plattenabstand und gespeicherter Energie (funktioniert eher nicht)
Die Flächenladungsdichte (Aufbau wie „Die Kapazität des Plattenkondensators)
Die Kapazität des Plattenkondensators
Äquipotentiallinien - Potential (mit Wasserbad)
Das Coulombfeld
Entladung eines Kondensators
Das magnetische Feld
Die Stromwaage
Lorentzkraft (3 Finger-Regel)
Elektronenstrahlen in Feldern
Elektronenstrahl im Magnetfeld
Elektronen im E-Feld
Braunsche Röhre
Induktion
Lorentz umkehren  Induktion
Leiterschleife durch Magnetfeld ziehen
Wechselspannung sichtbar machen
Stand: 05.10.2015
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Schuljahr 15/16