Experimente und Materialien Kommentar

Stoffverteilungsplan zu Dorn-Bader Physik Gymnasium (G8) 11/12 , ISBN 978-3-507-10748-9 und Dorn-Bader Physik Gymnasium
Sek II , ISBN 978-3-507-10775-5 für das Land Nordrhein-Westfalen
Diese Version des Stoffverteilungsplanes orientiert sich an der Reihenfolge der Inhalte im Buch, die der im Kernlehrplan vorgeschlagenen Reihenfolge entspricht.
Erläuterungen
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Ergänzende Inhalte und Experimente sind in blauer kursiver Schrift aufgeführt.
Beim Zeitbedarf sind auch Übungsphasen berücksichtigt, nicht jedoch ergänzende Inhalte.
Beim Zeitbedarf wurde eine Wiederholungsphase am Ende der Q2 berücksichtigt.
Die in der Spalte „Experimente und Materialien“ aufgeführten Simulationen und Dateien finden sich auf der CD, die hinten in das Buch eingelegt ist, und

unter www.dorn-bader.de
An wenigen Stellen werden ergänzend Materialien aus dem GK-Buch empfohlen (Dorn-Bader Physik Qualifikationsphase Nordrhein-Westfalen,
ISBN 978-3-507-11802-7)
Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben
Qualifikationsphase I
Kontext, Inhaltsfeld, Zeitbedarf
Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Gedankenexperimente in der Relativitätstheorie
Inhaltsfeld: Relativitätstheorie
Zeitbedarf: etwa 30 Ustd. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Bewegung von Ladungsträgern in
Feldern
Inhaltsfeld: Elektrik
Zeitbedarf: etwa 40 Ustd. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Elektrische Energie gewinnen und
verteilen
Inhaltsfeld: Elektrik
Zeitbedarf: etwa15 Ustd. à 45 Minuten
1
Inhaltliche Schwerpunkte
Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
Problem der Gleichzeitigkeit
Zeitdilatation und Längenkontraktion
Relativistische Massenzunahme
Energie-Masse-Beziehung
Der Einfluss der Gravitation auf die
Zeitmessung
Eigenschaften elektrischer Ladungen und ihrer Felder
Bewegung von Ladungsträgern in
elektrischen und magnetischen
Feldern
Elektromagnetische Induktion
Kompetenzschwerpunkte
UF1 Wiedergabe
UF2 Auswahl
K3 Präsentation
UF1 Wiedergabe
UF2 Auswahl
E4 Untersuchungen und Experimente
E5 Auswertung
E6 Modelle
UF4 Vernetzung
E6 Modelle
K1 Dokumentation
Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Drahtlose Nachrichtenübermittlung
Inhaltsfeld: Elektrik
Zeitbedarf: etwa 20 Ustd. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben V
Kontext: Interferenzphänomene
Inhaltsfeld: Elektrik
Zeitbedarf: etwa 25 Ustd. à 45 Minuten
Elektromagnetische Schwingungen
und Wellen
UF2 Auswahl
E6 Modelle
UF1 Wiedergabe
UF2 Auswahl
E5 Auswertung
E6 Modelle
K3 Präsentation
Summe Qualifikationsphase I – 130 Stunden
Qualifikationsphase II
Kontext, Inhaltsfeld, Zeitbedarf
Unterrichtsvorhaben VI
Kontext: Von klassischen Vorstellungen zur
Quantenphysik
Inhaltsfeld: Quantenphysik
Zeitbedarf: etwa 25 Ustd. à 45 Minuten
Elektromagnetische Schwingungen
und Wellen
Inhaltliche Schwerpunkte
Licht und Elektronen als Quantenobjekte
Welle-Teilchen-Dualismus
und
Wahrscheinlichkeitsinterpretation
Quantenphysik und klassische Physik
Kompetenzschwerpunkte
E6 Modelle
E7 Arbeits- und Denkweisen
K2 Recherche
K4 Präsentation
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Atomaufbau
E5 Auswertung
Unterrichtsvorhaben VII
Kontext: Geschichte der Atommodelle
Ionisierende Strahlung
E6 Modelle
Inhaltsfeld: Atom-, Kern- und ElementarteilE7 Arbeits- und Denkweisen
chenphysik
Zeitbedarf: etwa 10 Ustd. à 45 Minuten
Ionisierende Strahlung
UF3 Systematisierung
Unterrichtsvorhaben VIII
Kontext: Mensch und Strahlung
Radioaktiver Zerfall
UF4 Vernetzung
Inhaltsfeld: Atom-, Kern- und Elementarteil- Kernspaltung und Kernfusion
B1 Kriterien
chenphysik
B3 Werte und Normen
Zeitbedarf: etwa 30 Ustd. à 45 Minuten
Elementarteilchen und ihre Wech- UF3 Systematisierung
Unterrichtsvorhaben IX
Kontext: Elementarteilchenphysik
selwirkung
E6 Modelle
Inhaltsfeld: Strahlung und Materie
Zeitbedarf: etwa 15 Ustd. à 45 Minuten
Summe Qualifikationsphase II – 80 Stunden
2
Konkretisierte Unterrichtsvorhaben
Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Gedankenexperimente in der Relativitätstheorie
Buchseiten: 241 – 264
Zeitbedarf: etwa 30 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, Problem der Gleichzeitigkeit, Zeitdilatation und Längenkontraktion, relativistische Massenzunahme, Energie-Masse-Beziehung, der Einfluss der Gravitation auf die Zeitmessung
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(UF1) physikalische Phänomene und Zusammenhänge unter Verwendung von Theorien, übergeordneten Prinzipien/Gesetzen und Basiskonzepten beschreiben und
erläutern.
(UF2) zur Lösung physikalischer Probleme zielführend Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen physikalischen Größen angemessen und
begründet auswählen.
(K3) physikalische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren.
Inhalt
Buchseiten
(Ustd. à 45 min)
Warum ist die Relativitätstheorie nötig?
(6 Ustd.)
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler
…
242 - 245
begründen mit dem Ausgang des
Michelson-Morley-Experiments
die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit (UF4, E5, E6).
erläutern die Bedeutung der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit als
Ausgangspunkt für die Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie (UF1).
Experimente und Materialien
Kommentar
Experiment (GK-Buch, S. 172,
B1): Michelson-Interferometer
Relativgeschwindigkeit und Bezugssystem, Relativgeschwindigkeit bei Schallwellen, Konstanz
der Lichtgeschwindigkeit, EINSTEINs Postulate
Experiment: Michelson-MorleyExperiment mit Ultraschall
Video: Simulation des MichelsonMorley-Experiments mit Ultraschall und Wind (mov-3018)
GeoGebra-Datei: GeoGebraModellierung des MichelsonMorley-Experiments mit Ätherwind (ggb-3019)
Simulation: Laufzeit von Radiosignalen (CD)
Simulation: GalileiTransformation (CD)
3
GK-Buch: Das Experiment von
Michelson und Morley (S. 172 –
173)
Mögliche Ergänzung: EINSTEINs
Lebensdaten
Mögliche Ergänzung: Relativität
der Bewegung bei GALILEI
Mögliche Ergänzung: Unabhängigkeit von c von der Lichtquelle)
Mögliche Ergänzung: MichelsonMorley quantitativ (GK-Buch, S.
172)
Mögliche Ergänzung: MichelsonMorley-Experiment mit Ultraschall (GK-Buch, S. 173)
Zeit und Länge sind
relativ
(10 Ustd.)
246 - 249
leiten mithilfe der Konstanz der
Lichtgeschwindigkeit und des
Modells Lichtuhr quantitativ die
Formel für die Zeitdilatation her
(E5).
reflektieren die Nützlichkeit des
Modells Lichtuhr hinsichtlich der
Herleitung des relativistischen
Faktors (E7).
erläutern die relativistischen Phänomene Zeitdilatation und Längenkontraktion anhand des Nachweises von in der oberen Erdatmosphäre entstehenden Myonen
(UF1).
Gedankenexperimente mit
Lichtuhren
GeoGebra-Datei: LichtuhrModellierung bei wählbarer Relativgeschwindigkeit (ggb-3020)
Simulation: Lichtuhren und Synchronisation (CD)
Uhrensynchronisation, Relativität
der Zeitmessung, Zeitdilatation,
Bestätigungsexperimente (Myonenzerfall, Experiment von HAFELE und KEATING), Längenkontraktion in Bewegungsrichtung
Mögliche Ergänzung: Querstrecken bleiben unverkürzt
Simulation: Zeitdilatation und
Längenkontraktion (CD)
Simulation: Myonenzerfall (CD)
Simulationen: Längenkontraktion
am Auto (CD)
begründen den Ansatz zur Herleitung der Längenkontraktion (E6).
beschreiben Konsequenzen der
relativistischen Einflüsse auf
Raum und Zeit anhand anschaulicher und einfacher Abbildungen
(K3).
Masse und Energie in
der SRT
(6 Ustd.)
250 - 253
erläutern die Energie-MasseBeziehung (UF1).
Gedankenexperimente mit
Lichtuhren
erläutern auf der Grundlage historischer Dokumente ein Experiment
(Bertozzi-Versuch) zum Nachweis
der relativistischen Massenzunahme (K2, K3).
Experiment (GK-Buch, S. 183,
Vertiefung 2): BertozziExperiment
berechnen die relativistische kine-
4
pdf-Datei: Originalveröffentlichung von BERTOZZI aus dem Jahr
1924
Relativität der Masse, Ruhemasse,
Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit, Äquivalenz von
Masse und Energie, relativistische
Form der Bewegungsenergie
GK-Buch: Das BertozziExperiment (S. 183)
Mögliche Ergänzung: Der Impuls
tische Energie von Teilchen mithilfe der Energie-MasseBeziehung (UF2).
beschreiben Konsequenzen der
relativistischen Einflüsse auf
Raum und Zeit anhand anschaulicher und einfacher Abbildungen
(K3).
Simulation: Masse bei relativistischen Geschwindigkeiten (CD)
Simulation: Elektron im relativistischen Bereich (CD)
in der SRT
Mögliche Ergänzung: Massenzunahme als Folge der Zeitdilatation
Mögliche Ergänzung: Der Zusammenhang zwischen 𝛥𝑚 · 𝑐²
und 1/2 𝑚𝑣²
Mögliche Ergänzung: 𝑤 = 𝑚𝑐² in
der Hochenergie-Physik
Mögliche Ergänzung: Erhaltung
von „mass-energy“
Raum, Zeit, Masse und
Felder
254 - 255
Paradoxien der SRT
(4 Ustd.)
256 - 259
Philosophisches zu Raum, Zeit,
Masse und Feldern
erläutern das Problem der relativen
Gleichzeitigkeit mit in zwei verschiedenen Inertialsystemen jeweils synchronisierten Uhren
(UF2).
begründen mit der Lichtgeschwindigkeit als Obergrenze von Geschwindigkeiten von Objekten
Auswirkungen auf die additive
Überlagerung von Geschwindigkeiten (UF2).
Allgemeine Relativitätstheorie
(4 Ustd.)
260 - 263
Relativität der Gleichzeitigkeit,
Addition von Geschwindigkeiten
Simulation: Relativität der
Gleichzeitigkeit (CD)
Mögliche Ergänzung: Gedankenexperiment „Du bist kürzer als
ich“
Simulation: Additionstheorem
(CD)
Mögliche Ergänzung: 𝛥𝑡′-Formel
zur Relativität der Gleichzeitigkeit
Simulation: Du bist kürzer als ich!
(CD)
Mögliche Ergänzung: Gegenwart
und Zukunft
Simulation: Uhren- und Zwillingsparadoxon (CD)
beschreiben Konsequenzen der
relativistischen Einflüsse auf
Raum und Zeit anhand anschaulicher und einfacher Abbildungen
(K3).
Simulation: Wettbetrug (CD)
beschreiben qualitativ den Einfluss
der Gravitation auf die Zeitmessung (UF4).
Simulationen: Raumkrümmung
und Gravitation (CD)
veranschaulichen mithilfe eines
einfachen gegenständlichen Modells den durch die Einwirkung
5
Gedankenexperimente mit
Lichtuhren
Einfluss der Gravitation auf die
Zeitmessung, Krümmung des
Raums
Mögliche Ergänzung: Äquivalenz
von Träg- und Schwersein
von massebehafteten Körpern
hervorgerufenen Einfluss der Gravitation auf die Zeitmessung sowie
die „Krümmung des Raums“ (K3).
bewerten Auswirkungen der Relativitätstheorie auf die Veränderung
des physikalischen Weltbildes
(B4).
6
Mögliche Ergänzung: Überprüfbare Aussagen der ART
Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Bewegung von Ladungsträgern in Feldern
Buchseiten: 9 – 21, 26 – 35, 43 – 51, 56 – 62
Zeitbedarf: etwa 40 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Eigenschaften elektrischer Ladungen und ihrer Felder, Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(UF1) physikalische Phänomene und Zusammenhänge unter Verwendung von Theorien, übergeordneten Prinzipien/Gesetzen und Basiskonzepten beschreiben und
erläutern.
(UF2) zur Lösung physikalischer Probleme zielführend Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen physikalischen Größen angemessen und
begründet auswählen.
(E4) Experimente mit komplexen Versuchsplänen und Versuchsaufbauten, auch historisch bedeutsame Experimente, mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und
diese zielbezogen unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien durchführen.
(E5) Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse
verallgemeinern.
(E6) Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimente und
Simulationen erklären oder vorhersagen.
Inhalt
Buchseiten
(Ustd. à 45 min)
Ladung und Strom
(2 Ustd.)
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler
…
10 – 11
Experimente und Materialien
Kommentar
Experiment (V1): Mittelwertbildung bei der Stromstärke
Bekanntes aus der Mittelstufe:
Strom als fleißende Ladung, Ladungsmessung, negative und positive Ladungen, Kraftwirkung von
Ladungen
Experiment (V2): Ladungsmessung mit einer zwischen zwei
Kondensatorplatten pendelnden
Kugel.
Experiment (B4): Elektroskop als
Nachweisgerät für elektrische
Ladungen
Faradays Feldidee
(3 Ustd.)
7
12 – 13
erläutern den Feldbegriff und zeigen dabei Gemeinsamkeiten und
Unterschiede zwischen Gravitationsfeld und elektrischem Feld auf
(UF3, E6).
Experiment (V1): Beobachtung
von Watteflocken im elektrischen
Feld
Experiment (V2): Veranschaulichung der Feldstruktur mit Grieß-
Elektrisches Feld, elektrische
Feldlinien, Influenz
erklären elektrostatische Phänomene und Influenz mithilfe grundlegender Eigenschaften elektrischer Ladungen (UF2, E6).
erläutern und veranschaulichen die
Aussagen, Idealisierungen und
Grenzen von Feldlinienmodellen,
nutzen Feldlinienmodelle zur Veranschaulichung typischer Felder
und interpretieren Feldlinienbilder
(K3, E6, B4).
Die elektrische Feldstärke
(4 Ustd.)
14 – 19
beschreiben Eigenschaften und
Wirkungen homogener elektrischer Felder und erläutern die
Definitionsgleichung der Feldstärke (UF2, UF1).
körnern in Rizinusöl
Experiment (B1): Ablenkung von
Elektronen im Feld eines Plattenkondensators
Simulation: Influenz (CD)
Experiment (S. 14, V1): Probeladung im Kondensatorfeld
Simulation: Feldstärke bei zwei
gleichnamigen/ungleichnamigen
Ladungen (CD)
erläutern an Beispielen den Stellenwert experimenteller Verfahren
bei der Definition physikalischer
Größen (elektrische Feldstärke)
und geben Kriterien zu deren Beurteilung an (z.B. Genauigkeit,
Reproduzierbarkeit, Unabhängigkeit von Ort und Zeit) (B1, B4).
8
20 – 21
Mögliche Ergänzung: elektronische Kraftmessung, Elektrofeldmeter
Mögliche Ergänzung: Flächenladungsdichte
Mögliche Ergänzung: deduktive
Herleitung des Coulomb-Gesetzes
Mögliche Ergänzung: Superposition von Coulombfeldern
erläutern den Feldbegriff und zeigen dabei Gemeinsamkeiten und
Unterschiede zwischen Gravitationsfeld und elektrischem Feld auf
(UF3, E6).wWählen physikalische
Gesetze (Coulomb-Gesetz) problembezogen aus (UF2).
Spannung und Energie
(4 Ustd.)
Elektrische Feldstärke, CoulombKräfte, Unterschiede zur Gravitation
Mögliche Ergänzung: Polarisationsladungen
Mögliche Ergänzung: Fehlerrechnung bei der Berechnung von 𝐸.
beschreiben qualitativ die Erzeugung eines Elektronenstrahls in
einer Elektronenstrahlröhre (UF1,
K3).
Experiment (V1): Änderung der
Spannung zwischen zwei Kondensatorplatten beim Auseinanderziehen
ermitteln die Geschwindigkeitsän-
Experiment (V2): Messung der
Elektrische Spannung, Elektronenkanone, Spannung und Feldstärke im homogenen Feld
derung eines Ladungsträgers nach
Durchlaufen einer Spannung (auch
relativistisch) (UF2, UF4, B1)
Feldstärke in einem Kondensator
leiten physikalische Gesetze (Beziehung zwischen Spannung und
Feldstärke im homogenen elektrischen Feld) aus geeigneten Definitionen und bekannten Gesetzen
deduktiv her (E6, UF2).
Entscheiden bei Problemstellungen aus der Elektrik, ob ein deduktives oder ein experimentelles
Vorgehen sinnvoller ist (B4, UF2,
E1).
wählen physikalische Gesetze
(Spannung im homogenen E-Feld)
problembezogen aus (UF2).
Die braunsche Röhre
(2 Ustd.)
26 – 27
beschreiben qualitativ und quantitativ die Bewegung von Ladungsträgern in homogenen elektrischen
Feldern (E1, E2, E3, E4, E5, UF1,
UF4).
Experiment (B1): Sichtbarmachen eines Tons mit einem Oszilloskop
Experiment (B3): Ablenkung von
Elektronen im Feld eines Plattenkondensators
Simulation: die braunsche Röhre
(CD)
Kondensatoren, Kapazität
(4 Ustd.)
28 – 31
beschreiben qualitativ und quantitativ bei vorgegebenen Lösungsansätzen Ladungs- und Entladungsvorgänge in Kondensatoren (E4,
E5, E6).
treffen im Bereich Elektrik Entscheidungen für die Auswahl von
Messgeräten (Empfindlichkeit,
9
Experiment (S. 28, V1): Messung
der Ladung eines Kondensators in
Abhängigkeit von der Spannung
Experiment (S. 28, V2): Messung
der Ladung eines Kondensators,
zwischen dessen Platten man eine
Glasplatte gebracht hat, in Abhängigkeit von der Spannung
Oszilloskop als Beispiel eines
Gerätes, das eine braunsche Röhre
enthält, Bahn des Elektronenstrahls
Mögliche Ergänzung: Entstehung
des stehenden Bildes beim Oszilloskop
Kapazität eines Kondensators,
Permittivität, Kondensatorentladung (qualitativ und quantitativ),
Halbwertszeit
Mögliche Ergänzung: Kondensatoren bei der Fahrradbeleuchtung
Mögliche Ergänzung: Kugeln als
Energie elektrischer
Felder (2 Ustd.)
32 – 33
Genauigkeit, Auflösung und Messrate) im Hinblick auf eine vorgegebene Problemstellung (B1).
Experiment (S. 30, V1): Messung
der Spannung bei der Entladung
eines Kondensators)
wählen begründet mathematische
Werkzeuge zur Darstellung und
Auswertung von Messwerten im
Bereich der Elektrik (auch computergestützte graphische Darstellungen, Linearisierungsverfahren,
Kurvenanpassungen), wenden
diese an und bewerten die Güte
der Messergebnisse (E5, B4).
Simulation: Kondensatorentladung (CD)
ermitteln die in elektrischen Feldern gespeicherte Energie (Kondensator) (UF2).
Experiment (V1): Heben eines
Gewichtsstückes mit der im Kondensator gespeicherten Energie
Kondensatoren,
Mögliche Ergänzung: Schaltung
von Kondensatoren
Mögliche Ergänzung: Kondensatoren in Labor und Technik
Simulation: Kondensatoraufladung (CD)
Energie eines geladenen Kondensators
Mögliche Ergänzung: Energiedichte
Mögliche Ergänzung: Berechnung
der Feldkraft aus Feldenergie
Bestimmung der Elementarladung (4 Ustd.)
34 – 35
Experiment (B1): MillikanExperiment
Bestimmung der Elementarladung
mit dem Millikanexperiment
Simulation: Auswertung des Millikanexperiments (CD)
Mögliche Ergänzung: Zusammenhang zwischen Gewichtskraft und
Sinkgeschwindigkeit von Tröpfchen in Luft
Excel-Datei: Messdaten eines
Millikan-Schulversuchs (xls-3007)
Magnetismus - Bekanntes aus der Mittelstufe (2
Ustd.)
44 – 45
erläutern den Feldbegriff und zeigen dabei Gemeinsamkeiten und
Unterschiede zwischen Gravitationsfeld, elektrischem und magnetischem Feld auf (UF3, E6).
erläutern und veranschaulichen die
Aussagen, Idealisierungen und
Grenzen von Feldlinienmodellen,
nutzen Feldlinienmodelle zur Veranschaulichung typischer Felder
10
Experiment: Sichtbarmachen von
Feldlinien mit Magnetnadeln und
Eisenfeilspänen
Experiment: Oersted-Versuch
Bekanntes aus der Mittelstufe:
Eigenschaften von Magneten,
magnetisches Feld, Feldlinien,
Vergleich zwischen Magnetismus
und Elektrizität, Magnetfeld eines
stromführenden Drahtes
und interpretieren Feldlinienbilder
(K3, E6, B4).
Ein Maß für das Magnetfeld (4 Ustd.)
46 – 47
bestimmen die relative Orientierung von Bewegungsrichtung eines Ladungsträgers, Magnetfeldrichtung und resultierender Kraftwirkung mithilfe einer Der-FingerRegel (UF2, E6).
beschreiben Eigenschaften und
Wirkungen homogener magnetischer Felder und erläutern die
Definitionsgleichung der magnetischen Flussdichte (UF2, UF1).
wählen Definitionsgleichungen
zusammengesetzter physikalischer
Größen sowie physikalische Gesetze (Kraft auf einen Strom führenden Leiter im Magnetfeld)
problembezogen aus (UF2).
treffen im Bereich Elektrik Entscheidungen für die Auswahl von
Messgeräten (Empfindlichkeit,
Genauigkeit, Auflösung und Messrate) im Hinblick auf eine vorgegebene Problemstellung (B1).
erstellen, bei Variation mehrerer
Parameter, Tabellen und Diagramme zur Darstellung von
Messwerten aus dem Bereich der
Elektrik (K1, K3, UF3).
wählen begründet mathematische
Werkzeuge zur Darstellung und
Auswertung von Messwerten im
Bereich der Elektrik (auch computergestützte graphische Darstellungen, Linearisierungsverfahren,
11
Experiment (B1): Kraft auf einen
Strom führenden Leiter in einem
Magnetfeld
Experiment (B2): Ablenkung
eines Elektronenstrahls in einem
Magnetfeld
Experiment (B4): Messung der
Kraft auf ein Strom führendes
Drahträhmchen in einem Magnetfeld
Simulationen: Bewegungen mit
Lorentzkräften (CD)
Lorentzkraft, Drei-Finger-Regel,
magnetische Flussdichte
Kurvenanpassungen), wenden
diese an und bewerten die Güte
der Messergebnisse (E5, B4).
erläutern an Beispielen den Stellenwert experimenteller Verfahren
bei der Definition physikalischer
Größen (magnetische Flussdichte)
und geben Kriterien zu deren Beurteilung an (z.B. Genauigkeit,
Reproduzierbarkeit, Unabhängigkeit von Ort und Zeit) (B1, B4).
Lorentzkraft und Halleffekt (3 Ustd.)
48 – 51
wählen Definitionsgleichungen
zusammengesetzter physikalischer
Größen sowie physikalische Gesetze (Lorentzkraft) problembezogen aus (UF2).
Experiment (S. 50, V1): Messung
der Flussdichte im Inneren von
Spulen
Experiment (S. 50, V2): Messung
der Flussdichte im Inneren von
leiten physikalische Gesetze (Term schlanken Spulen in Abhängigkeit
für die Lorentzkraft) aus geeignevon Stromstärke und Spulenlänge
ten Definitionen und bekannten
Gesetzen deduktiv her (E6, UF2).
beschreiben qualitativ und quantitativ die Bewegung von Ladungsträgern in gekreuzten Feldern
(Halleffekt) (E1, E2, E3, E4, E5,
UF1, UF4).
Elektronen im Magnetfeld (3 Ustd.)
56 – 59
beschreiben qualitativ und quantitativ die Bewegung von Ladungsträgern in homogenen magnetischen Feldern (E1, E2, E3, E4, E5,
UF1, UF4)
leiten physikalische Gesetze aus
geeigneten Definitionen und bekannten Gesetzen deduktiv her
(E6, UF2).
schließen aus spezifischen Bahn-
12
Formel für die Lorentzkraft, Halleffekt , Hallkonstante
Mögliche Ergänzung: Hallsonden
Mögliche Ergänzung: Magnetfeld
einer schlanken Spule
Mögliche Ergänzung: Hallsensoren
Mögliche Ergänzung: Klassische
Erklärung der Leitfähigkeit von
Metallen
Mögliche Ergänzung: Driftgeschwindigkeit
Experiment (V1): 𝑒/𝑚Bestimmung mit dem Fadenstrahlrohr
Simulation: Kreisbahn im homogenen Magnetfeld (CD)
GeoGebra-Datei: Simulation zum
Fadenstrahlrohr (ggb-3012)
Bestimmung der spezifischen
Elektronenladung im Fadenstrahlrohr, relativistische Berechnung
der Elektronengeschwindigkeit bei
Durchlaufen einer Spannung
Mögliche Ergänzung: Elektronen
auf Schraubenbahnen im Magnetfeld
Mögliche Ergänzung: magnetische
Flasche
kurvendaten bei der 𝑒/𝑚Bestimmung auf wirkende Kräfte
sowie Eigenschaften von Feldern
und bewegten Ladungsträgern (E5,
UF2).
Mögliche Ergänzung: Polarlicht
und Strahlungsgürtel
Mögliche Ergänzung: magnetische
Linsen
Mögliche Ergänzung: Elektronenmikroskop
E- und B-Feld im Verbund (3 Ustd.)
60 – 62
schließen aus spezifischen Bahnkurvendaten beim Massenspektrometer auf wirkende Kräfte sowie
Eigenschaften von Feldern und
bewegten Ladungsträgern (E5,
UF2).
erläutern den Einfluss der relativistischen Massenzunahme auf die
Bewegung geladener Teilchen im
Zyklotron (E6, UF4).
13
Simulation: Zyklotron (CD)
Simulation: Protonen-Synchroton
(CD)
Simulation: Betatron (CD)
Geschwindigkeitsfilter, Massenspektrometer, Zyklotron
Mögliche Ergänzung: Ring- und
Linearbeschleuniger
Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Elektrische Energie gewinnen und verteilen
Buchseiten: 65 – 71, 78 – 83
Zeitbedarf: etwa 15 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Elektromagnetische Induktion
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(UF4) Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten physikalischen Wissens erschließen
und aufzeigen.
(E6) Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimente und
Simulationen erklären oder vorhersagen.
(K1) bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche
Darstellungsweisen verwenden.
Inhalt
Buchseiten
(Ustd. à 45 min)
Ändern des magnetischen Flusses
(7 Ustd.)
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler
…
66 - 69
führen das Auftreten einer Induktionsspannung auf die zeitliche
Änderung der von einem Leiter
überstrichenen gerichteten Fläche
in einem Magnetfeld zurück (E1,
E6, UF4).
identifizieren Induktionsvorgänge
aufgrund der zeitlichen Änderung
der magnetischen Flussdichte 𝐵 in
Anwendungs- und Alltagssituationen (E1, E6, UF4)
planen und realisieren Experimente zum Nachweis der Teilaussagen
des Induktionsgesetzes (E2, E4,
E5).
treffen im Bereich Elektrik Entscheidungen für die Auswahl von
Messgeräten (Empfindlichkeit,
14
Experimente und Materialien
Kommentar
Experiment (V1, V5): Induktion
durch Hineinführen einer Leiterschleife in ein Magnetfeld (Leiterschleife orthogonal zu den Feldlinien)
Magnetischer Fluss, Induktion
durch Änderung des magnetischen
Flusses, Induktionsgesetz
Mögliche Ergänzung: elektrische
Wirbelfelder
Experiment (V2): Induktion
Mögliche Ergänzung: Zusammendurch Näherung einer Leiterschleihang zwischen Lorentzkraft und
fe an einen Elektromagneten
Induktion
Experiment (V3, V4): Induktion
durch Flussdichteänderung
Simulation: Rahmen fällt in 𝐵Feld (CD)
Simulation: Induktion
Flussdichteänderung (CD)
durch
Genauigkeit, Auflösung und Messrate) im Hinblick auf eine vorgegebene Problemstellung (B1).
erstellen, bei Variation mehrerer
Parameter, Tabellen und Diagramme zur Darstellung von
Messwerten aus dem Bereich der
Elektrik (K1, K3, UF3).
Energieerhaltung und
lenzsches Gesetz
(4 Ustd.)
70 - 71
begründen das lenzsche Gesetz Experiment (V1): thomsonscher
mithilfe der Energie- und des Ringversuch
Wechselwirkungskonzeptes (E6,
Experiment (V2): Änderung der
K4),
Stromstärke in einer Spule durch
bestimmen die Richtungen von Hineinschieben oder Herausziehen
Induktionsströmen mithilfe des eines Eisenkerns
lenzschen Gesetzes (UF2, UF4,
E6).
Gedankenexperiment zur Energieerhaltung bei der Induktion, Formulierung des lenzschen Gesetzes,
thomsonscher Ringversuch zur
Überprüfung des lenzschen Gesetzes, Berücksichtigung des lenzschen Gesetzes im Induktionsgesetzes durch ein Minuszeichen
Energie des Magnetfeldes
(1 Ustd.)
78 – 79
ermitteln die in magnetischen Feldern gespeicherte Energie (Spule)
(UF2).
Energie des Magnetfeldes einer
Spule
Experiment (V1): Heben eines
Gewichtsstückes mit der in einer
Spule gespeicherten Energie
Mögliche Ergänzung: Herleitung
der Formel für die Energie des
Magnetfeldes
Mögliche Ergänzung: Energiedichte
Wechselspannung
(3 Ustd.)
80 – 83
führen das Auftreten einer Induktionsspannung auf die zeitliche
Änderung der von einem Leiter
überstrichenen gerichteten Fkäche
in einem Magnetfeld zurück (E1,
E6, UF4).
Experiment (V1): Generatorprinzip
Erzeugung einer sinusförmigen
Wechselspannung
Mögliche Ergänzung: Darstellung
mit Zeigern
Mögliche Ergänzung: ohmscher
Widerstand bei Wechselspannung
Mögliche Ergänzung: umgesetzte
Leistung bei Wechselstrom
Mögliche Ergänzung: Effektivwert
der Wechselspannung
15
Mögliche Ergänzung: Transformator
16
Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Drahtlose Nachrichtenübermittlung
Buchseiten: 102 – 107, 152 – 161, 164 - 167
Zeitbedarf: etwa 20 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(UF2) zur Lösung physikalischer Probleme zielführend Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen physikalischen Größen angemessen und
begründet auswählen.
(E6) Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimente und
Simulationen erklären oder vorhersagen.
Inhalt
Buchseiten
(Ustd. à 45 min)
Elektromagnetische
Schwingung (4 Ustd.)
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler
…
102 – 103
erläutern qualitativ die bei einer
ungedämpften elektromagnetischen Schwingung in der Spule
und am Kondensator ablaufenden
physikalischen Prozesse (UF1,
UF2).
Experimente und Materialien
Kommentar
Experiment (V1): Messung von Vorgänge im elektromagnetischen
Spannung und Stromstärke beim Schwingkreis, Vergleich mechanigedämpften Schwingkreis
scher und elektromagnetischer
Schwingungen
erläutern die Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen, erstellen aussagekräftige Diagramme
und werten diese aus (E2, E4, E5,
B1).
beschreiben den Schwingvorgang
im RLC-Kreis qualitativ als Energieumwandlungsprozess und benennen wesentliche Ursachen für
die Dämpfung (UF1, UF2, E5).
Schwingungen und ihre
Differentialgleichungen
(2 Ustd.)
17
104 - 107
Simulation: Resonanz (CD)
Simulation:
(CD)
Einschwingvorgang
Thomsonsche Schwingungsgleichung
Mögliche Ergänzung: erzwungene
Schwingungen und Resonanz
Mögliche Ergänzung: schrittweise
Berechnung mit dem Computer
Mögliche Ergänzung: Gesetze der
Reihenschaltung nach dem Einschwingen
Vom Schwingkreis zum
strahlenden Dipol
(5 Ustd.)
152 – 155
beschreiben den Hertz-Dipol als
(offenen) Schwingkreis (UF1,
UF2, E6).
Experiment (S. 152, V1): Drei- Erzeugung hochfrequenter
punktschaltung zur Erzeugung Schwingungen, Hertz-Dipol,
hoher Frequenzen
Wechselfelder
Experiment (S. 152, V2): Nach- Mögliche Ergänzung: Der
weis der Oszillatorschwingung mit Schwingquarz
einem Prüfkreis
Experiment (S. 153, B4): 400
MHz-Oszillator
Experiment (S. 154, V1): HertzDipol
Experiment (S. 155, V2): Experiment mit Sende- und Empfangsdipol
Elektromagnetische
Wellen erobern den
Raum (5 Ustd.)
18
156 - 161
erläutern qualitativ die Entstehung
eines elektrischen bzw. magnetischen Wirbelfeldes bei 𝐵- bzw. 𝐸Feldänderung und die Ausbreitung
einer elektromagnetischen Welle
(UF1, UF4, E6)
Experiment (S. 156, V1): Interfe- Elektromagnetische Wellen, Verrenz bei elektromagnetischen Wel- anschaulichung der Ergebnisse
len
MAXWELLs, Geschwindigkeit
einer elektromagnetischen Welle,
Experiment (S. 156, V2): stehenelektromagnetische Felder im
de elektromagnetische Wellen
Raum um einen Dipol
Experiment (S. 156, V3): ErzeuMögliche Ergänzung: Eigenfregung eines elektrischen Feldes
quenzen bei schwingenden Stäben
durch Bewegung eines Magneten
Mögliche Ergänzung: elektromagExperiment (S. 159, V1): Nachnetische Wellen in Materie
weis stehender elektromagnetiMögliche Ergänzung: der Mikroscher Wellen am 𝜆/2-Dipol
wellenherd
Experiment (S. 159, V2): StehenMögliche Ergänzung: Zentimeterde Wellen auf einem Kupferstab
Experiment (S. 160, V1, V2): wellen vom Mars-Express
stehende elektromagnetische WelMögliche Ergänzung: Radarlen in Wasser
Geschwindigkeitsmessung
Elektromagnetische
Wellen übertragen Daten (4 Ustd.)
19
164 – 167
erläutern anhand schematischer
Darstellungen Grundzüge der Nutzung elektromagnetischer Trägerwellen zur Übertragung von Informationen (K2, K3, E6)
V1): Digitale und analoge Datenübertragung, Amplitudenmodulation
und –demodulation. FrequenzmoExperiment (S. 165, V2): Registdulation und –demodulation, Anrierung der Amplitudenänderung
wendungen
Experiment (S. 165, V3):
Mögliche Ergänzung: digitaler
Amplitudendemodulation
Mobilfunk
Experiment (S. 166, V1):
Mögliche Ergänzung: GSM - GloAmplituden- und Frequenzmodubal System of Mobile Communicalation
tion
Experiment (S. 166, V2): Frequenzmodulation
Experiment (S. 164,
Amplitudenmodulation
Unterrichtsvorhaben V
Kontext: Interferenzphänomene
Buchseiten: 173 – 195
Zeitbedarf: etwa 25 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(UF1) physikalische Phänomene und Zusammenhänge unter Verwendung von Theorien, übergeordneten Prinzipien/Gesetzen und Basiskonzepten beschreiben und
erläutern.
(UF2) zur Lösung physikalischer Probleme zielführend Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen physikalischen Größen angemessen und
begründet auswählen.
(E5) Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse
verallgemeinern.
(E6) Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimente und
Simulationen erklären oder vorhersagen.
(K3) physikalische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren.
Inhalt
Buchseiten
(Ustd. à 45 min)
Interferenz mit zwei
Sendern (4 Ustd.)
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler
…
174 – 177
Experimente und Materialien
beschreiben qualitativ die lineare
Ausbreitung harmonischer Wellen
als räumlich und zeitlich periodischen Vorgang (UF1, E6).
Experiment (S. 174, V1): Überla- Interferenz bei Wasser- und
gerung von Kreiswellen in der Schallwellen, Knotenpunkte und
Wellenwanne
Knotenlinien, Kohärenz, Phasendifferenz und Wegunterschied
Experiment (S. 175, V2): Interfeerläutern konstruktive und destruk- renz bei Schallwellen
Mögliche Ergänzung: Bestimmen
tive Interferenz sowie die entspreder Wellenlänge von Ultraschall
Simulation: Interferenzbild (CD)
chenden Bedingungen mithilfe
Mögliche Ergänzung: Vergleich
Simulationen:
Zwei-Sendergeeigneter Darstellungen (K3,
von Sinuslinie und Zeiger
Interferenz (CD)
UF1).
Excel-Datei: Simulation einer
Zweiquellen-Interferenz mit einstellbaren Parametern (xls-3001)
Experiment (S. 176, V1): Bestimmung der Wellenlänge von Ultraschall
20
Kommentar
Interferenz beim Doppelspalt (5 Ustd.)
178 - 179
beschreiben die Phänomene Beugung und Interferenz im Wellenmodell und begründen sie qualitativ mithilfe des HUYGENS-Prinzips
(UF1, E6).
ermitteln auf der Grundlage von
Beugungs- und Interferenzerscheinungen (mit Mikrowellen) die
Wellenlänge (E2, E4, E5).
Experiment (V1): Beugung bei Beugung bei Wasser- und MikroWasserwellen
wellen, das HUYGENS-Prinzip,
Doppelspalt mit Wasser- und MikExperiment (V2): Beugung bei
rowellen, Bestimmung der WelMikrowellen
lenlänge von Mikrowellen
Experiment (V3): Doppelspalt bei
Mikrowellen
erläutern konstruktive und destruktive Interferenz sowie die entsprechenden Bedingungen mithilfe
geeigneter Darstellungen (K3,
UF1).
Doppelspalt mit Licht
(5 Ustd.)
180 – 183
beschreiben die Phänomene Beugung und Interferenz im Wellenmodell und begründen sie qualitativ mithilfe des HUYGENS-Prinzips
(UF1, E6).
erläutern konstruktive und destruktive Interferenz sowie die entsprechenden Bedingungen mithilfe
geeigneter Darstellungen (K3,
UF1).
beschreiben die Interferenz am
Doppelspalt im Wellenmodell und
leiten die entsprechenden Terme
für die Lage der jeweiligen Maxima 𝑛-ter Ordnung her (E6, UF1,
UF2).
Experiment (V1): Doppelspaltex- Beugung und Interferenz am Dopperiment
pelspalt, Herleitung von Formeln
für die Lage der Maxima und MiExperiment (S. 182, B3): Dopnima, Wellenlängenbestimmung
pelspaltexperiment mit verschiemittels Richtungswinkel und Streidenfarbigen Lichtquellen
fenabstand, Farbe und WellenlänExperiment (S. 182, B4): Dop- ge
pelspaltexperiment mit weißer
Mögliche Ergänzung: Intensität
Lichtquelle
und Amplitude
Simulation: Beugung am DoppelMögliche Ergänzung: Zweispalt (CD)
Sender-Interferenz mit Aufteilung
der Wellenfront erzeugen und mit
Wellentheorie genau erklären.
ermitteln auf der Grundlage von
Beugungs- und Interferenzerscheinungen (mit Licht) die Wellenlänge (E2, E4, E5).
Gitter (6 Ustd.)
21
184 - 187
beschreiben die Phänomene Beu-
Experiment (S. 184, V1): Interfe- Beugung und Interferenz beim
gung und Interferenz im Wellenmodell und begründen sie qualitativ mithilfe des HUYGENS-Prinzips
(UF1, E6).
renz bei Gittern mit verschiedener Gitter, Herleitung von Formeln für
Spaltzahl
die Lage der Maxima und Minima,
Wellenlängenbestimmung, Vorteil
Experiment (S. 186, V1): Gitterdes Gitters gegenüber dem Dopspektrum einer Natriumdampfpelspalt, Gitterspektren
erläutern konstruktive und destruk- Lampe
tive Interferenz sowie die entspreMögliche Ergänzung: CD als ReExperiment (S. 186, V1): Gitterchenden Bedingungen mithilfe
flexionsgitter und der Informatispektrum von weißem Glühlicht
geeigneter Darstellungen (K3,
onsgehalt einer CD
Experiment (S. 187, V3): BeUF1).
obachtung eines Gitterspektrums
beschreiben die Interferenz am
ohne Schirm
Gitter im Wellenmodell und leiten
Simulation: Beugung am Gitter
die entsprechenden Terme für die
Lage der jeweiligen Maxima 𝑛-ter (CD)
Ordnung her (E6, UF1, UF2).
Excel-Datei: Simulation eines
ermitteln auf der Grundlage von
Beugungs- und Interferenzerscheinungen (mit Licht) die Wellenlänge (E2, E4, E5).
Beugung am Einzelspalt
188 – 193
Lichtgeschwindigkeit
und Brechung (4 Ustd.)
194 - 195
Experiment (V1): Beugung und Beugung und Interferenz am EinInterferenz am Einzelspalt
zelspalt, Herleitung von Formeln
für die Lage der Minima, ResthelExperiment (V2): Aufnahme eines
ligkeiten, Bedeutung des EinIntensitätsdiagramms
zelspalts beim Doppelspalt
Simulation: Beugung am EinzelBedeutung des Einzelspalts bei der
spalt (CD)
Lochkamera
beschreiben die Phänomene Reflexion und Brechung im Wellenmodell und begründen sie qualitativ
mithilfe des Huygens-Prinzips
(UF1, E6).
ermitteln auf der Grundlage von
Brechungserscheinungen die
Lichtgeschwindigkeit (E2, E4,
E5).
22
Intensitätsdiagramms bei der Beugung am Mehrfachspalt (xls-3002)
Experiment (V1): Messung der Messung der LichtgeschwindigLichtgeschwindigkeit aus Lauf- keit, das vollständige HUYGENSzeitunterschieden
Prinzip, Erklärung der Brechung
mit dem HUYGENS-Prinzip, BreExperiment (V2): Brechung von
chungsgesetz
Wasserwellen
Zusätzlich zu dem Inhalt des Buches muss auch die Reflexion mit
dem HUYGENS-Prinzip erklärt
werden.
Unterrichtsvorhaben VI
Kontext: Von klassischen Vorstellungen zur Quantenphysik
Buchseiten: 265 – 269, 212 – 215, 270 - 287
Zeitbedarf: etwa 25 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Licht und Elektronen als Quantenobjekte, Welle-Teilchen-Dualismus und Wahrscheinlichkeitsinterpretation, Quantenphysik und klassische Physik
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(E6) Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimetne und
Simulationen erklären oder vorhersagen.
(E7) naturwissenschaftliches Arbeiten reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.
(K2) zu physikalischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen.
(K4) sich mit anderen über physikalische Sachverhalte und Erkenntnisse kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. wiederlegen.
(B4) begründet die Möglichkeiten und Grenzen physikalischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.
Inhalt
Buchseiten
(Ustd. à 45 min)
Fotoeffekt (lichtelektrischer Effekt) (3 Ustd.)
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler
…
266 – 267
beschreiben und erläutern Aufbau
und Funktionsweise von komplexen Versuchsaufbauten (K3, K2).
erläutern die Vorhersagen der
klassischen Elektrodynamik zur
Energie von Fotoelektronen (bezogen auf die Frequenz und Intensität des Lichts) (UF2, E3).
erläutern den Widerspruch der
experimentellen Befunde zum
Fotoeffekt zur klassischen Physik
und nutzen zur Erklärung die ein-
23
Experimente und Materialien
Kommentar
Experiment (V1): HallwachsExperiment
Fotoeffekt, Gegenfeldmethode,
Planck-Konstante, Ablöseenergie,
Grenzfrequenz, Widersprich zur
klassischen Physik
Experiment (V2): ℎ-Bestimmung
mit der Gegenfeldmethode
Videos: Hallwachs-Experiment
mit und ohne Glasscheibe (mov3003, mov-3004, mov-3005)
steinsche Lichtquantenhypothese
(E6, E1).
diskutieren und begründen das
Versagen der klassischen Modelle
bei der Deutung quantenphysikalischer Prozesse (K4, E6).
ermitteln aus den experimentellen
Daten eines Versuchs zum Fotoeffekt die Planck-Konstante (E5,
E6).
Photonen sind unteilbare Energiequanten
(2 Ustd.)
268 - 269
diskutieren das Auftreten eines
Paradigmenwechsels in der Physik
am Beispiel der quantenmechanischen Beschreibung von Licht im
Vergleich zur Beschreibung im
klassischen Modell (B2, E7).
Experiment (V1): Messung des
Fotostroms in Abhängigkeit von
der Gegenspannung
Quotisierung der Lichtenergie,
Photonen
Experiment (V2): Messung der
Photonenanzahl
bewerten den Einfluss der Quantenphysik im Hinblick auf Veränderungen des Weltbildes und auf
Grundannahmen der klassischen
Physik (B4, E7).
legen am Beispiel des Fotoeffekts
und seiner Deutung dar, dass neue
physikalische Experimente und
Phänomene zur Veränderung des
physikalischen Weltbildes bzw.
zur Erweiterung oder Neubegründung physikalischer Theorien und
Modelle führen können (E7).
Röntgenstrahlung
(3 Ustd.)
212 - 215
beschreiben den Aufbau einer
Röntgenröhre (UF1).
erläutern die Bragg-Reflexion an
einem Einkristall und leiten die
braggsche Reflexionsbedingung
her (E6).
24
Experiment (S. 212, V1): Erzeugung von Schattenbildern verschiedener Materialien
Experiment (S. 212, V2): Ionisation mit Röntgenstrahlung
Experiment (S. 213, V3): Refle-
Entdeckung der Röntgenstrahlung,
Aufbau einer Röntgenröhre, Welleneigenschaften der Röntgenstrahlung, Interferenz an Streuzentren einer Ebene, BraggReflexion, kontinuierliches und
charakteristisches Röntgenspekt-
xion von Mikrowellen an einer
zum Teil mit Alu-Folie bedeckten
Styroporplatte
Experiment (S. 214, V1): Aufnahme eines Röntgenspektrums
mit der Drehkristallmethode
Umkehrung des Fotoeffekts, Röntgenstrahlung
(3 Ustd.)
270 – 271
erklären die Entstehung des
Bremsspektrums der Röntgenstrahlung (UF1).
rum
Mögliche Ergänzung: Von der
Strukturforschung mit Röntgenstrahlen zur Entschlüsselung der
DNS
Experiment (V1): Aufnahme
eines Röntgenspektrums mit der
Drehkristallmethode
Photonen der Röntgenstrahlung,
Umkehrung des Fotoeffekts in
Leuchtdioden, Quantenphysik in
der Medizin
Simulation: Compton-Effekt (CD)
Masse und Impuls der Photonen,
deuten die Entstehung der kurzwelligen Röntgenstrahlung als
Umkehrung des Fotoeffekts (E6).
stellen die physikalischen Grundlagen von Röntgenaufnahmen als
bildgebende Verfahren dar (UF4).
Masse und Impuls der
Photonen; ComptonEffekt (1 Ustd.)
272 – 273
Das Photon als Quantenobjekt (4 Ustd.)
274 – 277
Mögliche Ergänzung: ComptonEffekt
diskutieren und begründen das
Versagen der klassischen Modelle
bei der Deutung quantenphysikalischer Prozesse (K4, E6).
erläutern die Aufhebung des Welle-Teilchen-Dualismus durch die
Wahrscheinlichkeitsinterpretation
(UF1, UF4).
erläutern die Bedeutung von Gedankenexperimenten und Simulationsprogrammen zur Erkenntnisgewinnung bei der Untersuchung
von Quantenobjekten (E6, E7).
stellen anhand geeigneter Phänomene dar, wann Licht durch ein
Wellenmodell bzw. durch ein
25
Experiment (V1): TaylorExperiment
Simulation: Quanteninterferenz
an Spalten – Vergleich mit klassischen Teilchen (CD)
Simulation: Knallertest an Interferometern (CD)
Simulation: Welcher-Weg-Frage
(CD)
Taylor-Experiment, Antreffwahrscheinlichkeit und Wahrscheinlichkeits-Amplituden, WelleTeilchen-Dualismus, Superpositionsprinzip, Knallertest, Nichtlokalität, Unbestimmtheit, Nichtobjektivierbarkeit, Welcher-Weg-Frage,
Komplementaritätsprinzip
Teilchenmodell beschrieben werden kann (UF1, K3, B1).
erläutern bei Quantenobjekten das
Auftreten oder Verschwinden eines Interferenzmusters mit dem
Begriff der Komplementarität
(UF1, E3).
führen Recherchen zu komplexeren Fragestellungen der Quantenphysik durch und präsentieren ihre
Ergebnisse (K2, K3).
Modelle in der Physik
278
Elektronenbeugung und
de Broglie-Wellenlänge
(5 Ustd.)
280 – 283
Realität, Messung und Symbole,
Grenzen der Modelle der klassischen Physik
erklären die de-Broglie-Hypothese Experiment (B1): Elektronenbeuam Beispiel von Elektronen (UF1). gungsröhre
beschreiben und erläutern Aufbau
und Funktionsweise von komplexen Versuchsaufbauten (K3, K2).
interpretieren experimentelle Beobachtungen an der Elektronenbeugungsröhre mit den Welleneigenschaften von Elektronen (E1,
E5, E6).
diskutieren und begründen das
Versagen der klassischen Modelle
bei der Deutung quantenphysikalischer Prozesse (K4, E6).
diskutieren das Auftreten eines
Paradigmenwechsels in der Physik
am Beispiel der quantenmechanischen Beschreibung von Elektronen im Vergleich zur Beschreibung im klassischen Modell (B2,
26
Simulation: Ketterle-Experiment
(CD)
De Broglie-Wellenlänge, Experiment zur Elektronenbeugung, 𝛹Welle,
Mögliche Ergänzung: die de Broglie-Welle beim Elektronenstrahl
Mögliche Ergänzung: Fullerenbälle
Mögliche Ergänzung: Vergleich
Photon - Elektron
E7).
bewerten den Einfluss der Quantenphysik im Hinblick auf Veränderungen des Weltbildes und auf
Grundannahmen der klassischen
Physik (B4, E7).
deuten das Quadrat der Wellenfunktion qualitativ als Maß für die
Aufenthaltswahrscheinlichkeit von
Elektronen (UF1, UF4).
Die Unbestimmtheitsrelation (UBR) (2 Ustd.)
284 – 285
erläutern die Aussagen und die
Konsequenzen der heisenbergschen Unbestimmtheitsrelation
(Ort – Impuls, Energie – Zeit) an
Beispielen (UF1, K3).
Die Planck-Konstante
bestimmt das Geschehen
(2 Ustd.)
286 - 287
erläutern die Aussagen und die
Konsequenzen der heisenbergschen Unbestimmtheitsrelation
(Ort – Impuls, Energie – Zeit) an
Beispielen (UF1, K3).
27
Simulationen: Unbestimmtheitsrelation an de Broglie-Wellen (CD)
Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation, Experimente zur Unbestimmtheit, Welcher-Weg-Frage
Lokalisationsenergie, Unbestimmtheit der Bahn, stationäre
Quantenzustände
Mögliche Ergänzung: Philosophisches
Unterrichtsvorhaben VII
Kontext: Geschichte der Atommodelle
Buchseiten: 288 - 303
Zeitbedarf: etwa 10 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Atomaufbau, Ionisierende Strahlung
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(E5) Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse
verallgemeinern.
(E6) Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimenten
und Simulationen erklären und vorhersagen.
(E7) naturwissenschaftliches Arbeiten reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.
Inhalt
Buchseiten
(Ustd. à 45 min)
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler
…
Die Erforschung des
Atoms; bohrsches
Atommodell
(2 Ustd.)
288 - 289
geben wesentliche Schritte in der
historischen Entwicklung der
Atommodelle bis hin zum KernHülle-Modell wieder (UF1).
Die Energie im Atom ist
quantisiert, FranckHertz-Experiment
(2 Ustd.)
290 – 291
erklären den Franck-HertzVersuch mit der Energiequantelung in der Atomhülle (E5).
stellen die Bedeutung des FranckHertz-Versuchs in Bezug auf die
historische Bedeutung des bohrschen Atommodells dar (E7).
Experimente und Materialien
Kommentar
Atommodelle von Dalton bis Bohr
Experiment (V1): Franck-HertzVersuch
Programm: Simulation zum
Franck-Hertz-Versuch (CD, exe3017)
Franck-Hertz-Versuch und Interpretation, Energieniveaus, Quantensprünge, Resonanzfloreszenz
Experiment (V2): Resonanzfluoreszenz
formulieren geeignete Kriterien
zur Beurteilung des bohrschen
Atommodells aus der Perspektive
der klassischen und der Quantenphysik (B1, B4).
Der hohe, lineare Potentialtopf (2 Ustd.)
28
292 – 293
ermitteln die Wellenlänge und die
Energiewerte von im linearen Po-
Simulation: Quantenpferch (CD)
Stationäre Zustände eingesperrter
Elektronen, Energie im Potential-
tentialtopf gebundenen Elektronen
(UF2, E6).
Wo zeigt sich die Quantisierung der Energie? (3
Ustd.)
294 - 295
erklären Linienspektren in Emission und Absorption mit der Energiequantelung in der Atomhülle
(E5).
stellen die Bedeutung der Experimente zu Linienspektren in Bezug
auf die historische Bedeutung des
bohrschen Atommodells dar (E7).
topf
Experiment (S. 294, V1): Beobachtung von Fluoreszenz bei
rotem Farbstoff
Farbstoffe, Fluoreszenz, Absorptionslinien, Phosphoreszenz, Wirkung von
Experiment (S. 295, V2): Beobachtung von Fluoreszenz bei
Fluorescein
Treibhausgasen
Experiment (S. 295, V3): Beobachtung des Spektrums einer
Leuchtstoffröhre
Experiment (S. 296, V1): Beobachtung eines Absorptionsspektrums (NaCl)
Wasserstoffatom
(1 Ustd.)
300 - 303
erklären die Entstehung des charakteristischen Spektrums der
Röntgenstrahlung (UF1).
Experiment (V1): Beobachtung
von Balmerlinien mit einem optischen Gitter
Simulation: Eigenwerte und Eigenfunktionen (CD)
29
Charakteristische Röntgenspektren
Mögliche Ergänzung: Wasserstoffatom (Schrödinger-Gleichung,
Eigenfunktionen und Eigenwerte ,
Schalenmodell, Lymanserie, Balmerserie, Grenzkontinuum)
Unterrichtsvorhaben VIII
Kontext: Mensch und Strahlung
Buchseiten: 361 - 408
Zeitbedarf: etwa 30 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Ionisierende Strahlung, Radioaktiver Zerfall, Kernspaltung und Kernfusion
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(UF3) physikalische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren.
(UF4) Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten physikalischen Wissens erschließen
und aufzeigen.
(B1) fachliche, wirtschaftlich-politische Sachverhalte und ethische Kriterien bei Bewertungen von physikalischen oder technischen Sachverhalten unterschieden und
begründet gewichten.
(B3) an Beispielen von Konfliktsituationen mit physikalisch-technischen Hintergründen kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und bewerten.
Inhalt
Buchseiten
(Ustd. à 45 min)
Grundlagen (1 Ustd.)
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler
…
362 - 363
Experimente und Materialien
benennen Protonen und Neutronen als Kernbausteine (UF1).
Kommentar
Aufbau der Atomkerne, Begriffe
(Protonen, Neutronen, Nukleonen, Nukleonenzahl, Kernladungszahl, Ordnungszahl, Nuklid,
Isotop), Nachweis radioaktiver
Strahlung (Zählrohr, Nebelkammer), α-, β- und γ-Strahlung
benennen das Geiger-MüllerZählrohr als experimentelle
Nachweismöglichkeit für ionisierende Strahlung (E6).
Mögliche Ergänzung: Zählstatistik
𝜶-Strahlung (2 Ustd.)
364 – 365
erklären die Ablenkbarkeit von
ionisierender Strahlen in elektrischen und magnetischen Feldern
sowie die Ionisierungsfähigkeit
und Durchdringungsfähigkeit mit
ihren Eigenschaften (UF3).
benennen den Halbleiterdetektor
als experimentelle Nachweismög-
30
Experiment (B1): Beobachtung
von Spuren von 𝛼-Teilchen in der
Nebelkammer
Experiment (V1): Aufnahme des
Energiespektrums eines 𝛼Strahlers mit Halbleiterdetektor
und Impulshöhenanalysator
Untersuchung von 𝛼-Strahlung
mit der Nebelkammer, Reichweite, Energiespektrum, Halbleiterdetektor, Impulshöhenanalysator
Zusätzlich zu dem Inhalt des Buches muss auch die Ablenkbarkeit
der 𝛼-Strahlung in elektrischen
und magnetischen Feldern behan-
lichkeit für ionisierende Strahlung
und unterscheiden Geiger-MüllerZählrohr und Halbleiterdetektor
hinsichtlich ihrer Möglichkeiten
zur Messung von Energien (E6).
𝜷-Strahlung (2 Ustd.)
366 – 367
erklären die Ablenkbarkeit von
ionisierender Strahlen in elektrischen und magnetischen Feldern
sowie die Ionisierungsfähigkeit
und Durchdringungsfähigkeit mit
ihren Eigenschaften (UF3).
delt werden.
Experiment (B1): Beobachtung
von Spuren von 𝛼-Teilchen in der
Nebelkammer
Experiment (V1): Aufnahme des
Energiespektrums eines 𝛼Strahlers mit Halbleiterdetektor
und Impulshöhenanalysator
Untersuchung von 𝛽-Strahlung
mit dem magnetischen 𝛽Spektrometer, Energiespektrum,
Reichweite.
Zusätzlich zu dem Inhalt des Buches muss auch die Ablenkbarkeit
der β-Strahlung in elektrischen
Feldern behandelt werden.
Mögliche Ergänzung: Relativistische Rechnung
𝜸-Strahlung (2 Ustd.)
368 - 371
Energie der 𝛾Strahlung, Absorption in Materie und ihre Ursachen
erklären die Ionisierungsfähigkeit
und Durchdringungsfähigkeit mit
ihren Eigenschaften (UF3).
Mögliche Ergänzung: Szintillationszähler
erläutern das Absorptionsgesetz
für 𝛾-Strahlung, auch für verschiedenen Energien (UF3).
Paarbildung und Zerstrahlung (2 Ustd.)
372 – 373
Mögliche Ergänzung: Absorption
und Wahrscheinlichkeit
beschreiben die Bedeutung der
Energie-Masse-Äquivalenz hinsichtlich der Annihilation von
Teilchen und Antiteilchen (UF4).
Paarbildung, Zerstrahlung, Erhaltungssätze
bestimmen und bewerten den bei
der Annihilation von Teilchen
und Antiteilchen frei werdenden
Energiebetrag (E7, B1).
Halbwertszeit
(3 Ustd.)
374 – 377
leiten das Gesetz für den radioaktiven Zerfall einschließlich eines
Terms für die Halbwertszeit her
(E6).
entwickeln Experimente zur Be-
31
Experiment (V1): Messung der
Halbwertszeit von Rn-220 mit
einer Ionisationskammer
Zerfallsgesetz, Messung der
Halbwertszeit, Aktivität, C-14Methode
Experiment (V2): Messung der
Halbwertszeit von Ba-137m mit
Mögliche Ergänzung: Radioaktiver Zerfall und Wahrscheinlich-
stimmung der Halbwertszeit radioaktiver Substanzen (E4, E5).
erläutern in allgemeinverständlicher Form bedeutsame Größen
der Dosimetrie (Aktivität) (K3).
einem Zählrohr
keit
Simulation: Zerfallsgesetz (CD)
Mögliche Ergänzung: Zahl der
Atome in einem Präparat
Mögliche Ergänzung: Bestimmung einer großen Halbwertszeit
nutzen Hilfsmittel, um bei radioaktiven Zerfällen den funktionalen Zusammenhang zwischen Zeit
und Abnahme der Stoffmenge
sowie der Aktivität radioaktiver
Substanzen zu ermitteln (K3).
bestimmen mithilfe des Zerfallsgesetzes das Alter von Materialien mit der C-14-Methode (UF2).
Biologische Wirkung ionisierender Strahlung
(2 Ustd.)
378 - 379
beurteilen Risiken ionisierender
Strahlung unter verschiedenen
Aspekten (B4).
erläutern in allgemeinverständlicher Form bedeutsame Größen
der Dosimetrie (Energie- und
Äquivalentdosis) (K3).
Natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition
380 – 381
Strahlenschäden - Strahlenschutz (2 Ustd.)
382 – 383
Weitere Strahlenexpositionen
32
384 – 385
Wirkung ionisierender Strahlen
auf lebende Zellen, Dosimetrie
Mögliche Ergänzung: Wirkungskette
Mögliche Ergänzung: Ionisationsprozesse im Körper
Interne und externe natürliche
Strahlenexposition, zivilisatorische Strahlenexposition
beurteilen Risiken ionisierender
Strahlung unter verschiedenen
Aspekten (B4).
Deterministische und stochastische Strahlenwirkungen, Strahlenschutz, ALARA-Prinzip
erläutern in allgemeinverständlicher Form bedeutsame Größen
der Dosimetrie, auch hinsichtlich
der Vorschriften zum Strahlenschutz (K3).
Mögliche Ergänzung: Abschätzung der stochastischen Wirkung
kleiner Dosen
Externe Strahlenexposition durch
eine 𝛾-Quelle, interne Strahlen-
exposition durch Radionuklide
Anwendung radioaktiver
Nuklide (2 Ustd.)
386 - 387
beurteilen den Nutzen ionisierender Strahlung unter verschiedenen
Aspekten (B4).
Anwendungen der Absorption
von Strahlung, Markierung mit
radioaktiven Nukliden, Anwendung der Strahlenwirkung
stellen die physikalischen Grundlagen von Szintigrammen als
bildgebende Verfahren dar (UF4)
Der Atomkern
(3 Ustd.)
388 - 393
identifizieren Isotope und erläutern den Aufbau der Nuklidkarte
(UF1).
beurteilen die Bedeutung der Beziehung 𝑊 = 𝑚𝑐² für die Erforschung von Kernspaltung und
Kernfusion (B1, B3).
beschreiben Kernspaltung Kernfusion unter Berücksichtigung
von Bindungsenergien (quantitativ) (UF4).
bewerten den Massendefekt hinsichtlich seiner Bedeutung für die
Gewinnung von Energie (B1).
𝜶-Zerfall (2 Ustd.)
Simulation: Rutherford-Streuung
(CD)
Aufbau der Nuklidkarte, Bindungsenergie, Massendefekt,
Kernspaltung und Kernfusion
Mögliche Ergänzung: Rutherfordscher Streuversuch
Mögliche Ergänzung: physikalische Eigenschaften des Atomkerns (Kernkraft, Radius, Dichte)
Mögliche Ergänzung: Der Atomkern als Potentialtopf
Mögliche Ergänzung: ein einfaches Kernmodell
Vorgänge im Kern beim α-Zerfall
394 - 395
Mögliche Ergänzung: Erklärung
des 𝛼-Zerfalls
𝜷-Zerfall (2 Ustd.)
396 - 397
identifizieren natürliche Zerfallsreihen mithilfe der Nuklidkarte
(UF2).
Vorgänge im Kern beim βZerfall, begleitende γ-Strahlung,
Zerfallsreihen
Mögliche Ergänzung: 𝛽-Zerfall
im Potentialtopfmodell
Kernreaktionen, Neutronen (1 Ustd.)
33
398 - 399
identifizieren künstlich herbeigeführte Umwandlungsprozesse
Künstliche Kernumwandlungen
Mögliche Ergänzung: Neutronen-
Kernenergie (4 Ustd.)
400 - 404
mithilfe der Nuklidkarte (UF2).
strahlen
bewerten an ausgewählten Beispielen Rollen und Beiträge von
Physikerinnen und Physikern zu
Erkenntnissen in der Kernphysik
(B1)
Erklärung der Kernspaltung im
Tröpfchenmodell, Energiebilanz,
Kettenreaktionen in der Atombombe und im Kernreaktor, Kernfusion, Kernkraftwerke (Entsorgung, Sicherheit, Umweltbelastung)
beschreiben Kernspaltung Kernfusion unter Berücksichtigung
von Kernkräften (qualitativ)
(UF4).
beurteilen die Bedeutung der Beziehung 𝑊 = 𝑚𝑐² für die technische Nutzung von Kernspaltung
und Kernfusion (B1, B3).
Mögliche Ergänzung: Aufbau und
Funktionsweise von Kernkraftwerken
Mögliche Ergänzung: Fusionsreaktoren
erläutern die Entstehung einer
Kettenreaktion als relevantes
Merkmal für einen selbstablaufenden Prozess im Nuklearbereich
(E6).
beurteilen Nutzen und Risiken
von Kernspaltung und Kernfusion
anhand verschiedener Kriterien
(B4).
hinterfragen Darstellungen in
Medien hinsichtlich technischer
und sicherheitsrelevanter Aspekte
der Energiegewinnung durch
Spaltung und Fusion (B3, K4).
Wissenschaft und Verantwortung
34
405
Verantwortung für die wissenschaftliche Arbeit und politische
Entscheidungen
Unterrichtsvorhaben IX
Kontext: Elementarteilchenphysik
Buchseiten: 410 - 415
Zeitbedarf: etwa 15 Ustd. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte: Elementarteilchen und ihre Wechselwirkung
Kompetenzschwerpunkte: Schülerinnen und Schüler können …
(UF3) physikalische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren.
(E6) Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimenten
und Simulationen erklären und vorhersagen.
Inhalt
Kompetenzen
(Ustd. à 45 min)
Buchseiten
(GK-Buch)
Teilchenphysik (15 Ustd.)
410 - 415
systematisieren mithilfe des heutigen Standardmodells den Aufbau der Kernbausteine (UF3).
Die Schülerinnen und Schüler
…
vergleichen das Modell der Austauschteilchen im Bereich der
Elementarteilchen mit dem Modell des Feldes (Vermittlung,
Stärke und Reichweite der Wechselwirkungskräfte) (E6).
erklären mithilfe des aktuellen
Standardmodells Phänomene der
Kernphysik (UF3).
erklären an Beispielen Teilchenumwandlungen im Standardmodell mithilfe der heisenbergschen
Unbestimmtheitsrelation und der
Energie-Masse-Beziehung (UF1).
recherchieren in Fachzeitschriften, Zeitungsartikeln bzw. Veröffentlichungen von Forschungseinrichtungen zu ausgewählten aktu-
35
Experimente und Materialien
Kommentar
Elementarteilchen, Quarks als
Materiebausteine, Beschreibung
von Wechselwirkungen durch
Feldquanten, insbesondere Photonen als Feldquanten der elektromagnetischen Wechselwirkung
und Gluonen als Feldquanten der
straken Wechselwirkung, Erklärung des 𝛽-Zerfalls
Ergänzung aus dem GK-Band:
Materiebausteine des Standardmodells (S. 145), Entdeckungen
am CERN, Aufgaben von Detektoren, Ausbau des ATLASDetektors, Datenverarbeitung am
CERN, Beschleuniger der Zukunft, Physik jenseits des Standardmodells (S. 152 – 155), Entwicklung von RUTHERFORD bis
HIGGS (S. 156 – 159)
Zusätzlich müssen Teilchenumwandlungen im Standardmodell
ellen Entwicklungen in der Elementarteilchenphysik (K2).
bewerten an ausgewählten Beispielen Rollen und Beiträge von
Physikerinnen und Physikern zu
Erkenntnissen in der Kern- und
Elementarteilchenphysik (B1,
B3).
36
mithilfe der heisenbergschen Unbestimmtheitsrelation und der
Energie-Masse-Beziehung) erklärt
werden
Mögliche Ergänzung: Quarkfamilien
Mögliche Ergänzung: Farbladungen und Farbkräfte