Physik – 4 stdg. - Gymnasium Aulendorf
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Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Physik – 4 stdg. Hinweis: Alle Inhalte der Bildungsstandards Physik für die Klassen 7–10 sind auch im Bildungsstandard für die Jahrgangsstufen 1 und 2 aufgeführt. Daher werden die Grundlagen der Bildungsstandards bis Klasse 10 vorausgesetzt. Die in diesem Kerncurriculum aufgeführten Pflichtinhalte werden in der Kursstufe vertieft behandelt und sind in der Spalte Pflichtinhalte aufgeführt. Ergänzt werden diese Inhalte durch ein physikalisches Grundlagenpraktikum und die unter „Erweiterungen + Anbindungen“ genannten Inhalte (Schulcurriculum). Für die Teilbereiche sind folgende Stundenzahlen vorgesehen: Kerncurriculum: · Elektrodynamik 55 Std. · Elektromagnetische und mechanische Schwingungen und Wellen 50 Std. · Quantenphysik und Struktur der Materie 35 Std. Schulcurriculum: · Praktikum 36 Std. · Vertiefende Inhalte 24 Std. · Gleichwertige Feststellung von Schülerleistungen 10 Std. Klausuren: 30 Std. Kompetenz Fachmethoden: 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten 2. Physik als theoriegeleitete Erfahrungswissenschaft 4. Spezifisches Methodenrepertoire der Physik 5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der Physik Pflichtinhalte – Elektrische, mechanische und thermische Größen – Strom-Antrieb-Konzept (mindestens einen Vergleich analoger elektr., mech. und therm. Systeme) 1 2 x x Bemerkungen Die Inhalte werden an passenden Stellen des Unterrichtsganges wiederholt und vertieft Erweiterungen + Anbindungen Std. Praktikum: · Verschiedene Widerstandsmessmethoden · Kennlinien von Leitern – Erhaltungssätze (Impuls, Ladung, Energie, Drehimpuls qualitativ) · Innenwiderstand von elektrischen Messgeräten – Entropieerzeugung · Schaltung von Messgeräten: Stromfehlerschaltung Spannungsfehlerschaltung – mechanische, elektrische und thermische Energiespeicher und Energietransporte – Kennlinien von Geräten Fachwissen: 8. Grundlegende physikalische Größen \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc Seite 1 von 9 Erstelldatum 15.09.2010 Physik – 4 stdg. Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Kompetenz Pflichtinhalte 1 2 x x Bemerkungen Erweiterungen + Anbindungen Std. 9. Strukturen und Analogien 10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen – Informationstechnologie und Elektronische Schaltungen Die Inhalte werden an passenden Stellen des Unterrichtsganges wiederholt und vertieft Praktikum: · Kennlinien Halbleiterdioden, Transistoren · Elementare elektrische und elektronische Schaltungen Elektrodynamik Fachmethoden: 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten 3. Formalisierung und Mathematisierung in der Physik 4. Spezifisches Methodenrepertoire der Physik Fachwissen: 8. Grundlegende physikalische Größen 9. Strukturen und Analogien – Gravitationsfeldstärke – Elektrische Feldstärke Praktikum: x · Kapazität bei Kondensatoren – Magnetische Flussdichte · Kapazität des Plattenkondensators – Visualisierung von Feldstärkeverteilungen (auch Feldlinien) · Messung der elektrischen Feldkonstanten – Magnetisches Feld und magnetische Flussdichte einer langgestreckten Spule · Entladevorgang bei Kondensatoren – Unterscheidung zwischen dem physikalischen System Feld und Feldstärke bzw. Flussdichte · Potenzialverlauf · Millikan-Versuch – Analogiebetrachtungen zwischen elektrischem, magnetischem und Gravitationsfeld \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc · Kraft auf stromdurchflossenen Leiter Seite 2 von 9 Erstelldatum 15.09.2010 Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Kompetenz 10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen Physik – 4 stdg. Pflichtinhalte 1 2 Bemerkungen – Elektrische Feldkonstante Erweiterungen + Anbindungen Std. · Magnetfeld stromdurchflossener Spulen – Magnetische Feldkonstante · Messung der magnetischen Feldkonstanten – Kondensator, Kapazität – Kapazität des Plattenkondensators · e/m-Bestimmung – Potenzial und Spannung im elektrischen Feld – Quantitativer Zusammenhang zwischen Spannung und elektrischer Feldstärke im homogenen elektrischen Feld – Elektrisches, magnetisches Feld und Gravitationsfeld als Energiespeicher (quantitativ für Plattenkondensator, Spule, Gravitationsfeld im homogenen Bereich) – Quantisierung der elektrischen Ladung, Bewegung geladener Teilchen im elektrischen Längsfeld Bewegung geladener Teilchen im elektrischen Querfeld – Materie im elektrischen Feld, er Oszilloskop – Materie im Magnetfeld, mr – Lorentzkraft, Betrag und Richtung Bewegung geladener Teilchen im homogenen Magnetfeld (quantitativ) – Bewegung geladener Teilchen im homogenen Magnetfeld (qualitativ) – Kräftegleichgewicht zwischen elektrischer und magnetischer Kraft Hallsonde – Magnetischer Fluss \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc Seite 3 von 9 Erstelldatum 15.09.2010 Physik – 4 stdg. Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Kompetenz Pflichtinhalte 1 2 Bemerkungen – Induktion, Induktionsgesetz Erweiterungen + Anbindungen – Induktivität Effektivspannung und –strom bei sinusförmiger Wechselspannung – Induktivität der langgestreckten Spule Zeigermodell – Erzeugung sinusförmiger Wechselspannungen, Generatorprinzip Praktikum – Phänomen des Energietransports durch elektromagnetische Felder · Kondensator und Spule im Wechselstromkreis – Grundlegendes Prinzip eines Transformators · Siebkette – Grundlagen der Maxwelltheorie, in der die Elektrodynamik auf 4 Aussagungen zurückgeführt wird: · Sperrkreis o Positive Ladung als Quelle und negative Ladung als Senke des EFeldes o Quellenfreiheit des magnetischen BFeldes o Ein sich veränderndes B-Feld erzeugt ein E-Feld (Induktion) o Ein elektrischer Strom bzw. ein sich veränderndes E-Feld erzeugt ein BFeld \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc Std. · Gleichrichterschaltungen · Glättung Seite 4 von 9 Erstelldatum 15.09.2010 Physik – 4 stdg. Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Kompetenz Pflichtinhalte 1 2 Bemerkungen Erweiterungen + Anbindungen Std. Elektromagnetische und mechanische Schwingungen und Wellen Fachmethoden: 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten 3. Formalisierung und Mathematisierung in der Physik 4. Spezifisches Methodenrepertoire der Physik 7. Wahrnehmung und Messung Fachwissen: – Beispiele für mechanische und elektromagnetische Schwingungen – Herleitung der entsprechenden Differenzialgleichungen und Lösungen harmonischer Schwingungen · Fadenpendel · Feder-Schwere-Pendel – Periodendauer · Energieerhaltung bei mechanischen Pendeln – Amplitude – Analogie der Größen und Bauteile bei mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen – Energiebilanzen in schwingenden Systemen 9. Strukturen und Analogien – Mechanische Welle als Phänomen Zeigermodell Praktikum – Frequenz 8. Grundlegende physikalische Größen 10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen x · Ausbreitungsgeschwindigkeit bei Seilwellen · Stehende Wellen · Interferenz von Wellen – Dämpfung: Energie- und Entropiebilanz · Kundtsches Rohr – Eigenschaften von Wellen · Eigenschwingungen einer Metallstange – Lineare harmonische Querwelle · Schallgeschwindigkeitsmessung – Wellenlänge – Ausbreitungsgeschwindigkeit Zeigermodell – Lösungen der Wellengleichung: Auslenkung s(x,t) des Wellenträgers, Beispiele entweder in Abhängigkeit des Ortes oder der Zeit \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc Seite 5 von 9 Erstelldatum 15.09.2010 Physik – 4 stdg. Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Kompetenz Pflichtinhalte 1 2 Bemerkungen Erweiterungen + Anbindungen Std. – Elektromagnetische Welle als Phänomen – Licht als elektromagnetische Welle – Analogie mechanischer und elektromagnetischer Wellen, insbesondere Vergleich von Schall und Licht – Reflexion – Streuung (qualitativ) – Brechung (qualitativ) – Beugung – Polarisation (qualitativ) Praktikum – Ausbreitungsgeschwindigkeit mechanischer und elektromagnetischer Wellen · Gitter · Doppelspalt – Überlagerung von Wellen (Interferenz, stehende Welle, Eigenschwingung) · Einzelspalt – Einzelspalt, Doppelspalt, Mehrfachspalt, Gitter Zeigermodell – Wahrnehmung von Helligkeit, Messung von Intensitätsverteilungen Einsatz von Simulationssoftware – Spektren verschiedener Strahler und Spektrallampen (Zusammenhang und Unterschied zwischen Frequenz und Farbe) – Überblick über das elektromagnetische Spektrum – Strahlungsbilanz der Erde \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc Modellbildung zur mittleren Seite 6 von 9 Erstelldatum 15.09.2010 Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Kompetenz Physik – 4 stdg. Pflichtinhalte 1 2 Bemerkungen Erweiterungen + Anbindungen Std. Temperatur auf der Erde Fachmethoden: 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten 5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der Physik Fachwissen: – Alltagsbezug elektromagnetischer Strahlung, Chancen und Risiken technischer Entwicklungen x – 2 Beispiele aus den folgenden: WLAN, Mobiltelefon, Hochspannungsleitung, Mikrowellenofen, schnurlose Telefone, Trafos in Wohnräumen 10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen 12. Technische Entwicklungen und ihre Folgen Fachmethoden: 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten – geschichtliche Entwicklung von Modellen und Weltbildern x x 6. Physik als ein historisch-dynamischer Prozess Fachwissen: 13. Modellvorstellungen und Weltbilder \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc Seite 7 von 9 Erstelldatum 15.09.2010 Physik – 4 stdg. Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Kompetenz Pflichtinhalte 1 2 Bemerkungen Erweiterungen + Anbindungen Std. Quantenphysik und Struktur der Materie Fachmethoden: 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten 6. Physik als ein historisch-dynamischer Prozess Fachwissen: 13. Modellvorstellungen und Weltbilder – Photoeffekt – Planck’sches Wirkungsquantum x Praktikum · Messung des Planck’schen – Quantenobjekte: Zusammenhang Energie–Frequenz Wirkungsquantums · Franck-Hertz-Versuch – Quantenobjekte: Zusammenhang Impuls–Wellenlänge · Fraunhofer-Linie mit NatriumDampf – Quantenobjekte: Interferenzfähigkeit (Superposition der Möglichkeiten) – Quantenobjekte: Komplementarität (Ort-ImpulsUnbestimmtheit und Welcher-WegInformation) – Quantenobjekte: Stochastisches Verhalten – Quantenobjekte: Verhalten beim Messprozess (Präparation von Quantenobjekten, Determiniertheit der Wellenfunktion, Kollaps der Wellenfunktion) \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc Seite 8 von 9 Erstelldatum 15.09.2010 Physik – 4 stdg. Bildungsplan für die Jahrgangst. 1 und 2 Kompetenz Pflichtinhalte 1 2 Bemerkungen Erweiterungen + Anbindungen Std. – Quantenobjekte: Nichtlokalität, insbesondere Verschränktheit – Quantenobjekte: Erkenntnistheoretische Aspekte formulieren Fachmethoden: 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten Fachwissen: 11. Struktur der Materie – Linearer Potenzialtopf – Atomhülle und Energiequantisierung x Einsatz von Simulationssoftware – Linienspektren – Grundlegende Gedanken der Schrödingergleichung und ihre Bedeutung für die Atomphysik – Atomkern – Aspekte der Elementarteilchenphysik im Überblick: – Leptonen, Hadronen, Quarks – Untersuchungsmethoden (Spektren, hochenergetische Strahlen, Detektoren) \\Ls_binder\Schule\Bildungsplan\Physik_Bildungsplan_11_12_4_stdg_20100914.doc Seite 9 von 9 Erstelldatum 15.09.2010
