Schulinterner Lehrplan Physik Sekundarstufe II - AMG
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Schulinterner Lehrplan Physik Sekundarstufe II Albertus-Magnus-Gymnasium Beckum Einführungsphase (105 Std.) (3 Std. pro Woche): Fachlicher Kontext Verkehrsphysik – Physik auf dem Rummelplatz (14 Wst.) Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte Kontexte: * gleichförmig, geradlinige Bewegung * Momentangeschwindigkeit * gleichmäßig beschleunigte Bewegung * Messen von Geschwindigkeit und Beschleunigung * Bremsvorgänge * Überholvorgänge * Überholmanöver im Straßenverkehr. * Die Bewegung eines Achterbahnwagens * Das Messen von beiden Größen wird zunächst qualitativ, dann quantitativ durchgeführt. Der Einsatz einer VideoanalyseSoftware bietet sich hier an. konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... * die physikalischen Größen Geschwindigkeit und Beschleunigung qualitativ und quantitativ erklären und voneinander unterscheiden. * Bewegungsdiagramme zeichnen, auswerten und interpretieren. * Bewegungen mit Hilfe von Bewegungsgleichungen beschreiben können prozessbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler * messen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. * wenden Auswertungsmethoden auf physikalischer Messdaten an. * tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. * beurteilen an Beispielen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit und zur sozialen Verantwortung (Sinn und Unsinn von Überholvorgängen) * binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler Fallen und werfen im Kontext der Leichtathletik Kontexte: * Physik beim Kugelstoßen * Wie weit kann ein Mensch maximal werfen? * Der waagerechte Wurf wird als Überlagerung zweier Bewegungen eingeführt. Auch hier bietet sich der Einsatz einer Videoanalyse-Software an. Optional kann der schiefe Wurf, falls er thematisiert wird, auch in Form eines Schülerreferats durchgeführt werden. * der freie Fall * Überlagerung von Bewegungen * der senkrechte Wurf * der waagerechte Wurf * können den freien Fall und die Würfe qualitativ als auch quantitativ beschreiben * können das Unabhängigkeitsprinzip erläutern und anwenden * beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells Kontexte: * Kräfte bei einem Unfall – Sicherheitsgurte * An Kompetenzen aus der Sekundarstufe I kann angeknüpft werden. Die _ Proportionalität zwischen Kraft und Beschleunigung wird experimentell ermittelt. * Newtonschen Axiome. (18 WSt.) Crashtest und Unfallforschung (10 Wst.) * Mit Hilfe von Übungen wird das Zerlegen und Zusammensetzen von Kräften wiederholt bzw. vertieft. Das Actio=Reactio Prinzip kann mit Hilfe von Verformungen mehrerer Stoßpartner begründet werden. Schülerexperiment: Das Hooke'sche Gesetz * den quadratische Zusammenhang zwischen Weg und Zeit beim freien Fall (ohne Luftwiderstand) experimentell ermitteln. * Die Kraft als Ursache für eine Bewegungsänderung angeben können * Die Newtonschen Axiome anwenden können * erläutern, wie man Kräfte zerlegen und aus verschiedenen Kräften eine resultierende Kraft bilden kann und dies auch anwenden. * binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an * führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Messdaten. * binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte Energie und Energieerhaltung Kontexte: * Das Speicherkraftwerk * Die Federpistole * potentielle und kinetische Energie * Energieerhaltung und __Energieentwertung Anm.: Die Begriffe sollten zunächst rein qualitativ eingeführt werden: Woher weiß man, dass ein Körper Energie enthält? Danach folgt eine Quantifizierung, in dem beide Energieformen experimentell bestimmt werden. Hier können methodische Kompetenzen geübt werden. * Reibung als Energieentwertung. Fahrgeschäfte auf der Kirmes konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... * die Energieformen unterscheiden * die Energieerhaltung als ein Grundprinzip des Energiekonzepts erläutern und sie zur quantitativen energetischen Beschreibung von Prozessen nutzen * den quantitativen Zusammenhang von umgesetzter Energiemenge (bei Energieumsetzung durch Kraftwirkung: Arbeit), Leistung und Zeitdauer des Prozesses kennen und in Beispielen aus Natur und Technik nutzen. prozessbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler * planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team. * beobachten und beschreiben physikalische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. * binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an * an Beispielen Energiefluss und Energieentwertung quantitativ darstellen (15 Wst.) Impuls und Impulserhaltung Kontexte: * Auto Scooter auf der Kirmes Auto Scooter auf der Kirmes (bzw. * Physik auf dem Billardtisch. * Anknüpfen an Crashtest und Unfallforschung.) Demonstrationsexperiment: * Impulserhaltung * der zentrale elastische Stoß * der allgemein schiefe elastische Stoß * der unelastische zentrale Stoß * die physikalische Größe „Impuls“ anwenden können und ihre Notwendigkeit zur Beschreibung von Stoßvorgängen erläutern können. * das Verhalten zweier Stoßpartner nach einem elastischen und * veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer Werkzeuge. Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte Luftkissenbahn (12 Wst.) Jetzt geht’s rund – Keine Kreisbewegung ohne Kräfte: Anm.: Es wird experimentell demonstriert, dass die Energieerhaltung allein zur Beschreibung von Stößen nicht ausreicht. Die Beschreibung von Stößen durch die so genannten Stoßgleichungen ist sehr mathematisch. Dies ist aber in diesem Kapitel aus Übungszwecken durchaus legitim. Kontexte: * Kurvenfahrten im Kettenkarussell konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... inelastischen Stoß qualitativ und quantitativ bestimmen. * beschreiben den Aufbaueinfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise (hier z.B. Sicherheitsgurt) * beobachten und beschreiben physikalische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. * binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an * die gleichförmige Kreisbewegung * die Zentripetalkraft * die Kreisbewegung als eine beschleunigte Bewegung beschreiben. Eine Karussellfahrt Anm.: Es ist ausreichend, wenn das Experiment zur Bestimmung der Zentripetalkraft aufgrund seiner hohen Komplexität als Demonstrationsexperiment durchgeführt wird. Das Auswerten der gewonnenen Daten sollte von den Schülerinnen und Schülern zum trainieren methodischer Kompetenzen durchgeführt prozessbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler * den Zusammenhang zwischen Zentripetalkraft und Geschwindigkeit bzw. Radius angeben und ein Experiment zur Bestimmung beschreiben und erläutern. * das Konzept der Zentripetalkraft auf Alltagskreisbewegungen anwenden * veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer Werkzeuge. * beobachten und beschreiben physikalische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler werden. (16 WSt.) Schüler erstellen Plakate zu verschiedenen Fahrgeschäften mit physikalischen Erklärungen * dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien. * recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus. * kommunizieren ihre Standpunkte physikalisch korrekt und vertreten sie begründet sowie adressatengerecht. * binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte Optionaler Bereich 1: Ausblick: Ladungen in Magnetfeldern Kontexte: * Röhrenfernseher/Monitor (auslaufend) * Elektronenmikroskopie * Die Elektronenkanone * Das Magnetfeld einer Leiterschleife, eines Kabels * Rechte - Hand - Regel * Kräfte auf bewegte Ladungen in Magnetfeldern * Lorentzkraft Demonstrationsexperimente: * Leiterschaukel * Fadenstrahlrohr (20 Wst.) konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... * das Magnetfeld um eine stromdurchflossene Leiterschleife qualitativ und quantitativ beschreiben. * Möglichkeiten zur Magnetfeldmessung angeben und erläutern. * die Ablenkung von Ladungen in einem homogenen magnetischen Feld erklären und berechnen. prozessbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler * beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische oder naturwissenschaftlichen Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen. * beschreiben den Aufbaueinfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise * beobachten und beschreiben physikalische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. Optionaler Bereich 2: Ausblick: Statische Elektrizität Kontexte: * Das Gewitter * Fotokopierer und Laserdrucker * Ladung und CoulombGesetz * Der elektrische Feldbegriff * Spannung und Kapazität * die elektrischen Eigenschaften von Stoffen (Ladung und Leitfähigkeit) mithilfe eines einfachen * stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus. * beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische oder naturwissenschaftlichen Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schülerexperimente: * Visualisieren elektrischer Feldlinienbilder mit Hilfe von Grießkörnern in Rizinusöl Demonstrationsexperiment: Bestimmung der Kapazität eines Plattenkondensators (20 Wst.) Anm.: Es wird eine Beschränkung auf luftgefüllte Kondensatoren empfohlen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... Kern-Hülle-Modells erklären. * Kraftwirkungen auf Ladungen qualitativ und quantitativ mit Hilfe des Coulomb-Gesetz und dem Feldlinienmodell beschreiben. * Feldlinienbilder skizzieren * Zusammenhang zwischen Spannung und elektrischem Feld im Plattenkondensator angeben und anwenden * Kapazitäten von Plattenkondensatoren berechnen prozessbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen. * beobachten und beschreiben physikalische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. * führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Messdaten. * stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus. Qualifikationsphase 1: (Leistungskurs (175 WSt.) und Grundkurs (105 WSt.) (Im Leistungskurs erfolgt eine vertiefte Beschäftigung mit den Schwerpunkten) Fachlicher Kontext mechanische Schwingungen und Wellen Konkretisierungen / Anregungen Demonstrationsexperimente: * Überlagerung einer harmonischen Schwingung und der Projektion einer Kreisbewegung am Beispiel des Fadenpendels * Video: obiges Experiment mit Hilfe einer vertikalen Federschwingung Schülerexperiment: * Messen von Schwingungsdauern * Demonstrationsexperiment: Wellenwanne * Ergänzung: Simulation Referat: Doppler-Effekt GK (18 WSt) LK(32 WSt.) Schwerpunkte * Schwingungsgrößen * harmonische Schwingungen * Entstehung und Ausbreitung von Transversal- und Longitudinalwellen * Beugung von Wasserwellen und Schallwellen * Huygens‘sches Prinzip, * Interferenz von Wellen konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... * die relevanten Parameter für eine physikalische Schwingung angeben und berechnen * Beispiele für mechanische Schwingungen angeben. * das Huygens'sche Prinzip angeben und hiermit die Beugung von Wasserwellen erklären. * Orte konstruktiver und destruktiver Interferenz in einem 2-Quellen-I Interferenzmuster qualitativ erläutern und quantitativ berechnen können prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler * planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team. * stellen Zusammenhänge zwischen physikalischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her, grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab und t transferieren dabei ihr erworbenes Wissen. * veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer Werkzeuge. * führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Fachlicher Kontext Statische Felder: Das elektrische Feld Konkretisierungen / Anregungen Kontexte: Kontexte: * Das Gewitter * Fotokopierer und Laserdrucker * Tastaturen Schülerexperimente: * Visualisieren elektrischer Feldlinienbilder mit Hilfe von Grießkörnern in Rizinusöl Demonstrationsexperiment: * Bestimmung der Kapazität eines Plattenkondensators * Braunsche Röhre Per Simulation: Schülerexperiment: Millikan Schwerpunkte * Ladung und CoulombGesetz * Der elektrische Feldbegriff * Spannung und Kapazität * elektrische Energie * Kirchhoff'sche Regeln und Anwendung * Auf- und Entladen von Kondensatoren * Bewegung von Ladungen im elektrischen Längs- und Querfeld * Erzeugung eines Elektronenstrahls konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... * die elektrischen Eigenschaften von Stoffen (Ladung und Leitfähigkeit) mithilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells erklären. * Kraftwirkungen auf Ladungen qualitativ und quantitativ mit Hilfe des Coulomb-Gesetz und dem Feldlinienmodell beschreiben. * Feldlinienbilder skizzieren * Zusammenhang zwischen Spannung und elektrischem Feld im Plattenkondensator angeben und anwenden * Definition der Spannung angeben und auf einfache Systeme anwenden * Kapazitäten von Plattenkondensatoren berechnen * Spannungen und Ströme in komplexeren Schaltplänen berechnen * Auf- und Entladevorgänge von Kondensatoren beschreiben * das Phänomen der Glühemission angeben * den Aufbau der Braunschen Röhre beschreiben und das prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler Messdaten. * beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische oder naturwissenschaftlichen Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen. * beobachten und beschreiben physikalische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. * führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Messdaten. * stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Fachlicher Kontext GK (28 WSt) LK(45 WSt.) Statische Felder: Das magnetische Feld Konkretisierungen / Anregungen Kontexte: * Röhrenfernseher/Monitor (auslaufend) * Elektronenmikroskopie * Die Elektronenkanone Demonstrationsexperimente: * Leiterschaukel * Fadenstrahlrohr * Stromwaage Schwerpunkte * Magnetfelder * Rechte - Hand - Regel * Kräfte auf bewegte Ladungen in Magnetfeldern * Lorentzkraft konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... Verhalten des Elektronenstrahls berechnen * ein Verfahren beschreiben, um die Elementarladung e zu messen * das Magnetfeld um eine stromdurchflossene Leiterschleife qualitativ und quantitativ beschreiben. * Möglichkeiten zur Magnetfeldmessung angeben und erläutern. * die Ablenkung von Ladungen in einem homogenen magnetischen Feld erklären und berechnen. prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus * recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus. * beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische oder naturwissenschaftlichen Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen. * beschreiben den Aufbaueinfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise * beobachten und beschreiben physikalische Phänomene Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. GK(12 WSt) LK(20 WSt.) Statische Felder: Systeme mit elektrischen und magnetischen Feldern Demonstrationsexperimente: * Hall-Effekt per Simulationen: * Wienscher Geschwindigkeitsfilter * Massenspektrometer * Hall-Effekt * Lorentzkraft, elektrische Kraft, Kräftegleichgewicht * Möglichkeiten zur Magnetfeldmessung angeben und erläutern. * Möglichkeiten zur Bestimmung der Geschwindigkeiten und Massen von geladenen Teilchen angeben * stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus. * stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus. * interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, erklären diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler auf. (GK 8WSt.) LK(12 WSt.) Bewegte Felder - Induktion Kontexte: * Das Telefon * Induktionsschleifen im Straßenverkehr * Der WechselstromGenerator * Qualitative und quantitative Betrachtung des Induktionsgesetzes Erzeugung von (Wechsel-) Spannungen und -strömen Demonstrationsexperimente: * Grundversuche zur Induktion * Grundversuch zur Selbstinduktion * Ein- und Ausschaltvorgänge bei Spulen * die Voraussetzungen für die Entstehung eines Induktionsspannung nennen. * mit Hilfe des Induktionsgesetzes die Induktionsspannung und den Induktionsstrom bestimmen. * Magnetfeld als Träger von Energie * die Induktivität einer Spule bestimmen * den verzögerten Einschaltvorgang bei Parallelschaltung von Spule und ohmschen Widerstand erklären * begründen, dass das Magnetfeld ein Träger von Energie ist * beschreiben, veranschaulichen oder erklären physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen, Analogien und Darstellungen. * erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe physikalischer und anderer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. * stellen Zusammenhänge zwischen physikalischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her, grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab und transferieren dabei ihr erworbenes Wissen. * beschreiben, veranschaulichen oder erklären physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen, Analogien und Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler Darstellungen (GK 18 WSt.) LK (26WSt.) Elektromagnetische Schwingungen und Wellen einschließlich Resonanz Licht: Mehr als nur ein Strahl Demonstrationsexperimente: * Der elektromagnetische Schwingkreis Referat: Der Hertzsche Dipol (nur Leistungskurs) * Laser-Interferenz und Beugungsexperimente * Mikrowellenexperimente Schülerexperiment: * Bestimmung der Laserwellenlänge * Bestimmung der Breite eines Haares * Gitterkonstante einer CD * elektromagnetischer Schwingkreis * Resonanz (auch im mechanischen Systemen) * Interferenz am Doppelspalt und am Gitter * Beugung am Spalt * den elektromagnetischen Schwingkreis qualitativ und quantitativ beschreiben und den Übergang zum Hertz'schen Dipol angeben * begründen, dass Licht Welleneigenschaften besitzt und Experimente hierzu aufbauen, erläutern und auswerten * interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, erklären diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien auf. * erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe physikalischer und anderer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. * führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Messdaten. * dokumentieren die Ergebnisse ihrer Tätigkeit in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen auch Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler computergestützt. * tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. (GK 21 WSt.) LK(40 WSt.) * interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, erklären diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien auf. Qualifikationsphase 2: (Leistungskurs (175 WSt.) und Grundkurs (105 WSt.) (Im Leistungskurs erfolgt eine vertiefte Beschäftigung mit den Schwerpunkten) Fachlicher Kontext Die Relativitätstheorie (nur Leistungskurs) Konkretisierungen / Anregungen Kontexte: * Das GPS System * Atomuhren * Einsteins„Gedankenexperimente“ * Teilchenbeschleuniger im Cern * Es ist möglich diese Phänomene ohne Mathematisierungen einzuführen, denn so hat es auch Einstein zunächst getan. * Wenn die Grundlagen verstanden sind, kann eine Mathematisierung erfolgen. Dadurch werden insbesondere konkrete Vorhersagen möglich. optional Referat: Leben und Wirken von A. Einstein Anm.: Da in der Regel bei den Schülerinnen und Schüler keine Vorkenntnisse vorliegen, sollte ein kurzer Einblick in die Geschichte vorgenommen werden. Hier bieten sich auch Diskussionen über das Leben von Albert Einstein an. LK(32 WSt.) Schwerpunkte * Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und deren Konsequenzen * Michelson-Experiment * relativistische Kinematik * Äquivalenz von Masse und Energie konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... * die geschichtlichen Hintergründe, die zur Entwicklung der Relativitätstheorie führten, wiedergeben und einschätzen. * die grundlegenden Aussagen der Relativitätstheorie und ihre Bedeutung für die heutige Physik beschreiben * die Relativität des Zeitbegriffes als ein Resultat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit erläutern. * die Äquivalenz von Masse und Energie angeben und quantitativ anwenden. prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler * stellen Zusammenhänge zwischen physikalischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her, grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab und t transferieren dabei ihr erworbenes Wissen * recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus. * erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe physikalischer und anderer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. * beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen empirische Ergebnisse und Modelle kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten Fachlicher Kontext Quantenphysik Licht zeigt sein zweites Gesicht: Photonen GK(21 WSt.) Konkretisierungen / Anregungen Demonstrationsexperiment: * Hallwachs-Experiment * Photoeffekt nur Leistungskurs: Simulation: Jörrisen-Experiment Schwerpunkte * Photoeffekt und Lichtquantenhypothese * h-Bestimmung mit Gegenfeldmethode nur Leistungskurs: * Compton-Effekt * Heisenberg'sche Unschärferelation * de Broglie-Wellenlänge eines Elektrons * Doppelspaltexperiment mit Elektronen und Licht reduzierter Intensität LK (30 WSt) Atomphysik Demonstrations(Schüler)Experimente: * Bohrsches Atommodell * Franck-Hertz-Versuch Das Spektrum: Der Fingerabdruck eines Atoms * Spektren verschiedener Gase werden von Schülern vermessen nur Leistungskurs: * unendlich hoher Potentialtopf * Resonanzabsorption konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... * die Bedeutung des Photoeffekts für die Physik angeben, das Experiment erläutern und die Ergebnisse mit Hilfe der Lichtquantenhypothese als Formel ausdrücken und diese anwenden. * ein Experiment beschreiben um das Planck'sche Wirkungsquantum h zu messen. nur Leistungskurs: * den Compton-Effekt erklären und seine Bedeutung für die Physik angeben. * die Existenz einer Wellenlänge für Elektronen begründen und berechnen. * die Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe ("Bahn") in der Quantenphysik begründen. * Die Bohrschen Postulate angeben und anwenden * effektive Ein-ElektronSystem quantitativ beschreiben * den Franck-Hertz-Versuch beschreiben und seine prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler * tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. * nutzen physikalische Modelle und Modellvorstellungen zur Beurteilung und Bewertung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Zusammenhänge. * interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, erklären diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien auf. * nutzen physikalische Modelle und Modellvorstellungen zur Beurteilung und Bewertung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Zusammenhänge. Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte (Na-D-Linie) Demonstrationsexperiment: * Franck-Hertz-Versuch konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... Bedeutung für die Physik angeben. * die Energielevel im unendlich hohen Potentialtopf berechnen prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler * dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien. * stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus. GK(24 WSt.) LK (30 WSt) Atomphysik (Röntgen)-Spektroskopie * interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, erklären diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien auf. Röntgenbilder: Wie entstehen sie ? * Röntgenstrahlung und ihre Energieverteilung * das Prinzip einer Röntgenquelle erklären * nutzen physikalische Modelle und Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Demonstrationsexperiment: Elektronenbeugung an einem Kristall Schwerpunkte * Röntgenspektroskopie * Bragg-Bedingung * Debye-Scherrer-Verfahren * Elektronenbeugung an Kristallen Grundkurs zusätzlich: * de Broglie-Wellenlänge eines Elektrons konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... * das Spektrum einer Röntgenquelle skizzieren und die Anteile erklären * ein Verfahren zur Röntgenspektroskopie beschreiben und quantitativ auswerten * das Wissen über die Röntgenspektroskopie auf die Elektronenbeugung an Kristallen anwenden prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler Modellvorstellungen zur Beurteilung und Bewertung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Zusammenhänge. * stellen Zusammenhänge zwischen physikalischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her, grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab und transferieren dabei ihr erworbenes Wissen * wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen, prüfen sie auf Relevanz und Plausibilität, ordnen sie ein und verarbeiten diese adressaten- und situationsgerecht. * recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus. * beschreiben und beurteilen an ausgewählten Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt. * nutzen physikalische Modelle und Modellvorstellungen zur Beurteilung und Bewertung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Zusammenhänge. GK(16 WSt.) Kernphysik LK(16 WSt.) Als Einstieg empfiehlt sich ein Film über Radioaktivität Internetrecherche zur Funktionsweise von Kernkraftwerken/Atombomben * Radioaktive Zerfälle (Zerfallsketten) * Strahlungsarten * Geiger-Müller-Zählrohr * Halbwertszeitmessung * Reichweite und Absorption von Gammastrahlung * Kernspaltung und Kernfusion * die Zerfälle beschreiben (qantitativ und qualitativ) * Zerfallsketten aufstellen * Nachweisemethoden ionisierender Strahlung erläutern * Halbwertszeitmessungen beschreiben und Diagramme auswerten * Experimente zur Messung der Reichweite und Absorption von Gammastrahlung beschreiben * Prinzipien der Kernspaltung bzw. Kernfusion beschreiben * beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt. * beschreiben den Aufbau (einfacher) technischer Geräte und deren Wirkungsweise. * veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer Werkzeuge. Fachlicher Kontext Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler * beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische oder naturwissenschaftlichen Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen. GK (20 WSt.) LK(32 WSt.) Thermodynamik Simulationen * der Stirling-Motor (ggf. Otto Motor) * Wärmepumpen * Grundgrößen der Thermodynamik * erster Hauptsatz * Der Stirling Motor und/oder Wärmepumpe * verschiedene Größen zur Beschreibung thermodynamischer Prozesse nennen. * den Energiefluss durch einen Stirling Motor beschreiben und bewerten. * beschreiben den Aufbau (einfacher) technischer Geräte und deren Wirkungsweise. * veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer Werkzeuge. * beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische oder naturwissenschaftlichen Sachverhalte unter Verwendung der Fachlicher Kontext GK (12 WSt.) Konkretisierungen / Anregungen Schwerpunkte LK(15 WSt.) Wiederholungs- und Abiturvorbereitungszeit: Die Schüler wiederholen selbstständig den Abiturstoff. GK (12 WSt.) LK (20 WSt.) konzeptbezogene Kompetenzen: Schülerinnen und Schüler können... prozessbezogene Kompetenzen Schülerinnen und Schüler Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen.
