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Schulcurriculum Physik für die Sekundarstufe I (Stand November 2010)

Der nachfolgende Vorschlag für ein Schulcurriculum geht von einem zweistündigen Unterricht in den Klassen 5, 8 und 9 aus. Bei 40 Unterrichtswochen ergeben sich maximal 80 Stunden Unterricht.

I. Methoden

Die Schülerinnen und Schüler sollen sich im Laufe ihres Physikunterrichtes mit neuen Inhalten auseinandersetzen. Dabei sind Phasen der Anwendung sowie des Übens,

des Vertiefens und Festigens von immenser Bedeutung. Um die Lernphasen bei der Anwendung des neu erworbenen Wissen möglichst ertragreich zu gestalten, werden

vielfältige Methoden und Medien eingesetzt. Die Methodenvielfalt trägt zur Motivation der Schülerinnen und Schüler bei und führt zu eigentätigem Arbeiten, was eine

Erziehung zur Selbständigkeit ermöglicht. Eine Auswahl der Methoden:

Die Modellmethode Das Lernen an Modellen ist zentraler Aspekt der Physik. Ein sich der Wahrnehmung des Menschen entziehender Teil der Welt wird durch das Konstrukt eines Modells

zugänglich gemacht. Physikalische Phänomene können so erklärt werden und insbesondere für Schülerinnen und Schüler zugänglich gestaltet werden (siehe z.B.

Atommodelle, Wellen- und Teilchenmodell des Lichts etc...).

Das Experiment Das Experimentieren im Physikunterricht ist an die Erkenntnisgewinnung in der Wissenschaft angelehnt. Sei es durch durch das eigenständige Arbeiten im

Schülerexperiment oder durch ein lehrergestütztes Demonstrationsexperiment - Experimente tragen auf motivierende Weise zum Lernerfolg im Unterricht bei.

Der darbietende Unterricht Im Wechsel mit schülerzentrierten Phasen hat der durch den Lehrer geführte darbietende Unterricht nach wie vor zur Sicherung und Einführung in Themen (z.B. durch

Mind Maps) seine Berechtigung. Durch das sokratische Gespräch hat er als Form der deduktiven Erkenntnisgewinnung auch in der Erarbeitungsphase des Unterrichts

seine Berechtigung. Im Weiteren Sinne des Begriffs darbietender Unterricht wird durch mündliche und schriftliche Schülerpräsentationen mit Hilfe von Postern und

anderer Medien die Präsentationsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler gefördert.

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Kooperatives Lernen Kooperative Lernformen wie Gruppen- und Partnerarbeit sind aufgrund ihres Lernpotenzials im sozialen Miteinander aus dem modernen Unterricht nicht wegzudenken.

Im Physikunterricht werden häufig das Gruppenpuzzle (Lerner werden zu Experten) und das Stationenlernen (eigenständiges und selbstkontrolliertes Arbeiten an

verschiedenen Lernstationen) durchgeführt.

Textarbeit Die eigenständige Textarbeit ist auch im Physikunterricht ein Thema. Als Element des entdeckenden, forschenden Lernens ist die Arbeit mit Texten aus Büchern und

Zeitschriften sowie die Internetrecherche eine alternative und durchaus motivierende Methode.

Spiele Spielerische Lernformen, aber insbesondere Analogspiele, bei denen Schülerinnen und Schüler in die Rolle eines physikalischen Teilchens schlüpfen, werden im

Physikunterricht eingesetzt, um komplizierte Sachverhalte insbesondere in der Elektrik und der Wärmelehre zu verdeutlichen. Durch die Aktivierung des kinästhetischen

Wahrnehmungskanals werden somit vorwiegend motorisch orientierte Lernertypen berücksichtigt.

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II Physikalische Basiskonzepte

Die Natur verstehen mit physikalischen Basiskonzepten

In der Physik wird versucht, ganz unterschiedliche Vorgänge in Natur und Technik dadurch zu verstehen, dass nach Gemeinsamkeiten und

Zusammenhängen zwischen ihnen gesucht wird und sie mit denselben Begriffen beschrieben werden. Diese so genannten Basiskonzepte können als

Wegweiser bei der Suche nach Erklärungen dienen.

1. Basiskonzept Energie

Wenn sich ein Spielzeug ohne erkennbaren Grund bewegt oder ein Auto fährt ist hierzu Energie nötig (z.B. wird der Tank leerer).

Die Sonne kann immer wieder Wind und Sturm erzeugen und bringt Pflanzen zum wachsen.

Mit dem Energiebegriff kann man z.B. Vorhersagen über das Verhalten von Spielzeug oder Maschinen machen oder man kann Wettererscheinungen

verstehen. Es ist nicht immer unbedingt nötig genau zu wissen, wie die Zusammenhänge sind.

2. Basiskonzept System

Wenn das Rücklicht am Fahrrad nicht leuchtet, muss nicht die Glühlampe kaputt sein. Geht das vordere Licht dann eigentlich auch aus ?

Betrachtet man den Mond mit einem Fernglas, erkennt man, er ist eine Kugel. Aber warum sieht er dann manchmal aus wie eine Sichel ?

In Natur und Technik ist es oft so, dass man auf das ganze System achten muss, um herauszufinden, warum sich seine Teile so und nicht anders verhalten.

Nur so kann man verstehen, dass es an anderer Stelle unbeabsichtigte Folgen haben kann, wenn man an einer Stelle etwas verändert.

3. Basiskonzept Struktur der Materie Man war schon vom Aufbau aller Materie aus Teilchen überzeugt, lange bevor man mit komplizierten Geräten die Struktur von Materie sichtbar machen

konnte. Mit Hilfe des Teilchenmodells können viele Vorgänge in der Natur erklärt werden, wie z.B. die Aggregatzustände, die schnelle Ausbreitung von

Parfum im Raum oder das Verhalten von Dauermagneten.

4. Basiskonzept Wechselwirkung

Wenn man eine Veränderung beobachtet und nach einer Ursache forscht, findet man fast immer andere Veränderungen, die den beobachteten Vorgang

bewirkt haben. Und oft gibt es dabei eine Wirkung in umgekehrter Richtung, so zieht z.B. der Nagel genauso am Magneten wie der Magnet am Nagel.

Wenn man versucht zu verstehen, wie ein Vorgang im Detail funktioniert, findet man oft Wechselwirkungen wie (magnetische) Kräfte,

Energieübertragung, elektrischen Strom oder Licht- und Schallausbreitung.

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III. Inhaltsfelder und fachliche Kontexte

a) Klasse 5

Fachliche Kontexte Inhaltsfelder Konzeptbezogene Kompetenzen

Elektrizität und Magnetismus im Alltag

- Experimentieren mit einfachen Stromkreisen

- Was der Strom alles kann - Untersuchung der eigenen

Fahrradbeleuchtung - Messgeräte erweitern die

Wahrnehmung - Magnetismus: keine Zauberei - Der Kompass als Werkzeug zur

Orientierung

Elektrizität und Magnetismus

- Experimentieren mit einfachen Stromkreisen (Parallel- und Reihenschaltung, Wassermodell, Und-/Oderschaltung mit Batterie und Glühlampen, Wechselschaltung)

- Untersuchung der eigenen Fahrradbeleuchtung

- Messung der el. Stromstärke / Arbeit mit dem Messgerät

- Magnetismus: Feld, Pole, Eigenschaften - Stromwirkungen, Elektromagnetismus - Der Kompass als Werkzeug zur Orientierung

- An Beispielen erklären, dass das Funktionieren von Elektrogeräten einen geschlossenen Stromkreis voraussetzt.

- Einfache elektrische Schaltungen planen, aufbauen und analysieren.

- Das „Wassermodell“ anwenden können, um Beobachtungen in einfachen Schaltungen erklären zu können.

- Beim Magnetismus erläutern, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben können.

Sonne-Temperatur-Jahreszeiten

- Was sich mit der Temperatur alles ändert

- Leben bei verschiedenen Temperaturen - Die Sonne- unsere wichtigste

Energiequelle

Wärmelehre

- Volumen- und Längenänderung, Aggregatzustände, Teilchenmodell, Anomalie des Wassers

- Wärmeleitung, -strahlung, -mitführung - Energie von der Sonne - Tag, Monat, Jahr, Jahreszeiten

- An Beispielen beschreiben, dass sich bei Stoffen die Aggregatzustände durch Aufnahme bzw. Abgabe von Wärme verändern.

- Aggregatzustandsübergänge auf der Ebene einer einfachen Teilchenvorstellung beschreiben.

- Den Sonnenstand als eine Bestimmungsgröße für die Temperaturen auf der Erde erkennen.

Sehen und Hören

- Sicher im Straßenverkehr – Augen und Ohren auf

- Licht und Schatten im Weltraum - Sprechen und Hören - Physik und Musik

Licht und Schall

- Zum Sehen brauchen wir Licht - Licht-, Schatten-, Spiegelbilder,

Reflexionsgesetz - Mondphasen, Mond- und Sonnenfinsternisse - Frequenz, Amplitude, Schallquellen und –

empfänger, S.-wellen

- Auswirkungen von Schall auf Menschen im Alltag erläutern.

- Bildentstehung und Schattenbildung sowie Reflexion mit der gradlinigen Ausbreitung des Lichts erklären.

- Schwingungen als Ursache von Schall und Hören als Aufnahme von Schwingungen identifizieren.

- Geeignete Schutzmaßnahmen gegen die Gefährdungen durch Schall und Strahlung nennen.

Energie im Alltag

- Energie bestimmt unseren Alltag

Energie

- Energieformen

- In Transportketten Energie bilanzieren und dabei die Idee der Energieerhaltung zugrunde legen.

- An Beispielen zeigen, dass an die Umgebung abge-

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- Energie verschwindet nie, Energie wird entwertet

- Energieumwandlungen und Energieerhaltungssatz

gebene Energie nicht weiter genutzt werden kann.

b) Klasse 8

Fachliche Kontexte Inhaltsfelder Konzeptbezogene Kompetenzen

Der Sehvorgang und optische

Instrumente

- Mit optischen Instrumenten „Unsichtbares“ sichtbar gemacht

- Lichtleiter in Medizin und Technik - Die Welt der Farben - Die ganz großen Sehhilfen: Teleskope

und Spektrometer

Strahlenoptik

- Reflexion, Brechung, Totalreflexion, Lichtleiter

- Bildentstehung mit Linsen z.B. im Auge - Zeichnerische Konstruktion von Abbildungen - Rechnerische Lösung von Aufgaben mit Hilfe

der Linsenformel und der Formel zum Abbildungsmaßstab

- Sehfehler und ihre Korrektur - Vergleich unterschiedlicher Kameras und

Einstellungen - Optische Instrumente als Sehhilfe (Lupe,

Fernrohr, Projektor…) - Zusammensetzung des weißen Lichts

- Die Funktion von Linsen für die Bilderzeugung und den Aufbau einfacher optischer Systeme beschreiben.

- Absorption und Brechung von Licht beschreiben. - Brechung von Lichtstrahlen an Grenzflächen

zeichnerisch konstruieren. - Berechnung von Abständen und Größen mit Hilfe

der Linsenformel und des Abbildungsmaßstabs. - Abbildungen mit Linsen zeichnerisch konstruieren. - Die physikalischen Hintergründe von Sehfehlern und

ihrer Korrektur durch Linsen einsehen und verstehen.

- Die Funktionsweise optischer Instrumente verstehen und die Verläufe von ausgezeichneten Lichtstrahlen nachvollziehen.

Werkzeuge und Maschinen erleichtern

die Arbeit

- Einfache Maschinen: Kleine Kräfte, lange Wege

- Physik und Sport - Anwendungen der Hydraulik

Kraft, Druck, mechanische- und innere

Energie

- Geschwindigkeit - Kraft als vektorielle Größe - Zusammenwirken und zerlegen von Kräften - Die schiefe Ebene - Gewichtskraft und Masse - Hebelgesetz und Flaschenzug - Mechanische Arbeit, Energie und Leistung,

Energieerhaltung - Dichte, Druck, Stempeldruck, Schweredruck, - Hydraulische Anlagen

- Bewegungsänderungen oder Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen.

- Kraft und Geschwindigkeit als vektorielle Größen beschreiben.

- Die Wirkungsweise und die Gesetzmäßigkeiten von Kraftwandlern an Beispielen beschreiben.

- Die Beziehung und den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft beschreiben.

- Den quantitativen Zusammenhang von umgesetzter Energie, Leistung und Zeitdauer des Prozesses kennen und in Beispielen aus Natur und Technik nutzen.

- Druck als physikalische Größe quantitativ beschreiben und in Beispielen anwenden.

Tauchen und Schwimmen in Natur und

Technik

Die Auftriebskraft

- Die Auftriebskraft in Flüssigkeiten

- Schweredruck und Auftrieb formal beschreiben und in Beispielen anwenden.

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- Induktive und deduktive Herleitung der Auftriebsformel

- Schwimmen und Absinken

c) Klasse 9

Fachliche Kontexte Inhaltsfelder Konzeptbezogene Kompetenzen

Elektrizität - messen, verstehen,

anwenden

- Elektroinstallation und Sicherheit im Haus

- Autoelektrik - Hybridantrieb

Elektrizität

- Elektrostatische Aufladung, Eigenschaften von Ladungen

1

- Bewegte Ladungen und elektrische Stromstärke

1

- Elektrische Quelle und elektrischer „Verbraucher“

1

- Unterscheidung und Messung von Stromstärke und Spannung

1

- Elektrischer Widerstand, Ohmsches Gesetz - Spannungen, Stromstärke und elektrischer

Widerstand in Parallel- und Reihenschaltung - Elektrische Leistung und Energie

- Die elektrischen Eigenschaften von Stoffen mit Hilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells erklären

1.

- Die Spannung als Indikator für durch Ladungs-trennung gespeicherte Energie beschreiben.

- Die Beziehung von Spannung, Stromstärke und Widerstand in elektrischen Schaltungen beschreiben und anwenden.

- Umgesetzte Energie und Leistung in elektrischen Stromkreisen aus Spannung und Stomstärke bestimmen.

- Quantitative Zusammenhänge zwischen Spannung, Ladung und Energie zur Beschreibung energetischer Vorgänge in Stromkreisen nutzen.

Kernenergie - Grundlagen,

Anwendungen und Verantwortung

- Radioaktivität und Kernenergie – Nutzen und Gefahren

- Strahlendiagnostik und Strahlentherapie

- Kernkraftwerke und Fusionsreaktoren

Atomaufbau, Radioaktivität, und Kernenergie

- Aufbau von Materie, Aufbau von Atomen - Ionisierende Strahlung (Arten, Reichweiten,

Abschirmung…) - Kernumwandlungen, Zerfallsreihen,

Halbwertszeit - Strahlennutzen, Strahlenschäden,

Strahlenschutz - Kernspaltung, Kernkraftwerk - Nutzen und Risiken der Kernenergie

- Eigenschaften von Materie mit einem angemessenen Atommodell beschreiben.

- Eigenschaften und Wirkungen verschiedener Arten radioaktiver Strahlung und ihre Namen nennen.

- Zerfallsreihen mit Hilfe der Nuklidkarte beschreiben. - Nachweismöglichkeiten von Strahlung beschreiben. - Die Wechselwirkung zwischen Strahlung und

Materie sowie resultierende Veränderungen der Materie beschreiben und medizinische Anwendungen und Schutzmaßnahmen erklären (Nutzen & Risiken).

Elektromagnetismus und effiziente Elektromagnetismus, Energieumwandlungen, - Den Aufbau von Systemen beschreiben und die

1 Diese Inhaltsfelder und konzeptbezogene Kompetenzen werden im Schuljahr 2012/2013 auch in Klasse 8 unterrichtet.

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Energienutzung

- Strom für zu Hause - Das Blockheizkraftwerk - Das Niedrigenergiehaus - Verkehrssysteme und Energieeinsatz - Treibhauseffekt

Umweltphysik

- Lorentzkraft, Induktion - Elektromotor und Generator - Transformator - Energieumwandlungsprozesse, Wirkungsgrad - Umweltphysik (regenerative und

konservative Energiequellen, Treibhauseffekt…)

Funktionsweise ihrer Komonenten erklären. - Die Verknüpfung von Energieerhaltung und

Energieentwertungin Prozessen aus Natur und Technik erkennen und beschreiben.

- Verschiedene Möglichkeiten der Energiegewinnung, -aufbereitung und –nutzung unter physikalisch- technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten vergleichen und bewerten.

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Schulcurriculum Sek II

Auszug aus den Richtlinien Physik S II

2.2 Zuordnung der Themen und Gegenstände zu den Bereichen des Faches

2.2.1 Sachbereiche Die fünf Sachbereiche des Faches sind durch Themen und weiter durch Gegenstände entfaltet. Die unterschiedlichen Drucktypen der Gegenstände weisen auf die Obligatorik hin, die in Kapitel 2.3 ausführlich erläutert ist. Fett sind obligatorische Gegenstände für Grund- und Leistungskurse, fettkursiv sind zusätzliche obligatorische Gegenstände für Leistungskurse und normal gedruckt sind weitere empfohlene Gegenstände dargestellt. Teile der Leistungskursobligatorik können auch durch eine Behandlung der Gegenstände in der Jahrgangsstufe 11 abgedeckt werden.

2.2.1.1 Mechanik

KINEMATIK UND DYNAMIK DES MASSENPUNKTES

Gesetze der gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegung

träge Masse, Trägheitssatz

Kraft, Grundgleichung der Mechanik

Impuls,Impulserhaltung

Kraftstoß und Impulsänderung

Modell des Massenpunktes

Bezugssystem, Inertialsystem, Galilei-Transformation

Wurfbewegungen

Kreisbewegung, Zentripetalkraft

Trägheitskräfte in beschleunigten Bezugssystemen (Zentrifugalkraft, Corioliskraft)

ENERGIE UND ARBEIT

Lageenergie und Hubarbeit

Bewegungsenergie und Beschleunigungsarbeit

Spannenergie und Spannarheit

Energieentwertung und Reibungsarbeit

Energiebilanzierung bei Übertragung und Umwandlung - Erhaltung und Entwertung der

Energie

Stoßvorgänge

ROTATION DES STARREN KÖRPERS

Modell des starren Körpers

Gesetze der gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Drehbewegung

Trägheitsmoment, Drehmoment, Rotationsenergie

Drehimpuls, Drehimpulserhaltung

Kreisel (Präzession)

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GRAVITATION astronomische Weltbilder

Kepler'sche Gesetze, unser Planetensystem

Gravitationsgesetz, Gravitationsfeld, Gravitationsfeldstärke

Energie und Arbeit im Gravitationsfeld, Potential

Raketenprinzip, Raumfahrt

Kosmologischer Ausblick

MECHANISCHE SCHWINGUNGEN

Schwingungsvorgänge und Schwingungsgrößen

harmonische Schwingung

nichtlineare Schwingungen, Vorhersagbarkeit des Schwingungsverhaltens

Überlagerung von Schwingungen

erzwungene Schwingung, Resonanz.

gedämpfte Schwingung, Erzeugung ungedämpfter Schwingungen, Rückkopplung

gekoppelte Schwingungen

MECHANISCHE WELLEN

Entstehung und Ausbreitung von Transversal- und Longitudinalwellen,

Wellengleichung

Beugung, Huygens'sches Prinzip, Reflexion, Brechung

Interferenz von Wellen, stehende Welle

Schall als mechanische Welle, Ultraschall, Infraschall

Eigenschwingungen (Grund- und Obertöne, Synchronisationsphänomene)

Dopplereffekt

2.2.1.2 Elektrik

LADUNGEN UND FELDER

elektrisches Feld, elektrische Feldstärke E

zentralsymmetrisches Feld, Coulomb 'sches Gesetz

potentielle Energie im elektrischen Feld, Spannung, Potential

elektrische Feldkonstante

elektrische Kapazität

Dielektrikum, Dielektrizitätszahl

elektrisches Feld als Energieträger, Energiedichte

magnetisches Feld, magnetische Feldgröße B

Lorentzkraft

magnetische Feldkonstante

Ferromagnetismus, Permeabilität

Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern

Erzeugung eines Elektronenstrahls, e/m-Bestimmung elektrische Leitungsvorgänge in festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen

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ELEKTROMAGNETISMUS

elektromagnetische Induktion, Induktionsgesetz

Selbstinduktion, Induktivität

Magnetfeld als Träger von Energie, Energiedichte

Erzeugung von Wechselspannung

Transformator, Übertragung elektrischer Energie Wechselstromwiderstände, Reihen- und Parallelschaltung, Leistung

ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN UND WELLEN

elektromagnetischer Schwingkreis (Grundphänomene, Analogien zum mechanischen Oszillator)

Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen, Rückkopplung

elektromagnetische Wellen (Ausbreitung, Hertz'scher Dipol, Maxwell'sche Postulate)

Ausbreitung von Licht (Beugung, Interferenz, Reflexion, Brechung, Polarisation)

IR- und UV-Strahlung, Strahlungsgesetze

Informationsübertragung durch elektromagnetische Wellen

Holographie

2.2.1.3 Relativitätstheorie ( nur LK)

relativistische Kinematik

Invarianz der Newton'schen Mechanik bei Inertialsystemwechsel

Ätherhypothese und Michelson- Versuch Erhaltungssätze in der relativistischen Dynamik

Aquivalenz von Masse und Energie

Invarianz der elektrischen Ladung

Transfonnation elektrischer und magnetischer Felder

2.2.1.4 Thermodynamik (nur LK)

ENERGIEERHALTUNG UND ENERGIEENTWERTUNG

Hauptsatz der Thermodynamik

Entropie und 2. Hauptsatz der Thermodynamik

dissipative Strukturen

Irreversibilität und Zeitpfeil

WÄRMEKRAFTMASCHINEN UND ENERGIEVERSORGUNG

Wärmekraftmaschinen (Energie- und Entropiestrom, Wirkungsgrad, Kraft- Wärme-Kopplung, Heißluftmotor und Wärmepumpe)

Kraftwerke

Energieversorgungskonzepte (konventionelle und regenerative Energien)

KINETISCHE GASTHEORIE

Verhalten von Gasen bei Temperaturänderung, der Temperaturbegriff

Zustandsänderungen bei Gasen, spezifische Wärmen

statistische Deutung der Entropie, ihre Bedeutung in anderen Fachgebieten

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ENERGETIK DER ERDE

statistische Deutung der Entropie, ihre Bedeutung in anderen Fachgebieten

Energieabstrahlung der Sonne

Energiehaushalt der Erde, Atmosphäre

Treibhauseffekt, Veränderung des Gleichgewichts

NICHTLINEARITÄT UND CHAOS

Selbstorganisation und dissipative Strukturen

Symmetrie und Symmetriebruch

Sensitivität,

Phasendiagramme und Artraktoren

Feigenbaumdiagrammne. Bifurkationen und Selbstähnlichkeit

Fraktale und fraktale Dimension

Logistisches Wachstum

2.2.1.5 Atom- und Quantenphysik

ATOMBAU und KERNPHYSIK

Atommodelle

ionisierende Strahlung (Strahlungsarten, Nachweismethoden)

radioaktiver Zerfall (Zerfallsgesetz, Zerfallsprozesse)

Spektroskopie (Röntgen-, γ- und ß-Strahlung)

Kernspaltung und Kernfusion (Kernbausteine, Bindungsenergie, Kettenreaktion)

QUANTENEFFEKTE

Lichtelektrischer Effekt und Lichtquantenhypothese

klassischer Begriffe in der Quantenphysik

Heisenberg'sche Unbestimmtheitsrelation

Quantenobjekte und Messprozesse Linienspektren und Energiequantelung des Atoms, Bohr'sches Atommodell

de Broglie- Theorie des Elektrons

Grenzen der Anwendbarkeit

Schrödingergleichung und Anwendungen (Wasserstoffatom, Tunneleffekt)

Pauli-Prinzip (Spin, Aufbau des Periodensystems

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Leistungsbewertung im Fach Physik in der Sekundarstufe I

Die rechtlich verbindlichen Hinweise zur Leistungsbewertung sowie zu Verfahrensvorschriften sind

im Schulgesetz § 48 (1) (2) sowie in der APO–SI § 6 (1) (2) dargestellt.

Die Leistungsbewertung im Fach Physik orientiert sich im Wesentlichen an den im schulinternen

Curriculum ausgewiesenen Kompetenzerwartungen, die den Schülerinnen und Schülern sowie deren

Erziehungsberechtigten über die Internetpräsens der Schule transparent gemacht sind. Dabei kommt

dem Bereich der prozessbezogenen Kompetenzen der gleiche Stellenwert zu wie den

konzeptbezogenen Kompetenzen.

Den Schülerinnen und Schüler wird dann im Unterricht hinreichend Gelegenheit gegeben, diese

kumulativ erworbenen Kompetenzen in den bis zur Leistungsüberprüfung angestrebten

Ausprägungsgraden zu erreichen.

Die Lernerfolgsüberprüfungen zielen nicht ausschließlich auf die Bewertung und Diagnose der

Kompetenzentwicklung der Schülerinnen und Schüler ab, sondern bieten auch für die Lehrkraft

Anlass, die Zielsetzungen und die Methoden ihres Unterrichts zu überprüfen und ggf. zu

modifizieren. Auf diese Weise können den Schülerinnen und Schülern individuelle Angebote zum

Weiterlernen gemacht werden und Hinweise zu Erfolg versprechenden individuellen Lernstrategien

gegeben werden.

Die Entwicklung von prozess- und konzeptbezogenen Kompetenzen wird durch genaue Beobachtung

von Schülerhandlungen festgestellt. Dabei werden auch Ansätze und Aussagen, die auf nicht

ausgereiften Konzepten beruhen, als konstruktive Elemente im Lernprozessen begriffen. Die

Beobachtungen erfassen in enger Bindung an die Aufgabenstellung und das Anspruchsniveau der

jeweiligen Unterrichtseinheit die Qualität, Häufigkeit und Kontinuität der Beiträge, die die

Schülerinnen und Schüler im Unterricht einbringen und umfassen sowohl mündliche, als auch

schriftliche Formen, wie:

• mündliche Beiträge wie Hypothesenbildung, Lösungsvorschläge, Darstellen von Zusammenhängen

und Bewerten von Ergebnissen,

• qualitatives und quantitatives Beschreiben von Sachverhalten, auch in mathematisch-symbolischer

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Form,

• Analyse und Interpretation von Texten, Graphiken und Diagrammen,

• selbstständige Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten,

• Erstellen von Produkten wie Dokumentationen zu Aufgaben, Untersuchungen und Experimenten,

Protokolle, Präsentationen, Lernplakate, Modelle,

• Erstellung und Präsentation von Referaten,

• Führung eines Heftes, Lerntagebuchs oder Portfolios,

• Beiträge zur gemeinsamen Gruppenarbeit,

• kurze schriftliche Überprüfungen.

Vertiefende Übungen und Aufgaben im begrenzten zeitlichen Umfang sollen im Rahmen der

gemeinsamen Lernzeit bearbeitet werden.

Am Ende eines jeden Schulhalbjahres erhalten die Schülerinnen und Schüler eine Zeugnisnote gemäß

§ 48 SchG, die Auskunft darüber gibt, inwieweit ihre Leistungen im Halbjahr den im Unterricht

gestellten Anforderungen entsprochen haben. In die Note gehen alle im Zusammenhang mit dem

Unterricht erbrachten Leistungen ein. Die Ergebnisse schriftlicher Überprüfungen erhalten dabei

keine bevorzugte Stellung innerhalb der Notengebung.

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1. Physik Klausur GK 12.2 Feb. 2008 Name: I) Elektronen werden in einem Wehneltzylinder mit U= 200V beschleunigt. Sie treten relativ zu den Feldlinien unter einem Winkel von 50 Grad in ein homogenes Magnetfeld ein. . e

-

(x-Achse nach rechts; y-Achse nach oben; z-Achse in die Papierebene hinein) B. Feld

a) Erkläre warum die e¯ eine Schraubenbahn beschreiben?

b) Leite eine Gleichung her, mit der der Radius des Zylinders,

auf den sie gewickelt erscheinen, berechnet werden kann!

c) Berechne diesen! (B= 0,002T) d) Leite eine Gleichung her, mit der die Ganghöhe berechnet werden kann! e) Berechne die Ganghöhe?

Nun überlagert man parallel zum Magnetfeld ein homogenes el. Feld. (E=140V/m). Wir nennen den

Punkt, in dem die e¯ in das Raumgebiet eintreten und in dem die Felder existieren, P.

(erstelle Skizze!)

f) Wie bewegen sich die e¯ nun ( qualitativ, mit Begründung)?

g) Wie weit entfernen sich die e¯ maximal von P?

h) Wie lange brauchen sie hierzu?

i) Wie viele Umläufe machen sie dabei ?

j) Wo befinden sich die Elektronen nach 0,00002s?

k) Können sich e¯ geradlinig durch ein Raumgebiet bewegen, in dem gleichzeitig ein el. und ein mag.

Feld existieren? Wie müssen dann die Felder angeordnet sein? Gilt das dann für alle e¯ ?

l

m(e)=9,1exp -31 kg e=1,6 exp -19 C

╭╮

50o

17

Comptoneffekt und Paarbildung

In eine Blasenkammer ( gefüllt mit flüssigem Wasserstoff ) fällt von links ein Photon mit einer Energie

von 2,066 MeV (siehe Skizze). Die Bahn ist, da das Photon ungeladen ist und keine Spur erzeugt,

nachträglich gestrichelt eingezeichnet. Im Punkt P(I) wird ein Comptonelektron erzeugt. Da die

Blasenkammer von einem homogenen Magnetfeld durchsetzt ist ( B=0,02 T, die Feldlinien gehen

senkrecht in die Papierebene hinein ), ist die Bahn des Elektrons ( in der Papierebene )gekrümmt. Der

Krümmungsmittelpunkt (M) und der Krümmungsradius ist von einem Computer ermittelt worden.

Oben im Bild wird offenbar ein Elektron-Positron-Paar gebildet.(Punkt P(2)) Genau in der Mitte

dazwischen sieht man noch eine dicke, kurze Bahn eines anderen Teilchens. Die

Krümmungsmittelpunkte des Paares sind auch von einem Rechner ermittelt worden( M(1) und M(2)).

Ziel der Aufgabe ist:

i) Begründe, warum das Paar nicht von einem 2,066MeV Photon direkt erzeugt wurde, sondern

erläutere ausführlich, wie es wahrscheinlich tatsächlich erzeugt wurde.

ii) Berechne auch die übrigen, den Prozess charakterisierenden Größen.

Gehe in folgenden Teilschritten vor:

1) Berechne die Wellenlänge und den Impuls des einfallenden Photons.

2) Erläutere, warum im Wechselwirkungspunkt P(1) vermutlich Comptoneffekt auftritt. Beachte

hierbei, dass das Paar bei Punkt P(2) offenbar zunächst in die gleiche Richtung fliegt und dann erst

vom Magnetfeld getrennt wird.

3) Zeichne den Streuwinkel =25 in diese Skizze ein.

4) Leite die Gleichung für die Wellenlängenänderung des gestreuten Photons

=(h/mec) (1-cos) her und berechne den Zahlenwert.

Hinweis:

Erstelle hierzu Energie- und Impulsbilanzen; verwende den Kosinussatz

b2= c2+a2-2accos.

5) Berechne die Wellenlänge des gestreuten Photons.

6) Berechne den Impuls den Comptonelektrons!

7) Berechne den Streuwinkel des Comptonelektrons!

8) Berechne den Krümmungsradius der Bahn des Comptonelektrons und seine Geschwindigkeit!

9) Berechne die Energie des gestreuten Photons und überprüfe, ob diese ausreicht, ein

Elektron-Positron-Paar zu bilden.

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10) Berechne die Geschwindigkeiten, die Impulse, W(kin) und die Krümmungsradien jedes Teilchens

des Paares. Vergleiche mit der Skizze( Beachte den Maßstab). Bezeichne in der Skizze die Bahn von

Elektron und Positron des Paares.

Hinweis: Du kannst davon ausgehen, dass sich die Energie des Photons gleichmäßig auf die beiden

Teilchen des Paars aufteilt! ( Weitere Teilchen erhalten vernachlässigbar wenig kinetische Energie)

11) Vergleiche die Impulssumme des Paares mit dem Impuls des gestreuten Photons. Begründe ,

warum noch eine dicke, kurze, leicht gekrümmte Bahn ( hier zufällig) in Richtung den Streuphotons

existiert. Um welches Teilchen handelt es sich vermutlich?

12) Begründe durch Rechnung, warum der Hinweis in 10) ( Vernachlässigung der Übertragung von

W(kin) auf ein anderes Teilchen) berechtigt ist.

m(e)=9.1095 exp -31 kg= m(Positron)

m(Proton)=1,6605 exp -27 kg

e=l,602 exp-19 C

c=2, 9979 exp 8 m/s

h=6, 6262 exp -34 Js

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Sonstige Mitarbeit in der Sekundarstufe II Beurteilung der sonstigen Mitarbeit im Fach Physik in der Einführungs- und Qualifikationsphase

Der Bereich der sonstigen Mitarbeit (SoMi) wird der gleiche Stellenwert zugebilligt, wie der

schriftlichen Mitarbeit (Klausur).

Zur sonstigen Mitarbeit zählen

- Beiträge zum Unterrichtsgespräch

- Hausaufgaben

- Beiträge zu physikalischen Experimenten und Experimentalpraktikumsphasen

- Versuchsvorbereitung, Versuchsdurchführung, Versuchsprotokoll

- Referate

- Protokolle

- Schriftliche Übungen

- Selbstständiges Arbeiten, Mitarbeit bei Gruppenarbeit und in Projekten

Schülerleistungen können nicht punktuell benotet werden. Für die Vergabe einer SoMi-Note sind

möglichst vielfältige Beobachtungen entscheidend.

Bei den Beiträgen zum Unterrichtsgespräch werden die verschiedenen Anforderungsbereiche

berücksichtigt. Lediglich reproduktive Beiträge rechtfertigen keine guten Noten!

Um eine möglichst transparenten Vergabe von SoMi-Noten zu gewährleisten, bietet die Fachschaft

Physik das Arbeiten mit Selbsteinschätzungsbögen an. Diese werden von den SuS ausgefüllt, von den

Lehrern mit den eigenen Beobachtungen abgeglichen und zurückgegeben.

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Ein beispielhafter Bogen findet sich hier:

BEWERTUNGSKRITERIUM Bitte kreuze an

Du nimmst aktiv am Unterricht teil (Quantität der Beiträge)

Du nimmst am Unterricht teil (Qualität Deiner Beiträge)

a) in den reproduktiven Teilen der Stunde (beim Vortrag der Hausaufgabe oder beim Vorlesen, Zusammenfassung von Ergebnissen/Versuchsbeobachtungen)

b) in Phasen des Transfers und der Beurteilung (Erkennen von Zusammenhängen, Einordnung von Versuchsbeobachtungen, Problematisierung von Sachverhalten, Hypothesenbildung)

a

b

Du fertigst deine Hausaufgaben regelmäßig und vollständig an

Du zeigst die Bereitschaft, dich über die unterrichtlichen Anforderungen

des Faches hinaus zu engagieren. (Referat – Buchvorstellung – Plakat,

Protokoll…)

In den Phasen der Gruppen- oder Partnerarbeit bist Du aktiv und

konzentriert am Ergebnis beteiligt und überlässt nicht nur den anderen

die Arbeit

Im Rahmen der Still- und Freiarbeit beschäftigst Du Dich ruhig,

konzentriert und selbständig mit den Materialien

Bemerkung: