Schulinternes Curriculum im Fach Physik für die Sek. II

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1 Schulinternes Curriculum im Fach Physik für die Sek. II am Gymnasium der Stadt Frechen (Stand: September 2012) Jahrgangsstufe 11 (bzw. jetzt Einführungsphase) Leitthema: Teilnahme am Straßenverkehr und Himmelsmechanik- Bewegung am Himmel (Obligatorische Gegenstände für den Grundkurs sind fett gedruckt.) Themenfeld A Themenfeld B Themenfeld C Themenfeld D Kinematik und Dynamik des Energie und Arbeit Gravitation Mechanische Schwingungen und Wellen Massenpunktes Anfahren und Überholen Nutzung des Treibstoffs Himmelsmechanik- Bewegung am Himmel Das menschliche Hören und die Wahrnehmung von Schall Gesetz der gleichförmigen Lageenergie und Hubarbeit Astronomische Weltbilder Schwingungsvorgänge und und gleichmäßig Bewegungsenergie und Kepler sche Gesetze, unser Schwingungsgrößen beschleunigten Bewegung Beschleunigungsarbeit Planetensystem harmonische Schwingung Träge Masse, Trägheitssatz Spannenergie und Spannarbeit Gravitationsgesetz, nichtlineare Schwingungen, Kraft, Grundgleichung der Energieentwertung und Gravitationsfeld, Vorhersagbarkeit des Mechanik Reibungsarbeit Gravitationsfeldstärke Schwingungsverhaltens Impuls, Impulserhaltung Energiebilanzierung bei Übertragung Energie und Arbeit im Überlagerung von Schwingungen Kraftstoß und und Umwandlung- Erhaltung und Gravitationsfeld, Potential erzwungene Schwingung, Resonanz. Impulsänderung Entwertung der Energie Raketenprinzip, Raumfahrt Modell des Massenpunktes Stoßvorgänge Kosmologischer Ausblick gedämpfte Schwingung, Erzeugung Wurfbewegung ungedämpfter Schwingungen, Kreisbewegung, Rückkopplung Zentripetalkraft gekoppelte Schwingungen Trägheitskräfte in beschleunigten Entstehung und Ausbreitung von Bezugssytemen Transversal- und Longitudinalwellen, Wellengleichung Beugung, Huygens'sches Prinzip, Reflexion, Brechung Interferenz von Wellen, stehende Welle Schall als mechanische Welle, Ultraschall, Infraschall

2 Eigenschwingungen (Grund- und Obertöne, Synchronisationsphänomene) Dopplereffekt

3 Jahrgangsstufe 12 (bzw. jetzt Qualifikationsphase 1) Leitthema: Auf der Spur des Elektrons Das Themenfeld D aus der Jahrgangsstufe 11/ Einführungsphase wird zu Beginn der Jahrgangsstufe 12/ Qualifikationsphase fortgeführt (Mathematischer Einschub zu trigonometrischen Funktionen). Themenfeld A Themenfeld B Themenfeld C Ladung und Felder Elektromagnetismus Elektromagnetische Schwingungen und Wellen einschließlich Resonanz 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 elektromagnetische Induktion, Induktionsgesetz Selbstinduktion, Induktivität Magnetfeld als Träger von Energie, Energiedichte Erzeugung von Wechselspannung Transformator, Übertragung elektrischer Energie Wechselstromwiderstände, Reihen- und Parallelschaltung, Leistung 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

4 Jahrgangsstufe 13 (bzw. jetzt Qualifikationsphase 2) Leitthema nach Beschluss der Fachschaft für das entsprechende Schuljahr Themenfeld D Themenfeld E Themenfeld F Themenfeld G Atom- und Kernphysik Quanteneffekte Relativitätstheorie (nur Leistungskurs) Atommodelle ionisierende Strahlung (Strahlungsarten, Nachweismethoden) radioaktiver Zerfall (Zerfallsgesetz, Zerfallsprozesse) Spektroskopie (Röntgen-, γ- und ß-Strahlung) Kernspaltung und Kernfusion (Kernbausteine, Bindungsenergie, Kettenreaktion) Lichtelektrischer Effekt und Lichtquantenhypothese Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe in der Quantenphysik Heisenberg'sche Unbestimmtheitsrelation Linienspektren und Energiequantelung des Atoms, Bohr'sches Atommodell de Broglie- Theorie des Elektrons Quantenobjekte und Messprozesse Schrödingergleichung und Anwendungen (Wasserstoffatom, Tunneleffekt) Pauli-Prinzip (Spin, Aufbau des Periodensystems relativistische Kinematik Invarianz der Newton'schen Mechanik bei Inertialsystemwechsel Ätherhypothese und Michelson- Versuch Erhaltungssätze in der relativistischen Dynamik Äquivalenz von Masse und Energie Invarianz der elektrischen Ladung Transformation elektrischer und magnetischer Felder Längenkontraktion, Zeitdillatation (fakultativ) ENERGIEERHALTUNG UND ENERGIEENTWERTUNG 1. Hauptsatz der Entropie und 2. Hauptsatz der dissipative Strukturen Irreversibilität und Zeitpfeil WÄRMEKRAFTMASCHINEN UND ENERGIEVERSORGUNG Wärmekraftmaschinen (Energieund 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

5 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 Attraktoren Feigenbaumdiagramme, Bifurkationen und Selbstähnlichkeit Fraktale und fraktale Dimension Logistisches Wachstum